Домой Ядерное оружие Принципы устройства и действия ядерных боеприпасов

Принципы устройства и действия ядерных боеприпасов

Ядерными боеприпасами называются снаряженные ядерными (термоядерными) зарядами боевые части ракет, авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, торпеды и инженерные управляемые мины (ядерные фугасы).

Основными элементами ядерных боеприпасов (рис. 1) являются: ядерный заряд (1), датчики подрыва (2), система автоматики (3), источник электрического питания (4) и корпус (5).

Корпус служит для компоновки всех элементов боеприпаса, предохранения их от механических и тепловых повреждений, придания боеприпасу необходимой баллистической формы, а также для повышения коэффициента использования ядерного горючего.

Датчики подрыва (взрывательные устройства) предназначены для подачи сигнала на приведение в действие ядерного заряда. Они могут быть контактного и дистанционного (неконтактного) типов.

Контактные датчики срабатывают в момент встречи боеприпаса с преградой, а дистанционные - на заданной высоте (глубине) от поверхности земли (воды).

Дистанционные датчики в зависимости от типа и назначе­ния ядерного боеприпаса могут быть временными, инерционны­ми, барометрическими, радиолокационными, гидростатическими и др.

Система автоматики включает систему предохранения, блок автоматики и систему аварийного подрыва.

Система предохранения исключает возможность случайного взрыва ядерного заряда при проведении регламентных работ, хра­нении боеприпаса и при полете его на траектории.

Блок автоматики срабатывает по сигналам, поступающим от датчиков подрыва и предназначен для формирования высоковольтного электрического импульса на приведение в действие ядерного заряда.

Система аварийного подрыва служит для самоуничтожения бое­припаса без ядерного взрыва в случае его отклонения от заданной траектории.

Источником питания всей электрической системы боеприпаса являются аккумуляторные батареи различных типов, которые обла­дают одноразовым действием и приводятся в рабочее состояние непосредственно перед его боевым применением.

Ядерный заряд представляет собой устройство для осуществле­ния ядерного взрыва Ниже будут рассмотрены существующие ти­пы ядерных зарядов и их принципиальное устройство.

Ядерные заряды

Устройства, предназначенные для осуществления взрывного процесса высвобождения внутриядерной энергии, называются ядерными зарядами.

Различают два основных вида ядерных зарядов:

1 - заряды, энергия взрыва которых обусловлена цепной реакци­ей делящихся веществ, переведенных в надкритическое состояние, - атомные заряды;

2 - заряды, энергия взрыва которых обусловлена термоядернойреакцией синтеза ядер, - термоядерные заряды.

Атомные заряды. Основным элементом атомных зарядов явля­ется делящееся вещество (ядерное взрывчатое вещество).

До взрыва масса ЯВВ находится в подкритическом состоянии. Для осуществления ядерного взрыва она переводится в надкритическое состояние. Используются два типа устройств, обеспечивающих формирование надкритической массы: пушечный н имплозивный.

В зарядах пушечного типа (рис. 2) ЯВВ состоит из двух или бо­лее частей, масса которых в отдельности меньше критической, что обеспечивает исключение самопроизвольного начала цепной ядер­ной реакции. При осуществлении ядерного взрыва отдельные части ЯВВ под действием энергии взрыва обычного взрывного вещества соединяются в одно целое и общая масса ЯВВ становится больше критической, что создает условия для цепной реакции взрывного характера.

Перевод заряда в надкритическое состояние осуществляется действием порохового заряда. Вероятность получения расчетной мощности взрыва в таких зарядах зависит от скорости сближения частей ЯВВ При недостаточных скоростях сближения коэффици­ент критичности может стать несколько больше единицы еще до момента непосредственного контакта частей ЯВВ. В этом случае реакция может начаться с одного начального центра деления под воздействием, например, нейтрона спонтанного деления, в резуль­тате чего происходит неполноценный взрыв с небольшим коэффи­циентом использования ядерного горючего

Преимуществом ядерных зарядов пушечного типа являются про­стота конструкции, малые габариты и масса, высокая механическая прочность, что позволяет создавать на их основе малогабаритные ядерные боеприпасы (артиллерийские снаряды, ядерные мины и др.).

В зарядах имплозивного типа (рис 3) для создания надкритической массы используется эффект имплозии - всестороннего обжа­тия ЯВВ силой взрыва обычного ВВ, которая приводит к резкому увеличению его плотности.

Эффект имплозии создает огромную концентрацию энергии в зоне ЯВВ и позволяет достичь давления, превышающего миллионы атмосфер, что приводит к увеличению плотности ЯВВ в 2 - 3 раза и уменьшению критической массы в 4 - 9 раз.

Для гарантированного имитирования цепной реакции деления и ее ускорения от искусственного источника нейтронов должен быть подан мощный импульс нейтронов в момент наивысшей имплозии Поскольку в таком состоянии ЯВВ находится в течение нескольких микросекунд, то момент посылки импульса нейтронов должен быть синхронизирован с моментом достижения наибольшей критичности.

Преимуществом атомных зарядов имплозивного типа является более высокий коэффициент использования ЯВВ, а также возмож­ность в определенных пределах менять мощность ядерного взрыва с помощью специального переключателя.

К недостаткам атомных зарядов относятся большие масса и га­бариты, низкая механическая прочность и чувствительность к тем­пературному режиму

Термоядерные заряды В зарядах этого типа условия для реак­ции синтеза создаются за счет подрыва атомного заряда (детонато­ра) из урана-235, плутония-239 или калифорния-251 Термоядерные заряды могут быть нейтронными и комбинированными

В термоядерных нейтронных зарядах, (рис 4) в качестве термо­ядерного горючего используются дейтерий и тритий в чистом виде или в виде гидридов металлов "Запалом" реакции служит высоко­обогащенный плутоний-239 или калифорний-251, обладающие сравнительно небольшой величиной критической массы Это по­зволяет увеличить коэффициент термоядерности боеприпаса.

В термоядерных комбинированных зарядах (рис. 5) в качестве термоядерного горючего используется дейтерид лития (LiD). Для "запала" реакции синтеза служит реакция деления урана-235. В це­лях получения нейтронов высокой энергии для протекания реакции (1.18) уже в самом начале ядерного процесса в ядерный заряд по­мещается ампула с тритием (1Н3).Нейтроны же деления необходи­мы для получения трития из лития в начальный период реакции В последующем воспроизводство трития будет происходить за счет нейтронов, выделяющихся при реакциях синтеза дейтерия и трития, а также деления урана-238 (самого распространенного и наи­более дешевого природного урана), которым специально окружа­ется зона реакции в виде оболочки Наличие такой оболочки по­зволяет не только осуществить лавинообразную термоядерную реакцию, но и получить дополнительную энергию взрыва, так как при высокой плотности потока нейтронов с энергией более 10 МэВ реакция деления ядер урана-238 протекает достаточно эффектив­но При этом количество высвобождаемой энергии становится очень большим и в боеприпасах крупного и сверхкрупного калиб­ров может составить до 80 % всей энергии комбинированного термоядерного боеприпаса.

Классификация ядерных боеприпасов

Ядерные боеприпасы классифицируют по мощности выделяемой энергии ядерного заряда, а также по типу используемой в них ядерной реакции Для характеристики мощности боеприпаса применяется поня­тие "тротиловый эквивалент" -это такая масса тротила, энергия взрыва которого роена энергии, выделяемой при воздушном взрыве ядерного боеприпжа (заряда) Тротиловый эквивалент обозначается буквой § и измеряется в тоннах (т), тысячах тонн (кг), миллионах тонн (Мт)

По мощности ядерные боеприпасы условно подразделяются на пять калибров (таблица 1).

Классификация ядерных боеприпасов по мощности

Таблица 1

Калибр ядерного боеприпаса

Тротиловый эквивалент тыс. т.

Сверхмалый

До 1

Малый

1-10

Средний

10-100

Крупный

100-1000

Сверхкрупный

Более 1000

По характеру протекаемых ядерных реакций боеприпасы классифицируются на боеприпасы "деления", "деления - синтеза", "деления - синтеза - деления". Принципиальное устройство этих боеприпасов рассмотрено ранее.

 

Rambler's Top100