على أنواع الأسلحة النووية
انفجار القنبلة النووية السوفيتية الأولى RDS-1 عام 1949. تصوير ويكيميديا كومنز
منذ منتصف الأربعينيات ، النووية والنووية الحرارية سلاح - أنظمة القدرة الخاصة ، باستخدام تفاعلات الانحلال أو الانصهار للنواة الذرية. على مدى العقود الماضية ، اقترح العلماء والمهندسون عددًا من أنواع هذه الأسلحة مع مبادئ تشغيل مختلفة وميزات تصميم وقدرات. لقد نجحت بعض هذه المقترحات في اجتياز مرحلة البحث والاختبار العملي ، وأكدت إمكاناتها ودخلت الخدمة.
طاقة الاضمحلال
أول من يقترح ويثبت نظريًا ويصنع ويختبر أسلحة نووية أو ذرية. كانت هذه الفئة هي التي تضمنت المنتجات الأمريكية Gadget و Little Boy و Fat Man و RDS-1 السوفيتي وما إلى ذلك. لبعض الوقت ، شكلت أساس الترسانات النووية - حتى ظهور الأنظمة النووية الحرارية ، التي لديها عدد من الاختلافات المهمة.
تستخدم هذه الأسلحة مبدأ التفاعل المتسلسل الذي يشبه الانهيار الجليدي لانحلال نواة الذرة مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. تستخدم كتل اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239 بدرجة عالية من التخصيب كشحنة أحادية المرحلة في مثل هذه المنتجات. أجريت دراسات على نظائر أخرى ، لكنها لم تحصل على متابعة عملية. يمكن أن تحتوي الشحنات على تكوينات مختلفة ويمكن استخدامها في أجهزة ذات دوائر مختلفة.
يبدأ التفاعل المتسلسل بنقل المادة الانشطارية إلى حالة حرجة - عن طريق توصيل عدة كتل أو عن طريق ضغط شحنة واحدة. بعد ذلك ، يبدأ تحلل النوى إلى عناصر أخف بإطلاق جزيئات مختلفة ، بما في ذلك. النيوترونات التي "تكسر" النوى التالية ، مما يؤدي إلى استمرار التفاعل.
اختبار Ivy Mike - أول انفجار نووي حراري أمريكي ، 1952. تصوير وزارة الدفاع الأمريكية
تتميز الأسلحة الذرية "التقليدية" بفعاليتها المحدودة: فقط عشرات في المائة من اليورانيوم / البلوتونيوم تدخل في التفاعل. بالإضافة إلى ذلك ، هناك احتمال ما يسمى ب. الملوثات العضوية الثابتة (fizzle) - تفاعلات كمية غير كافية من مادة ذات طاقة غير كافية. ومع ذلك ، حتى في ظل الظروف المثلى ، فإن الشحنة النووية ذات المرحلة الواحدة لها إمكانات محدودة وتسمح لك بالحصول على طاقة لا تزيد عن مئات الكيلوتونات من مادة تي إن تي.
يمكن زيادة كفاءة الشحنة النووية بواسطة ما يسمى. التضخيم أو التعزيز. تتميز شحنة التضخيم بوجود كمية صغيرة من خليط الديوتيريوم والليثيوم. تحت تأثير الشحنة الرئيسية في مثل هذا الخليط ، يبدأ تفاعل اندماج نووي حراري. في هذه الحالة ، يتم إطلاق عدد إضافي من النيوترونات ، والتي تعمل على المادة الانشطارية. يسمح لك التعزيز بزيادة إنتاج الطاقة إلى الحد الأقصى مع الحد الأدنى من التعقيد في تصميم الجهاز.
تفاعل التوليف
في عامي 1952 و 1953 أجرت الولايات المتحدة الأمريكية واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية الاختبارات الأولى لشحناتهما النووية الحرارية. استخدمت هذه الأسلحة مخططًا جديدًا جعل من الممكن زيادة قوتها إلى عشرات الميجاطن. لأسباب واضحة ، اجتازت الرؤوس الحربية النووية الحرارية مرحلة الاختبار ودخلت الخدمة بسرعة. في المستقبل ، ظهرت الأسلحة النووية الحرارية في المقدمة واستبدلت بالكامل تقريبًا منتجات الجيل السابق.
نموذج قنبلة AN602. الصورة من ويكيميديا كومنز
تختلف الذخيرة الحرارية النووية بشكل ملحوظ عن الأسلحة النووية. تتكون من مرحلتين وتعمل وفقًا لمبدأ المرحلتين. المرحلة الأولى عبارة عن شحنة ذرية "طبيعية" ، والثانية تشمل الديوتيريوم وديوتريد الليثيوم 6 ، وتستخدم كما تسمى. وقود نووي حراري. يوجد أيضًا في تصميم المنتج أجهزة ومكونات إضافية لأغراض مختلفة.
تحت تأثير التفاعل النووي للمرحلة الأولى ، سيبدأ الاندماج الحراري النووي في المرحلة الثانية. يتكون الهيليوم من إطلاق النيوترونات وكمية كبيرة من الطاقة. اعتمادا على عدد ما يسمى. الوقود النووي الحراري وغيرها من المعلمات ، يمكن أن تصل قوة تفاعلين إلى 20-25 مليون طن.
يتيح لك استخدام التصميمات الأكثر تعقيدًا زيادة قوة الانفجار. وهكذا ، في عام 1961 ، تم اختبار القنبلة النووية الحرارية السوفييتية AN602 ذات السقوط الحر بقدرة إنتاجية تقدر بـ 50 مليون طن وقوة فعلية تبلغ 58 مليون طن. في الوقت نفسه ، أتاح المشروع الأصلي الحصول على عائد طاقة يتجاوز 100 مليون طن.
في منتج AN602 ، تم تنفيذ مخطط جهاز ثلاثي المراحل. كانت المرحلتان الأوليان عبارة عن أجهزة نووية حرارية ثنائية الطور بقوة 750 كيلو طن لكل منهما. كان من المفترض أن يبدأوا التفاعل في المرحلة الثالثة ، بما في ذلك الوقود الحراري النووي وشحنة اليورانيوم. أتاحت تفاعلات التحلل والتوليف المتزامنة استخدام المواد المتاحة إلى أقصى حد والحصول على أقصى قدر من الطاقة. في الوقت نفسه ، ولأسباب أمنية ، لم تستقبل القنبلة التجريبية عناصر اليورانيوم.
الرؤوس الحربية W78 للصواريخ الأمريكية. تصوير وزارة الدفاع الأمريكية
ومع ذلك ، ظل AN602 منتجًا تجريبيًا. دخلنا في السلسلة ودخلنا الخدمة برؤوس حربية ذات قوة أقل. على حساب الحد المعقول للطاقة ، كان من الممكن الحصول على الكفاءة اللازمة بأبعاد ووزن مقبول.
زيادة إنتاجية النيوترونات
مجموعة متنوعة من الأسلحة النووية الحرارية هي النيوترونات. يوفر هذا المفهوم إنشاء شحنة خاصة تنتج تيارًا قويًا من النيوترونات السريعة. تتميز هذه الجسيمات بقوة اختراق عالية ، مما يضمن التدمير الفعال للقوى العاملة والأهداف الأخرى ، بما في ذلك. خلف حواجز مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تخلق شحنة النيوترونات نشاطًا إشعاعيًا مستحثًا في الكائنات المحيطة.
شحنة النيوترون هي نوع مختلف من الجهاز ثنائي الطور بشحنة خاصة من المرحلة الثانية تعطي إنتاجية نيوترونية متزايدة. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب الشحنة غلافًا لا يحبس هذه الجسيمات. الجهاز المصمم بشكل صحيح يطلق ما يصل إلى 75-80 بالمائة. الطاقة في شكل نيوترونات. في هذه الحالة ، تعوض الجسيمات السريعة تمامًا الخسائر في العوامل الضارة الأخرى.
ومع ذلك ، فإن الأسلحة النيوترونية تواجه بعض القيود. وهكذا ، أثناء الانفجار الجوي ، يتشتت تدفق النيوترونات ويمتصه الغلاف الجوي. هذا يقلل من مدى تدمير القوى العاملة إلى 1-1,5 كم ، بغض النظر عن وجود الحماية. نتيجة لذلك ، لا تتمتع الشحنة النيوترونية بمزايا كبيرة على أسلحة الفئات الأخرى.
رأس ICBM مع الكتل الحديثة W87. تصوير وزارة الطاقة الأمريكية
في الوقت نفسه ، وجدت الرؤوس الحربية النيوترونية تطبيقات في مشاريع الدفاع المضادة للصواريخ والفضاء. على ارتفاعات عالية ، في جو متخلخل أو خارجه ، لا تواجه النيوترونات أي تداخل ويمكن أن تطير مسافات طويلة - لتصل إلى القوى البشرية والمعدات ، أو تسبب انفجارات نووية.
التهديد النظري
في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، اقترح الفيزيائيون الأمريكيون فكرة قنبلة الكوبالت. نص هذا المفهوم على إنشاء تعديل خاص لشحنة نووية حرارية قادرة على خلق تلوث إشعاعي ثابت للمنطقة. فقط عدد قليل من هذه المنتجات عالية الطاقة ، بغض النظر عن موقعها ، يمكن أن تدمر كل أشكال الحياة على هذا الكوكب في وقت قصير. نتيجة لذلك ، كانت قنبلة الكوبالت تسمى أيضًا جهاز Doomsday.
مثل هذه "الآلة" في تصميمها تكرر شحنة نووية حرارية على مرحلتين ، لكن الكوبالت -59 يضاف في المرحلة الثانية. عند الانفجار ، يتلقى هذا النظير نيوترونًا ويتحول إلى كوبالت -60 مشع بعمر نصف يبلغ 5,2 سنوات ؛ يتم أيضًا تكوين عدد من العناصر الخطرة الأخرى.
كان من شأن الخطر الخاص للقنبلة الكوبالتية أن يجعلها رادعًا فعالًا. قد تؤدي محاولة مهاجمة سيدها إلى كارثة إشعاعية واسعة النطاق. ومع ذلك ، لم تحظ هذه الأفكار بالدعم ، وظل جهاز Doomsday تطورًا نظريًا حصريًا. بالإضافة إلى ذلك ، دخلت هذه الأسلحة بقوة في الثقافة الشعبية.
إطلاق صاروخ R-36M. على متن الصاروخ يمكن أن يكون من 10 رؤوس حربية من 10 Mt إلى واحد من 20 Mt. صورة من قبل وزارة الدفاع في الاتحاد الروسي
في التسعينيات ، أيضًا في الولايات المتحدة الأمريكية ، ما يسمى ب. قنبلة الهافنيوم. قيل أن أيزومر الهافنيوم 178m2 تحت تأثير خارجي يمكن أن يبدأ في التحلل مع إطلاق أشعة جاما. وفقًا للحسابات ، فإن مثل هذا التفاعل جعل من الممكن الحصول على طاقات أكبر 100 ألف مرة من الكمية المكافئة للمتفجرات ، على الرغم من 100 مرة أقل من الاضمحلال النووي.
في عام 1998 ، أفادت مجموعة من العلماء أنهم تمكنوا من إثارة اضمحلال الهافنيوم 178m2 ، لكن إنتاج الطاقة كان ضئيلًا. كان من المفترض أن تساعد الدراسات الإضافية في إيجاد الأنظمة المثلى وبدء الاضمحلال. ومع ذلك ، لم يتمكن أحد من تكرار حتى التجربة الأولية ، ناهيك عن أي تقدم. على ما يبدو ، كان هناك نوع من الخطأ أو الخدعة المتعمدة.
التقدم النووي
لقد قطعت الأسلحة النووية شوطا طويلا منذ نشأتها. تم اقتراح وتنفيذ مخططات مختلفة مع بعض الميزات والمزايا. بناءً عليها ، تم تطوير ذخيرة حقيقية للأغراض التكتيكية والاستراتيجية ، وكذلك وسائل إيصالها. تم إنشاء وتنفيذ مجموعة متنوعة من التكتيكات والاستراتيجيات للاستخدام والتطبيق.
وتجدر الإشارة إلى أنه لم تصل جميع الأفكار والحلول إلى التنفيذ العملي. تم رفض بعض المقترحات بعد تحليل نظري أو نتيجة لمزيد من التفصيل. نتيجة لذلك ، فقط التصميمات الأكثر نجاحًا وكفاءة هي التي وصلت إلى الإنتاج والتشغيل. وعلى مدى العقود القليلة الماضية ، قاموا بضمان أمن الدول المبدعة.
معلومات