Текст книги "Атомная проблема"
Автор книги: Филлип Рэн
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 9 страниц)
Как тепловая, так и механическая энергия, выделяющиеся при взрыве ядерной бомбы, огромны, но их выделение происходит и при взрыве обычных бомб. Радиоактивное же излучение представляет собой явление совершенно новое и характерно лишь для ядерных взрывов.
В силу новизны и до некоторой степени загадочности этого явления о нем говорилось много такого, что не имеет ничего общего с действительностью. Количество погибших от радиоактивного излучения составило всего лишь 15 % общего числа жертв двух атомных взрывов в Японии, в то время как количество погибших от ударной волны составило одну треть общего числа жертв, а количество погибших в результате ожогов – больше половины. На сооружения радиоактивные излучения не оказывают никакого разрушающего действия, поэтому в дальнейшем мы будем говорить лишь о действии на людей.
1. Радиоактивное излучение при взрыве.
а) Радиоактивность проявляется во многих формах. В момент взрыва в течение очень короткого времени происходит испускание различных излучений, из которых при воздушном взрыве опасность представляют лишь гамма-лучи; это электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам, но обладающее большей проникающей способностью. Гамма-лучи распространяются со скоростью света. Период, в течение которого испускается гамма-излучение, при атомном взрыве не больше минуты, причем половина общего количества излучения испускается уже в течение первой секунды.
б) Полученная организмом доза радиоактивных излучений измеряется в специальных единицах, названных в честь немецкого ученого, открывшего в конце прошлого века лучи, носящие также его имя, рентгенами. Для измерения радиоактивности применяются приборы двух типов, рентгенометры, которые служат для определения уровня радиации в данном месте, в данный момент в рентгенах в час, и дозиметры, измеряющие суммарную дозу радиации в рентгенах (начиная с момента помещения прибора в зараженную зону). Для большей наглядности рентгенометры можно сравнить с автомобильным спидометром, а дозиметры со счетчиком, измеряющим пройденный километраж.
Вот некоторые цифры, которые следует запомнить:
– доза свыше 600 рентгенов является смертельной (иногда ее называют летальной). Человек, получивший эту дозу, не имеет никаких шансов остаться в живых;
– доза в 400 рентгенов называется полулетальной, так как 50 % людей, получивших эту дозу, погибают;
– при дозе радиации от 200 до 400 рентгенов требуется госпитализация.
Теперь приведем некоторые данные о степени радиоактивного заражения в зависимости от расстояния от эпицентра взрыва (по данным взрыва в Хиросиме):
до 1000 м – 600 рентгенов;
от 1000 до 1200 м – 600–400 рентгенов;
свыше 1200 м – менее 400 рентгенов.
в) Радиоактивное излучение в момент взрыва (проникающая радиация) вызывает наружное облучение. Кроме того, имеется опасность внутреннего облучения в результате попадания в организм радиоактивной пыли через пищевод и дыхательные органы, а также через раны или обожженные участки тела. Опасность внутреннего облучения особенно велика, если атомный взрыв произошел на небольшой высоте или у поверхности земли. В этих условиях создается довольно сильное радиоактивное заражение местности, источниками которой являются:
– разбрасываемые на небольшие расстояния, но обладающие высокой радиоактивностью продукты деления;
– вещества, ставшие радиоактивными под действием потока нейтронов; последние обладают способностью делать многие вещества радиоактивными, что используется в ядерных реакторах для получения радиоактивных изотопов;
– непрореагировавшая часть заряда бомбы.
Все эти вещества при взрыве разбрасываются во все стороны и заражают местность в радиусе 1–2 км в зависимости от скорости и направления ветра.
Излучения, испускаемые этими радиоактивными веществами, представляют собой поток бета-частиц (электронов) или альфа-частиц (ядер гелия), а также гамма-лучи, подобные тем, которые испускаются в момент взрыва. В отличие от гамма-лучей, пробег которых в воздухе достигает нескольких сотен метров, бета-частицы имеют пробег порядка нескольких метров, а альфа-частицы проходят в воздухе расстояние, равное всего лишь нескольким сантиметрам. В живую ткань гамма-лучи проникают па глубину нескольких сантиметров, бета-частицы – нескольких миллиметров, а альфа-частицы – на глубину всего лишь долей миллиметра.
Радиоактивные элементы характеризуются своим периодом полураспада – временем, необходимым для того, чтобы радиоактивный элемент потерял половину своей активности. Период полураспада различен для разных элементов: от миллионных долей секунды у тория С' до миллионов лет у урана 235 (770 млн. лет) и далее миллиардов лет у урана 238 (4,4 млрд. лет). Активность источников радиоактивности измеряется в единицах, называемых кюри (и соответственно милликюри). Активность в 1 кюри соответствует активности 1 г радия (это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 млрд., или 3,7 . 1010 распадов в секунду). Следует запомнить, что если в течение часа находиться на расстоянии 1 м от 1 г радия, то принятая доза будет равна 1 рентгену.
При подземном взрыве выбрасываемый из воронки грунт также сильно заражен радиоактивными веществами. Частицы грунта разбрасываются на довольно большое расстояние. – до 2 км. Радиоактивное заражение в непосредственной близости от воронки настолько велико, что к ней нельзя приближаться в течение нескольких недель и даже месяцев.
Наконец, при подводном взрыве проникающая радиация весьма незначительна, однако нейтронный поток и оставшиеся в воде продукты деления вызывают радиоактивное заражение воды. Тысячи тонн воды в результате взрыва поднимаются на большую высоту и, падая, заражают обширные площади. Кроме того, в некоторых случаях в результате подводного взрыва образуется густой туман, который также может заразить значительные пространства и частично выпасть в виде радиоактивного дождя.
2. Действие различных видов излучений на человеческий организм.
Действуя на живую ткань, радиоактивные излучения отнимают у ее атомов электроны, в результате чего происходит ионизация и возбуждение этих атомов. Результат облучения ощущается не сразу, а через несколько часов и даже дней в зависимости от дозы радиации. Наиболее уязвимыми, как правило, оказываются те клетки человеческого организма, которые обладают наибольшей способностью к размножению. Поэтому в первую очередь поражаются кроветворные органы, желудочно-кишечный тракт, кожа и половые железы.
Кроветворные органы, к которым относится костный мозг и лимфатические узлы, выполняют функцию обновления красных и белых кровяных телец и кровяных пластинок, поэтому поражение этих органов либо приводит к анемии в результате недостатка красных кровяных телец, либо понижает сопротивляемость организма различным инфекционным заболеваниям вследствие недостатка белых кровяных телец, либо вызывает кровоточивость.
Признаками поражения желудочно-кишечного тракта являются тошнота, рвота, кровавый понос. Многочисленные изъязвления, образующиеся на слизистых оболочках, облегчают проникновение инфекции в организм.
Кожный покров также легко поражается радиоактивными излучениями, что приводит к выпадению волос. Выпадение волос начинается через 15 дней после облучения и продолжается в течение нескольких недель. Затем волосы вновь отрастают, иногда даже более густые, чем до выпадения;
Поражение половых желез у мужчин вызывает бесплодие, но не половое бессилие. У женщин облучение половых желез сопровождается временной потерей способности к деторождению. Если в момент облучения женщина была беременна, то, как правило, происходит выкидыш. В том случае, если роды происходят своевременно, большинство рождающихся детей оказываются микроцефалами (7 случаев из 11). Очень чувствительны к нейтронному облучению также ткани глаз (происходит помутнение хрусталика глаза).
Симптомы поражения радиоактивными излучениями, называемого иногда лучевой болезнью, всегда одни и те же: больной периодически испытывает то ухудшение, то временное улучшение состояния здоровья, причем это чередование происходит тем чаще, чем больше полученная доза радиации. Если рвота начинается уже через час или два после взрыва, то есть основание опасаться, что доза радиации была выше 600 рентгенов. Во всяком случае, пострадавшему немедленно должен быть предоставлен покой и оказана медицинская помощь.
В последней главе этой работы мы коротко остановимся на вопросе о генетических последствиях радиоактивного облучения, который пока еще мало изучен.
Для большего удобства изложения мы рассматривали различные поражающие факторы атомной бомбы изолированно друг от друга. Однако очевидно, что их зоны поражения будут в какой-то степени совпадать друг с другом. Находящиеся в районе атомного взрыва люди чаще всего будут испытывать комбинированное воздействие всех поражающих факторов, что затруднит их лечение. Так, например, если человек подвергся радиоактивному воздействию, то это затрудняет излечение ожогов и ран и может вызвать различные осложнения.
В заключение необходимо отметить, что вышеприведенные цифры характеризуют поражающее действие номинальной атомной бомбы, которое она оказывает на город азиатского типа. Чтобы получить соответствующие данные применительно к городу европейского типа, нужно внести в эти цифры некоторые поправки.
Глава IV
Мощность и типы ядерных бомб
I. Увеличение мощности ядерных бомбКак уже говорилось выше, первые ядерные бомбы были сброшены в августе 1945 года. В каких же размерах увеличилась с того времени их мощность?
1. Даты основных ядерных взрывов.
Истекшие десять лет можно разделить на несколько периодов:
а) 1945–1949 годы.
Все бомбы, которые испытывались в этот период, были типа сброшенной на Хиросиму, то есть имели тротиловый эквивалент порядка 20 тыс. т. Следует отметить, что в этот период, точнее в сентябре 1949 года, была испытана первая русская атомная бомба. Следовательно, чтобы догнать Соединенные Штаты и изготовить атомную бомбу, России потребовалось четыре года.
б) 1950–1952 годы.
Этот период ознаменовался:
– увеличением мощности атомных бомб;
– испытанием первой английской атомной бомбы в Монтебелло в октябре 1952 года;
– испытанием первой американской термоядерной бомбы[6]6
Первые образцы термоядерного оружия, испытывавшиеся американцами, представляли собой, по существу, не бомбы, а термоядерные устройства, которые подрывались на специальных стальных башнях. – Прим. ред.
[Закрыть] в ноябре 1952 года (операция «Айви»), Эта бомба с тротиловым эквивалентом в 5 млн. т (или 5 мегатонн) была в 250 раз мощнее атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.
в) 1953–1955 годы.
В этот период наблюдается внушающий тревогу рост мощности термоядерных бомб.
– 1 марта 1954 года было проведено испытание термоядерной бомбы, получившее печальную известность тем, что в результате этого взрыва пострадала группа японских рыбаков. Эта бомба, к которой мы вернемся ниже, имела тротиловый эквивалент 12 млн. т, то есть была в 600 раз мощнее номинальной.
– 26 марта 1954 года был произведен взрыв термоядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 млн. т, то есть в 1000 раз мощнее номинальной.
– 7 апреля 1954 года была испытана термоядерная бомба с тротиловым эквивалентом 40 млн. т, то есть в 2000 раз более мощная, чем номинальная.
Впрочем, эти цифры опровергались. Жюль Мок в своей книге «Безумие людей» пишет, что бомба, испытанная 7 апреля 1954 года, была всего в 1000 раз мощнее сброшенной на Хиросиму, а взрыв, произведенный 26 марта 1954 года, был меньшей мощности, чем взрыв 1 марта.
На этот период падает и первое испытание термоядерной бомбы, проведенное русскими в августе 1953 года. Следовательно, им потребовалось всего девять месяцев, чтобы догнать Соединенные Штаты и изготовить термоядерную бомбу.
г) Период после 1955 года.
В конце 1954 и в 1955 годах было произведено несколько взрывов, которые были, по-видимому, менее мощными, чем взрывы в марте и апреле 1954 года.
В конце ноября 1955 года стало известно, что русские провели испытание очень мощной ядерной бомбы. Это событие наделало на Западе много шума. О мощности испытанной бомбы высказывались самые различные мнения. И действительно, мощность взрыва, вероятно, была огромной, так как взрыв сопровождался выпадением радиоактивного дождя и значительным повышением радиоактивности атмосферы. В ночь с 26 на 27 ноября приборы в Парижской лаборатории гигиены показали увеличение радиоактивности атмосферы в десять раз. 28 ноября эта радиоактивность понизилась вдвое.
2. Количество атомных взрывов.
Можно считать, что до начала 1956 года американцы произвели 70–75 атомных взрывов, русские – 15–20 и англичане – 3 взрыва, что в сумме составляет около 100 взрывов.
Американцы испытывают бомбы малой мощности на своей территории, а наиболее мощные – в Тихом океане.
Первое испытание атомной бомбы было проведено в пустынном районе штата Нью-Мексико в одном из секторов бывшей воздушной базы в Аламогордо, расположенной в 200 км от Альбукерке. Большое количество бомб было испытано в пустыне Невада, где вырос новый большой город Лас-Вегас.
Подводные взрывы и испытания термоядерных бомб американцы проводили у атоллов Бикини и Эниветок (Маршалловы острова).
Русские, по-видимому, испытывают свои ядерные бомбы в районе Берингова пролива.
По вопросу о том, в какой мере эти испытания влияют на повышение уровня радиоактивности атмосферы, существуют самые противоречивые точки зрения. По мнению директора английского научно-исследовательского атомного центра в Харуэлле – доктора Коккрофта, повышение радиоактивности атмосферы к настоящему времени составляет не более одной тысячной ее естественного уровня.
II. Обнаружение ядерных взрывовТакие страны, как Соединенные Штаты Америки, Советский Союз и Великобритания, без сомнения, имеют большое количество ядерных бомб самой различной мощности. Иногда количество существующих ядерных бомб оценивается в несколько десятков тысяч.
Как же установить, что в том или ином месте произведен ядерный взрыв?
Вследствие своего неблагоприятного географического положения Япония больше, чем другие страны, испытывает последствия проводимых американцами и русскими атомных взрывов. Поэтому там, так же, впрочем, как и в Америке, осуществляется целая система контроля, позволяющая с довольно большой точностью определять время и место взрыва, а также тип испытанных бомб и их мощность.
Японские ученые осуществляют наблюдения за следующими пятью явлениями:
1) изменением атмосферного давления;
2) изменением количества электричества в атмосфере;
3) изменением уровня морских приливов (он изменяется при подводных взрывах, таких, например, как в Бикини);
4) выпадением радиоактивного пепла. Японские эксперты, расследовавшие случай поражения 23 японских рыбаков «смертоносным пеплом» в результате взрыва, произведенного американцами 1 марта 1954 года, заявляли, что каждый раз, когда русские испытывают атомные бомбы в Сибири, в Японии на третий день после испытания выпадает радиоактивный пепел;
5) наконец, за увеличением уровня радиоактивности дождевой воды. Наличие радиоактивности в дождевой воде и снеге – это явление естественное, которое объясняется присутствием в дождевой воде трития. Следовательно, речь идет об измерении увеличения естественной радиоактивности дождевой воды.
Наличие в водороде дейтерия было доказано в 1932 году американцем Юри. Тритий был открыт в 1950 году учеными Либби и Гроссом.
Легкий водород в соединении с кислородом образует воду Н20, дейтерий – тяжелую воду D20, тритий – сверхтяжелую воду Т20.
Содержание тяжелой воды в обычной равно 1: 60 000. Сверхтяжелая вода в природном состоянии встречается очень редко: на 1 млрд. молекул обычной воды приходится всего 1 молекула сверхтяжелой воды. Другими словами, чтобы получить 1 л сверхтяжелой воды, нужно было бы переработать всю воду в Сене, протекающую за сутки через Париж при среднем расходе 300 м3/сек!
Известно, что Франция не имеет атомных бомб. Должна ли наша страна производить их?
Некоторые отвечают на этот вопрос утвердительно, ссылаясь на необходимость сохранения независимости. Те страны, говорят они, которые не имеют этого нового вида оружия, не могут рассчитывать на то, что они останутся или станут великими державами.
Другие придерживаются противоположного мнения и утверждают, что Франция все равно будет отставать в военных вопросах, в то время как в вопросах мирного использования ядерной энергии мы можем претендовать на почетное место. Кроме того, серьезный недостаток энергетических ресурсов, который испытывает Франция, не позволяет ей ориентироваться на производство ядерного оружия.
Собственно говоря, такая постановка вопроса является неправильной. Нельзя заявлять, что мы будем или не будем делать ту или иную вещь. В каждом отдельном случае нужно учитывать наши возможности в новой области и принимать решения в зависимости от конкретных обстоятельств, которые заранее очень трудно предусмотреть.
В заключение нужно добавить, что Швеция и Норвегия также намереваются начать производство ядерных бомб.
III. Типы и мощность ядерных бомбУстройство ядерных бомб постоянно совершенствовалось, а их мощность возрастала.
1. Атомные бомбы.
а) Типы бомб.
Как мы уже говорили, бомба, сброшенная на Хиросиму, в качестве заряда имела уран 235. Во всех остальных бомбах, основанных на делении ядер, насколько нам известно, применялся плутоний, получаемый из урана 238.
В сообщении, сделанном русскими в апреле 1956 года, говорилось об атомной бомбе с зарядом тория. По всей вероятности, речь шла об уране 233, получаемом из тория искусственным путем.
б) Мощность бомб.
Мощность бомб, основанных на делении ядер, может быть самой различной: их тротиловый эквивалент может доходить до 500 тыс. т включительно. Иначе говоря, самые крупные бомбы этого типа соответствуют по мощности примерно 25 номинальным бомбам.
Такое ограничение объясняется двумя факторами, о которых мы говорили выше: критической массой и коэффициентом использования ядерного «горючего». Как мы видели, этот коэффициент у бомбы, сброшенной на Хиросиму, не превышал 5 %, что означает, что 19 кг урана из 20 не участвовало в реакции. Следовательно, для увеличения мощности атомных бомб нужно добиться такого положения, чтобы в реакции деления активно участвовала как можно большая часть расщепляющегося материала. По-видимому, этого можно достигнуть путем увеличения толщины оболочки заряда.
С точки зрения эффективности бомба типа сброшенной на Хиросиму с успехом заменяет 200 обычных десятитонных бомб. Для достижения того же эффекта с помощью 1000 артиллерийских орудий калибра 155 мм пришлось бы беспрерывно вести огонь 1,5 часа и выпустить сотню тысяч снарядов.
Но, кроме таких крупных бомб, производятся бомбы и меньшей мощности с тротиловым эквивалентом порядка 1000 т, а возможно, и ниже. В марте 1954 года американцы произвели подземный взрыв атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 1000 т. Эта бомба, умещающаяся в обыкновенном портфеле, делает воронку радиусом 50 м и глубиной 15 м.
Наконец, ни для кого теперь не является секретом, что существует атомная артиллерия. Вот основные тактико-технические данные американской 280-мм атомной пушки: максимальная скорость передвижения 50 км/час, вес всей системы в походном положении 85 т, длина в походном положении 26 м, ширина лафета 3,35 м, практическая дальность стрельбы порядка 20 км, вес снаряда – 450 кг (тротиловый эквивалент составляет 14–15 тыс. т).
У русских также есть атомные пушки различных моделей. Необходимо отметить, что если тактико-технические данные самих атомных орудий хорошо известны, то об атомных снарядах известно очень мало. Интересно, что американская 280-мм атомная пушка имеет практическую дальность стрельбы порядка 20 км, в то время как в 1918 году «Большая Берта», имевшая такой же калибр, вела огонь по Парижу из Компьенского леса, расположенного в 70 км от французской столицы.
2. Термоядерные бомбы.
а) Типы бомб.
В первых термоядерных бомбах, как мы видели, в качестве ядерного взрывчатого вещества использовались изотопы водорода. Бомба, испытанная американцами 1 ноября 1952 года, имела огромные размеры. Она была выполнена в форме куба с ребром 7–8 м и весила 65 т, в связи с чем одно время высказывались сомнения относительно того, сможет ли ее поднять тяжелый бомбардировщик.
Действительно, применявшиеся в этих бомбах жидкие дейтерий и тритий нужно было поместить в сосуд с очень толстыми стенками, способными выдержать давление, образующееся в результате испарения этих жидкостей при очень низких температурах. Этот сосуд в свою очередь нужно было окружить теплоизоляцией, чтобы замедлить испарение сжиженных газов.
Позднее, в 1954 году, стало известно, что водородные бомбы, испытанные 26 марта и 7 апреля, были сброшены обычными американскими бомбардировщиками. Очевидно, изменилось устройство бомб. Действительно, на этот раз речь шла о бомбах, использующих в качестве ядерного заряда литий. Литий является третьим элементов периодической системы элементов Менделеева. Он представляет собой чрезвычайно легкий одновалентный металл с удельным весом 0,5. Основную массу заряда в этих бомбах составлял, по всей вероятности, дейтерид лития. Под действием нейтронного потока, возникающего в момент взрыва атомного детонатора, литий, входящий в состав дейтерида лития, превращается в тритий, а затем происходит соединение ядер дейтерия и трития.
Потом появились водородные бомбы типа U (Ultimate Bomb), у которых оболочка заряда делалась не из урана 235, а из урана 238.
Взрыв в таких бомбах происходит в три приема. Сначала взрывается детонатор, представляющий собой обычную атомную бомбу, и создает высокую температуру, необходимую для реакции синтеза. Затем происходит реакция соединения ядер легких элементов, входящих в состав гидрида лития. Эта реакция сопровождается образованием большого количества нейтронов, обладающих высокой энергией; они вызывают деление урана 238, из которого сделана оболочка заряда. Поэтому такие бомбы называют иногда бомбами, основанными на принципе «деление – синтез – деление», а также бомбами типа «Fi-Fu-Fi» или «3F»[7]7
От английского fission (деление), fusion (синтез), fission (деление). – Прим. ред.
[Закрыть].
В водородной бомбе, испытанной американцами в марте 1954 года в Бикини, 80 % всей энергии взрыва выделилось за счет деления урана 238, из которого состояла оболочка, и только 20 % – за счет реакции синтеза легких элементов.
Иногда говорят и о так называемой кобальтовой бомбе. В этой бомбе корпус якобы сделан не из стали, а из кобальта, который под действием нейтронного потока становится радиоактивным и, испаряясь, очень сильно повышает радиоактивность облака взрыва. О степени радио активности этого облака приводились самые различные цифры. По тем данным, которыми мы располагаем, кобальтовые бомбы не испытывались.
Наконец, по имеющимся сведениям, испытанная русскими в ноябре 1955 года водородная бомба была вмонтирована в головку ракеты. Ракета, запущенная в Восточной Сибири, взорвалась на расстоянии 4 тыс. км от места запуска, в Северном Ледовитом океане, на высоте около 40 км, причем не исключена возможность, что взрыв произошел преждевременно, так как оптимальная высота взрыва должна была быть порядка не нескольких десятков километров, а всего нескольких километров.
б) Мощность термоядерных бомб.
Теоретически мощность термоядерных бомб ничем не ограничена. Как американцы, так и русские создали водородные бомбы в 1000–2000 раз мощнее номинальной.
Однако, как нам кажется, бомбы мощностью в 2000–3000 номинальных бомб представляют собой предел, так как v более мощных бомб ударная волна может в конце концов стать своеобразным препятствием, каким является забойка в шпуре, и основное действие взрыва будет проявляться только в верхних, более разреженных слоях атмосферы.
Американцы заявляли, что они проведут в 1956 году испытания еще более мощных бомб.
Атомное оружие, бывшее вначале оружием стратегического значения, стало теперь тактическим оружием, так как артиллерия имеет уже на вооружении атомные пушки, и не исключена возможность, что в скором времени пехота также получит на вооружение легкие атомные пушки, минометы и даже атомные ручные гранаты.
Подсчитано, что во время второй мировой войны союзники сбросили на Германию 13–50 тыс. т бомб. Полагают, что этих же самых результатов можно было бы добиться 50 номинальными атомными бомбами или 7 бомбами с тротиловым эквивалентом 150 тыс. т. А одна водородная бомба с тротиловым эквивалентом 12 млн. т в 10 раз мощнее всех сброшенных на Германию бомб!
Возможность применения ядерных бомб значительно возросла благодаря использованию современной ракетной техники. Один самолет-снаряд типа F-86H может брать шесть атомных бомб с общим тротиловым эквивалентом 500 тыс. т, что соответствует более чем 600 тыс. т обычных бомб. Впрочем, сведения в этой области поступают к нам с опозданием, поэтому приведенные выше данные к настоящему времени (лето 1956 года) наверняка уже превзойдены.
В последние годы некоторыми людьми овладела идея гонки вооружений. Не ведет ли эта гонка вооружений мир к пропасти?
