Bomu la atomiki hufanyaje kazi? Je, kichwa cha nyuklia kinafanya kazi vipi?

Reactor ya nyuklia inafanya kazi vizuri na kwa ufanisi. Vinginevyo, kama unavyojua, kutakuwa na shida. Lakini nini kinaendelea ndani? Wacha tujaribu kuunda kanuni ya operesheni ya nyuklia (nyuklia) kwa ufupi, kwa uwazi, na vituo.

Kwa asili, mchakato sawa unafanyika huko kama wakati wa mlipuko wa nyuklia. Mlipuko tu hutokea haraka sana, na katika reactor yote huenea muda mrefu. Matokeo yake, kila kitu kinabaki salama na sauti, na tunapokea nishati. Sio sana kwamba kila kitu karibu kingeharibiwa mara moja, lakini kutosha kabisa kutoa umeme kwa jiji.

Kabla ya kuelewa jinsi mmenyuko wa nyuklia unaodhibitiwa hutokea, unahitaji kujua ni nini. mmenyuko wa nyuklia hata kidogo.

Mwitikio wa nyuklia ni mchakato wa mageuzi (mgawanyiko) wa viini vya atomiki vinapoingiliana chembe za msingi na mionzi ya gamma.

Athari za nyuklia zinaweza kutokea kwa kunyonya na kutolewa kwa nishati. Reactor hutumia athari za pili.

Reactor ya nyuklia ni kifaa ambacho madhumuni yake ni kudumisha mmenyuko wa nyuklia unaodhibitiwa na kutolewa kwa nishati.

Mara nyingi kinu cha nyuklia pia huitwa atomiki. Hebu tuangalie kwamba hakuna tofauti ya msingi hapa, lakini kutoka kwa mtazamo wa sayansi ni sahihi zaidi kutumia neno "nyuklia". Sasa kuna aina nyingi za vinu vya nyuklia. Hizi ni vinu vikubwa vya kiviwanda vilivyoundwa kutoa nishati katika mitambo ya nguvu, vinu vya nyuklia vya manowari, vinu vidogo vya majaribio vinavyotumika katika majaribio ya kisayansi. Kuna hata vinu vinavyotumika kusafisha maji ya bahari.

Historia ya kuundwa kwa reactor ya nyuklia

Kinu cha kwanza cha nyuklia kilizinduliwa mnamo 1942 sio mbali sana. Hii ilitokea USA chini ya uongozi wa Fermi. Reactor hii iliitwa "Chicago Woodpile".

Mnamo 1946, kinu cha kwanza cha Soviet, kilichozinduliwa chini ya uongozi wa Kurchatov, kilianza kufanya kazi. Mwili wa kinu hiki ulikuwa mpira wa kipenyo cha mita saba. Reactor za kwanza hazikuwa na mfumo wa baridi, na nguvu zao zilikuwa ndogo. Kwa njia, Reactor ya Soviet ilikuwa na nguvu ya wastani ya Watts 20, na ile ya Amerika - 1 Watts. Kwa kulinganisha: nguvu ya wastani ya mitambo ya kisasa ya nguvu ni Gigawati 5. Chini ya miaka kumi baada ya kuzinduliwa kwa kinu cha kwanza, kinu cha kwanza cha nguvu za nyuklia duniani kilifunguliwa katika jiji la Obninsk.

Kanuni ya uendeshaji wa reactor ya nyuklia (nyuklia).

Kinu chochote cha nyuklia kina sehemu kadhaa: msingi Na mafuta Na msimamizi , kiakisi cha nyutroni , baridi , mfumo wa udhibiti na ulinzi . Isotopu hutumiwa mara nyingi kama mafuta katika vinu. urani (235, 238, 233), plutonium (239) na waturiamu (232). Msingi ni boiler ambayo maji ya kawaida (baridi) inapita. Miongoni mwa vipozezi vingine, "maji mazito" na grafiti ya kioevu haitumiwi sana. Ikiwa tunazungumzia juu ya uendeshaji wa mitambo ya nyuklia, basi reactor ya nyuklia hutumiwa kuzalisha joto. Umeme yenyewe huzalishwa kwa kutumia njia sawa na katika aina nyingine za mimea ya nguvu - mvuke huzunguka turbine, na nishati ya harakati inabadilishwa kuwa nishati ya umeme.

Chini ni mchoro wa uendeshaji wa reactor ya nyuklia.

Kama tulivyokwisha sema, kuoza kwa kiini kizito cha urani hutoa vitu vyepesi na neutroni kadhaa. Neutroni zinazotokana hugongana na viini vingine, pia na kuzifanya kugawanyika. Wakati huo huo, idadi ya nyutroni inakua kama maporomoko ya theluji.

Inapaswa kutajwa hapa sababu ya kuzidisha neutroni . Kwa hivyo, ikiwa mgawo huu unazidi thamani sawa na moja, mlipuko wa nyuklia hutokea. Ikiwa thamani ni chini ya moja, kuna neutroni chache sana na majibu hupotea. Lakini ikiwa unadumisha thamani ya mgawo sawa na moja, majibu yataendelea kwa muda mrefu na kwa utulivu.

Swali ni jinsi ya kufanya hivyo? Katika reactor, mafuta ni katika kinachojulikana vipengele vya mafuta (TVLakh). Hizi ni vijiti ambavyo vina, kwa namna ya vidonge vidogo, mafuta ya nyuklia . Vijiti vya mafuta vinaunganishwa kwenye kaseti za umbo la hexagonal, ambazo zinaweza kuwa na mamia katika reactor. Kaseti zilizo na vijiti vya mafuta hupangwa kwa wima, na kila fimbo ya mafuta ina mfumo unaokuwezesha kurekebisha kina cha kuzamishwa kwake ndani ya msingi. Mbali na kaseti zenyewe, zinajumuisha vijiti vya kudhibiti Na vijiti vya ulinzi wa dharura . Vijiti vinatengenezwa kwa nyenzo ambayo inachukua neutroni vizuri. Kwa hivyo, vijiti vya kudhibiti vinaweza kupunguzwa kwa kina tofauti katika msingi, na hivyo kurekebisha sababu ya kuzidisha ya neutroni. Vijiti vya dharura vimeundwa ili kuzima kiboreshaji wakati wa dharura.

Kinu cha nyuklia kinaanzishwaje?

Tumefikiria kanuni ya uendeshaji yenyewe, lakini jinsi ya kuanza na kufanya kazi ya reactor? Kwa kusema, hapa ni - kipande cha urani, lakini mmenyuko wa mnyororo hauanza ndani yake peke yake. Jambo ni kwamba katika fizikia ya nyuklia kuna dhana molekuli muhimu .

Misa muhimu ni wingi wa nyenzo zenye mpasuko zinazohitajika ili kuanza mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia.

Kwa msaada wa vijiti vya mafuta na vijiti vya kudhibiti katika reactor, a molekuli muhimu mafuta ya nyuklia, na kisha reactor inaletwa katika kazi katika hatua kadhaa kiwango bora nguvu.

Katika nakala hii, tulijaribu kukupa wazo la jumla la muundo na kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia (nyuklia). Ikiwa una maswali yoyote juu ya mada au umeulizwa tatizo katika fizikia ya nyuklia katika chuo kikuu, tafadhali wasiliana kwa wataalamu wa kampuni yetu. Kama kawaida, tuko tayari kukusaidia kutatua suala lolote muhimu kuhusu masomo yako. Na wakati tunaendelea nayo, hapa kuna video nyingine ya kielimu kwa uangalifu wako!

Ili kuelewa kanuni ya uendeshaji na muundo wa kinu cha nyuklia, unahitaji kuchukua safari fupi ya zamani. Kinu cha nyuklia ni ndoto ya karne nyingi, ingawa haijafikiwa kikamilifu, ya ubinadamu chanzo kisichoisha nishati. "Mzazi" wake wa zamani ni moto uliotengenezwa na matawi kavu, ambayo mara moja uliwasha na kuwasha moto vyumba vya pango ambapo babu zetu wa mbali walipata wokovu kutoka kwa baridi. Baadaye, watu walijua hidrokaboni - makaa ya mawe, shale, mafuta na gesi asilia.

Enzi ya msukosuko lakini ya muda mfupi ilianza, ambayo ilibadilishwa na enzi nzuri zaidi ya umeme. Miji ilijaa mwanga, na warsha zilijaa sauti ya mashine zisizoonekana hadi sasa zinazoendeshwa na injini za umeme. Kisha ilionekana kuwa maendeleo yalikuwa yamefikia ukomo wake.

Kila kitu kimebadilika ndani marehemu XIX karne, wakati duka la dawa Mfaransa Antoine Henri Becquerel aligundua kwa bahati mbaya kwamba chumvi za uranium ni mionzi. Miaka 2 baadaye, washirika wake Pierre Curie na mkewe Maria Sklodowska-Curie walipata radiamu na polonium kutoka kwao, na kiwango chao cha mionzi kilikuwa mara milioni zaidi kuliko ile ya thorium na urani.

Fimbo ilichukuliwa na Ernest Rutherford, ambaye alisoma kwa undani asili ya mionzi ya mionzi. Ndivyo ilianza umri wa atomi, ambayo ilimzaa mtoto wake mpendwa - reactor ya atomiki.

Kinu cha kwanza cha nyuklia

"Mzaliwa wa kwanza" anatoka USA. Mnamo Desemba 1942, sasa ya kwanza ilitolewa na reactor, ambayo ilipokea jina la muumbaji wake - moja ya wanafizikia wakubwa karne E. Fermi. Miaka mitatu baadaye, kituo cha nyuklia cha ZEEP kilianza kutumika nchini Kanada. "Bronze" ilienda kwa kinu cha kwanza cha Soviet F-1, kilichozinduliwa mwishoni mwa 1946. I.V. Kurchatov alikua mkuu wa mradi wa nyuklia wa ndani. Leo, zaidi ya vitengo 400 vya nguvu za nyuklia vinafanya kazi kwa mafanikio ulimwenguni.

Aina za vinu vya nyuklia

Kusudi lao kuu ni kuunga mkono mmenyuko wa nyuklia unaodhibitiwa ambao hutoa umeme. Baadhi ya reactors huzalisha isotopu. Kwa kifupi, ni vifaa katika kina ambacho baadhi ya vitu hubadilishwa kuwa vingine na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati ya joto. Hii ni aina ya "tanuru" ambapo, badala ya mafuta ya jadi, isotopu za urani - U-235, U-238 na plutonium (Pu) - huchomwa.

Tofauti, kwa mfano, gari iliyoundwa kwa aina kadhaa za petroli, kila aina ya mafuta ya mionzi ina aina yake ya reactor. Kuna mbili kati yao - kwa polepole (na U-235) na haraka (na U-238 na Pu) neutroni. Mitambo mingi ya nguvu za nyuklia ina vinu kulingana na neutroni za polepole. Mbali na mitambo ya nyuklia, mitambo "inafanya kazi" ndani vituo vya utafiti, kwenye manowari za nyuklia na.

Jinsi reactor inavyofanya kazi

Reactor zote zina takriban sakiti sawa. "Moyo" wake ni eneo la kazi. Inaweza kulinganishwa takriban na kikasha cha moto cha jiko la kawaida. Tu badala ya kuni kuna mafuta ya nyuklia kwa namna ya vipengele vya mafuta na msimamizi - vijiti vya mafuta. Eneo la kazi liko ndani ya aina ya capsule - kiakisi cha neutron. Vijiti vya mafuta "huosha" na baridi - maji. Kwa sababu katika "moyo" kuna sana ngazi ya juu radioactivity, imezungukwa na ulinzi wa kuaminika wa mionzi.

Waendeshaji hudhibiti uendeshaji wa mmea kwa kutumia mifumo miwili muhimu - udhibiti wa mmenyuko wa mnyororo na mfumo wa mbali usimamizi. Ikiwa dharura itatokea, ulinzi wa dharura unawashwa mara moja.

Je, reactor inafanya kazi gani?

"Mwali" wa atomiki hauonekani, kwani michakato hufanyika kwa kiwango cha mgawanyiko wa nyuklia. Wakati wa mmenyuko wa mnyororo, kuoza kwa viini vizito ndani ya vipande vidogo, ambavyo, vikiwa katika hali ya msisimko, huwa vyanzo vya neutroni na chembe zingine ndogo. Lakini mchakato hauishii hapo. Neutroni zinaendelea "kugawanyika", kama matokeo ambayo kiasi kikubwa cha nishati hutolewa, yaani, kile kinachotokea kwa ajili ya ambayo mitambo ya nyuklia hujengwa.

Kazi kuu ya wafanyikazi ni kudumisha mmenyuko wa mnyororo kwa msaada wa viboko vya kudhibiti kwa kiwango cha mara kwa mara, kinachoweza kubadilishwa. Hii ni tofauti yake kuu kutoka kwa bomu la atomiki, ambapo mchakato wa uharibifu wa nyuklia hauwezi kudhibitiwa na unaendelea kwa kasi, kwa namna ya mlipuko wenye nguvu.

Kilichotokea kwenye kinu cha nyuklia cha Chernobyl

Moja ya sababu kuu za maafa Kiwanda cha nguvu cha nyuklia cha Chernobyl Aprili 1986 - ukiukaji mkubwa sheria za usalama za uendeshaji wakati wa matengenezo ya kawaida kwenye kitengo cha 4 cha nguvu. Kisha vijiti 203 vya grafiti viliondolewa wakati huo huo kutoka kwa msingi badala ya 15 zilizoruhusiwa na kanuni. Kama matokeo, mmenyuko wa mnyororo usioweza kudhibitiwa ambao ulianza ulimalizika kwa mlipuko wa joto na uharibifu kamili wa kitengo cha nguvu.

Reactor za kizazi kipya

Nyuma muongo uliopita Urusi imekuwa moja ya viongozi katika nishati ya nyuklia duniani. Washa wakati huu Shirika la serikali Rosatom linajenga vinu vya nyuklia katika nchi 12, ambapo vitengo 34 vya nguvu vinajengwa. Mahitaji hayo makubwa ni ushahidi wa kiwango cha juu cha teknolojia ya kisasa ya nyuklia ya Kirusi. Inayofuata kwenye mstari ni vinu vipya vya kizazi cha 4.

"Brest"

Mmoja wao ni Brest, ambayo inaendelezwa kama sehemu ya mradi wa Breakthrough. Sasa mifumo ya uendeshaji mifumo ya mzunguko wa wazi hufanya kazi kwenye urani iliyorutubishwa kidogo, ambayo huacha kiasi kikubwa cha mafuta yaliyotumiwa ambayo lazima yatupwe, ambayo inahitaji gharama kubwa. "Brest" - reactor ya neutron ya haraka ni ya pekee katika mzunguko wake uliofungwa.

Ndani yake, mafuta yaliyotumiwa, baada ya usindikaji ufaao katika reactor ya neutroni ya haraka, tena inakuwa mafuta kamili, ambayo yanaweza kupakiwa tena kwenye ufungaji sawa.

Brest inatofautishwa na kiwango cha juu cha usalama. Haitawahi "kulipuka" hata katika ajali mbaya zaidi, ni ya kiuchumi sana na ya kirafiki, kwani hutumia tena uranium yake "iliyofanywa upya". Pia haiwezi kutumika kutengeneza plutonium ya kiwango cha silaha, ambayo inafungua matarajio mapana zaidi ya mauzo yake nje.

VVER-1200

VVER-1200 ni kinu cha ubunifu cha 3+ chenye uwezo wa MW 1150. Shukrani kwa uwezo wake wa kipekee wa kiufundi, ina karibu usalama kamili wa uendeshaji. Reactor ina vifaa vingi vya mifumo ya usalama ambayo itafanya kazi kiatomati hata kwa kukosekana kwa usambazaji wa umeme.

Mmoja wao ni mfumo wa kuondolewa kwa joto usio na joto, ambao huwashwa kiatomati wakati reactor imezimwa kabisa. Katika kesi hii, mizinga ya dharura ya majimaji hutolewa. Ikiwa kuna kushuka kwa shinikizo isiyo ya kawaida katika mzunguko wa msingi, kiasi kikubwa cha maji kilicho na boroni huanza kutolewa kwa reactor, ambayo inazima mmenyuko wa nyuklia na inachukua neutroni.

Ujuzi mwingine uko katika sehemu ya chini ya ganda la kinga - "mtego" wa kuyeyuka. Ikiwa, kama matokeo ya ajali, msingi "huvuja", "mtego" hautaruhusu kuanguka. kizuizi na itazuia bidhaa zenye mionzi kuingia ardhini.

Kifaa na kanuni ya uendeshaji inategemea uanzishaji na udhibiti wa mmenyuko wa nyuklia unaojitegemea. Inatumika kama zana ya utafiti kwa uzalishaji isotopu za mionzi na kama chanzo cha nishati mitambo ya nyuklia.

kanuni ya uendeshaji (kwa ufupi)

Hii hutumia mchakato ambapo kiini kizito hugawanyika na kuwa vipande viwili vidogo. Vipande hivi viko katika hali ya msisimko mkubwa na hutoa neutroni, chembe nyingine ndogo ndogo na fotoni. Neutroni zinaweza kusababisha mgawanyiko mpya, na kusababisha zaidi yao kutolewa, na kadhalika. Mfululizo huo unaoendelea wa kujitegemea wa kugawanyika huitwa mmenyuko wa mnyororo. Hii inatoa kiasi kikubwa cha nishati, uzalishaji ambao ni madhumuni ya kutumia mitambo ya nyuklia.

Kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia ni kwamba karibu 85% ya nishati ya fission hutolewa ndani ya muda mfupi sana baada ya kuanza kwa majibu. Iliyobaki hutolewa kama matokeo kuoza kwa mionzi bidhaa za mgawanyiko baada ya kutoa neutroni. Kuoza kwa mionzi ni mchakato ambao atomi hufikia hali thabiti zaidi. Inaendelea baada ya mgawanyiko kukamilika.

Katika bomu la atomiki, mmenyuko wa mnyororo huongezeka kwa nguvu hadi nyenzo nyingi zitenganishwe. Hii hutokea haraka sana, ikitoa milipuko yenye nguvu sana ya kawaida ya mabomu kama hayo. Muundo na kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia hutegemea kudumisha mmenyuko wa mnyororo katika kiwango kinachodhibitiwa, karibu mara kwa mara. Imeundwa kwa njia ambayo haiwezi kulipuka kama bomu la atomiki.

Mmenyuko wa mnyororo na umakinifu

Fizikia ya kinuklia cha mtengano wa nyuklia ni kwamba mmenyuko wa mnyororo huamuliwa na uwezekano wa mgawanyiko wa kiini baada ya neutroni kutolewa. Ikiwa idadi ya watu wa mwisho hupungua, basi kiwango cha mgawanyiko hatimaye kitashuka hadi sifuri. Katika kesi hii, reactor itakuwa katika hali ya subcritical. Ikiwa idadi ya neutroni inadumishwa kwa kiwango cha mara kwa mara, basi kiwango cha fission kitabaki imara. Reactor itakuwa katika hali mbaya. Hatimaye, ikiwa idadi ya nyutroni inakua kwa muda, kasi ya mgawanyiko na nguvu zitaongezeka. Hali ya msingi itakuwa supercritical.

Kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia ni kama ifuatavyo. Kabla ya kuzinduliwa, idadi ya nyutroni iko karibu na sifuri. Kisha waendeshaji huondoa vijiti vya kudhibiti kutoka kwa msingi, na kuongeza mgawanyiko wa nyuklia, ambayo kwa muda inasukuma kiboreshaji katika hali ya juu sana. Baada ya kufikia nguvu iliyokadiriwa, waendeshaji hurejesha vijiti vya udhibiti, kurekebisha idadi ya neutroni. Baadaye, reactor inadumishwa katika hali mbaya. Wakati inahitaji kusimamishwa, waendeshaji huingiza vijiti kwa njia yote. Hii inakandamiza mgawanyiko na kuhamisha msingi hadi hali ya uhakiki.

Aina za Reactor

Mitambo mingi ya nguvu za nyuklia duniani ni mitambo ya kuzalisha nishati, inayozalisha joto linalohitajika kugeuza mitambo inayoendesha jenereta. nishati ya umeme. Pia kuna vinu vingi vya utafiti, na baadhi ya nchi zina nyambizi au meli za juu zinazoendeshwa na nishati ya atomiki.

Ufungaji wa nishati

Kuna aina kadhaa za reactors za aina hii, lakini muundo wa maji ya mwanga hutumiwa sana. Kwa upande wake, inaweza kutumia maji yenye shinikizo au maji ya kuchemsha. Katika kesi ya kwanza, kioevu chini shinikizo la juu inapokanzwa na joto la eneo la kazi na huingia jenereta ya mvuke. Huko, joto kutoka kwa mzunguko wa msingi huhamishiwa kwenye mzunguko wa sekondari, ambayo pia ina maji. Mvuke unaozalishwa hatimaye hutumika kama giligili inayofanya kazi katika mzunguko wa turbine ya mvuke.

Reactor ya maji ya kuchemsha hufanya kazi kwa kanuni ya mzunguko wa moja kwa moja wa nishati. Maji yanayopita kwenye msingi huletwa kwa chemsha kwa shinikizo la kati. Mvuke ulijaa hupitia mfululizo wa separators na dryers ziko katika chombo reactor, ambayo inaongoza kwa hali superheated. Mvuke wa maji yenye joto kali kisha hutumika kama giligili inayofanya kazi kugeuza turbine.

Joto la juu la gesi lililopozwa

Kiyeyeyusha chenye joto la juu kilichopozwa na gesi (HTGR) ni kinu cha nyuklia ambacho kanuni yake ya uendeshaji inategemea matumizi ya mchanganyiko wa grafiti na mikrofoni ya mafuta kama mafuta. Kuna miundo miwili inayoshindana:

mfumo wa "kujaza" wa Ujerumani unaotumia vipengele vya mafuta ya spherical na kipenyo cha mm 60, ambayo ni mchanganyiko wa grafiti na mafuta katika shell ya grafiti;
toleo la Amerika kwa namna ya prism ya grafiti ya hexagonal inayoingiliana ili kuunda msingi.

Katika visa vyote viwili, kipozezi kina heliamu chini ya shinikizo la angahewa 100 hivi. KATIKA mfumo wa Ujerumani heliamu hupitia mapengo kwenye safu ya spherical seli za mafuta, na katika moja ya Amerika - kupitia mashimo katika prisms ya grafiti iko kando ya mhimili wa ukanda wa kati wa reactor. Chaguzi zote mbili zinaweza kufanya kazi kwa joto la juu sana, kwani grafiti ni kubwa sana joto la juu usablimishaji, na heliamu ni ajizi kabisa ya kemikali. Heliamu ya moto inaweza kutumika moja kwa moja kama giligili inayofanya kazi kwenye turbine ya gesi kwenye joto la juu, au joto lake linaweza kutumika kutoa mvuke wa mzunguko wa maji.

Kioevu cha chuma na kanuni ya kufanya kazi

Reactor za neutroni za kasi zilizopozwa na sodiamu zilipata uangalizi maalum umakini mkubwa katika miaka ya 1960-1970. Ilionekana basi kwamba uwezo wao wa kuzaliana ungehitajika hivi karibuni ili kuzalisha mafuta kwa ajili ya sekta ya nyuklia inayopanuka kwa kasi. Ilipodhihirika katika miaka ya 1980 kwamba matarajio haya hayakuwa ya kweli, shauku ilipungua. Walakini, mitambo kadhaa ya aina hii imejengwa huko USA, Urusi, Ufaransa, Uingereza, Japan na Ujerumani. Wengi wao hutumia dioksidi ya uranium au mchanganyiko wake na dioksidi ya plutonium. Hata hivyo nchini Marekani, mafanikio makubwa zaidi imepatikana kwa mafuta ya metali.

CANDU

Kanada inaelekeza juhudi zake kwenye vinu vinavyotumia urani asilia. Hii inaondoa hitaji la kukimbilia huduma za nchi zingine ili kuiboresha. Matokeo ya sera hii yalikuwa kinu cha deuterium-uranium (CANDU). Inadhibitiwa na kupozwa na maji mazito. Muundo na kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia ni pamoja na kutumia hifadhi na baridi ya D 2 O saa. shinikizo la anga. Msingi hutobolewa na mabomba yaliyotengenezwa na aloi ya zirconium iliyo na mafuta ya asili ya urani, ambayo maji mazito ambayo huipoza huzunguka. Umeme hutolewa kwa kuhamisha joto la mgawanyiko kwenye maji mazito hadi kwenye kipozeo ambacho huzunguka kupitia jenereta ya mvuke. Mvuke katika mzunguko wa pili kisha hupitia mzunguko wa kawaida wa turbine.

Vifaa vya utafiti

Kwa utafiti wa kisayansi Mara nyingi, reactor ya nyuklia hutumiwa, kanuni ya uendeshaji ambayo ni matumizi ya baridi ya maji na vipengele vya mafuta ya uranium yenye umbo la sahani kwa namna ya makusanyiko. Inaweza kufanya kazi kwa viwango vingi vya nguvu, kutoka kilowati kadhaa hadi mamia ya megawati. Kwa kuwa uzalishaji wa nguvu sio lengo kuu la vinu vya utafiti, vina sifa ya nishati ya joto inayozalishwa, msongamano na nishati ya kawaida ya neutroni za msingi. Vigezo hivi ndivyo husaidia kutathmini uwezo wa kinu cha utafiti kufanya utafiti mahususi. Mifumo ya nguvu za chini hupatikana katika vyuo vikuu na hutumiwa kufundishia, wakati mifumo ya nguvu ya juu inahitajika katika maabara za utafiti kwa nyenzo na upimaji wa utendakazi na utafiti wa jumla.

Ya kawaida zaidi ni kinu cha nyuklia cha utafiti, muundo na kanuni ya uendeshaji ambayo ni kama ifuatavyo. Msingi wake iko chini ya bwawa kubwa la kina la maji. Hii hurahisisha uchunguzi na uwekaji wa njia ambazo mihimili ya neutroni inaweza kuelekezwa. Katika viwango vya chini vya nishati hakuna haja ya kusukuma kipozezi kwani upitishaji asilia wa kipozea hutoa uondoaji wa kutosha wa joto ili kudumisha hali salama za uendeshaji. Mchanganyiko wa joto kawaida iko juu ya uso au juu ya bwawa ambapo maji ya moto hujilimbikiza.

Ufungaji wa meli

Matumizi ya asili na kuu ya vinu vya nyuklia ni matumizi yao katika manowari. Faida yao kuu ni kwamba, tofauti na mifumo ya mwako wa mafuta ya mafuta, hauhitaji hewa kuzalisha umeme. Kwa hivyo, manowari ya nyuklia inaweza kubaki chini ya maji kwa muda mrefu, wakati manowari ya kawaida ya dizeli-umeme inapaswa kupanda juu ya uso mara kwa mara ili kuwasha injini zake katikati ya hewa. inatoa faida ya kimkakati kwa meli za majini. Shukrani kwa hilo, hakuna haja ya kujaza mafuta kwenye bandari za kigeni au kutoka kwa meli zilizo hatarini kwa urahisi.

Kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia kwenye manowari imeainishwa. Walakini, inajulikana kuwa huko USA hutumia urani iliyoimarishwa sana, na hupunguzwa polepole na kupozwa na maji nyepesi. Muundo wa kinu cha kwanza cha manowari ya nyuklia, USS Nautilus, uliathiriwa sana na vifaa vya nguvu vya utafiti. Vipengele vyake vya kipekee ni sana hisa kubwa reactivity, kuhakikisha muda mrefu wa operesheni bila kuongeza mafuta na uwezo wa kuanzisha upya baada ya kuacha. Kiwanda cha nguvu katika manowari lazima kiwe kimya sana ili kuzuia kugunduliwa. Ili kukidhi mahitaji maalum ya madarasa tofauti ya manowari, mifano tofauti ya mimea ya nguvu iliundwa.

Wabebaji wa ndege za Jeshi la Jeshi la Merika hutumia kinu cha nyuklia, kanuni ya uendeshaji ambayo inaaminika kukopwa kutoka kwa manowari kubwa zaidi. Maelezo ya muundo wao pia hayajachapishwa.

Mbali na Marekani, Uingereza, Ufaransa, Urusi, China na India zina manowari za nyuklia. Katika kila kisa, muundo haukufunuliwa, lakini inaaminika kuwa zote zinafanana sana - hii ni matokeo ya mahitaji sawa kwao. vipimo vya kiufundi. Urusi pia ina meli ndogo inayotumia vinu sawa na manowari za Soviet.

Ufungaji wa viwanda

Kwa madhumuni ya uzalishaji, reactor ya nyuklia hutumiwa, kanuni ya uendeshaji ambayo ni tija ya juu na kiwango cha chini cha uzalishaji wa nishati. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kukaa kwa muda mrefu kwa plutonium katika msingi husababisha mkusanyiko wa 240 Pu zisizohitajika.

Uzalishaji wa tritium

Hivi sasa, nyenzo kuu zinazozalishwa na mifumo kama hii ni tritium (3H au T) - malipo ya Plutonium-239 ina nusu ya maisha ya miaka 24,100, kwa hivyo nchi zilizo na silaha za nyuklia zinazotumia kipengele hiki huwa na zaidi yake. kuliko lazima. Tofauti na 239 Pu, tritium ina nusu ya maisha ya takriban miaka 12. Kwa hivyo, ili kudumisha vifaa muhimu, isotopu hii ya mionzi ya hidrojeni lazima itolewe kwa kuendelea. Huko USA huko Savannah River (jimbo Carolina Kusini), kwa mfano, kuna mitambo kadhaa ya maji nzito inayofanya kazi ambayo hutoa tritium.

Vitengo vya nguvu vinavyoelea

Vinu vya nyuklia vimeundwa ambavyo vinaweza kutoa umeme na joto la mvuke kwa maeneo ya mbali. Katika Urusi, kwa mfano, mimea ndogo ya nguvu iliyoundwa mahsusi kutumikia Arctic imepata matumizi. makazi. Nchini Uchina, MW 10 HTR-10 hutoa joto na nguvu kwa taasisi ya utafiti mahali ilipo. Utengenezaji wa vinu vidogo vinavyodhibitiwa kiotomatiki vyenye uwezo sawa unaendelea nchini Uswidi na Kanada. Kati ya 1960 na 1972, Jeshi la Merika lilitumia vinu vya maji kwa nguvu kuweka besi za mbali huko Greenland na Antaktika. Walibadilishwa na mitambo ya nguvu ya mafuta.

Ushindi wa nafasi

Kwa kuongeza, mitambo ilitengenezwa kwa ajili ya usambazaji wa nguvu na harakati katika anga ya nje. Kati ya 1967 na 1988 Umoja wa Soviet iliweka vitengo vidogo vya nyuklia kwenye mfululizo wa satelaiti za Cosmos kwa vifaa vya nguvu na telemetry, lakini sera hii imekuwa lengo la kukosolewa. Angalau moja ya satelaiti hizi iliingia kwenye angahewa ya Dunia, na kusababisha uchafuzi wa mionzi katika maeneo ya mbali ya Kanada. Marekani imerusha setilaiti moja tu ya nyuklia, mwaka 1965. Hata hivyo, miradi ya matumizi yao katika safari za anga za mbali, uchunguzi wa kibinadamu wa sayari nyingine, au kwenye msingi wa kudumu wa mwezi inaendelea kuendelezwa. Hii itakuwa lazima kuwa mtambo wa nyuklia wa gesi-kilichopozwa au kioevu, kanuni za kimwili ambazo zitatoa joto la juu iwezekanavyo ili kupunguza ukubwa wa radiator. Kwa kuongezea, kinu cha teknolojia ya angani lazima kiwe mbamba iwezekanavyo ili kupunguza kiasi cha nyenzo zinazotumiwa kukinga na kupunguza uzito wakati wa uzinduzi na anga. Ugavi wa mafuta utahakikisha uendeshaji wa reactor kwa kipindi chote cha kukimbia kwa nafasi.

Kuibuka kwa silaha zenye nguvu kama bomu la nyuklia, ilikuwa ni matokeo ya mwingiliano wa mambo ya kimataifa ya lengo na asili ya kujitegemea. Kwa kusudi, uumbaji wake ulisababishwa na maendeleo ya haraka ya sayansi, ambayo ilianza na uvumbuzi wa kimsingi wa fizikia katika nusu ya kwanza ya karne ya ishirini. Sababu yenye nguvu zaidi ilikuwa hali ya kijeshi na kisiasa ya miaka ya 40, wakati nchi muungano wa kupinga Hitler- USA, Great Britain, USSR - walijaribu kupata mbele ya kila mmoja katika maendeleo ya silaha za nyuklia.

Masharti ya kuunda bomu la nyuklia

Hatua ya mwanzo ya njia ya kisayansi ya kuundwa kwa silaha za atomiki ilikuwa 1896, wakati mwanakemia wa Kifaransa A. Becquerel aligundua mionzi ya uranium. Ilikuwa ni mwitikio wa mnyororo wa kipengele hiki ambao uliunda msingi wa maendeleo silaha ya kutisha.

Mwishoni mwa karne ya 19 na katika miongo ya kwanza ya karne ya 20, wanasayansi waligundua miale ya alfa, beta, na gamma na kugundua isotopu nyingi zenye mionzi. vipengele vya kemikali, sheria ya kuoza kwa mionzi na kuweka msingi wa utafiti wa isometri ya nyuklia. Katika miaka ya 1930, nyutroni na positroni zilijulikana, na kiini cha atomi ya uranium kiligawanywa kwa mara ya kwanza kwa kunyonya kwa nyutroni. Huu ulikuwa msukumo wa mwanzo wa uundaji wa silaha za nyuklia. Wa kwanza kuvumbua na kuweka hati miliki muundo wa bomu la nyuklia mnamo 1939 alikuwa mwanafizikia wa Ufaransa Frederic Joliot-Curie.

Matokeo yake maendeleo zaidi silaha ya nyuklia imekuwa jambo la kihistoria ambalo halijawahi kushuhudiwa katika kijeshi-kisiasa na kimkakati lenye uwezo wa kuhakikisha usalama wa taifa wa nchi inayomiliki na kupunguza uwezo wa mifumo mingine yote ya silaha.

Ubunifu wa bomu la atomiki lina idadi ya vifaa tofauti, ambavyo kuu mbili zinajulikana:

fremu,
mfumo wa otomatiki.

Automatisering, pamoja na malipo ya nyuklia, iko katika nyumba ambayo inawalinda kutokana na mvuto mbalimbali (mitambo, mafuta, nk). Mfumo wa otomatiki hudhibiti kwamba mlipuko hutokea kwa wakati uliowekwa madhubuti. Inajumuisha vipengele vifuatavyo:

mlipuko wa dharura;
kifaa cha usalama na jogoo;
usambazaji wa nguvu;
chaji vitambuzi vya mlipuko.

Uwasilishaji wa chaji za atomiki unafanywa kwa kutumia makombora ya anga, balestiki na cruise. Katika kesi hii, silaha za nyuklia zinaweza kuwa sehemu ya bomu la ardhini, torpedo, bomu ya angani, nk.

Mifumo ya kulipua bomu ya nyuklia inatofautiana. Rahisi zaidi ni kifaa cha sindano, ambacho msukumo wa mlipuko unapiga lengo na uundaji unaofuata wa wingi wa juu.

Tabia nyingine ya silaha za atomiki ni ukubwa wa caliber: ndogo, kati, kubwa. Mara nyingi, nguvu ya mlipuko inaonyeshwa na TNT sawa. Silaha ndogo ya nyuklia inamaanisha nguvu ya malipo ya tani elfu kadhaa za TNT. Kiwango cha wastani tayari ni sawa na makumi ya maelfu ya tani za TNT, kubwa hupimwa kwa mamilioni.

Kanuni ya uendeshaji

Muundo wa bomu la atomiki unategemea kanuni ya kutumia nishati ya nyuklia iliyotolewa wakati wa mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia. Huu ni mchakato wa fission ya nzito au fusion ya nuclei mwanga. Kwa sababu ya kutolewa kwa kiwango kikubwa cha nishati ya nyuklia katika muda mfupi zaidi, bomu la nyuklia linaainishwa kama silaha ya maangamizi makubwa.

Wakati wa mchakato huu, kuna maeneo mawili muhimu:

katikati ya mlipuko wa nyuklia ambayo mchakato unafanyika moja kwa moja;
kitovu, ambacho ni makadirio ya mchakato huu kwenye uso (wa ardhi au maji).

Mlipuko wa nyuklia hutoa kiasi cha nishati ambacho, kinapoonyeshwa ardhini, husababisha tetemeko la ardhi. Upeo wa kuenea kwao ni kubwa sana, lakini uharibifu mkubwa mazingira inatumika kwa umbali wa mita mia chache tu.

Silaha za atomiki zina aina kadhaa za uharibifu:

mionzi ya mwanga,
uchafuzi wa mionzi,
wimbi la mshtuko,
mionzi ya kupenya,
mapigo ya sumakuumeme.

Mlipuko wa nyuklia unaambatana na flash mkali, ambayo hutengenezwa kutokana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha mwanga na nishati ya joto. Nguvu ya flash hii ni mara nyingi zaidi kuliko nguvu ya mionzi ya jua, hivyo hatari ya mwanga na uharibifu wa joto huenea zaidi ya kilomita kadhaa.

Mwingine sana sababu hatari Athari za bomu la nyuklia ni mionzi inayotolewa wakati wa mlipuko. Inafanya tu kwa sekunde 60 za kwanza, lakini ina nguvu ya juu ya kupenya.

Wimbi la mshtuko Ina nguvu kubwa na athari kubwa ya uharibifu, kwa hiyo katika suala la sekunde husababisha madhara makubwa kwa watu, vifaa, na majengo.

Mionzi ya kupenya ni hatari kwa viumbe hai na husababisha maendeleo ya ugonjwa wa mionzi kwa wanadamu. Pulse ya sumakuumeme huathiri vifaa tu.

Aina zote hizi za uharibifu kwa pamoja hufanya bomu la atomiki kuwa silaha hatari sana.

Majaribio ya kwanza ya bomu la nyuklia

Marekani ilikuwa ya kwanza kuonyesha nia kubwa ya silaha za atomiki. Mwisho wa 1941, nchi ilitenga pesa na rasilimali nyingi kwa kuunda silaha za nyuklia. Matokeo ya kazi hiyo yalikuwa majaribio ya kwanza ya bomu la atomiki na kifaa cha kulipuka cha Gadget, ambacho kilifanyika mnamo Julai 16, 1945 katika jimbo la Amerika la New Mexico.

Wakati umefika kwa Marekani kuchukua hatua. Ili kumaliza Vita vya Kidunia vya pili kwa ushindi, iliamuliwa kumshinda mshirika Ujerumani ya Hitler- Japan. Pentagon ilichagua shabaha za mashambulio ya kwanza ya nyuklia, ambapo Merika ilitaka kuonyesha jinsi silaha zenye nguvu ilizo nazo.

Mnamo Agosti 6 mwaka huo huo, bomu la kwanza la atomiki, lililoitwa "Mtoto," lilirushwa kwenye jiji la Japan la Hiroshima, na mnamo Agosti 9, bomu lililoitwa "Fat Man" lilianguka Nagasaki.

Wimbo wa Hiroshima ulizingatiwa kuwa kamili: kifaa cha nyuklia ililipuka kwa urefu wa mita 200. Wimbi la mlipuko huo lilipindua jiko katika nyumba za Wajapani, zilizochomwa na makaa ya mawe. Hii ilisababisha moto mwingi hata katika maeneo ya mijini mbali na kitovu.

Mwako wa awali ulifuatiwa na wimbi la joto lililodumu kwa sekunde, lakini nguvu yake, inayofunika eneo la kilomita 4, tiles zilizoyeyuka na quartz katika slabs za granite, na miti ya telegraph iliyochomwa. Kufuatia wimbi la joto lilikuja wimbi la mshtuko. Kasi ya upepo ilikuwa 800 km / h, na upepo wake uliharibu karibu kila kitu katika jiji. Kati ya majengo elfu 76, elfu 70 yaliharibiwa kabisa.

Dakika chache baadaye mvua ya ajabu ya matone makubwa meusi ilianza kunyesha. Ilisababishwa na condensation iliyoundwa katika tabaka za baridi za anga kutoka kwa mvuke na majivu.

Watu walionaswa kwenye mpira wa moto kwa umbali wa mita 800 walichomwa na kugeuka kuwa vumbi. Wengine ngozi zao zilizoungua ziling'olewa na wimbi la mshtuko. Matone ya nyeusi mvua ya mionzi kushoto majeraha yasiyoweza kupona.

Walionusurika waliugua na ugonjwa ambao haukujulikana hapo awali. Walianza kupata kichefuchefu, kutapika, homa, na mashambulizi ya udhaifu. Kiwango cha seli nyeupe katika damu kilipungua kwa kasi. Hizi zilikuwa ishara za kwanza za ugonjwa wa mionzi.

Siku 3 baada ya kulipuliwa kwa Hiroshima, bomu lilirushwa Nagasaki. Ilikuwa na nguvu sawa na kusababisha matokeo sawa.

Mabomu mawili ya atomiki yaliangamiza mamia ya maelfu ya watu kwa sekunde. Jiji la kwanza lilifutwa kabisa kutoka kwa uso wa dunia na wimbi la mshtuko. Zaidi ya nusu raia(karibu watu elfu 240) walikufa mara moja kutokana na majeraha yao. Watu wengi waliathiriwa na mionzi, ambayo ilisababisha ugonjwa wa mionzi, saratani, na utasa. Huko Nagasaki, watu elfu 73 waliuawa katika siku za kwanza, na baada ya muda wakaaji wengine elfu 35 walikufa kwa uchungu mkubwa.

Video: majaribio ya bomu ya nyuklia

Uchunguzi wa RDS-37

Uundaji wa bomu la atomiki nchini Urusi

Matokeo ya milipuko ya mabomu na historia ya wenyeji Miji ya Kijapani alishtuka I. Stalin. Ilibainika kuwa kuunda silaha zako za nyuklia ni swali usalama wa taifa. Mnamo Agosti 20, 1945, Kamati ya Nishati ya Atomiki ilianza kazi yake nchini Urusi, ikiongozwa na L. Beria.

Utafiti juu ya fizikia ya nyuklia umefanywa huko USSR tangu 1918. Mnamo 1938, tume juu ya kiini cha atomiki iliundwa katika Chuo cha Sayansi. Lakini kwa kuzuka kwa vita, karibu kazi zote katika mwelekeo huu zilisimamishwa.

Mnamo 1943, maafisa wa ujasusi wa Soviet walihamishwa kufungwa kazi za kisayansi juu ya nishati ya atomiki, ambayo ilifuata kwamba uundaji wa bomu la atomiki huko Magharibi ulikuwa umesonga mbele sana. Wakati huo huo, mawakala wa kuaminika waliletwa katika vituo kadhaa vya utafiti wa nyuklia vya Amerika huko Merika. Walipitisha habari kuhusu bomu la atomiki kwa wanasayansi wa Soviet.

Masharti ya rejea ya uundaji wa matoleo mawili ya bomu la atomiki yalitolewa na muundaji wao na mmoja wa wasimamizi wa kisayansi, Yu. Khariton. Kulingana na hilo, ilipangwa kuunda RDS (“ injini ya ndege special") na faharisi 1 na 2:

RDS-1 ni bomu yenye chaji ya plutonium, ambayo ilipaswa kulipuliwa kwa mgandamizo wa duara. Kifaa chake kilikabidhiwa kwa ujasusi wa Urusi.
RDS-2 - bomu la kanuni na sehemu mbili za malipo ya urani, ambayo lazima ikaribiane kwenye pipa la bunduki hadi misa muhimu itengenezwe.

Katika historia ya RDS maarufu, decoding ya kawaida - "Urusi inajifanya yenyewe" - ilizuliwa na naibu wa Yu. Khariton kwa. kazi ya kisayansi K. Shchelkin. Maneno haya yaliwasilisha kwa usahihi kiini cha kazi.

Habari kwamba USSR ilikuwa na ufahamu wa siri za silaha za nyuklia ilisababisha kukimbilia huko Merika kuanza haraka vita vya mapema. Mnamo Julai 1949, mpango wa Trojan ulionekana, kulingana na ambayo uhasama ulipangwa kuanza Januari 1, 1950. Tarehe ya shambulio hilo ilihamishwa hadi Januari 1, 1957, kwa masharti kwamba nchi zote za NATO zingeingia vitani.

Habari iliyopokelewa kupitia njia za kijasusi iliharakisha kazi ya wanasayansi wa Soviet. Kulingana na wataalamu wa Magharibi, silaha za nyuklia za Soviet hazingeweza kuundwa mapema zaidi ya 1954-1955. Walakini, jaribio la bomu la kwanza la atomiki lilifanyika huko USSR mwishoni mwa Agosti 1949.

Katika tovuti ya majaribio huko Semipalatinsk mnamo Agosti 29, 1949, kifaa cha nyuklia cha RDS-1 kililipuliwa - bomu la kwanza la atomiki la Soviet, ambalo liligunduliwa na timu ya wanasayansi iliyoongozwa na I. Kurchatov na Yu. Khariton. Mlipuko huo ulikuwa na nguvu ya 22 kt. Muundo wa malipo uliiga "Fat Man" wa Marekani, na kujazwa kwa elektroniki kuliundwa na wanasayansi wa Soviet.

Mpango wa Trojan, kulingana na ambao Wamarekani walikuwa wakitupa mabomu ya atomiki kwenye miji 70 ya USSR, ulizuiwa kwa sababu ya uwezekano. mgomo wa kulipiza kisasi. Tukio hilo katika tovuti ya majaribio ya Semipalatinsk lilifahamisha ulimwengu kwamba bomu la atomiki la Soviet lilimaliza ukiritimba wa Amerika juu ya umiliki wa silaha mpya. Uvumbuzi huu uliharibu kabisa mpango wa kijeshi wa USA na NATO na kuzuia maendeleo ya Vita vya Kidunia vya Tatu. Imeanza hadithi mpya- enzi ya amani ya ulimwengu, iliyopo chini ya tishio la uharibifu kamili.

"Klabu ya Nyuklia" ya ulimwengu

Klabu ya nyuklia ni ishara kwa mataifa kadhaa ambayo yanamiliki silaha za nyuklia. Leo tuna silaha kama hizi:

nchini Marekani (tangu 1945)
nchini Urusi (hapo awali USSR, tangu 1949)
huko Uingereza (tangu 1952)
nchini Ufaransa (tangu 1960)
nchini Uchina (tangu 1964)
nchini India (tangu 1974)
nchini Pakistan (tangu 1998)
Korea Kaskazini (tangu 2006)

Israel pia inachukuliwa kuwa na silaha za nyuklia, ingawa uongozi wa nchi hiyo hauzungumzi juu ya uwepo wake. Kwa kuongezea, silaha za nyuklia za Amerika ziko kwenye eneo la nchi wanachama wa NATO (Ujerumani, Italia, Uturuki, Ubelgiji, Uholanzi, Kanada) na washirika (Japan, Korea Kusini, licha ya kukataa rasmi).

Kazakhstan, Ukraine, Belarus, ambayo ilikuwa na sehemu ya silaha za nyuklia baada ya kuanguka kwa USSR, ilizihamisha kwenda Urusi katika miaka ya 90, ambayo ikawa mrithi wa pekee wa safu ya nyuklia ya Soviet.

Silaha za atomiki (nyuklia) ndio chombo chenye nguvu zaidi cha siasa za ulimwengu, ambacho kimeingia kwa nguvu katika safu ya uhusiano kati ya majimbo. Kwa upande mmoja, ni njia madhubuti ya kuzuia, kwa upande mwingine, ni hoja yenye nguvu ya kuzuia mzozo wa kijeshi na kuimarisha amani kati ya nguvu zinazomiliki silaha hizi. Hii ni ishara ya enzi nzima katika historia ya wanadamu na mahusiano ya kimataifa, ambayo lazima ishughulikiwe kwa busara sana.

Video: Makumbusho ya Silaha za Nyuklia

Video kuhusu Tsar Bomba ya Urusi

Ikiwa una maswali yoyote, waache katika maoni chini ya makala. Sisi au wageni wetu tutafurahi kuwajibu

Baada ya kumalizika kwa Vita vya Kidunia vya pili, nchi za muungano wa anti-Hitler zilijaribu haraka kwenda mbele ya kila mmoja katika ukuzaji wa bomu la nyuklia lenye nguvu zaidi.

Jaribio la kwanza, lililofanywa na Wamarekani juu ya vitu halisi huko Japani, lilipasha joto hali kati ya USSR na USA hadi kikomo. Milipuko yenye nguvu, ambayo ilipiga radi katika miji ya Kijapani na kuharibu maisha yote ndani yao, ililazimisha Stalin kuachana na madai mengi kwenye hatua ya dunia. Wanafizikia wengi wa Soviet "walitupwa" haraka katika ukuzaji wa silaha za nyuklia.

Silaha za nyuklia zilionekana lini na jinsi gani?

Mwaka wa 1896 unaweza kuzingatiwa mwaka wa kuzaliwa kwa bomu la atomiki. Hapo ndipo mwanakemia Mfaransa A. Becquerel alipogundua kwamba uranium ina mionzi. Mwitikio wa mnyororo urani hutoa nishati yenye nguvu, ambayo hutumika kama msingi wa mlipuko mbaya. Haiwezekani kwamba Becquerel alifikiria kwamba ugunduzi wake ungesababisha kuundwa kwa silaha za nyuklia - silaha mbaya zaidi duniani kote.

Mwisho wa 19 na mwanzoni mwa karne ya 20 ilikuwa hatua ya mabadiliko katika historia ya uvumbuzi wa silaha za nyuklia. Ilikuwa katika kipindi hiki ambapo wanasayansi nchi mbalimbali ulimwengu waliweza kugundua sheria, miale na vipengele vifuatavyo:

mionzi ya alpha, gamma na beta;
Isotopu nyingi za vipengele vya kemikali na mali ya mionzi ziligunduliwa;
Sheria ya kuoza kwa mionzi iligunduliwa, ambayo huamua muda na utegemezi wa kiasi cha ukubwa wa kuoza kwa mionzi, kulingana na idadi ya atomi za mionzi katika sampuli ya majaribio;
Isometry ya nyuklia ilizaliwa.

Katika miaka ya 1930, waliweza kugawanya kiini cha atomiki cha uranium kwa mara ya kwanza kwa kunyonya nyutroni. Wakati huo huo, positroni na neurons ziligunduliwa. Haya yote yalitoa msukumo mkubwa kwa maendeleo ya silaha zilizotumia nishati ya atomiki. Mnamo 1939, muundo wa kwanza wa bomu la atomiki ulimwenguni ulipewa hati miliki. Hii ilifanywa na mwanafizikia kutoka Ufaransa, Frederic Joliot-Curie.

Matokeo yake utafiti zaidi na maendeleo katika eneo hili, bomu la nyuklia lilizaliwa. Nguvu na anuwai ya uharibifu wa mabomu ya kisasa ya atomiki ni kubwa sana hivi kwamba nchi ambayo ina uwezo wa nyuklia haihitaji. jeshi lenye nguvu, kwa kuwa bomu moja la atomiki linaweza kuharibu hali nzima.

Bomu la atomiki hufanyaje kazi?

Bomu la atomiki lina vitu vingi, kuu ni:

Mwili wa bomu la atomiki;
Mfumo wa otomatiki unaodhibiti mchakato wa mlipuko;
Chaji ya nyuklia au kichwa cha vita.

Mfumo wa otomatiki uko kwenye mwili wa bomu la atomiki, pamoja na malipo ya nyuklia. Ubunifu wa nyumba lazima uwe wa kuaminika vya kutosha kulinda kichwa cha vita kutoka kwa anuwai mambo ya nje na athari. Kwa mfano, mvuto mbalimbali wa mitambo, joto au sawa, ambayo inaweza kusababisha mlipuko usiopangwa wa nguvu kubwa ambayo inaweza kuharibu kila kitu karibu.

Kazi ya otomatiki ni udhibiti kamili wa kuhakikisha kuwa mlipuko unatokea kwa wakati unaofaa, kwa hivyo mfumo una vitu vifuatavyo:

Kifaa kinachohusika na ulipuaji wa dharura;
Ugavi wa umeme wa mfumo wa otomatiki;
Mfumo wa sensor ya detonation;
Kifaa cha cocking;
Kifaa cha usalama.

Majaribio ya kwanza yalipofanywa, mabomu ya nyuklia yalitolewa kwenye ndege ambazo ziliweza kuondoka eneo lililoathiriwa. Mabomu ya kisasa ya atomiki yana nguvu sana kwamba yanaweza kutolewa tu kwa kutumia cruise, ballistic au angalau makombora ya kukinga ndege.

Mabomu ya atomiki hutumia mifumo mbalimbali ya ulipuaji. Rahisi kati yao ni kifaa cha kawaida ambacho husababishwa wakati projectile inapiga lengo.

Moja ya sifa kuu za mabomu ya nyuklia na makombora ni mgawanyiko wao katika calibers, ambayo ni ya aina tatu:

Ndogo, nguvu ya mabomu ya atomiki ya caliber hii ni sawa na tani elfu kadhaa za TNT;
Kati (nguvu ya mlipuko - makumi kadhaa ya maelfu ya tani za TNT);
Kubwa, nguvu ya malipo ambayo hupimwa kwa mamilioni ya tani za TNT.

Inafurahisha kwamba mara nyingi nguvu ya mabomu yote ya nyuklia hupimwa kwa usahihi katika TNT sawa, kwani silaha za atomiki hazina kiwango chao cha kupima nguvu ya mlipuko.

Algorithms ya uendeshaji wa mabomu ya nyuklia

Bomu lolote la atomiki hufanya kazi kwa kanuni ya kutumia nishati ya nyuklia, ambayo hutolewa wakati wa mmenyuko wa nyuklia. Utaratibu huu unategemea mgawanyiko wowote viini vizito au awali ya mapafu. Kwa kuwa wakati wa majibu haya kiasi kikubwa cha nishati hutolewa, na ndani muda mfupi zaidi, eneo la uharibifu wa bomu la nyuklia ni la kuvutia sana. Kwa sababu ya kipengele hiki, silaha za nyuklia zinaainishwa kama silaha za maangamizi makubwa.

Wakati wa mchakato unaosababishwa na mlipuko wa bomu la atomiki, kuna mambo mawili kuu:

Hii ni kituo cha haraka cha mlipuko, ambapo mmenyuko wa nyuklia hufanyika;
Kitovu cha mlipuko huo, ambacho kiko katika eneo ambalo bomu lililipuka.

Nishati ya nyuklia iliyotolewa wakati wa mlipuko wa bomu la atomiki ni kali sana hivi kwamba mitetemeko ya mitetemo huanza duniani. Wakati huo huo, tetemeko hizi husababisha uharibifu wa moja kwa moja tu kwa umbali wa mita mia kadhaa (ingawa ikiwa utazingatia nguvu ya mlipuko wa bomu yenyewe, mitetemeko hii haiathiri chochote tena).

Sababu za uharibifu wakati wa mlipuko wa nyuklia

Mlipuko wa bomu la nyuklia sio tu kwamba husababisha uharibifu wa papo hapo. Matokeo ya mlipuko huu yataonekana sio tu kwa watu waliopatikana katika eneo lililoathiriwa, lakini pia kwa watoto wao waliozaliwa baada ya mlipuko wa atomiki. Aina za uharibifu wa silaha za atomiki zimegawanywa katika vikundi vifuatavyo:

Mionzi ya mwanga ambayo hutokea moja kwa moja wakati wa mlipuko;
Wimbi la mshtuko lililoenezwa na bomu mara baada ya mlipuko;
Pulse ya umeme;
Mionzi ya kupenya;
Ukolezi wa mionzi ambao unaweza kudumu kwa miongo kadhaa.

Ingawa kwa mtazamo wa kwanza mwako wa mwanga unaonekana kuwa wa hatari zaidi, kwa hakika ni matokeo ya kutolewa kwa kiasi kikubwa cha joto na nishati ya mwanga. Nguvu na nguvu zake zinazidi sana nguvu za miale ya jua, hivyo uharibifu kutoka kwa mwanga na joto unaweza kuwa mbaya kwa umbali wa kilomita kadhaa.

Mionzi iliyotolewa wakati wa mlipuko pia ni hatari sana. Ingawa haifanyi kazi kwa muda mrefu, ina uwezo wa kuambukiza kila kitu karibu, kwani nguvu yake ya kupenya ni ya juu sana.

Wimbi la mshtuko mlipuko wa atomiki hufanya sawa na wimbi sawa wakati wa milipuko ya kawaida, nguvu zake tu na radius ya uharibifu ni kubwa zaidi. Katika sekunde chache, husababisha uharibifu usioweza kurekebishwa sio tu kwa watu, bali pia kwa vifaa, majengo na mazingira ya jirani.

Mionzi ya kupenya huchochea ukuaji wa ugonjwa wa mionzi, na mapigo ya sumakuumeme huleta hatari kwa vifaa tu. Mchanganyiko wa mambo haya yote, pamoja na nguvu ya mlipuko, hufanya bomu la atomiki kuwa silaha hatari zaidi duniani.

Majaribio ya kwanza ya silaha za nyuklia duniani

Nchi ya kwanza kutengeneza na kujaribu silaha za nyuklia ilikuwa Marekani. Ilikuwa ni serikali ya Merika iliyotenga ruzuku kubwa ya kifedha kwa utengenezaji wa silaha mpya za kuahidi. Kufikia mwisho wa 1941, wanasayansi wengi mashuhuri katika uwanja wa ukuzaji wa atomiki walialikwa Merika, ambao kufikia 1945 waliweza kuwasilisha bomu ya atomiki ya mfano inayofaa kwa majaribio.

Majaribio ya kwanza duniani ya bomu la atomiki lililokuwa na kilipuzi yalifanywa katika jangwa huko New Mexico. Bomu hilo lililoitwa "Gadget", lililipuliwa mnamo Julai 16, 1945. Matokeo ya jaribio yalikuwa chanya, ingawa jeshi lilitaka bomu la nyuklia lijaribiwe katika hali halisi ya mapigano.

Kuona kwamba mpaka ushindi ni muungano wa Hitler kuna hatua moja tu iliyobaki, na fursa kama hiyo inaweza isitokee tena, Pentagon iliamua kugoma mgomo wa nyuklia kulingana na mshirika wa mwisho wa Ujerumani ya Nazi - Japan. Kwa kuongezea, utumiaji wa bomu la nyuklia ulipaswa kutatua shida kadhaa mara moja:

Ili kuepuka umwagaji damu usio wa lazima ambao bila shaka ungetokea ikiwa wanajeshi wa Marekani wangekanyaga ardhi ya Imperial Japan;
Kwa pigo moja, wapige magoti Wajapani wasiokubali kushindwa, na kuwalazimisha kukubali masharti yanayofaa kwa Marekani;
Onyesha USSR (kama mpinzani anayewezekana katika siku zijazo) kwamba Jeshi la Merika lina silaha ya kipekee inayoweza kufuta jiji lolote kutoka kwa uso wa dunia;
Na, kwa kweli, kuona katika mazoezi ni silaha gani za nyuklia zinaweza katika hali halisi ya mapigano.

Mnamo Agosti 6, 1945, bomu la kwanza la atomiki ulimwenguni, ambalo lilitumiwa katika operesheni za kijeshi, lilirushwa kwenye jiji la Japan la Hiroshima. Bomu hili liliitwa "Mtoto" kwa sababu lilikuwa na uzito wa tani 4. Kurushwa kwa bomu kulipangwa kwa uangalifu, na kugonga mahali palipopangwa. Nyumba hizo ambazo hazikuharibiwa na wimbi la mlipuko huo ziliungua, kwani majiko yaliyoanguka ndani ya nyumba yalichochea moto, na jiji lote likateketea kwa moto.

Baada ya mwanga mkali, wimbi la joto lilifuata, ambalo lilichoma maisha yote ndani ya eneo la kilomita 4, na wimbi la mshtuko lililofuata liliharibu. wengi majengo.

Wale ambao walipata kiharusi cha joto ndani ya eneo la mita 800 walichomwa moto wakiwa hai. Wimbi hilo la mlipuko lilirarua ngozi ya wengi iliyoungua. Dakika chache baadaye mvua ya ajabu nyeusi ilianza kunyesha, iliyojumuisha mvuke na majivu. Wale walionaswa kwenye mvua hiyo nyeusi walipata majeraha yasiyoweza kupona kwenye ngozi zao.

Wale wachache ambao walikuwa na bahati ya kuishi waliteseka kutokana na ugonjwa wa mionzi, ambayo wakati huo haikuwa tu isiyojifunza, lakini pia haijulikani kabisa. Watu walianza kuendeleza homa, kutapika, kichefuchefu na mashambulizi ya udhaifu.

Mnamo Agosti 9, 1945, ya pili iliangushwa kwenye jiji la Nagasaki. Bomu la Amerika, ambayo iliitwa "Fat Man". Bomu hili lilikuwa na takriban nguvu sawa na lile la kwanza, na matokeo ya mlipuko wake yalikuwa ya uharibifu sawa, ingawa nusu ya watu wengi walikufa.

Mabomu mawili ya atomiki yaliangushwa Miji ya Kijapani, iligeuka kuwa kesi ya kwanza na ya pekee katika ulimwengu ya matumizi ya silaha za atomiki. Zaidi ya watu 300,000 walikufa katika siku za kwanza baada ya shambulio hilo. Takriban elfu 150 zaidi walikufa kutokana na ugonjwa wa mionzi.

Baada ya mabomu ya nyuklia Miji ya Kijapani, Stalin alipata mshtuko wa kweli. Ikawa wazi kwake kwamba suala la kutengeneza silaha za nyuklia katika Urusi ya Soviet- Hili ni suala la usalama kwa nchi nzima. Tayari mnamo Agosti 20, 1945, kamati maalum ya masuala ya nishati ya atomiki ilianza kufanya kazi, ambayo iliundwa haraka na I. Stalin.

Ingawa utafiti katika fizikia ya nyuklia ulifanywa na kikundi cha washiriki huko nyuma Tsarist Urusi, V Wakati wa Soviet hakupewa umakini wa kutosha. Mnamo 1938, utafiti wote katika eneo hili ulisimamishwa kabisa, na wanasayansi wengi wa nyuklia walikandamizwa kama maadui wa watu. Baada ya milipuko ya nyuklia nchini Japan Mamlaka ya Soviet kwa kasi ilianza kurejesha tasnia ya nyuklia nchini.

Kuna ushahidi kwamba maendeleo ya silaha za nyuklia yalifanywa katika Ujerumani ya Nazi, na ni wanasayansi wa Ujerumani ambao walirekebisha bomu la atomiki "mbichi" la Amerika, kwa hivyo serikali ya Merika iliondoa kutoka Ujerumani wataalam wote wa nyuklia na hati zote zinazohusiana na ukuzaji wa nyuklia. silaha.

Shule ya ujasusi ya Soviet, ambayo wakati wa vita iliweza kupitisha huduma zote za ujasusi wa kigeni, ilihamisha hati za siri zinazohusiana na ukuzaji wa silaha za nyuklia kwa USSR mnamo 1943. Wakati huo huo, mawakala wa Soviet waliingizwa ndani ya yote makubwa Vituo vya Amerika utafiti wa nyuklia.

Kama matokeo ya hatua hizi zote, tayari mnamo 1946 ilikuwa tayari kazi ya kiufundi kwa utengenezaji wa mabomu mawili ya nyuklia yaliyotengenezwa na Soviet:

RDS-1 (pamoja na malipo ya plutonium);
RDS-2 (pamoja na sehemu mbili za malipo ya urani).

Kifupi "RDS" kilisimama kwa "Russia inajifanya yenyewe," ambayo ilikuwa karibu kweli kabisa.

Habari kwamba USSR ilikuwa tayari kuachilia silaha zake za nyuklia ililazimisha serikali ya Amerika kuchukua hatua kali. Mnamo 1949, mpango wa Trojan ulitengenezwa, kulingana na ambayo 70 miji mikubwa zaidi USSR ilipanga kutupa mabomu ya atomiki. Hofu ya mgomo wa kulipiza kisasi pekee ndiyo iliyozuia mpango huu kutimia.

Habari hii ya kutisha kutoka kwa maafisa wa ujasusi wa Soviet ililazimisha wanasayansi kufanya kazi katika hali ya dharura. Tayari mnamo Agosti 1949, majaribio ya bomu ya kwanza ya atomiki yaliyotolewa huko USSR yalifanyika. Marekani ilipofahamu kuhusu majaribio haya, mpango wa Trojan uliahirishwa kwa muda usiojulikana. Enzi ya makabiliano kati ya mataifa makubwa mawili ilianza, inayojulikana katika historia kama Vita Baridi.

Bomu la nyuklia lenye nguvu zaidi ulimwenguni, linalojulikana kama "Tsar Bomba," ni la kipindi " Vita baridi" Wanasayansi wa USSR waliunda zaidi bomu yenye nguvu katika historia ya wanadamu. Nguvu yake ilikuwa megatoni 60, ingawa ilipangwa kuunda bomu na nguvu ya kilo 100. Bomu hili lilijaribiwa mnamo Oktoba 1961. Kipenyo cha mpira wa moto wakati wa mlipuko huo kilikuwa kilomita 10, na wimbi la mlipuko liliruka pande zote. Dunia mara tatu. Ilikuwa ni jaribio hili ambalo lililazimisha nchi nyingi za dunia kutia saini makubaliano ya kuacha majaribio ya nyuklia sio tu katika anga ya dunia, lakini hata katika nafasi.

Ingawa silaha za atomiki ni njia bora ya kutisha nchi zenye fujo; kwa upande mwingine, ina uwezo wa kumaliza mizozo yoyote ya kijeshi katika chipukizi, kwani mlipuko wa atomiki unaweza kuharibu pande zote kwenye mzozo.