10 apkaunojoši jautājumi par kodolieročiem: atbild fiziķis Dmitrijs Pobedinskis

Jaunajā rakstu sērija eksperti atbild uz jautājumiem, kurus parasti ir neērti uzdot: šķiet, ka visi par to jau zina, un jautātājs izskatīsies stulbs.

Pirms Oppenheimera pirmizrādes ar fiziķi Dmitriju Pobedinski runājām par atombumbām. Mēs ceram, ka filma tagad būs skaidrāka.

1. Kā atombumba atšķiras no parastās?

Bumba principā ir šāviņš, kas pildīts ar sprāgstvielu, kas var ļoti ātri nonākt ķīmiskā reakcijā. Kad tas notiek, notiek sprādziens - tas ir, īsā laikā tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums.

Pirms bumbas aktivizēšanas šī enerģija tiek uzkrāta it kā “miega stāvoklī”. Parastajās bumbās tas tiek uzglabāts saišu veidā starp molekulu atomiem. Kodolbumbā - saišu veidā starp kodola daļiņām, protoniem un neitroniem. Savienojumi starp pēdējiem ir daudz spēcīgāki, tāpēc enerģija, kas tiks atbrīvota, kad bumba tiks aktivizēta, būs vairāk - ceteris paribus - aptuveni miljons reižu.

2. Kāda ir atšķirība starp atombumbām, kodolbumbām un kodoltermiskām bumbām?

Atombumbas un kodolbumbas jēdzieni visbiežāk ir savstarpēji aizstājami un mūsu kontekstā nozīmē vienu un to pašu: to sprādzienam tiek izmantota kodola skaldīšanas reakcija. smagie elementipiemēram, urāns vai plutonijs.

Kodoltermiskās bumbas izmanto citu principu - kodoltermisko saplūšanu, kurā šādas plaušas elementi, piemēram, ūdeņradis vai litijs, saplūst smagākos, kā rezultātā tiek iegūta enerģija sprādziens.

Enerģijas izdalīšanās ziņā termokodolbumbas, atšķirībā no kodolbumbām, var izgatavot ļoti lielas. Pavairot kodollādiņa jaudu ir diezgan grūti, bet salīdzinoši viegli palielināt termokodolbumbas jaudu.

Pat kodolbumbām nav tāda kaitīga faktora kā starojums. Bet, sprāgstot kodolbumbai, veidojas daudzi nestabili elementi un notiek apgabala radiācijas piesārņojums.

Tomēr bieži vien termobumbā ir kodolbumba, kas rada radiācijas piesārņojumu, kaut arī mazāku.

Apkopot:

• atombumba un kodolbumba ir viens un tas pats
• atombumbas izmanto smago elementu reakcijas, kodoltermiskās bumbas izmanto vieglās,
• ir vieglāk palielināt kodolbumbu jaudu nekā atombumbām,
• ar vienādas jaudas kodolsprādzienu un kodoltermisko sprādzienu mazāks radiācijas piesārņojums būs otrajā gadījumā.

3. Kā kodolieroči tiek aktivizēti un virzīti uz mērķi?

Radioaktīvajā vielā, kas atrodas atombumbas iekšpusē, skaldīšanas reakcija nepārtraukti notiek gruzdošā režīmā. Tomēr šajā gadījumā izdalītā enerģija nav pietiekama, lai notiktu liels sprādziens.

Ir iespējams procesu padarīt aktīvāku. Šim nolūkam skaldīšanas reakcijai jābūt ķēdei un pašpietiekamai - tas ir, lai vienas saites pārraušana starp kodola daļiņām izraisītu citas saites pārraušanu un tā tālāk pieaugošā secībā. Tad šis lavīnai līdzīgais trieciens sekundes mikrodaļās novedīs pie liela enerģijas daudzuma izdalīšanās un attiecīgi sprādziena.

Ir tāda lieta kā kritiskā masa - minimālā vielas masa, kas nepieciešama, lai sāktu skaldīšanas ķēdes reakciju. Tas ir, lai bumba eksplodētu, ir jāpārsniedz kritiskā masa. Tas tiek darīts divos veidos:

1. Savienojiet kopā divus identiskus stieņus ar vienu un to pašu vielu iekšpusē un kādu laiku saspiediet tos. Tas ir, ja kritiskā masa ir 10 kg, un katrs stienis sver 6 kg, tad, tos savienojot, mēs iegūstam 12 kg smagu stieni, kas pārsniegs kritisko masu, un sāksies kodola ķēdes reakcija. Tā, piemēram, darīja pirmās bumbas "Baby" veidotāji, kas tika nomesta uz Hirosimu.
2. Bumbu, kuras masa ir mazāka par kritisko, ieskauj sprāgstvielas un tā rada virzītu sprādzienu. Trieciena vilnis saspiež šo bumbu, palielinās tās blīvums. Masa šim jaunajam blīvumam kļūst lielāka par kritisko, un sākas reakcija. Šo metodi sauc par sabrukumu, tā tika izmantota, lai aktivizētu Nagasaki nomesto Resno cilvēku, kā arī Gadget, pašu pirmo ASV tuksnesī uzspridzināto bumbu. Filma Oppenheimer parāda šo brīdi.

Tas, kā bumba tiek virzīta uz mērķi, ir aerodinamikas un kosmosa ballistikas jautājums. Tagad ir ballistiskās raķetes ar kodolieroču vai kodoltermiskām kaujas galviņām, kuras tiek palaistas gaisā kā kosmosa raķetes, taču tās orbītā neiziet. Tā vietā viņi sāk krist uz mērķi pa noteiktu, iepriekš aprēķinātu trajektoriju.

4. Kas notiek pēc sprādziena?

Pēc bumbas sprādziena vispirms izdalās daudz gaismas starojuma, kas noteiktā rādiusā visu sadedzina. Šī zibspuldze ir tik spēcīga, ka to var salīdzināt ar starojumu no zvaigznes kosmosā. Tāpēc viss, kas atrodas epicentrā, acumirklī izdeg.

Tad nāk triecienvilnis. Tas pārvietojas ar ātrumu virs skaņas ātruma, bet zem gaismas ātruma, aizslaucot visu savā ceļā: iznīcinot ēkas, izraujot kokus, apgāžot automašīnas.

Paralēli tam teritorija ir piesārņota ar radiāciju. Cilvēki slimo ar staru slimību, viņi un viņu pēcnācēji palielina onkoloģisko slimību pieaugumu. Augi un dzīvnieki mutē. Lauksaimniecības lauki kļūst neizmantojami.

5. Vai tiešām kodolprezidentiem ir sarkana poga?

ES to nezinu. Es domāju, ka tas ir tēlains nosaukums. Lidmašīnā, piemēram, ir ierīces, kurās tiek ierakstīti lidojuma parametri un pilotu sarunas. Tos sauc par melnajām kastēm, lai gan patiesībā tās ir nokrāsotas oranžā krāsā. Tas pats ir šeit - maz ticams, ka "sarkanā poga" apraksta fizisko iemiesojumu.

Bet fakts, ka ir stratēģiskie kodolieroči, kas atrodas gatavībā un, nosacīti runājot, ir gatavi lietošanai jebkurā brīdī, ir taisnība. To var izmantot, ja pastāv tieši draudi valstij – piemēram, no kodoltrieciena līdz citplanētiešu uzbrukumam. Šajā gadījumā valsts pirmā persona prezidents dod personisku rīkojumu to palaist.

Turklāt ir taktiskie kodolieroči, kas nav sagatavoti tiešai lietošanai. Tas tiek glabāts militārajās vienībās “mothballed” stāvoklī.

6. Vai kodolieročiem ir derīguma termiņš?

Kodolbumbās tiek izmantota nestabila radioaktīva viela, kas tiek pakļauta dabiskam sabrukšanas procesam. Šī iemesla dēļ kodolbumbu aktīvās īpašības laika gaitā kļūst arvien mazākas. Bet konts iet nevis uz gadiem, bet gan uz desmitiem tūkstošu gadu.

Piemēram, plutonija-239 pussabrukšanas periods ir 24 000 gadu, bet urāna-235 - 700 000 000 gadu. Ko tas nozīmē? Tas nozīmē, ka tikai pēc šī laika bumbā esošā aktīvā viela kļūs uz pusi mazāka. Tas ir, uz simtiem gadu horizonta kodolbumba joprojām ir bīstama.

Tomēr papildus tam bumbā ir papildu elementi, kuriem katram ir savs derīguma termiņš. Šie elementi arī kļūst novecojuši. Piemēram, visbiežāk sastopamās sprāgstvielas var kļūt mitras, elektronika var kļūt nelietojama. Tāpēc katras konkrētās bumbas glabāšanas laiks ir atkarīgs no tā konstrukcijas.

7. Vai atombumba var eksplodēt pati no sevis?

Ārkārtīgi maz ticams. Kodolbumbas vai kodoltermiskās bumbas sprādziens ir process, kurā kaut kas var viegli noiet greizi. Ja, piemēram, bumba nejauši izkrīt no lidmašīnas uz ietves, tad kaut kas tajā var kustēties, noklikšķināt, sāksies sprādziena iedarbināšanas process, taču, visticamāk, tas nebūs pilnībā pabeigts un nenovedīs pie milzu enerģijas atbrīvošana. Būs tikai mazs "zilčs".

Piemēram, 1966. gadā, aukstā kara laikā, ASV gaisa spēki veica operāciju Chrome Dome. Vairāki bumbvedēji ar atombumbām uz klāja pastāvīgi atradās gaisā un bija gatavi jebkurā brīdī dot triecienu PSRS.

Šīs operācijas laikā notikuši vairāki negadījumi. Reiz no viņu lūkas izkrita atombumba, un tās lauskas nokrita uz Spānijas ciematu Palomaresu. Izcēlies ugunsgrēks, taču, par laimi, sprādziens nenotika, un neviens no iedzīvotājiem nav cietis. Tāpat bumba iekrita jūrā, un tā tika izvilkta, iesaistot ūdenslīdējus. Katrs no šiem gadījumiem, neskatoties uz citām negatīvām sekām, neizraisīja kodolbumbas aktivizēšanu.

8. Vai kodolieročus var nopirkt?

Kodolieročus iegūt vai ražot ir gandrīz neiespējami – tas ir grūti, dārgi un nelikumīgi.

1968. gadā lielākā daļa tajā laikā pastāvošo valstu parakstīja Kodolieroču neizplatīšanas līgumu. Tas ierobežo šādu ieroču ražošanu un pārdošanu. Tomēr tagad dažas valstis tiek turētas aizdomās par tā pārkāpšanu. Piemēram, izskanējušas ziņas, ka Irāna vēlas pievienoties kodolvalstu klubam. Tās teritorijā it kā notiek atombumbas izstrāde.

Var droši teikt, ka privātie uzņēmumi diez vai var izstrādāt kodolieročus. Visbiežāk tie ir nacionālie projekti, kas pieejami tikai valstīm ar lielu ekonomiku. Patiešām, lai no nulles izveidotu atombumbu, vispirms ir jābagātina rūda, lai vēlamo izotopu iegūtu no parastā urāna. Turklāt ir nepieciešami ļoti precīzi instrumenti, lai izmērītu sprāgstvielu klātbūtni ieročos.

Turklāt radioaktīvo elementu apriti uzrauga īpaša "radioaktīvā policija". Galu galā starojums vienmēr atstāj pēdas. Tāpēc diez vai ir iespējams pārliecināties, ka liels daudzums radioaktīvo materiālu kaut kur tiek nogādāts nemanāmi.

9. Ar ko sprādziens atomelektrostacijā atšķiras no atombumbas sprādziena?

Kad kodolbumba eksplodē, notiek ķēdes reakcija, un atoma kodolā uzkrātā enerģija tiek atbrīvota. Un avārijas gadījumā atomelektrostacijā kodolreaktorā ar radioaktīvo vielu rodas liels spiediens, kas izraisa plīsumu. Iedomājieties, ka vārāt iebiezināto pienu: ja uzvārīsiet burku, tā uzsprāgs.

Jā, abos gadījumos notiek teritorijas radioaktīvais piesārņojums, taču tas var atšķirties pēc mēroga. Piemēram, Hirosima un Nagasaki tika atkārtoti apdzīvotas tikai dažus gadus pēc bombardēšanas. Bet ap Černobiļas atomelektrostaciju joprojām ir saglabājusies aizlieguma zona, lai gan avārija notika jau sen - 1986. gadā. Kāpēc?

Pirmkārt, fakts ir tāds, ka atombumba Japānā tika uzspridzināta vairāku simtu metru augstumā virs zemes, tāpēc radiācija “izdilstēja” ātrāk. Černobiļas reaktors eksplodēja zemes līmenī, padarot augsni radioaktīvu daudzus gadus. Tikai nesen viņi ir sākuši satikt savvaļas dzīvniekus un augus bez mutāciju pazīmēm.

Otrkārt, bumba "Kid" saturēja tikai aptuveni 65 kg urāna, bet "Fat Man" saturēja apmēram 6 kg plutonija. Černobiļas reaktors izlaida 180 tonnas kodoldegvielas. Tas ir, negadījuma laikā atmosfērā tika izmests par lielumu vairāk kaitīgo vielu.

10. Cik atombumbu ir nepieciešams, lai iznīcinātu zemi? Kas notiek, ja sāksies kodolkarš?

Pasaules kodolarsenālā šobrīd ir aptuveni 13 000 kodolgalviņu. Ar šo rezervi nepietiek, lai, piemēram, izkustinātu Zemi no orbītas un tādējādi, iespējams, iznīcinātu uz tās dzīvību.

Tomēr, ja sāksies kodolkarš, cietīs lielākā daļa pasaules iedzīvotāju. Ja ņemam vērā, ka katrs piektais dzīvo vairāk nekā miljonu pilsētā, tad streiki pret viņiem izraisīs ievērojamu cilvēku skaita samazināšanos.

Tad visā Zemē sāksies ugunsgrēki, kas ietekmēs klimatu. Tāpēc izdzīvojušajiem būs jāsaskaras ar milzīgu sausumu, skābajiem lietus un badu.