На главную раздела | Ядерные материалы | Испытания ядерного оружия | Средства доставки | Стратегические системы | Фотографии ядерных взрывов | Ядерный арсенал США | Россия | Индия | Атомные станции | РБМК 1000 | ВВЭР | БН-600 | Ядерная физика

Теоретические основы


  • Как известно, в шестидесятых годах в США проводился эксперимент по изучению возможности создания ядерного оружия с нуля. В его рамках трое выпускников университета получили задание разработать подробный проект атомной бомбы, пользуясь открытыми источниками информации.

    Информация для всех - информация для террористов?

        Как может показаться, любые данные об устройстве ядерного оружия открывает путь потенциальным ядерным террористам к исполнению их замыслов. Но размещенная на сайте информация касается лишь наиболее общих, фундаментальных вещей. То, что здесь имеется может представлять интерес лишь в научно-популярных и ознакомительных целях. Еще больше можно найти в библиотеках, конечно не под вывеской "как собрать атомную бомбу", а просто как сведения из смежных областей знаний, если знать где и что искать. Для построения действующего экземпляра требуются конкретные данные по размерам, массам, применяемым материалам и технологиям производства. Всего этого вы здесь не найдете. Кроме этого, добывание делящихся материалов, урана или плутония, составляет не меньшую проблему. Их можно либо произвести создав крупномасштабное производство, в рамках национальной программы. Либо выкрасть с какого-либо существующего завода, или попытаться применить имеющиеся мирные атомные технологии в военных целях. Несомненно, все эти пути должны находится и находятся под строгим контролем и постоянным вниманием соответствующих служб.
         Однако же, доступность информации безусловно увеличилась за последние годы. Развитие науки привело к тому, что требуемые вычисления стало возможно произвести буквально у себя дома. Для расчетов, аналогичных Манхеттенскому проекту (тогда, например, было произведено методом проб и ошибок около 20 000 испытаний формы взрывчатых линз для имплозионной системы), сейчас нет необходимости в таких затратах времени и сил. Нет необходимости во многочисленных экспериментах со взрывчаткой и ураном (плутонием), средства вычислительной техники позволяют провести моделирование процессов обжатия делящегося вещества при имплозии, процессов переноса нейтронов во время реакции.

    Обзор потенциальных путей доступа к урану и плутонию.

        Если исключить из рассмотрения непосредственное похищение оружейного урана-235 или плутония-239 (чистота материала >90-94%) средствами маленькой армии, то остаются следующие способы.
    1. U-235.
        Оружейный уран невозможно получить никаким другим способом, как обогащением какого-либо содержащего его продукта. Поскольку начинать урановый цикл с нуля (создание громадных урановых рудников, столь же громадных предприятий по его обогащению) под силу лишь в рамках национальной атомной программы, более реалистично выглядит похищение тепловыделяющих элементов АЭС. Но здесь все равно не обойтись без обогащения, без гигантских производств, ведь в атомной энергетике в основном используется урановое топливо низкого обогащения (порядка 5%, а некоторые реакторы - вообще природный уран). Только очень небольшое количество реакторов, например ледоколов, в качестве топлива загружают U-235 40% обогащения, но и этой чистоты недостаточно. Таким образом, наработать требуемое для бомбы количество урана становится непосильной задачей.
    2. Pu-239.
        Плутоний как таковой в природе не встречается и синтезируется исключительно в атомных реакторах (как в обычных, так и специально предназначенных для его выработки). Появляется он в результате облучения U-238 потоком нейтронов:
    U238 + n -> U239
    U239 -> Np239
    Np239 -> Pu239
    Вообще говоря, U-238 по сути отходы атомного производства, обедненный уран-238 применяется в некоторых гироскопах, для балласта (как компактный и тяжелый материал), в бронебойных снарядах (твердый и тяжелый материал), броне (поглотитель нейтронов).
        Столь мощные нейтронные потоки, необходимые для наработки плутония, можно получить только в атомном реакторе. Таким образом, имеются потенциальные источники плутония - облученное топливо электростанций или облучение "своей" кассеты с U-238 в каком-нибудь технологическом канале реактора.
        Однако изотопный состав плутония из отработанного топлива далек от оптимального (плутоний оружейного качества Pu239-93.17% + Pu240-6.28%):
    Pu238 - 1%
    Pu239 - 60%
    Pu240 - 30%
    Pu241 - 6%
    Pu242 - 3%
    Если по-прежнему предполагать, что установки изотопного разделения террористам недоступны, возникает вопрос: можно ли на основе такого состава плутония создать бомбу? Не знаю. Но одно можно сказать вполне определенно - наличие в смеси большого количества Pu240, в 30 000 раз более сильного источника спонтанных нейтронов, чем Pu239, гарантированно приведет к преждевременной детонации и снизит силу взрыва до уровня тонн. Некоторые данные по этой теме можно прочитать в статье "Плутоний" (в разделах о реакторном плутонии и возможностях обогащения плутония).
        Облучение "своей" кассеты с обедненным U-238 даст примерно такие же, но чуть лучшие результаты - чем меньше в веществе изотопа U-235, тем более "качественный" получится плутоний. Гарантированная невозможность такого развития событий - регулярные проверки и инспекции реакторов МАГАТЭ.
        Еще, в принципе, неоружейный плутоний используется в качестве топлива в реакторах на быстрых нейтронах. И, наверное, из применяющегося там плутония вполне возможно изготовить взрывное устройство, правда пока таких реакторов очень мало, и работают они скорее как исследовательские.

    Обзор возможностей изготовления простейшего ядерного устройства.

        Если допустить, что ключевая проблема - добыча урана или плутония террористами решена, то рассмотрим дальнейшие варианты. Какие технологии могут быть доступны им?
        Наиболее простой для реализации является пушечная схема построения заряда. Она не требует высоких технологий при проектировании, и обладает для преступников, пожалуй, одним недостатком: для нее требуется 40 кг высокообогащенного урана (оружейного качества). Учитывая сказанное выше по поводу получения такого U-235, воплотить ее в жизнь ничуть не легче, чем имплозионный вариант.
        Бомба переводящая делящееся вещество в критическое состояния методом имплозии - высокотехнологичный продукт. Она требует точного расчета и прецезионного изготовления детонаторов, взрывчатых линз, формирующих сходящуюся ударную волну. Эта сложность практически непреодолима.
        Правда, при изготовлении имплозионной бомбы совсем не обязательно делать сложную объемную (трехмерную) имплозионную систему: можно создать и конструкцию попримитивние, с цилиндрическим (двухмерным) или плоским обжатием. КПД, эффективность будет невысока, но и этого хватит, особенно если учесть радиоактивное заражение и проникающую радиацию.

        Сила взрыва плутониевого взрывного устройства будет зависить от двух факторов: чистоты и химического состояния плутония и степени достигаемого сжатия. При цилиндрической или плоской имплозии произойдет снижение и давления и скорости сжатия соответственно на 50% и 300%. Это существенное понижение, но, к сожалению, его недостаточно для невозможности атомного взрыва. Что касается состояния плутония в ядре бомбы, то без применения сложных методов металлургии плутония, сформировать его в самую эффективную (из-за максимальной плотности) металлическую форму невозможно. Без обработки наиболее вероятное состояние плутония - в виде порошка оксида PuO2, ибо химически он очень активный металл. Такой порошок имеет очень низкую плотность, что в совокупности с другими вышеупомянутыми факторами, как: "плохой" его изотопный состав, уменьшеная по силе имплозия - приводит к тому, что взрывное устройство должно содержать несколько десятков килограмм Pu (даже с учетом включения отражателя нейтронов), а по силе не выйдет из диапазона единиц - десятков тонн.
        Увы, даже 1 т, даже 1 кг - это неприемлемо для нас. Остается только понимание того, что на пути к результату террористов подстерегают множество подводных камней и волчьих ям. Как в самой конструкции ядерного взрывного устройства, которое, что бы там не говорилось, невозможно создать без сплоченной работы института средней величины. Так и в вопросах получения делящегося вещества. Поэтому беспричинная паника и радиофобия вокруг этой темы могут сыграть на руку бандитам и людям, спекулирующим на этой тематике.

    Заключение.

        Упомянутый выше эксперимент успешно завершился: 10 апреля 1967, после двух с половиной лет исследований учеными был представлен работоспособный проект. Подробности засекречены, но скорее всего это был проект пушечного устройства. Тут ясно одно: в принципе пушечное ядерное взрывное устройство изготовляемо. Главная проблема тут - доступность U-235, причем именно оружейного качества. Но про это здесь уже говорилось.
        Наконец, нельзя не упомянуть о простом распылении где-нибудь радиоактивных веществ - радиационном терроризме. Главное, что здесь нужно понять - радиация не убивает мгновенно (это произойдет разве что при взрыве нейтронной бомбы или внутри атомного реактора). В отличии, например, от боевых отравляющих веществ. Особенно, если радиоактивное вещество будет распылено на большую площадь - в этом случаи многие получат дозы, сравнимые с флюрографией или рентгеном.
        Главное, что я хотел бы сказать: ядерное устройство - не то, чего нам нужно опасаться в первую очередь. Радиационный терроризм - опаснее, потому что реальнее. Но еще опаснее - смешать селитру с алюминиевой пудрой. Не надо бояться атома, нужно сохранять бдительность.

    Приложение. Страны-обладатели ядерных технологий.

        В настоящее время в число стран, официально объявивших себя обладателями ядерного оружия и проведших его испытания входят 7 государств: Россия, США, Великобритания, Франция, Китай, Пакистан, Индия.
        Ведут исследования с целью создания ядерного оружия, и, вероятно, уже обладают им (либо имеют готовую к производству инфраструктуру) Израиль, ЮАР, Северная Корея.
        Есть (или было) желание обзавестись ядерным оружием, у Ирака с Ираном, Ливии, Аргентины с Бразилией, Южной Кореи, Швеции, Тайваня, Алжира. Во всех этих странах имеются или исследовательские реакторы, или предприятия по обогащению урана или атомные электростанции.
        Ну и потенциально, такие развитые страны как Германия, Япония, Австралия, Канада, Япония могут, если такова будет необходимость, создать ядерное оружие в кратчайшие сроки.

Ядерные материалы

Принципы построения ядерных зарядов

Воздействие ядерного оружия

Явления при ядерном взрыве


На главную сайта DVOIKA.NET