O, hələ də dünyada ən böyük çəkindirici gücdür - KQS-in bel sütununa baxış

2021/06/7-9746172732.jpg
Oxunub: 697     15:46     22 İyun 2021    
Nüvə silahları bioloji və kimyəvi silahlar ilə birlikdə kütləvi qırğın silahlarına aiddir. Nüvə sursatı, ağır nüvələrin uçquna bənzər zəncirli parçalanma reaksiyası və ya yüngül nüvələrin termonüvə sintezi nəticəsində buraxılan nüvə enerjisini istifadə edən partlayıcı qurğudur.

Fəaliyyət prinsipi

Nüvə silahlarının fəaliyyəti nüvənin parçalanma və ya birləşmə reaksiyasının idarəolunmayan zəncirvari reaksiyası nəticəsində nüvə qurğusunun partlayış enerjisindən istifadəsinə əsaslanır.

Nüvə partlayıcı qurğuları

Parçalanmanın zənciri reaksiyasına qadir olan bir sıra maddələr mövcuddur. Nüvə silahlarında uran-235 və ya plutonium-239 istifadə olunur. Uran təbii olaraq üç izotopun qarışığı şəklində meydana gəlir: 238U (99.2745% təbii uran), 235U (0.72%) və 234U (0.0055%). Nüvə zəncirvari reaksiya yalnız 235U izotopu tərəfindən dəstəklənir. Silah uranının istehsalını təmin etmək üçün uranda 235U izotopunun payı ən azı 80% olmalıdır. Buna görə silah üçün uran istehsalında 235U payını artırmaq üçün onun zənginləşdirilməsi həyata keçirilir.


Gücü 23 kt olan birfazalı nüvə bombasının partlayışı. Nevada təlim poliqonu (1953)

Uranın zənginləşdirilməsi prosesinə alternativ variant plutonium-239 izotopu əsasında plutonium bombasının yaradılmasıdır. Plutonium təbiətdə rast gəlinmir, bu element süni şəkildə, 238U izotoplu uranı neytronlar ilə şüalandırmaqla əldə edilir. Texnoloji cəhətdən belə şüalanma nüvə reaktorlarında aparılır. Şüalanmadan sonra, əldə edilən plutonium radiokimya zavoduna göndərilir. Burada kimyəvi üsulla hasil edilən saf plutonium əldə edilir. Reaktorda şüalanma parametrlərini tənzimləməklə istənilən plutonium istehsalına nail olunur.

Termonüvə partlayıcı qurğuları

Termonüvə partlayıcı qurğusunda deyterium və tritiumun termonüvə sintezinin ultrasürətli partlayıcı reaksiyası nəticəsində daha ağır elementlərə enerji buraxılır. Ən müasir termonüvə partlayıcı qurğuların əsas işçi maddəsi litium deyteriddir. Əsas döyüş yükü olan litium deyteridin - partladıcı detonatorunun rolu, aşağı gücə malik daxili nüvə cihazı tərəfindən həyata keçirilir (nüvə partlayıcı qurğusunun-detonatorun partlaması zamanı termonüvə reaksiyasını işə salmaq üçün kifayət qədər çox enerji buraxılır). Termonüvə sintez reaksiyaları daha təsirli bir enerji mənbəyidir və bundan əlavə, konstruktiv təkmilləşmə ilə termonüvə partlayıcı qurğusunu istənilən qədər güclü etmək mümkündür, yəni termonüvə partlayıcı qurğunun gücündə nəzəri məhdudiyyətlər mövcud deyil.

Nüvə partlayışlarının növləri

Nüvə partlayışlarının aşağıdakı növləri mövcuddur:

havada - troposferdə;
yüksək hündürlükdə - atmosferin yuxarı qatlarında və planetə yaxın zonada;
kosmosda - uzaq məsafədə yerləşən planetə yaxın məkanda və kosmik məkanının hər hansı digər bölgəsində;
yerüstü partlayış - yerin özündə;
yeraltı partlayış -yer səthinin altında;
suüstü - suyun səthində;
sualtı - suyun altında.


İlk termonüvə bombalarından biri "Mark-17"nin gücü 10 Mt, kütləsi isə 20 ton idi. 1950-ci illərin ortalarından B-36 "Peacemaker" bombardmançılara yerləşdirilib


Məhvetmə amilləri

Nüvə sursatı partlayanda aşağıdakı məhvetmə amilləri yaranır:

zərbə dalğası;
işıq şüalanması;
nüfuz edən radiasiya;
radioaktiv çirklənmə;
elektromaqnit impulsu (EMİ).


Müxtəlif məhetmə amillərinin təsir gücünün nisbəti, nüvə partlayışının spesifik fizikasından asılıdır. Məsələn, termonüvə partlayışı atom partlayışından daha güclü işıq şüalanmasına və nüfuz edən radiasiyanın qamma şüası komponentinə malikdir, nüfuz edən radiasiya və ərazinin radioaktiv çirklənməsi də atom partlayışından daha yüksəkdir.

Nüvə partlayışının amillərinə birbaşa məruz qalan insanlar, çox vaxt ölümcül olan fiziki ziyanlara əlavə olaraq, partlayışın və dağıntıların dəhşətli mənzərəsindən güclü bir psixoloji təsirə də məruz qalırlar.

Elektromaqnit impulsu (EMİ) canlı orqanizmlərə birbaşa təsir etmir, lakin elektron cihazların (lampalı elektronika və foton avadanlıqlar EMİ təsirlərinə nisbətən davamlıdır) fəaliyyətini sıradan çıxara bilir.

Nüvə sursatlarının təsnifatı

Bütün nüvə sursatlarını iki əsas kateqoriyaya bölmək mümkündür:

Atom sursatları - əsas enerji çıxışı ağır nüvələrin (uran-235 və ya plutonium) yüngül elementlərinin meydana gəlməsi ilə nüvə parçalanma reaksiyasından qaynaqlanan birfazalı və ya birmərhələli partlayıcı qurğulardır;

Termonüvə (eyni zamanda hidrogen) sursatları - iki fiziki prosesin ardıcıl olaraq inkişaf etdirildiyi, fəzanın müxtəlif sahələrində lokallaşdırılan ikifazalı və ya ikimərhələli partlayıcı qurğulardır: birinci mərhələdə əsas enerji mənbəyi ağır nüvələrin parçalanma reaksiyasından, ikincisində isə döyüş sursatının növündən və vəziyyətindən asılı olaraq müxtəlif nisbətlərdə parçalanma və termonüvə sintezi reaksiyalarından istifadə olunur.

Termonüvə sintez reaksiyası bir qayda olaraq, parçalanan elementin daxilində inkişaf edir və əlavə neytronların güclü mənbəyi kimi xidmət edir. Yalnız 1940-cı illərdəki erkən nüvə cihazları, 1950-ci illərdəki bir neçə top tipli bombalar, bəzi nüvə artilleriya mərmiləri, həmçinin nüvə texnologiyası cəhətdən inkişaf etməyən dövlətlərin məhsulları (Cənubi Afrika, Pakistan) nüvə partlayışının gücünü artıran mənbə kimi termonüvə sintezindən istifadə etmirdi. Sabit stereotipin əksinə olaraq, termonüvə (yəni ikifazalı) sursatda enerjinin böyük hissəsi (85%-ə qədər) 235U/239Pu və ya 238U nüvələrinin parçalanması səbəbindən sərbəst buraxılır.

Hər hansı bir bu tip cihazın ikinci mərhələsi tamper (neytron reflektor) ilə təchiz edilə bilər. Tamper 238U-dan hazırlanır, bu da effektiv şəkildə sürətli neytronlardan sintez reaksiyalarına bölünə bilir. Bu partlayış gücünün dəfələrlə yüksəlməsinə və radioaktiv çöküntü miqdarının dəhşətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Manhetten layihəsinin isti izi ilə 1958-ci ildə R. Yunq tərəfindən yazılan məşhur "Min günəşdən daha parlaq" kitabından sonra belə "çirkli" sursatlar FFF və ya üçfazalı adlandırıldı. Lakin bu termin tamamilə doğru deyil. Demək olar ki, bütün FFF-lər ikifazalıdır və yalnız "təmiz" sursatın qurğuşun, volfram və s. istifadəsi ilə hazırlanan temper materialı ilə fərqlənir. İstisna, partlayıcının quruluşunun (plutonium nüvə təbəqəsi - lityum deyterid-6 təbəqəsi - uran-238 təbəqəsi) fərqli (təbəqəlidir) olmasına baxmayaraq, yalnız Saxarovun "təbəqələri"dir, bunlar birfazalı kimi təsnif edilməlidir.


ABŞ-da belə bir cihaz "Alarm Clock" (Zəngli saat) adlanır. Parçalanma və sintez reaksiyalarının ardıcıl olaraq dəyişdirilməsi sxemi təkfazalı sursatda tətbiq olunur, bunun daxilində "orta" gücə malik altıdan çox təbəqə saymaq olar. Buna misal olaraq, nisbətən müasir W88 döyüş başlığını göstərmək olar, onun birinci hissəsində iki təbəqə, ikinci hissəsində üç təbəqə, digər təbəqə isə hər iki hissəyə ümumi aid olan uran-238 örtüyüdür.

Bəzən neytron silahını ayrı bir kateqoriyaya - ikifazalı az gücə malik döyüş sursatlarına (1 kt-dan 25 kt-a qədər) aid edirlər, burada enerjinin 50-75%-i termonüvə sintezindən əldə edilir.

Sintezdəki əsas enerji daşıyıcısı sürətli neytronlar olduğundan, belə bir döyüş sursatının partlamasında neytron çıxışı, müqayisə edilə bilən gücdəki təkfazalı nüvə qurğularının partlayışındakı neytron məhsuldarlığından bir neçə dəfə çox ola bilər. Buna görə də məhvetmə amillərinin neytron radiasiyasının və induksiya radioaktivliyinin daha yüksək dərəcəsi (ümumi enerji çıxışının 30%-ə qədəri) əldə edilir, bu isə radioaktiv çöküntünün azaldılması deməkdir. Tank və canlı qüvvəyə qarşı yüksək effektivliyə malik olan termonüvə sintezli neytron silahlar əraziyə dəyən ziyanın azaldılması baxımından daha əhəmiyyətli ola bilər. Onların yalnız insanlara zərər verdiyi və binaların toxunulmaz qalması anlayışının mifik təbiətini də qeyd etmək lazımdır. Dağıdıcı təsirlərinə görə neytron sursat partlayışı istənilən qeyri-nüvə silahından yüz qat daha üstündür.

Nüvə yükünün gücü TNT ekvivalenti ilə - eyni enerjini əldə etmək üçün partlamalı olan trinitrotoluol miqdarı ilə ölçülür. Adətən kiloton (kt) və meqaton (Mt) ilə ifadə edilir. TNT ekvivalenti şərtlidir: birincisi, nüvə partlayışının enerjisinin müxtəlif məhvetmə amilləri sursatın növündən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır və hər halda bu kimyəvi partlayışdan çox fərqlidir. İkincisi, partlayış zamanı uyğun miqdarda kimyəvi partlayıcı maddənin tam yanmasına nail olmaq da sadəcə mümkün deyil.

Gücünə görə nüvə silahları beş qrupa bölünür:

çox kiçik (1 kt-dən az);
kiçik (1 - 10 kt);
orta (10 - 100 kt);
böyük (yüksək gücə malik; 100 kt - 1 Mt);
çox böyük (Çox yüksək gücə malik; 1 Mt-dan yuxarı).


Nüvə silahının partladılma variantları

Nüvə silahının partladılmasının iki əsas nümunəsi mövcuddur: top, yəni ballistik və imploziv üsullar. Demək olar ki, bütün müasir nüvə yüklərində hər iki prinsip birləşdirilərək istifadə olunur. "Top" sxemi, müxtəlif tənzimləyici elementləri daxil etməklə (hər hansı bir reaktorda olduğu kimi) montajın kritik vəziyyətini (və ya digər idarəetmə variantlarında, məsələn, "təcili olaraq" sıxışdırmanı) toplama üsuludur. İmploziv sxem isə qazın (plazmanın) müəyyən bir həcmdə saxlanması üsuludur. Partlayış dalğasını saxlamaqdan əlavə, məsələn, elektromaqnit şüalanması ilə plazmanın ləngidilməsi də bu sxemə aiddir.

Top sxemi

Üst blok top sxeminin iş prinsipini göstərir. İkinci və üçüncü isə blokların tam birləşməsinə qədər zəncirvari reaksiyanın vaxtından əvvəl inkişaf etdirilməsinin mümkünlüyünü nümayiş etdirir. "Top sxemi" ilk nəsil nüvə silahlarının bəzi modellərində istifadə edilir. Top sxeminin mahiyyəti, bloklardan birinin kritik kütləni (mərmini) başqa bir stasionar ("hədəf") bloka göndərməsindən ibarətdir

Bloklar elə qurulub ki, hesablanan sürətlə qoşulduqda, onların ümumi kütləsi kritikdən yüksək olur, kütləvi yük örtüyü isə blokların buxarlanmasından əvvəl əhəmiyyətli enerjini (onlarla kiloton) təmin edir. Yükün dizaynında, tələb olunan sürət yığılana qədər "mərmi və hədəf"in buxarlanmasının da qarşısını almaq və bu sürəti 800 m/s-dən 200-300 m/s-ə endirmək üçün tədbirlər görülür, bunlar isə qurğunu daha da yüngülləşdirir.

"Atəş" zamanı "mərminin" məhv olmasının qarşısını almaq üçün xüsusi tədbirlər görüldü, çünki belə bir qısa "lülə" sürətlənmə zamanı həddindən artıq yüklənirdi. Bu detonasiya üsulu yalnız uran döyüş sursatlarında mümkündür, çünki plutonium iki dəfə daha böyük neytron fona malikdir (bu fakt bizə vacib bir nəticə çıxarmağa imkan verir. Əvvəllər plutonium bu fona görə impulslu reaktorlar və "bomba"lar üçün (impuls reaktorların dağılması üçün) material olaraq maraqlı idi. İndi isə geniş neytron generasiya texnologiyaları sayəsində son dərəcə bahalı və zərərli plutoniumdan tamamilə imtina edilə bilər, bu da blokları birləşdirməzdən əvvəl zəncirvari reaksiya ehtimalını kəskin dərəcədə artırır. Nəticədə enerjinin natamam buraxılması baş verir.

Plutonium döyüş sursatında top sxemini həyata keçirmək üçün yüklü hissəciklərinin birləşmə sürətini, texniki cəhətdən əlçatmaz səviyyədə artırmaq tələb olunur. Bundan əlavə, uran mexaniki yüklənmələrə qarşı plutoniumdan daha davamlıdır. Buna görə plutonium bombaları texniki cəhətdən daha mürəkkəb və çox miqdarda mühəndis hesablamaları tələb edən imploziv detonasiya sxemindən istifadə edir.


L-11 "Little Boy" sursatı

Bir top sxeminin klassik nümunəsi, 6 avqust 1945-ci ildə Hiroşimaya atılan L-11 "Little Boy" (Kiçik oğlan) bombasıdır. Onun istehsalı üçün uran Belçika Konqosunda (indiki Konqo Demokratik Respublikası), Kanadada (Böyük Ayı Gölü) və ABŞ-da (Kolorado ştatı) hasil edilib. Şaxtalardan birbaşa çıxarılan uran sadə və texnoloji bombada belə istifadə edilə bilməzdi. Təbii uran zənginləşdirmə əməliyyatı tələb edirdi. O illərin texnologiyalarından istifadə edərək zənginləşdirilmiş uran əldə etmək üçün kilometrə qədər uzunluğa və milyardlarla dollar dəyərə malik nəhəng sənaye binaları tələb olunurdu. Yüksək dərəcədə zənginləşdirilmiş uranın çıxışı çox az idi və onun əldə edilməsi prosesi olduqca böyük enerji sərfiyyatı tələb edirdi, bu da hər bir sursatın yüksək dəyərini əvvəlcədən müəyyənləşdirirdi. Buna baxmayaraq, ilk "top" bombasının dizaynı, seriyalı artilleriya silahının modifikasiyasını xatırladırdı. Belə ki, L-11 "Little Boy" bombasında 164 mm çaplı dəniz topunun 1.8 m uzunluqda qısaldılan lüləsi istifadə edildi. Uran bombasının "hədəfi" 100 mm diametrə və 25.6 kq kütləyə malik olan silindrdən ibarət idi, "atəş" zamanı daxili kanala malik olan 38.5 kq-lıq slindr formalı "güllə" ona yaxınlaşırdı. Belə ki, ilk baxışdan qəribə görünən və hədəfin neytron fonunu azaltmaq üçün nəzərdə tutulan bir dizayn seçildi: fon hədəfə tam yaxın deyil, neytron reflektorundan (tamperdən) 59 mm məsafədə yerləşdirildi. Nəticədə, natamam enerji buraxılması ilə parçalanma zənciri reaksiyasının vaxtından əvvəl başlama riski bir neçə faiz azaldı.

Daha sonra bu sxem əsasında, amerikalılar üç istehsal seriyasında 240 ədəd artilleriya mərmisi istehsal etdilər. Bu mərmilər adi bir topdan atılırdı. 1960-cı illərin sonlarına doğru, bu sursatların hamısı özbaşına partlayış ehtimalının yüksək olması səbəbindən məhv edildi.

İmploziv sxemi

Partlayışın imploziv sxeminin fəaliyyət prinsipi - parçalanan materialın perimetri ətrafında konvensional maddələrin partlaması ilə mərkəzdəki elementin "sıxışdırılması" və zəncirvari reaksiyanın zərbə dalğasının yaradılmasından ibarətdir. İmploziv detonasiya sxemində kimyəvi partlayıcı maddələrin partlaması nəticəsində yaranan istiqamətli zərbə dalğası ilə parçalanan materialın sıxılmasından istifadə edilir. Zərbə dalğasını fokuslandırmaq üçün partlayıcı linzalar tətbiq edilir. Partlayış bir çox nöqtədə yüksək dəqiqliklə eyni anda həyata keçirilir. Bu detonasiyanın paralel yayılmasından istifadə ilə əldə edilir: partlayıcı maddələrlə doldurulan kanallar şəbəkəsi sferanın səthinə eyni detonatordan yayılır. Şəbəkənin forması və onun budaqlanması elə seçilir ki, son nöqtələrdəki dəliklərdən gələn partlayış dalğasının partlayıcı linzaların mərkəzinə eyni vaxtda çatması təmin edilsin (ilk sursatlarda isə linzalar öz detonatoru tərəfindən partladıldı, bunun üçün idarəetmə cihazı sinxron impuls yayırdı). Birləşən zərbə dalğasının meydana gəlməsi "sürətli" və "yavaş" partlayıcı maddələrin - TATV (triaminotrinitrobenzol) və boratol (trinitrotoluol ilə itrat barium qarışığı) və bəzi əlavə maddələrin istifadəsi ilə təmin edilirdi. Zamanında partlayıcı maddələrin və partlayışların yerini müəyyənləşdirmək üçün belə bir sistemin yaradılması ən mürəkkəb və vaxt aparan vəzifələrdən biri idi. Bunu həll etmək üçün hidro- və qazodinamikada nəhəng bir miqdarda kompleks hesablamalar aparmaq lazım idi.

Belə bir sxemə görə, ilk nüvə partlayıcı qurğu - "Gadget" 16 İyul 1945-ci ildə ABŞ-ın Alamoqordo rayonunda (Nyu Mexiko) "Trinity" imploziv sxemini praktikada sınamaq üçün qüllə üzərində partladıldı. Növbəti, 9 Avqust 1945-ci ildə Naqasakiyə atılan atom bombasının eynisi olan "Fat Man" da bu sxemə malik idi.

"Gadget" əslində "Fat Man" bombasının xarici örtüyü olmayan prototipi idi. Bu atom bombasında neytron təşəbbüskarı kimi "kirpi"dən (ingiliscə urchin) istifadə edilib. Sonradan bu sxem zəif təsirli olaraq qəbul edildi və onun idarəolunmayan növü neytron təşəbbüskarı kimi gələcəkdə demək olar ki, istifadə edilmədi.


Nüvə partlayışının busterizasiyası

Deuterium-tritium qarışığı ilə nüvə partlayışının sözdə busterizasiyası (gücləndirilməsi) ABŞ nüvə alimləri tərəfindən 1947-49-cu illərin əvvəllərində təsbit edildi. Lakin bu sxemin tətbiqi yalnız 50-ci illərdə mümkün oldu. Beləliklə gücü 720 kt olan 17 kq uran 235 -dən ibarət "Orange Herald" nüvə bombası 31 may 1957-ci ildə ingilis mütəxəssisləri tərəfindən sınaqdan keçirildi. Onun montaj mərkəzində litium deyterid və tritium (LiD / LiT) qarışığından ibarət litium hidrid yerləşirdi.

Müasir nüvə yüklərində (parçalanma reaksiyasına əsasən) qaz şəklində az miqdarda (bir neçə qram) termonüvə yanacağı (deyterium və tritium) yerləşdirilir və ya detanasiyadan əvvəl ora çilənir (tritiumun zamanla çürüməsinə görə döyüş başlıqlarında olan bu qarışıq adətən hər 5-10 ildən bir yenilənir).

Partlayış zamanı deyterium və tritiumdan çıxan qaz qaçılmaz olaraq istiləşir, parçalanma prosesinin ən başında elə bir vəziyyətə qədər sıxılır ki, onda kiçik həcmli termonüvə sintezi başlayır, bu isə enerji çıxışında bir qədər artım verir - məsələn: reaksiya zamanı 5 qram belə qaz 4.5 kq plutoniuma malik 24 kt-luq kiçik bir nüvə bombasının ümumi partlayış gücünün yalnız 1.73% -ni verir. Lakin busterizasiya zamanı neytronlar 1.388 kq plutoniumun parçalanma reaksiyasında və ya plutoniumun ümumi kütləsinin 29.7%-ində tam reaksiya verə bilirlər. Busterizasiya olmadan tam reaksiya verən plutoniumun nisbəti daha az (təxminən 13%, bu Naqasakiyə atılan "Fat Man" bombasının göstəricisi ilə eynidir) olur. Bu kiçik sintez reaksiyasından ayrılan çoxsaylı güclü neytronlar qurğunun mərkəzində yeni zəncirvari reaksiyaların başlanmasına səbəb olur, bununla da qurğunun xarici hissələrində nüvəni tərk edən neytronların itkilərini kompensasiya edir. Buna görə də, bu cihaz tez-tez sxemlərdə deyterium-tritium neytron təşəbbüskarı olaraq xatırlanır.

Busterizasiya zamanı neytronlar təxminən 14 MeV enerjiyə malik olur ki, bu da "adi" neytronların parçalanma reaksiyasından 14 dəfə çoxdur. Buna görə onlar parçalanan materialın nüvəsi ilə toqquşanda daha çox sayda ikinci neytron verirlər (Pu-239 plutonium üçün 2.9-a qarşı 4.6). Deyterium və tritiumdan əlavə digər neytron təşəbbüskarları, məsələn polonium-berillium (Po-Be) neytron mənbəyi də əvvəllər istifadə edilirdi.

Bu cür təşəbbüskarların istifadəsi parçalanma reaksiyasından enerji çıxışının artmasına və əsas parçalanan materialın daha səmərəli istifadəsinə, uran/plutoniumun qalıqlarından radioaktiv çirklənmənin azalmasına və s. səbəb olur. Yükdə mövcud olan qaz qarışığının tərkibini dəyişərək, geniş diapazonda idarə olunan partlayıcı gücə malik sursat əldə edilir.

(Ardı var...)
Dəyanət Ağalarlı
Ordu.az

© Materiallardan istifadə edərkən hiperlinklə istinad olunmalıdır


Teqlər: Nüvə-silahı  


O, hələ də dünyada ən böyük çəkindirici gücdür - KQS-in bel sütununa baxış

2021/06/7-9746172732.jpg
Oxunub: 698     15:46     22 İyun 2021    
Nüvə silahları bioloji və kimyəvi silahlar ilə birlikdə kütləvi qırğın silahlarına aiddir. Nüvə sursatı, ağır nüvələrin uçquna bənzər zəncirli parçalanma reaksiyası və ya yüngül nüvələrin termonüvə sintezi nəticəsində buraxılan nüvə enerjisini istifadə edən partlayıcı qurğudur.

Fəaliyyət prinsipi

Nüvə silahlarının fəaliyyəti nüvənin parçalanma və ya birləşmə reaksiyasının idarəolunmayan zəncirvari reaksiyası nəticəsində nüvə qurğusunun partlayış enerjisindən istifadəsinə əsaslanır.

Nüvə partlayıcı qurğuları

Parçalanmanın zənciri reaksiyasına qadir olan bir sıra maddələr mövcuddur. Nüvə silahlarında uran-235 və ya plutonium-239 istifadə olunur. Uran təbii olaraq üç izotopun qarışığı şəklində meydana gəlir: 238U (99.2745% təbii uran), 235U (0.72%) və 234U (0.0055%). Nüvə zəncirvari reaksiya yalnız 235U izotopu tərəfindən dəstəklənir. Silah uranının istehsalını təmin etmək üçün uranda 235U izotopunun payı ən azı 80% olmalıdır. Buna görə silah üçün uran istehsalında 235U payını artırmaq üçün onun zənginləşdirilməsi həyata keçirilir.


Gücü 23 kt olan birfazalı nüvə bombasının partlayışı. Nevada təlim poliqonu (1953)

Uranın zənginləşdirilməsi prosesinə alternativ variant plutonium-239 izotopu əsasında plutonium bombasının yaradılmasıdır. Plutonium təbiətdə rast gəlinmir, bu element süni şəkildə, 238U izotoplu uranı neytronlar ilə şüalandırmaqla əldə edilir. Texnoloji cəhətdən belə şüalanma nüvə reaktorlarında aparılır. Şüalanmadan sonra, əldə edilən plutonium radiokimya zavoduna göndərilir. Burada kimyəvi üsulla hasil edilən saf plutonium əldə edilir. Reaktorda şüalanma parametrlərini tənzimləməklə istənilən plutonium istehsalına nail olunur.

Termonüvə partlayıcı qurğuları

Termonüvə partlayıcı qurğusunda deyterium və tritiumun termonüvə sintezinin ultrasürətli partlayıcı reaksiyası nəticəsində daha ağır elementlərə enerji buraxılır. Ən müasir termonüvə partlayıcı qurğuların əsas işçi maddəsi litium deyteriddir. Əsas döyüş yükü olan litium deyteridin - partladıcı detonatorunun rolu, aşağı gücə malik daxili nüvə cihazı tərəfindən həyata keçirilir (nüvə partlayıcı qurğusunun-detonatorun partlaması zamanı termonüvə reaksiyasını işə salmaq üçün kifayət qədər çox enerji buraxılır). Termonüvə sintez reaksiyaları daha təsirli bir enerji mənbəyidir və bundan əlavə, konstruktiv təkmilləşmə ilə termonüvə partlayıcı qurğusunu istənilən qədər güclü etmək mümkündür, yəni termonüvə partlayıcı qurğunun gücündə nəzəri məhdudiyyətlər mövcud deyil.

Nüvə partlayışlarının növləri

Nüvə partlayışlarının aşağıdakı növləri mövcuddur:

havada - troposferdə;
yüksək hündürlükdə - atmosferin yuxarı qatlarında və planetə yaxın zonada;
kosmosda - uzaq məsafədə yerləşən planetə yaxın məkanda və kosmik məkanının hər hansı digər bölgəsində;
yerüstü partlayış - yerin özündə;
yeraltı partlayış -yer səthinin altında;
suüstü - suyun səthində;
sualtı - suyun altında.


İlk termonüvə bombalarından biri "Mark-17"nin gücü 10 Mt, kütləsi isə 20 ton idi. 1950-ci illərin ortalarından B-36 "Peacemaker" bombardmançılara yerləşdirilib


Məhvetmə amilləri

Nüvə sursatı partlayanda aşağıdakı məhvetmə amilləri yaranır:

zərbə dalğası;
işıq şüalanması;
nüfuz edən radiasiya;
radioaktiv çirklənmə;
elektromaqnit impulsu (EMİ).


Müxtəlif məhetmə amillərinin təsir gücünün nisbəti, nüvə partlayışının spesifik fizikasından asılıdır. Məsələn, termonüvə partlayışı atom partlayışından daha güclü işıq şüalanmasına və nüfuz edən radiasiyanın qamma şüası komponentinə malikdir, nüfuz edən radiasiya və ərazinin radioaktiv çirklənməsi də atom partlayışından daha yüksəkdir.

Nüvə partlayışının amillərinə birbaşa məruz qalan insanlar, çox vaxt ölümcül olan fiziki ziyanlara əlavə olaraq, partlayışın və dağıntıların dəhşətli mənzərəsindən güclü bir psixoloji təsirə də məruz qalırlar.

Elektromaqnit impulsu (EMİ) canlı orqanizmlərə birbaşa təsir etmir, lakin elektron cihazların (lampalı elektronika və foton avadanlıqlar EMİ təsirlərinə nisbətən davamlıdır) fəaliyyətini sıradan çıxara bilir.

Nüvə sursatlarının təsnifatı

Bütün nüvə sursatlarını iki əsas kateqoriyaya bölmək mümkündür:

Atom sursatları - əsas enerji çıxışı ağır nüvələrin (uran-235 və ya plutonium) yüngül elementlərinin meydana gəlməsi ilə nüvə parçalanma reaksiyasından qaynaqlanan birfazalı və ya birmərhələli partlayıcı qurğulardır;

Termonüvə (eyni zamanda hidrogen) sursatları - iki fiziki prosesin ardıcıl olaraq inkişaf etdirildiyi, fəzanın müxtəlif sahələrində lokallaşdırılan ikifazalı və ya ikimərhələli partlayıcı qurğulardır: birinci mərhələdə əsas enerji mənbəyi ağır nüvələrin parçalanma reaksiyasından, ikincisində isə döyüş sursatının növündən və vəziyyətindən asılı olaraq müxtəlif nisbətlərdə parçalanma və termonüvə sintezi reaksiyalarından istifadə olunur.

Termonüvə sintez reaksiyası bir qayda olaraq, parçalanan elementin daxilində inkişaf edir və əlavə neytronların güclü mənbəyi kimi xidmət edir. Yalnız 1940-cı illərdəki erkən nüvə cihazları, 1950-ci illərdəki bir neçə top tipli bombalar, bəzi nüvə artilleriya mərmiləri, həmçinin nüvə texnologiyası cəhətdən inkişaf etməyən dövlətlərin məhsulları (Cənubi Afrika, Pakistan) nüvə partlayışının gücünü artıran mənbə kimi termonüvə sintezindən istifadə etmirdi. Sabit stereotipin əksinə olaraq, termonüvə (yəni ikifazalı) sursatda enerjinin böyük hissəsi (85%-ə qədər) 235U/239Pu və ya 238U nüvələrinin parçalanması səbəbindən sərbəst buraxılır.

Hər hansı bir bu tip cihazın ikinci mərhələsi tamper (neytron reflektor) ilə təchiz edilə bilər. Tamper 238U-dan hazırlanır, bu da effektiv şəkildə sürətli neytronlardan sintez reaksiyalarına bölünə bilir. Bu partlayış gücünün dəfələrlə yüksəlməsinə və radioaktiv çöküntü miqdarının dəhşətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Manhetten layihəsinin isti izi ilə 1958-ci ildə R. Yunq tərəfindən yazılan məşhur "Min günəşdən daha parlaq" kitabından sonra belə "çirkli" sursatlar FFF və ya üçfazalı adlandırıldı. Lakin bu termin tamamilə doğru deyil. Demək olar ki, bütün FFF-lər ikifazalıdır və yalnız "təmiz" sursatın qurğuşun, volfram və s. istifadəsi ilə hazırlanan temper materialı ilə fərqlənir. İstisna, partlayıcının quruluşunun (plutonium nüvə təbəqəsi - lityum deyterid-6 təbəqəsi - uran-238 təbəqəsi) fərqli (təbəqəlidir) olmasına baxmayaraq, yalnız Saxarovun "təbəqələri"dir, bunlar birfazalı kimi təsnif edilməlidir.


ABŞ-da belə bir cihaz "Alarm Clock" (Zəngli saat) adlanır. Parçalanma və sintez reaksiyalarının ardıcıl olaraq dəyişdirilməsi sxemi təkfazalı sursatda tətbiq olunur, bunun daxilində "orta" gücə malik altıdan çox təbəqə saymaq olar. Buna misal olaraq, nisbətən müasir W88 döyüş başlığını göstərmək olar, onun birinci hissəsində iki təbəqə, ikinci hissəsində üç təbəqə, digər təbəqə isə hər iki hissəyə ümumi aid olan uran-238 örtüyüdür.

Bəzən neytron silahını ayrı bir kateqoriyaya - ikifazalı az gücə malik döyüş sursatlarına (1 kt-dan 25 kt-a qədər) aid edirlər, burada enerjinin 50-75%-i termonüvə sintezindən əldə edilir.

Sintezdəki əsas enerji daşıyıcısı sürətli neytronlar olduğundan, belə bir döyüş sursatının partlamasında neytron çıxışı, müqayisə edilə bilən gücdəki təkfazalı nüvə qurğularının partlayışındakı neytron məhsuldarlığından bir neçə dəfə çox ola bilər. Buna görə də məhvetmə amillərinin neytron radiasiyasının və induksiya radioaktivliyinin daha yüksək dərəcəsi (ümumi enerji çıxışının 30%-ə qədəri) əldə edilir, bu isə radioaktiv çöküntünün azaldılması deməkdir. Tank və canlı qüvvəyə qarşı yüksək effektivliyə malik olan termonüvə sintezli neytron silahlar əraziyə dəyən ziyanın azaldılması baxımından daha əhəmiyyətli ola bilər. Onların yalnız insanlara zərər verdiyi və binaların toxunulmaz qalması anlayışının mifik təbiətini də qeyd etmək lazımdır. Dağıdıcı təsirlərinə görə neytron sursat partlayışı istənilən qeyri-nüvə silahından yüz qat daha üstündür.

Nüvə yükünün gücü TNT ekvivalenti ilə - eyni enerjini əldə etmək üçün partlamalı olan trinitrotoluol miqdarı ilə ölçülür. Adətən kiloton (kt) və meqaton (Mt) ilə ifadə edilir. TNT ekvivalenti şərtlidir: birincisi, nüvə partlayışının enerjisinin müxtəlif məhvetmə amilləri sursatın növündən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır və hər halda bu kimyəvi partlayışdan çox fərqlidir. İkincisi, partlayış zamanı uyğun miqdarda kimyəvi partlayıcı maddənin tam yanmasına nail olmaq da sadəcə mümkün deyil.

Gücünə görə nüvə silahları beş qrupa bölünür:

çox kiçik (1 kt-dən az);
kiçik (1 - 10 kt);
orta (10 - 100 kt);
böyük (yüksək gücə malik; 100 kt - 1 Mt);
çox böyük (Çox yüksək gücə malik; 1 Mt-dan yuxarı).


Nüvə silahının partladılma variantları

Nüvə silahının partladılmasının iki əsas nümunəsi mövcuddur: top, yəni ballistik və imploziv üsullar. Demək olar ki, bütün müasir nüvə yüklərində hər iki prinsip birləşdirilərək istifadə olunur. "Top" sxemi, müxtəlif tənzimləyici elementləri daxil etməklə (hər hansı bir reaktorda olduğu kimi) montajın kritik vəziyyətini (və ya digər idarəetmə variantlarında, məsələn, "təcili olaraq" sıxışdırmanı) toplama üsuludur. İmploziv sxem isə qazın (plazmanın) müəyyən bir həcmdə saxlanması üsuludur. Partlayış dalğasını saxlamaqdan əlavə, məsələn, elektromaqnit şüalanması ilə plazmanın ləngidilməsi də bu sxemə aiddir.

Top sxemi

Üst blok top sxeminin iş prinsipini göstərir. İkinci və üçüncü isə blokların tam birləşməsinə qədər zəncirvari reaksiyanın vaxtından əvvəl inkişaf etdirilməsinin mümkünlüyünü nümayiş etdirir. "Top sxemi" ilk nəsil nüvə silahlarının bəzi modellərində istifadə edilir. Top sxeminin mahiyyəti, bloklardan birinin kritik kütləni (mərmini) başqa bir stasionar ("hədəf") bloka göndərməsindən ibarətdir

Bloklar elə qurulub ki, hesablanan sürətlə qoşulduqda, onların ümumi kütləsi kritikdən yüksək olur, kütləvi yük örtüyü isə blokların buxarlanmasından əvvəl əhəmiyyətli enerjini (onlarla kiloton) təmin edir. Yükün dizaynında, tələb olunan sürət yığılana qədər "mərmi və hədəf"in buxarlanmasının da qarşısını almaq və bu sürəti 800 m/s-dən 200-300 m/s-ə endirmək üçün tədbirlər görülür, bunlar isə qurğunu daha da yüngülləşdirir.

"Atəş" zamanı "mərminin" məhv olmasının qarşısını almaq üçün xüsusi tədbirlər görüldü, çünki belə bir qısa "lülə" sürətlənmə zamanı həddindən artıq yüklənirdi. Bu detonasiya üsulu yalnız uran döyüş sursatlarında mümkündür, çünki plutonium iki dəfə daha böyük neytron fona malikdir (bu fakt bizə vacib bir nəticə çıxarmağa imkan verir. Əvvəllər plutonium bu fona görə impulslu reaktorlar və "bomba"lar üçün (impuls reaktorların dağılması üçün) material olaraq maraqlı idi. İndi isə geniş neytron generasiya texnologiyaları sayəsində son dərəcə bahalı və zərərli plutoniumdan tamamilə imtina edilə bilər, bu da blokları birləşdirməzdən əvvəl zəncirvari reaksiya ehtimalını kəskin dərəcədə artırır. Nəticədə enerjinin natamam buraxılması baş verir.

Plutonium döyüş sursatında top sxemini həyata keçirmək üçün yüklü hissəciklərinin birləşmə sürətini, texniki cəhətdən əlçatmaz səviyyədə artırmaq tələb olunur. Bundan əlavə, uran mexaniki yüklənmələrə qarşı plutoniumdan daha davamlıdır. Buna görə plutonium bombaları texniki cəhətdən daha mürəkkəb və çox miqdarda mühəndis hesablamaları tələb edən imploziv detonasiya sxemindən istifadə edir.


L-11 "Little Boy" sursatı

Bir top sxeminin klassik nümunəsi, 6 avqust 1945-ci ildə Hiroşimaya atılan L-11 "Little Boy" (Kiçik oğlan) bombasıdır. Onun istehsalı üçün uran Belçika Konqosunda (indiki Konqo Demokratik Respublikası), Kanadada (Böyük Ayı Gölü) və ABŞ-da (Kolorado ştatı) hasil edilib. Şaxtalardan birbaşa çıxarılan uran sadə və texnoloji bombada belə istifadə edilə bilməzdi. Təbii uran zənginləşdirmə əməliyyatı tələb edirdi. O illərin texnologiyalarından istifadə edərək zənginləşdirilmiş uran əldə etmək üçün kilometrə qədər uzunluğa və milyardlarla dollar dəyərə malik nəhəng sənaye binaları tələb olunurdu. Yüksək dərəcədə zənginləşdirilmiş uranın çıxışı çox az idi və onun əldə edilməsi prosesi olduqca böyük enerji sərfiyyatı tələb edirdi, bu da hər bir sursatın yüksək dəyərini əvvəlcədən müəyyənləşdirirdi. Buna baxmayaraq, ilk "top" bombasının dizaynı, seriyalı artilleriya silahının modifikasiyasını xatırladırdı. Belə ki, L-11 "Little Boy" bombasında 164 mm çaplı dəniz topunun 1.8 m uzunluqda qısaldılan lüləsi istifadə edildi. Uran bombasının "hədəfi" 100 mm diametrə və 25.6 kq kütləyə malik olan silindrdən ibarət idi, "atəş" zamanı daxili kanala malik olan 38.5 kq-lıq slindr formalı "güllə" ona yaxınlaşırdı. Belə ki, ilk baxışdan qəribə görünən və hədəfin neytron fonunu azaltmaq üçün nəzərdə tutulan bir dizayn seçildi: fon hədəfə tam yaxın deyil, neytron reflektorundan (tamperdən) 59 mm məsafədə yerləşdirildi. Nəticədə, natamam enerji buraxılması ilə parçalanma zənciri reaksiyasının vaxtından əvvəl başlama riski bir neçə faiz azaldı.

Daha sonra bu sxem əsasında, amerikalılar üç istehsal seriyasında 240 ədəd artilleriya mərmisi istehsal etdilər. Bu mərmilər adi bir topdan atılırdı. 1960-cı illərin sonlarına doğru, bu sursatların hamısı özbaşına partlayış ehtimalının yüksək olması səbəbindən məhv edildi.

İmploziv sxemi

Partlayışın imploziv sxeminin fəaliyyət prinsipi - parçalanan materialın perimetri ətrafında konvensional maddələrin partlaması ilə mərkəzdəki elementin "sıxışdırılması" və zəncirvari reaksiyanın zərbə dalğasının yaradılmasından ibarətdir. İmploziv detonasiya sxemində kimyəvi partlayıcı maddələrin partlaması nəticəsində yaranan istiqamətli zərbə dalğası ilə parçalanan materialın sıxılmasından istifadə edilir. Zərbə dalğasını fokuslandırmaq üçün partlayıcı linzalar tətbiq edilir. Partlayış bir çox nöqtədə yüksək dəqiqliklə eyni anda həyata keçirilir. Bu detonasiyanın paralel yayılmasından istifadə ilə əldə edilir: partlayıcı maddələrlə doldurulan kanallar şəbəkəsi sferanın səthinə eyni detonatordan yayılır. Şəbəkənin forması və onun budaqlanması elə seçilir ki, son nöqtələrdəki dəliklərdən gələn partlayış dalğasının partlayıcı linzaların mərkəzinə eyni vaxtda çatması təmin edilsin (ilk sursatlarda isə linzalar öz detonatoru tərəfindən partladıldı, bunun üçün idarəetmə cihazı sinxron impuls yayırdı). Birləşən zərbə dalğasının meydana gəlməsi "sürətli" və "yavaş" partlayıcı maddələrin - TATV (triaminotrinitrobenzol) və boratol (trinitrotoluol ilə itrat barium qarışığı) və bəzi əlavə maddələrin istifadəsi ilə təmin edilirdi. Zamanında partlayıcı maddələrin və partlayışların yerini müəyyənləşdirmək üçün belə bir sistemin yaradılması ən mürəkkəb və vaxt aparan vəzifələrdən biri idi. Bunu həll etmək üçün hidro- və qazodinamikada nəhəng bir miqdarda kompleks hesablamalar aparmaq lazım idi.

Belə bir sxemə görə, ilk nüvə partlayıcı qurğu - "Gadget" 16 İyul 1945-ci ildə ABŞ-ın Alamoqordo rayonunda (Nyu Mexiko) "Trinity" imploziv sxemini praktikada sınamaq üçün qüllə üzərində partladıldı. Növbəti, 9 Avqust 1945-ci ildə Naqasakiyə atılan atom bombasının eynisi olan "Fat Man" da bu sxemə malik idi.

"Gadget" əslində "Fat Man" bombasının xarici örtüyü olmayan prototipi idi. Bu atom bombasında neytron təşəbbüskarı kimi "kirpi"dən (ingiliscə urchin) istifadə edilib. Sonradan bu sxem zəif təsirli olaraq qəbul edildi və onun idarəolunmayan növü neytron təşəbbüskarı kimi gələcəkdə demək olar ki, istifadə edilmədi.


Nüvə partlayışının busterizasiyası

Deuterium-tritium qarışığı ilə nüvə partlayışının sözdə busterizasiyası (gücləndirilməsi) ABŞ nüvə alimləri tərəfindən 1947-49-cu illərin əvvəllərində təsbit edildi. Lakin bu sxemin tətbiqi yalnız 50-ci illərdə mümkün oldu. Beləliklə gücü 720 kt olan 17 kq uran 235 -dən ibarət "Orange Herald" nüvə bombası 31 may 1957-ci ildə ingilis mütəxəssisləri tərəfindən sınaqdan keçirildi. Onun montaj mərkəzində litium deyterid və tritium (LiD / LiT) qarışığından ibarət litium hidrid yerləşirdi.

Müasir nüvə yüklərində (parçalanma reaksiyasına əsasən) qaz şəklində az miqdarda (bir neçə qram) termonüvə yanacağı (deyterium və tritium) yerləşdirilir və ya detanasiyadan əvvəl ora çilənir (tritiumun zamanla çürüməsinə görə döyüş başlıqlarında olan bu qarışıq adətən hər 5-10 ildən bir yenilənir).

Partlayış zamanı deyterium və tritiumdan çıxan qaz qaçılmaz olaraq istiləşir, parçalanma prosesinin ən başında elə bir vəziyyətə qədər sıxılır ki, onda kiçik həcmli termonüvə sintezi başlayır, bu isə enerji çıxışında bir qədər artım verir - məsələn: reaksiya zamanı 5 qram belə qaz 4.5 kq plutoniuma malik 24 kt-luq kiçik bir nüvə bombasının ümumi partlayış gücünün yalnız 1.73% -ni verir. Lakin busterizasiya zamanı neytronlar 1.388 kq plutoniumun parçalanma reaksiyasında və ya plutoniumun ümumi kütləsinin 29.7%-ində tam reaksiya verə bilirlər. Busterizasiya olmadan tam reaksiya verən plutoniumun nisbəti daha az (təxminən 13%, bu Naqasakiyə atılan "Fat Man" bombasının göstəricisi ilə eynidir) olur. Bu kiçik sintez reaksiyasından ayrılan çoxsaylı güclü neytronlar qurğunun mərkəzində yeni zəncirvari reaksiyaların başlanmasına səbəb olur, bununla da qurğunun xarici hissələrində nüvəni tərk edən neytronların itkilərini kompensasiya edir. Buna görə də, bu cihaz tez-tez sxemlərdə deyterium-tritium neytron təşəbbüskarı olaraq xatırlanır.

Busterizasiya zamanı neytronlar təxminən 14 MeV enerjiyə malik olur ki, bu da "adi" neytronların parçalanma reaksiyasından 14 dəfə çoxdur. Buna görə onlar parçalanan materialın nüvəsi ilə toqquşanda daha çox sayda ikinci neytron verirlər (Pu-239 plutonium üçün 2.9-a qarşı 4.6). Deyterium və tritiumdan əlavə digər neytron təşəbbüskarları, məsələn polonium-berillium (Po-Be) neytron mənbəyi də əvvəllər istifadə edilirdi.

Bu cür təşəbbüskarların istifadəsi parçalanma reaksiyasından enerji çıxışının artmasına və əsas parçalanan materialın daha səmərəli istifadəsinə, uran/plutoniumun qalıqlarından radioaktiv çirklənmənin azalmasına və s. səbəb olur. Yükdə mövcud olan qaz qarışığının tərkibini dəyişərək, geniş diapazonda idarə olunan partlayıcı gücə malik sursat əldə edilir.

(Ardı var...)
Dəyanət Ağalarlı
Ordu.az

© Materiallardan istifadə edərkən hiperlinklə istinad olunmalıdır


Teqlər: Nüvə-silahı  


Bizi "telegram"da izləyin