הגילוי של אלברט איינשטיין על יכולתם של חומרים לשחרר כמויות גדולות של אנרגיה ברמה האטומית סימן את תחילתה של הפיזיקה הגרעינית. בשנות ה-30, חוקרים דימו פיצוץ גרעיני באוויר במעבדה, אך הניסיון שנצבר סיכן חיים שלווים על פני כדור הארץ.
עקרון הפעולה
לפיצוץ גרעיני אוויר, אתה צריך ליצור תנאים מסוימים שמעוררים פיצוץ. בדרך כלל, TNT או RDX משמשים כמפוצצים, שבהשפעתם חומר רדיואקטיבי (בדרך כלל אורניום או פלוטוניום) נדחס למסה קריטית תוך 10 שניות, ואז מתרחש שחרור עוצמתי של אנרגיה. אם הפצצה היא תרמו-גרעינית, אז מתרחש בה תהליך הפיכתם של יסודות קלים לכבדים יותר. האנרגיה המשתחררת במקרה זה נושאת איתה פיצוץ חזק עוד יותר.
ניתן להשתמש בכור גרעיני גם למטרות שלום, מכיוון שניתן לשלוט בביקוע. לשם כך, משתמשים במכשירים הבולטים נויטרונים. התהליכים המתרחשים בהתקנה כזו נמצאים תמיד בשיווי משקל. אֲפִילוּאם יש שינויים קלים בפרמטרים, המערכת מכבה אותם בזמן וחוזרת למצב ההפעלה. במצבי חירום, האלמנטים מאופסים אוטומטית כדי לעצור את תגובת השרשרת.
ניסיון ראשון
התגלה על ידי איינשטיין ונחקר עוד יותר על ידי פיזיקאים גרעיניים, שחרור אנרגיה עניין לא רק מדענים, אלא גם את הצבא. האפשרות להשיג כלי נשק חדשים שיכולים ליצור פיצוצים חזקים מכמות קטנה של חומר הובילה לניסויים עם יסודות רדיואקטיביים.
מבחינה פיזית, האפשרות של פיצוץ עם השפעה מזיקה משמעותית הוכחה על ידי המדען הצרפתי ג'וליוט-קירי. הוא גילה תגובת שרשרת, שהפכה למקור אנרגיה רב עוצמה. בנוסף, הוא תכנן לערוך ניסויים עם תחמוצת דאוטריום, אבל בתנאי מלחמת העולם השנייה זה היה בלתי אפשרי לעשות בצרפת, אז בעתיד, מדענים בריטיים החלו בפיתוח של נשק אטומי.
מטען הנפץ הראשון נבדק בקיץ 1945 באמריקה. לפי הסטנדרטים של היום, לפצצה היה כוח מועט, אבל באותה תקופה ההשפעה שהתקבלה עלתה על כל הציפיות. עוצמת הפיצוץ והפגיעה בסביבה היו עצומים.
תוצאות
בדיקות בוצעו כדי לקבוע את המאפיינים של פיצוץ אוויר-גרעיני. הנוכחים תיארו לאחר מכן את מה שראו. הם צפו בנקודה זוהרת בהירה במרחק של כמה מאות קילומטרים. אחר כך זה הפך לכדור ענק, נשמע קול חזק מאוד, ולאורך קילומטריםגל הלם התהפך. הבלון התפוצץ והותיר אחריו ענן של שנים עשר קילומטרים בצורת פטריה. במקום הפיצוץ נותר מכתש בעומק וברוחב של עשרות מטרים. האדמה סביבו לאורך כמה מאות מטרים הפכה לאדמה חסרת חיים ומחוררת.
טמפרטורת האוויר במהלך הפיצוץ הגרעיני עלתה באופן משמעותי, והאטמוספירה עצמה נראתה צפופה יותר. כך הרגישו גם עדי ראייה שהיו רחוקים ממוקד הרעש במקלט. קנה המידה של מה שהם ראו היה מדהים, כי אף אחד לא תיאר לעצמו עם איזה כוח הם יתמודדו. הגיע למסקנה שהבדיקות הצליחו.
הגורמים המזיקים של פיצוץ גרעיני אוויר
הצבא הבין מיד שנשק חדש יכול להכריע את התוצאה של כל מלחמה. אבל באותה תקופה אף אחד לא חשב על ההשפעה של הגורמים המזיקים של פיצוץ גרעיני. מדענים שמו לב רק לבולט שבהם:
- גל הלם;
- פליטת אור.
באותה תקופה איש לא ידע על זיהום רדיואקטיבי וקרינה מייננת, אם כי מאוחר יותר הייתה זו קרינה חודרת שהתבררה כמסוכנת ביותר. אז, אם הרס והרס היו מקומיים במרחק של כמה מאות מטרים ממוקד הפיצוץ הגרעיני באוויר, אז אזור הפיזור של מוצרי ריקבון קרינה השתרע על פני מאות קילומטרים. אדם קיבל את החשיפה הראשונה, שהוחמרה לאחר מכן כתוצאה מנשורת קרינה באזורים סמוכים.
כמו כן, מדענים עדיין לא ידעו זאת בהשפעהגל ההלם האווירי של פיצוץ גרעיני יוצר פולס אלקטרומגנטי שיכול להשבית את כל האלקטרוניקה במרחק של מאות קילומטרים. לפיכך, הבודקים הראשונים אפילו לא יכלו לדמיין כמה חזק הנשק נוצר, וכמה קטסטרופליות יכולות להיות ההשלכות של השימוש בו.
סוגי פיצוצים
פיצוצים גרעיניים באוויר מתבצעים בגובה הטרופוספירה, כלומר בטווח של 10 ק מ מעל פני כדור הארץ. אבל מלבדם, ישנם סוגים נוספים, למשל:
- יבשתי או מעל המים המתנהלים על פני האדמה או המים, בהתאמה. כדור אש שמתרחב מהבזק, בזמן שהוא נראה כמו השמש זורחת מאחורי האופק.
- בגובה רב, נערך באווירה. יחד עם זאת, לפלאש הזוהר גודל גדול מאוד, הוא תלוי באוויר ואינו נוגע באדמה או במשטחי המים.
- תת-קרקעי או מתחת למים מתרחשים בעובי קרום כדור הארץ או בעומק. בדרך כלל אין הבזק.
- חלל. אלה מתרחשים מאות קילומטרים מהכדור, מחוץ לחלל המעגלי ומלווים בענן של מולקולות זוהרות.
סוגים שונים נבדלים לא רק בפלאש, אלא גם במאפיינים חיצוניים אחרים, כמו גם בגורמים מזיקים, עוצמת הפיצוץ, תוצאותיו והשלכותיו.
בדיקות קרקע
הפצצות הראשונות נוסו ישירות על פני כדור הארץ. סוגים אלה של פיצוצים מלווים בענן פטריות מובהק פנימהאוויר ומכתש המשתרע על פני כמה עשרות ואף מאות מטרים באדמה. פיצוץ קרקע נראה הכי מפחיד, שכן ענן המרחף נמוך מעל הקרקע מושך לא רק אבק, אלא גם חלק משמעותי מהאדמה, מה שהופך אותה כמעט לשחורה. חלקיקי אדמה מתערבבים עם יסודות כימיים ואז נופלים על הקרקע, מה שהופך את האזור למזוהם רדיואקטיבית ובלתי ראוי למגורים לחלוטין. למטרות צבאיות, זה יכול לשמש כדי להרוס מבנים או חפצים רבי עוצמה, להדביק שטחים עצומים. האפקט ההרסני הוא החזק ביותר.
פיצוצי שטח
בדיקות מתבצעות גם מעל פני המים. במקרה זה, הענן יהיה מורכב מאבק מים, המפחית את עוצמת קרינת האור, אך נושא חלקיקים רדיואקטיביים למרחקים גדולים, וכתוצאה מכך הם יכולים ליפול יחד עם משקעים במרחק של אלף קילומטרים מאתר הבדיקה.
למטרות צבאיות, ניתן להשתמש בזה כדי להרוס בסיסים ימיים, נמלים וספינות, או לזיהום מים וחופים.
פיצוצי אוויר
ניתן לייצר את המין הזה במרחק גדול מהקרקע (במקרה כזה הוא נקרא גבוה) או במרחק קטן (נמוך). ככל שהפיצוץ גבוה יותר, כך יש פחות קווי דמיון לענן העולה עם צורת פטרייה, שכן עמוד האבק מהאדמה אינו מגיע אליו.
פלאש בצורה זו בהיר מאוד, כך שניתן לראות אותו מאות קילומטרים ממרכז המוקד. כדור אש מתפוצץ ממנו עם טמפרטורה שנמדדה במיליוני מעלות צלזיוס, עולה למעלה ושולח קרינת אור עוצמתית. כל זה מלווה בצליל חזק, המזכיר במעורפל את הרעם.
כשהכדור מתקרר, הוא הופך לענן, שיוצר זרם אוויר שקולט אבק מפני השטח. העמוד שנוצר יכול להגיע לענן אם הוא לא גבוה מאוד מעל פני הקרקע. כשהענן מתחיל להתפוגג, זרימת האוויר נחלשת.
כתוצאה מפיצוץ כזה, חפצים באוויר, מבנים ואנשים בסביבתו עלולים להיפגע.
שימוש קרבי
הירושימה ונגסאקי הן הערים היחידות נגדן נעשה שימוש בנשק גרעיני. הטרגדיה שהתרחשה שם הייתה חסרת תקדים.
התושבים חוו את ההשפעה של פיצוץ גרעיני באוויר שהתחיל במרחק קצר מפני השטח של כדור הארץ וסווג כנמוך. במקביל, התשתית נהרסה כליל, כ-200 אלף איש מתו. שני שלישים מהם מתו מיד. אלה שהיו במוקד, התפרקו למולקולות מהטמפרטורות המפלצתיות. פליטת אור מהם הותירה צללים על הקירות.
אנשים שהיו רחוקים יותר מהמוקד מתו מגל ההלם וקרינת גמא של פיצוץ גרעיני. חלק מהשורדים קיבלו מנת קרינה קטלנית, אך הרופאים טרם ידעו על מחלת הקרינה, כך שאיש לא הבין מדוע, לאחר סימני החלמה דמיוניים, חלה הידרדרות במצבם של החולים. רופאים שקלו את זהדיזנטריה, אך תוך 3-8 שבועות מתו חולים שפיתחו הקאות קשות. המחלה המוזרה של ניצולי ההפצצות האטומיות של הירושימה ונגסקי הייתה הדחף לתחילת המחקר בתחום הרפואה הגרעינית.
פיצוצים בגובה רב
לאחר הפצצת ערים יפניות, נשק גרעיני לא שימש למטרות לחימה, אך המחקר על היכולות שלהם נמשך במקומות שונים. תרגילי אטמוספירה אפשרו להבין מה קורה כאשר מתרחש פיצוץ בגובה. התברר שכאשר המרכז ממוקם במרחק של 10 ק מ מפני כדור הארץ, נוצר גל קטן יחסית של פיצוץ גרעיני, אך אור וקרינת קרינה גוברים בו זמנית. ככל שהפיצוץ בוצע גבוה יותר, כך עולה היינון חזק יותר, המלווה בכשל בציוד הרדיו.
מפני השטח, הכל נראה כמו הבזק בהיר גדול, ואחריו ענן של מולקולות מתאדות של מימן, פחמן וחנקן. זרימת האוויר אינה מגיעה לקרקע, ולכן אין עמוד אבק. כמו כן, למעשה אין זיהום של השטח, מכיוון שמסות אוויר נעות בצורה חלשה בגובה רב, כך שמטרת פיצוץ גרעיני כזה עשויה להיות השמדת מטוסים, טילים או לוויינים.
בדיקות תת-קרקעיות
לאחרונה, קיים הסכם בין מדינות המסדיר ניסויים גרעיניים ומחייב את ביצועם רק מתחת לאדמה, מה שממזער את הזיהום ואת האזורים הבלתי ראויים למגורים שנוצרו סביב אתרי הניסוי.
בדיקות תת-קרקעיות נחשבות לפחות מסוכנות, מאז הפעולהכל הגורמים המזיקים אחראים לגזע. יחד עם זאת, אי אפשר לראות הבזקים זוהרים או ענן פטריות, רק עמוד אבק נשאר ממנו. אבל גל ההלם מוביל לרעידת אדמה ולקריסת האדמה. בדרך כלל הוא משמש למטרות שלום, לפתרון בעיות כלכליות לאומיות. לדוגמה, כך אתה יכול להרוס רכסי הרים או ליצור מאגרים מלאכותיים.
בדיקות תת-מימיות
לפיצוצים מתחת למים יש השלכות קשות יותר. ראשית, מופיע עמוד של ריסוס, העולה לענן של ערפל רדיואקטיבי. במקביל נוצרים גלים באורך מטר על פני המים, המשמידים ספינות ומבנים תת-מימיים. ואז השטחים הסמוכים מזוהמים עקב התפזרות ענן גשם רדיואקטיבי.
אמצעי הגנה
פיצוץ גרעיני הורג כל דבר בדרכו ומשמיד את כל החפצים החומריים. לאנשים שנתפסו במוקד שלו אין דרך לברוח, הם נשרפים מיד עד היסוד. המקלט חסר תועלת לחלוטין, שכן הוא ייהרס מיד.
רק מי שנמצא מספיק רחוק מהפיצוץ יכול להימלט. במרחק של יותר מ-1-3 ק מ מהמוקד, אפשר להימנע מהשפעת גל ההלם, אך לשם כך יש צורך למצוא במהירות מחסה אמין ברגע שמתרחש הבזק בהיר. לאדם יש 2 עד 8 שניות לעשות זאת, בהתאם למרחק. במקלט לא תתרחש פגיעה ישירה של קרינת גמא, אך עדיין ישנה סבירות גבוהה מאוד לזיהום רדיואקטיבי. אתה יכול להפחית את הסיכון למחלת קרינה על ידי שימוש בציוד מגן אישי והימנעות ממגע עםפריטים כלשהם בשטח.
נשק גרעיני הוא אחת ההמצאות האיומות ביותר של האנושות. בשימוש למטרות שלום, זה יכול להועיל מאוד, אבל השימוש הצבאי בו הוא איום נורא על החיים על פני כדור הארץ. לא ניתן לעצור את תגובת השרשרת שהחלה, ולכן יש הסכם לפירוק נשק גרעיני שנועד להגן על כדור הארץ מפני קטסטרופה.
