Принцип устройства и действия ядерных боеприпасов

Устройства, предназначенные для осуществления ядерных взрывов, называются ядерными зарядами. В зависимости от характера происходящих

при взрыве реакций различают:

- ядерные заряды деления (атомные заряды) пушечного или имплозивного типов;

- термоядерные заряды, которые подразделяются на обычные термоядерные заряды типа «деление-синтез» или «деление-синтез-деление» и специализированные термоядерные заряды (нейтронные, «чистые» и др.).

Ядерными боеприпасами называют снаряжённые ядерными зарядами головные (боевые) части ракет различных типов и назначения, авиационные бомбы, торпеды, глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и специальные инженерные мины (ядерные фугасы). Основные элементы ядерного боеприпаса показаны на рис.1.3.

Рис. 1.3. Схема устройства ядерного (термоядерного) боеприпаса:

1 – корпус; 2 – датчики подрыва; 3 – система автоматики;

4 – источники питания; 5 – ядерный (термоядерный) заряд

Ядерный заряд состоит из ядерного взрывчатого вещества, устройства, обеспечивающего формирование надкритической массы в заданный момент времени, и источника нейтронов.

Формирование надкритической массы делящегося вещества в ядерных зарядах деления может осуществляться различными способами.

В зарядах так называемого имплозивного типа формирование надкритической массы осуществляется повышением плотности делящегося вещества путём его всестороннего обжатия давлением взрыва обычного взрывчатого вещества (рис.1.4).

Делящееся вещество в этих зарядах имеет массу меньше критической и располагается внутри заряда из обычного взрывчатого вещества. При взрыве обычного взрывчатого вещества делящееся вещество подвергается сильному обжатию, плотность его увеличивается, масса становится надкритической и в нём развивается реакция деления. Чем больше степень обжатия, тем выше надкритичность ядерного взрывчатого вещества и соответственно больше мощность взрыва.

Рис. 1.4. Ядерный заряд имплозивного типа:

а – до взрыва; б – в момент взрыва

В зарядах так называемого пушечного типа ядерное взрывчатое вещество разделено на две или несколько частей подкритических размеров, чтобы в каждой из них не могла начаться саморазвивающаяся цепная реакция.

Надкритическая масса образуется путём соединения частей с помощью вышибного заряда обычного взрывчатого вещества (рис.1.5).

Рис. 1.5. Ядерный заряд пушечного типа:

1 – корпус боеприпаса; 2 – неподвижная часть заряда; 3 – подвижная часть заряда;

4 – вышибной заряд обычного ВВ; 5 – взрывное устройство;

6 – отражатель нейтронов; 7 – источник нейтронов.

От скорости сближения этих частей в сильной степени зависит полнота протекания реакции и в итоге мощность взрыва.

Термоядерные заряды типа «деление-синтез» (рис.1.6) имеют в своём составе ядерный заряд деления и термоядерное горючее дейтерид лития.

Рис. 1.6. Схема термоядерного заряда типа «деление-синтез»:

1 – источник нейтронов; 2 – ядерный заряд деления;

3 – заряд обычного ВВ; 4 – дейтерид лития.

При взрыве таких зарядов тритий получается непосредственно в процессе взрыва. В термоядерном боеприпасе могут осуществляться следующие реакции:

Для термоядерного взрывчатого вещества не существует критических размеров, т.е. мощность термоядерных зарядов от количества дейтерия и трития практически не ограничена.

Термоядерные заряды типа «деление-синтез-деление» (комбинированные заряды) в отличие от термоядерных зарядов типа деление-синтез» имеют оболочку из урана-238 (рис.1.7).

Возникающие при реакции синтеза высокоэнергетические нейтроны (так называемые «быстрые» нейтроны) вызывают деление ядер урана-238, в результате чего мощность взрыва значительно возрастает. Получаемая от деления урана-238 энергия может составлять большую часть всей энергии взрыва таких зарядов.

Рис. 1.7. Схема комбинированного термоядерного заряда

Мощность ядерных боеприпасов характеризуется тротиловым эквивалентом (q), т.е. массой тротилового заряда, энергия взрыва которого равна энергии взрыва ядерного заряда.

В зависимости от мощности ядерные боеприпасы условно делят на 5 калибров:

- сверхмалый – до 1тыс. тонн (до 1кт);

- малый – от 1 до 10тыс. тонн (1-10кт);

- средний – от 10 до 100тыс. тонн (10-100кт);

- крупный – от 100 до 1000тыс. тонн (100кт-1мт);

- сверхкрупный – более 1млн. тонн (более 1мт).

-