Нейман Моисей Борисович

Садиленко Константин Михайлович

Термоядерное оружие

ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся термоядерными процессами, термоядерным оружием, принципами его устройства и действия. В книге воины Советской Армии и Военно-Морского Флота познакомятся с наиболее мощным современным видом ядерного оружия — термоядерным оружием, а также с защитой от его поражающего действия.

ВВЕДЕНИЕ

В безвозвратное прошлое ушли те времена, когда США рекламировали свою монополию ядерного оружия. Советский Союз за короткий срок достиг выдающихся успехов в атомной технике, и в настоящее время Советская Армия, Авиация и Флот располагают всеми видами современного атомного и термоядерного оружия.

Хорошо известно, что Советское правительство, верное своей политике мира и международного сотрудничества, последовательно отстаивает необходимость полного и безусловного запрещения атомного и термоядерного оружия с тем, чтобы оно было изъято из вооружений. По предложению Советского Союза в качестве первого шага на пути к полному запрещению ядерного оружия государства должны взять на себя торжественное обязательство не применять в военных целях атомного и водородного оружия всех видов, в том числе атомных и водородных авиационных бомб, ракет с атомным и водородным зарядом любого радиуса действия, атомной артиллерии и т. п.

Новейшие достижения науки и техники во много раз увеличили силу средств разрушения, силу средств массового истребления людей. Истекшие после второй мировой войны годы характеризуются стремительным развитием военной техники и особенно атомного и водородного оружия. Мощность взрыва водородных бомб теперь исчисляется миллионами тонн тринитротолуола, а радиус действия достигает сотен километров. Быстро развивается ракетная техника, изобретены такие виды современного оружия, как межконтинентальные баллистические снаряды с водородным зарядом. Появление этих видов военной техники на вооружении государств сделало уязвимым практически любой пункт земного шара.

Теперь уже не может быть сомнений насчет того, что в случае возникновения новой войны с применением атомного и водородного оружия последствия такой войны окажутся исключительно тяжелыми для участвующих в ней государств, особенно для стран с высокой плотностью населения и с большой концентрацией промышленности. При наличии на вооружении государств таких видов оружия вопрос о запрещении атомного и водородного оружия приобрел большое значение.

В интересах своей безопасности, в интересах социалистического лагеря в целом, а также в интересах поддержания всеобщего мира нашей стране приходится продолжать производство атомного и водородного оружия и, более того, производить новые типы атомных и термоядерных бомб, новые типы ракетного оружия, всемерно укрепляя свою оборонную мощь.

Производил Советский Союз и испытания атомного и водородного оружия. Да он иначе и не мог поступать, учитывая, что такие испытания осуществляются и другими державами, изготовляющими это оружие, а именно Соединенными Штатами Америки и Великобританией. Вместе с тем Советский Союз не раз предлагал прекратить испытания атомного и водородного оружия, если это согласятся сделать также США и Великобритания.

Советский Союз твердо и решительно выступал и выступает за полное и безоговорочное запрещение ядерного оружия, за прекращение его производства и уничтожение его запасов. Однако, поскольку достижение соглашения по этим вопросам требует длительного времени, Советский Союз на первом этапе к запрещению ядерного оружия предлагает немедленное прекращение его испытаний.

В настоящее время мировое общественное мнение испытывает глубокое и законное беспокойство в связи с опасностью, которую несут с собой испытания ядерного оружия. Хотя последствия таких испытаний изучены еще недостаточно, однако уже теперь виднейшие ученые мира предупреждают о том, что дальнейшее продолжение таких испытаний создает угрозу для здоровья людей.

За истекшее время опасность не только не уменьшилась, но, наоборот, возросла во много раз. Запасы ядерного оружия увеличились. К числу государств, производящих или пытающихся производить атомное оружие, присоединяются новые государства. В результате проведенных взрывов атомных и водородных бомб вся поверхность Земли, и особенно северное полушарие, оказались загрязненными радиоактивными веществами, образующимися при каждом взрыве.

Основной опасностью от проводившихся испытаний ядерного оружия является выпадание радиоактивных осадков, и особенно радиоактивного стронция 90. Так как во время взрыва радиоактивные продукты деления образуются в очень мелко распыленном состоянии, они увлекаются в верхние слои тропосферы и даже в стратосферу, передвигаются с воздушными течениями на большие расстояния от места взрыва, медленно оседая или выпадая с атмосферными осадками на поверхность Земли. Расчеты ученых были сделаны по данным об уровнях радиоактивного загрязнения на конец 1956 года. Последующие испытания, несомненно, еще более повысили содержание радиоактивного стронция 90, что вызывает еще большую настороженность к таким испытаниям атомных и водородных бомб[1].

В США появились сообщения о попытке создать «чистую» ядерную бомбу. Что это за бомба? Речь идет об идее создания такого типа ядерной бомбы, при взрыве которой якобы не возникнет радиоактивной пыли, загрязняющей атмосферу и угрожающей здоровью населения земного шара.

Н. С. Хрущев в 1957 году в речи на массовом митинге советско-чехословацкой дружбы в городе Остраве (Чехословакия) высказался по поводу такой бомбы:

«Мы хотим запретить производство и применение атомных и водородных бомб, стоим за сокращение вооруженных сил, мы хотим добиться полного разоружения. Такие усилия понятны всем людям, грамотным и даже неграмотным.

А руководящие деятели США говорят: надо работать в направлении создания „чистой“ водородной бомбы.

Что же тут плохого, говорят они. Мы хотим, чтобы взрывы не отравляли, не заражали воздух.

Послушайте, если человек попадет под „чистую“ водородную бомбу, то какая ему разница, от взрыва какой бомбы он погибнет — „чистой“ или „грязной“? Когда людей хотят уговорить: вы не бойтесь, вы умрете от „чистой“ бомбы, — это я считаю издевательством над чувством и сознанием человека, над его лучшими устремлениями к мирной жизни».

В случае возникновения войны с применением ядерного оружия бедствия человечества будут неизмеримо большими. Многие миллионы людей могут погибнуть непосредственно от взрыва, высокой температуры и радиации во время взрыва вне зависимости от типа применяемых бомб.

Так называемые «чистые» бомбы, о которых так много говорят за последнее время в США и которые должны давать меньше радиоактивных осадков, чем испытанные ранее, также принесут неисчислимые страдания человечеству.

В заявлении конференции ученых в 1957 году говорится: атомная война опустошит огромные районы земной поверхности, которые на длительный период времени станут непригодными для жизни, миллионы людей далеко за пределами районов военных действий могут быть поражены радиоактивными осадками, а многие из оставшихся в живых дадут генетически неполноценное потомство с повышенной смертностью, с укороченным периодом жизни и с большим процентом уродств и аномалий. (См. газету «Правда» от 16 августа 1957 г.)

Советский Союз никому не угрожает и ни на кого не собирается нападать. Усилия советских людей направлены к тому, чтобы поставить атомную энергию на службу человечеству, не допустив ее использования в военных целях. Но в связи с тем, что соглашение о сокращении вооруженных сил и запрещении атомного и термоядерного оружия еще не достигнуто, а также в связи с тем, что коллективная безопасность в Европе еще не создана и нет пока надежных гарантий прочного мира, мы вынуждены иметь такие вооруженные силы, которые были бы способны защитить интересы нашей Родины, чтобы никакая провокация врагов не была для нее неожиданной.

За последние годы ядерное оружие значительно усовершенствовано и созданы новые его виды. Испытания ядерного оружия, проведенные в Советском Союзе в последние годы, имели своей целью усовершенствование и разработку новых типов этого оружия применительно к вооружению различных родов войск.

Для успешного решения задач современного боя личный состав наших Вооруженных Сил должен хорошо знать свойства ядерного оружия и способы защиты от него, уметь оборудовать позиции в противоатомном отношении и использовать защитные свойства местности, уметь ликвидировать последствия ядерного нападения. Каждый воин должен в совершенстве овладеть всем комплексом знаний и навыков, чтобы быть всесторонне подготовленным к действиям в сложных условиях современного боя.

Цель этой книги — ознакомить читателя с одним из видов ядерного оружия — термоядерным оружием, принципами его устройства, со способами и средствами защиты от его поражающего действия.

Авторы написали книгу, используя данные, опубликованные в советской и зарубежной печати.

Как атомное оружие, так и термоядерное имеют свои особенности, однако наряду с этим у них есть и много общего. Поэтому, говоря о термоядерном оружии, авторы часто упоминают и об атомном, о действии которого имеются более подробные сведения. В дальнейшем будем называть атомное и термоядерное оружие общим термином «ядерное оружие».

При рассмотрении вопросов защиты от ядерного оружия авторы пользуются уже известным и общепринятым термином «противоатомная защита», понимая под этим комплекс мероприятий по защите от поражающего действия атомного и термоядерного оружия.

Книга состоит из восьми глав.

В первой главе рассказано об основных физических понятиях, без знания которых нельзя познать сущность термоядерного оружия — об атомах и их энергии, о радиоактивности и ядерных реакциях, а также и об атомном оружии.

Вторая глава посвящена термоядерным реакциям, их сущности, особенностям и энергетике этих реакций, знание чего необходимо для понимания устройства и действия термоядерного оружия.

В третьей главе рассматривается термоядерное оружие. Рассказано о термоядерных реакциях и ядерном горючем, лежащих в основе существующих видов термоядерного оружия.

В четвертой главе приведены сведения о производстве веществ, употребляемых для изготовления термоядерных бомб. Из этой главы можно узнать, какие из указанных веществ доступны и могут выпускаться в больших количествах.

Пятая глава рассказывает о действии термоядерного оружия. Здесь описана внешняя картина термоядерного взрыва и рассмотрено его поражающее действие. Знание этих вопросов необходимо для понимания основ защиты от термоядерного оружия и особенностей боевых действий в условиях его применения.

В шестой главе указаны средства и способы защиты от атомного и термоядерного оружия. Здесь же рассказывается о методах ликвидации последствий термоядерного нападения и даны рекомендации относительно поведения войск при термоядерном взрыве.

В седьмой главе излагаются особенности боевых действий в условиях применения термоядерного оружия.

В восьмой главе показаны возможности мирного использования термоядерных реакций. Здесь указываются значение этого вопроса, попытки его решения и перспективы.

Главы 2, 3, 4, 8 написаны М. Б. Нейманом, главы 1, 6, 7 — К. М. Садиленко, а глава 5 написана совместно обоими авторами. Авторы выражают благодарность инженер-подполковнику А. И. Седову за исправления и дополнения текста рукописи при ее редактировании и инженер-подполковнику И. А. Науменко и доктору физико-математических наук Е. М. Балабанову за ценные замечания при рецензировании рукописи.

Глава 1.

АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ И АТОМНОЕ ОРУЖИЕ

Атомы и изотопы

Чтобы понять устройство и действие термоядерного оружия, необходимо рассмотреть его физические основы. Сначала кратко познакомимся с атомами и их строением.

Общеизвестно, что все тела, все вещества в мире состоят из весьма малых частиц, которые называются атомами. Атом чрезвычайно мал, он во столько раз меньше яблока, во сколько раз яблоко меньше всего земного шара. Поперечник самого малого атома равен одному о ангстрему[2], самого большого — 4Å.

Вещество, которое состоит из атомов одного вида (элементов), называется простым, а вещество, которое состоит из атомов разных видов, называется сложным. Медь состоит из атомов меди, а железо — из атомов железа. Вода состоит из атомов водорода и атомов кислорода. Медь и железо — простые вещества, а вода — сложное вещество. Химическим элементом называется совокупность атомов одного вида с одинаковым зарядом ядра атома. Следовательно, простое вещество состоит из одного элемента, а сложное из нескольких. Элементы обозначаются определенными символами, состоящими из одной или двух латинских букв. Так, водород обозначается Н, литий — Li, уран — U. Читаются некоторые символы по названию букв (Н — аш), иные полностью (Li — литий, U — уран). Всего в настоящее время известно 102 элемента.

Гениальный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев открыл один из важнейших законов природы — периодический закон химических элементов и создал на его основе свою замечательную классификацию — периодическую систему элементов, изображенную на рис. 1. Представив периодическую систему в виде таблицы, Д. И. Менделеев так расположил в ней все известные в 1869 году элементы, что каждый элемент оказался на том месте, которое соответствует строению его атомов. В таблице обычно пишут названия элементов, их условные обозначения, порядковые номера и атомные веса[3]. В некоторых таблицах указывают также распределение электронов по слоям вокруг атомного ядра каждого элемента.

Рис. 1. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Менделеев предсказал существование в природе еще неизвестных человеку элементов, оставив для них места в своей периодической системе. На основе периодического закона Менделеев предсказал свойства этих, еще не открытых, элементов. Предвидения Менделеева блестяще оправдались — все указанные элементы были впоследствии открыты и свойства их соответствовали предсказанным.

Некоторые элементы в природе не найдены, но они были получены из других элементов путем ядерных превращений, в частности, искусственно были получены заурановые элементы с порядковыми номерами в таблице от 93 до 102. Ученые, приготовившие в 1955 году элемент № 101, заранее предсказали его свойства, применив для этого хорошо подтвердившийся метод Д. И. Менделеева; в честь великого русского ученого они предложили назвать элемент № 101 менделевием.

Атом имеет сложное устройство. В центре атома находится маленькое, но очень плотное ядро, вокруг которого с большой скоростью (десятки тысяч километров в секунду) вращаются электроны, заряженные отрицательным электричеством. У атомов разных элементов — разное число электронов, например, у водорода вокруг ядра движется только 1 электрон, у гелия — 2, у лития — 3, у урана — 92 электрона. Это число электронов равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.

Ядро атома заряжено положительным электричеством. Положительный заряд ядра равен по величине порядковому номеру элемента. Суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, поэтому атом в целом нейтрален.

Строение атома часто сравнивают со строением солнечной системы. Подобно тому, как Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, электроны движутся вокруг ядра. Однако есть и большое различие между этими системами. Между Солнцем и планетами действуют силы тяготения, а между ядром атома и электронами — силы электрические. Планеты движутся вокруг центрального небесного тела по определенным орбитам. Их движение подчинено законам механики, открытым Ньютоном. В атоме движение электронов подчинено более сложным законам микромеханики, иначе называемой квантовой механикой. Ранее существовавшее мнение о том, что электроны движутся вокруг ядра по определенным орбитам, оказалось ошибочным. Из квантовой механики следует, что электроны при своем движении вокруг ядра, будучи расположены как бы слоями, движутся в пределах атома не по строго определенным направлениям. Наиболее вероятным является нахождение электрона в центральной части атома. Эта вероятность убывает по мере удаления от центра атома. Таким образом, каждый электрон может находиться в любом месте атома, но чаще всего он бывает вблизи атомного ядра. Поэтому говорят, что электроны образуют в атоме подобие облака, плотность которого убывает по направлению от центра к периферии, как показано на рис. 2, а. По современным представлениям атом является не плоской, а объемной системой, в то время как Солнце и планеты расположены почти в одной плоскости, как схематически показано на рис. 2, б.

Рис. 2. Схема распределения в атоме электронного облака (а) и схематическое сравнение его шарообразной формы с почти плоской солнечной системой (б):

1 — ядро атома; 2 — электронное облако

Простейшее ядро — ядро водорода — названо протоном. Электрический заряд его положительный; он равен единице. Протон, а также электрон и позитрон называются элементарными частицами. Кроме того, элементарными частицами являются: нейтрон — частица приблизительно такой же массы, как и протон, но не имеющая электрического заряда, нейтрино — нейтральная частица с весьма малой массой[4] и некоторые другие. Элементарными их называют условно. В действительности эти частицы имеют, по-видимому, сложное строение. В. И. Ленин сказал по этому поводу: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом…»

Развитие науки и техники в XX веке вооружило человека такими средствами, которые позволили разрушить и преобразовать в другие виды материи ряд элементарных частиц. Электроны и позитроны при взаимодействии могут превращаться в гамма-кванты. Протон имеет сложное строение. Установлено, что нейтрон радиоактивен и способен распадаться с образованием протона, электрона и нейтрино. В 1955 и 1956 гг. удалось в лаборатории получить новые, предсказанные учеными элементарные частицы — антипротон, масса которого равна массе протона, но его заряд — отрицательный, и антинейтрон — частицу, подобную нейтрону, но отличающуюся от него некоторыми ядерными свойствами. Предела делимости материи не существует. Следовательно, и электрон и другие элементарные частицы не являются неделимыми по своей природе.

Ядра всех атомов построены из протонов и нейтронов. Число протонов в ядре, определяющее его положительный заряд, равно порядковому номеру элемента (в периодической системе). Сумма чисел протонов и нейтронов определяет вес ядра и называется массовым числом.

Зная массовое число и порядковый номер, легко определить число протонов и нейтронов в ядре атома. Если, например, известно, что порядковый номер фосфора равен 15, а его массовое число — 31, то в ядре фосфора содержится 15 протонов и 31-15=16 нейтронов. Если массовое число урана равно 238, а его порядковый номер — 92, то это значит, что в ядре урана содержится 92 протона и 146 нейтронов.

Каждый химический элемент характеризуется определенным порядковым номером. Это объясняется тем, чго число протонов в ядрах атомов каждого элемента строго определенно. Что же касается числа нейтронов, то оно может изменяться в некоторых пределах.

Поэтому могут существовать разновидности атомов одного и того же элемента, отличающиеся друг от друга массовым числом. Такие разновидности помещаются в одной и той же клетке таблицы Д. И. Менделеева и называются изотопами этого элемента. Слово «изотоп» происходит от двух греческих слов: «изос» — одинаковый и «топос» — место.

Многие природные элементы являются смесью нескольких изотопов. Простейший элемент водород оказался смесью приблизительно 99,98% легкого изотопа водорода (протия) и 0,02% тяжелого изотопа водорода (дейтерия). Известен также третий радиоактивный изотоп водорода — тритий. Ядро протия — не что иное, как протон. Ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона, т. е. его массовое число равно двум. Ядро трития состоит из одного протона и двух нейтронов (рис. 3).

Рис. 3. Схема строения атомов изотопов водорода:

Н — протий; D — дейтерий; Т — тритий

В ядрах атомов гелия, порядковый номер которого равен 2, содержится, разумеется, 2 протона, но число нейтронов может быть равно 1 или 2. В природе действительно существуют два изотопа гелия с массовыми числами 3 и 4. Количество легкого изотопа гелия на Земле очень мало по сравнению с количеством тяжелого. Элемент литий характеризуется порядковым номером 3. В природе существуют два изотопа лития с массовыми числами 6 и 7; их называют литий 6 и литий 7.

В ядре атома тория (элемента № 90) имеется 90 протонов и 142 нейтрона, атомный вес его равен 232. Ядро атома одного из изотопов плутония (элемента № 94) содержит 94 протона и 145 нейтронов. Число нейтронов можно определить вычитанием числа протонов из общего числа частиц (нуклонов), равного массовому числу.

Для упомянутого изотопа плутония расчет будет таким:

Для краткости изотопы обозначаются так же, как элементы — латинскими буквами. Слева внизу ставится порядковый номер, а справа вверху — массовое число изотопа. Например, протий, дейтерий и тритий обозначаются: 1H^1, 1Н^2 и 1Н^3 (иногда дейтерий и тритий обозначаются D и Т). Изотопы лития обозначаются 3Li^6 и 3Li^7. Известны элементы, которые имеют только один природный изотоп. К числу таких элементов относится, например, фосфор, имеющий лишь один природный изотоп 15P^31. Некоторые элементы являются смесью большого числа изотопов, например, природное олово — смесь 10 изотопов.

Радиоактивность

В природе существуют химические элементы, которые испускают невидимые лучи, действующие даже сквозь непрозрачную бумагу на фотографическую пластинку. Если такую облученную фотографическую пластинку проявить, то она почернеет. Элементов, самопроизвольно испускающих лучи, известно довольно много: уран, радий, торий, радон и ряд других. Изотопы одного и того же элемента могут испускать неодинаковые лучи. Известны такие случаи, когда один из изотопов элемента испускает невидимые лучи, а другие не испускают. Например, у калия из трех его природных изотопов 19К^39, 19К^40 и 19К^41 только 19К^40 испускает лучи.

Латинское слово «радиус» значит луч. Отсюда произошло название элемента радий, что значит лучистый. Все элементы, испускающие лучи, стали называть радиоактивными, а само явление лучеиспускания получило название радиоактивность. Радий — очень редкий и дорогой металл: он стоит дороже золота примерно в 10 тысяч раз. На всем земном шаре к нашему времени добыто человеком лишь несколько килограммов радия.

В магнитном поле радиоактивное излучение разделяется на части, отличающиеся друг от друга по своим свойствам (рис. 4). Различают альфа-лучи (α), бета-лучи (β) и гамма-лучи (γ). Неочищенный радий обычно содержит примесь других радиоактивных элементов. Такая смесь испускает все три вида лучей.

Рис. 4. Действие магнитного поля на радиоактивное излучение

Альфа- и бета-лучи отклоняются в магнитном поле в разные стороны, а гамма-лучи не отклоняются.

Различные радиоактивные элементы испускают неодинаковые лучи. Радий 226 испускает только альфа-лучи. Один из изотопов водорода — тритий испускает только бета-лучи. Бета-излучение некоторых изотопов, например кобальта 60, сопровождается испусканием гамма-лучей. Схема действия на излучения этих изотопов магнитного и электрического полей показана на рис. 5. Бета-лучи представляют собой поток отрицательно заряженных электронов (бета-частиц), альфа-лучи — поток положительно заряженных альфа-частиц. Гамма-лучи — это лучи, не несущие электричества. Они обладают гораздо большей проникающей способностью, чем альфа- и бета-лучи. В поражающем действии атомного оружия гамма-излучение, образующееся при атомном взрыве, играет наиболее существенную роль.

Рис. 5. Отклонение радиоактивных излучений магнитным и электрическим полем

Заряд и массу альфа- и бета-частиц удалось измерить по их отклонению в магнитном и электрическом поле, а также другими методами. Масса электрона в 1837 раз меньше массы протона. Положительный заряд альфа-частицы в 2 раза больше заряда протона, а масса альфа-частицы превышает массу протона в 4 раза. Отсюда можно было сделать следующий вывод: альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, т. е. является ядром изотопа гелия 2Не^4. Этот вывод был подтвержден большим числом разнообразных опытов и в настоящее время не вызывает никаких сомнений.

Зная природу бета- и альфа-частиц, легко сделать заключение о том, какие изотопы образуются в результате радиоактивного распада различных элементов.

Если известно, что изотоп урана 92U^238 претерпевает радиоактивный распад, испуская альфа-частицы, то ясно, что в ядре образующегося при этом дочернего элемента число протонов уменьшается на 2. Точно так же на 2 уменьшится число нейтронов. Так как в ядре урана содержится 92 протона и 146 нейтронов, то в ядре дочернего элемента останется 90 протонов и 144 нейтрона. Следовательно, дочерний элемент характеризуется порядковым номером 90, т. е. является изотопом тория. Его массовое число равно 90+144=234. Образующийся при распаде 92U^238 изотоп должен обозначаться 90Th^234.

Когда еще не была разработана теория радиоактивного распада, этот элемент получил название UX_1 (уран икс-один), которое встречается до сих пор. UX_1 радиоактивен и распадается, выбрасывая из ядра бета-частицу.

Как уже было указано, бета-частица образуется при превращении нейтрона в протон. При таком превращении массовое число остается без изменения, но число протонов в ядре увеличивается на единицу. Поэтому порядковый номер элемента, образующегося при бета-распаде, возрастает на единицу по сравнению с порядковым номером материнского элемента. Это значит, что при бета-распаде 90Th^234 образуется изотоп 91-го элемента — протактиния, а именно 91Pa^234. Этот изотоп иногда называют UX_2. Изложенный метод может быть легко применен и к другим случаям радиоактивного распада.

Испуская альфа-лучи, радий 88Ra^226 самопроизвольно превращается в газ радон, который, испуская альфа-частицу, в свою очередь превращается в RaA — элемент с порядковым номером 84 и массовым числом 218.

В результате длинной цепи превращений после выброса еще трех альфа-частиц и четырех бета-частиц в конце концов образуется свинец 82РЬ^206, являющийся устойчивым элементом. При разрушении радия количество его уменьшается вдвое через 1590 лет. Остаток уменьшается вдвое еще через 1590 лет и так далее. Время, в течение которого распадается половина атомов радиоактивного элемента, называется его периодом полураспада. У разных элементов период полураспада не одинаков. Например, период полураспада радона равен 3,8 суток, а период полураспада урана 92U^238 превышает 4,5 млрд. лет. Выяснилось, что элементарная частица нейтрон также неустойчива и, подобно радиоактивным элементам, имеет период полураспада, равный 12 минутам.

Уменьшение числа нераспавшихся атомов радиоактивного изотопа с течением времени определяется по формуле

N=N_0e-λt,

где N_0 — начальное число атомов радиоактивного изотопа;

N — число атомов, не распавшихся за время t;

λ — постоянная радиоактивного распада (неизменная для данного радиоактивного изотопа), характеризующая вероятность распада атома за единицу времени;

е — основание натуральных логарифмов, е≈2,7.

Постоянная распада может быть выражена через период полураспада по формуле

Число атомов радиоактивного изотопа, распадающихся за единицу времени, называют активностью, или скоростью радиоактивного распада, определяя ее по формуле

а = λN.

Подставив на место λ ее значение из предыдущей формулы, получим

Из последней формулы следуют два вывода:

1. Активность (а следовательно и интенсивность излучения) пропорциональна количеству радиоактивного вещества (изотопа).

2. Активность тем больше, чем меньше период полураспада радиоизотопа.

Под действием лучей радия сернистый цинк (белая краска) и некоторые другие вещества начинают светиться. Ничтожная примесь радия к сернистому цинку делает эту краску светящейся в темноте. Такую светящуюся краску применяют для окрашивания стрелок, различных надписей, указателей и пр. в производстве часов, прицелов и некоторых других приборов, чтобы иметь возможность пользоваться ими ночью без освещения.

Радиоактивное излучение может убивать живые клетки. В первое время, когда биологическое действие излучений было недостаточно изучено, работающие с радиоактивными веществами иногда пренебрегали необходимыми мерами предосторожности. Так, на одной часовой фабрике за рубежом произошел следующий случай.

Работницы окрашивали стрелки часов радиоактивной краской, приглаживая губами разлохмачивающиеся в процессе работы кисточки. При этом радий попадал в полость рта, а когда работница проглатывала слюну или съедала свой завтрак, радий проникал в желудок. Спустя некоторое время начались массовые заболевания работниц. Вначале у них стала наблюдаться повышенная утомляемость, вплоть до того, что через час после начала рабочего дня работница становилась уже нетрудоспособной. Затем начались заболевания челюсти костной саркомой. Некоторые работницы в результате этих заболеваний умерли. При вскрытии трупа одной из умерших в ее организме были обнаружены миллионные доли грамма радия. Следовательно, радий (и некоторые другие радиоактивные вещества) даже в ничтожных дозах является сильным ядом. Заметим, что миллионная доля грамма радия ежесекундно испускает около 40 000 альфа-частиц.

Минералы, содержащие радиоактивные элементы, всегда несколько теплее окружающих горных пород. Это замечательное свойство свидетельствует о выделении энергии радиоактивными элементами. Измерения показали, что каждый грамм радия выделяет 137 калорий в час. Кусочек радия величиной со спичечную коробку за тысячи лет своего существования выделяет столько энергии, сколько может быть выработано крупной электростанцией в течение месяца. Однако как использовать эту энергию? Ведь радий выделяет ее чрезвычайно медленно. Нужно было найти способ ускорить выделение энергии радием. Ученые попытались сделать это. Чего только не делали с радием! Нагревали его до нескольких тысяч градусов, замораживали, действовали на него кислотами и другими реактивами — все напрасно. Радий оказался неподатливым, не подчинился человеку: 137 калорий в час — ни одной калории больше, ни одной меньше! Никакими способами ученые не смогли повлиять на скорость распада радия.

Атомная энергия

Однако если радий оказался таким «упрямым», не изменил скорость отдачи человеку своей энергии, то человек еще более настойчив. Ученые, поставив перед собой цель — овладеть атомной энергией, упорно продолжали свои исследования. И человек еще раз выиграл сражение с природой. Он овладел атомной энергией и заставил ее служить себе. Правда, радий все же пока еще не подчинился человеку, но нашелся другой, более «податливый» элемент — уран. Человек овладел атомной энергией урана. Это лучше, так как радий очень дорог, а уран по сравнению с ним дешев, его в природе больше. Раньше потребность в уране была сравнительно невелика. Уран расходовался главным образом для производства красок, в небольшом количестве применялся в фотографии в качестве усилителя. В настоящее время уран считают важнейшим стратегическим сырьем и используют преимущественно для получения атомной энергии.

Как уже было сказано, природный уран является в основном смесью двух изотопов с массовыми числами 238 и 235. Урана 238 в природном уране много — 99,28%, а урана 235 мало — только 0,72%. Вначале научились извлекать атомную энергию из чистого изотопа — урана 235. Отделить же уран 235 от урана 238 очень трудно. Химическое разделение невозможно, так как химические свойства их одинаковы. Для получения очень чистого урана 235 пришлось сооружать гигантские заводы, затрачивать огромные средства. Вот почему первое время использование атомной энергии обходилось очень дорого. На проведение исследовательских и производственных работ по созданию первых атомных бомб США израсходовали 2 млрд. долларов. На эти средства можно было бы построить, например, десятки тысяч самолетов.

Позднее нашли способ превращать дешевый уран 238 в новый искусственный химический элемент, названный плутонием. Из плутония тоже научились извлекать атомную энергию, причем производство плутония обходилось дешевле, чем разделение изотопов урана. Это было одной из причин, которые привели к удешевлению атомной энергии.

Каким же образом человек освобождает из атомов заключенную в них колоссальную энергию?

Ученые установили, что почти вся энергия атомов сосредоточена в их ядрах. Так как эта энергия заключается в ядре атома, то правильнее ее следует называть не атомной, а ядерной энергией, а оружие, основанное на использовании этой энергии, — ядерным оружием, но так как термины атомная энергия, атомная бомба общеизвестны и привычны, то часто употребляют эти распространенные названия.

Когда стало известно, что в ядре атома заключается колоссальная энергия, ядро привлекло к себе внимание ученых. В изучении атомного ядра значительны заслуги советских ученых И. В. Курчатова, И. Е. Тамма, А. И. Алиханова, Я. И. Френкеля, Д. Д. Иваненко и других.

Ученые установили, что ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Ядро атома примерно в 100 тысяч раз меньше самого атома, оно имеет необычайно большую плотность. Если бы можно было спичечную коробку наполнить ядрами атомов, плотно их упаковав, то такая спичечная коробка, заполненная ядерным веществом, весила бы больше, чем весит большой город со всеми домами, заводами и многомиллионным населением (рис. 6).

Рис. 6. Спичечная коробка ядерного вещества тяжелее огромного города

Все виды энергии, которые были раньше известны человеку, обусловлены двумя видами сил: либо электрическими силами, либо силами тяготения (гравитационными силами). Как выяснилось, ядерная энергия не обусловлена ни теми, ни другими силами, она обусловлена новыми, ранее незнакомыми человеку силами. Силы, действующие в ядре атома, назвали ядерными. Если бы ядерных сил не существовало, ядро разлетелось бы на составные части вследствие действия мощных электрических сил отталкивания между протонами, которые находятся в ядре очень близко друг к другу. Ядерные силы на малых расстояниях внутри ядра во много раз превосходят силы отталкивания, действующие между протонами, вследствие чего ядро очень трудно разрушить.

Какова природа ядерных сил?

Этот вопрос изучается учеными ряда стран уже более 20 лет. Оказалось, что поле ядерных сил существует между нейтронами, между протонами, а также между нейтронами и протонами. Носителями этих сил являются материальные частицы, называемые пи-мезонами. Масса пи-мезона в 274 раза превышает массу электрона. Ученые СССР и некоторых других стран умеют получать пи-мезоны в лабораториях. Многие свойства этих частиц изучены. Существуют пи-мезоны, заряженные положительным электричеством, отрицательным, а также нейтральные. Ядерные силы возникают в результате того, что ядерные частицы — протоны и нейтроны — способны обмениваться пи-мезонами. При этом обмене нейтроны и протоны могут превращаться друг в друга.

Известны и другие виды мезонов, различающиеся по массе, электрическому заряду и ряду других свойств. Например, известны мю-мезоны, которые тяжелее электронов в 207 раз. Открыты так называемые К-мезоны — частицы, масса которых примерно в 965 раз больше массы электрона. Эти частицы весьма недолговечны, они живут лишь миллиардные доли секунды. Установлено, что К-мезон может распадаться на два или три пи-мезона.

Ученые СССР и других стран продолжают усиленно изучать природу ядерных сил, и можно не сомневаться, что будут открыты новые, ныне неизвестные свойства ядерных сил, что позволит лучше познать их природу и научиться еще полнее использовать ядерную энергию для нужд человечества.

Атомная энергия является одним из видов потенциальной (скрытой) энергии. Она может преобразовываться в другие виды энергии постепенно, как это происходит, например, при распаде урана, радия и других радиоактивных элементов и при работе ядерного реактора. Кроме того, атомная энергия может выделяться в больших количествах почти мгновенно, со взрывом, как это происходит при взрыве атомной или водородной бомбы.

Источником атомной энергии могут служить изотопы урана: 92U^235 и 92U^233, и плутония 94Pu^239, которые принято называть ядерным горючим.

Уран 235 входит в состав природного урана, а другие виды ядерного горючего готовятся искусственно: 92U^233 — из тория, а 94Pu^239 — из урана.

Источником атомной энергии могут служить также некоторые легкие элементы, например изотопы водорода и лития.

Чтобы получить энергию в результате соединения ядер этих легких элементов, необходима очень высокая температура порядка нескольких миллионов градусов. Для выделения же энергии из урана или плутония такая температура не нужна.

Раньше человек не мог создать такой высокой температуры, следовательно, не мог искусственно осуществить получение атомной энергии из водорода и других легких элементов. Ученые сумели овладеть атомной энергией урана и плутония. При взрывах атомных бомб получается температура, измеряемая миллионами градусов. Значит, атомной бомбой можно было воспользоваться для того, чтобы создать условия получения энергии из водорода и лития и таким образом создать водородное оружие. Процессы, при которых для получения атомной энергии требуется очень высокая температура, называются термоядерными. Оружие, в котором используются термоядерные процессы, называют термоядерным. Следовательно, термоядерное оружие — один из видов ядерного оружия.

Когда ядра тяжелых атомов, например изотопов урана 92U^235 и 92U^233 или плутония 94Pu^239, расщепляются, то освобождается очень большое количество энергии. Такое расщепление может происходить самопроизвольно, как это обнаружили в 1940 году советские ученые Г. Н. Флеров и К. А. Петржак.

При самопроизвольном расщеплении (распаде) ядро атома делится в большинстве случаев на две части, массы которых чаще всего относятся как 2 к 3. При делении ядер, кроме «осколков» большой массы, образуются также свободные нейтроны.

Однако самопроизвольное деление ядер урана и плутония происходит чрезвычайно редко. Время, в течение которого разделилась бы половина наличного количества ядер урана, измеряется миллионами миллиардов лет. Поэтому процесс самопроизвольного деления ядер урана или плутония практически нельзя использовать для получения атомной энергии.

Ядерные реакции

Английский ученый Резерфорд нашел маленькие, но могучие снаряды, которыми можно обстреливать ядра атомов и разрушать их. Такие снаряды дает человеку сама природа — это альфа-частицы, вылетающие при распаде ядер некоторых радиоактивных элементов. Из атомов радия альфа-частица вылетает со скоростью около 20 000 км/сек. Она летит во столько раз быстрее современного самолета, во сколько раз самолет летит быстрее, чем ползет черепаха. Движущаяся с такой колоссальной скоростью маленькая, но сравнительно тяжелая альфа-частица обладает большой энергией. При попадании в ядро атома альфа-частица способна разрушить это ядро. В 1919 году Резерфорд осуществил первое превращение атомных ядер путем обстрела их альфа-частицами. Из азота таким образом ему удалось получить кислород. Затем научились обстреливать ядра протонами, дейтронами (ядра дейтерия) и другими быстролетящими частицами. Сейчас известно уже много способов разрушения и превращения атомных ядер.

Процессы, при которых изменяются ядра атомов, называются ядерными реакциями. Рассмотрим для примера несколько ядерных реакций, происходящих при бомбардировке алюминия различными частицами.

1. При обстреле алюминиевой мишени быстролетящими ядрами гелия последние проникают в ядро алюминия, из которого при этом выбивается нейтрон, причем получается новое ядро, а именно ядро одного из изотопов фосфора. Эта ядерная реакция записывается следующим образом:

13Al^27+2Не^4=15Р^30+0n^1

2. Если же алюминиевую мишень подвергнуть бомбардировке не ядрами гелия, а быстролетящими ядрами тяжелого водорода, то происходит следующая ядерная реакция:

13Al^27+1H^2=13Al^28+1H^1

В результате из ядра выбрасывается протон и получается более тяжелый изотоп алюминия.

3. При бомбардировке 13Al^27 быстролетящими протонами из ядра выбивается нейтрон и образуется один из изотопов кремния по реакции

13Al^27+1H^1=14Si^27+0n^1

4. Если алюминиевую мишень подвергнуть бомбардировке нейтронами, то из ядра выбивается протон и получается магний по реакции

13Al^27+0n^1=12Mg^27+1H^1

Число ядерных реакций, изученных до настоящего времени, достигает нескольких тысяч.

Так как ядро весьма мало и невидимо ни в какой микроскоп, то попасть в него с целью осуществить ядерную реакцию очень трудно.

Как попасть в эту невидимую цель? Приходится применять здесь тот же способ, который используют для уничтожения невидимого противника, например в темноте или в лесу. В этом случае пространство, в котором где-то находятся солдаты врага, «прочесывают». Автоматные очереди следуют одна за другой. Множество пуль пролетит мимо, пока какая-то из них убьет врага. Чтобы попасть в невидимую цель в этих условиях, нередко приходится выпускать сотни и тысячи пуль.

Подобное явление имеет место и при обстреле атомных ядер. Только в данном случае приходится еще больше расходовать снарядов главным образом из-за того, что ядра в атомах занимают ничтожную долю объема. Когда на атомы в определенных условиях, например на атомы металла, составляющие слой толщиной в один микрон, направляют поток альфа-частиц, то из десятков и сотен тысяч альфа-частиц только одна попадает в ядро. В общей сложности на проведение ядерной реакции затрачивается энергии значительно больше, чем выделяется в результате реакции. Поэтому для использования ядерной энергии было необходимо найти такой процесс, при котором достаточно было бы разрушить только несколько первых ядер атомов, что вызывало бы разрушение остальных подобно тому, как в печке поджигают только одну щепку, а остальные щепки и поленья уже сами от нее загораются и при сгорании выделяют энергию.

Такой процесс, при котором разрушения атомных ядер следуют друг за другом, называют цепным процессом, цепной реакцией.

Что представляет собой цепная реакция?

Если нейтрон попадет в ядро урана 235 или плутония 239, то это ядро разделится на два «осколка», причем, как показали опыты Фредерика Жолио-Кюри, образуется два или три новых быстролетящих нейтрона. Реакции деления могут быть различными, например:

0n^1+92U^235=56Ba+36Kr+2(или 3)0n^1

или

0n^1+92U^235=67La+35Br+2(или 3)0n^1

или

0n^1+92U^235=54Xe+38Sr+2(или 3)0n^1

или

0n^1+92U^235=50Sn +42Mo+2(или 3)0n^1

Мы видим, что при делении ядра урана распадаются на разнообразные «осколки». При этом могут получиться: барий и криптон, лантан и бром, ксенон и стронций, олово и молибден или многие другие пары атомных ядер элементов. Во всех случаях, однако, сумма зарядов получившихся «осколков» равна 92, то есть заряду делящегося ядра урана, так как число протонов при делении не изменяется.

Получающиеся при делении нейтроны летят с неодинаковой скоростью, доходящей до десятков тысяч километров в секунду. Каждый такой нейтрон, как показано на рис. 7, может попасть в следующее ядро и разрушить его; из разрушенного ядра вылетают новые нейтроны и т. д. Если из каждого ядра будут вылетать даже только по два нейтрона, то первые два нейтрона вызовут появление новых четырех. Затем их станет: 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 и т. д. Реакция будет развиваться подобно лавине в горах, где один катящийся с горы камень увлекает несколько других, а каждый из них увлекает новые камни, и вскоре образуется грандиозная каменная лавина. В течение короткого времени будет разрушено громадное число атомных ядер. Каждое ядро при этом выделит большую энергию. Быстрое выделение большой энергии в малом пространстве приведет к взрыву.

Рис. 7. Схема цепной реакции:

1 — нейтроны; 2 — ядро атома урана 235; 3 — «осколки» атома

Ядра урана 238 также способны делиться, но только под влиянием быстрых нейтронов, имеющих скорость движения приблизительно 20 000 км/сек, но и в этом случае вероятность деления невелика. Гораздо чаще быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами урана 238, передают им значительную часть своей энергии, начинают двигаться медленнее и уже не могут вызвать деление ядер урана 238. Основное отличие урана 238 от урана 235 заключается в том, что ядра первого могут делиться только под влиянием быстрых нейтронов, в то время как ядра урана 235 и других видов ядерного горючего могут делиться при воздействии как быстрых, так и медленных нейтронов.

Нейтроны в природном уране, замедленные в результате столкновений с ядрами атомов, могут попасть либо в ядра урана 235 и вызвать их деление, либо в ядра урана 238 и поглотиться последними. Так как ядер урана 238 в 140 раз больше, чем ядер урана 235, поглощение нейтронов ураном 238 является весьма вероятным процессом, протекающим одновременно с делением ядер урана 235. Этого урана хотя и мало, зато способность его расщепляться под действием медленных нейтронов очень велика.

Советские ученые Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович еще в 1940 году доказали, что именно из-за сильного поглощения нейтронов ураном 238 в природном уране цепная реакция не приводит к взрыву.

Читатель уже знает, что ядра урана и плутония могут делиться не только под влиянием нейтронов, но способны также к самопроизвольному делению, которое тоже сопровождается вылетом нескольких нейтронов. Самопроизвольное деление происходит очень редко — в 1 кг урана в секунду самопроизвольно делится примерно 10 ядер урана. В куске урана 235 или плутония 239 цепная реакция деления при некоторых условиях может возникнуть самопроизвольно.

Какие же это условия?

Дело заключается в том, что малый кусочек ядерного горючего взорваться не может, так как большинство нейтронов, пролетая в промежутках между ядрами атомов, достигает поверхности кусочка урана или плутония, не встретив на своем пути ни одного ядра. В результате бóльшая часть нейтронов вылетает из куска ядерного горючего наружу, и процесс размножения нейтронов не происходит. В большом же куске урана или плутония вылетающие из его центра нейтроны не долетают до поверхности куска и принимают участие в развитии цепной реакции, что приводит к взрыву.

Следовательно, обязательным условием возникновения атомного взрыва является определенный размер куска урана 235 или плутония 239. С целью экономии следует брать кусок такой формы, чтобы при минимальной поверхности объем его был наибольшим.

Такой формой является шар.

Минимальное количество делящегося вещества, в котором может протекать цепная реакция деления, называется критической массой. Чтобы реакция шла вполне успешно, кусок урана 235 или плутония должен быть больше критического.

Величина критической массы заряда зависит от его формы, материала оболочки, конструкции атомной бомбы, вида ядерного горючего и некоторых других факторов. Расчеты показывают, что вес критической массы урана 235, имеющей форму шара, близок, по-видимому, к 1 кг. Для других форм заряда он несколько больше. Однако практически вес ядерного заряда в атомных бомбах больше (от нескольких килограммов до десятков килограммов, в зависимости от калибра бомбы). Нужно также учитывать, что во время взрыва в цепной реакции деления участвует не все делящееся вещество.

Хранить атомный заряд в количестве, равном или превышающем критическую массу, нельзя, так как в нем может возникнуть цепная ядерная реакция (произойти атомный взрыв) под воздействием случайных нейтронов. Поэтому атомный заряд до момента взрыва должен быть разделен на несколько таких частей, чтобы масса каждой из них была меньше критической. Взрыв куска ядерного горючего, обладающего критической массой, может происходить самопроизвольно, так как цепная реакция может начаться под действием нейтронов, всегда имеющихся в некотором количестве и в воздухе и в самом ядерном веществе.

Атомное оружие

Цепная реакция деления урана была открыта в 1939 году. Вскоре воюющие страны засекретили ведущиеся научные исследования по овладению атомной энергией. В период фашизации Германии и Италии и в годы второй мировой войны многие крупные западноевропейские ученые, в том числе атомники, эмигрировали в Америку. Правительство США привлекло их к выполнению работ по созданию совместно с американскими учеными атомной бомбы. Коллективным трудом этих ученых и была создана первая атомная бомба. Видная роль в этих работах принадлежала итальянскому физику Э. Ферми, умершему в США в конце 1954 года, и немецкому ученому Д. Р. Оппенгеймеру.

Прежде чем рассмотреть термоядерное оружие, познакомимся с первым и более известным видом ядерного оружия — атомной бомбой. Поскольку цепное деление урана, происходящее в атомной бомбе, используется как «запал», т. е. инициирующее средство термоядерного взрыва, остановимся несколько подробнее на принципах действия атомной бомбы.

Для устройства атомной бомбы используется свойство ядерных «взрывчатых» веществ — самопроизвольно взрываться при наличии критической массы. Берется несколько кусков урана или плутония, каждый из которых не имеет критической массы и взорваться не может. В намеченный для взрыва момент эти куски в атомной бомбе быстро сближаются, и тотчас же происходит взрыв.

На рис. 8 показана принципиальная схема устройства атомной бомбы.

Рис. 8. Принципиальная схема атомной бомбы (заряд разделен на две части):

1 — плутониевый шар; 2 — плутониевый цилиндр; 3 — отражатель нейтронов; 4 — направляющий канал; 5 — обычное BB; 6 — оболочка бомбы; 7 — взрыватель

Внутри атомной бомбы находится плутониевый шар, окруженный веществом, отражающим нейтроны. Масса шара меньше критической. Другой кусок плутония имеет форму цилиндра такого размера, что он может поместиться внутри канала в плутониевом шаре, в результате чего получится сплошной шар с критической массой. Устройство, снаряженное обыкновенным взрывчатым веществом, способно при взрыве дать толчок упомянутому цилиндрическому куску плутония.

Чтобы произвести взрыв атомной бомбы в определенных условиях, например на заранее заданной высоте, в атомную бомбу помещают взрыватель, действие которого может быть основано на барометрическом, временном или каком-либо другом принципе. Известно, что барометр указывает высоту местности над уровнем моря. Когда бомба падает, стрелка барометрического взрывателя движется и на определенной высоте замыкает внутри бомбы электрическую цепь, в результате чего возникает электрическая искра, которая воспламенит капсюль, поджигающий обычное взрывчатое вещество в атомной бомбе. Когда ВВ взорвется, оно втолкнет в канал цилиндрический кусок плутония, будет достигнута критическая масса, после чего начнет развиваться цепная реакция деления и произойдет взрыв.

Для сокращения времени, идущего на развитие цепной реакции и увеличения количества делящихся ядер, плутониевый шар окружается веществом, отражающим обратно нейтроны, вылетающие наружу. При таком устройстве бомбы взрыв развивается в течение нескольких миллионных долей секунды, то есть практически мгновенно.

Для увеличения эффективности атомной бомбы наряду с прочной оболочкой, замедляющей разлет ядерного горючего, и отражателем нейтронов в центр бомбы можно вводить нейтронный источник. Разумеется, такой источник ускоряет развитие цепной реакции в плутонии, когда масса последнего превысит критическую, и обеспечивает безотказность взрыва в определенный момент.

В качестве нейтронного источника в лабораториях, например, используют хорошо перемешанную смесь бериллия и полония. Полоний радиоактивен и при распаде испускает альфа-частицы. Последние проникают в ядра бериллия, причем происходит реакция, в результате которой образуется ядро углерода и выбрасывается нейтрон:

4Ве^9+2Не^4=6C^12+0n^1

Во всех видах атомных боеприпасов основными частями конструкции являются: 1) ядерное горючее (атомный заряд); 2) отражатель нейтронов, окружающий атомный заряд; 3) обычное взрывчатое вещество, действием взрыва быстро сближающее части атомного заряда; 4) взрыватель; 5) оболочка бомбы. Кроме того, в атомную бомбу обычно помещают дополнительный источник нейтронов.

При расщеплении атомов урана или плутония образующиеся «осколки» разлетаются в стороны с огромной скоростью, превышающей скорость винтовочной пули примерно в 30 000 раз. Величина пробега этих «осколков» невелика. В воздухе она равна двум сантиметрам, так как «осколки» сталкиваются с молекулами воздуха и быстро теряют свою скорость. В более плотных веществах пробег «осколков» составляет лишь доли миллиметра. В результате столкновений с атомами вещества бомбы «осколки» быстро замедляют свое движение. Энергия, переданная «осколками» атомам и молекулам ядерного вещества, выделяется в виде тепла — происходит быстрое повышение температуры до нескольких миллионов градусов. С повышением температуры резко увеличивается давление. Следовательно, возникают силы, стремящиеся расширить ядерный заряд, разорвать окружающую оболочку и разбросать вещество бомбы. Если скорость реакции значительно выше, чем скорость разбрасывания, то успевает взорваться бóльшая часть взрывчатого вещества. Если скорость реакции низка, то успевает «сгореть» лишь небольшая часть взрывчатого вещества, а остальное разбрасывается в разные стороны, не успев прореагировать. Таким образом, для повышения коэффициента использования взрывчатого вещества необходимо добиваться увеличения скорости развития взрывного процесса и уменьшения скорости разлета.

Как можно увеличить скорость развития взрывной цепной реакции в плутониевом заряде? Для этого его окружают отражателем нейтронов, назначение которого — возвращать в сферу реакции вылетающие наружу нейтроны.

Чтобы уменьшить скорость разбрасывания плутония, атомная бомба снабжается прочной оболочкой.

Предполагают, что в атомных бомбах, сброшенных на Японию, только 2% ядер успевало разделиться, а остальные разлетались без деления. В современных атомных бомбах значительно бóльшая часть атомов плутония (десятки процентов) успевает вступить в реакцию деления.

Первая атомная бомба была взорвана в июле 1945 года на опытном полигоне в США. Для испытания на полигоне была построена массивная стальная башня высотой в 33 м (приблизительно с восьмиэтажный дом). На вершине этой башни была укреплена первая атомная бомба. Взрыв ее был произведен путем воспламенения капсюля электрическим током, который был включен с командного пункта, расположенного в нескольких километрах от башни.

Вслед за этим атомные бомбы были сброшены на японские города.

Одна из атомных бомб была сброшена на японский город Хиросима. Взрыв бомбы произошел на высоте 300 м, над городом. Эта бомба была изготовлена из урана 235. Другая, плутониевая бомба была сброшена на город Нагасаки (взрыв произошел на высоте 600 м).

В настоящее время атомные бомбы изготовляются, по-видимому, не из урана 235, а из плутония 239, который получается в значительных количествах и более доступен.

Каждая сброшенная на Японию атомная бомба в течение нескольких секунд действием ударной волны уничтожила десятки тысяч людей. Много людей погибло также от смертельных ожогов, полученных как от прямого действия светового излучения взрыва, так и при возникших пожарах. Немало японцев погибло от лучевой болезни, возникшей под действием проникающей радиации. Многие оставшиеся в живых были искалечены, ослепли (некоторые временно) от необычайно яркой вспышки света.

Бомба уничтожила больше половины домов в Хиросима и Нагасаки; многие из уцелевших домов были повреждены.

Энергию взрывов атомных бомб обычно сравнивают с энергией взрыва распространенного взрывчатого вещества — тринитротолуола (тротила или тола). Взрыв первой атомной бомбы считают равноценным взрыву 20 000 т тротила. Вес тротилового заряда, энергия взрыва которого равна энергии взрыва данной атомной бомбы, называют ее тротиловым эквивалентом. Тротиловый эквивалент первой атомной бомбы был равен, следовательно, 20 000 т.

Атомную бомбу с таким тротиловым эквивалентом американцы называют номинальной, используя ее в качестве эталона для сравнения взрывов атомных и термоядерных бомб различной мощности.

В настоящее время существуют атомные бомбы, значительно различающиеся по мощности. Какими способами достигается увеличение и уменьшение мощности бомбы?

Если внутри атомной бомбы имеется только два куска ядерного горючего, при сближении которых происходит атомный взрыв, то общий вес ядерного горючего в бомбе должен быть меньше удвоенной критической массы. Это следует из того, что масса каждого куска ядерного горючего должна быть ниже критической. Нельзя ли каким-либо способом произвести взрыв массы, значительно превышающей критическую? Увеличение активной массы ядерного горючего в бомбе может быть достигнуто только в том случае, если взрыв получается в результате соединения не двух — трех, а бóльшего числа кусков ядерного горючего. Такое увеличение заряда атомной бомбы может быть создано, например, путем применения устройства, схематически изображенного на рис. 9.

Рис. 9. Принципиальная схема атомной бомбы (заряд разделен на несколько частей):

1 — взрывчатое вещество; 2 — плутоний; 3 — нейтронный источник; 4 — отражатель нейтронов; 5 — оболочка

На внутренней шаровой поверхности толстой оболочки атомной бомбы расположен ряд зарядов взрывчатого вещества, имеющих форму сферических вогнутых линз. При одновременном подрывании этих зарядов струи образующихся газов, направленные перпендикулярно к поверхности, соберутся в одной точке, а именно в центре бомбы.

Если на поверхность этих зарядов поместить порции ядерного горючего, имеющие форму сферических двояковыпуклых или выпукло-вогнутых линз, а напротив в центральной части бомбы расположить такое же число аналогичных порций ядерного горючего и затем одновременно взорвать все заряды взрывчатого вещества, то в результате взрыва произойдут попарные столкновения порций ядерного горючего (на рисунке направления летящих масс плутония обозначены стрелками). Принцип действия атомной бомбы, при котором происходит управляемый взрыв, направленный внутрь, называют имплозией. При этом общее количество ядерного горючего может значительно превышать критическую массу, так что атомный взрыв по своей мощности может превосходить в несколько раз мощность взрыва первых атомных бомб. Для еще большего повышения мощности взрыва оболочка бомбы может быть изготовлена из природного урана. При высокой температуре взрыва быстрые нейтроны способны вызывать деление ядер урана в оболочке бомбы, в результате чего дополнительно выделится большое количество энергии.

Атомное оружие с момента его создания непрерывно совершенствовалось. Если первая атомная бомба имела тротиловый эквивалент 20 000 т, то в настоящее время известны атомные бомбы с тротиловым эквивалентом от нескольких тысяч до 500 000 т. Усовершенствование шло также по линии отыскания новых схем и материалов, повышающих коэффициент использования атомного заряда и уменьшающих его критический объем и массу.

Создание эффективных отражателей нейтронов и применение искусственных источников нейтронов привели к тому, что цепная реакция деления взрывного характера может осуществляться в очень малых объемах и массах зарядов.

Современное ядерное оружие можно разделить на два типа: атомное и термоядерное. В свою очередь атомное оружие подразделяется на два вида: 1) атомное оружие взрывного действия и 2) боевые радиоактивные вещества (БРВ).

Термоядерное оружие известно только взрывного действия.

В качестве БРВ могут применяться различные радиоактивные вещества, испускающие лучи, способные поражать организм человека. Этими веществами можно начинять авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, ракеты и реактивные мины. Возможно рассеивание БРВ с самолетов в виде дымов, туманов, песков. Отступающий противник или его диверсанты в тылу могут применять БРВ для заражения водоемов, колодцев и продуктов питания.

В качестве БРВ могут применяться многие «отходы» ядерных (атомных) реакторов — аппаратов, в которых постепенно освобождается атомная энергия.

В ядерных реакторах в качестве атомного сырья используется природный или обогащенный уран. Получающиеся при цепной реакции в ядерном реакторе «осколки» атомов урана и плутония представляют собой ядра разнообразных радиоактивных атомов. Из более чем 300 различных получающихся в реакторе радиоактивных изотопов могут применяться в качестве БРВ лишь немногие, характеризующиеся большим периодом полураспада и испускающие при распаде бета-частицы и гамма-лучи. Перечень и энергия излучений такого рода изотопов приведены в табл. 1. Энергия бета- и гамма-лучей дана в мегаэлектрон-вольтах[5].

Таблица 1

Характеристики некоторых изотопов, образующихся в ядерных реакторах

Наименование изотопа

Период полураспада

Содержание в смеси «осколков» в%

Энергия излучения в Мэв

бета

гамма

Стронций 89

54,5 дня

4,6

1,46

–

Стронций 90

25 лет

5

0,61

–

Иттрий 91

57 дней

5,9

1,53

–

Цирконий 95

65 -''-

6,4

0,36–0,91

0,23–0,92

Ниобий 95

37 -''-

0,15

0,02–0,77

Рутений 103

40 -''-

3,7

0,14–0,70

0,04–0,61

Иод 131

8 -''-

2,8

0,25–0,81

0,08–0,72

Цезий 137

33 года

6,2

0,50–1,18

0,66

Барий 140

13 дней

6,1

0,48–1,02

0,01–0,54

Церий 141

28 -''-

5,7

0,1–0,58

0,15–0,32

Церий 144

282 дня

5,3

0,31–0,45

0,03–0,23

Празеодим 143

14 дней

4,3

0,92

–

Неодим 147

11 -''-

2,6

0,38–0,82

0,09–0,53

Кроме «осколков» деления урана или плутония, в качестве БРВ могут применяться также радиоактивные изотопы, которые можно получить в ядерных реакторах способом нейтронной бомбардировки ряда устойчивых элементов.

Так, при внесении в реактор обычного натрия, ядра последнего поглощают нейтроны, при этом образуется радиоактивный изотоп натрия по реакции

11Na^23+0n^1=11Na^24

Радионатрий Na^24 распадается с выбрасыванием бета-частиц с энергией 1,4 Мэв (быстрых электронов), превращаясь в устойчивый изотоп магния Mg^24, который в момент образования испускает гамма-лучи с большой энергией (1,4–2,8 Мэв). Период полураспада Na^24 равен 15 часам.

При внесении в ядерный реактор кальция, цинка, кобальта и некоторых других элементов образуются радиоактивные изотопы по реакциям

20Ca44+0n^1=20Са^45

(период полураспада Т=163 дня; энергия бета-лучей 0,24 Мэв)

27Co^59+0n^1=27Со^60

(Т=5 лет; энергия гамма-лучей 1,3 Мэв)

30Zn^64+0n^1=30Zn^65

(T=250 дней; энергия гамма-лучей 1,1 Мэв)

Некоторые из образующихся таким способом изотопов, например изотопы Со^60 и Zn^65, распадаются сравнительно медленно, испускают гамма-лучи большой энергии и поэтому могут быть пригодны для употребления в качестве БРВ.

Возможно применение комбинированного оружия — химического совместно с атомным, например авиационных бомб, начиненных смесью радиоактивных и обычных отравляющих веществ.

Не исключена возможность применения радиоактивных зажигательных средств, поражающих людей радиоактивным дымом, например авиабомб или снарядов, в которых часть общего снаряжения составляют радиоактивные вещества. Применение радиоактивных зажигательных средств усложняет тушение пожаров и лечение ожогов.

За последние годы большое значение приобрел новый вид атомного оружия — термоядерные бомбы, значительно превосходящие плутониевые по своему тротиловому эквиваленту и, следовательно, по площади поражения. У термоядерных бомб тротиловый эквивалент достигает нескольких миллионов и даже десятков миллионов тонн.

Из транспортных и боевых машин, использующих атомную энергию как движущую силу, существуют первые подводные лодки. В СССР спущен на воду первый в мире атомный ледокол «Ленин».

В иностранной печати указывалось, что к 1960 году должны быть построены все типы морских кораблей с использованием атомной энергии. Первый легкий атомный крейсер предполагают закончить к 1959 году, а первый атомный авианосец ввести в строй в 1961 году. Проектируется и строится атомный двигатель мощностью в 22 000 л.с. для танкера водоизмещением 38 000 т. Танкер намечается ввести в эксплуатацию в середине 1959 года.

Возможно также создание атомных локомотивов и самолетов. Уже поднимался в воздух самолет, в носовой части которого установлен маломощный экспериментальный ядерный реактор. В целях безопасности населения реактор работал только тогда, когда самолет пролетал над специально отведенной территорией. Взлет и посадка осуществлялись с остановленным реактором. Приняты были также меры предосторожности, исключающие взрыв реактора при аварии самолета.

Глава 2.

ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

Теперь, когда читатель познакомился с атомным оружием и атомной энергией, ему будет легче понять сущность термоядерных реакций и устройство термоядерного оружия, основанного на использовании этих реакций.

Энергия ядерных реакций

Ядерные частицы — протоны и нейтроны обычно объединяют общим названием — нуклоны. Общее число нуклонов в ядре, как мы уже знаем, называется массовым числом. Массовое число, округленное до целого числа, равно атомному весу элемента (точнее атомному весу определенного изотопа), а число протонов равно его порядковому номеру в периодической системе Д. И. Менделеева.

Ядро легкого изотопа водорода (элемент № 1) является протоном. Это — единственный изотоп, в составе ядра которого нет нейтронов.

В ядрах других изотопов водорода — дейтерия и трития — наряду с протонами имеются и нейтроны.

Дейтерий содержится в природном водороде и, следовательно, во всех химических соединениях, содержащих водород, в частности в воде.

Тритий распадается, испуская бета-частицы. Период его полураспада равен 12,4 года. В природе тритий имеется в ничтожных количествах; он образуется в результате действия космических лучей. С кислородом тритий образует воду, которая в виде дождя или снега падает на землю, примешиваясь в ничтожном количестве к воде, находящейся на земной поверхности. Опыты показали, что тритий содержится лишь в верхних слоях воды океанов (1 атом трития приходится на миллиард миллиардов атомов водорода) и отсутствует в воде, взятой с глубины более 100 м.

Изотопы одного элемента обладают одинаковыми химическими свойствами. Например, при горении все изотопы водорода образуют воду. В зависимости от изотопа водорода, входящего в состав воды, различают обычную, тяжелую и сверхтяжелую (тритиевую) воду.

Сравним теперь ядерные реакции с химическими и познакомимся с возможными типами реакций.

Химические реакции могут идти одновременно в прямом и обратном направлении. Так, при горении газа водорода происходит химическая реакция соединения водорода с кислородом с образованием воды. Одновременно с этой реакцией происходит и обратная реакция: некоторые молекулы воды распадаются на водород и кислород, то есть происходит реакция разложения воды. Однако при горении водорода число распадающихся молекул воды совершенно ничтожно по сравнению с числом молекул воды, образующихся в результате горения. В таких случаях обычно пренебрегают обратным процессом и учитывают только прямой процесс.

Подобное явление наблюдается и при ядерных реакциях. В недрах Солнца и звезд происходит ядерная реакция, в результате которой из ядер атомов водорода образуются ядра атомов гелия. При этом выделяется огромная энергия. Принципиально возможен и обратный процесс — разложение ядра гелия на 4 нуклона. Для этого процесса требуется затрата энергии. Одновременно с соединением ядер атомов водорода в недрах Солнца и звезд происходит и распад атомов гелия, но число распадающихся атомов ничтожно по сравнению с числом соединяющихся. Поэтому этим медленным обратным процессом обычно пренебрегают. Однако при изменении температуры и других условий возможно повышение роли обратного процесса как в химических, так и в ядерных реакциях. Практически весь процесс может даже изменить свое направление.

При различных химических реакциях может выделяться энергия в виде тепла (например, при реакции горения угля) или энергия может поглощаться (например, при разложении окиси железа на металлическое железо и кислород). Химические реакции, которые проходят с выделением тепла, называют экзоэнергетическими или экзотермическими, а реакции, идущие с поглощением тепла, — эндоэнергетическими или эндотермическими.

Энергия движущихся тел, например энергия движения электропоезда или летящего снаряда, называется кинетической энергией. Виды энергии, не связанные с видимым движением, называют потенциальной энергией. На рис. 10 показаны три положения гири — на шкафу, на полке и на полу. Когда мы, производя работу, поднимаем гирю с пола на уровень шкафа, то затраченная нами энергия не пропадает — она превращается в потенциальную энергию гири. Эта потенциальная энергия, связана с существованием силы притяжения гири к земле. Если устранить силу, не дающую гире упасть, то потенциальная энергия гири полностью или частично перейдет в кинетическую энергию.

Рис. 10. Схемы перехода потенциальной энергии в кинетическую:

а — потенциальной энергии поднятой гири в кинетическую, при падении гири; б — потенциальной химической энергии водорода и кислорода в тепло при их превращениях; в — потенциальной ядерной энергии протонов и нейтронов в кинетическую энергию и энергию излучения при образовании и делении урана 235

При падении гири со шкафа на полку лишь часть запасенной потенциальной энергии перейдет в кинетическую. При падении же гири на пол весь запас потенциальной энергии окажется израсходованным.

Когда происходит реакция соединения водорода с кислородом, освобождается потенциальная (скрытая химическая) энергия, которая может перейти в тепло, электрическую, кинетическую или другие виды энергии. При этом потенциальная энергия может лишь частично перейти в тепло, если водород с кислородом образуют перекись водорода, как схематически показано на рис. 10,б. Если водород с кислородом образуют воду, то потенциальная химическая энергия полностью переходит в тепло или другие виды энергии. В этом примере потенциальная энергия связана с наличием междуатомных химических сил притяжения, имеющих электрическую природу.

Так как нуклоны притягиваются друг к другу с огромной силой, то всегда при образовании из них различных ядер освобождается потенциальная ядерная энергия, которая переходит в тепло, лучистую и другие виды энергии.

Если 92 протона и 143 нейтрона соединятся, образовав ядро урана 235, то при этом выделится не вся потенциальная ядерная энергия протонов и нейтронов, как схематически показано на рис. 10,в. Чтобы израсходовалась вся потенциальная энергия протонов и нейтронов, они должны образовать ядра ксенона 141 и стронция 92. Ясно, что в ядре урана 235 еще заключается некоторый запас потенциальной ядерной энергии, которая и выделяется при его расщеплении с образованием ядер ксенона 141, стронция 92 и трех нейтронов. При этом потенциальная ядерная энергия переходит в кинетическую энергию движения образовавшихся частиц и в другие виды энергии.

Рассмотренные три примера перехода потенциальной энергии в другие виды энергии имеют много общих черт. Это указывает на существование общего закона природы, управляющего подобными процессами.

Рассмотрим теперь процессы перехода потенциальной химической и ядерной энергии в другие виды энергии с иной точки зрения.

Ясно, что чем больше химические силы, связывающие атомы в молекуле вещества, тем большее количество энергии выделится при образовании соответствующих химических соединений и тем устойчивее будут молекулы этих соединений. Так, химические силы, связывающие атомы водорода и кислорода в молекуле воды, весьма велики, вследствие чего при образовании воды из водорода и кислорода выделяется большая энергия — около 30 000 кал тепла на 1 г водорода. Эта энергия называется энергией связи атомов.

Химические силы, действующие между водородом и кислородом в молекуле перекиси водорода, несколько меньше. При образовании перекиси водорода из водорода и кислорода на каждый грамм участвующего в реакции водорода выделится только около 20 000 кал. Значит, молекулы перекиси водорода менее устойчивы, чем молекулы воды. Именно поэтому перекись водорода самопроизвольно может разлагаться на кислород и воду.

Одним из важнейших законов природы является закон сохранения энергии. Этот закон гласит: энергия не создается из ничего и не исчезает; она только может переходить из одного вида в другой. Из этого закона мы можем сделать практический вывод для нашего примера. Если на 1 г водорода при образовании воды выделяется 30 000 кал тепла, а при образовании перекиси водорода — 20 000 кал, то, следовательно, согласно закону сохранения энергии при разложении перекиси водорода с образованием воды и кислорода выделится 10 000 кал тепла на 1 г водорода.

Такие химические соединения, как взрывчатые вещества, отличаются недостаточно прочными связями между атомами. Молекулы взрывчатых веществ неустойчивы и могут распадаться, образуя более простые, но более устойчивые вещества.

Следовательно, при химических реакциях энергия в одних случаях выделяется при образовании сложных веществ из более простых (такая реакция называется синтезом или реакцией соединения), а в других случаях — наоборот, при распаде неустойчивых сложных веществ (такая реакция называется реакцией разложения).

Подобные явления наблюдаются и при ядерных процессах, только, энергия, освобождающаяся при этом на 1 г вещества, в миллионы раз превосходит величину химической энергии, приходящейся на 1 г вещества, вступающего в химическую реакцию.

При делении некоторых тяжелых ядер (например, урана, плутония) выделяется огромное количество энергии. Известны случаи, когда энергия выделяется при образовании сложных ядер из более простых или из протонов и нейтронов, например, внутри Солнца и звезд или при взрыве термоядерных бомб.

Несколько примеров ядерных реакций синтеза, при которых выделяются огромные количества энергии, приведено в табл. 2.

Таблица 2

Выделение энергии при образовании некоторых элементов из нуклонов

Число нуклонов

Название элемента, атом которого образуется

Выделение энергии на каждый грамм вещества в млрд. кал

протонов

нейтронов

2

2

Гелий

165

1

1

Дейтерий

25

3

4

Литий

128

42

54

Молибден

198

50

70

Олово

198

92

143

Уран 235

177

Из этой таблицы видно, что ядра урана являются менее устойчивыми, чем ядра молибдена или олова. Малоустойчивые ядра могут распадаться, образуя ядра более устойчивых элементов. Ядра урана, например, могут распадаться на ядра бария и криптона или на ядра олова и молибдена. Так как при синтезе ядер атомов олова и молибдена выделяется 198 млрд. кал, а при синтезе урана — 177 млрд. кал на 1 г вещества, то при образовании олова и молибдена в результате распада урана выделится согласно закону сохранения энергии: 198–177=21 млрд. кал на 1 г вещества. Примерно такое же количество энергии освобождается при делении 1 г плутония.

Подобные расчеты могут быть выполнены с помощью кривой, изображенной на рис. 11, где показано, сколько энергии выделяется на каждый грамм вещества при образовании из протонов и нейтронов элементов периодической системы Д. И. Менделеева. На горизонтальной оси отложены массовые числа, а на вертикальной оси слева — энергия в миллиардах калорий, выделяющаяся на каждый грамм образовавшегося элемента.

Рис. 11. Кривая выделения энергии при образовании элементов из нуклонов

Пользуясь этой кривой, легко определить, сколько энергии выделяется или поглощается при любых ядерных реакциях. Предположим, например, что нам нужно определить, сколько выделяется энергии при ядерной реакции водорода с литием, которая идет по уравнению:

1H^1+3Li^7=2_2Не^4

Как показывает уравнение, при этой реакции из каждого ядра водорода и семи нуклонов, составляющих ядро лития с атомным весом 7, образуются два ядра гелия с атомным весом 4. Следовательно, при этой реакции из 1 г водорода и 7 г лития образуется 8 г гелия.

Из рис. 11 видно, что при образовании 3Li^7 из протонов и нейтронов на 1 г лития выделяется 128 млрд. кал и, следовательно, на 7 г 128×7=896 млрд. кал. При образовании же 2Не^4 на 1 г выделяется 165 млрд. кал, а на 8 г 165×8=1320 млрд. кал.

Ясно, что приведенная выше ядерная реакция будет сопровождаться выделением огромной энергии: 1320-896=424 млрд. кал на 8 г вещества, или 53 млрд. кал на каждый грамм вещества.

Вычислим еще, сколько энергии выделяется при реакции дейтерия с тритием, идущей по схеме:

1H^2+1H^3=2He^4 + 0n^1

Из этого уравнения следует, что из двух граммов дейтерия и трех граммов трития образуется 4 г гелия и 1 г нейтронов.

При образовании дейтерия на 1 г выделяется 25 млрд. кал, а на 2 г — 50 млрд. кал. Тритий образуется с выделением 3×64=192 млрд. кал на 3 г. При образовании 4 г гелия освобождается 4×165=660 млрд. кал. Следовательно, при упомянутой ядерной реакции взаимодействия дейтерия с тритием выделится 660-50-192=418 млрд. кал.

Значит, при рассматриваемой ядерной реакции на 1 г вещества выделяется более 80 млрд. кал. Как уже было сказано, при делении урана на 1 г ядерного горючего освобождается 21 млрд. кал. Таким образом, на 1 г вещества при ядерной реакции протон — литий и при реакции дейтерий — тритий выделяется соответственно в 2,5 и в 4 раза больше энергии, чем при делении урана или плутония.

Закон взаимосвязи массы и энергии

Теперь познакомимся с законом взаимосвязи массы и энергии.

Как известно, энергия и масса являются свойствами материи. Энергия может передаваться частицами вещества другим частицам вещества (молекулам, атомам, электронам и т. д.) или материальным частицам света, которые называются фотонами или квантами.

В 1905 году А. Эйнштейн установил закон взаимосвязи между энергией и массой. Согласно этому закону всякая передача энергии от одной частицы материи к другой сопровождается передачей соответствующей массы. Эта взаимосвязь выражается формулой

Скорость света в пустоте равна около 30 000 000 000=3∙10^10 см/сек.

Когда какое-нибудь тело передает энергию другому телу, то масса первого тела уменьшается, а второго тела увеличивается. Таким образом, совершается одновременный переход массы и энергии от одного тела к другому. О величине переданной энергии можно судить по уменьшению массы первого тела.

Например, уменьшение массы на 0,001 г согласно закону Эйнштейна свидетельствует об отдаче энергии =0,001∙9∙10^20 = 9∙10^17 эргов=22 млрд. кал[6].

Таким образом, количество выделяющейся при ядерных реакциях энергии можно определить по уменьшению массы вступающих в реакцию атомов. Значительная часть данных, по которым построена кривая на рис. 11, получена с помощью формулы Эйнштейна.

Рассчитаем величину энергии, выделяющейся при образовании гелия из протонов и нейтронов по реакции

2_1Н^1+2_0n^1=2Не^4

Точный атомный вес протона — 1,00812, а атомный вес нейтрона — 1,00893. Вес двух протонов и двух нейтронов в атомных единицах равен, следовательно, 4,0341. Точный же атомный вес образовавшегося гелия меньше этой величины, он равен 4,0039.

Таким образом, при образовании 4 г гелия по указанной реакции окружающей материи будет передана масса, равная 4,0341-4,0039=0,0302 г, что соответствует передаче около 660 млрд. кал. Такое количество энергии получается при сгорании 80 т антрацита.

Из приведенного расчета следует, что при образовании 1 г гелия выделяется 660:4=165 млрд. кал. Именно этой величине на левой шкале рис. 11 и отвечает положение 2Не^4 на кривой.

Из графика рис. 11 видно, что наибольшее количество энергии выделяется при образовании ядер с атомными весами приблизительно от 40 до 120. Поэтому ядра атомов с такими атомными весами и являются наиболее прочными — разложить или соединить в более тяжелые ядра их можно только с затратой большой энергии.

Ядра атомов, расположенных в начале и в конце периодической системы элементов, образуются с меньшим выделением энергии, поэтому они и являются менее устойчивыми.

Ядра урана и других тяжелых элементов могут делиться, превращаясь в более легкие ядра элементов, расположенных в середине таблицы Менделеева. При этом выделяется большое количество энергии.

Еще большее количество энергии выделяется при образовании гелия и других легких элементов из нуклонов. Следует отметить относительную прочность гелия по сравнению с другими легкими элементами, например литием и бериллием. Поэтому гелий резко выпадает из кривой графика на рис. 11.

Из сказанного следует, что энергия любой ядерной реакции может быть вычислена при помощи закона Эйнштейна, если известны массы исходных и получающихся в результате реакции изотопов.

Цепной и тепловой взрывы

От обнаружения давно уже известного ученым большого выделения энергии при ядерных превращениях до практического осуществления ядерных реакций был еще большой и трудный путь. В самом деле, достаточно, например, поджечь один раз массу угля, обеспечив доступ кислорода, чтобы реакция шла, поддерживая сама себя. Ясно, что если бы приходилось вновь «зажигать» каждую молекулу углерода, то каменный уголь не имел бы практического использования. Точно так же если бы реакция деления урана не оказалась самоподдерживающейся, то есть цепной, то она не нашла бы практического применения. Но, как известно, при захвате нейтрона ядром урана 235 последнее может разделиться, причем обычно образуются два «осколка» и два или три (в среднем 2,5) нейтрона. Иногда после захвата нейтрона ядро урана не испытывает деления; оно в данном случае отдает избыточную энергию в виде гамма-кванта и стабилизуется, образуя ядро более тяжелого изотопа урана 236. При попадании медленного нейтрона в ядро урана 235 вероятность деления равна 84%, а вероятность образования урана 236 составляет 16%. Поэтому на каждый израсходованный нейтрон образуется не 2,5 новых нейтрона, а только 0,84∙2,5=2,1 нейтрона.

Таким образом, в результате деления урана появляются такие же частицы, которые вызвали первичный акт деления да еще в большем количестве. Эти нейтроны, как уже было сказано, способны вызвать дальнейшее цепное развитие ядерной реакции деления, приводящей при определенных условиях к взрыву. Следовательно, взрыв, происходящий в атомной бомбе, является цепным взрывом.

Теорию цепных взрывов на примере химических реакций разработал в 1928 году академик Н. Н. Семенов. Он же показал, что в случае химических процессов, кроме цепных взрывов, возможны также взрывы иной природы, так называемые тепловые взрывы. За эти выдающиеся работы Шведская академия наук присудила Н. Н. Семенову в 1956 году Нобелевскую премию.

Тепловые взрывы происходят в химических системах, в которых скорость реакций сильно возрастает с ростом температуры и в то же время реакции сопровождаются значительным выделением тепла. В таких системах начало реакции приводит к разогреву. Этот разогрев обусловливает ускорение реакции. Скорость выделения тепла при этом возрастает, а следовательно, возрастает и разогрев. В конечном счете скорость выделения тепла начинает превышать скорость отвода тепла и происходит тепловой взрыв. Примерами таких систем являются различные пороха, смесь паров бензина с воздухом при высоких давлениях, смесь водорода и кислорода («гремучая смесь») и т. д.

Так, если взять гремучую смесь, то есть такую смесь водорода и кислорода, в которой на каждую молекулу кислорода приходится по две молекулы водорода, то такое соотношение будет наиболее благоприятным для протекания химической реакции соединения водорода с кислородом с образованием воды. Однако, кроме удачного соотношения числа молекул этих газов (или их веса), для быстрого протекания реакции необходимы определенные температурные условия. При обычной температуре эта реакция будет происходить так медленно, что прошли бы годы, а в воду не превратилась бы и сотая часть газовой смеси. Если же поджечь эту смесь, например, искрой, то произойдет взрыв. Это значит, что достаточно сильно нагреть гремучую смесь в одном месте, чтобы в этом месте реакция ускорилась в миллиарды раз. В дальнейшем данная реакция сама себя поддерживает, так как в процессе образования молекул воды выделяется много тепла.

Подобные явления могут быть и при ядерных превращениях. В этих случаях тоже требуется «зажигание», то есть начальное нагревание, но для того, чтобы температура влияла на скорость ядерных реакций, здесь нужны температуры порядка миллионов и десятков миллионов градусов. Когда же в результате зажигания ядерная реакция начнется, тогда уже будет выделяться достаточно тепла для поддержания ее хода. Ядерные реакции такого типа и называются термоядерными.

До того, как появились урановые бомбы, не существовало методов получения столь высоких температур. Поэтому практическое осуществление искусственных термоядерных реакций стало реальным лишь после появления атомных бомб, хотя в существовании таких реакций ученые были уверены еще до открытия деления урана.

В термоядерных реакциях принимают участие ядра атомов, которые, как известно, заряжены положительным электричеством. При движении через вещество эти ядра взаимодействуют с окружающими атомами и молекулами, что часто связано с перераспределением энергии. Поэтому, прежде чем перейти к подробному разбору особенностей термоядерных реакций, рассмотрим те явления, которые происходят при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.

Взаимодействие заряженных частиц с веществом

Поскольку всякое вещество построено из атомов, а атомы состоят из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронных оболочек, постольку всякая заряженная частица, пролетающая через вещество, должна взаимодействовать с электронами и ядрами, вызывать так называемую ионизацию вещества, а в «благоприятных» случаях и ядерную реакцию. Процесс ионизации вещества состоит в том, что в результате действия таких частиц электроны срываются с нейтральных атомов, причем последние превращаются в положительные ионы, то есть атомы, лишенные одного или нескольких электронов. Оторвавшиеся электроны или «налипают» в дальнейшем на другие нейтральные атомы, превращая их в отрицательные ионы (атомы с избыточными электронами), или же остаются свободными.

Процесс ионизации требует затраты энергии от нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч калорий на каждый грамм вещества. Значительно бóльшую энергию необходимо затратить для осуществления ядерной реакции положительно заряженной частице, приближающейся к одноименно заряженному атомному ядру, на преодоление действующих между ними электрических сил отталкивания.

Происходящие при этом процессы схематично изображены на рис. 12. Здесь сравниваются случаи перекатывания шара через барьер и приближения альфа-частицы к заряженному атомному ядру.

Рис. 12. Схема преодоления барьера движущимся шаром (а) и летящей альфа-частицей с недостаточным (б) и достаточным запасом энергии (в)

Если шар 1 катится на барьер медленно, с небольшим запасом энергии (рис. 12, а), то он, достигнув некоторой точки 2, остановится и покатится обратно. Если же этот шар обладает большим запасом энергии и движется с большой скоростью, то он достигнет вершины 3 и преодолеет барьер.

Точно так же альфа-частица, летящая с небольшой скоростью, отталкивается от атомного ядра и летит обратно (рис. 12, б). Лишь в том случае, если частица обладает необходимым запасом энергии и летит достаточно быстро, она может преодолеть электрические силы отталкивания и проникнуть в ядро, как показано на рис. 12, в.

Чтобы могла произойти ядерная реакция, частица должна приблизиться к ядру на расстояние около одной миллиардной доли микрона[7], когда уже начинают действовать ядерные силы. Для этого частица должна обладать очень высокой кинетической энергией. Так, например, электрическая энергия отталкивания, которую необходимо преодолеть протону при приближении к другому протону, чтобы сказалось действие ядерных сил, составляет около 12 млрд. кал на 1 г протонов. Соответственная энергия при приближении протонов к ядрам углерода достигает уже 45 млрд. кал.

Величину энергии, которую необходимо затратить, чтобы частица могла проникнуть в ядро, часто называют энергетическим «барьером», окружающим ядро.

Как показывают расчеты, ядерное взаимодействие возможно и тогда, когда относительная энергия сталкивающихся частиц ниже высоты барьера, однако в этом случае вероятность ядерной реакции мала. Такая частица, подходя к ядру, обычно отталкивается от него под влиянием электростатических сил. Лишь в редких случаях недостаточно быстрая частица проникает в ядро. В огромном большинстве случаев положительно заряженные частицы успевают израсходовать свою кинетическую энергию, замедляются и, захватив электроны, превращаются в нейтральные атомы.

Такое расходование кинетической энергии происходит по той причине, что заряженные частицы, проходя через вещество, взаимодействуют с электронами, вырывая их из атомов вещества, то есть производя ионизацию.

Ионизирующих столкновений происходит много. Поэтому общая потеря энергии на ионизацию за очень короткое время достигает большой величины. Применяемая для обстрела ядра быстролетящая альфа-частица обладает энергией порядка 5–6 Мэв. На ионизацию каждой молекулы азота или кислорода воздуха расходуется приблизительно 33 эв. Следовательно, одна частица производит десятки и сотни тысяч ионизаций. Вследствие ионизационных потерь энергии путь, проходимый заряженными частицами в веществе — так называемый пробег частиц, оказывается весьма коротким (для альфа-частиц в воздухе он составляет 5–7 см), и на этом пути обычно не происходит ядерное взаимодействие.

Таким образом, при энергиях бомбардирующих частиц ниже высоты «барьера» ядерное взаимодействие почти совершенно отсутствует, а при энергиях бомбардирующих частиц выше «барьера» ядерное взаимодействие хотя и проявляется, но далеко не может восполнить затраты энергии на ионизацию. Поэтому для осуществления, например, упоминавшейся ядерной реакции взаимодействия ядра протона с атомом лития при обычных температурах необходимо бомбардировать литий специально ускоренными для этой цели протонами, как это было сделано в 1932 году в Англии и в СССР. Осуществление этой ядерной реакции было первым экспериментальным подтверждением закона взаимосвязи массы и энергии.

Так как в данном случае подавляющая часть ускоренных протонов растрачивает свою энергию на ионизацию атомов лития и поэтому не принимает участия в ядерной реакции, то освобождающаяся при этих опытах ядерная энергия оказывается гораздо меньше затрат энергии на ускорение пучка протонов.

Положение существенно меняется при сверхвысоких температурах порядка миллионов градусов. При таких температурах атомы самых легких элементов — водорода, гелия, лития — оказываются полностью ионизированными, то есть среда, содержащая такие легкие элементы, состоит из атомных ядер и свободных электронов, находящихся в тепловом движении. В этих условиях заряженные частицы не расходуют своей энергии на ионизацию. Сама же энергия частиц при сверхвысоких температурах резко возрастает. Так, энергия теплового движения при температуре в 1 млн. градусов достигает 3 млн. кал, а при 10 млн. градусов — 30 млн. кал на каждый грамм водорода.

Совокупность указанных обстоятельств создает при сверхвысоких температурах необходимые условия для проведения термоядерных реакций в больших масштабах. При этом, чем более тяжелые элементы участвуют в реакции, тем более высокая требуется температура и тем труднее ее поддерживать. Это объясняется тем, что «барьер», который необходимо преодолеть заряженной частице, чтобы проникнуть в ядро, повышается при возрастании заряда ядра и, следовательно, порядкового номера. Кроме того, для элементов с большими порядковыми номерами становится все труднее обеспечить полную ионизацию, отсутствие которой приводит к возникновению ионизационных потерь и понижению температуры.

Следует отметить, что понятие о термоядерных реакциях существовало в науке задолго до того, как последние были практически осуществлены. В 1936 году учеными была разработана теория, объяснившая происхождение энергии звезд и, в частности, Солнца сложным рядом термоядерных реакций с участием водорода, углерода, азота и кислорода, которые приводят в конечном счете к образованию гелия. По современным представлениям преобразование ядер водорода в ядра гелия (синтез одного ядра гелия из четырех ядер водорода) является основным источником энергии, излучаемой звездами и Солнцем. Для краткости нередко говорят об образовании из водорода гелия, подразумевая образование из ядер водорода ядер гелия.

Познакомимся с термоядерными реакциями, происходящими в недрах Солнца.

Термоядерные солнечные реакции

Далеко не каждый знает, что Солнце — тело не твердое и не жидкое, а газообразное. Солнце представляет собой гигантский огненный шар, состоящий наполовину из водорода. Так как водород является легчайшим из всех известных элементов, то при любых температурах движущиеся молекулы, атомы или ядра атомов водорода обладают наибольшими скоростями. В недрах Солнца царят огромное давление и колоссальная температура, достигающая приблизительно по новым данным 13 млн. градусов. Давление здесь столь огромно, что даже газообразный водород сжат в такой степени, что его плотность в 7 раз больше плотности свинца.

В таких условиях в недрах Солнца, как и в недрах звезд, происходят термоядерные реакции взаимодействия ядер атомов водорода с другими элементами. Приведем один из возможных циклов солнечных реакций (табл. 3).

Таблица 3

Цикл ядерных реакций, происходящих в недрах Солнца

В недрах Солнца сначала к углероду 12 присоединяется ядро атома водорода — протон. В результате этой ядерной реакции получается азот 13. Затем неустойчивый азот 13 превращается в углерод 13, при этом выделяется атомная энергия в виде гамма-излучения и позитронов. Далее углерод 13 соединяется еще с одним протоном, в результате чего получается азот 14 (это — обычный азот, основная составная часть воздуха). Азот 14 соединяется с третьим протоном, образуется кислород 15, который является неустойчивым и превращается в азот 15 с выделением новой огромной порции энергии в виде гамма-излучения и позитронов. Азот 15 вступает в реакцию с четвертым протоном. Получается углерод 12 и гелий 4.

Итак, в результате всего цикла реакций образуется такое же ядро углерода 12, которое было израсходовано в начале цикла. Значит, в результате всего цикла реакций количество углерода не изменилось. Что же изменилось? В процессе цикла четыре протона постепенно соединились, образовав атом гелия, при этом выделилась колоссальная энергия в виде быстролетящих позитронов и гамма-лучей. Следовательно, под циклом можно подвести итоговую черту и написать суммарный результат цикла солнечных ядерных превращений, как это показало в приведенной таблице. Энергия, выделяющаяся при превращении протонов (или атомов водорода) в гелий, в несколько раз превышает энергию, получающуюся при расщеплении атомов урана или плутония.

Отдельные реакции указанного солнечного цикла имеют неодинаковую продолжительность. Весь цикл в целом занимает десятки миллионов лет. На Солнце такие процессы идут беспрерывно — одни атомные ядра участвуют в начале цикла, другие в это время уже завершают цикл и т. д. Поэтому на Солнце постоянно образуется гелий и выделяется энергия.

В недрах Солнца и звезд происходит и другой цикл ядерных превращений. Два протона соединяются, причем испускается позитрон и образуется дейтрон по реакции

1H^1+1H^1=1H^2+1β^0.

Дейтрон с протоном образуют легкий изотоп гелия, причем освобождающаяся энергия испускается в виде гамма-кванта

1H^2+1H^1=2Не^3+γ.

Наконец, при столкновении двух ядер гелия 3 образуется гелий 4 и два протона по реакции

2Не^3+2Не^3=2Не^4+2_1H^1.

Этот цикл приводит к образованию гелия из водорода и, следовательно, также сопровождается выделением большого количества энергии. Есть основания считать, что, по-видимому, протон-протонный цикл играет более существенную роль в поддержании высокой температуры Солнца, нежели углеродно-азотный цикл.

Выделяемая Солнцем энергия распространяется в мировом пространстве во все стороны в виде лучистой энергии. За счет этой энергии нагреваются близкие к Солнцу планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс. Лишь небольшая доля излучаемой Солнцем энергии падает на Землю, нагревая главным образом ее поверхность. В листьях растений при участии солнечной энергии, в основном из углекислого газа и из воды, создается организм растения. Некоторые животные питаются только растительной пищей — растениями, созданными при участии Солнца. Многие животные и человек питаются пищей растительного и животного происхождения. Следовательно, без солнечной энергии не было бы первоисточника пищи для всего живого на Земле. Солнце — один из источников жизни на Земле, благодаря энергии Солнца возникли существующие на Земле формы жизни. Солнце является не только источником жизни, но и источником почти всех видов энергии на земле. Дерево, торф, уголь и, по-видимому, нефть произошли при участии солнечной энергии.

Лучи Солнца приносят на Землю в течение года значительно большее количество энергии, чем могли бы дать все земные ресурсы ядерных (уран, торий) и химических видов топлива. Человеком, животными и растениями используется лишь ничтожная часть падающей на Землю энергии Солнца.

Солнечные лучи уносят с собой часть массы Солнца. В общей сложности Солнце теряет 4 млн. т массы каждую секунду. Однако Солнце огромно, и можно не беспокоиться о том, что оно может скоро угаснуть. Достаточно сказать, что за несколько миллиардов лет только 2–3% водорода Солнца превратилось в гелий. Следовательно, запас ядерного горючего на Солнце практически неисчерпаем.

Глава 3.

ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Для осуществления термоядерных реакций на Земле необходимо создать с помощью какого-то источника сверхвысокие температуры, окружив этот источник легкими ядрами, способными вступать в ядерное взаимодействие. Таким источником может, в частности, служить взрыв атомной бомбы. На этом принципе и устроена так называемая водородная бомба. Познакомимся с ее устройством.

Водородная бомба

На рис. 13 приведена принципиальная схема устройства водородной бомбы. В центре помещается атомная бомба 1, при взрыве которой создается очаг высокой температуры (выше 10 млн. градусов). Атомная бомба окружена веществом 2, состоящим из атомов с легкими ядрами, которые вступают в термоядерную реакцию под воздействием высокой температуры, развивающейся при взрыве атомной бомбы.

Рис. 13. Схема водородной бомбы:

1 — атомная бомба; 2 — смесь дейтерия, трития и лития; 3 — отражатель; 4 — оболочка бомбы

В отличие от урана и плутония термоядерное горючее (дейтерий, тритий, литий и др.) не имеет критической массы. Поэтому размеры окружающего атомный «запал» легкого ядерного взрывчатого вещества принципиально не ограничены.

Деление всех ядер, содержащихся в 1 кг урана 235 или плутония, сопровождается выделением свыше 20 000 млрд. кал. Такая же энергия может выделиться при полном превращении в гелий всего около 150 г водорода. Очевидно, что энергия, выделяющаяся при взрыве водородной бомбы, вес которой не ограничен критической массой, может оказаться в сотни и тысячи раз больше, чем энергия взрыва атомной бомбы. Это, конечно, не значит, что радиус разрушения вследствие взрыва водородной бомбы будет также в несколько сотен и тысяч раз превышать радиус разрушений, вызванных взрывом атомной бомбы. В действительности радиус разрушений от взрыва водородной бомбы возрастает не столь быстро. Например, радиус разрушений при взрыве водородной бомбы с тротиловым эквивалентом 10 млн. т будет превышать радиус разрушений ударной волной от взрыва атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 10 000 т не в 1000 раз, а лишь примерно в 10 раз.

При конструировании водородной бомбы добиваются ускорения развития взрыва по сравнению со скоростью разлета заряда, чтобы повысить коэффициент использования плутония и термоядерного горючего.

Как указывается в иностранной печати, к преимуществам водородной бомбы по сравнению с атомной относятся:

1) сравнительно небольшая стоимость поражения единицы площади;

2) наличие значительно бóльших запасов в природе водорода и лития по сравнению с ураном и торием;

3) практическое отсутствие верхнего предела величины взрывного заряда, что позволяет изготавливать водородные бомбы с большими тротиловыми эквивалентами.

Недостатки водородной бомбы:

1) трудность тактического применения водородной бомбы;

2) невозможность длительного хранения водородных бомб, содержащих тритий, вследствие самопроизвольного радиоактивного распада этого изотопа водорода;

3) необходимость очень надежной защиты дорогостоящих самолетов — носителей термоядерного оружия, складов этого оружия и т. п.

Возможные термоядерные реакции

Поскольку время от начала взрыва до разлета вещества, заключенного в бомбе, составляет величину порядка миллионных долей секунды, то для осуществления водородной бомбы необходимо выбрать такие реакции, средняя продолжительность которых при температурах и плотностях, создаваемых при атомном взрыве, составляет величину тоже не более миллионных долей секунды.

В литературе подробнее всего обсуждались термоядерные реакции водорода, его тяжелых изотопов: дейтерия и трития, и двух изотопов лития: лития 6 и лития 7. В табл. 4 приводится перечень этих реакций с обозначением их теплового эффекта в миллиардах калорий на грамм-атом[8], тротилового эквивалента в тысячах тонн на 1 кг заряда и продолжительности реакции при температуре 20 млн. градусов.

При рассмотрении возможностей широкого использования тех или иных ядерных реакций в водородной бомбе следует учесть ряд обстоятельств. Важнейшими из них являются: доступность и дешевизна «взрывчатого вещества», возможность возбуждения термоядерных реакций при температурах атомного «запала» и величина энергии при протекании данной реакции. Чем больше эта энергия, тем выше поднимается и легче поддерживается температура и тем сильнее действие взрыва.

Для сравнения в таблицу включены данные о делении урана или плутония. Изотопы водорода Н^1, Н^2 и Н^3 обозначены Н, D и Т.

Таблица 4[9]

Характеристика некоторых термоядерных реакций

№ по пор.

Ядерные реакции

Тепловой эффект в млрд. кал. на 1 грамм-атом

Тротиловый эквивалент в тысячах тонн на 1 кг[9].

Энергия, выделяемая 1 кг веществ, участвующих в реакции, в

Продолжительность реакции при температуре 20 млн. градусов

1

Н+Н=D+1β^0

34

1,8

1,66∙10^10

10^11 лет

2

Н+D=2Не^3

120

6,2

3,9∙10^10

0,5 сек.

3

Н+Т=2Не^4

480

23,5

11,7∙10^10

0,05 сек.

4

D+D=2Не^3+0n^1

79

3,9

1,93∙10^10

0,00003 сек.

5

D+D=Н+Т

96

4,7

2,35∙10^10

0,00003 сек.

6

D+Т=2Не^4+0n^1

420

17,6

8,2∙10^10

0,000003 сек.

7

Т+Т =2Не^4+2_0n^1

270

12,2

4,4∙10^10

–

8

3Li^6+D=2_2Не^4

540

67

1,2∙10^10

–

9

3Li^6+Т=2_2Не^4+0n^1

380

42

6,6∙10^10

–

10

3Li^7+Н = 2_2Не^4

410

51

4,65∙10^10

1 мин.

11

5В^11+Н=3_2Не^4

190

9,2

5,0∙10^10

3 дня

12

Деление урана или плутония

4800

20

2,0∙10^10

–

Как видно из таблицы, термоядерные реакции весьма различны по времени протекания — от миллионных долей секунды до десятков миллиардов лет. Тепловой же эффект колеблется от 34 до 540 млрд. кал на 1 грамм-атом с максимальным различием приблизительно в 16 раз.

При повышении температуры скорость термоядерных реакций возрастает. На рис. 14 для примера показано, как увеличивается скорость и соответственно уменьшается время протекания термоядерных реакций между изотопами водорода при повышении температуры от 10 до 200 млн. градусов. Из кривых, приведенных на рисунке, видно, что даже при температурах, значительно превышающих 10 млн. градусов, реакции Н+D и D+D идут недостаточно быстро, чтобы их можно было использовать для изготовления водородной бомбы. Наиболее легко возбуждаемой термоядерной реакцией является реакция, протекающая между ядрами дейтерия и трития, в результате которой образуется гелий и нейтрон.

Рис. 14. Зависимость времени протекания некоторых термоядерных реакций от температуры

Из перечисленных в табл. 4 веществ наиболее доступны, конечно, природные элементы — водород и литий. В природной смеси изотопов водорода содержится обычно лишь около 0,016% дейтерия и почти нет трития. Природный литий состоит на 92,6% из лития 7 и на 7,4% из лития 6.

Состав ядерного горючего водородной бомбы

Наиболее эффективной термоядерной реакцией при температурах порядка 10 миллионов градусов, создаваемых взрывом атомного «запала», является указанная в табл. 4 реакция 6 между дейтерием и тритием. Высокая плотность смеси дейтерия и трития может быть достигнута или путем применения сильно сжатых газов, или за счет использования жидких изотопов, что требует весьма низких температур. Наконец, можно использовать химические соединения изотопов водорода. При этом, однако, следует помнить, что всякие добавки более тяжелых ядер приводят к резкому повышению теплоемкости, затруднению поддержания высоких температур и необходимости в связи с этим повысить температуру, создаваемую «запалом».

Из числа соединений водорода, в виде которых можно вводить в бомбу дейтерий и тритий, простыми и доступными являются тяжелая вода и тритиевая вода (их формулы соответственно: D_2O и Т_2О). Кислород в рассмотренных термоядерных реакциях участия не принимает. Он снижает температуру, достигаемую при взрыве, и увеличивает общий балластный вес взрывчатого вещества. Поэтому желательно было применять в качестве термоядерного горючего не тяжелую и тритиевую воду, а дейтерий и тритий в жидком виде.

Однако для хранения этих газов в жидком виде необходимо обеспечить поддержание низкой температуры, для чего приходится строить специальные сосуды с двойными стенками.

Из пространства между стенками откачивают воздух, чтобы уменьшить приток тепла. Такой сосуд помещают внутрь второго сосуда подобного же устройства, в который заливают жидкий азот, имеющий температуру около минус 190° C. Во внутренний сосуд помещают жидкий водород, дейтерий или тритий, хранящиеся при температуре около минус 250° C. Даже из таких сосудов водород сравнительно быстро испаряется. Эти установки имеются лишь в нескольких хорошо оборудованных лабораториях. Ясно, что применение установок указанного типа в водородной бомбе вряд ли целесообразно.

Наиболее легким элементом, способным дать твердое соединение с водородом, является литий, а их соединение — гидрид лития (LiH) представляет собой легкое твердое кристаллическое вещество, по внешнему виду похожее на поваренную соль, но химически весьма активное. Поскольку существуют два изотопа лития и три изотопа водорода, очевидно, что возможны 6 различных по изотопному составу гидридов лития, формулы которых приведены в табл. 5.

Таблица 5

Гидриды лития

Изотопный состав

Формула гидрида лития

изотоп лития

изотоп водорода

Литий 6

Протий (обыкновенный водород)

Li^6H^1

Литий 7

Протий

Li^7H^1

Литий 6

Дейтерий

Li^6H^2

Литий 7

Дейтерий

Li^7H^2

Литий 6

Тритий

Li^6H^3

Литий 7

Тритий

L1^7H^3

При конструировании водородной бомбы большое значение имеет объем, занимаемый термоядерным горючим, а также вес оболочки, в которой оно помещается. Рис. 15 дает представление о соотношении объемов, занимаемых 1 кг дейтерия в жидком виде, в виде сжатого до 200 атм газа, в виде тяжелой воды и в виде соединения с литием — дейтерида лития. Из рисунка видно, какое преимущество в отношении занимаемого объема имеют тяжелая вода и гидрид лития.

Рис. 15. Объемы, занимаемые 1 кг дейтерия в виде жидкого дейтерия (а), сжатого газа (б), тяжелой воды (в) и дейтерида лития (г)

Следует также указать на невыгодность использования сжатого водорода, для хранения которого приходится применять стальные баллоны, во много десятков раз по весу превосходящие вес заключенного в них водорода.

Приведенные выше соображения показывают, что изотопы водорода в термоядерном оружии целесообразно применять не в свободном виде, а в виде химических соединений.

Указанные в табл. 4 термоядерные реакции являются основными из числа обсуждавшихся в литературе с точки зрения возможности их использования в водородной бомбе.

Из всех перечисленных веществ, как было уже сказано, легче всего может быть взорвана дейтериево-тритиевая смесь. Однако изготовление больших водородных бомб на основе трития мало вероятно из-за высокой стоимости трития и трудностей его получения в большом количестве. С другой стороны, даже реакции 4 и 5 с дейтерием, не говоря уже о реакции 8–10 с литием, требуют начальной температуры порядка десятков миллионов градусов, вряд ли обеспечиваемой атомным «запалом». Поэтому следует считать, что тритий используется в современных водородных бомбах лишь в качестве побудителя, обеспечивающего дальнейшее повышение температуры и возможность протекания реакций с участием водорода, дейтерия и обоих изотопов лития.

В свете всего сказанного действие водородной бомбы можно представить следующим образом. Сначала внутри бомбы происходит цепной взрыв за счет реакции деления урана или плутония. Если бы деление распространилось на всю массу урана или плутония и при этом вся энергия превратилась бы в тепловую, температура достигла бы сотен миллионов градусов. Фактически, однако, температура во много раз ниже потому, что делится лишь малая часть «запала» и при этом только часть энергии выделяется в виде тепловой.

Поэтому по имеющимся в литературе сведениям температура, развиваемая при взрыве атомного «запала», может обеспечить быстрое протекание лишь термоядерной реакции дейтерия с тритием. В смеси этих изотопов водорода реакция в заметной степени пройдет в течение нескольких миллионных долей секунды, причем температура резко повысится и достигнет десятков миллионов градусов, что может обеспечить протекание реакций 4, 5, 8, 9 и 10. Среди последних реакций наибольший интерес представляет реакция 10, сопровождающаяся большим выделением тепла и происходящая в обычном гидриде лития — дешевом и доступном в больших количествах веществе.

При протекании в гидриде лития термоядерной реакции температура может еще повыситься. Разумеется, в случае дальнейшего повышения температуры до сотен и более миллионов градусов можно осуществить термоядерные реакции с участием более тяжелых элементов, например, бора, бериллия, углерода, азота и кислорода. Надо, однако, отметить, что тепловые эффекты этих реакций меньше тепловых эффектов реакций, приводящих к образованию ядер гелия из водорода.

Современное термоядерное оружие

В обычных атомных бомбах освобождение ядерной энергии происходит в результате цепной реакции деления ядер плутония 239, урана 235 или урана 233. В такой бомбе многократно происходит одна и та же ядерная реакция деления.

Гораздо сложнее картина развития процесса при взрыве дейтериево-тритиевой бомбы. Сначала развивается реакция деления в атомном заряде. Затем, благодаря резкому повышению температуры, начинается термоядерная реакция трития — дейтерия.

В результате последней реакции образуются ядра гелия и свободные нейтроны. При этом выделяется огромное количество энергии, что приводит к дальнейшему повышению температуры. Таким образом, дейтериево-тритиевая бомба принципиально отличается от обычной атомной бомбы тем, что в атомной бомбе процесс (реакция) проходит в одну фазу, а в дейтериево-тритие-вой — в две фазы. На основании этого обычную атомную бомбу можно назвать однофазной бомбой, а дейтериево-тритиевую — двухфазной.

Бомба с жидкими изотопами водорода представляет собой резервуар с теплонепроницаемой оболочкой, которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном жидком состоянии. Эта оболочка может быть выполнена, например, в виде трех слоев, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота.

Водородная бомба с жидкими изотопами водорода оказалась непрактичной, так как имеет слишком большие размеры и вес. Например, американская водородная бомба подобного типа весила 62 т и имела размеры автомобильного фургона. Это первое термоядерное оружие, естественно, не могло быть подвешено на самолет.

С момента своего возникновения термоядерное оружие непрестанно совершенствовалось. Одним из шагов на этом пути была замена жидких изотопов водорода твердым химическим соединением тяжелого водорода с литием, особенно с литием 6. Это позволило уменьшить размеры и вес водородной бомбы, так как данное соединение (дейтерид лития) представляет собой легкое твердое вещество. Таким образом, появился новый тип двухфазной бомбы, где в нагретой до температуры свыше миллионов градусов смеси лития с дейтерием происходят следующие ядерные реакции.

Нейтроны, получающиеся при делении плутониевого запала (первая фаза), вступают в знакомую нам реакцию с литием:

0n^1+3Li^6=1Н^3+2Не^4

Образующийся в результате этой реакции тритий вступает в термоядерную реакцию с дейтерием (вторая фаза). Одновременно с этим протекает реакция соединения атомных ядер лития и дейтерия.

Этот тип двухфазной бомбы имеет большие преимущества по сравнению с дейтериево-тритиевой бомбой. Гидрид лития в отличие от трития устойчив и может храниться сколько угодно времени. Производство его обходится значительно дешевле, чем производство трития.

Некоторая часть термоядерного заряда может состоять также из соединения с литием сверхтяжелого водорода — трития. Таким образом, в качестве термоядерного горючего стали использовать гидриды лития.

Если при взрыве однофазной бомбы температура повышается до 10 млн. градусов, то при взрыве двухфазной бомбы температура возрастает еще значительнее — до нескольких десятков миллионов градусов. Такая температура может обеспечить протекание более трудновозбуждаемых ядерных реакций.

Кроме того, при образовании ядер гелия из ядер дейтерия и трития вылетает много быстрых нейтронов. Для сравнения заметим, что если в реакции синтеза будет участвовать 1 кг смеси дейтерия и трития, то нейтронов выделится раз в 30 больше, чем при делении атомных ядер 1 кг урана или плутония. Энергия нейтронов, выделившихся при образовании гелия, в несколько раз больше энергии нейтронов, освобождающихся при делении.

Быстрые нейтроны, образующиеся в зоне термоядерной реакции, оказалось возможным использовать для повышения мощности взрыва, если термоядерный (водородный) заряд поместить в оболочку из сравнительно дешевого природного урана 238. Таким образом, появилась возможность создания еще более сложных бомб, в которых процесс происходит в три фазы. Примером трехфазной бомбы является так называемая урановая термоядерная бомба, именуемая иногда водородно-урановой бомбой. Эта трехфазная бомба имеет запалы в виде плутониевых зарядов, взрыв которых (первая фаза) вызывает термоядерную реакцию в гидриде лития (вторая фаза).

Быстрые нейтроны, образующиеся при делении плутония и при реакции дейтерия с тритием, вызывают деление урана 238 (третья фаза), из которого сделана оболочка трехфазной бомбы.

Имеются сообщения в иностранной печати о схеме построения трехфазной термоядерной бомбы, в которой сначала происходит расщепление ядер, затем синтез и снова расщепление. Такая схема приведена на рис. 16.

Рис. 16. Схема термоядерной трехфазной (водородно-урановой) бомбы и происходящих при взрыве процессов:

а — первая фаза — взрываются плутониевые заряды; б — вторая фаза — происходит термоядерная реакция лития с водородом; в — третья фаза — быстрые нейтроны вызывают деление ядер урана 238

В центральной части бомбы расположен гидрид лития, вокруг которого помещается несколько плутониевых зарядов. Оболочка бомбы изготовлена из урана 238 или из природного урана. Взрыв трехфазной бомбы начинается с детонации плутониевых запалов (а) под действием нейтронов, испускаемых бериллиевыми источниками. Далее происходит термоядерная реакция в гидриде лития (б). Наконец быстрые нейтроны вызывают деление урана (в).

Возникает вопрос: почему в трехфазной бомбе происходит реакция деления урана 238?

Это объясняется тем, что в урановую оболочку попадает мощный поток нейтронов, образующихся в результате реакции дейтерия с тритием. Энергия и скорость этих нейтронов значительно превосходит энергию и скорость нейтронов, образующихся при делении урана. Такие быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами урана 238, успешно производят их деление.

Несколько плутониевых «запалов» применяется в этой бомбе с целью быстрого подъема температуры гидрида лития, чтобы обеспечить возникновение в нем термоядерной реакции. Одновременность взрыва всех запалов обеспечивается специальной электрической системой. Включение электрического тока производится автоматически барометрическим или иным устройством. В корпусе бомбы имеются отверстия, в которые незадолго до взрыва вставляют нейтронные (бериллиевые) источники, один из которых показан на рисунке.

Если предположить, что диаметр такой трехфазной бомбы равен 1 м, а толщина ее урановой оболочки составляет около 5 см, то вес урана будет равен приблизительно 3 т. Если при взрыве бомбы прореагирует только 15%, то есть около 500 кг урана, то тротиловый эквивалент этой бомбы составит около 10 млн. т. Это значит, что взрыв трехфазной бомбы будет более мощным, чем взрыв обычной (тротиловый эквивалент = 20 000 т), приблизительно в 500 раз.

Вышеуказанная схема трехфазной бомбы выгодно отличается от всех предыдущих схем тем, что мощность такой бомбы может быть во много раз увеличена по сравнению с бомбой, у которой отсутствует урановая оболочка. Указывается, что в водородно-урановой бомбе 80% энергии при взрыве может быть получено в результате расщепления урана. Преимуществом такой схемы является также и то, что увеличение мощности взрыва происходит за счет относительно дешевого (особенно по сравнению с тритием) вещества, каким является природный уран, состоящий в основном из урана 238.

Применение в качестве оболочки урана 238 позволяет повысить мощность оружия от нескольких десятков и сотен тысяч тонн до нескольких миллионов и десятков миллионов тонн.

Таким образом, могут существовать однофазные, двухфазные и трехфазные бомбы. Ядерные процессы, происходящие в трехфазной бомбе, схематично показаны на рис. 17. Обычные атомные бомбы являются однофазными. Термоядерные бомбы могут быть двух- и трехфазными.

Рис. 17. Ядерные процессы, происходящие в водородной бомбе с оболочкой из урана 238

По данным иностранной печати, с точки зрения военной экономики трехфазные урановые бомбы имеют преимущество перед другими видами бомб. Одним из оснований для такого мнения является следующее. Для получения ядерного горючего на специальных заводах из природного урана выделяется чистый уран 235. Получающийся при этом уран 238 является отходом. Эти отходы могут быть использованы для изготовления оболочек трехфазных урановых бомб.

Развитие термоядерного оружия идет как по линии увеличения тротиловых эквивалентов и создания бомб особо большой мощности, так и по пути уменьшения калибра и веса бомб. В иностранной печати отмечалось, что уже испытывались бомбы с тротиловым эквивалентом 10 и 14 млн. т. По опубликованным данным, военные специалисты работают над созданием термоядерных бомб с тротиловым эквивалентом порядка десятков млн. т.

Уменьшение размеров и веса термоядерных зарядов является довольно сложным делом. В связи с этим в печати упоминалось о разработке новых принципов, позволяющих внести коренные изменения в конструирование и производство термоядерных бомб. Сообщалось, например, о возможности найти новый метод детонации термоядерных бомб, основанный на использовании ударных волн. Это позволило бы создать небольшие бомбы, взрывающиеся без подрыва атомного детонатора.

Какой принцип действия новых термоядерных бомб — неизвестно. В иностранной печати сообщается, что возможность создания малых термоядерных бомб была доказана американскими испытаниями термоядерного оружия в мае — июне 1956 года. В их числе будто бы находилась небольшая бомба, которую можно использовать для снаряжения зенитного управляемого снаряда.

В иностранной печати указывалось также, что уменьшение размеров и веса термоядерных зарядов позволит доставлять их к цели на самолетах, самолетах-снарядах и ракетах ближнего, среднего, дальнего и сверхдальнего действия, а также применять их в качестве боевой части в авиационных реактивных снарядах.

В настоящее время ведутся также работы по улучшению баллистических качеств термоядерных бомб с целью их применения со сверхзвуковых самолетов, а также по увеличению точности стрельбы ракетами, которые снаряжены термоядерным зарядом.

Глава 4.

ПРОИЗВОДСТВО ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ БОМБ

Для производства термоядерного оружия необходимы вещества, которые раньше либо совсем не производились промышленностью, либо производились в небольших количествах и недостаточной чистоты. Ныне все эти вещества изготовляются атомной промышленностью в таких количествах, которые полностью обеспечивают производство термоядерного оружия. Рассмотрим методы производства важнейших веществ, которые необходимы для изготовления термоядерного оружия, а именно: изотопов урана 233 и 235, плутония 239, тяжелого водорода — дейтерия, сверхтяжелого водорода — трития и изотопов лития.

Изотопы урана

Уран в небольших количествах встречается почти повсюду в земной коре. Медленный распад этого элемента связан с непрерывным выделением энергии, которая играет важную роль в поддержании температуры земного шара. Однако для экономически выгодной добычи урана в настоящее время используются преимущественно такие руды, в которых содержится не менее 0,1% урана.

Наиболее известные месторождения урана имеются в Чехословакии, Бельгийском Конго (Африка), Канаде, США, Австралии и в ряде других стран (рис. 18). Месторождения тория известны в Индии, Бразилии, Индонезии, Австралии и других странах. Об открытых за последние 10–15 лет урановых и ториевых месторождениях СССР, Китая и ряда стран народной демократии и о высоком качестве и богатстве этих месторождений свидетельствуют экспонаты выставки, которая была организована в 1955 году в Женеве на Международной конференции по мирному использованию атомной энергии. Ряд образцов советских урановых руд выставлен также в Атомном павильоне на постоянной промышленной выставке в Москве.

Рис. 18. Карта расположения известных месторождений урана и тория в капиталистических странах (по книге М. Намиаса «Ядерная энергия», изд. Иностранной литературы, 1955)

Природный уран — смесь изотопов. Урана 235 в нем 0,72%, а урана 238 — 99,28%. Других изотопов урана в природном уране так мало, что их можно не принимать в расчет.

Ядерным горючим является изотоп — уран 235. Выделить его из природного урана химическими методами очень трудно, так как все изотопы урана обладают практически одинаковыми химическими свойствами.

Из физических методов разделения изотопов урана наиболее дешевым оказался диффузионный метод. Диффузией называется проникновение вещества в окружающую среду. Диффузия может происходить и через пористые перегородки. Не все вещества диффундируют с одинаковой скоростью. Чем легче частицы вещества (молекулы), тем быстрее они распространяются. Если бы можно было приготовить соединения урана, которые хорошо испаряются при сравнительно низких температурах, то, заставив такие вещества проникать сквозь пористые перегородки, можно было бы разделить изотопы урана: соединения, содержащие более легкий изотоп, диффундировали бы несколько быстрее.

Такое при обычных условиях твердое соединение урана, давление пара которого равно 1 атм при 54,6° C, существует — это фтористый уран UF_6. В настоящее время известны химические методы получения из урановых руд фтористого урана. Это соединение весьма ядовито, поэтому при работе с ним приходится соблюдать ряд предосторожностей.

Если фтористый уран, приготовленный из природного урана, заставить в виде пара проникать через специально приготовленную пористую перегородку, как показано на рис. 19, и отделить 60% вещества, которое прошло сквозь перегородку, от тех 50%, которые еще не успели продиффундировать, то оказывается, что первая часть несколько обогащена легким изотопом урана, а во второй части содержание легкого изотопа понижено. Если из первой части химическими методами выделить металлический уран, то в нем окажется уже не 0,720% урана 235, а около 0,722%. Если такой несколько обогащенный фтористый уран заставить еще раз диффундировать через пористую перегородку и снова отделить первую часть, то содержание в ней урана 235 опять немного повысится. Необходимо произвести несколько тысяч таких последовательных обогащений фтористого урана, чтобы в конце концов получить продукт, содержащий уран 235 почти без примеси урана 238.

Рис. 19. Схема первой ступени диффузионного обогащения урана:

1 — изотопный состав природного урана; 2 — насос, подающий фтористый уран; 3 — электромотор, приводящий во вращение насос; 4 — труба с пористой стенкой, через которую происходит диффузия; 5 — концентрическая труба, в которой собирается уран, обогащенный легким изотопом; 6 — изотопный состав обогащенной части; 7 — изотопный состав части, содержащей меньшее количество легкого изотопа урана

Для постройки таких газодиффузионных заводов необходимо изготовить надежно работающие пористые перегородки, огромное количество труб различных диаметров из нержавеющих материалов, большое число насосов различной величины для перекачивания газов и к ним электромоторы различной мощности. Длина трубопроводов на таком заводе исчисляется сотнями километров, причем все соединения труб и насосов не должны пропускать наружу даже следов фтористого урана. Все операции на таком заводе должны быть автоматизированы.

Потребляя большие количества фтористого урана, завод диффузионного разделения выдает два продукта — фтористый уран, содержащий почти чистый уран 235, и фтористый уран, сильно обогащенный ураном 238.

На металлургическом заводе из первого продукта выделяют уран 235 небольшими порциями, масса которых меньше критической. Из второго продукта выделяется уран, содержащий около 99,7% урана 238. Первый продукт является весьма ценным ядерным горючим. Второй же продукт в течение ряда лет считался отходом и почти не находил применения.

Сравнительно недавно найден был способ использовать этот продукт для изготовления трехфазных урановых бомб. Кроме того, уран 238 может быть использован в атомных реакторах, воспроизводящих ядерное горючее.

Завод диффузионного разделения изотопов урана — огромное предприятие, оснащенное передовой техникой и полностью автоматизированное. Такой завод потребляет большое количество электроэнергии, так что обслуживающая его электростанция должна иметь мощность порядка 1 млн. квт. В атомной промышленности часто пользуются не природным ураном, а обогащенным, содержащим повышенный процент урана 235.

На диффузионном заводе обогащенный уран можно получать, если значительно уменьшить число ступеней обогащения. Ясно, что постройка и эксплуатация такого завода должна стоить значительно дешевле, чем постройка и эксплуатация завода, на котором получается чистый изотоп урана 235.

Плутоний

Плутоний — химический элемент, который в земной коре содержится в совершенно ничтожном количестве. Он получается искусственно в результате облучения урана нейтронами. Быстрые нейтроны, попадая в ядра урана 238, вызывают его деление, а медленные нейтроны поглощаются ядрами урана 238, причем получается новый изотоп урана — уран 239 — по реакции

0n^1+92U^238=92U^239+γ.

Избыток энергии выделяется при этом в виде гамма-излучения. Изотоп U^239 радиоактивен. Он распадается, испуская бета-частицы, период его полураспада равен 23,5 минуты. Распад U^239 происходит по уравнению

92U^239→93Np^239+-1β^0

Образовавшийся элемент № 93 получил название нептуний. Изотоп нептуния Np^239 также радиоактивен. Его период полураспада равен 2,3 дня. Распадаясь, он выбрасывает бета-частицу по уравнению

93Np^239→94Pu^239+-1β^0

В результате бета-распада нептуния образуется изотоп нового элемента — плутония.

Искусственно получаемый изотоп плутония 94Pu^239 приобрел огромное значение в атомной технике. Объясняется это тем обстоятельством, что он является прекрасным ядерным горючим, может производиться в достаточно больших количествах из доступного сырья и хотя является неустойчивым, но распадается с испусканием альфа-частиц очень медленно: его период полураспада равен 24 000 лет.

Для производства плутония необходимо каким-нибудь способом получать медленные нейтроны и бомбардировать ими уран 238. Такие процессы осуществляются в ядерных реакторах. Часть образующихся при этом нейтронов замедляется специальным замедлителем и поглощается ураном 238. Получающийся уран 239 распадается с образованием нептуния 239, а последний в свою очередь, распадаясь, превращается в плутоний 239. Так как в качестве основного исходного продукта в большинстве работающих в настоящее время ядерных реакторов применяется уран, то эти установки называются урановыми реакторами (или котлами).

Схема ядерного реактора приведена на рис. 20. Центральная часть реактора, его активная зона, состоит из графитового замедлителя — кирпичей 1, в которых имеются каналы. В эти каналы вставляются тепловыделяющие элементы 2, представляющие собой стержни или пластины, изготовленные из обогащенного урана. Блоки урана имеют небольшие размеры, так что быстрые нейтроны, образующиеся при делении урана 235, вылетают из тепловыделяющих элементов наружу и попадают в графит.

Рис. 20. Схема ядерного реактора:

1 — графитовый замедлитель нейтронов; 2 — урановый тепловыделяющий элемент; 3 — компенсирующий стержень; 4 — стержень для регулировки мощности реактора; 5 — отражатель нейтронов; 6 — бетонная стена для поглощения излучений; 7 и 8 — трубы, подводящие и отводящие охлаждающую жидкость

Графит почти не поглощает нейтроны и является хорошим замедлителем. Сталкиваясь с ядрами углерода, из которого состоит графит, нейтроны теряют энергию и после нескольких десятков столкновений двигаются со сравнительно малой скоростью. Медленные нейтроны, попадая в тепловыделяющие элементы, поглощаются ураном 235 и вызывают его деление. При каждом делении урана 235 взамен одного поглощенного нейтрона образуется два или три новых. Поэтому при правильно рассчитанной конструкции реактора в нем может возникнуть цепная реакция.

Предположим, что в ядерном реакторе имеется 100 нейтронов. Если это «поколение» нейтронов в результате поглощения ураном и других процессов исчезает и вместо него при делении ядер урана образуется новое поколение, например 101 нейтрон, то число нейтронов в результате цепной реакции с течением времени будет возрастать. При этом выделяется огромное количество энергии, тепловыделяющие элементы и графит так быстро разогреваются, что может произойти серьезная авария. Чтобы исключить такую возможность, в графитовой кладке заранее оставляют каналы, в которые погружают специальные компенсирующие стержни 3. Эти стержни изготовляют из материалов, которые хорошо поглощают медленные нейтроны. В качестве таких материалов можно применять металлы: кадмий или гафний, а также бористую сталь или карбид бора.

Для регулировки процесса в ядерном реакторе служат изготовленные из вышеуказанных материалов специальные регулировочные стержни 4, также перемещающиеся в каналах в графитовой кладке.

Часть медленных нейтронов, беспорядочно двигающихся в графитовом сердечнике, подходит к поверхности кладки, вылетает из нее наружу и не принимает больше участия в цепной реакции. Для борьбы с утечкой нейтронов из реактора сердечник последнего окружается толстым слоем графита 5, который играет роль отражателя нейтронов. Благодаря отражателю ядерное топливо в урановом котле используется значительно полнее.

При делении урана образуются гамма-лучи, уносящие с собой часть освобождающейся энергии. Гамма-лучи испускаются также при распаде радиоактивных изотопов, образующихся при делении урана. Гамма-лучи, попадая в организм человека, животных и растений, в значительных количествах оказывают вредное биологическое действие. Вредно действуют на человека и животных также нейтроны, которые в большом количестве образуются в ядерном реакторе.

Для защиты обслуживающего персонала от гамма-лучей и нейтронов ядерный реактор окружается толстой стеной 6 из специального бетона.

Мы знаем, что при делении урана освобождается большое количество энергии, значительная часть которой выделяется в виде тепла. Ядерный реактор, в котором делится 1 кг урана в сутки, развивает тепловую мощность около 1 млн. квт. Если выделяющееся тепло не отводить, то реактор вскоре перегреется, отдельные части его расплавятся и произойдет авария. Поэтому существенной частью каждого ядерного реактора является система охлаждения. На рис. 20 показана труба 7, через которую подводится к реактору холодная вода или другой охладитель, и труба 8, через которую он отводится. Внутри ядерного реактора охладитель распределяется по многочисленным трубкам, которые подводят его к отдельным тепловыделяющим элементам.

Рассмотрим теперь несколько подробнее процессы, происходящие при замедлении нейтронов. Большинство образующихся при делении урана 235 нейтронов влетают в графитовый замедлитель, имея скорость около двадцати тысяч километров в секунду (за 2 секунды такой нейтрон мог бы облететь вокруг земного шара). После нескольких десятков столкновений с ядрами замедлителя они растрачивают свою энергию, причем скорость их уменьшается в 10 000 раз, то есть до 2 км/сек. Первые нейтроны называются быстрыми, а вторые — медленными.

Многочисленные опыты показали, что уран 238 делится лишь быстрыми нейтронами (со скоростями не менее 20 000 км/сек), а уран 235 и плутоний 239 делятся и быстрыми и медленными (медленными даже с большей вероятностью).

Так как медленные нейтроны не только с большей вероятностью делят уран 235, но также с большей вероятностью захватываются почти всеми химическими элементами, то замедлитель и уран должны быть хорошо очищены от примесей. Примеси, захватывая нейтроны, мешают развитию цепной реакции.

Как следует из сказанного, процесс в ядерном реакторе сводится к тому, что в тепловыделяющих элементах постепенно расходуется, «выгорает» уран 235 и накапливается новое ядерное горючее — плутоний 239. В результате деления урана 235 в тепловыделяющих элементах накапливаются также продукты деления.

Чтобы ядерный реактор мог продолжать работу, необходимо отработанные тепловыделяющие элементы полностью или частично заменять новыми. В отслуживших элементах содержится большое количество урана 238, остатки невыгоревшего урана 235, «осколки» деления и образовавшийся плутоний 239. Эти топливные элементы поступают на специальный химический завод, где из них химическими методами выделяют чистые соединения плутония и удаляют «осколки» деления. Вещества, содержащие ценное ядерное горючее — плутоний, направляют на металлургический завод, где производится выделение чистого металлического плутония.

В ядерном реакторе мощностью 100 000 квт в течение суток получается примерно 60–100 г плутония. «Осколки» деления в качестве компактных источников излучения или меченых атомов могут быть использованы для контроля производственных процессов, для лечения и распознавания ряда заболеваний в медицине, для изучения процессов развития растений в сельском хозяйстве и для научных исследований. Расширение применения «осколков» деления и других радиоактивных изотопов для указанных целей рекомендуется директивами XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану.

В капиталистических странах ведутся работы по использованию «осколков» деления в качестве боевых радиоактивных веществ.

Остающиеся после выделения плутония и «осколков» деления вещества, содержащие уран 238, подвергаются очистке и направляются на металлургический завод, где из них готовят металлический уран.

Рассмотрим процессы, в которых участвуют нейтроны по мере их замедления. На рис. 21 изображена полоса, ширина которой схематично показывает количество нейтронов. Вначале нейтроны имеют скорость в среднем 20 000 км/сек. При этой скорости небольшая часть нейтронов производит деление урана. Получаются «осколки» деления, а число нейтронов возрастает приблизительно на 3%. Часть нейтронов уходит из активной зоны реактора и теряется, не принимая участия в процессе. Отражатель позволяет сохранить для участия в процессе часть нейтронов, отражая их обратно в активную зону. Нейтроны средних скоростей с большой вероятностью поглощаются ураном 238 (в конечном итоге получается плутоний).

Рис. 21. Схема процессов, происходящих в ядерном реакторе с участием нейтронов

Медленные нейтроны захватываются примесями, «осколками» деления, материалом регулировочных стержней и различными материалами конструкций реактора. Некоторая часть медленных нейтронов захватывается ураном 235, который превращается в уран 236. Лишь остальные медленные нейтроны (около 40% от начального числа быстрых нейтронов) производят деление урана 235. Так как при каждом делении образуется в среднем 2,5 быстрых нейтрона, то в результате получается столько же быстрых нейтронов, сколько было вначале. Таким образом, при указанных соотношениях число нейтронов сохраняется постоянным.

Реакторы, работающие на медленных нейтронах, в настоящее время имеют наибольшее распространение. Однако существуют также реакторы на быстрых нейтронах, работающие без замедлителя. В реакторах на быстрых нейтронах применяется небольшое количество почти чистого ядерного горючего. Эти реакторы появились лишь недавно, но их изучение и строительство развиваются очень быстро, так как они имеют ряд преимуществ по сравнению с реакторами на медленных нейтронах.

Кроме урановых реакторов, существуют ториевые реакторы. Топливные элементы этих реакторов изготовлены из металлического тория, содержащего 1,5–5% какого-нибудь ядерного горючего, например урана 235. Процессы, происходящие в ториевом реакторе, весьма похожи на процессы в урановом реакторе. Получающиеся в ториевом реакторе в результате деления ядер урана 235 нейтроны замедляются, и часть их поглощается торием 232, который превращается в торий 233. Последний распадается, испуская бета-частицу, и превращается в протактиний 233. Протактиний 233 в свою очередь распадается с испусканием бета-частицы, причем образуется уран 233. Последний изотоп распадается очень медленно (его период полураспада равен 160 000 лет) и прекрасно делится при захвате как быстрых, так и медленных нейтронов. Поэтому он наряду с ураном 235 и плутонием 239 является ядерным горючим. Хотя в настоящее время уран 233 получается лишь в опытных ядерных реакторах, но в будущем это ядерное топливо несомненно приобретет большое значение.

Ториевые минералы встречаются в ряде мест, причем торий встречается в земной коре чаще, чем уран.

Ядерные реакторы до последнего времени служили главным образом для производства ядерного горючего — плутония из природного урана. Советский Союз практически указал миру другое использование ядерных реакторов — для создания промышленных атомных электростанций.

Тритий

Сверхтяжелый водород — тритий в природе существует в ничтожных количествах. Он образуется в верхних слоях атмосферы под влиянием космических лучей.

Основной реакцией образования трития является реакция быстрых космических нейтронов с азотом:

7N^14+0n^1=6C^12+1H^3

Однако накопиться в заметных количествах тритий не может, так как является радиоактивным изотопом с периодом полураспада 12,4 года. При распаде он выбрасывает бета-частицу, превращаясь в гелий:

1H^3=2He^3+-1β^0

Искусственное получение трития основано на реакции медленных нейтронов с ядрами легкого изотопа лития 3Li^6:

3Li^6+0n^1=2Не^4+1Н^3

Для получения трития в больших количествах природный литий, являющийся смесью двух изотопов — лития 6 и лития 7, помещают в ядерный реактор, используя его вместо части компенсирующих стержней. Под действием медленных нейтронов литий 6 превращается постепенно в тритий и гелий.

Получающийся в реакторе тритий частично растворяется в литии и образует с ним химическое соединение — гидрид лития, в котором с атомом лития соединен атом трития (LiT). Из гидрида лития выделить тритий очень трудно, так как это устойчивое соединение даже при сильном нагревании разлагается с трудом. Поэтому в реакторе невыгодно облучать металлический литий. Раньше облучали соль лития — фтористый литий (LiF). В последнее время применяют сплавы лития с магнием, из которых тритий выделить легче.

Тритий — газ. Для хранения и употребления его обычно переводят в тритиевую воду (Т_2О), которую получают сжиганием трития в кислороде или в воздухе.

Получение трития в ядерных реакторах сопряжено с уменьшением производства плутония, так как введение лития с целью получения трития вызывает дополнительный расход ядерного горючего без соответствующего образования плутония. Производство в ядерном реакторе 1 кг трития сопряжено с уменьшением производства плутония примерно на 80 кг. Кроме того, получение трития требует огромных затрат энергии и сырья — урана.

В период начала работ по созданию термоядерного оружия в США 1 кг трития стоил 500 млн. долларов. Для получения 1 кг трития требовалось 11–12 т металлического урана; для ежедневного производства 2 г трития нужно было 10 кг урана 235 и реактор мощностью в 1 млн. квт. Гигантский завод, производящий тритий, должен был работать два с половиной года, чтобы создать количество трития, необходимое для одной водородной бомбы (очевидно, дейтериево-тритиевой). Теперь производство трития обходится значительно дешевле. Но и в настоящее время стоимость трития в США еще в тысячи раз выше стоимости газообразного дейтерия и составляет сотни тысяч долларов за 1 кг.

Дейтерий

Природная вода, в водороде которой обычно содержится 0,014% дейтерия, является самым удобным сырьем для получения дейтерия. Вода доступна, и ее запасы практически неисчерпаемы.

Получение дейтерия в чистом виде связано с необходимостью разделения изотопов водорода.

Задача разделения изотопов водорода несравненно проще, чем других элементов. В самом деле, дейтерий тяжелее обычного водорода в 2 раза, тогда как, например, изотоп урана U^238 тяжелее изотопа U^235 менее чем на 1,3%. Поэтому ряд физических свойств (плотность, теплопроводность и др.) соединений тяжелого и легкого водорода заметно различаются, тогда как у соединений двух изотопов урана такие различия практически отсутствуют. Так, например, плотность тяжелой воды D_2O равна 1,1079 г/см^3, кипит она при 101,42° C и замерзает при 3,802° C.

Благодаря такому различию в свойствах тяжелая вода может быть сравнительно просто отделена от обычной воды перегонкой (за счет различия в температурах кипения), а также электролизом. Таким образом, выделять дейтерий из воды в концентрированном виде можно различными методами.

Раньше всего был разработан метод, основанный на разложении воды электрическим током. Как известно, при этом вода распадается на водород и кислород. Опыты показали, что обычная вода Н_2О гораздо легче разлагается электрическим током, чем тяжелая вода D_2O. Поэтому содержание дейтерия в водороде, выделяющемся при электролизе, примерно в 5 раз меньше, чем его относительное содержание в подвергающейся разложению воде.

Ясно, что при электролизе остающаяся неразложенной вода все больше и больше обогащается дейтерием. Этот метод позволяет в конце концов получить воду, водород которой содержит более 99% дейтерия и лишь около 1% обычного водорода. Такой метод получения тяжелой воды может применяться только в тех странах и районах, где велико производство электроэнергии и она дешевая.

Второй метод основан на том, что обычная вода кипит при несколько более низкой температуре, чем тяжелая вода. Поэтому легкую воду можно отделить от тяжелой воды при помощи многократной перегонки. Таким образом, на опытных установках удавалось повышать содержание дейтерия в водороде воды от 0,014% до 88–92%. Дальнейшее концентрирование дейтерия целесообразнее производить путем электролиза.

Преимуществом метода перегонки является возможность получать большие количества дейтерия, а также простота оборудования. Однако недостатком метода является его дороговизна, связанная с огромным расходом тепла для многократного испарения больших количеств воды.

Также экономически невыгодными оказались методы перегонки при очень низких температурах водорода, полученного из воды и содержащего 0,014% дейтерия.

Наиболее целесообразным методом получения дейтерия оказался химический метод. Этот метод основан на том, что дейтерий из газообразного водорода, где его атомы соединены в пары с атомами протия, стремится соединиться с кислородом и перейти в воду (HDO) по реакции

HD+Н_2О=Н_2+HDO

Эта реакция происходит довольно быстро при 500° C, а в присутствии катализаторов[10] даже при 100° C.

В качестве катализаторов для этой цели применяются металлический палладий, платина, нанесенная на уголь, или никель с окисью хрома.

Схема заводской установки для получения воды, обогащенной дейтерием, показана на рис. 22. Пары воды смешиваются с водородом и поступают в первую колонну, в которой расположены слои катализатора. Проходя через этот аппарат, вода постепенно обогащается дейтерием. Водород входящего в колонну водяного пара содержит 0,014%, а выходящего — 0,02% дейтерия (на рисунке процентное содержание дейтерия в воде всюду дано по отношению к водороду воды).

Рис. 22. Установка для получения воды, обогащенной дейтерием:

1 — обменные колонны; 2 — слои катализатора; 3 — холодильники; 4 — кипятильники; 5 — электролизер

Зато содержание дейтерия в водороде уменьшается: входящий водород содержит 0,01%, а выходящий — 0,005% дейтерия. Выходящие из колонны пары воды отделяются от водорода при помощи холодильников 3, причем в конденсаторе образуется жидкая вода, а водород уходит. Далее вода поступает в кипятильник 4, где она испаряется, после чего попадает во вторую колонну. Здесь она смешивается с водородом, содержащим 0,03% дейтерия. В результате реакции водород воды обогащается дейтерием до 0,04%, а в свободном водороде содержание дейтерия уменьшается. Процесс обогащения воды дейтерием повторяется в третьей, четвертой и пятой колоннах, как показано на рисунке. Из пятой колонны выходит вода, водород которой содержит 1,5% дейтерия. Эта вода направляется в электролизер 5, в котором путем электролиза содержание дейтерия в водороде воды доводится до 5%. Дальнейшее концентрирование дейтерия производится на электролизном заводе указанным выше методом.

Этот химический метод получения тяжелой воды и дейтерия в настоящее время является самым выгодным. Благодаря большому числу научных работ по выделению дейтерия, проведенных в СССР, США и других странах, стоимость получения дейтерия за последние годы значительно понизилась. По сообщениям американской печати, к моменту начала первых испытаний термоядерного оружия 1 кг тяжелой воды стоил около 5000 долларов. В настоящее время ее цена значительно уменьшилась. По сообщениям печати, стоимость 1 кг тяжелой воды составляет около 200 долларов, а 1 кг газообразного дейтерия — 1000 долларов.

Литий

Литий — серебристо-белый металл, при наличии загрязнений имеющий обычно желтоватый оттенок. Отличается небольшим удельным весом (0,53), малой твердостью, низкой температурой плавления (186°) и кипения, высокой электропроводностью. Литий — активный элемент; с кислородом и азотом он соединяется при обычной температуре, а с водородом — при нагревании; легко растворяется в кислотах и энергично разлагает воду с выделением водорода.

Литий за последние годы приобрел большое значение в атомной технике. Несколько лет назад мировое производство литиевых соединений было весьма ограничено. Соединения лития применялись при изготовлении некоторых керамических изделий, для улучшения свойств смазочных масел, для приготовления флюса, применяющегося при сварке алюминия, для изготовления щелочных аккумуляторов и сухих батарей и в небольших количествах в металлургии для удаления газов, растворенных в металле. На все эти нужды в США расходовалось в год около 3000 т углекислого лития.

В 1955/56 году производство углекислого лития в США возросло до 20 000 т в год, из которых 17 000 т было закуплено правительством США для секретных целей, очевидно, для производства тритиевого и литиевого термоядерного оружия. Из 17 000 т углекислого лития можно выделить более 100 т металлического лития 6.

Наиболее распространенные в природе минералы, содержащие литий — сподумен (Li_2O∙Al_2O_3∙4SiO_2) и лепидолит (LiF∙KF∙Al_2O_3∙3SiO_2). Наиболее богатые месторождения этих минералов находятся в Родезии, Канаде и США.

Для выделения лития из его руд в настоящее время применяются два процесса.

Первый процесс сводится к сплавлению литиевых минералов с известью, в результате чего получается едкий литий (LiOH). При этом приходится перерабатывать большие объемы материалов во вращающихся печах, но зато применяющееся сырье (известь) сравнительно дешево.

Второй процесс основан на прокаливании литиевых минералов при температуре 1100° C, после чего продукт обрабатывается концентрированной серной кислотой. Получающийся сернокислый литий растворяется в воде. После обработки содой получается нерастворимый в воде углекислый литий. Этот метод менее громоздок, чем первый, но он более сложен и при его проведении приходится затрачивать более ценное сырье.

Полученные вышеописанными методами соединения лития легко могут быть переведены в соль LiCl, которая при нагревании плавится и разлагается электрическим током на металлический литий и хлор.

Металлический литий содержит 92,6% изотопа 3Li^7 и 7,4% изотопа 3Li^6. Для разделения изотопов лития можно применять те же методы, которые применяются для разделения изотопов водорода — метод электролиза, метод перегонки и метод химического обмена.

Кроме того, изотопы лития можно разделить электромагнитным методом. Последний метод основан на том, что пучок быстролетящих ионов лития под действием магнитного поля разделяется на два пучка, один из которых содержит ионы 3Li^6, а другой более тяжелые ионы 3Li^7. Применяющиеся на практике методы разделения изотопов лития в литературе не описаны.

Глава 5.

ДЕЙСТВИЕ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Прежде чем переходить к рассмотрению основных явлений, наблюдающихся при действии термоядерного оружия, рассмотрим предварительно, с помощью каких средств и как применяется атомное и термоядерное оружие.

Средства и способы применения атомного и термоядерного оружия

Атомное оружие взрывного действия может применяться в виде авиационных бомб, крупнокалиберных артиллерийских снарядов, торпед, ракет и самолетов-снарядов (рис. 23).

Рис. 23. Возможные виды ядерного оружия взрывного действия

В настоящее время известны атомные бомбы с тротиловым эквивалентом от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч тонн. В США принято подразделять атомные бомбы по мощности их взрыва на тактические и стратегические. Тротиловый эквивалент тактических атомных бомб составляет 2–50 000 т. Стратегические атомные бомбы имеют тротиловый эквивалент 50–500 000 т.

Каков общий вес атомной бомбы?

Первые атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки, весили 4–10 т каждая (сообщалось также, что бомба, сброшенная на Нагасаки, весила 5 т). Современные усовершенствованные атомные бомбы весят приблизительно от 500 кг до нескольких тонн.

Термоядерное оружие известно только взрывного действия; его в некоторых странах называют стратегическим ядерным оружием. Различные образцы термоядерного оружия могут применяться средствами авиации и в управляемых реактивных снарядах. Основным средством применения стратегического ядерного оружия, в том числе и термоядерных зарядов, по утверждению зарубежных авторов, в настоящее время считается авиация и ракеты.

К самолетам–носителям термоядерного оружия предъявляются определенные требования. Прежде всего они должны обладать достаточной грузоподъемностью, поскольку термоядерные бомбы имеют сравнительно большой вес и размеры. Поэтому для их доставки к цели могут использоваться преимущественно тяжелые и средние стратегические бомбардировщики.

Тротиловый эквивалент термоядерных бомб может доходить до нескольких миллионов и даже до десятков миллионов тонн. Самолеты-носители должны обладать большими скоростями и иметь значительный практический потолок полета, чтобы исключить возможность повреждений взрывом сброшенной бомбы. Для сбрасывания бомб с больших высот и на больших скоростях самолет оборудуется совершенными прицелами для бомбометания.

Стратегические бомбардировщики предназначаются для нанесения ударов по объектам глубокого тыла и поэтому обладают большой дальностью полета. Они, как правило, снабжаются специальным оборудованием, позволяющим производить дозаправку горючим в воздухе.

Первым носителем термоядерного оружия в США был ныне устаревший самолет В-36. В настоящее время в США для этих целей служит тяжелый реактивный стратегический бомбардировщик В-52, выпускаемый серийно фирмой Боинг. Этот самолет имеет восемь турбореактивных двигателей и обладает дальностью полета до 12 000 км (тактический радиус действия с боевой нагрузкой 4,5 т будет около 5000 км). Взлетный вес самолета около 170 т, максимальная бомбовая нагрузка составляет 34 т. Самолет В-52 может развивать скорость до 1000 км/час и подниматься на высоту до 15 000 м.

Для транспортировки термоядерных бомб сравнительно небольшого веса могут быть использованы средние стратегические бомбардировщики, к которым относят американский самолет В-47 и английские самолеты «Вулкан», «Валиант» и «Виктор», из которых только «Валиант» является серийным. Эти самолеты достигают высоты у цели 16 000–16 500 м, имеют дальность полета 8000–9000 км и максимальную скорость полета 960–1100 км/час. На английских самолетах установлено по четыре турбореактивных двигателя, а на американском — шесть. Нормальный полетный вес самолетов 70–90 т, а бомбовая нагрузка 4,5–9 т.

В ближайшем будущем планируется заменить бомбардировщик В-47 более совершенным средним стратегическим бомбардировщиком В-58. Этот бомбардировщик будет иметь 8 двигателей: 4 турбореактивных (основные) и 4 жидкостно-реактивных. По данным печати, максимальная скорость его при использовании только турбореактивных двигателей составит 1600 км/час, а при включении жидкостно-реактивных двигателей — 2000–2200 км/час. Практический потолок может достигнуть 20 000 м. («Флайт», октябрь, 1956 г.).

Для доставки к цели атомных бомб средних и малых калибров может использоваться тактическая авиация — тактические бомбардировщики и истребители-бомбардировщики.

Атомные заряды могут применяться также средствами артиллерии. Снаряд атомной пушки устроен подобно атомной бомбе, но отличается от нее формой и частично конструкцией, так как испытывает при выстреле большие нагрузки. Из таких пушек можно стрелять и обыкновенными снарядами. Дальность полета снаряда атомной пушки калибром 280 мм составляет приблизительно 32 км. Американская атомная пушка очень громоздка, вместе с платформой и двумя тягачами ее вес составляет 75 т. Тротиловый эквивалент атомного снаряда равен 10 000–15 000 т, весит снаряд 360–450 кг.

В печати сообщалось, что в американской армии разработан 203-мм атомный артиллерийский снаряд. Однако и эта артиллерийская система не обладает достаточной маневренностью и на марше и на поле боя, в силу чего она не полностью удовлетворяет современным требованиям. В США пытаются разработать атомные снаряды меньшего калибра, чтобы увеличить маневренность ствольной артиллерии.

Современные средства противовоздушной обороны, применяемые для борьбы с авиацией, сильно затрудняют, а иногда и совершенно исключают возможность прорыва самолетов к важным объектам. Это обстоятельство и заставило изыскивать новые средства доставки к цели атомных и термоядерных зарядов. Появились различные виды управляемых реактивных снарядов.

Считается, что термоядерные заряды наиболее целесообразно использовать в управляемых реактивных снарядах дальнего действия, предназначенных для поражения стратегических объектов. Применение управляемых реактивных снарядов, по мнению военных специалистов, может обеспечить более надежную доставку термоядерного оружия к цели, чем авиация.

Управляемые реактивные снаряды обладают большими скоростями, полет в основном проходит на очень больших высотах и практически не зависит от метеорологических условий. На рис. 24 показан управляемый снаряд и траектория его полета. Однако существующие, например в армии США, системы управления и наведения не обеспечивают достаточно высокой точности попадания снарядов в цель и в ряде случаев могут подвергаться помехам со стороны противника.

Рис. 24. Управляемый снаряд и траектория его полета

В настоящее время, как известно, находятся в стадии разработки самолеты-снаряды с большой дальностью полета. Наиболее сложной проблемой в создании подобного снаряда является разработка такой системы управления, которая обеспечила бы необходимую точность попадания. Достаточно сказать, что если при стрельбе на дальность 5000 км система управления допустит ошибку по направлению в полградуса, то отклонение снаряда от цели составит приблизительно 45 км.

Самолет-снаряд внешне похож на пилотируемый реактивный самолет. Обычно он выполняется в виде моноплана со стреловидным крылом и хвостовым оперением, имеет специальные приборы для управления полетом и наведения на цель. Запуск самолетов-снарядов может производиться с наземных установок, кораблей и подводных лодок (в надводном и подводном положении), а также с самолетов. Дальность стрельбы самолетами-снарядами может измеряться сотнями и даже тысячами километров. Самолеты-снаряды могут действовать в любых метеорологических условиях, запускаться с подвижных стартовых установок и иметь меньшую стоимость, чем пилотируемые самолеты.

Примером самолета-снаряда, предназначенного для действия по наземным целям, может служить принятый на вооружение армии США самолет-снаряд ТМ-61 «Матадор». Полетный вес его более 6 т, скорость до 1100 км/час, дальность полета 800–1000 км. В иностранной печати сообщалось, что этот самолет-снаряд может снаряжаться ядерным зарядом, который весит приблизительно вдвое больше, чем атомный артиллерийский снаряд, и имеет тротиловый эквивалент примерно 30 000 т.

Самолет-снаряд «Матадор» представляет собой по существу усовершенствованный вариант немецкого самолета-снаряда «ФАУ-1», созданного во вторую мировую войну и применявшегося для обстрела английских городов.

Примером самолета-снаряда дальнего действия может служить разрабатываемый в США снаряд SM-62 «Снарк». Этот снаряд очень похож на самолет, в носовой части он имеет большой отсек для боевого заряда (возможно, атомного или термоядерного). Предполагаемая дальность полета около 8000 км. Однако на пробных полетах удалось получить дальность не более 4000 км, затем он вышел из-под управления и упал. Снаряд стоит очень дорого и в то же время, имея сравнительно небольшую скорость, является довольно уязвимым в полете. В связи с этим имеются высказывания о том, что разработка этого снаряда будет прекращена.

Особенно перспективным считается разработка баллистических снарядов (ракет) дальнего действия (рис. 25 и рис. 26), которые имеют очень большую скорость и высоту полета и поэтому поражаются меньше, чем самолеты.

Рис. 25. Примерная схема ракеты дальнего действия

Рис. 26. Схема траектории баллистического снаряда

Что такое межконтинентальная баллистическая ракета? Межконтинентальной баллистической ракетой принято считать запускаемую с земли бескрылую ракету с жидкостнореактивными двигателями, способную пролетать от места запуска до цели многие тысячи километров. Корпус современной баллистической ракеты имеет форму цилиндра с заостренной удобообтекаемой головной частью. Внутри корпуса размещаются боевой заряд — атомное или термоядерное взрывчатое вещество — аппаратура системы управления, баки с горючим и окислителем и мощные жидкостно-реактивные двигатели. Чем больше дальность стрельбы, тем больше габариты и стартовый вес баллистической ракеты.

Для стрельбы на несколько тысяч километров ракеты делаются многоступенчатыми. После выгорания топлива в первой ступени она автоматически отделяется от ракеты. В этот момент начинают работать двигатели второй ступени и ракета продолжает движение с большим ускорением. Наконец, включается последняя ступень. Идея многоступенчатой ракеты была высказана в начале нашего столетия знаменитым русским ученым К. Э. Циолковским и теперь блестяще реализована в советской сверхдальней ракете.

Устанавливая на ступенях ракеты двигатели с большой тягой и используя высококалорийные топлива, можно достичь огромных скоростей полета, а следовательно, и дальностей стрельбы.

Межконтинентальная баллистическая ракета запускается вертикально с небольшой стартовой площадки. В течение нескольких первых секунд ракета мчится вверх (на рис. 26 этот момент не показан), а затем после преодоления наиболее плотных слоев атмосферы система управления плавно поворачивает ракету в сторону цели и после достижения заданной скорости выключает двигатели. Описав на тысячекилометровой высоте своеобразную дугу (баллистическую кривую), межконтинентальная ракета с огромной скоростью устремляется вниз на цель. При этом скорость полета может достигнуть 20–25 тысяч километров в час.

Следует подчеркнуть, что основная часть траектории полета ракеты проходит в безвоздушном пространстве на очень больших высотах порядка тысячи километров над Землей, где сопротивление воздуха ничтожно. С приближением к цели и снижением ракеты воздушная оболочка Земли начинает резко тормозить ее движение. В результате трения о воздух ее корпус сильно нагревается. Поэтому внешняя оболочка ракеты изготовляется из особых высокожаропрочных и жаростойких материалов.

Вследствие высокой скорости полета нанесение удара межконтинентальной ракеты может производиться внезапно. Другим существенным качеством ракеты является большая меткость. По данным печати и на основе теоретических расчетов, можно полагать, что возможный промах ее не выходит за пределы 15–20 километров. При снаряжении ракеты термоядерным зарядом такая точность обеспечит поражение любой цели. Наконец, следует учесть, что пусковые площадки межконтинентальных ракет очень невелики, легко могут быть оборудованы на любой местности и замаскированы. Все сказанное придает ракетам сверхдальнего действия огромную боевую мощь.

Как указано в сообщении ТАСС от 27 августа 1957 года, теперь имеется возможность пуска ракет сверхдальнего действия в любой район земного шара. Это, в частности, означает, что любой агрессор, где бы он ни находился, не может рассчитывать на неуязвимость своей территории в отношении мощных ответных ударов.

Сообщение о запуске в нашей стране сверхдальней баллистической ракеты знаменует существенный этап в развитии отечественной науки и техники и укреплении оборонной мощи Советского Союза.

Запуск в конце 1957 года советских искусственных спутников Земли явился новым достижением наших ученых и инженеров. Как известно, спутники были запущены с помощью баллистических ракет. Таким образом наша страна первая применила баллистические ракеты для мирных целей — для освоения Вселенной.

В тот же период США сделали несколько попыток запуска ракетными средствами искусственных спутников значительно меньшего веса, чем советские. Все попытки США в 1957 г. были неудачными. В 1958 г. в США запущен первый спутник небольшого веса.

В настоящее время развитием баллистических средств поражения, в том числе и баллистических снарядов, занимаются в ряде стран. Советские Вооруженные Силы имеют теперь разнообразное атомное и термоядерное оружие, мощное ракетное и реактивное вооружение разных типов, в том числе ракеты дальнего и сверхдальнего действия.

Следует заметить, что с появлением баллистических и иных ракет большой мощности, скорости и точности военные базы, расположенные вокруг Советского Союза и стран народной демократии, на которые большие надежды возлагают политические и военные деятели капиталистического лагеря, уже потеряли свое былое значение.

Перейдем теперь к рассмотрению внешней картины взрывов термоядерных бомб.

Внешняя картина взрыва термоядерной бомбы

Что представляет собой взрыв термоядерной бомбы? Какова внешняя картина этого взрыва?

Термоядерный взрыв развивается в течение миллионных долей секунды (приблизительно в тысячу раз быстрее, чем взрыв тротила) и внешне очень похож на взрыв атомной бомбы.

Опытные взрывы атомных бомб производились в различных условиях: в воздухе, на земле, на кораблях, под водой и под землей. Термоядерные взрывы осуществлялись только на земле и в воздухе. Если ядерный взрыв происходит на значительной высоте над землей (обычно несколько сотен метров), его называют воздушным ядерным взрывом. Если взрыв происходит на земле или на небольшой высоте над землей, его называют наземным. Кроме того, различают еще подводный и подземный ядерные взрывы.

Центром термоядерного, как и всякого другого взрыва называют центр 1 огненного шара, образующегося при взрыве. Точку 2 на поверхности земного шара, над которой (при воздушном взрыве) или под которой (при подводном или подземном взрыве) происходит взрыв, называют эпицентром взрыва (рис. 27).

Рис. 27. Положение центра (1) и эпицентра (2) воздушного, наземного, подводного и подземного ядерных взрывов

Познакомимся с внешней картиной воздушного термоядерного взрыва. В месте взрыва возникает очень яркая вспышка света, которая видна на расстоянии нескольких сотен километров, то есть на значительно большем удалении от места взрыва, чем при взрыве атомной бомбы. Одновременно возникает сильный звук, напоминающий грозовой разряд.

В месте взрыва образуется ярко светящийся огненный шар, быстро увеличивающийся в размерах. Температура в центре взрыва атомной бомбы, эквивалентной 20 000 т тротила, составляет около 10 миллионов, а современной термоядерной — приблизительно 500 млн. градусов. Через пятнадцать тысячных долей секунды поперечник огненного шара при взрыве атомной бомбы увеличивается до 100 м, а температура в его поверхностном слое падает до нескольких тысяч градусов. Диаметр огненного шара при термоядерном взрыве значительно больше — он может быть даже более километра.

Огненный шар при воздушном взрыве представляет собой облако раскаленных газов. Эти газы значительно легче окружающего воздуха и поэтому устремляются ввысь, засасывая вверх облако наземной пыли, поднятой в районе взрыва ударной волной. Через несколько секунд свечение огненного шара прекращается, и поднимающаяся область будет иметь вид большого темно-бурого облака с розовыми просветами. Пылевой столб, возносящийся вслед за облаком, догоняет его, и облако принимает грибовидную форму, как показано на рис. 28. Процесс образования грибовидного облака при атомном и термоядерном взрывах примерно одинаков.

Рис. 28. Внешняя картина развития взрыва атомной и термоядерной бомбы

Так как огненный шар, возникающий при термоядерном взрыве, имеет более высокую температуру, чем огненный шар, образующийся при атомном взрыве, то первый поднимается с большей скоростью и достигает значительно большей высоты. В случае атомного взрыва грибовидное облако достигает высоты 5–20 км (в зависимости от калибра бомбы), то есть обычно остается в пределах нижней зоны атмосферы, называемой тропосферой. В случае же термоядерного взрыва это облако поднимается до высоты 25–30 км и более, то есть попадает в стратосферу. При взрыве атомной бомбы создается давление до десятков миллиардов атмосфер, а температура в несколько миллионов градусов. При взрыве термоядерной бомбы давление еще более повышается — до нескольких десятков миллиардов атмосфер, а температура до сотен миллионов градусов.

Поэтому все проявления взрыва: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение, в случае термоядерного взрыва значительно больше, чем при взрыве атомной бомбы.

Взрыв термоядерной, как и взрыв атомной бомбы, качественно отличается от взрыва фугасной бомбы возникновением при взрыве радиоактивных излучений.

При термоядерном взрыве обычно образуется гораздо больше свободных нейтронов, чем при атомном. Это может привести к значительно более высокому уровню остаточной зараженности, если взрыв происходит на сравнительно небольшой высоте.

При подводном взрыве атомной или термоядерной бомбы под водой образуется газовая область. Размеры и продолжительность ее свечения значительно меньше, чем при воздушном взрыве. При этом на поверхности воды наблюдается светлое круглое пятно. Над поверхностью воды поднимается на высоту нескольких километров столб водяных брызг, паров воды и продуктов взрыва. Прорывающиеся газы охлаждаются в верхней части этого столба и образуют облако. При разрушении столба возникает базисная волна, представляющая собой облако плотного радиоактивного тумана и водяных брызг. Это облако распространяется сначала по поверхности воды, а затем поднимается вверх. В районе взрыва из облака базисной волны выпадает радиоактивный дождь.

При наземном взрыве образуется не полный шар, а огненное полушарие (полусфера), и в облако взрыва вовлекается с поверхности земли значительно большее количество пыли, чем при воздушном взрыве. При надводном взрыве также образуется огненный полушар. В облако взрыва вовлекается масса воды, которая затем находится в облаке частично в виде пара и тумана[11]. При подземном взрыве огненный шар не выступает над поверхностью Земли. Частичное его появление над поверхностью возможно при мощном термоядерном взрыве на небольшой глубине. При всех видах взрыва внешние проявления термоядерного взрыва такие же, как при атомном, но в гораздо больших масштабах.

Наземный взрыв часто сопровождается образованием пологой воронки. В случае атомного взрыва воронка в зависимости от калибра бомбы имеет диаметр в несколько десятков и даже сотен метров при глубине до нескольких десятков метров. При взрыве термоядерной бомбы воронка будет значительно большей. При воздушных взрывах воронка в земле не образуется.

Стоимость производства водородно-литиевой бомбы превышает стоимость производства обычной атомной бомбы. Однако в иностранной печати указывалось, что в связи с огромной разрушительной силой термоядерной бомбы затраты на производство водородно-литиевых бомб значительно меньше затрат на производство атомных бомб, необходимых для поражения одинакового района.

Поражающие факторы термоядерного взрыва

Действие поражающих факторов термоядерного взрыва зависит от калибра бомбы и от среды, в которой происходит взрыв.

Термоядерные бомбы, подобно атомным бомбам, при взрыве вначале почти одновременно оказывают действие тремя поражающими факторами — световым излучением, проникающей радиацией и ударной волной. Несколько позднее появляется действие четвертого поражающего фактора — радиоактивной зараженности местности.

Между этими поражающими факторами выделившаяся при атомном взрыве энергия распределяется неравномерно. Приблизительно половина этой энергии расходуется на образование ударной волны, около 35% выделяется в виде светового излучения и 15% приходится на проникающую радиацию и радиоактивное заражение. При термоядерном взрыве наибольшая доля энергии приходится также на ударную волну, затем на световое излучение и наименьшая часть — на ядерные излучения. Однако доля последних может несколько превышать 15% в зависимости от типа и конструкции термоядерной бомбы.

В чем заключается отличие действия термоядерных бомб от атомных? В значительно большем количестве выделяемой энергии и, следовательно, в более мощном действии ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и радиоактивной зараженности местности после взрыва.

Следует отметить, что при взрыве термоядерной, в частности водородной, бомбы в отличие от атомной образуется много нейтронов. Эти нейтроны поглощаются различными атомами — создается наведенная радиоактивность местности. Поэтому термоядерные взрывы могут создавать более мощную наведенную радиоактивность почвы, воды и других веществ, подвергшихся облучению при взрыве бомбы.

Рассмотрим в отдельности действие каждого поражающего фактора взрыва термоядерной бомбы.

Действие ударной волны

Формирование и характер действия ударной волны при атомном и термоядерном взрывах мало отличаются от тех же процессов ударной волны обычного взрыва. Ударная волна представляет собой очень сильное сжатие, например воздуха, воды или грунта, передающее энергию взрыва от одного слоя вещества к следующему слою. Она распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью[12]. Вблизи места взрыва ее скорость в воздухе для атомной бомбы превышает 1 км/сек, а для термоядерной составляет несколько километров в секунду. Движущаяся ударная волна уплотняет все большие и большие массы воздуха или иной среды, вследствие чего непрерывно растет ее длина (толщина зоны сжатия), при этом давление в зоне сжатия падает, и поражающее действие уменьшается. По мере удаления ударной волны от места взрыва скорость ее уменьшается. Расстояние в 1 км ударная волна взрыва атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т проходит в воздухе приблизительно за 2 секунды, 2 км — за 5 секунд, а 3 км — за 8 секунд. Ударная волна термоядерного взрыва распространяется быстрее. Так, ударная волна, возникшая при взрыве термоядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 3 млн. т, пройдет путь в 2 км за время около 2 секунд. Следовательно, за одинаковый период времени ударная волна термоядерной бомбы пройдет бóльший путь, чем атомная, и окажет поражающее действие на большей площади.

Ударная волна состоит из зоны сжатия и следующей за ней зоны разрежения. Переднюю границу зоны сжатия, характеризующуюся резким увеличением давления, называют фронтом ударной волны. При движении ударной волны происходит превращение ее механической энергии главным образом в тепловую. В зоне сжатия вещество нагревается, а в зоне разрежения — охлаждается. Правда, эти изменения температуры не играют существенной роли по сравнению с главными поражающими факторами атомного взрыва.

При воздушном взрыве термоядерной бомбы возникает сферическая ударная волна (рис. 29), при встрече которой с поверхностью земли образуется отраженная волна. Давление отраженной волны в два и более раз превышает давление падающей волны. На значительных расстояниях от эпицентра (R>H) отраженная волна настигает падающую, и они складываются, образуя более мощную головную волну, распространяющуюся вдоль поверхности земли.

Рис. 29. Распространение ударной волны ядерного взрыва

Наряду с быстрым движением фронта ударной волны происходит также перемещение частиц воздуха в сжатом слое в направлении распространения ударной волны, однако более медленное. От места взрыва даже на расстоянии нескольких километров скорость движения воздуха огромна. Обычно она в несколько раз превышает скорость ветра при сильнейшем урагане. При термоядерном взрыве этот ветер будет еще в несколько раз бóльшим.

Ударная волна способна разрушать здания, отбрасывать в сторону людей и различные предметы (метательное действие ударной волны), вызывать контузии.

Ударная волна является главным поражающим фактором при всех видах взрывов атомной и термоядерной бомб. Она производит наибольшие разрушения и вызывает наибольшее число жертв главным образом за счет погребенных под развалинами зданий или убитых обломками домов и другими предметами, которые разрушаются и отбрасываются ударной волной.

Поражающее действие ударной волны определяется величиной ее давления на поверхность объектов и зависит от калибра бомбы, расстояния до места взрыва, высоты взрыва, рельефа местности, от формы, размеров и прочности объектов, а также от положения объекта относительно движения ударной волны.

При оценке поражающего действия ударной волны термоядерного взрыва можно использовать очень простую формулу

где R_2 и R_1 — расстояния от центра взрыва, на которых давление в ударной волне одинаково для сравниваемых зарядов; q_2 и q_1 — тротиловые эквиваленты сравниваемых зарядов.

Известно, например, что при воздушном взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 30 000 т на расстоянии 1 км от места взрыва избыточное давление на фронте ударной волны составляет 0,48 кГ/см^2, а скорость движения воздуха за фронтом — 95 м/сек; соответственно для расстояния 2 км получается 0,17 кГ/см^2 и 38 м/сек. С помощью вышеприведенной формулы можно подсчитать, что при взрыве термоядерного заряда с тротиловым эквивалентом 3 млн. т такие же параметры ударной волны, а следовательно, и такое же поражающее действие можно ожидать на расстоянии примерно 4,6 и 9,3 км.

На распространение и действие воздушной ударной волны оказывают влияние метеорологические условия, в основном распределение температуры воздуха и скорости ветра по высоте. Влияние погоды проявляется тем сильнее, чем больше заряд и чем дальше передается его разрушающее действие.

Когда воздух сильно нагрет вблизи земли, действие ударной волны на больших расстояниях ослабляется, вследствие чего можно получить значительное уменьшение радиуса разрушений малопрочных преград, например остекления зданий. Если внизу находятся холодные слои воздуха, а над ними более теплые, то эффективность действия атомных и термоядерных бомб по наземным целям должна повышаться.

Действие ударной волны усиливается также в направлении ветра, особенно в том случае, если скорость ветра возрастает по мере увеличения высоты, что обычно и наблюдается в природе.

В крупном городе при термоядерном взрыве происходит массовое разрушение зданий и возникновение пожаров. Масштаб и виды этих поражений зависят, как уже указывалось, от типа и калибра бомбы, вида взрыва, расстояния до объекта, прочности и положения сооружений.

Прочные конструкции лучше сопротивляются действию ударной волны. Так, при воздушном атомном взрыве бомбы среднего калибра железобетонные и с прочным металлическим каркасом здания сохраняются даже на малых расстояниях от эпицентра взрыва. Например, в Хиросиме железобетонные здания антисейсмической конструкции в 270 м от эпицентра взрыва не получили серьезных повреждений. Наименее устойчивы к действию взрыва деревянные постройки. Ударная волна сильнее разрушает высокие сооружения и слабее — низкие или заглубленные в землю, так как на них меньше действуют движущиеся массы воздуха.

При обтекании различных сооружений ударная волна в неодинаковой степени действует на горизонтальные и вертикальные поверхности, на тыльные стены и внутренние помещения. При воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра в 1 км от эпицентра лобовая стена дома испытывает максимальное давление примерно в 20 т/м^2, крыша и боковые стены — 10 т/м^2, а давление на тыльную сторону составляет около 6 т/м^2 (рис. 30). На обтекаемые предметы (столбы, фабричные трубы, маяки, фермы мостов и т. п.) ударная волна оказывает меньшее действие. Большую опасность представляет разрушение сетей водоснабжения, так как это затрудняет борьбу с пожарами.

Рис. 30. Давление ударной волны на лобовую, горизонтальную и тыльную поверхности сооружения

При воздушном взрыве атомной бомбы подземные кабели, газопроводы, водопроводные и канализационные трубы практически повреждений не получают, а наземные линии связи (телеграфные и телефонные столбы и провода) разрушаются сильно. При воздушном взрыве термоядерной бомбы возможно повреждение не только наземных, но и подземных линий связи.

Многоэтажные бескаркасные кирпичные здания в результате взрыва атомной бомбы среднего калибра полностью разрушаются в радиусе до 1600 м, при наличии многочисленных деревянных построек зона уничтожения зданий пожарами будет больше. При взрыве термоядерной бомбы радиус разрушений увеличится прямо пропорционально корню кубическому из отношения тротиловых эквивалентов. В Хиросиме серьезные повреждения одноэтажных бетонных зданий (заводских корпусов) произошли на расстояниях до 1600 м. При взрыве термоядерного заряда с тротиловым эквивалентом 1 млн. т такие повреждения следует ожидать на расстояниях примерно до 5,5 км от эпицентра взрыва. Дзоты, блиндажи и другие заглубленные в землю объекты повреждаются слабее. Их устойчивость зависит от конструкции, качества и мощности защитных слоев и расстояния от места взрыва.

Значительное влияние на характер распространения и действия ударной волны оказывают рельеф местности и леса. Крутые скаты, обращенные в сторону взрыва, усиливают ударную волну вследствие появления зоны повышенных давлений. За обратным скатом давление ударной волны будет меньше, чем на ровной местности.

При атомном или термоядерном взрыве в горах возможно значительное повышение давления и увеличение поражающего действия, хотя в целом площадь такого действия ударной волны в горах может быть меньше, чем на открытой местности.

При распространении вдоль глубокой долины ударная волна отражается от крутых скатов с повышением давления, особенно при сужении долины. По сравнению с ровной местностью зона действия ударной волны на пересеченной местности будет иметь иные размеры и форму в зависимости от рельефа. Распространение и изменение давления ударной волны на сильно пересеченной местности показано на рис. 31. Лес также может влиять на распространение ударной волны, так как препятствует этому распространению, уменьшая ветровое действие ударной волны.

Рис. 31. Влияние рельефа местности на действие ударной волны:

1 — граница поражающего действия ударной волны на ровной местности; 2 — действительная граница действия ударной волны на пересеченной местности; 3 — эпицентр взрыва

Взрыв атомной бомбы над городом Нагасаки произвел большие разрушения. Некоторые части города были превращены в развалины. Однако отдельные районы города были защищены холмами от прямого действия взрыва и почти полностью сохранились: дома уцелели, и люди в них остались живыми. Это свидетельствует о том, какую большую роль играет защита от ударной волны естественной или искусственной преградой.

В иностранной литературе приводились некоторые данные о действии атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т (взрыв на высоте 600 м) на некоторые виды сооружений и боевой техники. Тяжелые разрушения у самолетов, находящихся на земле, могут наблюдаться на расстоянии до 1600 м от эпицентра взрыва. Значительные повреждения появляются на расстоянии до 2400 м и легкие — на расстоянии до 3300 м от эпицентра взрыва. Из всех типов самолетов наиболее устойчивыми к действию ударной волны являются реактивные самолеты.

От бомбы этого же калибра тяжелые повреждения могут получить: танки, находящиеся на расстоянии до 200 м от эпицентра взрыва, радиолокаторы — на расстоянии до 1200 м, автомобили — до 800 м, кирпичные здания — до 1600 м, деревянные здания (барачного типа) — на расстоянии до 1800 м.

Расстояния от эпицентра взрыва, где обнаруживаются значительные и легкие разрушения и повреждения, можно определить с помощью рис. 32.

Рис. 32. Радиусы зон разрушения зданий и повреждения боевой техники при воздушном взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т

Организм человека способен переносить сравнительно высокие давления воздуха или воды лишь при их медленном повышении и спаде. С приходом ударной волны давление повышается мгновенно и на человека действует динамический удар сжатого воздуха. При избыточном давлении во фронте ударной волны в 0,2–0,4 кГ/см^2 обычно повреждаются барабанные перепонки и возникает общая легкая контузия, а при давлении свыше 1 кГ/см^2 (оно возможно на расстоянии до 1 км от эпицентра воздушного взрыва бомбы среднего калибра) люди и животные, как правило, получают тяжелые контузии.

Пострадавшие от вторичного действия ударной волны — от поражений летящими обломками разрушающихся зданий и сооружений, осколками стекла и т. п. — имеют главным образом рваные и давленые раны, ушибы, переломы и повреждения конечностей, нередко осложненные кровоизлиянием, шоком или заражением.

В Японии при взрывах атомных бомб большая часть пораженных получила тяжелые ранения и травмы при обвалах и разрушении зданий, а не от прямого действия ударной волны. Иногда, неукрывшиеся люди получали ранения в 5 км от места взрыва, где прямое действие ударной волны не причиняло вреда.

Травмы делят на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Легкие травмы возникают при избыточном давлении ударной волны в 0,2–0,4 кГ/см^2 и известны при воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра на расстоянии до 2,5 км и, в соответствии с ранее изложенными соображениями, при воздушном взрыве термоядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 1 млн. т. — до 8 км. Они обычно характеризуются временным повреждением слуха, общей легкой контузией, ушибами, вывихами конечностей.

Травмы средней тяжести возникают при давлении ударной волны приблизительно в 0,5 кГ/см^2 и наблюдаются на расстоянии до 2 км от места взрыва бомбы среднего калибра. При этих травмах может быть серьезная контузия всего организма, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, переломы и сильные вывихи конечностей.

Тяжелые травмы возникают при давлении ударной волны свыше 0,5 кГ/см^2 и известны на расстоянии до 1,5 км от места взрыва бомбы среднего калибра; для них характерны сильная контузия всего организма; сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы конечностей.

Крайне тяжелые травмы образуются при давлениях ударной волны свыше 1 кГ/см^2 и сопровождаются очень сильной контузией всего организма, многочисленными тяжелыми ушибами и переломами.

Имеющие легкие травмы могут сами оказать себе помощь, взаимопомощь и способны самостоятельно добираться до пунктов первой медицинской помощи. При средних травмах пострадавшие нуждаются в помощи, а при тяжелых и крайне тяжелых травмах пораженных, после оказания им срочной помощи, пострадавших эвакуируют из района взрыва.

Наиболее надежную защиту людей, боевой техники и имущества от ударной волны атомного и термоядерного взрыва обеспечивают фортификационные сооружения: траншеи, ходы сообщения, блиндажи, укрытия и убежища.

Увидев вспышку взрыва, следует без промедления занять ближайшее укрытие, а если его нет вблизи, то лечь на землю, чтобы уменьшить или вовсе избежать поражения ударной волной.

Действие светового излучения

Световое излучение при взрыве термоядерной бомбы действует только несколько секунд, затем огненный шар гаснет, превращаясь в клубящееся облако.

Световое излучение, как известно, представляет собой электромагнитные волны и состоит из видимых лучей и невидимых. В составе света невидимые лучи бывают двух видов: ультрафиолетовые и инфракрасные или тепловые лучи.

Электромагнитные лучи бывают разнообразны. По-разному они ощущаются человеком. Имея волновую природу, они различаются между собой по существу только длиной волны и, следовательно, частотой колебаний в секунду. Достаточно знать длину волны или частоту колебаний, чтобы знать, с каким излучением приходится иметь дело. Это дает возможность составить простую таблицу электромагнитных излучений (табл. 6).

Таблица 6

Шкала длин электромагнитных волн

Характер излучения

Длина волны в микронах

Инфракрасное (тепловое) излучение

100–0,8

Видимый свет

0,8–0,4

Ультрафиолетовое излучение

0,4–0,1

Лучи Рентгена

0,1–0,000001

Гамма-излучение

0,000001 и короче

Из этой таблицы видно, что все зрительное представление человека об окружающем мире обусловлено чувствительностью человеческого глаза к узкому диапазону волн от 0,00008 до 0,00004 см.

Вспышку атомного взрыва делят на две стадии: кратковременное бело-голубое свечение (примерно 0,01 секунды для взрыва атомной бомбы среднего калибра) и затем более длительное (около 3 секунд) постепенно затухающее свечение. Лучи первой стадии кратковременны и не успевают вызвать воспламенений. Наиболее опасно световое излучение во второй стадии. Для атомной бомбы среднего калибра основная доля световой энергии (80–85%) излучается за первую секунду после взрыва.

Количество выделяющегося при взрыве атомной или термоядерной бомбы светового излучения зависит от температуры поверхности и размеров огненного шара, а также от продолжительности его свечения.

Энергия светового излучения атомного и термоядерного взрыва, достигающая поверхности земли или объектов, определяется световым импульсом — числом калорий, падающих на 1 см^2 освещенной поверхности, перпендикулярной к направлению распространения излучения за все время свечения огненного шара. Величина этих импульсов зависит от расстояния до места взрыва, калибра бомбы, вида взрыва и метеорологических условий. При воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра в прозрачном воздухе в эпицентре взрыва наблюдаются световые импульсы более 100 кал/см^2, а на расстоянии 5 км от эпицентра — лишь 1 кал/см^2.

Световой импульс для очень чистой атмосферы, то есть максимально возможный импульс, нетрудно подсчитать по формуле

где U — световой импульс;

R — расстояние от места взрыва в см;

Еизл — энергия светового излучения в кал.

Известно, что при взрыве одной тонны тротила выделяется энергии примерно миллиард (10^9) калорий. Следовательно, Еизл=0,35∙10^9q, где q — тротиловый эквивалент в тоннах.

Летом в полдень интенсивность солнечного света составляет 0,015–0,030 кал/см^2 за 1 секунду. Человек же ощущает слабую боль лишь при действии на тело в течение 1 секунды светового импульса в 0,3 кал/см^2.

Величина светового импульса с понижением высоты взрыва изменяется. Поражающее действие светового излучения наземного взрыва сказывается на меньших расстояниях, так как при взрыве на малой высоте световое излучение проходит в низких, более запыленных слоях воздуха и поглощается интенсивнее.

При подземных и подводных взрывах световое излучение полностью поглощается землей и водой.

Величина светового импульса в прозрачном воздухе убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника излучения до освещенной поверхности. Следовательно, предметы, расположенные на близком расстоянии от места взрыва атомной или водородной бомбы, будут испытывать большее влияние светового излучения, чем предметы, находящиеся на большом расстоянии.

Поражающее действие светового излучения уменьшается при снижении прозрачности атмосферы. На рис. 33 приведены значения световых импульсов воздушного взрыва атомной бомбы среднего калибра в зависимости от состояния атмосферы. (См. книгу Гвоздева М. и Яковкина В. «Атомное оружие и противоатомная защита» изд. ДОСААФ, 1956 г.)

Рис. 33. Значения световых импульсов при воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра в различных метеорологических условиях

Если взрыв произойдет между поверхностью земли и облаками, то световые импульсы, полученные объектами, будут несколько больше световых импульсов, полученных при безоблачной погоде, за счет отражения светового излучения от облаков, как показано на рис. 34. Это отражение зависит от ряда причин: расстояния от облаков до поверхности земли, толщины облаков, отражательной способности земного покрова и др.

Рис. 34. Схема отражения светового излучения от облаков

Средний коэффициент отражения света от облаков составляет 50–55%. При толщине облака, например, равной 700–800 м, от него отражается уже 75–80% светового излучения. Как видно из приведенного рисунка, люди, находящиеся в окопах открытого типа, могут поражаться световым излучением, отраженным от облаков. Считают, что в некоторых случаях величина светового импульса за счет отраженной доли светового излучения от облаков и земли может достигать половины величины светового импульса, приходящего непосредственно от огненного шара. Это обстоятельство является дополнительным аргументом в пользу создания крытых защитных сооружений и крытых участков траншей.

Световое излучение может вызвать возгорание незащищенных горючих материалов: различного имущества, обмундирования, брезентов, и загорание и обугливание открытых деревянных частей сооружений, техники, вооружения. Возможно возникновение пожаров в лесу, в степи и в населенных пунктах. На близком расстоянии от места взрыва металлы могут расплавиться и даже испариться.

Когда после взрыва первой опытной атомной бомбы в США обследовали место взрыва, то обнаружили, что стальная башня высотой в восьмиэтажный дом, на которой была укреплена бомба, при взрыве исчезла. Куда же она делась? Она испарилась, что естественно при температуре в сотни тысяч и миллионы градусов.

При взрывах атомных бомб в Японии различные материалы загорались на расстоянии до 3 км от центра взрыва. При взрыве атомной бомбы над городом Нагасаки световое излучение вызвало тяжелые поражения в радиусе 1,5 км от места взрыва, а слабые ожоги наблюдались в радиусе до 4 км.

Степень нагрева освещенной поверхности зависит от величины светового импульса, падающего на объект, от цвета и формы поверхности, физических свойств и толщины материала объекта, а также от угла падения света на данную поверхность. При одинаковом световом импульсе различные материалы нагреваются по-разному.

Приблизительные значения световых импульсов, вызывающих обугливание и воспламенение разных материалов, приведены в табл. 7.

Таблица 7

Материал

Световой импульс в кал/см^2

обугливание

горение

Сухое сено, солома

2–3

4–6

Хлопчатобумажная ткань темная

2–3

4–6

Хлопчатобумажная ткань светлая

4–6

8–10

Доски сухие неокрашенные

4–5

40–50

Доски, окрашенные белой краской

30–40

100–150

Брезент

30

40

В пожарном отношении наиболее опасны сено, стружки и другие рыхлые горючие материалы, а также незащищенные горючие предметы внутри зданий.

Степень ожогов у людей зависит от характера одежды, ее толщины, цвета и плотности ее прилегания к телу.

Светлые и особенно белые материалы отражают бóльшую часть светового импульса, а темные поглощают и, следовательно, быстрее загораются. В этом отношении характерен случай, имевший место при атомном взрыве в Японии. У женщины, подвергшейся действию светового излучения, ожоги возникли только местами, что зависело от нескольких причин. Там, где одежда плотно прилегала к телу, ожоги были сильнее. Если же между одеждой и телом был слой воздуха, он предохранял от ожогов, будучи плохим проводником тепла. На теле японки возникли ожоги в виде узоров. Это объясняется тем, что ее одежда, кимоно, имела пеструю расцветку. Там, где кимоно было окрашено в темные цвета, на теле возникли сильные ожоги, а там, где кимоно было окрашено в светлые цвета, ожоги не возникли или были незначительны.

Установлено, что если два человека будут одеты: один в темную одежду, а другой в светлую, то у человека в светлой одежде ожоги могут быть примерно в два раза слабее, чем у человека в темной одежде. Если же у одного из них одежда будет совершенно черная, а у другого совершенно белая, то разница в степени ожогов будет еще больше.

От гладких и блестящих поверхностей световые лучи отражаются много лучше, чем от шероховатых. Поэтому полированные поверхности нагреваются слабее матовых. Например, сажа поглощает более 85% падающего на нее теплового излучения, хорошо отполированные поверхности — лишь 10–20%, а полированное серебро только — около 1%.

Различные вещества с неодинаковой скоростью проводят тепло. Хорошими проводниками тепла являются металлы, плохими — пластмассы, дерево, краски, воздух. Поверхности стали и дерева нагреваются по-разному от одного и того же светового импульса. Поверхность стали нагревается слабо, так как тепло распространяется по всему объему металла. Поверхность же дерева нагревается сильно, так как вся поглощенная световая энергия израсходуется на нагрев только поверхностного слоя. Понятно, что тонкие металлические листы нагреваются сильнее, чем толстые.

Действие светового излучения продолжается лишь несколько секунд. За это время освещенные предметы нагреваются снаружи, а внутрь их тепло проникает медленно. От нагретой поверхности тела тепло распространяется внутрь и после прекращения освещения.

При взрыве атомной бомбы в Японии один заводской аппарат (газгольдер), металлическая поверхность которого была окрашена темной краской, находился на большом расстоянии от места взрыва атомной бомбы. Световое излучение сожгло краску облучаемой поверхности аппарата. Со стороны освещения у аппарата имелся большой вентиль (кран). В тех местах, где вентиль заслонял поверхность аппарата от прямого действия облучения, краска осталась несгоревшей.

Нагрев предмета зависит также от наклона поверхности по отношению к лучам. Поверхности, расположенные перпендикулярно к световому потоку, нагреваются сильнее, чем расположенные наклонно.

Метеорологические условия влияют на характер и интенсивность действия светового излучения. Дождь, снег, туман, дым и пыль поглощают световое излучение и могут снижать величину светового импульса и поражающее действие в несколько раз.

Величина светового импульса может быть вычислена для разных калибров атомных и термоядерных бомб в зависимости от метеорологических условий. В простейшем случае при наличии хороших метеорологических условий эти вычисления могут быть выполнены с помощью приближенной формулы

где U_1 и U_2 — световые импульсы излучения сравниваемых бомб;

q_1 и q_2 — тротиловые эквиваленты сравниваемых бомб.

В качестве примера рассчитаем величину светового импульса для термоядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 1 млн. т.

Известно, что для атомной бомбы среднего калибра (q_1=20 000 т) в воздухе высокой чистоты на расстоянии 3 км от центра взрыва световой импульс U_1 будет приблизительно равен 7 кал/см^2.

Согласно приведенной формуле световой импульс для термоядерной бомбы будет равен

Действие светового излучения на людей, находящихся вне убежищ, зависит от величины светового импульса, от положения человека по отношению к взрыву и от свойств одежды.

Световое излучение может поражать глаза и ослеплять на значительных расстояниях от места взрыва. Особенно вредно действует на глаза яркая вспышка и ультрафиолетовые лучи в первый момент после атомного взрыва. Однако вследствие защитного рефлекса органов зрения световое излучение не сильно поражает зрение. На большом расстоянии от места взрыва оно может вызвать лишь временную потерю зрения (обычно на 10–20 минут), светобоязнь или слезотечение.

Особенно подвержены действию светового излучения открытые части тела: руки, лицо, шея, глаза. При световом импульсе более 3–5 кал/см^2 возможны ожоги частей тела, закрытых тонкой и плотно прилегающей одеждой. Ожоги появляются также в результате воспламенения одежды или от пожаров возникших при атомном взрыве. Принято ожоги делить на три степени. Ожоги первой степени возникают при световом импульсе в 2–4 кал/см^2 и могут быть получены на расстояниях до 3,5 км от места взрыва атомной бомбы среднего калибра. Они сопровождаются покраснением кожи и некоторой болезненностью. Ожоги второй степени возникают при световом импульсе свыше 5 кал/см^2 и могут быть получены на расстояниях до 2,5 км от места взрыва атомной бомбы среднего калибра. Они характеризуются образованием пузырей; необходимо специальное лечение.

Ожоги третьей степени возникают при световом импульсе свыше 10 кал/см^2 и могут быть получены на расстояниях до 1,5 км от места атомного взрыва бомбы среднего калибра. Эти ожоги сопровождаются образованием язв, омертвением кожи и подкожных тканей. Ожоги третьей степени нуждаются в длительном лечении.

Способы защиты от световых лучей могут быть различными в зависимости от характера, времени, места взрыва и продолжительности излучения. Знание способности некоторых материалов эффективно, но неодинаково поглощать и отражать световое излучение позволяет использовать в качестве преград многие материалы. Нужно учитывать при защите и метеорологические условия.

Трудности защиты от светового излучения связаны в основном с колоссальной скоростью его распространения (около 300 000 км/сек), вынуждающей защищаться заблаговременно или весьма быстро. Возникновение под действием света очень сильного нагрева поверхностей и их быстрое воспламенение вынуждает использовать термостойкие материалы при создании сооружений, особенно защитных.

В защите от светового излучения играют роль любые преграды. Известна фотография японца, который подвергся действию светового излучения при взрыве атомной бомбы, в результате чего у него на лице и шее возникли сильные ожоги. На голове у этого японца была надета шапка, которая спасла его голову от ожогов. Под шапкой лоб и голова совсем не были обожжены, в то время как рядом, на лице, ожоги были весьма значительные.

Таким образом, любая преграда (стена, покрытие, фортификационные сооружения, броня, брезент, густой лес и др.), которая защищает от прямого действия света, исключает ожоги. Обмундирование предохраняет от непосредственного воздействия светового излучения на кожу. Любое укрытие, защищающее от ударной волны, защищает от светового излучения атомного и термоядерного взрыва.

Действие проникающей радиации

Проникающая радиация представляет собой невидимое ядерное излучение, исходящее от места взрыва атомной или водородной бомбы. Это главным образом гамма-лучи и поток нейтронов. Альфа- и бета-лучи поглощаются атмосферой и до наземных объектов не доходят.

Проникающая радиация хотя и не является главным поражающим фактором ядерных взрывов, но все же представляет серьезную опасность. При атомных взрывах в Хиросиме и Нагасаки в результате действия радиации умерло около 15% общего числа погибших от взрыва атомных бомб.

Поражение организма зависит от следующих факторов:

1) вида излучения;

2) энергии частиц или квантов излучения;

3) интенсивности излучения;

4) продолжительности облучения;

5) состояния здоровья и общего состояния организма.

Гамма-лучи в составе проникающей радиации и в ряде других случаев представляют обычно наибольшую опасность по следующим причинам:

1) возможность воздействия на больших расстояниях;

2) быстрое распространение — со скоростью света;

3) легкое проникновение сквозь организм человека с возможностью поражения практически всех органов;

4) трудность защиты вследствие их большой проникающей способности.

Величина дозы облучения характеризует количество энергии радиоактивного излучения, поглощенного 1 см^3 вещества. Дозы радиации измеряются особыми единицами — рентгенами[13]. Тысячная доля рентгена носит название миллирентген, а тысяча рентгенов — килорентген. Считают, что человек в течение всей своей жизни может без вреда для здоровья получить значительную дозу радиации. Допустимая безвредная доза за рабочий день составляет 0,05, а за неделю — 0,3 р. При однократном облучении предельной дозой можно считать 50 р. Дозы до 100 р вредны для здоровья, но обычно не вызывают лучевой болезни. Легкие формы лучевой болезни могут наблюдаться после воздействия дозы от 100 до 200 р. Большие дозы могут вызвать более тяжелые заболевания. Современные способы лечения могут обеспечить выздоровление даже при тяжелой степени лучевой болезни.

Дозу облучения, получаемую за единицу времени, называют мощностью дозы. За единицу мощности дозы принят рентген в час (р/час).

Величина суммарной дозы излучения при атомном взрыве зависит от вида взрыва (воздушный, наземный), калибра бомбы и расстояния от центра взрыва. При воздушных взрывах дозы облучения меньше, чем при наземных. При взрыве атомной бомбы среднего калибра в условиях открытой местности на расстоянии 600 м от эпицентра доза облучения получается значительно более 1000 р, на расстоянии в 1 км — примерно 1000 р и на расстоянии в 1,5 км — приблизительно 100 р. Даже при сравнительно небольшом увеличении расстояния от места взрыва доза радиации уменьшается в десятки раз. Облучение создается в течение 10–15 секунд после атомного взрыва. Почти половина всей дозы получается в течение первых одной — трех секунд (в зависимости от калибра бомбы). Следовательно, человек, увидевший вспышку и успевший укрыться в течение 2–3 секунд после взрыва, получит значительно меньшую дозу облучения.

Разные радиоактивные изотопы испускают радиоактивные лучи различных видов и энергий. Поэтому для них предельно допустимые концентрации будут неодинаковыми. Министерством здравоохранения СССР установлены следующие предельно допустимые концентрации некоторых радиоизотопов в воздухе и в воде (табл. 8).

Таблица 8

Предельно допустимые концентрации радиоактивных изотопов в воздухе рабочих помещений и в воде открытых водоемов

Радиоизотоп

Предельно допустимые концентрации в микрокюри на литр

в воздухе

в воде

Ra^226

0,00000001

0,00005

Sr^90–Y^90

0,000001

0,001

I^131

0,000005

0,005

Sr^89

0,00001

0,01

Са^45

0,00005

0,05

Ba^140–La^140

0,00005

0,05

P^32

0,0001

0,1

C^14

0,005

1,0

Na^24

0,005

10,0

Проникающая радиация, возникающая при ядерном взрыве, имеет различное происхождение:

1) Радиация, возникающая в момент взрыва и испускаемая делящимися ядрами урана или плутония. Она состоит из быстрых нейтронов и жестких гамма-лучей.

2) Проникающая радиация, представляющая собой гамма-излучение, испускаемое при радиоактивном распаде в основном короткоживущих «осколков» деления, которые содержатся в огненном шаре и грибовидном облаке.

3) Проникающая радиация, которая возникает при захвате нейтронов ядрами различных атомов. При этом в большинстве случаев происходят ядерные реакции с освобождением энергии, выделяющейся в виде гамма-лучей.

Интенсивность проникающей радиации убывает по мере удаления от места взрыва. Для примера на рис. 35 приведены кривые убывания дозы гамма-излучения, а также потока быстрых и медленных нейтронов по мере удаления от места воздушного взрыва атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т.

Рис. 35. Изменение проникающей радиации с увеличением расстояния от места взрыва:

1 — гамма-лучи; 2 — быстрые нейтроны; 3 — медленные нейтроны

Из всех видов ядерных излучений наибольшей проникающей способностью обладают гамма-лучи. Однако вследствие отсутствия электрического заряда гамма-лучи производят не такое сильное ионизирующее действие, как альфа- и бета-лучи. Наименьшей проникающей способностью обладают альфа-лучи, но они производят наибольшее ионизирующее действие.

Установлено, что гамма-лучи, проходя сквозь вещество, взаимодействуют с атомами, в результате чего атомы распадаются на ионы и электроны. Эти электроны обладают большой кинетической энергией, они ионизируют атомы гораздо сильнее, чем гамма-лучи.

Почти одновременно с воздействием гамма-лучей местность в районе взрыва подвергается воздействию нейтронов. Время действия нейтронов составляет несколько десятых долей секунды.

Возникающий при взрыве поток нейтронов содержит быстрые и медленные нейтроны, обладающие различным поражающим воздействием на живые организмы. Дозу облучения нейтронным потоком измеряют биологическими рентгенэквивалентами (БРЭ)[14].

Действие нейтронов на живые организмы практически мало отличается от действия гамма-лучей, но дозы нейтронной радиации при взрыве атомной бомбы значительно ниже доз, получаемых от гамма-лучей. Обычно доза гамма-лучей составляет 70–80% от суммарной дозы проникающей радиации атомного взрыва. При термоядерном взрыве нейтронная составляющая проникающей радиации может иметь несколько большее значение, чем при атомном.

Если гамма-лучи с увеличением плотности материала ослабляются сильнее, то в отношении нейтронов эта закономерность недействительна. Наоборот, через большинство тяжелых материалов нейтроны проникают лучше, чем через легкие. Это объясняется тем, что характер взаимодействия нейтронов с атомами вещества несколько иной, чем у гамма-квантов. Сталкиваясь с ядрами атомов, нейтроны могут испытывать прежде всего так называемое упругое рассеяние. Нейтроны после упругого соударения с ядрами среды, передав им некоторую долю своей энергии, продолжают двигаться уже с меньшей скоростью и в других направлениях, то есть рассеиваются.

Продвигаясь сквозь преграду, нейтроны многократно вступают в упругое взаимодействие с ядрами атомов, благодаря чему постепенно теряют свою скорость. Если преграда изготовлена из плотного материала, ядра атомов которого являются тяжелыми, то нейтроны при каждом акте взаимодействия отдают ядрам очень малую энергию, отскакивая от них почти с той же скоростью. Сталкиваясь, с легкими ядрами, нейтроны отдают им каждый раз значительную энергию, в результате чего они быстрее теряют свою скорость, быстрее замедляются.

Следовательно, нейтроны, проникнув через преграду, содержащую легкие атомы, будут резко замедлены: их поражающее действие будет заметно ослаблено.

Наибольшее уменьшение скорости движения нейтронов происходит при их взаимодействии с ядрами, имеющими массу, близкую к массе самих нейтронов. Такими ядрами обладают атомы водорода. Этими же свойствами обладают и вещества, содержащие атомы водорода: вода, парафин, бетон и др. Замедлившиеся нейтроны успешно захватываются атомными ядрами — происходит поглощение нейтронов. Свойствами особенно активного поглощения медленных нейтронов обладают кадмий, бор и некоторые другие элементы. Кадмиевая пластинка толщиной 0,5 мм полностью поглощает замедленное нейтронное излучение, в то время как слой свинца толщиной 5 см, поглощающий 80% гамма-лучей, задерживает приблизительно лишь 10% нейтронов.

Поглощение нейтронов, как правило, сопровождается испусканием радиоактивного излучения. Так, кадмий, поглотивший нейтрон, испускает гамма-лучи. Характер радиационных явлений, возникающих во время захвата нейтронов, необходимо учитывать при расчете защитных слоев.

Проникающая радиация, при воздействии на организм человека и животных, проходит сквозь организм (рис. 36, а), подобно рентгеновским лучам (рис. 36 б). При большой интенсивности она может действовать на живые клетки разрушающе, вызывая лучевую болезнь. Сущность действия радиоактивных излучений на живой организм заключается в том, что элементарные частицы и гамма-кванты ионизируют молекулы веществ в живых клетках. Эта ионизация нарушает нормальную жизнедеятельность клеток и при больших дозах приводит к их гибели.

Рис. 36. Проникающая радиация (а), подобно рентгеновским лучам (б), проходит сквозь организм человека. На рисунке дано условное изображение потока гамма лучей и нейтронов. На самом деле гамма-лучи и нейтроны не видны

Чем большей ионизирующей способностью обладает излучение и чем больше доза облучения, тем сильнее поражается организм. Обычно поражающее действие проникающей радиации проявляется не сразу. Лучевая болезнь развивается постепенно и протекает не у всех людей одинаково.

Различают три степени лучевой болезни — легкую (первую), среднюю (вторую) и тяжелую (третью).

Лучевая болезнь первой степени может возникнуть при общей дозе облучения в 100–200 р. Скрытый период заболевания обычно продолжается две — три недели, в течение которых определенные симптомы заболевания отсутствуют. На третьей неделе после облучения болезнь развивается и характеризуется общим недомоганием, повышенной утомляемостью, тошнотой, головокружениями, головными болями и периодическим повышением температуры. Вследствие уменьшения содержания белых кровяных шариков растет восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Болезнь оканчивается выздоровлением.

Лучевая болезнь второй степени может возникнуть при дозе в 200–300 р. Признаки те же, что и при болезни легкой степени, но выраженные в более яркой форме. Во время скрытого периода заболевания пораженный часто сохраняет боеспособность и трудоспособность.

Лучевая болезнь третьей степени может возникнуть при дозе свыше 300 р и характеризуется сильными головными болями, высокой температурой, сонливостью, отсутствием аппетита, временным выпадением волос, изъязвлением губ, кровотечениями во внутренних органах и подкожными кровоизлияниями. Скрытый период заболевания сокращается до нескольких дней и часов. При дозе свыше 600 р развивается лучевая болезнь крайне тяжелой степени, которая может привести к очень опасному для жизни человека заболеванию.

В Советском Союзе, благодаря строгому соблюдению мер безопасности, случаи заболевания лучевой болезнью редки. В печати описаны два случая острой лучевой болезни, когда пострадавшие получили дозы в 300 и 450 р. Лучевое заболевание развилось в результате кратковременного общего внешнего облучения гамма-лучами и нейтронами при нарушении правил эксплуатации экспериментального реактора. Благодаря своевременно принятым мерам и энергичному лечению оба больные к третьему месяцу выздоровели. Дальнейшие наблюдения за состоянием их здоровья показали полное восстановление работоспособности.

Советскими учеными достигнуты значительные успехи в исследовании влияния излучений на живые ткани. В частности, впервые было установлено, что при облучении в первую очередь поражаются клетки центральной нервной системы, вопреки ошибочному противоположному мнению зарубежных ученых.

Клетки центральной нервной системы по своей структуре очень устойчивы против различных воздействий. Однако оказалось, что к лучевому воздействию они весьма чувствительны. Их повреждение нарушает регулирующее влияние нервной системы на важнейшие жизненные процессы. Лучевая болезнь резко угнетает деятельность кроветворных органов, губительно влияет на клетки костного мозга, в результате чего падает количество белых кровяных телец, уменьшается число тромбоцитов в крови. Кроме того, повышается проницаемость кровеносных сосудов, они становятся хрупкими, ломкими. Имеет значение также косвенное действие проникающей радиации, вызывающей появление в организме свободного кислорода и различных ионов, вступающих в поражающие организм химические реакции.

При слабой степени заболевания лучевой болезнью постепенно наступает выздоровление. Медицинскими мероприятиями можно ускорить выздоровление и облегчить состояние больного. Оказание своевременной медицинской помощи, как правило, приводит к выздоровлению даже серьезно больного лучевой болезнью. Известны случаи, когда действие радиоактивного излучения проявляется не сразу, а через большой промежуток времени. Так, у японца, подвергшегося действию проникающей радиации при взрыве атомной бомбы, через несколько лет возникла катаракта (помутнение хрусталика) глаза. Таких случаев известно несколько.

Нейтронная часть проникающего излучения непосредственно не производит ионизирующего действия.

При поглощении нейтронов многие химические элементы, содержащиеся в телах людей и животных, в веществах почвы, в горных породах, в воде, в продуктах питания и других веществах, становятся радиоактивными. К таким элементам относятся: натрий, калий, железо, алюминий, кремний, магний, кальций, кобальт, цинк и многие другие.

Захватывая нейтроны, кальций превращается в радиоактивный изотоп Са^45, который испускает бета-лучи и распадается наполовину в течение 163 суток. Попадая в организм человека и животных в достаточно больших количествах, радиоактивный кальций отлагается в костях и своим бета-излучением в течение многих месяцев поражает ткани, вызывая заболевания.

При захвате нейтронов кобальтом и цинком образуются радиоактивные изотопы Со^60 с периодом полураспада 5 лет и Zn^65, который распадается наполовину за 250 суток. Эти радиоактивные изотопы испускают при распаде жесткие гамма-лучи, легко проникающие в ткани человека и животных.

Наведенная или вторичная радиоактивность увеличивает радиоактивную зараженность местности, возникающую вследствие выпадения радиоактивных «осколков» из атомного облака. Гамма-лучи наведенной радиоактивности не создают.

На сооружения, транспортные машины и боевую технику проникающая радиация вредного действия не производит. Исключением являются стекла и некоторые фотоматериалы. Так, стекла оптических приборов (биноклей, прицелов и др.) темнеют при воздействии на них значительных доз проникающего излучения, измеряемых тысячами и десятками тысяч рентгенов. Некоторые сорта фотопленки засвечиваются даже малыми дозами радиации в 2–3 р.

Таким образом, оптические приборы и фотоаппаратуру с пленкой необходимо предохранять не только от механических повреждений ударной волной, но и от воздействия проникающей радиации.

Разобравшись в свойствах проникающей радиации, можно сделать вывод о том, что покрытия и стены различных сооружений, крутости траншей, броня танков, корпус корабля, броня боевых рубок и щитов и другие подобные преграды резко ослабляют ее действие. Укрытия, защищающие от ударной волны, защищают и от проникающей радиации.

Действие радиоактивного заражения

Радиоактивное заражение, являющееся результатом термоядерного взрыва, представляет собой загрязнение воды, воздуха и поверхностей различных предметов большим количеством радиоактивных веществ, распадающихся с испусканием бета-частиц и гамма-лучей.

На радиоактивно зараженной местности источники излучений могут быть трех видов.

Основным источником радиоактивных излучений являются «осколки» деления ядерного горючего, образующиеся в результате цепной реакции. При взрыве атомной бомбы, служащей «запалом» в термоядерной бомбе, образуется около 1 кг смеси, состоящей вначале из 90 различных радиоактивных изотопов со временем полураспада от долей секунды до многих лет. Радиоактивность этой смеси через 7 часов после взрыва уменьшается в 10 раз по сравнению с радиоактивностью через час после взрыва. Через 49 часов после взрыва она уменьшается в 100 раз, через 2 недели — в 1000 раз, через 2 года — в 100 000 раз.

При воздушном взрыве атомной или термоядерной бомбы практически все образовавшиеся радиоактивные вещества находятся в огненном шаре. При охлаждении они конденсируются на пылинках, и эта мельчайшая пыль рассеивается в воздухе и медленно оседает на землю. При наземном взрыве с земли поднимается большое количество сравнительно крупных частиц пыли, на которых осаждаются радиоактивные изотопы. Эта пыль может быстро осесть, заражая местность в районе взрыва и по «следу» движения облака. Радиоактивное заражение при наземном взрыве получается значительно более сильным, чем при воздушном.

При воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра грибовидное облако поднимается на высоту только 10–15 км, то есть остается в тропосфере в зоне образования облаков. Радиоактивная пыль, разносящаяся ветрами над всей земной поверхностью, попадает в конце концов в водяные капли и выпадает на поверхность земли с дождем или снегом. Эти процессы после взрыва атомной бомбы в основном заканчиваются приблизительно спустя 2–3 недели.

При взрыве термоядерной бомбы дело обстоит несколько иначе. В этом случае грибовидное облако поднимается в стратосферу на высоту до 30 км и более. Радиоактивные вещества в виде мельчайшей пыли остаются в стратосфере в течение ряда лет. Измерения показали, что лишь около 10% этой радиоактивной пыли попадает из стратосферы в тропосферу в течение года. Здесь радиоактивная пыль захватывается влагой и с дождем или снегом выпадает на землю, как показано на рис. 37.

Рис. 37. Схема распространения радиоактивных продуктов термоядерного взрыва:

1 — огненный шар; 2 и 3 — положение радиоактивного облака, поднимающегося в стратосферу, 4 — пути распространения радиоактивной пыли; 5 — пути медленного оседания этой пыли; 6 — облака; 7 — атмосферные осадки, увлекающие радиоактивные вещества

Вторым источником радиоактивного заражения являются выпадающие из радиоактивного облака остатки непрореагировавшего ядерного горючего бомбы (урана 235, урана 233 или плутония 239).

Расщепляющиеся материалы этих веществ испускают преимущественно альфа-лучи. Распад длится многие тысячи и миллионы лет. Их излучение много слабее, чем у «осколков» деления, несмотря на то, что вес может быть большим (например, 90% веса всего заряда). Количество непрореагировавшего заряда определяется конструкцией бомбы (коэффициентом использования ядерного горючего). Выпадая на местность, непрореагировавшее ядерное горючее почти не влияет на характер и степень заражения из-за малой излучающей способности урана или плутония и вследствие малой проникающей способности испускаемых ими альфа-частиц.

Третьим источником заражения являются радиоактивные изотопы, возникающие при поглощении нейтронов ядрами различных элементов, входящих в состав почвы, воды, воздуха, зданий и различных материалов в районе взрыва. Большинство образующихся при этом радиоактивных изотопов распадается сравнительно быстро.

Исключением является долгоживущий углерод 14, который образуется при реакции нейтронов с азотом, содержащимся в больших количествах в воздухе:

0n^1+7N^14=6C^14+1H^1

Углерод 14 распадается очень медленно, его период полураспада равен 5700 лет. При распаде он испускает бета-частицы сравнительно малой энергии, которые легко задерживаются одеждой и не могут проникнуть даже через бумагу толщиной 0,1 мм. Атомы углерода 14 в свободном виде существуют недолго. Встретившись с кислородом, они окисляются с образованием углекислого газа.

При захвате нейтронов натрием, цинком, кобальтом и некоторыми другими элементами образуются изотопы, которые при распаде испускают жесткие гамма-лучи и представляют опасность для человека. Поэтому взрыв термоядерной бомбы в той местности, где почва содержит много вышеуказанных элементов, а также кальция, может быть особенно опасным в отношении радиоактивного заражения.

Кобальт и цинк редко встречаются в почве в значительном количестве. Поэтому возникла мысль о введении этих элементов в конструкцию термоядерных бомб с целью усиления радиоактивной зараженности при взрыве бомбы. Получающиеся при этом радиоактивные изотопы могут стать четвертым источником радиоактивного заражения.

Вводить кобальт в бомбу проще всего в виде металла, из которого можно изготовить прочную оболочку. При толщине кобальтовой оболочки около 5 см некоторая часть нейтронов, освобождающихся при взрыве термоядерной бомбы, будет захватываться ядрами обычного кобальта 59 с образованием радиоактивного изотопа кобальта 60. Период полураспада этого изотопа — более 5 лет. Распадаясь, он наряду с бета-частицами испускает жесткие гамма-лучи. Бомбу описанной конструкции называют кобальтовой.

Если оболочку термоядерной бомбы изготовить из металлического цинка, то, захватывая нейтроны, он будет превращаться в радиоактивный изотоп — цинк 65. Его период полураспада 250 суток. При распаде он, так же как и кобальт 60, испускает бета-частицы и жесткие гамма-лучи. Такую бомбу можно назвать цинковой.

Четыре источника возможного радиоактивного заражения местности могут возникнуть практически одновременно, но действие каждого из них и суммарной зараженности не всегда одинаково. Степень зараженности зависит от вида взрыва, типа и калибра бомбы, метеорологических условий, от характера местности и предметов.

При воздушных взрывах атомных бомб в городах Хиросима и Нагасаки зараженность местности была незначительна, не было зарегистрировано не только ни одного смертельного случая, вызванного радиоактивной зараженностью, но даже ни одного случая тяжелого поражения человека.

Опытные воздушные взрывы атомных бомб также свидетельствуют о том, что сильное заражение наблюдается непродолжительное время. Уже через несколько десятков минут после взрыва в районе эпицентра могут действовать войска, не опасаясь поражения.

Бета- и альфа-лучи имеют небольшой радиус действия и легко поглощаются или ослабляются даже небольшими слоями многих материалов, в том числе и воздухом. Поэтому их внешнее воздействие на организм не может быть сильным. Если же радиоактивные вещества, испускающие альфа- или бета-лучи, попадут внутрь организма, например с пылинками воздуха при дыхании или с пищей, то их вредное действие будет более сильным. Наибольшую опасность при внешнем воздействии представляют вещества, испускающие гамма-лучи, так как это излучение обладает большой проникающей способностью. Гамма-лучи проходят сквозь организм человека и животных, поражая не только наружные, но и внутренние органы.

В результате взаимодействия с атомами вещества гамма-лучи ослабляются по так называемому экспоненциальному закону, выражающемуся формулой

I=I_0e-μx,

где I_0 — интенсивность гамма-излучения перед преградой (число гамма-квантов, падающих на 1 см^2 поверхности, в секундах);

I — интенсивность излучения, прошедшего сквозь ослабляющий слой толщиной х сантиметров;

μ — коэффициент ослабления гамма-излучения;

е — основание натуральных логарифмов (е≈2,7).

В табл. 9 приведены коэффициенты ослабления гамма-лучей для некоторых веществ в зависимости от энергии гамма-квантов.

Таблица 9

Коэффициенты ослабления гамма-лучей

Энергия в Мэв

Для воздуха

Для бетона

Для свинца

0,5

0,000111

0,220

1,67

1,0

0,000081

0,157

0,75

2,0

0,000057

0,114

0,51

3,0

0,000046

0,094

0,46

5,0

0,000036

0,084

0,48

Гамма-лучи поглощаются толстыми слоями дерева, воды, земли и бетона. Этой же цели можно достигнуть, применив более тонкие слои свинца, железа или других веществ большой плотности. Гораздо легче поглотить бета-лучи. Для этого могут служить тонкие доски, алюминиевые листы толщиной 2–3 мм и одежда. Еще легче поглощаются альфа-лучи. Для этого можно использовать любые материалы толщиной примерно 0,1 мм и более.

Для сравнительной оценки защитных свойств материалов принят слой половинного ослабления — толщина слоя, который способен вдвое ослабить поток гамма-лучей. Слой половинного ослабления обозначается dпол и может быть вычислен по формуле

Этой формулой не учитывается рассеянное излучение. В результате многократного рассеяния гамма-квантов в слое вещества часть их проходит данный слой и увеличивает общую интенсивность.

Процесс рассеяния гамма-излучения во многом напоминает рассеяние видимого света. Представим себе электрическую лампочку и на некотором расстоянии от нее человека, читающего книгу. Если между лампочкой и человеком поставить какой-либо предмет, то освещение книги уменьшится, но не сильно. Текст будет виден за счет освещения, отраженного от стен и разных предметов и рассеянного молекулами газов воздуха.

С учетом рассеянного гамма-излучения толщина слоя половинного ослабления будет несколько (иногда даже вдвое и более) выше вычисленного по приведенной формуле. В связи со сложностью математических расчетов по вычислению толщины защитного слоя с учетом рассеянного излучения ограничимся примерами.

Слой дерева для половинного ослабления излучения равен приблизительно 25 см, грунта — 14 см, бетона — 10 см, алюминия — 7 см, железа — 3 см, свинца — 1,8 см, воздуха — до 150 м (рис. 38).

Рис. 38. Проникающая радиация (гамма-лучи и нейтроны) ослабляется различными материалами

Эти данные относятся к гамма-излучению проникающей радиации. На радиоактивно зараженной местности гамма-излучение более «мягкое», то есть гамма-кванты имеют меньшую энергию, а следовательно, и поглощение их будет значительно эффективнее.

Для определения надежности защиты от гамма-лучей, зная толщину защитного сооружения (бетонной стены, деревянного перекрытия и т. п.), подсчитывают, сколько укладывается в ней слоев половинного ослабления. Каждый слой ослабляет гамма-лучи в 2 раза, а суммарная степень ослабления будет равна цифре 2, возведенной в степень, равную числу слоев половинного ослабления, укладывающихся в толщину сооружения. Если, например, имеется пять слоев половинного ослабления бетона, то, если двойку возвести в пятую степень, получится, что эта бетонная стена ослабит гамма-излучение в 32 раза. Если эта стена находится на таком расстоянии от эпицентра взрыва, что снаружи ее доза гамма-лучей может составить 1000 р, то за стеной доза облучения после ослабления в 32 раза будет равна приблизительно 30 р. Это правило можно выразить простой формулой для вычисления степени ослабления K при толщине h защитного слоя

Размер и конфигурация зараженного района при надводном и подводном взрывах зависит от типа и калибра бомбы, от направления и силы течений и ветра. Базисная волна также представляет опасность вследствие ее большой радиоактивности. При наличии ветра она может заражать значительные пространства.

Действие радиоактивных излучений на людей и животных, находящихся на зараженной местности, в значительной мере подобно действию проникающей радиации атомного или термоядерного взрыва. При определенной дозе облучения в обоих случаях может быть заболевание лучевой болезнью.

Поражение людей и животных вследствие зараженности местности имеет специфические особенности — люди и животные могут подвергнуться не только внешнему, но и внутреннему облучению. Внешнее облучение обусловливается высокой проникающей способностью гамма-лучей. Открытые участки тела подвергаются внешнему облучению также бета-лучами, поражающими кожные покровы. Обычная одежда, перчатки и противогаз хорошо защищают тело человека от внешнего облучения бета- и альфа-лучами и совсем не предохраняют от гамма-лучей. При попадании на кожу вместе с пылью значительного количества альфа- и бета-активных веществ происходит сильная ионизация живых клеток. При длительном соприкосновении радиоактивных веществ с кожей или слизистыми оболочками могут возникнуть поверхностные воспаления и язвы.

Особенную опасность представляют имеющиеся в воздухе мельчайшие пылинки, содержащие радиоактивные вещества, так как при дыхании эти пылинки попадают в легкие, а оттуда радиоактивные вещества проникают в кровь. Кроме того, пылинки попадают в питьевую воду и в еду, а затем заносятся с питьем и едой в желудок, откуда радиоактивные вещества также проникают в кровь и разносятся кровью по всему организму. Наличие этих веществ в крови гораздо опаснее наличия их на внешних покровах организма, например на коже. Большая часть их в течение двух — трех суток естественно удаляется из организма, но некоторые радиоизотопы отлагаются в суставах, почках и других органах, оказывая продолжительное вредное влияние. Понятно, что при попадании внутрь организма даже небольшого количества радиоактивных веществ возможны поражения тканей и лучевая болезнь.

Опасность попадания радиоактивной пыли на кожу и одежду возрастает при наличии в зараженном районе пыльных дорог, сухой пашни и т. п. Поэтому в условиях атомного нападения необходимо применять, кроме коллективных, также индивидуальные средства защиты, предохраняющие людей от попадания радиоактивных веществ внутрь организма и на кожу.

Радиоактивное облако

В случае воздушных атомных и термоядерных взрывов радиоактивное облако поднимается высоко и рассеивается ветрами. Образующиеся при взрыве нейтроны взаимодействуют с азотом воздуха с образованием радиоактивного изотопа углерода С^14. Радиоактивный углерод с кислородом воздуха образует углекислый газ, который вместе с другими веществами, содержащимися в радиоактивном облаке, распространяется в атмосфере во все стороны.

В октябре 1952 года англичане взорвали атомную бомбу с целью проверки действия атомного взрыва на портовые сооружения. Испытания проводились в районе острова Монтебелло на значительном расстоянии от берегов Австралии в момент наиболее благоприятного направления ветров с австралийского материка в сторону моря. Через 6 дней после этого на порт Аделаида, расположенный на расстоянии 3600 км от острова Монтебелло, обрушился град с радиоактивностью, несколько большей по сравнению с обычной нормой. Это увеличение радиоактивности можно объяснить переносом и рассеянием радиоактивного облака ветрами.

В случае проведения наземных взрывов атомных и в особенности термоядерных бомб в облако вовлекается большое количество наземной пыли, которая вместе с радиоактивными частицами выпадает на местность по пути движения облака. Образуется «след» облака с довольно сильным радиоактивным заражением.

Если своевременно не принять меры защиты, то и у людей, находящихся по ветру на расстоянии более 100 км от места взрыва, может быть лучевое заболевание.

Такой случай был во время одного из опытных взрывов водородной бомбы, произведенного США 1 марта 1954 г. в атолле Бикини. Тротиловый эквивалент взрыва, как сообщала иностранная печать, был 12–14 млн. т. Выделившиеся при этом взрыве нейтроны поглотились известняком кораллов атолла, причем образовался радиоактивный кальций, большое количество которого взрывной волной было поднято в виде облака пыли в воздух. Ветер подхватил эту пыль и отнес ее на расстояние около 150 км от места взрыва в район, где далеко за пределами запрещенной зоны в это время находилась японская рыболовная шхуна «Фукуру-Мару» («Счастливый дракон»). На рис. 39 указано направление движения радиоактивного облака и очерчена зараженная им площадь. Название шхуны не оправдало себя — дракон оказался несчастливым. Рыбаки этой шхуны стали жертвой испытаний ядерного оружия. 20 рыбаков спали в каютах, а 6 моряков находились на палубе. Моряки рассказывали, что они внезапно увидели яркое солнце, взошедшее не на востоке, как обычно, а на западе. Вскоре это солнце угасло, а через 2 часа пошел дождь с каким-то белым пеплом, который покрыл палубу и тела моряков. Этот белый пепел, как показали анализы, содержал радиоактивный изотоп кальция Са^45 и другие радиоактивные изотопы. Не подозревая никакой опасности, моряки и рыбаки в течение двух недель ничего не предпринимали для очистки шхуны от этого белого пепла. В результате они все заболели лучевой болезнью. Причина заболевания экипажа была выяснена лишь после возвращения судна в Японию. Рыбаки и моряки в тяжелом состоянии были помещены в больницу. Двадцать рыбаков выздоровели и приступили к работе, один из моряков после длительной агонии умер в конце 1954 года, пять моряков прошли длительный курс лечения в больнице.

Рис. 39. Схема движения радиоактивного облака, образовавшегося при водородном взрыве в районе Тихого океана (цифры указывают дозу проникающего излучения в течение 36 часов)

Современные приборы легко позволяют обнаруживать даже совершенно ничтожную радиоактивность. Имеются разработанные способы так называемой дезактивации, позволяющей быстро ликвидировать радиоактивную зараженность.

Если бы японские рыбаки сразу приняли необходимые меры защиты, то заболеваний могло бы и не быть. Поражение радиоактивными веществами из облака мало вероятно при воздушных взрывах, но может быть при наземных взрывах, когда происходит более сильное заражение местности.

Последствия термоядерных взрывов

До того как люди овладели атомной энергией, в земной коре, в воде и в атмосфере имелись только природные радиоактивные вещества. В некоторых горных породах содержатся в небольших количествах уран, торий, радий и другие радиоактивные элементы. В результате распада радия образуется радиоактивный газ радон, часть которого попадает в воду и в воздух. Кроме радона, в воде и в воздухе содержатся заметные количества радиоактивного изотопа углерода С^14.

Из большого числа радиоактивных изотопов, образующихся при взрыве термоядерной бомбы в результате деления урана и плутония, самым опасным в отношении радиоактивного заражения является изотоп стронций 90. Его период полураспада — более 25 лет и, следовательно, он оказывает действие в течение продолжительного времени. При распаде этот изотоп испускает бета-лучи.

В продуктах деления урана и плутония содержится около 5% стронция 90. Это значит, что при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т образуется около 50 г стронция 90, который по радиоактивности равнозначен примерно 12 кг радия. Стронций по своим химическим свойствам похож на кальций, и, проникнув в организм, он вместе с кальцием концентрируется в костях, задерживаясь надолго в теле человека и животных. При поглощении стронция 90, по сообщению печати, могут возникнуть раковые заболевания и белокровие.

В случае наземного взрыва радиоактивные изотопы часто содержатся в крупных частицах пыли, которые могут вызвать опасные радиоактивные заражения местности в районе взрыва. При этом повышение радиоактивности наблюдается даже в местах, значительно удаленных от места взрыва.

Испытания США водородной бомбы, проведенные в 1954–1956 гг., вызвали беспокойство во всей Японии, так как часть рыбы, которая ловится вблизи японского берега, оказалась зараженной. После проверки сотни и тысячи тонн рыбы были выброшены в море. Кроме того, на японских островах, как сообщали в то время японские газеты, радиоактивность дождевой воды также повысилась.

Справедливое возмущение японского народа было поддержано миллионами людей во многих странах. Борьба за запрещение испытаний атомного и термоядерного оружия охватывает все более широкие слои населения всего мира.

Представляет интерес сравнение энергии термоядерных взрывов с энергией стихийных явлений природы, например землетрясений и извержений вулканов. Также интересным является вопрос о влиянии термоядерных взрывов на климат.

Как ни велика мощь и разрушительная, сила термоядерных взрывов, она ничтожна по сравнению с разрушительной силой явлений природы.

Так, относительно слабое землетрясение обвального типа, например землетрясение в Сан-Франциско в 1906 году, по освободившейся энергии равноценно взрыву не менее 20 000 атомных бомб с тротиловым эквивалентом 20 000 т. Гораздо более разрушительные вулканические и тектонические землетрясения (например японское землетрясение в 1923 году) по своей энергии равноценны каждое многим миллионам атомных бомб среднего калибра или тысячам крупных термоядерных бомб. Как известно, эти землетрясения не разрушили нашу планету, не повлияли на ее движение в мировом пространстве и не изменили климата.

Тем более не обоснованы мнения о возможности изменения направления движения Земли в результате термоядерных взрывов. Также нелепыми являются предположения о том, что в результате термоядерных взрывов вода и горные породы могут быть вовлечены в термоядерные процессы и Земля может превратиться в пылающую звезду.

Утверждения о том, что опытные взрывы атомных и термоядерных бомб оказали заметное влияние на климат, также не основательны. Климатические условия на Земле определяются количеством солнечной энергии, приносимой на земную поверхность солнечными лучами. Известно, что Земля в течение года получает от Солнца приблизительно миллиард миллиардов киловатт-часов электроэнергии. При взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 т тротила освобождается около 3 млн. квт/ч энергии. Современная термоядерная бомба калибром несколько миллионов тонн тротила при взрыве выделяет около 3 млрд. квт/ч энергии. Следовательно, энергия, поступающая на Землю от Солнца в течение года, в миллионы раз превышает энергию, выделяющуюся при испытаниях атомного и термоядерного оружия.

Ясно, что испытания термоядерного оружия не могут заметно изменить явления, происходящие в атмосфере, например направление и силу ветров, процессы испарения воды и выпадения дождя и снега.

Если термоядерные взрывы своей энергией не оказывают существенного влияния на климат, то не могут ли они повлиять на климат косвенно в результате поглощения солнечных лучей слоем пыли и пепла в верхних слоях атмосферы? Измерения энергии падающих на землю солнечных лучей показали, что эта энергия за последние 70 лет практически не изменилась. В частности, анализ измерений, произведенных за последние годы, показал, что на эту энергию термоядерные взрывы не оказывают заметного влияния.

Обнаружение атомных и термоядерных взрывов

В настоящее время существуют хорошо разработанные методы, позволяющие легко обнаружить факт осуществления взрыва, определить место и время взрыва и установить тип бомбы, взорванной в любой точке земного шара.

До сих пор еще не было случая, чтобы взрывы атомных или водородных бомб не были обнаружены при помощи соответствующих научно-технических средств. Развитие ядерной физики и атомной промышленности неразрывно связано с усовершенствованием методики и аппаратуры измерений, позволяющих надежно обнаруживать взрывы ядерного оружия на расстоянии.

По данным печати, факт атомного или термоядерного взрыва может быть установлен общепринятым методом обнаружения всякого рода значительных сотрясений земной коры (землетрясений, моретрясений, сильных взрывов). Этот способ принят в сейсмологии (науке о колебаниях в земной коре) и осуществляется с помощью сейсмографов — приборов, отмечающих сотрясения земной коры. Сейсмограф указывает силу и направление распространения сотрясений. Вследствие неодинаковой скорости распространения поперечных и продольных колебаний земной коры, возникающих при взрыве, для определения эпицентра взрыва достаточно показаний одного сейсмографа.

Получить подробные сведения об атомном взрыве можно также путем изучения атмосферной радиоактивности.

В печати указывалось, что для изучения атмосферной радиоактивности при атомных взрывах применяют самолеты, специально оборудованные приборами для отбора проб. Такой прибор — пробоотборник, схематически показанный на рис. 40, может быть размещен, например, в крыле самолета. Находясь в своей кабине, пилот при помощи рычага или другого устройства в нужный момент открывает пробку пробоотборника в крыле. Воздух поступает в пробоотборник и проходит сквозь фильтры, которые задерживают пыль. Здесь остаются пылинки плутония, урана 235 и «осколков» деления, образовавшихся при цепной реакции взрыва. В следующей части прибора, заполненной раствором щелочи, поглощается углекислый газ, который может содержать образующийся при взрыве радиоактивный углерод 14. В последующем звене анализатора — печке сжигается содержащийся в пробе тритий, который образует тритиевую воду, конденсирующуюся в холодильнике. Более подробное разделение уловленных газоанализатором веществ и их анализ осуществляются позднее в специальных лабораториях.

Рис. 40. Возможная схема самолетного анализатора воздуха:

1 — крыло самолета; 2 — пробка пробоотборника; 3 — фильтр, поглощающий плутоний, уран 235 и «осколки» деления; 4 — поглотители углекислого газа; 5 — печка; 6 — сосуд Дьюара с жидким воздухом; 7 — трубка для замораживания воды

Сначала в лаборатории исследуются фильтры. По составу веществ, уловленных фильтром, можно судить и о характере взрыва.

Далее исследуется содержимое щелочных поглотителей и замороженная в анализаторе вода. Если в щелочных поглотителях обнаруживается радиоактивная углекислота и в воде содержится тритий, то имеются все основания предполагать, что где-то произошел взрыв термоядерной бомбы.

При исследовании фильтров анализатора в них, кроме плутония и урана, можно обнаружить «осколки» деления, которые отличаются друг от друга своими периодами полураспада и по химическим свойствам.

В 1954 году после нескольких испытаний термоядерного оружия ученые Японии и других стран взяли много проб воздуха на большой высоте. В этих пробах описанным методом были обнаружены радиоактивные изотопы: стронций 90, цирконий 95, барий 140, лантан 140, иттрий 91, церий 141 и другие «осколки» деления урана и плутония. Количество этих изотопов оказалось столь большим, что их происхождение нельзя было объяснить взрывом атомных запалов. Поэтому было сделано заключение, что эти «осколки» получились в результате деления тяжелой урановой оболочки мощных термоядерных бомб нового типа. Ряд ученых предполагает, что в этом случае были произведены взрывы термоядерных бомб, которые предложено называть урановыми трехфазными бомбами.

Не менее важной задачей, чем выяснение типа взорванной бомбы, является определение момента взрыва. Эта задача может быть решена путем собирания на бумажном фильтре радиоактивных продуктов взрыва при помощи описанного прибора и наблюдения падения их радиоактивности с течением времени.

Если условно принять, что радиоактивность через 1 час после момента взрыва равна единице, то уменьшение радиоактивности со временем видно из табл. 10.

Таблица 10

Изменение радиоактивности «осколков» деления со временем

Время в часах

1

25

50

75

100

125

150

175

200

Радиоактивность в условных единицах

1

0,021

0,0091

0,0059

0,004

0,003

0,0024

0,0020

0,0017

Из этой таблицы видно, что радиоактивность через 25 часов после взрыва уменьшилась почти в 50 раз по сравнению с радиоактивностью через 1 час после взрыва. За следующие 25 часов радиоактивность уменьшается еще в 0,021: 0,0091=в 2,3 раза. Таким же образом можно найти, во сколько раз уменьшается радиоактивность за каждые следующие 25 часов.

Зная, как изменяется радиоактивность пыли со временем, можно определить и момент взрыва.

Несколько иной метод определения момента взрыва термоядерной бомбы основан на том, что разные «осколки» деления урана и плутония распадаются с различной скоростью. Так, например, один из «осколков» — стронций 89 — имеет период полураспада 54,5 дня, а другой — иод 131 — 8 суток. На рис. 41 приведены кривые падения содержания этих изотопов в «осколках» с течением времени. В момент взрыва стронций 89 составляет 4,6%, а иод 131 — 2,8% «осколков» деления. Через 24 дня после взрыва содержание этих изотопов падает соответственно до 3,7 и 0,4%.

Рис. 41. Изменение содержания стронция 89 и иода 131 в «осколках» в зависимости от времени, прошедшего с момента взрыва ядерной бомбы

Если химическими методами выделить из «осколков» стронций 89 и иод 131 и измерять активность каждого из этих изотопов в отдельности, то легко вычислить отношение их активностей через различные промежутки времени после взрыва. Результаты таких вычислений приведены в табл. 11.

Таблица 11

Отношение активностей Sr^89 и I^131 в воздухев зависимости от времени, которое прошло с момента взрыва

Время с момента взрыва в сутках

0

8

16

24

40

Отношение активностей Sr^89 и I^131

0,23

0,44

0,8

1,5

4,3

Из таблицы видно, что это отношение, равное в момент взрыва 0,23, постепенно возрастает и через 40 суток после взрыва делается равным 4,3. Определив на опыте отношение активностей стронция и иода, выделенных из собранной после взрыва пыли, не трудно установить, когда был произведен взрыв. Такое же вычисление можно сделать, использовав определение активностей любой другой пары «осколков», имеющих различные периоды полураспада.

Радиоактивное облако, образующееся в результате атомного взрыва, остается в тропосфере и уносится ветром. Отобрав пробы воздуха на большой высоте и найдя в них продукты атомного взрыва, можно приблизительно определить место взрыва, если располагать метеорологическими данными о скорости и направлении ветра. Разумеется, для решения этой задачи необходимо предварительно определить момент взрыва.

На рис. 42 схематически показано направление движения масс воздуха на высоте 10–12 км. Если проба воздуха была взята в точке 1 и анализы показали, что взрыв произошел, например, за 8 дней до этого, то можно определить район взрыва 2, разумеется, если известно не только направление, но и скорость ветра.

Рис. 42. Схема движения масс воздуха:

1 — место взятия пробы воздуха; 2 — район взрыва

Большое значение имеет также быстрое определение места взрыва ядерной бомбы, сброшенной противником, в частности, с целью быстрого определения мест возможного поражения и лучшей организации спасательных работ. Поэтому место взрыва надо уметь определять со значительного расстояния. По сведениям, указанным в иностранной печати, для этого могут быть использованы простые приборы, напоминающие солнечные часы. Один из таких приборов показан на рис. 43. Это — квадратная металлическая пластинка с вертикальным стержнем в центре. Вокруг стержня расположена шкала — циферблат. Плоскость прибора покрыта краской, изменяющей цвет при нагревании. Такие приборы размещаются на территории, где существует угроза сбрасывания ядерной бомбы.

Рис. 43. Прибор типа «солнечные часы»

При ядерном взрыве тепловые лучи, попадая на поверхность прибора, изменяют цвет теплочувствительной краски всюду, кроме места, затененного стержнем. Получается отпечаток тени стержня, по которому легко определить направление к месту взрыва. При наличии показаний не менее двух таких приборов место взрыва определяется пересечением направлений к месту взрыва от приборов.

Испытания термоядерного оружия

Предложение использовать термоядерные реакции для изготовления мощных бомб сделал Опенгеймер в конце второй мировой войны. Однако проведенные тогда в США опыты закончились неудачей. Эти работы были возобновлены в 1950 году.

Для трудоемких расчетов вероятности различных термоядерных реакций впервые были применены современные электронные счетные машины. Как известно, электронные счетные машины работают с такой скоростью, что одна машина может заменить сотни квалифицированных математиков. Расчеты, выполненные с помощью машин, вскоре показали, что при температуре взрыва плутониевой бомбы может начаться термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием. Для проверки этих выводов было приготовлено небольшое количество трития и дейтерия, смесь которых была введена в плутониевую бомбу. Бомба была взорвана в конце 1951 года на одном из опытных полигонов США. Тщательные измерения показали, что количество нейтронов, образовавшихся при взрыве бомбы, несколько превышает количество нейтронов, образующееся при взрыве атомной бомбы. Этот факт можно было объяснить только тем, что тритий и дейтерий при взрыве действительно частично вступили в термоядерную реакцию и из них образовался гелий и нейтроны. После опытов в США были форсированы работы по производству трития и в ноябре 1952 года в Тихом океане на одном из маленьких островов Маршальского архипелага — Эниветок был произведен первый опытный термоядерный взрыв большого масштаба.

По сообщениям зарубежной печати, только в этом первом термоядерном взрыве, произведенном в ноябре 1952 года, использовалась реакция между дейтерием и тритием. При этом была взорвана собственно не бомба, а специальная собранная на земле установка, весившая 62 т. Дейтерий и тритий применялись в этой установке либо в виде сжиженных газов, либо в виде воды. Что же касается нескольких более поздних термоядерных взрывов, произведенных американцами весной 1954 года, то, по имеющимся в литературе данным, это уже были взрывы бомб, не содержавших введенного извне трития, а наполненных дейтеридом лития. Поэтому возможно, что все содержимое водородной бомбы может ограничиваться атомным запалом и дейтеридом лития. На первом этапе взрыва наличие нейтронов обеспечивает образование трития и его взаимодействие с дейтерием. При этом температура резко возрастает (по имеющимся в литературе данным — до десятков миллионов градусов) и оказывается возможным непосредственное взаимодействие лития и дейтерия.

По данным иностранной печати, при термоядерном взрыве на острове Эниветок в 1952 году образовалась большая воронка. Диаметр огненного шара составлял примерно 3–5 км, причем интенсивное свечение продолжалось 4 секунды. Через 10 минут радиоактивное облако достигло высоты 30 км.

Осенью 1953 года, как указывалось в сообщении ТАСС, было произведено испытание в СССР мощного термоядерного оружия, представлявшего собой термоядерную бомбу.

В начале 1954 года, когда весь мир ждал Женевского совещания, США на острове Бикини в Тихом океане (рис. 44) произвели ряд термоядерных взрывов, среди которых были взрывы бомб с тротиловым эквивалентом в несколько миллионов тонн. Полагают, что 1 марта 1954 г. была взорвана водородно-урановая (трехфазная) бомба.

Рис. 44. Карта района Тихого океана:

1 — зона испытаний термоядерного оружия США; 2 — атолл Эниветок; 3 — атолл Бикини

Пресса США всячески рекламировала эти взрывы, много писала о произведенных ими разрушениях и утверждала, что под влиянием высокой температуры при этих взрывах в термоядерные реакции была частично вовлечена вода океана. Газеты утверждали, что будто бы измеренная при этих опытах сила взрыва примерно в 5 раз превосходила расчеты.

Подобные сообщения, конечно, не соответствуют действительности. Видимо, при испытаниях достигнутая температура, а следовательно, и доля содержимого бомбы, успевшая вступить в реакцию до момента разлета, оказалась больше, чем предполагалось, то есть коэффициент использования заряда превысил лишь ожидавшееся значение, но, конечно, он не мог превысить 100%.

При взрыве водородных бомб, снаряженных гидридом лития и тем более дейтерием и тритием, как было указано, развиваются температуры, при которых термоядерные реакции с участием водорода и кислорода не могут идти с взрывной скоростью, то есть такие более тяжелые ядра не вступают в реакцию. Для «поджога» таких смесей за те миллионные доли секунды, в течение которых сохраняется высокая температура взрыва водородной бомбы, требуются такие сверхвысокие температуры, которые не может обеспечить ни одна термоядерная реакция. Поэтому не следует опасаться, что вода или земля могут вступить в цепное или термоядерное превращение. Разрушительная сила всякой бомбы ограничена лишь ее собственным, специально приготовленным содержимым. Очевидно, что опубликованные в США преувеличенные данные о силе термоядерных взрывов были основаны на неправильных расчетах.

В печати указывалось, что в производстве водородного оружия советские люди добились такого успеха, что в положении отсталых оказался не Советский Союз, а Соединенные Штаты Америки.

В последние годы в соответствии с планом научно-исследовательских работ в области атомной энергии в Советском Союзе были проведены испытания новых типов термоядерного оружия. Взрывы термоядерных бомб были самыми мощными из всех ранее произведенных взрывов. Мощная термоядерная бомба в ноябре 1955 г. была сброшена с самолета и взорвана на большой высоте. Взрыв был произведен на большой высоте с целью предотвращения радиоактивных воздействий.

Эти испытания полностью оправдали соответствующие научно-исследовательские расчеты. Они показали также важные новые достижения советских ученых и инженеров. Нашим ученым и инженерам удалось при сравнительно небольшом количестве используемых ядерных материалов получать взрыв, сила которого равна взрыву нескольких миллионов тонн обычной взрывчатки.

Упомянутые испытания, в которых термоядерная бомба впервые была сброшена с самолета, показали, что Советский Союз в этой области военной техники продолжает идти впереди США. Лишь во время испытаний, проведенных в США в мае 1956 г., термоядерная бомба была сброшена с самолета и взорвана в воздухе.

В целях развития и усовершенствования термоядерного оружия и средств защиты от него периодически осуществлялись опытные взрывы. В Советском Союзе испытания атомного и термоядерного оружия проводились в соответствии с планом научно-исследовательских и экспериментальных работ в области атомной энергии. Эти испытания имели своей целью усовершенствование атомного и термоядерного оружия и разработку мощных атомных и водородных зарядов новой конструкции, применительно к вооружению различных родов войск. При этом проводились широкие исследования по вопросам защиты людей. Испытания в целях безопасности населения и его участников производились, как правило, на большой высоте, что позволяло резко сократить выпадение радиоактивных осадков.

Как и где проводились испытания атомных и термоядерных бомб?

По данным иностранной печати, атомные и термоядерные бомбы испытываются на специальных полигонах, находящихся в отдалении от населенных пунктов. Такие полигоны обычно бывают расположены в долинах, окруженных горами, в пустынных местах или на маленьких островах вдали от материков.

Если желательно испытать действие взрыва в воздухе, то бомба сбрасывается с самолета; для наземного взрыва на полигоне возводится стальная башня высотой до 100 м. Наверху этой башни устанавливается атомная или водородная бомба, провода от которой идут к командному пункту, находящемуся на расстоянии 10–30 км от башни. Этот командный пункт помещается в специальном бетонном укрытии. Вокруг башни на различных от нее расстояниях размещаются предметы, действие взрыва на которые желательно изучить. Схема одного из таких испытаний атомной бомбы приведена на рис. 45.

Рис. 45. Возможный вариант полигона для испытаний атомного и термоядерного оружия:

1 — место взрыва; 2 — командный пункт; 3 — стандартные дома; 4 — автомобили с манекенами и приборами; 5 — подопытные животные; 6 — приборы для замера силы света, потока быстрых и медленных нейтронов, ударной волны, гамма-излучения и др.

Для этого испытания в удалении 1–2 км от башни были построены деревянные оштукатуренные стандартные дома. На различных расстояниях от башни были установлены автомобили, заправленные бензином и маслом. В домах и некоторых автомобилях были размещены манекены, одетые в костюмы из разных материалов (рис. 46). На поверхности земли и в земляных укрытиях различной глубины находились подопытные животные — собаки, козы, кролики, крысы и т. д. Во многих местах на поверхности земли, на стенах домов, в комнатах, на автомобилях и на манекенах были укреплены разнообразные приборы для замера температуры, потока лучистой энергии, числа нейтронов, давления в ударной волне и других величин.

Рис. 46. Автомобиль с манекенами. Черные кружки — места расположения приборов для замеров мощности ударной волны, температуры, потока нейтронов, светового и гамма-излучения

Когда все приготовления к испытанию закончены, в заранее назначенный момент производится взрыв атомной или термоядерной бомбы. Так как температура взрыва достигает нескольких миллионов градусов, то яркость вспышки значительно превосходит яркость солнца; поэтому глаза всех наблюдателей должны быть защищены специальными черными очками.

Фотосъемка и киносъемка атомных взрывов производится с безопасных расстояний с земли (с воды) и с воздуха. Для съемки с воздуха на меньших расстояниях применяются самолеты, управляемые по радио с автоматическими кино- и фотоаппаратами.

На рис. 47 показан ряд последовательно снятых фотографий двухэтажного дома, расположенного на расстоянии 1 км от точки взрыва атомной бомбы с тротиловым эквивалентом порядка 20 000 т.

Рис. 47. Стадии разрушения двухэтажного дома ядерный взрывом

Первая фотография (а) была снята за 0,01 секунды до момента взрыва. Вторая фотография (б) снята через 0,03 секунды после атомного взрыва. Ясно видно, что краску, которой, была покрыта штукатурка на стене, обращенной к башне, начала дымиться и воспламенилась. Еще через 0,03 секунды воспламенилась также смола, которой был пропитан толь, как видно на снимке в. Вскоре к дому подошла ударная волна, которая сорвала пламя и начала разрушать строение (снимок г). На последнем снимке (д), сделанном через 10 секунд после взрыва, виден разрушенный ударной волной дом. Деревянные балки и доски, которые в момент взрыва были защищены тонким слоем штукатурки, совершенно не обуглились. Манекены, находившиеся внутри дома, также совершенно не пострадали от тепловых излучений — их надежно защитила сравнительно тонкая деревянная оштукатуренная стенка.

Автомобили; находящиеся на расстоянии 500–1800 м от места взрыва, пострадали в различной степени. На них обуглилась краска и ряд машин получил механические повреждения. Автомобили, расположенные дальше 800 м, меньше пострадали. Некоторые автомобили удалось завести вскоре после взрыва.

Животные, расположенные на поверхности земли на расстоянии до 800 м, сильно пострадали и многие из них погибли. Оставшиеся в живых животные заболели лучевой болезнью в тяжелой форме и погибли через 1–4 недели после взрыва, а находившиеся в укрытии на глубине 1–2 м под землей на расстоянии 500–800 м от места взрыва, почти не имели поражений. Животные, помещавшиеся в укрытиях на расстоянии 800–1000 м, вовсе не пострадали.

Как определяется коэффициент использования ядерного горючего в атомных и водородных бомбах? По данным печати, решение этой задачи при испытании атомной бомбы можно выполнить, например, путем отбора пробы воздуха из облака, образовавшегося при взрыве атомной бомбы. Затем делают анализ этой пробы, определяя в ней содержание плутония, бария и иода. Барий и иод являются обязательными продуктами расщепления плутония; их содержание проще определять, чем содержание других продуктов расщепления. Зная, что барий и иод в сумме составляет 3–4% веса расщепившегося плутония, вычисляют количество плутония, который успел подвергнуться делению. Так как количество неразделившегося плутония также определено анализом, можно приблизительно рассчитать процент разделившегося плутония и, следовательно, коэффициент использования ядерного горючего.

В случае термоядерной бомбы можно применить тот же прием, но, в зависимости от ее типа, следует определять содержание в пробе веществ, характерных для термоядерного взрыва, например, лития и гелия.

При одном из испытаний водородной бомбы был сделан интересный опыт. Для искусственного получения новых заурановых элементов путем облучения нейтронами урана желательно применять пучки нейтронов максимальной мощности. Ученые решили использовать для облучения тяжелых атомов мощный поток нейтронов, образующийся при взрыве водородной бомбы. Для этого несколько килограммов урана было заглублено в землю в районе взрыва водородной бомбы с таким расчетом, чтобы этот уран подвергся облучению нейтронами, но не был бы разбросан ударной волной. Опыт оказался удачным — расчет оправдался. Именно так были впервые искусственно получены 99 и 100 заурановые элементы — эйнштейний и фермий.

Глава 6.

ЗАЩИТА ОТ АТОМНОГО И ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Американские империалисты пытались внушить всему миру, что ядерная бомба якобы является «абсолютным оружием», от которого «нет защиты». В действительности защита от атомных и термоядерных бомб и других видов ядерного оружия вполне реальна и сейчас уже достаточно хорошо разработана.

Атомные бомбы быстро уничтожили в японских городах Хиросима и Нагасаки легкие жилища, а многие бетонные и железобетонные здания при взрыве уцелели.

Большую опасность для бетона представляет ударная волна, но она не настолько сильна, чтобы разрушить значительные толщи бетона. Если обычные бетонные стены, как это было в ряде случаев в Японии, выдерживали ударную волну, то, делая бетонные укрытия, можно применить бетон большей толщины и заранее рассчитать толщину слоя, необходимую для гарантированной защиты от термоядерных взрывов.

В Нагасаки на расстоянии 800 м от места взрыва атомной бомбы была расположена каменная тюрьма, в которой находились в заключении 216 военнопленных. При взрыве атомной бомбы расположенные вблизи тюрьмы жилища японцев вместе с их обитателями были уничтожены, а большинство военнопленных остались живы — их спасли каменные стены. Многие обыкновенные земляные убежища уцелели, в то время как находившиеся вокруг них японские жилища были полностью уничтожены.

Защита от термоядерного оружия основана на тех же принципах, что и защита от атомного оружия. Однако в первом случае приходится учитывать более сильное поражающее действие. В армиях некоторых капиталистических государств, как уже указывалось, подразделяют ядерное оружие на тактическое и стратегическое. Тактическое оружие предназначено для непосредственного воздействия на войска противника, находящиеся на поле боя или в ближайшем тылу. Стратегическое оружие — оружие большой мощности. Оно имеет целью поражение наиболее важных военно-промышленных объектов, расположенных обычно в глубоком тылу противника.

Основы защиты от атомного и термоядерного оружия должны быть общими и рассматриваться совместно. В связи с этим правильнее было бы говорить о противоядерной защите, но такой термин пока не принят.

Во многих странах уделяется большое внимание вопросу защиты от всех видов ядерного оружия. С целью изучения и обеспечения защиты населения и армии от ядерного оружия тщательно анализируются результаты всех известных атомных и термоядерных взрывов и проводятся специальные опытные взрывы.

Поражающее действие всех видов ядерного оружия, включая термоядерные взрывы, может быть значительно уменьшено, а разрушения и потери сведены к минимуму путем правильной организации противоатомной защиты (ПАЗ). В результате одновременного воздействия поражающих факторов атомного или термоядерного взрыва у незащищенных людей и животных возникают комбинированные поражения — сочетание травм, ожогов и лучевой болезни. Например, человек в здании может получить различные травмы от обвалов и осколков стекол, а затем в результате пожара — еще и ожоги.

Следовательно, мероприятия по противоатомной защите должны предусматривать защиту войск и населения от всех поражающих факторов.

Рассмотрим, как обеспечивается защита войск и населения от поражающего действия атомного и термоядерного оружия.

Противоатомная защита войск и населения

Противоатомная защита войск является важнейшим видом боевого обеспечения. Ее основное назначение — не допускать поражения войск ядерным оружием, сохранить их боеспособность. Мероприятия по противоатомной защите проводятся непрерывно во всех видах боевой деятельности, причем не только на поле боя, но и при нахождении войск в глубоком тылу. Чтобы успешно решать задачи в современном бою, личный состав частей и подразделений должен хорошо знать свойства атомного и термоядерного оружия и способы защиты от него; уметь оборудовать позиции в противоатомном отношении и использовать защитные свойства местности; соблюдать меры непосредственной защиты в бою; уметь преодолевать участки местности, подвергшиеся воздействию атомного и термоядерного оружия при наличии на них завалов и пожаров; вести боевые действия на местности с высоким уровнем радиации.

Атомное и термоядерное оружие при наличии современной реактивной бомбардировочной авиации и ракетной техники представляет значительно бóльшую опасность, чем все другие виды оружия, применявшиеся в прежних войнах. В наш век, век реактивных самолетов и управляемых снарядов даже глубокий тыл становится уязвимым. Вот почему мероприятия по защите от атомного и термоядерного нападения должны проводиться как во всех видах боя, так и вдали от фронта, включая самый глубокий тыл.

Противоатомная защита включает следующие мероприятия:

1) Вскрытие подготовки и срыв атомного нападения.

2) Оповещение войск об опасности атомного нападения.

3) Рассредоточение и маскировка войск.

4) Инженерное оборудование позиций, районов расположения подразделений и использование защитных свойств местности.

5) Непрерывное ведение радиационной разведки и соблюдение мер защиты от поражения радиоактивными веществами.

6) Ликвидация последствий атомного нападения.

Вскрытие подготовки и срыв атомного нападения противника организуются и проводятся высшим командованием и являются наиболее эффективными мероприятиями противоатомной защиты.

Оповещение об опасности атомного нападения организуется с целью своевременного принятия мер к его отражению и защите от поражающего действия атомного оружия. В подразделениях оповещение производится путем подачи команд и специально установленных звуковых или зрительных сигналов.

Действия личного состава по сигналу оповещения об опасности атомного нападения определяются командиром подразделения в зависимости от обстановки.

Как только подается сигнал оповещения об опасности атомного нападения, подразделения приводят в положение «наготове» индивидуальные средства противохимической защиты и принимают меры по защите от ядерного взрыва; выполнение боевой задачи при этом не прекращается.

Если атомные удары наносятся перед началом атаки, то весь личный состав, за исключением наблюдателей, по команде командира занимает подготовленные на своих позициях укрытия. Если же атомные удары наносятся в ходе наступления, то подразделения по специальному сигналу и команде своих командиров должны быстро укрыться в складках местности и оборонительных сооружениях, захваченных у противника. После прохождения ударной волны, признаком чего является сильный раскатистый звук, подразделения продолжают выполнение боевой задачи.

Поддержание непосредственного соприкосновения с противником, неотступное его преследование, всемерное повышение активности боевых действий — все это уменьшает возможность применения ядерного оружия против наступающих, так как противник в данном случае будет опасаться нанести поражения своим подразделениям.

В обороне при подаче сигнала об опасности атомного нападения личный состав по команде занимает укрытия (блиндажи, ниши, убежища) и находится в них до прохождения ударной волны. Орудия, танки, самоходно-артиллерийские установки, автомобили и другую технику необходимо также поставить в укрытия. Возгораемые детали техники, особенно оставленной вне укрытий, следует накрыть брезентовыми чехлами для защиты от светового излучения.

Если подготовленных укрытий в момент подачи сигнала поблизости нет, то для укрытия нужно использовать любую складку местности или местные предметы.

На марше по сигналу оповещения об опасности атомного нападения движение не прекращается. Водители закрывают кабины, люки, жалюзи и сохраняют свои места в колонне.

Значение своевременного предупреждения войск об угрозе атомного нападения особенно возросло в последние годы в связи с разработкой управляемых снарядов и ракет дальнего действия, которые могут нести атомный и термоядерный заряд. Каждый воин должен твердо знать сигналы оповещения об опасности атомного нападения и порядок действий по нему.

Защита войск от поражающего действия достигается рассредоточением войск, использованием защитных свойств местности, устройством укрытий, маскировкой, проведением противопожарных мероприятий, соблюдением установленных правил при действиях на радиоактивно зараженной местности и другими мероприятиями.

Рассмотрим более подробно осуществление защиты войск от поражающего действия атомного или термоядерного взрыва.

Чтобы скрыть расположение подразделений, затруднить противнику ведение разведки и выбор целей для атомного нападения, проводится их маскировка. Способы и средства маскировки могут быть самыми разнообразными. Широко используются в целях маскировки естественные условия — рельеф, местные предметы и пр., а также сооружение ложных объектов, постановка искусственных масок и сеток, маскирующая окраска, светомаскировка и др. Следует строго соблюдать маскировочную дисциплину везде и во всем независимо от характера боевых действий. Значение маскировки особенно возросло при современных средствах разведки, основанных, например, на использовании инфракрасной техники.

Правильная организация противоатомной защиты предполагает строжайшее соблюдение мер маскировки. Надежная маскировка, особенно от наблюдения с воздуха, увеличивает устойчивость и непрерывность работы системы пунктов управления.

При организации светомаскировки в населенных пунктах следует иметь в виду, что темные шторы хорошо поглощают световое излучение и могут быть одним из возможных источников пожаров, чем вызывается необходимость пропитки штор веществами, затрудняющими их воспламеняемость.

Рассредоточение войск и техники организуется так, чтобы свести к минимуму их возможные потери от воздействия атомного и термоядерного оружия. При атомном или термоядерном взрыве наибольшее поражение происходит на площади, имеющей обычно форму круга (рис. 48, а). Следовательно, целесообразнее располагать сооружения, войска или военную технику по возможности на площади, вытянутой в одном направлении, как показано на рис. 48, б. Рассредоточение должно проводиться не в ущерб выполнению боевой задачи. Подразделения всегда должны быть готовы к активным боевым действиям. Если войска хорошо обеспечены укрытиями, степень рассредоточения может быть уменьшена.

Рис. 48. При воздушном ядерном взрыве объекты поражаются на площади, по форме близкой к кругу. Поэтому целесообразнее располагать сооружения, войска или военную технику на площадках, вытянутых в одном направлении

Для защиты войск должны быть в полной мере использованы естественные укрытия: овраги, канавы, выемки, леса, подземные выработки и пр. В населенных пунктах используются подвалы зданий, которые по мере возможности дооборудуются с учетом особенностей воздействия ядерного взрыва: ставят дополнительные опоры, улучшают герметичность и т. д.

Хорошими защитными свойствами обладают достаточно большие лесные массивы. В глубине леса уменьшается действие скоростного напора ударной волны. От светового излучения в лесу защищают в основном кроны деревьев. В густом лиственном лесу действие светового излучения может быть ослаблено в несколько раз. Однако надо иметь в виду, что в результате взрыва в лесу образуются завалы, которые при отсутствии обходов придется расчищать. Для этого можно применять танки, тракторы, бульдозеры и другие подобные машины; иногда целесообразно использовать взрывчатые вещества.

Инженерное оборудование позиций и районов расположения подразделений в противоатомном отношении имеет целью резко ослабить или полностью исключить воздействие на личный состав, вооружение, боевую технику и имущество поражающих факторов атомного или термоядерного взрыва.

В любых условиях боевой обстановки для защиты от атомного и термоядерного оружия нужно умело использовать складки местности и местные предметы. Однако надеяться только на защитные свойства местности нельзя, необходимо использовать все возможности, чтобы подготовить фортификационные (инженерные) сооружения. Фортификационные сооружения, оборудованные с учетом требований противоатомной защиты, являются хорошими защитными укрытиями.

Работы по оборудованию укрытий, обеспечивающих наибольшую защиту, можно значительно ускорить применением инженерных машин (например, траншеекопателей и бульдозеров) и готовых деталей сооружений.

В первую очередь укрытиями обеспечивается личный состав. Безопасные расстояния (от эпицентра взрыва) для техники обычно значительно меньше, чем для личного состава, расположенного на открытой местности. Так, например, для танков это расстояние в 3 раза меньше, а для автомобилей в 1,5 раза.

В современных условиях, как никогда раньше, от личного состава требуется умение правильно и быстро производить необходимые работы, связанные с укреплением позиций, применять средства механизации и умело использовать подручные материалы.

Инженерные сооружения, создаваемые войсками в виде окопов и траншей, могут служить укрытиями для личного состава. В этом случае радиус зоны поражения сокращается примерно в 1,5 раза по сравнению с расположением на открытой местности. Поэтому и в атомной войне поговорка «Окоп — старый друг солдата» остается в силе.

Защитные свойства траншей и щелей можно значительно повысить, если устроить над ними прочные перекрытия из бревен, жердей, металлических балок, хвороста и пр., а сверху насыпать слой грунта толщиной 40–50 см. Такие перекрытые участки дают уменьшение радиуса зоны поражения уже в 2 раза.

Перекрытия траншей и ходов сообщения должны возможно меньше возвышаться над бруствером, чтобы воздействие ударной волны было невелико. Одежду крутостей можно делать из жердей (рис. 49, а), хвороста или камыша. Такая одежда весьма устойчива и предохраняет крутости траншеи от обвалов.

Рис. 49. Защитные сооружения: траншеи с одеждой крутостей из жердей (а), с перекрытием из фашин и снега (б), подбрустверный блиндаж (в) и убежище легкого типа (г)

Для перекрытия участков траншей зимой можно использовать снег. В этом случае перекрытие устраивается в виде свода обычно из пучков хвороста или камыша, фанеры и пр. (рис. 49, б), сверху намораживается слой льда, и все это засыпается снегом, который хорошо утрамбовывается.

Еще более высокими защитными свойствами обладают блиндажи (рис. 49, в) — укрытия с прочным остовом из дерева, железобетона или волнистой стали. Сверху насыпается слой земли толщиной не менее 1 м. Вход в блиндаж закрывается прочной дверью. Блиндажи уменьшают радиус поражения приблизительно в 3 раза.

Наиболее надежную защиту от атомного и термоядерного оружия обеспечивают убежища (рис. 49, г). Они могут устраиваться котлованного или подземного типа. Убежище легкого типа строится котлованным способом и имеет защитную грунтовую толщу не менее 150 см. Эта толща обычно делается водонепроницаемой, для герметизации используется прослойка из толя или другого подобного материала. В крайнем случае можно применить глиняную прослойку. Вход в убежище оборудуется одним или двумя тамбурами с герметически прочными дверями. В убежищах легкого типа люди могут находиться без противогазов, так как воздух поступает через фильтро-вентиляционную установку. Воздухозаборные отверстия защищаются от разрушения с помощью специальных приспособлений — волногасителей. Поскольку окопы, траншеи, щели и блиндажи не оборудованы в противохимическом отношении для защиты от отравляющих и радиоактивных веществ, то в них следует быть в противогазах.

Подземные убежища более надежны, чем котлованные, однако на их устройство требуется гораздо больше рабочего времени.

Достаточно мощный слой грунта над убежищем обеспечивает одновременно защиту от всех четырех поражающих факторов: ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и воздействия радиоактивного заражения. Этот слой грунта одновременно защищает также от химических и бактериологических видов оружия.

При подготовке укрытий для материальной части основное внимание обращается на то, чтобы исключить метательное действие ударной волны. Для этого различные виды боевой техники располагают в углублениях, выполненных в виде котлована; радиус поражения в этом случае уменьшается в 1,5–2 раза.

Для экипажей и орудийных расчетов в крутостях укрытий устраиваются перекрытые щели и блиндажи. На рис. 50 показаны укрытия для автомобиля (а), орудия (б), горючего (в).

Рис. 50. Защитные укрытия для автомобиля (а), орудия (б) и горючего (в)

Необходимо учитывать, что вслед за атомным нападением противника может последовать его атака. Поэтому укрытия для боевой техники не должны задерживать подготовку к бою орудий, машин и т. д.

При атомных и термоядерных взрывах весьма значительную опасность представляют летящие обломки разрушенных зданий, осколки стекла и т. п. Поэтому повышение устойчивости зданий является одним из наиболее важных мероприятий по противоатомной защите. Наиболее эффективно введение дополнительных опор и поперечных железобетонных стен, особенно в подвалах зданий. С целью защиты от осколков стекла при разрушении окон ударной волной целесообразно оклеивать стекла марлей, полосками ткани или бумаги.

Обеспечение надежности систем водопровода, связи, уменьшение пожарной опасности, усиление конструкций и т. п. намного повышает устойчивость объектов против атомных и термоядерных взрывов.

Для защиты от ядерного оружия войск, расположенных в населенных пунктах, а также для защиты гражданского населения могут быть использованы убежища, оборудованные в подвальных помещениях зданий. Эти убежища надежно защищаются всей конструкцией здания, способной резко ослабить действие ударной волны, проникающей радиации и исключить поражение людей световым излучением или радиоактивными веществами.

В случае обрушения здания имеется угроза завала выхода из убежища. Поэтому необходимо делать запасные выходы, желательно с выводом их на поверхность на некотором расстоянии от здания. В убежище должны иметься необходимые для расчистки завалов инструменты.

При постройке убежищ следует уделять большое внимание правильному устройству входов, особенно их прочности и герметичности. Убежища должны иметь тамбур с двумя дверями. Внешняя (открывается наружу) дверь делается защитной, она защищает от затекания ударной волны. Внутренняя, более легкая дверь предназначена только для герметизации убежища.

В каждом убежище следует иметь санитарно-техническое оборудование (водопровод, канализацию, отопление и освещение), в отсеках установить скамьи и другую мебель.

Для ликвидации пожаров в убежище должны быть огнетушители. В каждом убежище должны иметься: запас питьевой воды, аварийное освещение, аптечка, носилки и другие средства оказания первой помощи. Хорошо оборудованные убежища подвальных помещений, имеющие достаточную механическую прочность, надежно защищают людей от воздействия атомного взрыва.

Кроме убежищ в подвальных помещениях, могут также сооружаться отдельно стоящие убежища. Располагать такие убежища следует в стороне от крупных зданий, чтобы избежать возможного завала обломками. Отдельно стоящие убежища могут иметь кирпичные или бетонные стены. Перекрытия выполняются из железобетона или железобетонных плит.

Отдельно стоящие убежища, так же как и подвальные убежища в зданиях, герметизируются и оборудуются; каждое из них может вмещать 100–150 человек.

По данным печати, большое внимание уделяется убежищам, имеющим стальные конструкции в виде специально оборудованных цистерн, заглубленных в землю. Эти убежища отличаются высокими защитными свойствами, простотой изготовления и удобством монтажа.

В населенных пунктах укрытия рекомендуется размещать на пустырях, бульварах, в садах, парках и огородах. Желательно выбирать ровные или незначительно возвышенные места.

Самым простым и быстросооружаемым укрытием является щель. Ее рекомендуется делать в виде нескольких прямолинейных участков, расположенных под прямым углом друг к другу. При использовании для строительства щелей дерева стены облицовывают жердями или досками и распорками из бревенчатых рам. Покрытия щелей делают из бревен. Внутри щели оборудуются скамьями. Вход в щель отрывается под прямым углом к траншее. В связи с отсутствием герметизации находящиеся в щели должны надевать противогазы.

Для защиты населения сооружаются также землянки и галереи. Землянки (рис. 51) рассчитаны на длительное пребывание в них людей; такое укрытие оборудуется отоплением, тамбуром и полками для лежания. Двери землянок желательно герметизировать.

Рис. 51. Землянка для укрытия населения

Галереи представляют собой подземные сооружения, отрываемые в обрывистых берегах рек и озер или в оврагах. Крепление земляных стен галерей может быть быстро осуществлено с помощью стандартных железобетонных, железных или деревянных элементов. Галереи также желательно герметизировать.

Для повышения огнестойкости деревянных дверей их можно обмазывать глиной, смешанной с песком, землей или известкой.

Хорошо оборудованные землянки и галереи ослабляют действие ударной волны, в несколько сот раз снижают действие проникающей радиации, полностью защищают от светового излучения и снижают опасность заражения радиоактивными веществами.

Большое значение в деле защиты от ядерного оружия имеет правильное и своевременное проведение противопожарных мероприятий.

Для уменьшения пожарной опасности на объектах и возле них должны быть заранее проведены предупредительные противопожарные мероприятия, особенно повышение огнестойкости легковоспламеняющихся сооружений, улучшение системы водоснабжения, включая создание дополнительных водохранилищ, поддержание необходимого противопожарного режима во всех зданиях и сооружениях. В полной готовности должны быть огнетушители, ящики с песком, баки с водой, пожарные инструменты. Возведение фортификационных и других сооружений, как и размещение различных горючих материалов должны проводиться с принятием предупредительных противопожарных мероприятий. Склады горючего следует располагать вдали от других сооружений в соответствии с установленными противопожарными нормами.

Известно, что стекло хорошо пропускает видимые лучи, но задерживает тепловые лучи, поглощая их почти на 70%. Если стекло покрыть белой краской или побелить, оно гораздо лучше будет отражать и поглощать как тепловые, так и видимые лучи. При хорошем покрытии стекло отразит и поглотит 80% всех лучей и только 20% лучей пройдет сквозь него. В тех случаях, когда в помещении необходимо больше дневного света и замена его электрическим освещением нежелательна, можно делать покрытия не всей площади стекол, а лишь тех участков, сквозь которые более опасно проникновение светового излучения при атомном взрыве.

С целью защиты легковоспламеняющихся материалов можно покрывать их мокрым брезентом, зелеными ветвями, сырой травой. Повысить огнестойкость различных материалов можно улучшением огнеупорных свойств красок, применяемых для окрашивания наружных деревянных частей зданий (двери, окна, стены) и средств транспорта.

Следует отметить, что некоторые химические вещества обладают своеобразными свойствами и требуют умелого обращения. Например, в случае пожара на химическом складе для тушения следует применять огнетушители и песок, но не воду, так как есть такие вещества, которые вода не гасит, а, наоборот воспламеняет, например металлический калий и натрий. Существуют также вещества, которые под действием воды выделяют удушливые газы (например хлористый алюминий). Многие вещества нельзя погасить водой (бензин, керосин и другие горючие жидкости). Гасить пожар в химическом складе водой допустимо только в тех случаях, когда хорошо известно, что в складе указанных и подобных им веществ нет.

В степи и в лесу также необходимо заблаговременное проведение противопожарных мероприятий: в степи можно устраивать заградительные полосы, а в лесу проводить расчистку, в некоторых случаях устраивать просеки и противопожарные разрывы. В лиственном лесу под действием светового излучения могут быть главным образом низовые пожары, когда горит сухой валежник, сухие пни и сухая трава, а в хвойном лесу могут быть и верховые пожары.

При нахождении в убежищах простейшего типа и на открытой местности, зараженной радиоактивными веществами, следует использовать индивидуальные средства противохимической защиты.

К индивидуальным средствам противохимической защиты относятся: противогаз, защитная накидка или защитный плащ, защитные чулки, защитные перчатки и накидка-подстил. На рис. 52 показаны индивидуальные средства противохимической защиты солдата и матроса.

Рис. 52. Индивидуальные средства противохимической защиты солдата (слева) и матроса (справа)

К коллективным средствам противохимической защиты относятся убежища и другие фортификационные сооружения, оборудованные в противохимическом отношении.

Противогаз, общий вид которого показан на рис. 53, надежно защищает органы дыхания, глаза и лицо от поражения отравляющими и радиоактивными веществами.

Рис. 53. Устройство противогаза

Средства защиты кожи (защитная накидка, защитные чулки и перчатки) предохраняют кожные покровы, обмундирование, обувь и снаряжение от попадания отравляющих и радиоактивных веществ. Для длительных действий на зараженной местности, а также для работы по дезактивации, дегазации и дезинфекции может использоваться легкий защитный костюм или защитный комбинезон, а на корабле — защитная куртка с брюками.

Хорошую защиту от радиоактивных излучений, как и от других поражающих факторов атомного и термоядерного взрывов, обеспечивают фортификационные сооружения. Даже в открытых траншеях уровни радиации в 10–20 раз меньше, чем на поверхности земли.

На рис. 54 показано, как задерживаются радиоактивные излучения обмундированием, броней танка, покрытиями и крутостями подбрустверных блиндажей и убежищ.

Рис. 54. Защитные свойства различных преград от радиоактивных излучений

В любое время радиоактивные вещества могут применяться в ремонтных мастерских для гамма-просвечивания деталей и сварных швов и для некоторых других целей.

Во избежание поражения необходимо знать свойства этих веществ и их излучений, уметь обращаться с радиоактивными веществами и быть знакомым с правилами их хранения.

Особенно осторожного обращения и хранения требуют радиоактивные изотопы, испускающие гамма-лучи, например кобальт 60, и некоторые другие долгоживущие изотопы со значительной радиоактивностью. Работа с радиоактивными веществами требует мер предупредительной защиты.

Основные виды защиты от радиоактивного излучения следующие:

1) защита расстоянием — следует находиться по возможности дальше от источников радиоактивных излучений;

2) защита временем — сокращение продолжительности облучения;

3) защита преградой — преграждение пути распространению радиоактивных излучений.

Чтобы частицы радиоактивных веществ не попали на кожу рук, эти вещества берут щипцами, а на руки надевают перчатки. В случае же возможности облучения многих частей тела надевают специальный защитный костюм. Особенно тщательно следует защищать органы дыхания. В некоторых случаях при работе с радиоизотопами применяют специальные скафандры и пневмокостюмы (рис. 55). При работе с препаратами, испускающими гамма-лучи, пользуются защитными свинцовыми экранами или применяют автоматику.

Рис. 55. Работа в пневмокостюме

Для предотвращения поражающего действия радиоактивных веществ, при попадании на кожу или внутрь организма, следует применять противогаз, перчатки и плотную одежду. При попадании радиоактивных веществ на кожу их следует немедленно удалить.

Защитные экраны, применяемые для защиты от излучения при работе с радиоизотопами, изготовляют из плексигласа, обычного стекла, свинцового стекла, железа, свинца и других материалов в зависимости от ряда условий и прежде всего от типа и энергии излучения, от которого необходима защита.

Защитные скафандры обычно делают из плексигласа, а перчатки из резины или пластмассы (хлорвинила). После употребления перед снятием их следует тщательно мыть. Для изготовления халатов и другой спецодежды применяются плотные материалы. При работе с радиоизотопами пользуются защитными очками, щипцами, специальными захватами и манипуляторами.

Дозиметрическая аппаратура

Особенностями радиоактивных излучений, затрудняющими защиту от них, являются:

1) невозможность их видеть или ощущать и необходимость для обнаружения этих излучений пользоваться специальными приборами, что замедляет и затрудняет их обнаружение;

2) большая проникающая способность гамма-лучей и нейтронов сквозь материалы и живой организм, что требует применения для защиты больших толщ материалов или выбора наиболее эффективных из них;

Познакомимся со способами обнаружения, измерения и регистрации радиоактивных излучений.

Радиоактивные излучения обнаруживают и измеряют с помощью дозиметрических приборов. Наиболее распространены сейчас приборы, в которых измеряется ионизационный ток, возникающий под действием радиоактивного излучения. В этой аппаратуре обычно используются ионизационные камеры или газовые счетчики элементарных частиц или квантов.

Ионизационная камера, как и газовый счетчик в простейшем случае представляет собой два электрода, пространство между которыми заполнено каким-либо газом. Ионизационная камера обычно заполняется воздухом, а газовый счетчик — инертным газом с добавкой хлора, брома или паров спирта.

При действии ионизирующего излучения внутри счетчика появляются ионы, двигающиеся к электродам счетчика. Отрицательным электродом является, как правило, цилиндрический корпус, а положительным — металлическая нить, натянутая по оси цилиндра. Вблизи нити под действием сильного электрического поля образовавшиеся электроны ускоряются и могут ионизировать другие атомы содержащегося в счетчике газа. Вновь образовавшиеся электроны, ускоряясь в электрическом поле, также производят ионизацию. Каждый электрон вызывает появление разветвленной цепи других электронов. Число ионов лавинообразно нарастает. На нити счетчика собирается большое количество электронов, что приводит к резкому увеличению разряда счетчика. Газовое усиление ионизационного тока облегчает его регистрацию.

Газовые счетчики повышают чувствительность дозиметрических приборов к радиоактивному излучению. Величина регистрируемого ионизационного тока зависит от интенсивности радиоактивного излучения, но даже при сильной радиации этот ток весьма мал. Поэтому в цепь прибора включают усилительные устройства; чем чувствительнее нужен прибор, тем более сложным получается усилитель. Усиленный ионизационный ток может быть измерен обычным микроамперметром.

Любой дозиметрический прибор, основанный на принципе измерения ионизационных токов, содержит в себе следующие устройства: воспринимающее (ионизационная камера или газовый счетчик), усилительное и регистрирующее, а также источники питания.

Основные типы дозиметрических приборов: индикаторы радиоактивности, рентгенометры, радиометры и дозиметры.

Индикатор радиоактивности — прибор для обнаружения радиоактивного заражения местности. Пользуясь им, можно определять границы зараженного участка и ориентировочно оценивать уровень радиации в пределах приблизительно до 0,5 р в час.

Рентгенометр — основной прибор радиационной разведки, предназначенный для измерения уровней радиации в широком диапазоне (от сотых долей до нескольких сотен рентгенов в час).

Общий вид полевого рентгенометра приведен на рис. 56, а. Измерение уровня гамма-радиации производится при закрытой крышке, находящейся в дне кожуха, а суммарного уровня радиации от гамма- и бета-излучения — при открытой крышке.

Рис. 56. Внешний вид рентгенометра (а) и положение его при измерениях уровня радиации на местности (б)

Главными частями рентгенометра являются ионизационная камера, усилитель постоянного тока, микроамперметр и источники питания. В рентгенометре имеются четыре входных сопротивления. Включение каждого сопротивления соответствует новому диапазону измерений. Рентгенометром можно измерять уровень радиации бета-и гамма-излучения на нескольких диапазонах в пределах до сотен p/час. Источники питания обеспечивают рентгенометр на десятки часов работы и более.

Пользование рентгенометром, при помощи которого могут быть установлены границы сильно зараженных участков, показано на рис. 56, б.

Радиометр — прибор для определения степени заражения радиоактивными веществами обмундирования и кожных покровов людей после выхода их из зараженного района; поверхностей различных объектов и сооружений, продовольствия и воды. Его шкала рассчитана на измерение радиации по бета-, гамма- или альфа-излучению, в связи с чем различают бета-гамма-радиометры и альфа-радиометры.

Степень заражения поверхности альфа- или бета-активными веществами (концентрация радиоактивных веществ) измеряется числом распадов[15] на 1 см^2 зараженной поверхности в 1 минуту, степень заражения жидкостей — числом распадов в 1 см^3 в 1 минуту.

Наиболее распространены бета-гамма-радиометры. При атомных и термоядерных взрывах и применении БРВ возникают в основном бета- и гамма-излучения.

Общий вид бета-гамма-радиометра показан на рис. 57, а.

Рис. 57. Внешний вид радиометра (а) и пользование им при измерении зараженности предмета (б)

Радиометр состоит из пульта и зонда с головкой. Источник питания и измерительный прибор находятся в пульте, а газовый счетчик и усилитель — в зонде. В одной из конструкций головки зонда сделаны закрывающиеся прорези для увеличения или уменьшения проникновения излучений. Алюминиевой поворотной гильзой (рис. 58) можно закрывать прорезь, не допуская в счетчик бета-лучи. Гамма-лучи алюминиевым экраном практически не ослабляются.

Рис. 58. Разрез головки зонда радиометра с поворотной гильзой:

а — прорези открыты; б — прорези закрыты

При проведении измерений поворотные оболочки головки зонда устанавливаются в зависимости от того, какой вид излучения необходимо измерить. При открытых прорезях будет измеряться суммарное бета- и гамма-излучение, а при закрытых — только гамма-излучение. Избежать влияния гамма-излучения на счетчик нельзя. Поэтому при наличии сильного фона гамма-излучения, в частности при наличии поблизости зараженных объектов или при измерениях на зараженной местности, приходится измерять степень бета-зараженности с помощью проб или мазков.

При переноске на близкие расстояния и при измерениях пульт радиометра устанавливают в нагрудном положении, головку зонда приближают к зараженной поверхности до расстояния 1–2 см, как показано на рис. 57, б.

Дозиметры — приборы, предназначенные для определения дозы облучения, полученной личным составом за время пребывания на зараженной местности.

При отсутствии дозиметра ориентировочную дозу можно установить, определив рентгенометром уровень радиации и умножив полученный результат на время по формуле

D=Pt,

где Р — уровень радиации в р/час;

t — время пребывания на зараженной местности в часах.

Однако следует иметь в виду, что вследствие радиоактивного распада уровень радиации будет непрерывно уменьшаться, и поэтому значение дозы получается несколько завышенным, особенно для больших интервалов времени t.

Для контроля облучения применяется дозиметр типа авторучки, представляющий собой малогабаритную ионизационную камеру. Такие дозиметры входят в дозиметрический комплект (рис. 59).

Рис. 59. Комплект индивидуального контроля: а — зарядно-измерительный пульт; б — ионизационная камера индивидуального контроля облучения

В комплект входит набор из 200 упомянутых портативных ионизационных камер (б) и зарядно-измерительное устройство (а), с помощью которого на специальном пункте заряжают камеры и определяют степень их разряда — узнают, подвергалась ли камера радиоактивному облучению. Индивидуальный дозиметр носят в кармане гимнастерки.

Преимуществом этих ионизационных камер является их портативность, а недостаткам — невозможность определять дозу сразу, то есть непосредственно на месте работы.

В последнее время расширяется применение прямопоказывающих дозиметров (рис. 60) контроля облучения (тоже типа авторучки), представляющих собой ионизационные камеры, в которых измерение дозы осуществляется при помощи простейшего электрометра. В таком электрометре применяется весьма тонкая (тысячные доли сантиметра) металлизированная кварцевая нить, подвешенная на металлическом держателе внутри дозиметра. При зарядке этой нити с помощью специального зарядного пульта она под влиянием сил электрического отталкивания отклоняется, а при постепенной разрядке под действием излучений возвращается все ближе к исходному положению. В любой момент, взглянув на положение нити, по специальной шкале можно определить полученную дозу облучения.

Рис. 60. Устройство прямопоказывающего карманного дозиметра:

1 — окуляр; 2 — объектив, 3 — мембрана; 4 — внутренний электрод; 5 — корпус; 6 — прозрачная шкала; 7 — электроскоп, 8 — изолятор

Для дозиметрических измерений иногда применяют способы, основанные на измерении степени засвечивания фотографических пленок или изменения цвета некоторых химических растворов под воздействием гамма-лучей.

Чтобы установить дозу облучения, кусочек фотопленки в светонепроницаемой упаковке носят в кармане. После облучения пленку проявляют и измеряют степень ее потемнения. Степень потемнения пропорциональна дозе облучения. При использовании некоторых химических растворов степень изменения их цвета также указывает величину дозы облучения. Преимуществом указанных методов измерения является их дешевизна, однако по чувствительности они уступают приборам, основанным на ионизации газа.

Необходимо соблюдать правила обращения с дозиметрами. При работе с радиоактивными веществами и при нахождении в зоне, где возможно облучение, индивидуальный дозиметр должен храниться в кармане гимнастерки. Следует оберегать дозиметр от дождя и влаги, не допускать падения и резких ударов во избежание повреждения.

Следует отметить широкие возможности приборов со сцинтилляционными счетчиками, в которых используются люминесцирующие кристаллы и фотоумножители. Такого рода приборы являются наиболее чувствительными к гамма-излучению по сравнению с другими приборами.

Ознакомившись с устройством и работой дозиметрических приборов, перейдем к рассмотрению их использования радиационной разведкой.

Радиационная разведка ведется всеми родами войск во всех видах боевой деятельности. Цель радиационной разведки — обнаружить участки местности, объекты и сооружения, подвергшиеся радиоактивному заражению, и установить степень заражения (измерить уровень радиации или концентрации радиоактивных веществ) с тем, чтобы своевременно принять меры защиты от поражения. Основными задачами радиационной разведки являются:

1) своевременное обнаружение радиоактивного заражения;

2) предупреждение войск или населения о наличии заражения;

3) измерение уровня радиации на местности и обозначение границ зараженного участка знаками ограждения;

4) отыскание путей обхода зараженных участков или наиболее безопасных проходов и обозначение их;

5) определение степени заражения боевой техники, вооружения, воды, продовольствия и разных объектов.

При атомных и термоядерных взрывах разведка ведет постоянное наблюдение за движением облака взрыва — возможного источника радиоактивного заражения. В случае обнаружения радиоактивного заражения подается соответствующий сигнал; измеряются уровни радиации и обозначаются границы заражения.

Радиационная разведка производится пешим или моторизованным разведывательным дозором. Двигаясь по заданному маршруту, дозиметристы периодически измеряют уровни радиации и устанавливают соответствующие знаки. Дозиметристы отбирают также пробы воздуха, грунта и воды, мазки с поверхностей строений или объектов, которые позднее подвергаются анализу вне района заражения для определения, какими радиоактивными веществами и в какой степени заражены отдельные участки или предметы. Такой анализ даст возможность выяснить срок естественного распада радиоактивных загрязнений и облегчит выбор способа их удаления. При радиационной разведке используются дозиметрические приборы, главным образом рентгенометры и радиометры.

Для измерения уровней радиации рентгенометр устанавливают в нагрудном положении на высоте 0,7–1,0 м от зараженной поверхности. Переносится рентгенометр на спине (на дальние расстояния) или в руке (на близкие расстояния). Для измерения степени заражения воды берут пробу в водоисточнике и выносят ее из зараженного района. Измерить степень заражения можно, погрузив зонд радиометра в воду. Для этой цели могут быть применены и другие способы.

Дозоры, действующие совместно с аварийно-техническими подразделениями, также снабжаются дозиметрической аппаратурой. Такие дозоры устанавливают наличие и степень заражения в месте работы подразделения.

Предупредительные знаки, используемые радиационной разведкой, бывают табельные (рис. 61) и нетабельные (рис. 62).

Рис. 61. Табельные предупредительные знаки: а — до использования; б — во время использования

Рис. 62. Обозначение границ зараженных участков при отсутствии табельных предупредительных знаков

Знак должен содержать, как показано на рисунках, следующие надписи: «Заражено, РВ», (это означает — заражение радиоактивными веществами в отличие, например, от обозначения ОВ — заражение отравляющими веществами), уровень радиации, дату и час обнаружения. Например, если заражение обнаружено 20 июля в 10 часов утра, то пишется:

20.7

10.00

Знаки могут устанавливаться при наличии даже небольшого, но представляющего опасность уровня радиации. Знаки устанавливаются в местах, где они наиболее заметны. По указанию командира знаки могут быть установлены и для ограждения мест опасного заражения.

Чтобы не допустить облучения личного состава выше допустимых норм и установить степень заражения радиоактивными веществами людей, обмундирования, вооружения, техники, проводится дозиметрический контроль. Контроль радиоактивного облучения может быть групповым и индивидуальным и проводится при действиях на радиоактивно зараженной местности и при проведении работ по дезактивации зараженной техники, оружия и имущества. Дозиметрический контроль радиоактивного заражения личного состава, техники и имущества проводится, как правило, после выхода из зараженного района, как только позволит обстановка, а также при полной санитарной обработке и дезактивации.

Ликвидация последствий применения атомного и термоядерного оружия

После атомного или термоядерного нападения необходимо в кратчайший срок ликвидировать его последствия с целью возобновления возможности продолжать нормальное выполнение боевых или производственных задач и для создания нормальных условий деятельности армии и населения.

Для атомного и термоядерного оружия характерно образование больших районов поражения. Массовые поражения людей, разрушение зданий и сооружений, появление крупных пожаров и заражение местности затрудняют ликвидацию последствий атомного или термоядерного нападения. Для быстрой ликвидации последствий такого нападения необходима четкая организация аварийно-технических и спасательных работ, наличие соответствующих материальных средств, дисциплинированность и самоотверженное поведение личного состава.

С целью выяснения обстановки и для рациональной организации работ по ликвидации последствий термоядерного нападения проводится разведка, которая может быть общей и специальной.

Цель общей разведки: обеспечить командование сведениями относительно обстановки, необходимыми для решения о первоочередных работах по ликвидации последствий термоядерного нападения. Такую разведку проводят от периферии района поражения к эпицентру взрыва. При этом определяют объем и границы разрушений; выявляют людей, находящихся в заваленных укрытиях, разрушенные убежища и объем первоочередных работ; выявляют очаги пожаров и возможности их локализации и тушения; выявляют пути для продвижения войск и боевой техники, для вывода и эвакуации пострадавших, а также пути, необходимые для проведения первоочередных работ по ликвидации последствий термоядерного нападения.

Задачи специальной разведки: получение уточненных данных об очагах поражения, о характере разрушений и степени заражения, о числе людей, находящихся под обломками зданий или в заваленных убежищах; выявление удобных путей подхода к пострадавшим и путей их вывода, количества сил и средств, необходимых для проведения спасательных работ, для ликвидации пожаров. Специальная разведка проводится параллельно с общей или вслед за ней и подразделяется, в частности, на инженерную и радиационную.

Мероприятия по ликвидации последствий атомного нападения должны быть разработаны заранее на случай атомного нападения противника. Эти мероприятия направлены на то, чтобы уменьшить поражающее действие атомного или термоядерного взрыва, с одной стороны, и обеспечить высокую активность боевых действий, — с другой. Ликвидацией последствий атомного нападения будут заниматься прежде всего специально назначенные команды, так как войска должны продолжать выполнение боевых задач.

Перечислим основные мероприятия, проводимые по ликвидации последствий ядерного нападения:

1) спасательные работы;

2) оказание первой помощи пострадавшим;

3) тушение пожаров;

4) восстановление оборонительных сооружений;

5) дезактивация боевой техники, оружия, имущества, а также отдельных участков местности;

6) санитарная обработка личного состава.

Спасательные работы проводятся сразу после атомного или термоядерного нападения. В первую очередь спасают людей из разрушенных объектов, домов и убежищ, оказывают первую медицинскую помощь пострадавшим. Аварийно-технические подразделения развертывают действия сразу после взрыва, при высокой степени заражения, что весьма осложняет работу в связи с необходимостью непрерывной посменной работы.

При срочных аварийных и спасательных работах на зараженных участках личный состав должен выполнять правила предосторожности.

Спасательные работы проводятся в первую очередь в зданиях и убежищах, которым угрожают пожары, затопления или обвалы. Выходы из завалов отрывают в местах, требующих минимальной затраты труда и времени. Перед отрывкой выходных траншей обследуют заваленные убежища, определяя места легкого доступа к ним. Выходы отрывают, пользуясь бульдозерами, экскаваторами, автокранами, скреперами.

Параллельно со спасательными работами проводится расчистка от обломков дорог и подъездов, обеспечивающих доступ аварийно-технических, пожарных, медицинских и других подразделений к разрушенным зданиям и заваленным убежищам. Расчистка путей обеспечивает быстрое удаление пострадавших из района поражения. Прежде всего создают хотя бы односторонний проезд для машин шириной 3–3,5 м.

Взамен разрушенных входных дверей ставят временные простые двери, сделанные из досок. Применяют полное или частичное покрытие крыш толем, кровельным железом и т. п.

Пожары, возникающие при атомных или термоядерных взрывах, отличаются крупными масштабами и вызывают дополнительные разрушения, что препятствует локализации и ликвидации пожаров. Обломки зданий заваливают подъездные пути, противопожарные средства и оборудование. Разрушаются водопроводные линии.

В результате атомного или термоядерного нападения могут быть раненые, обожженные, заваленные обломками и иначе пострадавшие, нуждающиеся в немедленной помощи. Не исключена возможность затруднений в оказании помощи пострадавшим из-за пожаров, загроможденности обломками, зараженности района или ограниченности спасательных или пожарных команд, медицинского персонала и материальных средств помощи (противопожарных, медицинских и др.).

В этих условиях большое значение имеет взаимопомощь и самопомощь. Необходимо заранее ознакомиться не только со средствами и способами защиты от термоядерного оружия, но и научиться оказывать первую помощь пострадавшим. Загоревшуюся на человеке одежду следует сразу погасить, облив ее водой или быстро накрыв шинелью или какой-либо накидкой. Одежду, приставшую к обожженной коже, срывать не следует. В таких случаях повязку на место ожога или раны накладывают поверх приставшей одежды. Если пострадавший не дышит или дыхание его очень слабое, необходимо немедленно сделать ему искусственное дыхание. Кровотечение останавливают давящей повязкой или жгутом. В зараженной местности следует надеть на пострадавшего противогаз, а если возможно, то и защитный костюм.

Обезвреживание местности, зараженной боевыми химическими отравляющими веществами, называется дегазацией. Дегазация местности производится при помощи различных веществ, которые химически взаимодействуют с отравляющими веществами, в результате этого взаимодействия образуются безвредные вещества.

С радиоактивными веществами дело обстоит сложнее. Их вредное действие нельзя уничтожить или замедлить ни химически, ни действием высокой или низкой температуры. Если радиоактивно зараженную одежду бросить в костер, то она сгорит, а находившиеся на ней радиоактивные вещества частично будут увлечены дымом, а частично останутся в золе и могут вредно влиять на находящихся вблизи людей. Радиоактивность нельзя уничтожить, выбросив такую накидку и на мороз. Не поможет и химическое воздействие. При химическом превращении атомы радиоактивных элементов могут выходить из состава молекул одних веществ и входить в состав молекул других веществ, но это не изменяет их радиоактивного излучения; оно будет продолжаться практически с той же определенной скоростью, с той же интенсивностью. Прекратить, ускорить или замедлить радиоактивный распад практически невозможно. Единственный способ борьбы с радиоактивными веществами — их механическое удаление.

С целью предотвратить поражения людей радиоактивными веществами проводятся мероприятия по удалению радиоактивных веществ с обмундирования, обуви, оружия и техники, различного имущества и участков местности, называемые дезактивацией. Удаление радиоактивных веществ с тела человека принято называть санитарной обработкой.

Санитарная обработка и дезактивация нужны обычно только в том случае, если заражение превышает допустимые нормы. Иногда установить действительную степень заражения очень трудно и даже невозможно; в таком случае санитарная обработка и дезактивация необходимы в целях профилактики. Во всех случаях санитарная обработка и дезактивация проводятся не в ущерб выполнению боевой задачи.

Дезактивация. Дезактивацию следует проводить по возможности быстро. Этим достигается уменьшение воздействия радиоактивных веществ на людей и более эффективное удаление радиоактивных загрязнений.

Радиоактивные вещества могут оседать на поверхности объектов, попадая при этом в поры или трещинки или адсорбируясь поверхностями объектов. С поверхностей зараженных объектов продукты атомного взрыва и БРВ можно удалить только механическим путем.

Механическое удаление радиоактивных веществ не всегда бывает столь простым, как сметание веником, соскребывание ножом, лопатой. Иногда для механического удаления радиоактивных веществ потребуется применить разнообразные физические, химические и другие методы. Например, для удаления с одежды радиоактивных веществ эту одежду стирают с применением моющих средств, такую обработку можно назвать физико-химической обработкой. В данном случае отработанную воду удаляют подальше от расположения войск и от жилья.

Выбор способа дезактивации зависит от степени заражения, характера местности или объекта и от характера связи вещества с зараженной поверхностью. Труднее удалять радиоактивные вещества, глубоко проникшие в материал и прочно с ним связанные. Шероховатые поверхности удерживают радиоактивные вещества прочнее, чем поверхности гладкие, особенно полированные.

Весьма затруднительной может быть дезактивация материалов рыхлой структуры: мягких пород дерева, асбеста и др., так как в них радиоактивные вещества могут проникать на большую глубину. Слой ржавчины на металле отличается пористостью, поэтому он лучше поглощает и удерживает радиоактивные вещества.

Радиоактивные вещества, попадая на замасленную поверхность прилипают к ней. Окатыванием таких поверхностей водой (например на корабле) можно добиться удаления лишь небольшой части радиоактивных загрязнений, так как вода почти не смачивает замасленные поверхности. В этих случаях необходимо применять специальные вещества, называемые смачивателями и пенообразователями. Весьма незначительная добавка (доли процента) таких веществ к воде резко повышает ее смачивающую и пенообразующую способность. Пылинки прилипают к пленкам пузырьков пены, всплывают с ними на поверхность и легко удаляются.

Для удаления веществ, слабо связанных с поверхностью, можно применять физические способы: смывание водой, сдувание, обработку абразивными материалами и др.

Дезактивация химическими способами (обмывание слабыми растворами минеральных кислот, щелочей и др.) основана на растворении радиоактивных веществ или на образований их соединений с дезактивирующими жидкостями, что облегчает последующее механическое удаление радиоактивных веществ с зараженных поверхностей; радиоактивность самих веществ при этом не уменьшается. Для уменьшения заражения почвы срезают, перепахивают (перекапывают) и удаляют ее зараженные слои или наслаивают (насыпают) на зараженную почву незараженную землю. В случае наслоения предотвращается подъем радиоактивных веществ вместе с пылью в воздух и излучения частично задерживаются нанесенным слоем.

Дезактивация местности из-за трудоемкости работ проводится лишь в отдельных местах расположения личного состава и в крайнем случае.

Для дезактивации дорог и отдельных участков местности могут быть использованы: бульдозеры, грейдеры, скреперы, поливочно-моечные машины (рис. 63), а также и другие землеройные, дорожные и подметально-уборочные машины.

Рис. 63. Дезактивация проезжей части улицы с помощью поливочно-моечной машины

Открытые оборонительные сооружения (окопы, траншеи, ходы сообщения) дезактивируют удалением зараженного слоя грунта (не нарушая маскировки) и обметанием одежды крутостей, крытых входов и внутренних помещений влажными вениками, щетками или ветошью.

Дезактивацию находящегося в таре продовольствия и фуража производят путем удаления радиоактивных веществ с тары с желательной последующей ее заменой. Металлическую или стеклянную тару можно обмывать водой (лучше с мылом) или специальными составами, а деревянную или бумажную следует обметать или отряхивать. Если продукты, например мясо, не имеют тары, то следует его тщательно промыть водой с обязательной дозиметрической проверкой. Если обмывания будет недостаточно, то необходимо срезать наружные слои продукта.

Зараженные продукты и фураж можно направить на склад и по истечении некоторого срока хранения, после естественной дезактивации, вновь употреблять, тщательно проверив их безвредность.

Воду дезактивируют путем физического отделения радиоактивных веществ (фильтрация, дистилляция, осаждение и т. п.). Дезактивация воды производится лишь в том случае, когда нет возможности обеспечить войска или население водой из незаряженных источников, то есть нет возможности организовать подвоз воды из незараженного района или отрыть новый колодец.

В крупном населенном пункте дезактивацию воды производят централизованно на водоочистных сооружениях. Зараженные колодцы и водоемы для водоснабжения населения не используются и у них устанавливают специальные предупредительные знаки. Лица, участвующие в дезактивации колодцев, должны быть в резиновых фартуках, сапогах и перчатках.

Дезактивация оружия и боевой техники может быть частичной или полной.

Частичная дезактивация техники и оружия требует немного сил и средств. Она проводится при первой же возможности непосредственно в зараженном районе или после выхода из него.

В том и другом случае радиоактивные вещества удаляются только с тех частей и деталей, с которыми личный состав соприкасается.

Для частичной дезактивации оружия следует приготовить 3–5 тампонов из незараженной пакли или ветоши и, смочив их водой (при отсутствии воды — керосином или бензином) или дегазирующей жидкостью, тщательно протереть оружие. У автомобиля, орудия, самолета протираются те части, с которыми обслуживающим лицам часто приходится соприкасаться, то есть сиденье, рукоятки и пр. (рис. 64). Протирать надо в одном направлении — сверху вниз, каждый раз поворачивая тампон. Такую обработку надо повторить несколько раз, заменяя грязный тампон чистым. Использованные материалы (ветошь, пакля) следует складывать в яму или ровик и по окончании дезактивации засыпать землей.

Рис. 64. Места орудия (а) и автомобиля (б), дезактивируемые в первую очередь

Полная дезактивация производится только в незараженном районе на специально подготовленных площадках (рис. 65). При этом используется один из следующих способов:

1) смывание радиоактивных веществ струей воды;

2) смывание радиоактивных веществ водой при одновременном протирании поверхности щетками, ветошью или паклей;

3) протирание щетками, кистями, тампонами, смоченными водой;

4) промывание деталей в бензине или керосине.

Рис. 65. Полная дезактивация оружия и боевой техники:

а — полная дезактивация оружия с использованием ранцевого дегазационного прибора; б — полная дезактивация орудия с использованием автомобильной дегазационной машины; в — полная дезактивация танка с использованием авторазливочной станции

В зимнее время для дезактивации используют незамерзающие водные растворы или бензин и керосин.

Для проведения полной дезактивации применяются различные дегазационные машины и приборы (автодегазационная машина, авторазливочная станция, ручной дегазационный прибор и др.), а также пожарные машины, мотопомпы и другие машины.

Для дезактивации можно применять очищающие составы, называемые детергентами (например разные виды препаратов ДС), и некоторые другие вещества, обладающие рядом преимуществ по сравнению с мылом. Из них желательно употреблять пригодные для растворения в жесткой воде. При дезактивации кораблей, транспортных средств, боевой техники и вооружения следует применять такие вещества, которые не вызывают коррозии металлических поверхностей. В условиях флота обычно употребляют препараты, пригодные для добавки к морской воде.

Удаление с различных предметов пыли и механически удерживаемых радиоактивных частичек можно производить с помощью различных вяжущих и клейких средств. Выбор этих средств зависит от конкретных местных условий. Загрязненные слои краски удаляют щелочами: каустиком (иначе называемым каустической содой или едким натром) или едким кали (иногда называемым едким калием). При отсутствии воды и растворителей (керосина, бензина и др.) следует дезактивировать предметы обтиранием или сметанием с них радиоактивных веществ ветошью, паклей, вениками, жгутами из соломы или травы.

Территорию населенного пункта дезактивируют, если уровень радиации на местности превышает допустимые пределы. В первую очередь дезактивацию проводят на участках, нужных для восстановления нормальной жизни города или объекта (площади и проходы для вывода пострадавших, магистральные дороги, проезды). Затем дезактивируют наружные поверхности сооружений, внутренние помещения, имущество, оборудование и пр. Иногда можно будет ограничиться естественной дезактивацией, происходящей за счет самопроизвольного радиоактивного распада, выветривания и смывания осадками радиоактивных веществ с почвы и различных объектов, а в водоемах — за счет естественного перемещения вследствие течений, конверсий и других явлений. Сроки дезактивации зависят от наличия сил и средств, от способов дезактивации, степени заражения и размеров зараженных участков. Хорошие результаты дает дезактивация обмыванием водой улиц, дорог и дворов с помощью поливочно-моечных, пожарных и других машин, а также брандспойтами вручную. Вода смывает радиоактивные вещества, унося их в канализацию. Оттуда они попадают в реку, разбавляются водой, степень зараженности постепенно уменьшается и представляет уже несравненно меньшую опасность. Если на некоторое время речная вода будет в такой степени радиоактивной, что ее нельзя будет употреблять для питья и приготовления пищи, то личный состав и население должны быть оповещены об этом.

При высоком заражении немощеных дорог, улиц и дворов следует засыпать зараженные участки землей, песком или другими сыпучими материалами; толщина слоя засыпки должна быть не менее 8–10 см. Дезактивация этим способом трудоемка и требует обилия транспорта. Поэтому так обычно дезактивируют небольшие участки (проезжие части дорог, проходов, улиц, места расположения войск).

Дезактивацию немощеной местности можно осуществлять также срезанием и удалением или переворачиванием верхних слоев грунта (перепахивание на глубину 15–20 см).

Дезактивация кораблей и прибрежных сооружений облегчается наличием неограниченных масс воды. Морской или речной водой можно обмывать зараженные объекты только в том случае, если эта вода не заражена. Слабо зараженной водой можно пользоваться лишь в исключительных случаях по распоряжению командования.

В качестве примера дезактивации методом обмыва приводится фотография военного корабля (рис. 66, а), который подвергся действию атомной бомбы. К кораблю, как показано на рисунке, подъехал специальный катер и из брандспойтов окатывает палубу корабля и надпалубные постройки морской водой. Вода смывает радиоактивные вещества, и они вместе с водой попадают в море.

Рис. 66. Дезактивация корабля морской водой (а) и пескоструйным аппаратом (б)

Если дополнительная проверка покажет, что после многократной обработки водой корабль все еще сохраняет значительную радиоактивную зараженность, то можно провести дополнительную дезактивацию пескоструйным способом. На рис. 66,б видно как корабль дезактивируют указанным способом. Струя песка очищает верхний поврежденный коррозией слой металла и смывает в море частички металла и ржавчины вместе с радиоактивными веществами. Если обстановка позволяет, то можно корабль просто поставить на якорь в море, и радиоактивность сама уменьшится до безопасных размеров через некоторое время. Это время может быть вычислено заранее, если известно, какими именно радиоактивными веществами и в какой степени заражен корабль.

Дезактивация обмундирования и снаряжения может быть частичной или полной.

Частичная дезактивация обмундирования, снаряжения и индивидуальных средств противохимической защиты проводится путем отряхивания и обметания радиоактивной пыли (рис. 67). Она выполняется личным составом в боевых порядках, как правило, после частичной дезактивации оружия и техники. Верхняя одежда для дезактивации снимается. Если же поверх обмундирования была надета защитная накидка, то следует отряхнуть или обмести те места обмундирования, которые не были ею прикрыты.

Рис. 67. Некоторые способы частичной дезактивации обмундирования и снаряжения:

в левой части рисунка отряхивание обмундирования; в правой части рисунка — обтирание снаряжения и обмундирования жгутами из сена или травы

При полной дезактивации обмундирование тщательно выколачивают или стирают. Полоскание и стирку следует проводить в незараженном водоеме. Полная дезактивация проводится на пунктах специальной обработки.

Так как радиоактивность со временем сама уменьшается до безопасной дозы вследствие самопроизвольного распада радиоактивных веществ, то зараженную одежду можно развесить в особом помещении или на открытом воздухе, поставив охрану и специальные знаки с надписью «Заражено», и через некоторое время радиоактивность уменьшится настолько, что одеждой можно будет снова пользоваться. Можно, сделав анализ, установить, какими именно радиоактивными веществами заражена одежда и, узнав это, заранее вычислить, через сколько времени радиоактивность снизится до безопасных размеров.

При дезактивации строго соблюдают меры предосторожности. Во всех случаях используются индивидуальные средства противохимической защиты. При дезактивации отдельных небольших предметов нужно надевать противогаз, фартук, резиновые перчатки и чулки, а в некоторых случаях защитные костюмы. Все материалы, используемые при дезактивации, закапывают в специально отведенных местах в землю на глубину не менее полутора метров. Пылесос, щетки и другие принадлежности, применявшиеся при дезактивации, тщательно обмывают. Есть, пить и курить в зараженных местах категорически запрещается. Работать следует быстро, чтобы по возможности уменьшить общее время радиоактивного облучения. Средства защиты снимают при их повреждении или по окончании работ и только с разрешения командира. По окончании дезактивации проводится санитарная обработка.

При работе с радиоактивными веществами в исследовательских лабораториях удаление радиоактивных отходов производится со строгим соблюдением определенных правил. Отработанную зараженную воду, керосин, бензин и т. п., так же как и жидкие отходы, при работе с радиоизотопами сливают в специальную посуду. Слив этих жидкостей в общую канализацию согласно инструкции допускается лишь после разбавления до активности, не превышающей 22 распада в минуту на 1 см^3 что соответствует 1∙10-8 милликюри/см^3. Твердые отбросы, использованные тампоны и т. п. собирают в специальные контейнеры с последующим сбрасыванием в заранее подготовленное место. Некоторые твердые отбросы можно растворять, разбавляя до указанной нормы, допускающей последующий слив в канализацию или в реку.

Санитарная обработка. Частичную санитарную обработку проводят сразу после выхода из зараженного района или даже в этом районе.

Порядок проведения частичной санитарной обработки в незараженном районе следующий. Прежде всего следует снять защитную накидку и отряхнуть пыль с обмундирования. Затем необходимо произвести частичную дезактивацию оружия и техники, после чего нужно снять противогаз, защитные чулки и перчатки и продезактивировать их.

После указанных мероприятий следует приступить непосредственно к частичной санитарной обработке.

Нужно вымыть руки и промыть 2–3 раза незараженной водой открытые участки тела, обращая особое внимание на тщательность мытья и удаление грязи из-под ногтей. Промыть чистой водой нос и прополоскать рот. При недостатке воды открытые участки тела протираются влажным полотенцем или тампоном. Если воды нет, то тампоны (носовой платок или какая-либо другая чистая ткань) смачиваются жидкостью из индивидуального противохимического пакета.

При частичной санитарной обработке в зараженном районе радиоактивные вещества удаляются только с открытых участков тела; индивидуальные средства противохимической защиты при этом не снимаются. Без разрешения командира нельзя пользоваться для обработки водой из источника, который находится в зараженном районе. В том случае, если воды нет или ею нельзя пользоваться, тампоны смачивают водой из фляги или в крайнем случае пользуются сухими.

Ограничиваться частичной санитарной обработкой не следует. При первой возможности вне зараженного района нужно будет провести полную санитарную обработку путем тщательного мытья всего тела в бане, под душем, в реке или в другом водоеме, с мылом и мочалкой; особенно тщательно надо промывать волосы, складки кожи, чтобы там не задержались радиоактивные вещества. После окончания полной санитарной обработки необходимо проверить ее качество радиометром.

Если дозиметрическая проверка покажет, что после такого мытья тело еще осталось в значительной мере зараженным, то следует помыться вторично. Хорошие результаты дает обмывание тела с питьевой содой, иначе называемой бикарбонатом натрия; при ее отсутствии можно пользоваться слабым раствором хозяйственной соды — карбоната натрия. Содовый раствор хорошо смывает радиоактивные вещества, так как сода (особенно питьевая) является комплексным растворителем для некоторых радиоактивных веществ, в частности являющихся результатом расщепления ядер атомов плутония или урана. Слабым раствором питьевой соды можно обмывать кожу, особенно слизистые оболочки. Для лучшего удаления радиоактивных веществ есть и специальные составы, из которых можно рекомендовать смесь сернокислого бария (сернобариевой соли) и крахмала для удаления веществ, прочно приставших к коже.

Подобные меры обработки могут применяться не только к человеку, но и к животным (ветеринарная обработка).

Полная санитарная обработка личного состава и населения, а также полная дезактивация их обмундирования, одежды, боевой техники, средств транспорта и т. д. производится на пунктах специальной обработки, снабженных необходимыми техническими средствами (автодушевыми установками, дегазационными приборами и пр.).

В лабораториях во время работы с радиоактивными веществами при попадании их на кожу (например, на кожу рук) можно применять различные способы очистки с применением ланолина, двуокиси титана, лимоннокислого натрия и т. д., но лучшим способом является тщательное мытье щеткой с мылом. Если этот способ не обеспечит отмывание, то необходимо последовательно выполнить следующие операции:

1) погрузить руки в насыщенный раствор марганцево-кислого калия;

2) прополоскать их водой;

3) прополоскать свежим 5% раствором бисульфата натрия;

4) прополоскать водой;

5) в крайнем случае можно использовать слабые растворы кислот (лимонной и др.);

6) смазывать ланолиновым или другим смягчающим кремом.

Очистка значительно облегчается, когда известно, какими именно веществами загрязнена кожа. Тогда применяются специальные способы и составы. В помещении, где проводятся работы с радиоактивными веществами, должны быть всегда наготове мыло, специальные растворы, тампоны, щетки и другие средства очистки.

Лечение лучевой болезни

При заболевании лучевой болезнью правильное лечение имеет чрезвычайно большое значение. Серьезно заболевшего нужно немедленно поместить в госпиталь или больницу, чтобы обеспечить покой, предотвратить инфекционные заболевания, установить медицинский надзор и уход и систематическое лечение. Лечение лучевой болезни осуществляется путем проведения следующих мероприятий:

1) регулярное переливание крови до восстановления ее состава (основной метод лечения);

2) введение антибиотиков (пенициллин и др.) для борьбы с возможной инфекцией;

3) в зависимости от поражения — лечение пораженного органа.

Основное лечение лучевой болезни заключается во всестороннем поддержании жизнеспособности организма для того, чтобы он мог восстановить пораженные ткани. Больному предоставляется полный покой, обилие свежего воздуха и хорошее питание.

При лучевой болезни средней и тяжелой степени эффективные результаты дает переливание крови. Больных очень важно оберегать от инфекционных заболеваний.

Для поддержания центральной нервной системы вводят кофеин и бром, для улучшения состояния крови — нуклеиновокислый натр, стимулирующий кроветворение, и тезан — средство, кровеукрепляющее и также стимулирующее кроветворение.

С целью укрепления стенок кровеносных сосудов вводят хлористый кальций. Многие специалисты считают, что витамины тоже способствуют излечению.

В настоящее время во многих странах ведутся работы по изысканию и улучшению способов лечения лучевой болезни. Установлено, что принятие внутрь организма заблаговременно некоторых веществ (цистеин, тиомочевина) увеличивает сопротивляемость организма радиооблучению.

* * *

Для успешной и быстрой ликвидации последствий термоядерного нападения нужны немалые усилия и хорошая организация работ. При проведении дезактивации надо не только знать особенности радиоактивного заражения и уметь правильно дезактивировать, но и еще иметь хорошую физическую закалку и натренированность работы в разных условиях с использованием средств защиты.

Активная защита

Рассмотренные нами способы противоатомной защиты можно отнести к такой защите, задачей которой является создание условий, обеспечивающих наименьшие потери в личном составе, сохранение боеспособности частей и подразделений, наименьшее разрушение сооружений, боевой техники и зданий, минимальный ущерб стране.

Задачей противоатомной защиты является и предотвращение нападения. Активная противоатомная защита — это уничтожение неприятельских управляемых снарядов, самолетов-снарядов и ракет, снаряженных атомными или водородными зарядами, самолетов — носителей атомных и термоядерных бомб до того, как они успеют нанести ущерб.

В настоящее время противовоздушная оборона располагает современной сверхзвуковой истребительной авиацией, высококачественной зенитной артиллерией, зенитным ракетным оружием и другими средствами обеспечения противовоздушной обороны.

Если раньше фактор времени в деле перехвата атакующих бомбардировщиков играл большую роль, то теперь, при наличии угрозы атомного или термоядерного нападения, этот фактор приобретает еще большее значение. ПВО должна быть организована так, чтобы после обнаружения атакующего противника она могла начать свои действия в кратчайший срок.

Успешное решение этой сложной задачи может быть достигнуто путем полной автоматизации обнаружения целей, принятия решения и передачи его исполнителям, а также путем непрерывной автоматической подготовки данных для управления огнем зенитной артиллерии и наведения на цель истребительной авиации.

Наука и техника с каждым годом добиваются новых замечательных успехов. Новейшие достижения науки и техники используются и для создания новых средств активной защиты. Современная техника дает возможность строить управляемые снаряды для отражения нападения с воздуха. Известны достижения в радиолокации. Радиолокационная научная разведка уже начинает выходить даже в космические просторы. Радиолокационный сигнал, посланный на Луну, отразился от нее и возвратился назад на Землю, где был принят. Продолжалось это всего 2 секунды. Сочетание радиолокации и других отраслей электроники со счетно-решающими устройствами позволяет полностью автоматизировать стрельбу по воздушным целям. В данном случае радиолокационная установка обнаруживает самолет, а электронно-вычислительное устройство по сигналам, поступающим от радиолокатора, определяет характеристики движения самолета и подает их в устройство управления, которое наводит орудие и ведет стрельбу. Для своевременного обнаружения самолетов противника на территории создается широко разветвленная сеть радиолокационных станций.

В настоящее время в системе ПВО для решения задачи перехвата самолетов противника используются сложные полуавтоматические устройства. Работа такого устройства представляется следующим образом. От радиолокационных постов наблюдения поступает информация о воздушной обстановке в данном районе, в частности передаются сведения о всех пролетевших самолетах. Собранная информация автоматически обрабатывается и в преобразованном виде наносится на карту воздушной обстановки, для чего используются специальные электронно-лучевые трубки. На экране такой трубки можно видеть все необходимые данные о цели: скорость, высоту, тип цели и некоторые другие.

Существует и такая электронно-лучевая трубка, на экране которой нанесенная обстановка может сохраняться неограниченное время, что облегчает решение вопроса о том, свой или чужой самолет пролетел в «поле зрения» радиолокатора.

Далее идет решение (опять-таки с помощью математических машин) о перехвате обнаруженной цели. Определяется, например, время, необходимое для перехвата. На долю человека остается выбрать наивыгоднейший вариант из многих решений и передать соответствующие сигналы на командный пункт перехвата. В район цели направляется истребитель-перехватчик, причем наведение его на цель производится автоматически с помощью радиолокационных станций.

В печати указывается, что возможно создание такой комплексной установки, которая способна руководить всей противовоздушной обороной крупного объекта.

Для перехвата и уничтожения цели используются не только самолеты-перехватчики, но и зенитная артиллерия, в том числе и зенитные управляемые снаряды.

В наши дни основным средством уничтожения неприятельских бомбардировщиков являются истребители-перехватчики и управляемые снаряды.

Управляемые снаряды обычно снаряжаются неконтактным взрывателем, который автоматически обеспечивает взрыв снаряда вблизи от цели. Неконтактный радиовзрыватель (рис. 68) размещается в головке снаряда и имеет передатчик с приемником, антенну, малогабаритные источники питания и другие детали радиосхемы. Снаряд с таким взрывателем «видит» цель и на расстоянии от нее порядка 15–20 м взрывается, поражая цель осколками снаряда.

Рис. 68. Неконтактный радиовзрыватель

В результате повышения боевых качеств зенитной артиллерии, истребительной авиации, развития радиолокации и других способов и средств противовоздушной обороны самолеты — носители ядерного оружия вынуждены будут сбрасывать атомные или водородные бомбы с большой высоты, что сильно затрудняет прицельное бомбометание.

Результаты, достигнутые в последнее время в разработке малогабаритных атомных зарядов, позволяют снабжать атомными боевыми частями зенитные управляемые снаряды, а также управляемые снаряды воздушного боя. Заметим, что все управляемые снаряды условно делятся на классы: «Земля — Земля», «Воздух — Земля», «С воды на Землю», «Земля — Воздух», «Воздух — Воздух», «Воздух — вода» (рис. 69). Снаряды первых трех классов предназначены для поражения целей наземных, остальных двух — целей воздушных и морских. Упомянутые зенитные управляемые снаряды относятся к классу «Земля — Воздух», а управляемые снаряды воздушного боя — к классу «Воздух — Воздух».

Рис. 69. Классификация управляемых снарядов

Появление самолетов, в частности истребителей-перехватчиков, вооруженных управляемыми авиационными снарядами с атомным зарядом, резко повышает эффективность противовоздушной обороны. В печати указывалось, что при подрыве атомного снаряда радиус поражения самолетов составляет несколько сотен метров.

В иностранной печати сообщалось, например, о том, что весной 1955 года в США (штат Невада) на высоте 9000 м была испытана атомная боевая головка для управляемого снаряда класса «Воздух — Воздух».

На вооружении армий состоят зенитные управляемые снаряды. На рис. 70 показаны такие снаряды на старте и в полете. Стартовые площадки для стрельбы этими снарядами созданы, как сообщает печать, вокруг крупных городов и важных стратегических объектов. На площадке для запуска снарядов расположены: сборочно-испытательный цех, взрывные заряды в подземных хранилищах, топливо для реактивных двигателей, установки для старта снарядов и др.

Рис. 70. Управляемые зенитные снаряды:

а — на старте, б — в полете

Данные одного из образцов таких снарядов «Найк» примерно следующие: длина 6,1 м, максимальная высота полета 18–23 км.

Сообщалось также о разработке снарядов, запускаемых с корабельных установок и предназначенных для поражения воздушных целей.

В зарубежной печати подчеркивалось, что снаряжение зенитных управляемых снарядов ядерными зарядами имеет важное значение для борьбы с бомбардировщиками со сверхзвуковыми скоростями, самолетами-снарядами. При современном уровне развития техники пока еще не решена задача создания эффективной защиты от баллистических снарядов дальнего действия. В печати указывалось, что разрабатываются различные способы противоракетной обороны. Известно, что траектория полета такого снаряда представляет заранее рассчитанную кривую, весьма близкую к эллиптической. Если быстро сделать несколько замеров по определению положения ракеты в полете, то можно определить как ожидаемую точку падения снаряда, так и район старта. Таким образом навстречу снаряду (ракете) можно успеть направить зенитный или другой какой-либо специальный управляемый снаряд (антиракету). Кроме того, могут быть приняты меры по подавлению стартовых площадок.

Противоракетная оборона включает в себя три основные задачи:

1) Обнаружение баллистических снарядов при старте или в полете, что облегчает решение последующего вопроса перехвата.

2) Перехват баллистического снаряда с помощью специального снаряда, запускаемого с земли или с самолета.

3) Уничтожение или обезвреживание ракет путем непосредственного воздействия: разрушение конструкции, воздействие на систему взрывателей (преждевременный взрыв боевого заряда) или даже увод с курса созданием помех системы управления, повреждением органов управления и др.

Заботясь об укреплении могущества и обороноспособности нашей страны, Коммунистическая партия и Советское правительство приняли меры к тому, чтобы снабдить наши Вооруженные Силы мощным ракетным и реактивным вооружением разных типов. В настоящее время наша противовоздушная оборона располагает наряду с современной сверхзвуковой истребительной авиацией высококачественной зенитной артиллерией и зенитным ракетным оружием. Задача личного состава состоит в том, чтобы отлично освоить эту технику и полностью использовать ее боевые возможности.

Глава 7.

ДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ АТОМНОГО И ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Поведение в районе атомного и термоядерного взрыва

В случае применения противником ядерного оружия необходимо четко знать, как следует себя вести при подготовке к возможному применению этого оружия и в момент его применения, а также уметь действовать на территории, пораженной атомным или термоядерным оружием.

С целью своевременного предупреждения армии и населения об угрозе атомного нападения устанавливаются определенные сигналы. Для личного состава армии могут применяться, например, оповещения по телефону, по радио об опасности атомного нападения противника с одновременным дублированием звуковыми сигналами (сиренами) или условными зрительными сигналами (ракетами).

Для населения при возникновении прямой угрозы атомного нападения приказом начальника МПВО города или вышестоящей инстанции вводится «угрожаемое положение», о чем доводится до сведения каждого человека. При появлении авиации противника подается сигнал «Воздушная тревога», являющийся одновременно сигналом об атомной опасности. По этому сигналу населению необходимо срочно отправиться в ближайшее бомбоубежище. Если в помещении имеются раненые, больные или дети, необходимо помочь им добраться до убежища. Перед уходом в бомбоубежище следует позаботиться о квартире, выключить электричество, перекрыть газ, погасить огонь в печке, закрыть ставни. Надо иметь в полной готовности индивидуальные средства противохимической защиты.

Взрыв термоядерной бомбы, так же как и атомной, обнаруживается по очень яркой вспышке света, заметной даже, если не смотреть в ее сторону. Если взрыв термоядерной бомбы неожиданно застиг человека на улице, в поле, в лесу, во избежание ослепления не следует смотреть в сторону взрыва бомбы.

Необходимо также помнить, что обжигающее действие светового излучения и поражающее действие проникающей радиации протекает в течение нескольких секунд. Следует по возможности сократить срок воздействия светового и проникающего излучения. Если имеется какое-либо убежище или укрытие, то необходимо быстро занять его. Если находишься в помещении, следует броситься к простенку или укрыться под столом (рис. 71, а).

Рис. 71. Положение человека в помещении (а), на открытом месте (б) и на палубе корабля (в) при ядерном взрыве

Прочная конструкция столов, особенно письменных, может защитить от поражений при обрушении потолка и стен. Против окон находиться опасно в связи с возможным поражением световым излучением и осколками стекол.

На корабле укрытием могут служить артиллерийские башни, корабельные надстройки, броневые щиты. Таким способом можно значительно уменьшить поражающее действие атомного взрыва.

Возможно, что поблизости не будет укрытий. В таком случае следует лечь на землю (на палубу) лицом вниз, ногами в сторону взрыва (рис. 71, б, в). Такое положение значительно ослабляет ветровое действие ударной волны, все открытые части тела, особенно лицо и руки, будут защищены от светового излучения.

Экипажам танков при вспышке следует быстро остановить машину и оставаться на своих местах, закрыв люки и жалюзи. Водителям бронетранспортеров и автомобилей следует, остановив машину, лечь на землю, а в крайнем случае — принять положение, максимально уменьшающее возможность ударов о стенки кабины и поражения осколками стекла (рис. 72, справа).

Рис. 72. На рисунке слева показано положение при ядерном взрыве человека в траншее, справа — в кабине автомобиля

В открытых щелях, траншеях, окопах и других выемках в момент термоядерного взрыва следует принять положение, как показано на рис. 72, слева. При таком положении будет значительно ослаблено действие на человека ударной волны, светового излучения и проникающей радиации.

Особенности боевых действий в условиях применения атомного и термоядерного оружия

В условиях применения ядерного оружия проведение боевых действий возможно, но оно требует от личного состава отличной выучки, выдержки, стойкости, дисциплинированности и непреклонной воли к победе над врагом. Воин должен твердо знать свои обязанности, уметь действовать в обстановке применения ядерного оружия.

Боевые действия в условиях применения ядерного оружия будут более успешными, если к ним заблаговременно проведена подготовка. Эта подготовка проводится армией не только в военное время, но также заранее, в мирный период, чтобы гарантировать себя от возможных неожиданностей.

При выполнении боевых действий в районе ядерного взрыва возможно воздействие на личный состав, боевую технику и имущество разрушающихся сооружений, пожаров и радиоактивной зараженности.

Необходимо знать, как свести к минимуму воздействие указанных факторов при передвижении через пораженный район, при ведении в нем боевых действий, а также при остановке или размещении в таком районе.

Пребывание в районе ядерного взрыва вызывает необходимость учитывать указанные обстоятельства. Находясь вблизи поврежденных зданий и различных сооружений, следует, продолжая выполнять боевое задание, остерегаться возможных обвалов.

При подготовке наступления в условиях применения ядерного оружия необходимо приложить все усилия к оборудованию исходных позиций и укрытий. В это время, как никогда, требуется строгое соблюдение мер маскировки, чтобы противник не смог разгадать замысел наступающих подразделений. В ходе боя на пути могут встретиться участки, охваченные пожаром. Эти участки преодолеваются в промежутках между отдельными очагами. Тушение пожаров производится специально выделенными подразделениями. Зараженную местность преодолевают по указанию командиров, не задерживаясь на ней без надобности. С переходом к обороне надо быстро подготовить окоп для ведения огня, доводя его постепенно до полного профиля.

При оборудовании позиций жалеть сил не приходится, так как затраченные усилия себя полностью оправдают. Используя подручные материалы, надо непрерывно повышать защитные свойства укрытий.

В обороне воины во всех условиях, а при применении ядерного оружия в особенности, должны быть готовы к отражению атак противника. Применение мер защиты в обороне осуществляется с сохранением готовности к отражению наступления противника.

Рассмотрим несколько подробнее особенности действия на радиоактивно зараженной местности.

При обнаружении участков местности, зараженных радиоактивными веществами, подается сигнал оповещения о химическом нападении. По этому сигналу следует быстро надеть противогаз, а если необходимо, то и защитную накидку, чулки и перчатки, и продолжать выполнение боевой задачи.

Местность, зараженная радиоактивными веществами, доступна для боевых действий. Однако для уменьшения возможности поражения в целях предохранения следует строго соблюдать определенные правила поведения.

При ведении боя в районах, где возможна радиоактивная зараженность, должна быть хорошо организована радиационная разведка. Эта разведка позволит быстро обнаружить зараженные участки и участки, безопасные для расположения войск на отдых, для принятия пищи, смены противогазов, проведения санитарной обработки и дезактивации обмундирования, оружия и боевой техники.

Для предотвращения попадания радиоактивных веществ в организм, на поверхность тела и на обмундирование используют индивидуальные средства противохимической защиты, а при отсутствии последних — подручные средства, например, плащ-палатку, хлопчатобумажный комбинезон и др.

Средства защиты надеваются по сигналу оповещения о химическом нападении или по команде командира. Снимать их разрешается по указанию командира.

Броня танка является хорошей защитой от радиоактивного излучения; она защищает также и от высокой температуры. Поэтому уже через несколько минут после воздушного взрыва атомной или термоядерной бомбы танки могут быстро пройти через местность, пораженную взрывом. Люди, находящиеся в танках, при выполнении такой операции должны быть в противогазах и защитных костюмах. При движении на зараженной местности для уменьшения попадания в танки зараженной пыли следует закрыть люки, прикрыть жалюзи, а если можно, то выключить также вентилятор боевого отделения.

Преодоление зараженной местности в бронетранспортерах (рис. 73, а), автомобилях (рис. 73, б) и десантом на танках (рис. 73, в) вполне возможно, но в этом случае особенно важно применять средства индивидуальной защиты.

Рис. 73. Преодоление зараженного участка в бронетранспортере (а), в автомобиле (б) и на танке (в)

При передвижении по зараженной территории в безветренную погоду после дождя при отсутствии в воздухе пыли можно обходиться без противогазов.

Под огнем противника движение по зараженной местности следует совершать перебежками (рис. 74). При окапывании на зараженной территории необходимо учитывать направление ветра. При залегании ложиться следует на накидку-подстил.

Рис. 74. Преодоление зараженного участка местности под огнем противника. Движение совершается перебежками, при залегании используется накидка-подстил. В верхней части рисунка показано окапывание на зараженной местности с использованием подстила

Современная техника позволяет преодолевать зараженные участки с достаточной скоростью, обеспечивая тем самым ведение активных боевых действий без опасности поражения.

Глава 8.

ПЕРСПЕКТИВЫ МИРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ

Советский Союз, располагая всеми видами атомного и водородного оружия, добивается, как известно, запрещения его с тем, чтобы все силы можно было направить на разрешение вопросов, связанных с мирным применением атомной энергии,

СССР создал первую в мире атомную электростанцию, которая с 27 июня 1954 г. дает ток в общую сеть района. Мощность сданной в эксплуатацию атомной электростанции составляет 5 тыс. квт.

В принятых на XX съезде КПСС директивах по шестой пятилетке говорится о задачах мирного применения атомной энергии: «Значительно расширить в шестой пятилетке применение атомной энергии в мирных целях. Построить в течение 1956–1960 годов атомные электростанции общей мощностью 2–2,5 миллиона киловатт. Сооружение атомных электростанций производить в первую очередь в районах, не имеющих собственной топливной базы. Развернуть работы по созданию атомных силовых установок для транспортных целей. Построить ледокол с атомным двигателем. Всемерно развивать работы по дальнейшему использованию радиоактивных излучений в промышленности, сельском хозяйстве и медицине, в частности, для контроля за качеством материалов, для управления производственными процессами и автоматического регулирования этих процессов, а также для диагностики и лечения различных болезней. Шире использовать применение меченых атомов в научно-исследовательских работах. Значительно увеличить производство дозиметрической и радиометрической аппаратуры, приборов контроля и управления».

Использование атомной энергии в десятки раз увеличит энергетические ресурсы человечества и в случае ее широкого применения для мирных целей поможет значительно ускорить движение нашей страны и всего лагеря социалистических стран к заветной цели — построению коммунистического общества.

В настоящее время одной из важнейших задач, стоящих перед наукой, является задача дальнейшего расширения энергетических ресурсов и, в частности, разработка методов проведения управляемых термоядерных реакций с целью их использования для мирных целей. Разрешение этой задачи неизмеримо расширит ресурсы энергии, так как запасы водорода и других легких элементов на земле практически неисчерпаемы.

При всей грандиозности запасов энергии, таящихся в естественных расщепляющихся материалах — в уране и тории (эти запасы превышают примерно в 17, а по другим данным — в 40 раз наличные запасы угля, нефти и газа), они все же ограничены. Кроме того, добыча, обогащение и приготовление делящегося ядерного горючего сопряжены со значительными трудностями. При оценке запасов энергии синтеза легких ядер речь идет поистине об астрономических цифрах. В самом деле, в гидросфере (в океанах, морях, озерах, реках и т. п.), масса которой равна 1 400 миллионов миллиардов тонн (1,4∙10^18 т), содержится почти 25 000 млрд. т дейтерия, а при превращении всего одного грамма дейтерия в гелий выделяется энергия в 100 тыс. квт-ч. Достаточно сказать, что всего 6% энергии первого (и наиболее слабого) из произведенных до сих пор термоядерных взрывов хватило бы для прорытия Панамского канала, где пришлось вынуть 183 млн. м^3 грунта.

Мирному применению термоядерных реакций способствует также то обстоятельство, что, в отличие от реакции деления урана, продукты синтеза легких ядер (в основном Не^4) нерадиоактивны. Однако выделяющиеся нейтроны, поглощаясь окружающим веществом, могут привести к радиоактивному отравлению среды.

Следует, однако, ясно себе представить, что задача овладения термоядерными реакциями для мирных целей не является простой и легко разрешимой. Термоядерная реакция даже в смеси дейтерия с тритием начинается при температурах порядка нескольких миллионов градусов. Термоядерные реакции с участием других элементов идут при еще более высоких температурах. Не существует таких материалов, из которых можно было бы изготовить аппаратуру, работающую при столь высоких температурах. Это является одной из причин, затрудняющей проведение термоядерных реакций в больших масштабах для практического использования энергии, выделяющейся при этих реакциях. Тем не менее в СССР, США и Англии ведутся научно-исследовательские работы, имеющие своей целью изыскать пути для проведения управляемых термоядерных реакций.

Пока запалом для возбуждения термоядерных реакций служит только атомная бомба, которая сама обладает огромным разрушительным действием, трудно говорить о мирном применении термоядерных реакций. Не исключены, однако, другие методы, позволяющие поднять температуру настолько, чтобы могли происходить термоядерные реакции. Бóльшая часть работ, ведущихся в этом направлении в капиталистических странах, засекречена.

Рассмотрим в качестве примера два метода, предложенные для проведения управляемых термоядерных реакций, которые описаны в литературе.

В США предложено получать высокие температуры для осуществления термоядерных реакций путем столкновения ударных волн. Мы знаем, что во фронте ударной волны температура и давление резко повышаются. Столкновение ударных волн способствует еще большему повышению температуры и давления. Температура может быть резко повышена также, если направлять ударные волны через суживающуюся коническую трубку, фокусируя энергию в самом узком месте сечения. Теория показывает, что этим методом можно поднять температуру очень высоко. Однако чем ýже трубка, тем быстрее тепло передается стенке, что, разумеется, снижает температуру газа. В настоящее время этим методом удалось получать в течение короткого времени температуры около 30 000 градусов, что, конечно, недостаточно для проведения термоядерных реакций. Все возможности этого метода еще далеко не использованы и опыты по его усовершенствованию продолжаются.

Одна из работ по управляемым термоядерным реакциям, проведенная в СССР, была доложена академиком И. В. Курчатовым в Англии в апреле 1956 г. В своем выступлении после возвращения из Англии академик И. В. Курчатов сказал:

«С разрешения партии и правительства я доложил на заседании английских физиков о некоторых работах Академии наук СССР по управляемым термоядерным реакциям.

Я счастлив тем, что правительство моей страны проявило благородную инициативу и первым в мире решило снять секретность с этих работ.

Английские ученые тепло встретили доклад и просили меня передать свое восхищение ученым, выполнившим работу».

Группа советских ученых, о работах которых идет речь, предложила получать высокую температуру путем пропускания электрического разряда через газ, находящийся в трубке. Чем выше напряжение и чем сильнее электрический ток, тем больше выделяется тепла в газе и тем выше поднимается его температура. Главная трудность заключается в том, чтобы при электроразряде стенки трубки не нагрелись до температуры плавления, а сам газ или хотя бы его часть нагрелась до температуры, измеряемой миллионами градусов.

Оба эти требования удалось выполнить остроумным и в то же время простым приемом. Теоретические расчеты показали, что когда электрический ток в трубке возрастает, возникают магнитные силы, стремящиеся сжать электроразряд, оторвать его от стенок трубки и резко уменьшить его поперечное сечение.

Упомянутые магнитные силы преодолевают электрические силы отталкивания, существующие между одноименно заряженными частицами. Чем сильнее разрядный ток, тем отчетливее должно сказываться сжатие электроразряда.

Разрядная трубка, в которой проводились опыты для проверки теоретических расчетов, схематически изображена на рис. 75.

Рис. 75. Схема опытов по получению термоядерных реакцией

1 — разрядная трубка; 2 — электроды; 3 — плазменный шнур; 4 — парафиновый блок; 5 — серебряная пластинка

В трубку помещался дейтерий или его смеси с различными газами при давлении около 0,0001 атм. Когда к трубке прилагалось напряжение около 50 000 в, то через трубку проходил ток, сила которого в течение нескольких миллионных долей секунды возрастала приблизительно до 500 000 а. В начале разряд заполнял всю трубку, концентрируясь около стенок, как показано на рис. 75,а. Далее разряд быстро сжимался, приобретал форму тонкого ярко светящегося шнура, как показано на рис. 75,б, в и г. Потом сила тока начинала быстро уменьшаться, и разряд прекращался. Несколько увеличенных фотографий средней части разряда, снятых последовательно по мере его сжатия, приведено на рис. 76. Эти фотографии были получены при помощи прибора, позволяющего в течение стотысячной доли секунды производить двадцать снимков. Приведенные на рис. 76 фотографии а, б, в и г показывают, как сжимался шнур во время разряда, что отвечает переходу от картины, схематически изображенной на рис. 75,а, к картине, изображенной на рис. 75,г.

Рис. 76. Фотография средней части разряда

Благодаря действию магнитных сил атомные ядра, сосредоточенные в тонком шнуре разряда, не могут достичь стенки и поэтому не передают ей своей энергии. В результате резко уменьшаются тепловые потери и температура в шнуре разряда повышается до миллионов градусов, в то время как стенка трубки нагревается незначительно. Так как ядра дейтерия из всего объема трубки собираются в незначительном объеме, причем температура резко повышается, давление в шнуре может подняться до нескольких миллиардов атмосфер. При столь высоком давлении и температуре в шнуре могут происходить термоядерные реакции, например образование ядер легкого изотопа гелия из ядер дейтерия по схеме

1H^2+1Н^2=2Не^3+0nl

Эта реакция сопровождается выделением около 25 млрд. кал на 1 г образовавшегося гелия. В разрядной трубке находится около 0,1 мг (миллиграмма) дейтерия, и лишь ничтожная его часть расходуется на образование гелия. Поэтому тепло, выделяющееся при описанных опытах за счет термоядерной реакции, не представляет никакой опасности для экспериментатора.

О том, что в шнуре разряда действительно происходят ядерные реакции, лучше всего можно судить по наличию или отсутствию нейтронов. Нейтроны не имеют электрического заряда, и поэтому магнитные силы не удерживают их в шнуре разряда. Образовавшись при ядерной реакции, они с большой скоростью вылетают из разрядной трубки. Для обнаружения нейтронов в этих опытах применялась серебряная пластинка, помещенная рядом с разрядной трубкой в парафиновом блоке, как показано на рис. 75,д.

Быстрые нейтроны, попадая в парафин, сначала замедляются, а потом захватываются ядрами серебра по реакции

47Ag^107+0n^1 = 47Ag^108+γ

Образующийся изотоп серебра радиоактивен. Он быстро распадается, выбрасывая бета-частицы. Измерение активности серебряной пластинки после разряда показало, что в ней образовался радиоактивный изотоп — серебро 108, что свидетельствует об испускании во время разряда нейтронов.

Опыты, имеющие целью исследовать возможность проведения термоядерных реакций в мощных разрядах, проводились советскими учеными в различных условиях. Давление газа изменялось от десятитысячных долей атмосферы до 1 атм, прилагаемое напряжение — от 20 тыс. до 100 тыс. в, максимальная сила разрядного тока от 100 тыс. до 2 млн. а. Длина разрядного промежутка изменялась от 5 см до 2 м, а диаметр трубки — от 5 до 60 см.

В этих опытах с несомненностью было доказано, что в шнуре разряда образуются нейтроны, но пока еще не ясно, являются ли они продуктом термоядерной реакции или образуются в результате каких-то новых, еще не изученных процессов.

В недавно вышедшей в США новой книге Ральфа Лэппа «Атомы и люди» автор пишет: «Мы испытали чувство досады, что человек из-за „железного занавеса“ (академик И. В. Курчатов — Прим. авт.) первый рассказал… о контролируемой водородной энергии».

В настоящее время продолжаются работы по созданию установки, в которой можно было бы проводить контролируемую термоядерную реакцию. Расскажем о схеме работы одной из таких предполагаемых установок.

Смесь дейтерия с тритием подается в ионизатор, откуда ионы поступают в активную зону реактора, где при высокой температуре они удерживаются вдали от стенок магнитным полем. Выделяющаяся при термоядерной реакции энергия уводится расплавленным литием. При реакции дейтерия с тритием выделяются нейтроны, которые захватываются литием, причем образуется тритий. Нагретый литий отдает в теплообменниках тепло воде. Это тепло используется для получения электрической энергии. Из расплавленного лития в очистительной колонне выделяется тритий, который используется в термоядерной реакции.

Основная трудность в реализации подобной установки — создание мощных магнитных полей, способных удержать поток ионов вдали от стенок реактора.

Недавно член-корреспондент Академии наук СССР Я. Б. Зельдович высказал предположение о возможности существования нового типа ядерных реакций, связанных с выделением большого количества энергии. Известно, что если отнять электрон у молекулы водорода, то образуется положительно заряженный молекулярный ион водорода Н+2. В этом ионе два протона связываются одним электроном. Расстояние между протонами составляет приблизительно 10-8 см. Если бы удалось заменить в этом ионе электрон отрицательным мезоном, масса которого превосходит массу электрона в 200 раз, то, как показывают теоретические расчеты, расстояние между протонами уменьшилось бы также в 200 раз, то есть было бы меньше 10-10 см. При этом взаимодействие между ядрами резко усилилось бы. Если бы ион образовался из ядер тяжелого водорода D и легкого водорода Н, то могла бы произойти ядерная реакция

D+H=He^3

связанная с выделением энергии около 5,4 Мэв.

Теоретические предсказания Зельдовича были блестяще подтверждены опытами американского физика Альвареца. Этот физик направил пучок мезонов, полученный при помощи ускорителя, в камеру, заполненную жидким водородом. Так как пролетающий через водород мезон вызывает ионизацию и выделение энергии, вдоль его пути образуется большое число пузырьков водорода, как видно из фотографии, приведенной на рис. 77. Мезон образует ион DH+, который превращается по приведенной выше реакции в Не^3, причем мезон выбрасывается с большой энергией и летит до возникновения нового иона DH+ с образованием нового ядра Не^3. Таким образом, мезон является как бы катализатором, облегчающим соединение дейтрона с протоном. Однако мезон недолговечен — он живет около 10-6 секунды — и вскоре распадается с образованием электрона, траектория которого хорошо видна на фотографии.

Рис. 77. Реакция дейтрона с протоном при участии мезона

Водородная камера помещена между полюсами электромагнита. Под влиянием магнитного поля траектория электрона искривляется, и он летит по окружности.

Хотя эти реакции не могут быть использованы для получения больших количеств атомной энергии, они имеют важное значение, так как ими доказана возможность реализации ядерных реакций нового типа.

Английские ученые по примеру советских ведут работы по исследованию управляемых термоядерных реакций. В их установке «Зэта» также замечено появление нейтронов при пропускании электрического тока около 200 тысяч ампер, в результате чего температура разреженного газа (дейтерия) достигла 5 млн. градусов. Нагретое состояние поддерживается в течение нескольких тысячных долей секунды. Эта установка предназначена для научных опытов и прикладного значения еще не имеет. Освобождающаяся в ней термоядерная энергия в миллион раз меньше затрачиваемой энергии. Работы английских физиков очень близки по результатам к работам, которые были ранее проведены советскими физиками.

Дальнейшие работы по изучению различных методов возбуждения ядерных и термоядерных реакций продолжаются, и можно не сомневаться, что они в конечном счете увенчаются успехом. Однако потребуется еще ряд лет напряженной исследовательской работы ученых, чтобы получить знания, необходимые для проектирования промышленного термоядерного реактора. Принятие предложений СССР о запрещении использования атомного и водородного оружия явилось бы большим стимулом для ученых всех стран работать только над мирным использованием термоядерной энергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Советский Союз настаивает на запрещении оружия массового уничтожения, но пока Соединенные Штаты противятся запрещению атомного и термоядерного оружия, пока не удается провести разоружение, мы вынуждены держать на должном уровне свое вооружение, включая наиболее мощные современные виды оружия, основанные на последних достижениях науки и техники, в частности термоядерное оружие.

Советские Вооруженные Силы имеют теперь разнообразное атомное и термоядерное оружие, мощное ракетное и реактивное вооружение разных типов, в том-числе ракеты дальнего и сверхдальнего действия.

Термоядерное оружие — средство массового уничтожения людей, оно способно произвести колоссальные разрушения и уничтожить множество людей. Однако как от атомного, так и от термоядерного оружия есть надежные и простые способы и средства защиты и есть возможность продолжать боевые действия и в условиях применения ядерного оружия. Главной задачей Армии, Флота и Авиации является активная защита от атомного оружия в соответствии с пословицей: «Поднявший меч от меча и погибнет».

Американские империалисты, организуя свои военные базы в Европе и других частях света, снабжая некоторые капиталистические страны атомным оружием, видимо, рассчитывают, что в случае войны в Европе или Азии им удастся, как и прежде, отсидеться за океаном и избежать разрушительных и уничтожающих ударов. Но это слишком наивные расчеты.

Сейчас в мире нет такого уголка, где мог бы укрыться агрессор. Советские Военно-воздушные силы способны нанести сокрушительные удары по любому противнику, где бы он ни находился, где бы он ни прятался.

В печати капиталистических стран, когда обсуждается вопрос будет ли в будущих войнах применено атомное и водородное оружие можно иногда услышать и такие рассуждения: поскольку это оружие в случае его применения способно взаимно уничтожить ту и другую стороны, то какой же смысл в его применении. Видимо, говорят они, в силу подобных обстоятельств атомное оружие не будет применено так же, как не было применено и химическое оружие в прошлой войне.

Подобные вопросы и рассуждения являются неправильными.

Во-первых, атомное оружие в настоящее время и особенно в ближайший период (если оно не будет запрещено) будет все больше и больше внедряться на смену обычному оружию, и в случае крупного военного конфликта атомное оружие неизбежно будет пущено в ход как основное средство поражения.

Во-вторых, химическое оружие в прошлом было дополнительным оружием к обычному оружию, противники могли решать задачи, ограничиваясь применением обычного оружия, не прибегая к химическому. Атомное же оружие будет широко внедрено в войска как штатное оружие.

Ядерная война может привести к большим разрушениям, но она не может привести к уничтожению человечества или его цивилизации, она уничтожит устаревший и зловредный строй — капитализм на его империалистической стадии.

Советские Вооруженные Силы должны быть в совершенстве подготовлены как к противоатомной защите нашей Родины и войск, так и для эффективного применения атомного и водородного оружия и в случае необходимости немедля нанести по агрессорам сокрушительные ответные удары. В подготовке наших войск мы должны исходить из того, что у наших вероятных противников имеется достаточное количество этого оружия и средств доставки его на нашу территорию. Это обстоятельство обязывает наши Вооруженные Силы, особенно Противовоздушную оборону страны, Военно-воздушные силы, быть всегда готовыми пресечь любую попытку агрессора осуществить внезапное нападение на нашу страну.

Каким бы мощным оружием ни располагали армии, решающая роль в достижении победы над врагом принадлежит людям, обладающим высокими морально-боевыми качествами, умеющими на полную мощь использовать оружие и технику.

ЛИТЕРАТУРА

1. Атомное оружие. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1955.

2. Физика действия ядерных сил. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1954.

3. Средства и способы защиты от атомного оружия. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

4. Атомный взрыв на море. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1955.

5. Современная военная техника. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

6. Проблемы использования атомной энергии. Сборник статей, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

7. Биологическое действие излучений и клиника лучевой болезни. Сборник статей, Медгиз, 1954.

8. Аглинцев К. К. Основы дозиметрии ионизирующих излучений. Медгиз, 1954.

9. Лепп Р Е. и Эндрюс Г. Л. Физика ядерного излучения. Перевод с английского, Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

10. Гусев Н. Г. Справочник по радиоактивным излучениям и защите. Медгиз, 1956.

11. Иванов А. Ядерные излучения атомного взрыва. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

12. Корсунский М. И. Атомное ядро. М.—Л., Гостехтеоретиздат, 1956.

13. Михайлов В. А. Физические основы получения атомной энергии. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1958.

14. Сырнев В. П. и Петров Н. П. Радиоактивные излучения и их измерения. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

15. Тарусов Б. Н. Основы биологического действия радиоактивных излучений. Медгиз, 1954.

16. Лоусон Д. И. Атомная бомба и пожары. Перевод с английского, изд. Иностранной литературы, 1955.

17. Жено П. Защита от радиоактивных элементов. Перевод с французского, изд. Иностранной литературы, 1954.

18. Лепп Р. Новая сила (Об атомах и людях). Перевод с английского, изд. Иностранной литературы, 1954.

19. Сирс Т. Роль врача в противоатомной защите. Перевод с английского, изд. Иностранной литературы, 1955.

20. Радиоактивный распад и медицина. Изд. Иностранной литературы, 1954.

21. Архипов М. П. Световое излучение атомного взрыва. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

22. Асташенков П. Т. Атомная промышленность. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

23. Балабанов Е. М., Гольданский В. И. Термоядерные реакции. Изд. «Знание», 1956.

24. Гвоздев М., Яковкин В. Атомное оружие и противоатомная защита. Изд. ДОСААФ, 1956.

25. Микше Ф. О. Атомное оружие и армии. Изд. Иностранной литературы, 1956.

26. Науменко И. А., Петровский И. Г. Ударная волна атомного взрыва. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

27. Нейман М. Б. Энергия атомного ядра. Журнал «Пропагандист и агитатор», № 6, 1954 г.

28. Нейман М. Б. Термоядерные реакции. Журнал «Пропагандист и агитатор», № 22, 1954 г.

29. Нейман М. Б. Как узнают об атомных взрывах. Журнал «Наука и жизнь», № 3, 1957 г.

30. Покровский Г. И. Наука и техника в современных войнах. Военное Издательство Министерства обороны СССР, 1956.

31. Северуд Ф., Меррил А. Противоатомная защита людей, зданий и оборудования. Перевод с английского, изд. Иностранной литературы, 1955.

32. Нейман М. Б. О термоядерном оружии. Журнал «Военный вестник» № 9, 1957 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПОСТАНОВЛЕНИЕ ВЕРХОВНОГО СОВЕТА СССР

ПО ВОПРОСУ ОБ ОДНОСТОРОННЕМ ПРЕКРАЩЕНИИ СОВЕТСКИМ СОЮЗОМ ИСПЫТАНИЙ АТОМНОГО И ВОДОРОДНОГО ОРУЖИЯ

Вопрос о прекращении испытаний атомного и водородного оружия с каждым годом, с каждым месяцем приобретает все большее значение для дела мира и благополучия народов.

В настоящее время прекращения испытаний требует подавляющее большинство населения земного шара. Несмотря на то, что на протяжении уже многих лет народы настойчиво добиваются прекращения этих испытаний, производство их продолжается, что ведет к созданию все новых и новых видов смертоносного ядерного оружия, увеличивает концентрацию радиоактивных элементов в воздухе и почве, отравляет организм людей и угрожает нормальному развитию грядущих поколений.

Советский Союз настойчиво и последовательно прилагал усилия к тому, чтобы договориться с державами, владеющими атомным и водородным оружием, о немедленном и безоговорочном прекращении производства ядерных испытаний. В этих целях Верховный Совет СССР и Советское правительство за последние годы неоднократно выступали с конкретными предложениями о прекращении испытаний, на базе которых давно можно было достигнуть договоренности по этому вопросу.

В обращении к Конгрессу Соединенных Штатов и Парламенту Великобритании от 10 мая 1957 года Верховный Совет СССР призвал Конгресс США и Парламент Великобритании содействовать достижению соглашения между правительствами СССР, США и Великобритании о немедленном прекращении испытательных взрывов атомных и водородных бомб.

На своей последней сессии в декабре прошлого года Верховный Совет СССР, выражая непреклонную волю и единодушное стремление советского народа к миру, предложил, чтобы СССР, Великобритания и США взяли на себя обязательство прекратить с 1 января 1958 года все испытания атомного и водородного оружия.

Однако США и Великобритания не откликнулись на все эти предложения Советского Союза. Вследствие этого то в одной, то в другой части земного шара по-прежнему продолжаются испытательные взрывы атомных и водородных бомб, что свидетельствует о дальнейшем усилении гонки в области создания еще более опасных видов оружия массового уничтожения.

Руководствуясь стремлением положить практическое начало повсеместному прекращению испытаний атомного и водородного оружия и тем самым сделать первый шаг в направлении окончательного избавления человечества от угрозы истребительной атомной войны, Верховный Совет Союза Советских Социалистических Республик постановляет:

1. Прекратить производство в Советском Союзе испытаний всех видов атомного и водородного оружия.

Верховный Совет СССР ожидает, что парламенты других государств, располагающих атомным и водородным оружием, со своей стороны сделают все необходимое, чтобы испытательные взрывы этих видов оружия были прекращены также и этими странами.

2. Поручить Совету Министров СССР принять необходимые меры к проведению в жизнь пункта 1-го настоящего Постановления и обратиться к правительствам других государств, располагающих атомным и водородным оружием, с призывом предпринять аналогичные меры, чтобы обеспечить прекращение испытаний атомного и водородного оружия повсеместно и на вечные времена.

В том случае, если другие располагающие атомным и водородным оружием державы будут продолжать испытания этого оружия, Правительство СССР, разумеется, будет свободно действовать в вопросе о производстве Советским Союзом испытаний атомного и водородного оружия, сообразуясь с вышеуказанными обстоятельствами, имея при этом в виду интересы безопасности Советского Союза.

Верховный Совет СССР искренне надеется, что инициативе Советского Союза в деле прекращения испытаний ядерного оружия будет оказана должная поддержка со стороны парламентов других государств.

Верховный Совет СССР глубоко убежден, что если в ответ на решение Советского Союза другие государства, располагающие ядерным оружием, в свою очередь также прекратят испытания такого оружия, то тем самым будет сделан важный практический шаг вперед на пути к упрочению мира и укреплению безопасности всех народов. Этот шаг, несомненно, имел бы большое значение для оздоровления всей международной обстановки, способствовал бы освобождению человечества от гнетущей тревоги за судьбы мира, за судьбы будущих поколений людей.

ВЕРХОВНЫЙ СОВЕТ СОЮЗА СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

Москва, Кремль, 31 марта 1958 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Атомная энергия и атомное оружие

Атомы и изотопы

Радиоактивность

Атомная энергия

Ядерные реакции

Атомное оружие

Глава 2. Термоядерные реакции

Энергия ядерных реакций

Закон взаимосвязи массы и энергии

Цепной и тепловой взрывы

Взаимодействие заряженных частиц с веществом

Термоядерные солнечные реакции

Глава 3. Термоядерное оружие

Водородная бомба

Возможные термоядерные реакции

Состав ядерного горючего водородной бомбы

Современное термоядерное оружие

Глава 4. Производство веществ для термоядерных бомб

Изотопы урана

Плутоний

Тритий

Дейтерий

Литий

Глава 5. Действие термоядерного оружия

Средства и способы применения атомного и термоядерного оружия

Внешняя картина взрыва термоядерной бомбы

Поражающие факторы термоядерного взрыва

Действие ударной волны

Действие светового излучения

Действие проникающей радиации

Действие радиоактивного заражения

Радиоактивное облако

Последствия термоядерных взрывов

Обнаружение атомных и термоядерных взрывов

Испытания термоядерного оружия

Глава 6. Защита от атомного и термоядерного оружия

Противоатомная защита войск и населения

Дозиметрическая аппаратура

Ликвидация последствий применения атомного и термоядерного оружия

Лечение лучевой болезни

Активная защита

Глава 7. Действия в условиях применения атомного и термоядерного оружия

Поведение в районе атомного и термоядерного взрыва

Особенности боевых действий в условиях применения атомного и термоядерного оружия

Глава 8. Перспективы мирного использования термоядерных реакций

Заключение

Литература

Приложение

Информация об изданиии

Доктор химических наук профессор

Моисей Борисович Нейман

Научный сотрудник Академии наук СССР

Константин Михайлович Садиленко

ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Редактор инженер-подполковник кандидат технических наук Седов А. И.

Редактор издательства Кадер Я. М.

Консультанты издательства:

инженер-подполковник кандидат технических наук Науменко И. А. и доктор физико-математических наук Балабанов Е. М.

Художественный редактор Гречихо Г. В.

Обложка художника Селезнева И. П.

Технический редактор Межерицкая Н. П.

Корректор Иванова А. П.

-----

Сдано в набор 21.08.57 г.

Подписано к печати 27.02.58 г.

Формат бумаги 84×108^1/32 — 7½ печ.л. = 12,3 усл.печ.л. + 1 вклейка ⅛ печ.л. = 0,205 усл.печ.л. 11,947 уч.-изд.л.

Г-41272.

Военное издательство

Министерства обороны Союза ССР

Москва, К-9, Тверской бульвар, 18.

Изд. № 1/8283.

Зак. 616.

-----

1-я типография имени С. К. Тимошенко

Военного издательства

Министерства обороны Союза ССР

Москва, К-6, проезд Скворцова-Степанова, дом 3.

Цена 4 р. 60 к.

Примечания

1

См. статью акад. А. В. Топчиева «Устранить угрозу атомной войны». Газета «Правда» от 16 августа 1957 года.

2

Ангстрем (обозначается — Å) — стомиллионная доля сантиметра.

3

Атомный вес — число, показывающее, во сколько раз данный атом тяжелее атома водорода (точнее — одной шестнадцатой атома кислорода).

4

В дальнейшем для упрощения при описании ядерных процессов не будет указываться нейтрино, так как это не требуется для первоначального ознакомления с этими процессами.

5

Электрон-вольт (эв) — энергия, приобретаемая электроном при движении между электродами, к которым приложена разность потенциалов (напряжение) 1 в. Миллион электрон-вольт называется мегаэлектрон-вольтом, сокращенно обозначается Мэв.

6

Соотношение между различными единицами энергии: 0,001 г массы соответствует 9∙10^17 эргов=2,5∙10^4 квт-ч=22∙10^9 кал энергии. Такое количество энергии выделяется при сгорании 2,7 т угля или при взрыве 22 т тротила.

7

Микрон — тысячная доля миллиметра.

8

Грамм-атом — такое количество граммов вещества, которое численно равно его атомному весу. Так, 1 грамм-атом водорода весит 1 г, гелия — 4 г, урана 235–235 г.

9

В третьем столбце энергия реакций 1–7 приведена в тротиловых эквивалентах на 1 кг взрывчатого вещества в расчете на вес тяжелой и сверхтяжелой воды, а не свободных изотопов водорода.

10

Катализаторами называются вещества, которые, сами не изменяясь, изменяют скорость химических процессов.

11

В паре вода находится в виде отдельных молекул или их незначительных групп, состоящих обычно из двух — трех молекул. В тумане вода находится в виде мелких капелек. Пар невидим, а туман обычно хорошо виден.

12

Скорость звука в воде 1500 м/сек, в воздухе — около 340 м/сек.

13

Рентген (р) — это количество гамма-излучения, которое при температуре 0° и нормальном давлении (760 мм ртутного столба) создает в 1 см^3 сухого воздуха 2 млрд. пар ионов

14

Биологическое воздействие на организм 1 БРЭ соответствует воздействию 1 р гамма-излучения.

15

Под одним распадом подразумевается одно распадающееся ядро атома радиоактивного изотопа.

Content

Нейман Моисей Борисович и др Термоядерное оружие

ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ И АТОМНОЕ ОРУЖИЕ

Глава 2. ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

Глава 3. ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Глава 4. ПРОИЗВОДСТВО ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ БОМБ

Глава 5. ДЕЙСТВИЕ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Глава 6. ЗАЩИТА ОТ АТОМНОГО И ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Глава 7. ДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ АТОМНОГО И ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Глава 8. ПЕРСПЕКТИВЫ МИРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Информация об изданиии

Примечания