Я́дерное (или а́томное) ору́жие — оружие массового поражения, действие которого основано на поражающих факторах ядерного или термоядерного взрыва. Является одним из видов оружия массового поражения, основанным на энергии, получаемой от ядерных реакций деления («оружие деления») или сочетания реакций деления и синтеза (термоядерное оружие). Оба типа ядерных устройств выделяют большое количество энергии из относительно небольшого количества вещества: одно ядерное устройство размером с обычную авиабомбу может разрушить целый город. При этом мощность термоядерного оружия, как правило, больше, чем мощность «оружия деления» (может быть во много раз больше).
В военных действиях ядерное оружие было использовано всего дважды: при бомбардировке японских городов Хиросима и Нагасаки вооружёнными силами США в 1945 году во время Второй мировой войны. Согласно подсчётам некоторых учёных, ядерная война с эквивалентом в 100 ядерных взрывов размера бомбардировки Хиросимы может привести к десяткам миллионов жертв из-за долгосрочных изменений климата планеты (ядерная зима), не учитывая прямых жертв взрывов. Принцип действия Действие ядерного оружия основано на использовании энергии взрыва ядерного взрывного устройства, высвобождающейся в результате неуправляемой лавинообразно протекающей цепной реакции деления тяжёлых ядер и/или реакции термоядерного синтеза.
Ядерные взрывные устройства Существует ряд веществ, способных привести к цепной реакции деления. В ядерном оружии используются уран-235 или плутоний-239. Уран в природе встречается в виде смеси трёх изотопов: 238U (99,2745 % природного урана), 235U (0,72 %) и 234U (0,0055 %). Цепную ядерную реакцию поддерживает только изотоп 235U. Для обеспечения максимальной энергоёмкости уранового взрывного устройства (урановой ядерной бомбы) содержание 235U в нём должно быть не менее 80 %. Поэтому при производстве оружейного урана для повышения доли 235U выполняют обогащение урана. Обычно в ядерном оружии используют 235U с обогащением выше 90 %, либо 239Pu с обогащением 94 %. Также были созданы экспериментальные ядерные заряды на базе 233U, но 233U не нашёл применения в ядерном оружии, несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, из-за примеси 232U, продукты распада которого создают жёсткое проникающее излучение, опасное для персонала, обслуживающего такое ядерное оружие.
Альтернативой процессу обогащения урана служит создание плутониевых ядерных взрывных устройств на основе изотопа плутоний-239 в качестве основного ядерного взрывчатого вещества. Плутоний не встречается в природе, и этот элемент получают искусственно, облучая нейтронами 238U. Технологически такое облучение осуществляют в ядерных реакторах. После облучения уран с полученным плутонием отправляют на радиохимический завод, где химическим способом извлекают наработанный плутоний. Регулируя параметры облучения в реакторе, добиваются преимущественной наработки нужного изотопа плутония.
Термоядерные взрывные устройства В термоядерном взрывном устройстве высвобождение энергии происходит в процессе сверхбыстрой (взрывной) реакции термоядерного синтеза дейтерия и трития в более тяжёлые элементы. При этом в реакции термоядерного синтеза заключён основной источник энергии взрыва. Основное рабочее вещество большинства современных термоядерных взрывных устройств — дейтерид лития. Подрыв основного боевого заряда — заряда дейтерида лития — выполняется маломощным встроенным ядерным взрывным устройством, выполняющим функцию детонатора (при взрыве ядерного взрывного устройства-детонатора выделяется энергия, более чем достаточная для запуска взрывной термоядерной реакции). Реакции термоядерного синтеза — намного более эффективный источник энергии, и, кроме того, возможно конструктивным усовершенствованием делать термоядерное взрывное устройство сколь угодно мощным, то есть отсутствуют принципиальные физические ограничения мощности термоядерного взрывного устройства.
Ядерные взрывные устройства с усилением (бустингом) Особый подкласс ядерных взрывных устройств (деления) — ядерные устройства с усилением (бустингом). Ядерное оружие с усилением — это заряд деления, мощность взрыва которого увеличивается за счёт небольшого количества термоядерных реакций, но это не термоядерная бомба. В усиленном заряде деления нейтроны, образующиеся в результате реакций синтеза, служат в первую очередь для повышения эффективности заряда деления. Существует два типа зарядов деления с усилением (бустированием): с внутренним бустированием (или бустированием ядра), в котором смесь дейтерия и трития впрыскивается в центральную часть ядра заряда, и с внешним бустированием (или бустированием тампера), в котором концентрические оболочки из дейтерида лития 6 и обедненного урана (тампера) наслаиваются снаружи основного заряда деления. Внешний метод бустирования использовался в советской бомбе РДС-6с («Слойке»), первом частично термоядерном одноступенчатом оружии, и позже, в созданном на его основе, в единственном экземпляре, и испытанном бестритиевом заряде РДС-27. Однако, в дальнейшем оказалось, что такая схема зарядов тупиковая, быстро устарела и больше не использовалась, из-за целого ряда присущих ей недостатков.
Основное физическое отличие ядерного взрывного устройства с термоядерным усилением от термоядерного взрывного устройства в том, что большая часть от общего выделения энергии в таком ядерном взрывном устройстве с усилением приходится на основной заряд делящегося вещества (на реакции деления).
Общей особенностью ядерных взрывных устройств с усилением — является намного большая (на десятки процентов) мощность, чем у ядерного взрывного устройства без такового, за счёт большего коэффициента использования делящегося вещества.
Другие типы Другие типы ядерного оружия: Нейтронная бомба — основное поражающее действие которой основано на нейтронном излучении, поражающим живую силу противника, например, защищенную бронёй танка. Также теоретически возможно, но не известно о практическом использовании, создание радиологических бомб («грязных» бомб), в которых под действием быстрых нейтронов термоядерного синтеза образуются в большом количестве радиоактивные изотопы кобальта, цинка, тантала и др., которые могут на достаточно длительное время заражать значительную территорию противника, (см. кобальтовая бомба), но при этом, из-за слабости ударной волны, обойтись без значительного разрушения инфраструктуры.
Виды ядерных взрывов Ядерные взрывы могут быть следующих видовВиды ядерных взрывов // Оружие массового поражения — Nano-Planet.org, 12.05.2014.: воздушный — в тропосфере; высотный — в верхних слоях атмосферы и в ближнем околопланетном космосе; космический — в дальнем околопланетном космосе и далее; наземный взрыв — у самой земли либо непосредственно на поверхности земли; подземный взрыв (под поверхностью земли); надводный (у самой поверхности воды); подводный (под водой).
Поражающие факторы
При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются: ударная волна световое излучение проникающая радиация радиоактивное заражение электромагнитный импульс (ЭМИ)
Соотношение мощности воздействия различных поражающих факторов зависит от конкретной физики ядерного взрыва. Например, для термоядерного взрыва характерны более сильные, чем у так называемого атомного взрыва, световое излучение, гамма-лучевой компонент проникающей радиации, но значительно более слабые корпускулярный компонент проникающей радиации и радиоактивное заражение местности.
Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, которые зачастую смертельны для человека, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающей картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс (ЭМИ) непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры (ламповая электроника и фотонная аппаратура сравнительно нечувствительны к воздействию ЭМИ).
Классификация ядерных боеприпасов Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории: ядерные («атомные») — однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235 или плутония-239) с образованием более лёгких элементов; ядерные («атомные») — однофазные или одноступенчатые взрывные устройства с термоядерным усилением (бустингом), которые подразделяются на устройства с внутренним бустированием, и на устройства с внешним бустированием. термоядерные («водородные») — двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжёлых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса. термоядерные («водородные») — трёхфазные или трёхступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются три физических процесса, локализованных в различных областях пространства. В отдельную категорию следует выделить трёхступенчатое термоядерное оружие, используемое для создания термоядерных взрывных устройств сверхбольшой мощности (мощностью от нескольких, предположительно, от 2,5—5 мегатонн до десятков мегатонн. Связано это с тем, что 1 ступень деления не может обеспечить достаточное количество энергии рентгеновского излучения, которое необходимо для обеспечения взрыва «больших» термоядерных ступеней. В трёхступенчатых устройствах 1 ступень деления (с мощностью взрыва до десятков килотонн), используется для радиационной имплозии 2 («небольшой») термоядерной ступени, (с мощностью взрыва в несколько сотен килотонн), и уже излучение этой 2 термоядерной ступени (вместе с излучением 1 ступени) используется для радиационной имплозии 3 («большой») термоядерной ступени, с мощностью взрыва от 2,5—5 мегатонн до многих десятков мегатонн. Примером трёхступенчатого оружия созданного в СССР являлась так называемая «Царь-бомба» (АН-602), в которой 2 небольшие 1 ступени деления (с мощностью взрыва до десятков килотонн), использовались для радиационной имплозии 2 («небольших») термоядерных 2 ступеней (с мощностью взрыва по 750 килотонн), и уже излучение этих 2 термоядерных ступеней (вместе с излучением 1 ступеней) использовалось для радиационной имплозии 3 («большой») термоядерной ступени, (с мощностью взрыва от 50 мегатонн до 100 мегатонн). В «Царь-бомбе» (АН-602) две первые и две вторые ступени размещались симметрично с 2 сторон от третьей («большой») термоядерной ступени, по так называемой «бифилярной» схеме. По этому же принципу, который использовали для создания трёхфазных или трёхступенчатых взрывных устройств, возможно создание термоядерного оружия с ещё большим числом ступеней, например, 4 и более ступеней, с мощностью в сотни и тысячи мегатонн (гигатонны), но по целому ряду причин, никакой практической необходимости в этом нет.
Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 1940-х годах, немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также, возможно, изделия слаборазвитых в плане ядерных технологий государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва или главного источника энергии взрыва.
Вторая ступень любого термоядерного взрывного устройства может быть оснащена тампером — отражателем нейтронов. Тампер изготовляется из 238U, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение общей мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков.