Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЯД)"

Ядерное оружие

Я'дерное ору'жие , оружие, в котором средством поражения является ядерный заряд; представляет собой комплекс, включающий ядерный боеприпас , средство доставки его к цели (ракета, торпеда, самолёт, артиллерийский выстрел ), а также различные средства управления, обеспечивающие попадание боеприпаса в цель. Различают собственно ядерное и термоядерное оружие. Действие Я. о. основано на использовании поражающих факторов ядерного взрыва .

  Я. о., как оружие массового поражения, предназначается для разрушения в короткие сроки административных центров, промышленных и военных объектов, уничтожения группировок войск, сил флота, создания зон массовых разрушений, затоплений, пожаров и радиоактивного заражения среды. Я. о. оказывает на людей сильное моральное и психологическое воздействие. Мощность ядерного боеприпаса оценивается тротиловым эквивалентом . Современные ядерные боеприпасы имеют тротиловый эквивалент от нескольких десятков т до нескольких десятков млн. т тротила. В литературе часто мощность Я. о. выражают просто в килотоннах (кт ) и мегатоннах (Мт ), опуская слова «тротиловый эквивалент».

  Я. о. могут применять все виды вооруженных сил. Исходя из предназначения Я. о., мощности зарядов, боевых возможностей средств, используемых для доставки ядерных боеприпасов к цели, его принято делить на стратегическое (для поражения важных стратегических объектов в глубоком тылу; состоит в распоряжении высшего военно-политического руководства государства); оперативно-тактическое (для поражения различных объектов в оперативно-тактической глубине) и тактическое (для поражения войск, боевой техники, тыловых и других объектов, расположенных в тактической зоне).

  При применении Я. о. могут наноситься одиночные, групповые или массированные ядерные удары: одиночный и групповой – для поражения одной цели или группы целей соответственно одним или несколькими ядерными боеприпасами; массированный – по большой группе объектов (целей), по одной крупной или нескольким отдельно расположенным группировкам войск (сил флота) большим количеством ядерных боеприпасов.

  При взрыве ядерного боеприпаса возникает ряд поражающих факторов: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс. Ударная волна воздействует на все встречающиеся на её пути объекты. Так, например, при воздушном взрыве ядерного боеприпаса с тротиловым эквивалентом 100 кт ударная волна приводит к гибели людей, находящихся вне укрытий, на удалении до 1,6 км от эпицентра взрыва, и полностью разрушает многоэтажные каменные здания в радиусе до 4,5 км. Световое излучение при взрыве вызывает оплавление, обугливание, деформацию и воспламенение различных материалов. Живые ткани получают ожоги различной степени тяжести. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса с тротиловым эквивалентом 100 кт люди, находящиеся вне укрытий, поражаются световым излучением в радиусе: 1,4 км — смертельно; 3,5 км — получают ожоги тяжёлой степени; 3,8 км — средней степени; до 5 км — лёгкой степени (выход из строя); пожары возникают в радиусе до 7 км. Проникающая радиация (поток гамма-излучений и нейтронов при ядерном взрыве; действие продолжается 10—15 сек ) приводит к возникновению лучевой болезни . При наземном взрыве ядерного боеприпаса с тротиловым эквивалентом 100 кт люди, расположенные вне укрытий, поражаются проникающей радиацией в радиусе: до 1 км — смертельно; 1,7 км — получают ожоги тяжёлой степени; 1,9 км— средней степени; до 2 км – лёгкой степени. Радиоактивное заражение местности и находящихся на ней объектов происходит в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и наведённой радиации, обусловленной образованием радиоактивных изотопов в окружающей среде под воздействием мгновенного нейтронного и гамма-излучений ядерного взрыва; поражает людей и животных главным образом в результате внешнего облучения, действие которого подобно действию проникающей радиации. Электромагнитный импульс (кратковременные электрические и магнитные поля, возникающие при ядерных взрывах) воздействует на антенны, провода, кабельные линии и средства связи, в которых наводятся электрические напряжения, приводящие к пробою изоляции, повреждению входных элементов аппаратуры, выгоранию плавких вставок. Конструктивные особенности ядерных зарядов могут сильно влиять на соотношение поражающих факторов. Так, могут быть созданы заряды с резко увеличенным выходом нейтронного излучения («нейтронные»).

  Создание Я. о. связано с развитием ядерной физики в 20 в. В начале 40-х гг. 20 в. группой учёных в США были разработаны физические принципы осуществления ядерного взрыва. Первый взрыв произведён на испытательном полигоне в Аламогордо 16 июля 1945. В августе 1945 2 атомные бомбы мощностью около 20 кт каждая были сброшены на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа). Взрывы бомб вызвали огромные жертвы (Хиросима – свыше 140 тыс. человек, Нагасаки – около 75 тыс. человек) среди гражданского населения и причинили колоссальные разрушения. Применение Я. о. не вызывалось военной необходимостью. Правящие круги США преследовали политические цели – продемонстрировать свою силу для устрашения свободолюбивых народов, запугать Советский Союз. Вскоре Я. о. было создано в СССР группой учёных во главе с академиком И. В. Курчатовым. В 1947 Советское правительство заявило, что для СССР больше нет секрета атомной бомбы. В августе 1949 в СССР было проведено испытание первой атомной бомбы. Потеряв монополию на Я. о., США усилили начатые ещё в 1942 работы по созданию термоядерного оружия. 1 ноября 1952 в США было взорвано термоядерное устройство мощностью 3 Мт . Термоядерный боеприпас в виде авиационной бомбы в США был испытан в 1954. В СССР термоядерная бомба впервые испытана 12 августа 1953.

  К середине 50-х гг. в СССР и США были построены и приняты на вооружение носители ядерных боеприпасов различных классов и типов (в том числе ракеты), которые способны, в зависимости от предназначения, доставлять ядерные боеприпасы на различные расстояния. В 60-х гг. Я. о. было внедрено во все виды вооруженных сил и оказало решающее влияние на организационную структуру войск и сил флота, привело к изменению взглядов на способы ведения боя, операции и войны в целом, на применение др. средств поражения. В 1960 в СССР был создан особый вид Вооруженных Сил – Ракетные войска стратегического назначения.

  Кроме СССР и США, ядерные боеприпасы были созданы и испытаны: в Великобритании 30 октября 1952, во Франции 13 февраля 1960, в Китае 16 октября 1964; термоядерные боеприпасы (соответственно): в Великобритании 15 мая 1957, во Франции 28 августа 1968, в Китае 17 июня 1967. К 1977 Я. о. имеется в вооруженных силах СССР, США, Франции, Великобритании и Китая. В научно-техническом отношении к производству Я. о. готовы свыше 30 капиталистических стран.

  Наиболее разнообразное и совершенное Я. о. в СССР и США. В США (1975) насчитывалось свыше 30 тыс. единиц ядерных боеприпасов (в том числе 8 тыс. стратегических и 22 тыс. тактических, состоящих на вооружении ВВС, ВМС и Сухопутных войск). Для их доставки к целям имеется много различных носителей, которые находятся в постоянной боевой готовности. К началу 1976 только в составе стратегических наступательных сил США имелось: 1054 межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) «Титан-2», «Минитмен-2», «Минитмен-3» с ядерными боеголовками, свыше 400 самолётов В-52 и В-111 стратегической авиации, способных нести ядерные бомбы и крылатые ракеты с ядерными зарядами, и 41 атомная подводная лодка, вооружённая ракетами «Поларис А-3» и «Посейдон» с ядерными боеголовками. В 1976 Великобритания имела 64 ядерные МБР «Поларис» (на 4 атомных подводных лодках), ядерные авиационные бомбы и оперативно-тактические ракеты американского производства; Франция – 48 баллистических ракет, установленных на 3 подводных лодках, 27 баллистических ракет средней дальности наземного базирования, ядерные бомбы и тактические ракеты; Китай (по иностранным данным) имел свыше 100 баллистических ракет с радиусом действия 1600—1800 км , около 50 с радиусом действия 2,5—4 тыс. км , оснащенных ядерными боеголовками, а также ядерные авиационные бомбы.

  С конца 60-х гг. основная тенденции развития Я. о. в США и других капиталистических странах – увеличение числа ядерных боеприпасов, доставляемых к целям одним носителем и повышение их удельной мощности, применение систем наведения, обеспечивающих высокую точность ударов по намеченным целям, и повышение возможностей преодоления противоракетной обороны. Боеголовки ракет стратегического назначения в ядерном снаряжении могут снабжаться автоматическими двигательными установками и системами самонаведения, обеспечивающими корректировку полёта и маневрирование боеголовок до момента встречи их с целями.

  Я. о. – огромная угроза всему человечеству. Так, по расчётам американских специалистов, взрыв термоядерного заряда мощностью 20 Мт может сравнять с землёй все жилые дома в радиусе до 24 км и уничтожить всё живое на расстоянии до 140 км от его эпицентра.

  Учитывая накопленные запасы Я. о. и его огромную разрушительную силу, специалисты считают, что мировая война с применением Я. о. означала бы гибель сотен млн. людей, превращение в руины сокровищ мировой цивилизации и культуры. Опасность, связанная с применением атомной энергии в военных целях, вызвала мощное движение народов за запрещение Я. о.

  В развитие решений 24-го и 25-го съездов КПСС СССР выдвинул предложения о ядерном разоружении всех государств, обладающих Я. о., и о созыве в этих целях конференции пяти ядерных держав, а также предложение о том, чтобы договориться об одновременном прекращении всеми государствами производства Я. о. СССР и другие социалистические страны сыграли ведущую роль в заключении международных договоров и соглашений, направленных на запрещение Я. о., в принятии конвенций, создающих серьёзную основу для формирования конвенционной нормы, запрещающей Я. о.

  Важными вехами на пути международно-правового запрета Я. о. являются Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой (1963); Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела (1967); Договор о нераспространении ядерного оружия (1968); Договор о запрещении размещения на дне морей и океанов и в его недрах ядерного оружия и других видов оружия массового уничтожения (1971) (см. Договор о морском дне ). Важное значение имеет Резолюция ООН «О неприменении силы в международных отношениях и запрещении навечно применения ядерного оружия» (1972).

  Большое значение имеют заключённые СССР и США Соглашение о мерах по уменьшению опасности возникновения ядерной войны (1971), предусматривающее предупреждение случайного или несанкционированного применения Я. о., Договор об ограничении систем противоракетной обороны и Временное соглашение о некоторых мерах в области ограничения стратегических наступательных вооружений (1972); Соглашение о предотвращении ядерной войны (1973), а также подписанные, но не вступившие в силу Договор об ограничении подземных испытаний Я. о. (1974), который предусматривает обязательство СССР и США с 31 марта 1976 не производить подземных испытаний Я. о. мощностью св. 150 кт ; Договор о подземных ядерных взрывах в мирных целях (1976). СССР имеет также договорённость с Францией о предупреждении случайного и несанкционированного применения Я. о. (1976) и соглашение с Великобританией о предотвращении случайного возникновения ядерной войны (1977).

  СССР решительно выступает против производства нейтронной бомбы. В 1977 СССР внёс США предложение о взаимном отказе от производства нейтронного оружия.

  Лит.: Атом и оружие, М., 1964; Атомное оружие, пер. с англ., М., 1957; Вооруженные силы капиталистических государств, М., 1971; Военная стратегия, 3 изд., М., 1968; 50 лет Вооруженных Сил СССР, М., 1968; Ядерными взрыв в космосе, на земле и под землей. Сб. ст., пер. с англ., сост. С. Л. Давыдов, М., 1974.

Ядерное топливо

Я'дерное то'пливо, вещество, которое используется в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции деления. Существует только одно природное Я. т. – урановое, которое содержит делящиеся ядра ²³⁵ U, обеспечивающие поддержание цепной реакции (ядерное горючее), и т. н. «сырьевые» ядра ²³⁸ U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра ²³⁹ Ри, не существующие в природе (вторичное горючее):

 

  Вторичным горючим являются также не встречающиеся в природе ядра ²³³ U, образующиеся в результате захвата нейтронов сырьевыми ядрами ²³² Th:

 

  Я. т. используется в ядерных реакторах , тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) которых представляют собой обычно металлические оболочки различной формы и длины, содержащие Я. т. и герметично заваренные. По химическому составу Я. т. может быть металлическим (включая сплавы), окисным, карбидным, нитридным и др. Основные требования к Я. т.: хорошая совместимость с материалом оболочки ТВЭЛов; высокие температуры плавления и испарения, большая теплопроводность; слабое взаимодействие с теплоносителем; минимальное увеличение объёма (распухание) в процессе облучения в реакторе; технологичность производства и минимальная стоимость; простая технология регенерации (см. ниже) и др. Я. т., используемое в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах, кроме того, должно обеспечить высокий коэффициент воспроизводства.

  Урановое Я. т. для ядерных реакторов на тепловых нейтронах, составляющих основу ядерной энергетики , имеет обычно повышенное содержание изотопа ²³⁵ U (2—4% по массе вместо 0,71% в естественном уране ). Существенный недостаток реакторов на тепловых нейтронах – низкий коэффициент использования природного урана. Несравнимо более высокий коэффициент использования урана может быть достигнут в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах. В них используется уран с более высоким содержанием урана ²³⁵ U (до 30%), а в будущем, по мере накопления запасов ²³⁹ Pu, будет использоваться смешанное уран-плутониевое Я. т. с 15—20% Pu. В этом случае вместо обогащенного урана может быть использован природный и даже уран, обеднённый ²³⁵ U, которого накопилось в мире уже достаточно большое количество. Обеднённый уран (без Pu) используется также в экранной зоне реактора-размножителя (зоне воспроизводства), по весу превышающей в несколько раз активную зону. В реакторах на быстрых нейтронах, работающих на уран-плутониевом Я. т., количество накапливающегося ²³⁹ Ри может существенно превышать количество сгораемого, т. е. имеет место воспроизводство Я. т. Коэффициент воспроизводства зависит от состава Я. т. По степени его возрастания Я. т. располагается в следующем порядке: окисное (U, Ри) О₂ , карбидное (V , Pu) C, нитридное (U, Pu) N и металлическое в виде различных сплавов.

  Производство уранового Я. т. (топливный цикл, см. рис. ) начинается с переработки руд с целью извлечения из них урана. При предварительной сортировке руды по g-излучению в отвал удаляют 20—30% породы с содержанием урана £ 0,01% (применяются и обычные методы обогащения). Гидрометаллургическая переработка руды состоит в её дроблении, кислотном выщелачивании, сорбционном или экстракционном извлечении U из осветлённых растворов или пульп и получении очищенной закиси-окиси урана U₃ O₈ . Для руд, бедных ураном и лёгких для выщелачивания (особенно в трудных для горных работ условиях), применяют подземное выщелачивание а самом месторождении (для пластовых месторождений – через систему скважин, для жильных – в подземных камерах с предварительной отбойкой и дроблением руды взрывными методами).

  Далее U₃ O₈ переводят или в тетрафторид UF₄ для последующего получения металлического урана или в гексафторид UF₆ – единственное устойчивое газообразное соединение урана, используемое для обогащения урана изотопом ²³⁵ U. Обогащение осуществляется методом газовой термодиффузии или центрифугированием (см. Изотопов разделение ). Далее UF₆ переводят в двуокись урана, которая используется для изготовления сердечников ТВЭЛов или для получения других соединений урана с той же целью.

  К сердечникам ТВЭЛов предъявляются высокие требования в отношении стехиометрического состава и содержания посторонних примесей. Так, в сердечниках 113 UO₂ соотношение (по массе) кислорода и металла должно быть в пределах 2,00—2,02; допустимое содержание F и H₂ O (по массе) соответственно не более 0,01—0,006% и 0,001%.

  Торий как сырьевой материал для получения делящихся ядер ²³⁵ U не нашёл широкого применения по ряду причин: 1) разведанные запасы U в состояния обеспечить ядерную энергетику Я. т. на многие десятилетия; 2) Th не образует богатых месторождений, и технология его извлечения из руд сложнее; 3) наряду с ²³⁵ U образуется ²³² U, который, распадаясь, образует g-активные ядра (²¹² Bi, ²⁰⁸ Te), затрудняющие обращение с таким Я. т. и усложняющие производство ТВЭЛов:

 4) переработка облученных ториевых ТВЭЛов с целью извлечения из них ²³³ U является более трудной и дорогостоящей операцией по сравнению с переработкой урановых ТВЭЛов.

  В процессе эксплуатации ТВЭЛов Я. т. выгорает далеко не полностью, в реакторах-размножителях имеет место воспроизводство Я. т. (Pu). Поэтому отработанные ТВЭЛы направляют на переработку с целью регенерации Я. т. для повторного его использования; U и Pu очищают от продуктов деления. Затем Pu в виде PuO₂ направляют для изготовления сердечников, а U, в зависимости от его изотопного состава, или также направляют для изготовления сердечников, или переводят в UF₆ с целью обогащения ²³⁵ U.

  Регенерация Я. т. – сложный и дорогостоящий процесс переработки высокорадиоактивных веществ, требующий защиты от радиоактивных излучений и дистанционного управления всеми операциями даже после длительной выдержки отработавших ТВЭЛов в специальных хранилищах. При этом в каждом аппарате ограничивается допустимое количество делящихся веществ, чтобы предупредить возникновение самопроизвольной цепной реакции. Большие трудности связаны с переработкой и захоронением радиоактивных отходов. Разрабатываются методы остекловывания и битумирования отходов, «закачка» слабоактивных растворов в глубокие горизонты Земли. Стоимость процессов регенерации Я. т. и переработки радиоактивных отходов оказывает существенное влияние на экономические показатели атомных электростанций .

  Лит.: Химическая технология облученного ядерного горючего, М., 1971; Паттон Ф. С., Гуджин Д. М., Гриффитс В. Л., Ядерное горючее па основе обогащенного урана, М., 1966; Высокотемпературное ядерное топливо, М., 1969; Займовский А. С., Калашников В. В., Головнин И. С., Тепловыделяющие элементы атомных реакторов, М., 1966.

  Ф. Г. Решетников, Д. И. Скороваров.

Рис. к ст. Ядерное топливо.

Рис. к ст. Ядерное топливо.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ЯД)"