Принцип действия ядерного оружия

Введение

Актуальность: В современной жизни угроза ядерной войны висит над всеми государствами нашего мира. Для того, что предотвратить эту угрозу, необходимо широкое информирование общественности об опасности ядерного оружия для всего живого на Земле.

Проблема: актуальность ядерного оружия, как оружия для ведения войны, в наше время.

Цель проекта: Изучить историю создания и первое применение ядерного оружия, разработать информационный материал для публикации в социальных сетях

Достижение поставленных целей должно быть обеспечено решением следующих задач:

1) Изучить историю создания ядерного оружия

2) Узнать о роли ядерного оружия во Второй Мировой Войне

3) Познакомиться с классификацией видов  ядерного оружия

4) Изучить последствия ведения ядерной войны

5) Измерить радиационный фон на некоторых объектах Нижегородской области

Методы исследования: анализ литературных и интернет-ресурсов, измерение радиации на некоторых объектах  Нижегородской области.

Практическая значимость проекта – особая важность темя позволяет надеяться на интерес к этой работе, размещенной в виде поста в социальной сети «ВК».

 

История создания

17 декабря 1938 года немецкие химики-ядерщики Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Химического института кайзера Вильгельма осуществили искусственное деление ядра атома урана. Они выявили, что при бомбардировке урана он расщепляется на элементы, которые по своей массе меньше, чем уран. Именно их открытие  положило начало созданию ядерного оружия.

26 сентября 1939 года была начата программа, получившая название «Урановый проект». Всего в Германии было 22 научные организации, напрямую связанные «Урановым проектом». Ключевые функции выполняли:

1. Институт физической химии Гамбургского университета

2. Физический институт Высшей технической школы в Берлине

3. Физический институт Института медицинских исследований (Гейдельберг)

4. Физико-химический институт Лейпцигского университета. Профессор Хейн. Органические соединения урана

5. Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене

6. Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене

7. Институт органической химии Высшей технической школы в Дангице

8. Физический институт Общества кайзера Вильгельма;

На протяжении нескольких лет немецкие ученые терпели неудачи в делении ядер урана. За это время они смогли разработать как минимум пять способов обогащения урана, а именно:  масс-спектрометрический, метод изотопного шлюзования, метод ультрацентрифугирования. Наиболее перспективным методом немцы считали метод центрифугирования, работами по которому руководил Пауль Хартек.

>

Первый немецкий реактор был построен к февралю 1942 года. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом. В марте 1943 г. в связи с настроениями руководства страны Управление вооружений отказалось от работ по Урановому проекту и они были переданы в ведение имперского исследовательского совета. В конце февраля 1945 г. реактор B VIII прибыл из Берлина в посёлок Хайгерлох. 23 марта 1945 г. профессор Герлах позвонил в Берлин и доложил, что реактор работает. Но получилось так, что реактор не сумел достичь критической точки. После перерасчётов оказалось, что количество урана необходимо увеличить ещё на 750 кг, а кроме того увеличить количество тяжёлой воды, запасов которой уже не оставалось.

В результате «Урановый проект» можно считать неудачным, но на смену проекта немецких ученых пришел американский «Манхэттенский проект».

17 сентября 1943 года начал свое осуществление проект американских ученых. К нему были привлечены множество ученых, эмигрировавших из Европы. Руководство над проектом получили американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс.

К лету 1945 г. США смогли создать ядерное оружие, основанное на делении изотопа урана-235 и изотопа плутония-239. Сложность в создании несло обогащение урана (повышение массовой доли изотопа урана-235). Для создания ядерной бомбы на основе урана-235 требовался уран-238 и ядерный реактор.

 

Первое ядерное оружие

Первым ядерным оружие стали 3 бомбы, созданные учеными, работавшими над «Манхэттенским проектом».

1. «Штучка». 16 июля 1945 года на полигоне рядом с Аламогордо была протестирована первая ядерная бомба, названная «Штучка» (англ. Gadget). Мощность была эквивалентна 21 килотонне тротила.

 Именно этот взрыв считают началом ядерной эпохи.

2. «Малыш» (англ. Little Boy) – урановая бомба, разработанная в рамках Манхэттенского проекта. Атомная бомба «Малыш», сконструированная Лос-Аламосской национальной лабораторией, считается первой атомной бомбой, использованной как оружие для ведения войны. 6 августа 1945 года была сброшена американским бомбардировщиком на японский город Хиросима.

3. «Толстяк»- третья атомная бомба, разработанная американскими физиками в рамках Манхэттенского проекта. Была сброшена на японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. Масса «Толстяка» достигала 4670 кг, а мощность взрыва, как и у «Малыша», 21 килотонна тротила.

 

Способы защиты от радиации

От проникающей радиации могут защитить подвалы многоэтажных каменных и железобетонных зданий, подземные убежища с заглублением от 2 метров (погреб, например или любое укрытие 3–4 класса и выше), некоторой защитой обладает бронированная техника.

Радиоактивное заражение — при воздушном взрыве относительно «чистых» термоядерных зарядов (деление-синтез) этот поражающий фактор сведён к минимуму. И наоборот, в случае взрыва «грязных» вариантов термоядерных зарядов, устроенных по принципу деление-синтез-деление, наземного, заглублённого взрыва, при которых происходит нейтронная активация содержащихся в грунте веществ, а тем более взрыва так называемой «грязной бомбы» может иметь решающее значение.

 

Практическая часть

В своей практической части я решила произвести замеры радиации в Нижегородской области. Я измеряла радиацию в местах, где, по моему мнению, уровень радиации мог быть выше допустимого.

1. Завод «Красное Сормово». Радиационная авария на заводе «Красное Сормово» произошла 18 января 1970 года при строительстве атомной подводной лодки К-320 проекта 670 «Скат». На атомной подводной лодке К-320, когда она находилась на стапеле, произошёл несанкционированный запуск реактора, который проработал на запредельной мощности около 15 секунд.

2. Станция метро «Пролетарская». Радиация в метро возникает из-за радиоактивного газа – радона. Газ радон выступает источником альфа-излучения.

3. Трансформаторная подстанция.

4. «Лицей №7»

 

Замеры я проводила данным прибором:                      

 

 

Естественный радиационный фон:

 10-20 мкР/ч – нормальный радиационный фон

 20-60 мкР/ч – допустимый радиационный фон

 60-120 мкР/ч – повышенный радиационный фон

 

Результаты замеров радиации в Нижегородской области
Завод «Красное Сормово»	45 мкР/ч
Станция метро «Пролетарская»	27 мкР/ч
Трансформаторная подстанция	16 мкР/ч
«Лицей №7»	4 мкР/ч

 

Вывод: в ходе проделанной мной работы, я выяснила, что повышенного радиационного фона из рассматриваемых мной территорий нигде не наблюдается.
                                                                                        

Заключение

Таким образом, в ходе выполнения исследования я сделала следующее:

1) Изучила историю создания ядерного оружия

2) Узнала о роли ядерного оружия во Второй Мировой Войне

3) Познакомилась с классификацией видов ядерного оружия

4) Изучила последствия ведения ядерной войны

5) Измерила радиационный фон на некоторых объектах Нижегородской области

Тем самым я достигла цели своего проекта - выявила историю создания ядерного оружия, познакомилась с классификацией ядерного оружия и установила степень опасности его использования.

 

Введение

Актуальность: В современной жизни угроза ядерной войны висит над всеми государствами нашего мира. Для того, что предотвратить эту угрозу, необходимо широкое информирование общественности об опасности ядерного оружия для всего живого на Земле.

Проблема: актуальность ядерного оружия, как оружия для ведения войны, в наше время.

Цель проекта: Изучить историю создания и первое применение ядерного оружия, разработать информационный материал для публикации в социальных сетях

Достижение поставленных целей должно быть обеспечено решением следующих задач:

1) Изучить историю создания ядерного оружия

2) Узнать о роли ядерного оружия во Второй Мировой Войне

3) Познакомиться с классификацией видов  ядерного оружия

4) Изучить последствия ведения ядерной войны

5) Измерить радиационный фон на некоторых объектах Нижегородской области

Методы исследования: анализ литературных и интернет-ресурсов, измерение радиации на некоторых объектах  Нижегородской области.

Практическая значимость проекта – особая важность темя позволяет надеяться на интерес к этой работе, размещенной в виде поста в социальной сети «ВК».

 

История создания

17 декабря 1938 года немецкие химики-ядерщики Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Химического института кайзера Вильгельма осуществили искусственное деление ядра атома урана. Они выявили, что при бомбардировке урана он расщепляется на элементы, которые по своей массе меньше, чем уран. Именно их открытие  положило начало созданию ядерного оружия.

26 сентября 1939 года была начата программа, получившая название «Урановый проект». Всего в Германии было 22 научные организации, напрямую связанные «Урановым проектом». Ключевые функции выполняли:

1. Институт физической химии Гамбургского университета

2. Физический институт Высшей технической школы в Берлине

3. Физический институт Института медицинских исследований (Гейдельберг)

4. Физико-химический институт Лейпцигского университета. Профессор Хейн. Органические соединения урана

5. Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене

6. Лаборатория неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене

7. Институт органической химии Высшей технической школы в Дангице

8. Физический институт Общества кайзера Вильгельма;

На протяжении нескольких лет немецкие ученые терпели неудачи в делении ядер урана. За это время они смогли разработать как минимум пять способов обогащения урана, а именно:  масс-спектрометрический, метод изотопного шлюзования, метод ультрацентрифугирования. Наиболее перспективным методом немцы считали метод центрифугирования, работами по которому руководил Пауль Хартек.

>

Первый немецкий реактор был построен к февралю 1942 года. Это был опытный реактор Лейпцигского института, разработанный профессором Гейзенбергом. В марте 1943 г. в связи с настроениями руководства страны Управление вооружений отказалось от работ по Урановому проекту и они были переданы в ведение имперского исследовательского совета. В конце февраля 1945 г. реактор B VIII прибыл из Берлина в посёлок Хайгерлох. 23 марта 1945 г. профессор Герлах позвонил в Берлин и доложил, что реактор работает. Но получилось так, что реактор не сумел достичь критической точки. После перерасчётов оказалось, что количество урана необходимо увеличить ещё на 750 кг, а кроме того увеличить количество тяжёлой воды, запасов которой уже не оставалось.

В результате «Урановый проект» можно считать неудачным, но на смену проекта немецких ученых пришел американский «Манхэттенский проект».

17 сентября 1943 года начал свое осуществление проект американских ученых. К нему были привлечены множество ученых, эмигрировавших из Европы. Руководство над проектом получили американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс.

К лету 1945 г. США смогли создать ядерное оружие, основанное на делении изотопа урана-235 и изотопа плутония-239. Сложность в создании несло обогащение урана (повышение массовой доли изотопа урана-235). Для создания ядерной бомбы на основе урана-235 требовался уран-238 и ядерный реактор.

 

Первое ядерное оружие

Первым ядерным оружие стали 3 бомбы, созданные учеными, работавшими над «Манхэттенским проектом».

1. «Штучка». 16 июля 1945 года на полигоне рядом с Аламогордо была протестирована первая ядерная бомба, названная «Штучка» (англ. Gadget). Мощность была эквивалентна 21 килотонне тротила.

 Именно этот взрыв считают началом ядерной эпохи.

2. «Малыш» (англ. Little Boy) – урановая бомба, разработанная в рамках Манхэттенского проекта. Атомная бомба «Малыш», сконструированная Лос-Аламосской национальной лабораторией, считается первой атомной бомбой, использованной как оружие для ведения войны. 6 августа 1945 года была сброшена американским бомбардировщиком на японский город Хиросима.

3. «Толстяк»- третья атомная бомба, разработанная американскими физиками в рамках Манхэттенского проекта. Была сброшена на японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. Масса «Толстяка» достигала 4670 кг, а мощность взрыва, как и у «Малыша», 21 килотонна тротила.

 

Принцип действия ядерного оружия

 

Цепная реакция
При попадании нейтронов ядро урана235 легко делится, образуя новые нейтроны. При определенных условиях начинается цепная реакция.
При попадании нейтрона в способное к делению ядро образуется неустойчивый компаунд, но очень быстро такое ядро разваливается на два осколка, не равных по массе и мгновенно испускающих по два-три новых нейтрона, так что со временем может размножаться и число делящихся ядер (такая реакция называется цепной). Возможно такое только в U235, потому что U238 не делиться от своих собственных нейтронов, энергия которых на порядок меньше 1 МэВ. Кинетическая энергия частиц — продуктов деления на много порядков превышает энергию, выделяющуюся при любом акте химической реакции, в которой состав ядер не меняется.
Критическая сборка
Продукты деления нестабильны и еще долго «приходят в себя испуская различные излучения (в том числе нейтроны). Нейтроны, которые испускаются через значительное время (до десятков секунд) после деления, называют запаздывающими, и, хотя доля их по сравнению с мгновенными мала (менее 1%), роль, которую они играют в работе ядерных установок, — важнейшая. Образующиеся при делении нейтроны часто пролетают мимо окружающих ядер, не вызывая повторного деления. Чем ближе к поверхности материала рожден нейтрон, тем больше у него шансов вылететь из делящегося материала и никогда не возвратиться обратно. Поэтому формой сборки, сберегающей наибольшее количество нейтронов, является шар: для данной массы вещества он имеет минимальную поверхность. Ничем не окруженный (уединенный) шар из 94% U235 без полостей внутри становится критичным при массе в 49 кг и радиусе 85 мм. Если же сборка из такого же урана представляет собой цилиндр с длиной, равной диаметру, она становится критичной при массе в 52 кг. Поверхность уменьшается и при возрастании плотности. Поэтому-то взрывное сжатие, не меняя количества делящегося материала, может приводить сборку в критическое состояние. Именно этот процесс и лежит в основе распространенной конструкции ядерного заряда.