Физическая энциклопедия - ядерный взрыв

системы элементов. Это означает, что яд. реакции, идущие с образованием этих ядер, сопровождаются выделением энергии (см. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ). Такими реакциями могут быть деление тяжёлых ядер, лежащее в основе Я. в., или синтез лёгких ядер, приводящий к термоядерному взрыву. Я. в. был осуществлён впервые в США 16 июля 1945, а 6 и 9 августа 1945 две яд.

бомбы были сброшены на япон. гг. Хиросима и Нагасаки. В СССР первый Я. в. был осуществлён в 1949, термоядерный в 1953. Для осуществления Я. в. в результате ядерной цепной реакции деления (атомная, точнее, яд. бомба) необходимо, чтобы масса делящегося в-ва (235U, 239Pu и др.; (см. ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО) превысила т. н. критич. массу Мкр, зависящую от плотности r в-ва и его геом.

конфигурации. Размер R системы должен превышать критич. размер Rкр порядка длины свободного пробега l нейтрона. Т. к. l=1/r, то определяющей величиной явл. т. н. оптич. толщина системы t=rR. При М>Мкр (R >Rкр) состояние системы надкритично, и развитие цепной реакции может привести к Я. в. (в отличие от ядерного реактора, где М=Mкр и состояние системы критично).

Для 235U r=19,5 г/см3 и при сферич. форме системы Mкр=50 кг (Rкр=9 см), для 239Pu Мкр=11 кг, для 233U Мкр=16 кг. До взрыва яд. бомбы система должна быть подкритичной. Переход в надкритическое состояние осуществляется быстрым сближением неск. кусков активного (делящегося) материала, напр. 235U. Если таких кусков два (напр., 2 полусферы), то т. н. величина надкритичности (M/Mкр) невелика (M/Mкр=2); если их больше (в пределе сколь угодно малые сегменты шара), то она может быть сколь угодно увеличена.

В результате большого энерговыделения в центре бомбы развиваются огромные темп-ра (=108К) и давление (=1012 атм). В-во превращается в плазму, разлетается и теряет надкритичность. Для цепных реакций деления энергия теплового движения ч-ц среды всегда значительно ниже, чем ?п, поэтому темп-ра среды не играет роли. Для реакций синтеза она существенна.

Возможно большое кол-во энергетически выгодных яд. реакций синтеза, но в земных условиях не развивающихся из-за низкой темп-ры (см. УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ). В звёздах, где темп-ры высоки, а разлёт в-ва сдерживается гравитац. силами, протекают реакции синтеза, составляющие основу энергетич. циклов звёзд. Темп-ра среды пропорц.

кинетич. энергии её ч-ц. Чтобы 2 ядра с ат. номерами Z1 и Z2 слились, их кинетич. энергия должна быть сравнима с энергией электростатич. отталкивания: ?=Z1 Z2 e2/r на расстояниях порядка размера ядра (=10-13 см). Распределение ч-ц по энергиям N(?)=ехр(-?/kT). Это означает наличие иек-рого количества ч-ц с энергией большей, чем средняя ?ср=3/2kТ; кроме того, возможно туннельное проникновение ч-ц через энергетич.

д. Цепочка реакции может быть поддержана или усилена вз-ствием нейтронов с делящимся материалом (обычно природный уран, т. к. образующиеся нейтроны имеют энергию =14 МэВ, т. е. явл. надпороговыми). Преимущество термоядерных реакций синтезу над реакциями деления в Я. в. связано со значительно большим (в 5 раз) энерговыделением на 1 г в-ва.

При Я. в. в воздухе образуется мощная ударная волна, к-рая, достигая поверхности Земли, вызывает разрушения. Существенное поражение наземных сооружений происходит, если ударная волна несёт избыточное давление р порядка неск. десятых долей атм. Радиус R поражения приблизительно определяется из соотношения: р=?/R3=105 Па, где ?-энергия, выделяющаяся в Я.

в., поднимается вверх и по истечении неск. минут достигает высоты 10 -15 км. После этого облако Я. в. расплывается на сотни и более км. Радиоактивные ч-цы выпадают на поверхность Земли, образуя т. н. радиоактивный след Я. в. Особенно опасен приземный Я. в., когда огненный шар, касаясь поверхности Земли, поднимает вверх пыль, радиоактивные ч-цы прилипают к ч-цам земли и выпадают вблизи эпицентра Я.

в. в концентрации, летальной для человека. При Я. в. образуется мощный поток нейтронов и g-лучей (1 % всей выделяющейся энергии). Если Я. в. произведён на высоте 1 км, радиация может достигнуть поверхности Земли (атмосфера ослабляет поток вдвое на расстоянии 150 м) и создать летальную дозу. В зависимости от конкретного устройства отд.