История появления ядерного оружия Выполнила студентка 2

История появления ядерного оружия Выполнила : студентка 2 курса ОЗО специальности (направления) «ГМУ» Выбодовская Оксана г. Сургут, 2014

Ядерное оружие Оружие, поражающее действие которого основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепной реакции деления тяжёлых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза ядер лёгких изотопов водорода. Взрыв ядерной бомбы в Нагасаки (1945)

1934 год Итальянский физик Энрико Ферми проводил ряд опытов по поглощению нейтронов разными элементами, в том числе ураном. Облучение урана давало радиоактивные ядра с различными периодами полураспада. Ферми предположил, что эти ядра принадлежат трансурановым элементам, т. е. элементам с атомным номером выше 92. Немецкий химик Ида Нодак подвергла критике предполагаемое открытие трансуранового элемента и высказала предположение о том, что под действием бомбардировки нейтронами ядра урана распадаются на ядра элементов с меньшими атомными номерами. Её рассуждения не были восприняты в среде ученых и остались без внимания.

1940 год В конце 1939 г. в Германии была опубликована статья Гана и Штрассмана, в которой были приведены результаты экспериментов доказывающая деление урана. В начале 1940 г. Фриш, работавший в лаборатории Нильса Бора в Дании, и Лиза Мейтнер, эмигрировавшая в Стокгольм, опубликовали статью, объяснявшую результаты экспериментов Гана и Штрассмана. Ученые в других лабораториях немедленно попытались повторить эксперименты немецких физиков, и пришли к выводу в правильности их выводов. Одновременно Жолио-Кюри и Ферми, независимо, в своих экспериментах выяснили, что при делении урана одним нейтроном выделяется более двух свободных нейтронов способных вызвать продолжение реакции деления в виде цепной реакции. Тем самым экспериментально была обоснована возможность самопроизвольного характер продолжения этой реакции расщепления ядер, в том числе и взрывного характера.

1940 год Теоретические предположения самоподдерживающейся цепной реакции деления были сделаны учеными ещё до открытия деления урана (сотрудники Института химической физики Ю. Харитон, Я. Зельдович и Н. Семенов в 1937 г. первыми в мире предложили расчет цепной ядерной реакции деления), а Л. Сциллард ещё в 1935 г. запатентовал принцип цепной реакции деления. В 1940 г. ученые ЛФТИ К. Петржак и Г. Флеров обнаружили спонтанное деление ядер урана и опубликовали статью, получившую широкий резонанс среди физиков в мире. У большинства ученых-физиков уже не оставалось сомнения относительно возможности создания оружия большой разрушительной силы.

Манхэттенский проект 6 декабря 1941 г. Белый дом принял решение ассигновать крупные средства на создание атомной бомбы. Сам проект носил кодовое название “Манхэттенского проекта”. Первоначально руководителем проекта был назначен политический администратор Буш, которого довольно скоро заменил бригадный генерал Л. Гровс. Научную часть проекта возглавил Р. Оппенгеймер, который и считается “отцом атомный бомбы”. Проект был тщательно засекречен. Как указал сам Гровс, из 130 тысяч человек, занятых в осуществлении атомного проекта, только около нескольких десятков знали проект в целом. Ученые работали в обстановке слежки и строгой изоляции. Дело доходило буквально до курьезов: физик Г. Смит, возглавлявший одновременно два отдела, для разговора с самим собой должен был получать разрешение у Гровса.

Манхэттенский проект l Перед учеными и инженерами встают две основные проблемы получения делящегося материала для атомной бомбы – разделение изотопов урана (235 и 238) из естественного урана или искусственная наработка плутония. Лесли Ричард Грувс (Leslie Richard Groves) l Роберт Оппенгеймер Первая проблема с которой столкнулись участники Манхэттенского проекта – это разработка промышленного способа выделения урана-235 за счет использования ничтожного различия в массе изотопов урана.

Манхэттенский проект l Вторая проблема – найти промышленную возможность превращения урана-238 в новый, элемент с эффективными свойствами деления – плутоний, который мог быть отделен от исходного урана химическим способом. Это могло быть сделано либо при использовании ускорителя (путь по которому были получены первые микрограммовые количества плутония в лаборатории Беркли), либо при использовании иного более интенсивного источника нейтронов (например: ядерного реактора). Возможность создания ядерного реактора, в котором можно поддерживать управляемую цепную реакцию деления, была продемонстрирована Э. Ферми 2 декабря 1942 г. под западной трибуной стадиона Чикагского университета (центр многонаселенного района). После того как реактор был запущен и была продемонстрирована возможность поддержания регулируемой цепной реакции, Комптон, директор университета, передал ставшее теперь знаменитым шифрованное сообщение: “Итальянский мореплаватель высадился в Новом Свете. Туземцы настроены дружелюбно”.

Первые испытания l l l Первое испытание атомной бомбы было произведено в 5 часов 30 минут 16 июля 1945 года в штате Аломогардо (бомба имплозивного типа на плутонии). Именно этот момент можно считать началом эпохи распространения ядерного оружия. 6 августа 1945 г. бомбардировщиком Б-29, носившем имя “Энола Гэй”, которым управлял полковник Тиббетс, была сброшена бомба на Хиросиму (12– 20 кт). Зона разрушений простиралась на 1, 6 км от эпицентра и охватывала площадь 4, 5 кв. км, 50 % зданий в городе было полностью разрушено. По оценке японских властей число убитых и пропавших без вести составило около 90 тысяч человек, число раненых 68 тысяч. 9 августа 1945 г. незадолго до рассвета самолет-доставщик (вел самолет майор Чарльз Суини) и сопровождающие его два самолета поднялись с бомбой “Толстяком”. Город Нагасаки был разрушен на 44 %, что объяснялось горным рельефом местности.

3 Области исследования предложенные И. В. Курчатовым выделение изотопа U-235 путем диффузии; l получение цепной реакции в экспериментальном реакторе на естественном уране; l изучение свойств плутония. l

Урановая руда l l Для проведения экспериментов по подтверждению возможности цепной реакции и созданию «атомного котла» , необходимо было получить достаточное количество урана. По расчетным оценкам могло понадобиться от 50 до 100 тонн. Начиная с 1945 г. Девятое управление НКВД, помогая Министерству цветной металлургии, начало широкую программу геологоразведки для нахождения дополнительных источников урана в СССР. В середине 1945 г. в Германию была направлена комиссия под руководством А. Завенягина для поиска урана, и она вернулась примерно со 100 тоннами.

Урановая руда Пришлось решать, какой из способов разделения изотопов окажется наилучшим. И. Курчатов разбил задачу на три части: А. Александров исследовал метод термодиффузии; И. Кикоин руководил работами по методу газовой диффузии, a Л. Арцимович изучал электромагнитный процесс. Столь же важным было решение о том, какой тип реактора следует создавать. В Лаборатории № 2 рассматривались три типа реакторов: l на тяжелой воде, l с графитовым замедлителем и газовым охлаждением, l с графитовым замедлителем и водяным охлаждением.

Первая Советская атомная бомба

Поражающие факторы l Ударная волна l Световое излучение l Ионизирующее излучение l Радиоактивное заражение местности l Электромагнитный импульс

Ударная волна Это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта, напоминающее по своему действию землетрясение.

Световое излучение Поток лучистой энергии, включающий видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного взрыва до 20 с.

Электромагнитный импульс Кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гаммалучей и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве, с атомами окружающей среды.

Радиоактивное излучение Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей, отличающих его от других поражающих факторов ядерного взрыва. К ним относятся: большая площадь поражения – тысячи и десятки тысяч квадратных километров; длительность сохранения поражающего действия – дни, недели, а иногда и месяцы; трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других внешних признаков.

В зависимости от типа ядерного заряда можно выделить: l термоядерное оружие — основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции — синтезе тяжёлых элементов из более лёгких, а в качестве запала для термоядерной реакции используется ядерный заряд; l нейтронное оружие — ядерный заряд малой мощности, дополненный механизмом, обеспечивающим выделение большей части энергии взрыва в виде потока быстрых нейтронов; его основным поражающим фактором является нейтронное излучение и наведённая радиоактивность.

Спасибо за внимание