Las armas nucleares son armas de destrucción masiva , cuya acción se basa en los factores dañinos de una explosión nuclear o termonuclear .
Las armas nucleares se basan en la energía destructiva derivada de reacciones de fisión nuclear (armas de fisión) o una combinación de reacciones de fisión y fusión (armas termonucleares). Ambos tipos de bombas liberan una gran cantidad de energía a partir de una cantidad de materia relativamente pequeña: un solo dispositivo nuclear del tamaño de una bomba convencional puede destruir una ciudad entera bajo la influencia de una poderosa onda de choque, radiación luminosa y radiación penetrante.
En las operaciones militares, las armas nucleares se usaron solo dos veces: durante el bombardeo de las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki por parte de las Fuerzas Armadas de los EE. UU. en 1945 durante la Segunda Guerra Mundial . Según algunos científicos [1] [2] , una guerra nuclear con el equivalente a 100 explosiones nucleares del tamaño del bombardeo de Hiroshima podría resultar en decenas de millones de víctimas debido a cambios a largo plazo en el clima del planeta ( invierno nuclear ), sin tener en cuenta las víctimas directas de las explosiones.
La acción de un arma nuclear se basa en el uso de la energía de una explosión de un dispositivo explosivo nuclear, liberada como resultado de una reacción en cadena similar a una avalancha descontrolada de fisión de núcleos pesados y/o una reacción de fusión termonuclear .
Hay una serie de sustancias que pueden conducir a una reacción en cadena de fisión. Las armas nucleares utilizan uranio-235 o plutonio-239 . El uranio se presenta en la naturaleza como una mezcla de tres isótopos: 238U ( 99,2745 % del uranio natural), 235U (0,72 %) y 234U ( 0,0055 % ). Solo el isótopo 235 U es compatible con una reacción nuclear en cadena. Para garantizar el consumo máximo de energía de un dispositivo explosivo de uranio (bomba nuclear de uranio), el contenido de 235 U debe ser de al menos el 80%. Por lo tanto, en la producción de uranio apto para armas, se realiza un enriquecimiento de uranio para aumentar la proporción de 235 U. Normalmente, las armas nucleares utilizan 235 U con un enriquecimiento superior al 90 %, o 239 Pu con un enriquecimiento del 94 %. También se crearon cargas nucleares experimentales basadas en 233 U, pero el 233 U no encontró aplicación en armas nucleares, a pesar de la menor masa crítica del uranio-233 en comparación con el uranio-235, debido a la mezcla de 232 U, cuyos productos de desintegración crear radiación de penetración fuerte para el personal que mantiene tales armas nucleares.
Una alternativa al proceso de enriquecimiento de uranio es la creación de dispositivos explosivos nucleares de plutonio basados en el isótopo plutonio-239 como principal explosivo nuclear. El plutonio no existe en la naturaleza, y este elemento se obtiene artificialmente mediante la irradiación con neutrones de 238 U. Tecnológicamente, dicha irradiación se lleva a cabo en reactores nucleares. Después de la irradiación, el uranio con el plutonio resultante se envía a una planta radioquímica, donde se extrae químicamente el plutonio acumulado. Al ajustar los parámetros de irradiación en el reactor, logran la producción preferencial del isótopo de plutonio deseado .
En un dispositivo explosivo termonuclear, la energía se libera en el proceso de una reacción ultrarrápida (explosiva) de fusión termonuclear de deuterio y tritio en elementos más pesados. Al mismo tiempo, la principal fuente de energía de explosión está contenida en la reacción de fusión termonuclear. La principal sustancia de trabajo de la mayoría de los dispositivos explosivos termonucleares modernos es el deuteruro de litio . El socavamiento de la carga de combate principal, una carga de deuteruro de litio, se lleva a cabo mediante un dispositivo explosivo nuclear incorporado de baja potencia que actúa como detonador (cuando explota un detonador explosivo nuclear, se libera energía más que suficiente para iniciar un explosivo termonuclear). reacción). Las reacciones de fusión son una fuente de energía mucho más eficiente y, además, es posible hacer que un dispositivo explosivo termonuclear sea arbitrariamente poderoso mediante la mejora del diseño, es decir, no existen limitaciones físicas fundamentales en el poder de un dispositivo explosivo termonuclear.
Una subclase especial de dispositivos explosivos nucleares (fisión): dispositivos nucleares con amplificación (impulso). Un arma nuclear potenciada es una carga de fisión cuyo poder explosivo se ve incrementado por un pequeño número de reacciones termonucleares, pero no es una bomba termonuclear. En una carga de fisión mejorada, los neutrones producidos por las reacciones de fusión sirven principalmente para aumentar la eficiencia de la carga de fisión. Hay dos tipos de cargas de fisión potenciadas: la potenciación interna (o potenciación del núcleo), en la que se inyecta una mezcla de deuterio y tritio en la parte central del núcleo de la carga, y la potenciación externa (o potenciación del tamper), en la que capas concéntricas de el deuteruro de litio 6 y el uranio empobrecido (manipulación) se superponen fuera de la carga de fisión principal. El método de impulso externo se utilizó en la bomba nuclear experimental soviética RDS-6s ("Sloyka"), la primera arma parcialmente termonuclear de una sola etapa, y más tarde, en una sola copia creada sobre su base y probada RDS-27 de carga libre de tritio. . Sin embargo, más tarde resultó que dicho esquema de cargos sin salida rápidamente quedó obsoleto y ya no se usó debido a una serie de deficiencias inherentes.
La principal diferencia física entre un dispositivo explosivo nuclear con amplificación termonuclear y un dispositivo explosivo termonuclear es que la mayor parte de la energía total liberada en dicho dispositivo explosivo nuclear con amplificación recae sobre la carga principal del material fisible (reacciones de fisión).
Una característica común de los dispositivos explosivos nucleares con amplificación es una potencia mucho mayor (en decenas de porcentaje) que la de un dispositivo explosivo nuclear sin ella, debido al mayor factor de utilización del material fisionable.
Otros tipos de armas nucleares:
Las explosiones nucleares pueden ser de los siguientes tipos [3] :
Cuando se detona un arma nuclear , se produce una explosión nuclear , cuyos factores dañinos son:
La relación del poder del impacto de varios factores dañinos depende de la física específica de una explosión nuclear. Por ejemplo, una explosión termonuclear se caracteriza por una radiación de luz, un componente de rayos gamma de la radiación penetrante más fuerte que la llamada explosión atómica, pero un componente corpuscular mucho más débil de la radiación penetrante y la contaminación radiactiva del área.
Las personas directamente expuestas a los factores dañinos de una explosión nuclear, además de las lesiones físicas, que a menudo son fatales para los humanos, experimentan un poderoso impacto psicológico por la imagen horrible de la explosión y la destrucción. Un pulso electromagnético (EMP) no afecta directamente a los organismos vivos, pero puede interrumpir el funcionamiento de los equipos electrónicos (la electrónica de tubos y los equipos fotónicos son relativamente insensibles a los EMP).
Todas las armas nucleares se pueden dividir en dos categorías principales:
De acuerdo con el mismo principio, que se utilizó para crear artefactos explosivos trifásicos o de tres etapas, es posible crear armas termonucleares con un número aún mayor de etapas, por ejemplo, 4 o más etapas, con un rendimiento de cientos y miles de megatones (gigatones), pero por varias razones, no hay una necesidad práctica de esto.
La reacción de fusión termonuclear, por regla general, se desarrolla dentro del ensamblaje fisionable y sirve como una poderosa fuente de neutrones adicionales. Solo los primeros dispositivos nucleares en la década de 1940, algunas bombas ensambladas con cañones en la década de 1950, algunos proyectiles de artillería nuclear y quizás también productos de estados subdesarrollados en términos de tecnología nuclear (Sudáfrica, Pakistán, Corea del Norte) no utilizan la fusión como un amplificador la potencia de una explosión nuclear o la principal fuente de energía para la explosión.
La segunda etapa de cualquier dispositivo explosivo termonuclear puede equiparse con un tamper , un reflector de neutrones. El tamper está hecho de 238 U, que es eficientemente fisionable a partir de los neutrones rápidos de la reacción de fusión. Por lo tanto, se logra un aumento múltiple en la potencia total de la explosión y un aumento monstruoso en la cantidad de lluvia radiactiva. Después del famoso libro " Más brillante que mil soles ", escrito por R. Jung en 1958 en la "persecución en caliente" del Proyecto Manhattan , este tipo de munición termonuclear "sucia" se denomina con bastante frecuencia (por sugerencia de R. Jung) FFF (fusión-fisión-fusión) o trifásico. Sin embargo, este término no es del todo correcto y no debe utilizarse. Casi todos los "FFF" son bifásicos y se diferencian solo en el material del tamper, que en las municiones "limpias" puede ser de plomo, tungsteno, etc., y en las municiones "sucias" de 238 U. en las pequeñas y modernas. munición potente y de gran tamaño, está hecha de 235 U, que se divide eficientemente de cualquier reacción de fusión de neutrones (rápidos y lentos), y aumentará significativamente el poder de explosión de dicha munición, en comparación con un tamper de 238 U. Además, un 2- El tamper de escenario se puede fabricar, distinto de 238 U, o de uranio enriquecido con varios grados de enriquecimiento en 235 U, o de 239 Pu, y varias combinaciones de los materiales anteriores.
Las excepciones son los dispositivos Sloyka de Sakharov , que deben clasificarse como monofásicos con refuerzo, aunque tienen una estructura en capas de una carga explosiva (un núcleo de plutonio, una capa de deuteruro de litio-6 , una capa de uranio-238). En los Estados Unidos, dicho dispositivo se llama "Reloj despertador". La alternancia secuencial de reacciones de fisión y fusión se implementa en municiones bifásicas, en las que se pueden contar hasta 6 capas a una potencia muy “moderada”. Un ejemplo es la ojiva de misiles W88 relativamente moderna , en la que la primera sección (primaria) contiene dos capas, la segunda sección (secundaria) tiene tres capas y otra capa es un proyectil común de uranio-238 para dos secciones (ver figura).
A veces, un arma de neutrones se asigna a una categoría separada : una munición de dos fases de baja potencia (de 1 kt a 25 kt), en la que el 50-75% de la energía se obtiene debido a la fusión termonuclear. Dado que los neutrones rápidos son el principal portador de energía durante la fusión, la producción de neutrones en la explosión de una munición de este tipo puede ser varias veces mayor que la producción de neutrones en explosiones de dispositivos explosivos nucleares monofásicos de potencia comparable. Debido a esto, se logra un peso significativamente mayor de factores dañinos como la radiación de neutrones y la radiactividad inducida (hasta el 30% de la producción total de energía), lo que puede ser importante desde el punto de vista de la tarea de reducir la lluvia radiactiva y reducir destrucción en el suelo con alta eficiencia de uso contra tropas de tanques y fuerza viva. Hay ideas míticas de que las armas de neutrones solo afectan a las personas y dejan los edificios intactos. En términos de efecto destructivo, la explosión de una munición de neutrones es cientos de veces mayor que la de cualquier munición no nuclear.
La potencia de una carga nuclear se mide en TNT equivalente , la cantidad de trinitrotolueno que debe explotarse para obtener la misma energía. Suele expresarse en kilotones (kt) y megatones (Mt). (1 kt = 1000 t, 1 Mt = 1000000 t.) El equivalente de TNT es condicional: en primer lugar, la distribución de la energía de una explosión nuclear entre varios factores dañinos depende significativamente del tipo de munición y, en cualquier caso, es muy diferente de una explosión química. En segundo lugar, es simplemente imposible lograr la combustión completa de una cantidad apropiada de explosivo químico.
Es costumbre dividir las armas nucleares por potencia en cinco grupos:
Hay dos patrones principales de detonación: cañón, también llamado balístico, e implosivo . Tenga en cuenta que casi todos los "cargos" modernos usan ambos principios en combinación. El esquema de "cañón" es un método para obtener una masa supercrítica del material fisible de un conjunto (u otras opciones de control, por ejemplo, "silenciar" uno de emergencia) mediante la introducción de varios elementos de control (como en absolutamente cualquier reactor) . El esquema implosivo es un método para alcanzar y superar la masa crítica de una carga fisionable al comprimir la carga fisionable mediante ondas de choque de explosiones de cargas explosivas no nucleares dirigidas a su centro.
El "esquema de cañón" se utilizó en algunos modelos de armas nucleares de primera generación. La esencia del esquema del cañón es disparar con una carga de pólvora un bloque de material fisionable de masa subcrítica ("bala") a otro, inmóvil ("objetivo"). Los bloques están diseñados de tal manera que cuando se conectan a cierta velocidad calculada, su masa total se vuelve supercrítica, la capa masiva de la carga asegura la liberación de energía significativa (decenas de kilotones de T.E.) antes de que los bloques se evaporen. El diseño de la carga también evitó la evaporación del “proyectil y el blanco” hasta que se desarrolló la velocidad requerida, y se tomaron medidas para reducir esta velocidad de 800 m/s a 200-300 m/s, lo que permitió reducir significativamente aligerar el diseño. También se tomaron medidas especiales para evitar la destrucción del "proyectil" en el momento del "disparo", ya que las sobrecargas durante su aceleración a lo largo de un "barril" tan corto fueron significativas.
Este método de detonación solo es posible en municiones de uranio , ya que el plutonio tiene un fondo de neutrones que es dos órdenes de magnitud mayor, lo que aumenta drásticamente la probabilidad de un desarrollo prematuro de una reacción en cadena a la conexión de bloques, lo que lleva a una producción de energía incompleta. - la llamada. “ fizzle ”, ( ing. fizzle ). En el caso de usar plutonio en municiones de cañón, la velocidad requerida para conectar las partes de la carga era técnicamente inalcanzable. Además, el uranio resiste la sobrecarga mecánica mejor que el plutonio. Por lo tanto, las bombas de plutonio utilizan un esquema de detonación implosiva, que es técnicamente mucho más complejo y requiere una gran cantidad de cálculos de ingeniería.
Un ejemplo clásico de un esquema de cañón es la bomba " Little Boy" lanzada sobre Hiroshima el 6 de agosto de 1945. El uranio para su producción se extrajo en el Congo Belga (ahora República Democrática del Congo ), en Canadá ( Great Bear Lake ) y en USA (Estado de Colorado ). Este uranio, extraído directamente de las minas, no podría usarse en una bomba tan simple y tecnológicamente avanzada. En realidad, el uranio natural requería una operación de enriquecimiento . Para obtener uranio enriquecido utilizando las tecnologías de aquellos años, fue necesario levantar enormes edificios de producción de hasta kilómetros de largo y por valor de miles de millones de dólares (en los precios de la época). La producción de uranio altamente enriquecido fue bastante pequeña, y el proceso de obtención fue increíblemente intensivo en energía, lo que determinó el enorme costo de cada munición. Sin embargo, el diseño de la primera bomba de "cañón" fue esencialmente un refinamiento de un arma de artillería en serie. Entonces, en la bomba "Little Boy" se usó el cañón de un arma naval de calibre presumiblemente 164 mm acortado a 1,8 m. En este caso, el "objetivo" de uranio era un cilindro de 100 mm de diámetro y 25,6 kg de masa, sobre el cual, al ser disparado, se acercaba una "bala" cilíndrica de 38,5 kg de masa con el correspondiente canal interno. Este, a primera vista, extraño diseño se eligió para reducir el fondo de neutrones del objetivo: en él, no estaba cerca, sino a una distancia de 59 mm del reflector de neutrones (tamper). Como resultado, el riesgo de aparición prematura de los llamados. " pops " se redujo a un pequeño porcentaje.
Más tarde, según este esquema, los estadounidenses produjeron proyectiles de artillería 240 en tres lotes de producción. Estos proyectiles fueron disparados desde un cañón convencional . A fines de la década de 1960, todos estos proyectiles fueron eliminados debido al gran peligro de autodetonación nuclear.
El esquema de detonación implosiva utiliza la compresión de material fisible por una onda de choque enfocada creada por la explosión de cargas químicas explosivas. Las llamadas lentes explosivas se utilizan para enfocar la onda de choque . El socavamiento se lleva a cabo simultáneamente en muchos puntos con alta precisión. Esto se logra con la ayuda del cableado de detonación: una red de surcos llenos de explosivos diverge de un fusible sobre la superficie de la esfera. La forma de la red y su topología se seleccionan de tal manera que en los puntos finales la onda explosiva a través de los agujeros de la esfera alcanza simultáneamente los centros de las lentes explosivas (en las primeras cargas, cada lente fue volada por su propio detonador). , para lo cual el dispositivo de control debía enviar un pulso síncrono a todo). La formación de una onda de choque convergente fue proporcionada por el uso de lentes explosivas de explosivos "rápidos" y "lentos": TATV (triaminotrinitrobenceno) y boratol (una mezcla de trinitrotolueno con nitrato de bario) y algunos aditivos (ver animación). La creación de un sistema de este tipo para la ubicación de explosivos y la detonación fue en un momento una de las tareas más difíciles y lentas. Para resolverlo, fue necesario realizar una cantidad gigantesca de cálculos complejos en dinámica de hidro y gas. De acuerdo con este esquema, se ejecutó el primer dispositivo explosivo nuclear "Gadget" ( inglés gadget - dispositivo), volado en la torre para probar el funcionamiento del esquema implosivo en la práctica durante las pruebas " Trinity " ("Trinidad") el 16 de julio de 1945 en un campo de entrenamiento cerca de Alamogordo , Nuevo México . La segunda de las bombas atómicas usadas, " Fat Man " ("Fat Man"), lanzada sobre Nagasaki el 9 de agosto de 1945, fue ejecutada de acuerdo con el mismo esquema. De hecho, el "Gadget" era el prototipo del "Fat Man" desprovisto de la capa exterior. En esta bomba atómica, el llamado "erizo" ( ing. urchin ) se utilizó como iniciador de neutrones (para detalles técnicos, consulte el artículo " Fat Man "). Posteriormente, este esquema fue reconocido como ineficaz, y el tipo de iniciación de neutrones no controlado apenas se usó en el futuro.
Impulsor de explosión nuclearLa llamada potenciación de una explosión nuclear con una mezcla de deuterio y tritio fue concebida por científicos nucleares estadounidenses en 1947-49. Pero el uso de este esquema solo fue posible en los años 50. Así, la bomba nuclear Orange Herald con una capacidad de 720 kt de 17 kg de 235 U fue probada por expertos británicos el 31 de mayo de 1957 y tenía hidruros de litio-6 en el centro de montaje , pero con deuterio ( deuteruro de litio ) y tritio ( tritido de litio) (LiD / LiT).
En las armas nucleares modernas (basadas en la reacción de fisión), en el centro del conjunto hueco se suele colocar (bombear antes de la detonación) una pequeña cantidad (gramos (alrededor de 3-6 gramos)) de combustible termonuclear (deuterio y tritio) en el forma de gas (debido a la descomposición del tritio, sus armas nucleares deben actualizarse cada pocos años).
Durante una explosión nuclear, este gas deuterio-tritio inevitablemente se calienta, se contrae al comienzo del proceso de fisión a tal estado que comienza una reacción de fusión termonuclear, que es escasa en volumen, lo que da un ligero aumento en el producción total de energía, por ejemplo: 5 gramos de dicho gas durante las reacciones de fusión dan un aumento de solo el 1,73% de la potencia de explosión total de 24 kt para una pequeña bomba nuclear de 4,5 kg de plutonio. Pero los neutrones durante el booster hacen posible reaccionar completamente en la reacción de fisión de 1.338 kg de plutonio, o el 29,7% de la masa total de plutonio; en bombas sin booster, la proporción de plutonio completamente reaccionado es aún menor (alrededor del 13%, como en la bomba Fat Man ). Numerosos neutrones de alta energía (rápidos) liberados de esta reacción de fusión a pequeña escala (justo en el centro del ensamblaje) inician nuevas reacciones en cadena en todo el volumen del ensamblaje y, por lo tanto, compensan la pérdida de neutrones que abandonan el núcleo de reacción en el partes exteriores del conjunto. Por lo tanto, este dispositivo a menudo se denomina en los diagramas un iniciador de neutrones de deuterio-tritio [4] [5] .
Los neutrones potenciados tienen una energía de aproximadamente 14 MeV, que es 14 veces la energía de los neutrones "ordinarios" de la reacción de fisión. Por tanto, al chocar con un núcleo de material fisionable, dan más neutrones secundarios (4,6 frente a 2,9 para el caso del plutonio Pu-239) [6] .
El uso de tales iniciadores conduce a un aumento múltiple en el rendimiento energético de la reacción de fisión y un uso más eficiente del material fisionable principal.
Al cambiar la cantidad de una mezcla de gases de deuterio y tritio inyectada en la carga, es posible obtener municiones con un poder de explosión ampliamente ajustable (ver ojiva nuclear de rendimiento variable ).
El esquema descrito de implosión esférica es arcaico y apenas se ha utilizado desde mediados de la década de 1950. El principio de funcionamiento del diseño tipo Swan ( inglés cisne - cisne), se basa en el uso de un conjunto fisionable de una forma especial que, en el proceso de implosión iniciado en un punto por un fusible, se comprime en el dirección longitudinal y se convierte en una esfera supercrítica. El proyectil en sí consta de varias capas de explosivo con diferentes velocidades de detonación, que se fabrican a base de una aleación de HMX y plástico en la proporción adecuada y un relleno - espuma de poliestireno, de modo que queda un espacio lleno de espuma de poliestireno entre él y el conjunto nuclear en el interior. Este espacio introduce el retardo deseado debido al hecho de que la velocidad de detonación del explosivo excede la velocidad de la onda de choque en la espuma de poliestireno. La forma de la carga depende en gran medida de las velocidades de detonación de las capas de la cubierta y de la velocidad de propagación de la onda de choque en el poliestireno, que en estas condiciones es hipersónica. La onda de choque de la capa explosiva externa alcanza la capa esférica interna simultáneamente en toda la superficie. Un tamper significativamente más liviano no está hecho de 238 U, sino de berilio, que refleja bien los neutrones. Se puede suponer que el nombre inusual de este diseño: "Cisne" (la primera prueba: Inca en 1956) fue provocado por la forma del cuello del cisne. Por lo tanto, resultó posible abandonar la implosión esférica y, por lo tanto, resolver el problema extremadamente difícil de la sincronización de fusibles en submicrosegundos en un ensamblaje esférico y, por lo tanto, simplificar y reducir el diámetro de un arma nuclear implosiva de 2 m en Tolstyak a 30 cm o menos en las armas nucleares modernas. En caso de funcionamiento anormal del detonador, existen varias medidas de seguridad que impiden la compresión uniforme del conjunto y aseguran su destrucción sin explosión nuclear. Las medidas se basan en que la estructura en modo almacenamiento tiende a hacerse “semi-desmontada”. El "reensamblaje" se realiza automáticamente, a pedido; dicha operación se denomina operación de amartillado.
La potencia de una carga nuclear, que funciona únicamente según el principio de fisión de elementos pesados, está limitada a decenas de kilotones. Salida de energía ( rendimiento en inglés ) de un dispositivo explosivo nuclear monofásico reforzado con combustible termonuclear dentro de un conjunto fisionable ( arma de fisión impulsada) puede llegar a cientos de kilotones. Es prácticamente imposible crear un dispositivo explosivo nuclear monofásico de megatones y mayor potencia: un aumento en la masa de material fisionable no resuelve el problema. El caso es que la energía liberada como consecuencia de una reacción en cadena infla el conjunto a una velocidad del orden de los 1000 km/s , por lo que rápidamente se vuelve subcrítico y la mayor parte del material fisionable no tiene tiempo de reaccionar y simplemente se dispersa. por una explosión nuclear. Por ejemplo, en el “ Fat Man ” lanzado sobre la ciudad de Nagasaki no reaccionó más del 20% de los 6,2 kg de carga de plutonio, y en el “ Baby ” con un conjunto de cañones que destruyó Hiroshima, sólo el 1,4% de los 64 kg de uranio enriquecido hasta alrededor del 80% descompuesto. La munición monofásica más poderosa de la historia, la británica, que explotó durante las pruebas del Orange Herald en 1957 , alcanzó un rendimiento de 720 kt . El esquema poligonal de un dispositivo explosivo nuclear monofásico, que es un conjunto de varios módulos explosivos nucleares, podría superar esta barrera, pero su ventaja está completamente nivelada por la complejidad bastante posiblemente inaceptable del diseño y, como resultado, la falta de fiabilidad. de operación.
Las municiones de dos fases permiten aumentar la potencia de las explosiones nucleares a decenas de megatones. Sin embargo, los misiles de ojivas múltiples, la alta precisión de los sistemas de entrega modernos y el reconocimiento satelital han hecho que los dispositivos de clase megatón sean virtualmente innecesarios en la gran mayoría de las situaciones. Además, los portadores de municiones pesadas son más vulnerables a los sistemas de defensa antimisiles y de defensa aérea. (Es cierto que, en la actualidad, los desarrolladores del sistema de misiles Avangard , el vehículo submarino Poseidón y el misil de crucero Burevestnik ya han resuelto prácticamente el problema de la vulnerabilidad relativamente alta de los vehículos de lanzamiento de armas nucleares grandes y de extra alta potencia . .)
En un artefacto explosivo nuclear bifásico, la primera etapa del proceso físico ( primaria ) se utiliza para iniciar la segunda etapa ( secundaria ), durante la cual se libera la mayor parte de la energía. Tal esquema generalmente se llama el diseño de Teller-Ulam .
La energía de la detonación de la carga primaria se transmite a través de un canal especial ("entre etapas") en el proceso de difusión de la radiación de los cuantos de radiación gamma y de rayos X y proporciona la detonación de la carga secundaria a través de la implosión de radiación del plutonio o el uranio. carga de encendido Este último también sirve como fuente de energía adicional junto con un reflector de neutrones de 235 U o 238 U, y juntos pueden proporcionar hasta el 85% del rendimiento energético total de una explosión nuclear. Al mismo tiempo, la fusión termonuclear sirve en mayor medida como fuente de neutrones para la fisión de núcleos pesados, y bajo la influencia de los neutrones de fisión en los núcleos de litio , se forma tritio en la composición del deuteruro de litio , que entra inmediatamente en un reacción de fusión termonuclear con deuterio.
En el primer dispositivo experimental de dos fases de Ivy Mike ( 10,5 Mt en una prueba en 1952), se usó una mezcla licuada de deuterio y tritio en lugar de deuteruro de litio, pero posteriormente no se usó tritio puro extremadamente costoso directamente en la reacción termonuclear de segunda etapa. . Solo la fusión termonuclear proporcionó el 97% de la producción de energía principal en la " Tsar-bomba " soviética experimental (también conocida como "la madre de Kuzkina"), que explotó en 1961 con una producción de energía absolutamente récord de 58 Mt TEq . Se considera que la munición bifásica más eficiente en términos de potencia / peso es la estadounidense Mark 41 con una capacidad de 25 Mt , que fue producida en masa para su despliegue en bombarderos B-47 , B-52 y en la versión monobloque para ICBM Titan-2 . El reflector de neutrones de esta bomba estaba hecho de 238 U, por lo que nunca se probó a escala real para evitar la contaminación por radiación a gran escala. Cuando fue reemplazado por plomo, la potencia de este dispositivo se redujo a 3 Mt.
Las armas nucleares son las siguientes:
El arma nuclear consiste en:
Los esquemas de diseño y disposición de las ojivas nucleares son diversos y tratar de sistematizarlos es una tarea bastante ingrata.
La ideología general es la siguiente:
- si es posible, toda la ojiva nuclear debe ser un cuerpo axisimétrico, por lo tanto, los bloques y sistemas principales se colocan en tándem a lo largo del eje de simetría del cuerpo en contenedores de forma cilíndrica, esférica o cónica, así como en un instrumento especial cuadro
- la masa de las ojivas nucleares debe reducirse de todas las formas posibles mediante la combinación de unidades de potencia, el uso de materiales más duraderos, la elección de la forma óptima de los proyectiles de las ojivas nucleares y sus compartimentos individuales, etc.
- el número de cables y conectores eléctricos debe ser mínimo, el impacto sobre los actuadores, si es posible, debe transmitirse a través de una tubería neumática, o utilizando cuerdas detonantes-explosivas.
- el bloqueo de los nodos críticos debe llevarse a cabo utilizando estructuras que se destruyen mecánicamente mediante cargas pirotécnicas.
- las sustancias activas (por ejemplo, gas de refuerzo, componentes para el sistema de calefacción, explosivos químicos, etc.) se bombean preferiblemente desde tanques especiales ubicados dentro de la ojiva nuclear, o incluso en un transportador.
Casi cualquier arma pesada puede ser un medio para lanzar un arma nuclear a un objetivo. En particular, las armas nucleares tácticas han existido desde la década de 1950 en forma de proyectiles de artillería y minas, municiones para la artillería nuclear . Los misiles MLRS pueden ser portadores de armas nucleares tácticas , pero hasta ahora ni siquiera se han creado misiles nucleares para MLRS [7] . Sin embargo, las dimensiones de muchos misiles MLRS pesados modernos permiten colocar en ellos una ojiva nuclear, similar a la que utiliza la artillería de cañón, mientras que algunos MLRS, por ejemplo, el Smerch ruso , tienen prácticamente el mismo alcance que los misiles tácticos, mientras que otros (por ejemplo, el sistema americano MLRS ) son capaces de lanzar misiles tácticos desde sus instalaciones . Los misiles tácticos y los misiles de mayor alcance son portadores de armas nucleares. En los Tratados de Limitación de Armas, los misiles balísticos y de crucero y las aeronaves se consideran vehículos vectores de armas nucleares . Históricamente, los aviones fueron el primer medio de lanzamiento de armas nucleares, y fue con la ayuda de aviones que se llevó a cabo el único bombardeo nuclear de combate en la historia :
El desarrollo de sistemas de defensa antiaérea y armas de misiles puso en primer plano precisamente los misiles como medio para lanzar armas nucleares. En particular, los misiles de crucero balísticos e hipersónicos que se están creando tienen la mayor velocidad de entrega de armas nucleares al objetivo.
El Tratado START-1 [8] dividió todos los misiles balísticos por alcance en:
El Tratado INF [9] eliminó los misiles de medio y corto alcance (de 500 a 1000 km) y, en general, excluyó de la regulación los misiles con un alcance de hasta 500 km. Todos los misiles tácticos pertenecen a esta clase y, en este momento, estos vehículos de entrega se están desarrollando activamente (especialmente en la Federación Rusa).
Tanto los misiles balísticos como los de crucero se pueden colocar en submarinos (generalmente nucleares) y barcos de superficie. Si se trata de un submarino, entonces se llama, respectivamente, SSBN y SSGN . Además, los submarinos polivalentes pueden armarse con torpedos y misiles de crucero con ojivas nucleares.
Los torpedos nucleares se pueden utilizar tanto para atacar objetivos navales como costas enemigas. Entonces, el académico Sakharov propuso un proyecto para un torpedo T-15 con una carga de aproximadamente 100 megatones. Una implementación prácticamente moderna de esta idea de diseño es el torpedo Poseidón .
Además de las cargas nucleares lanzadas por vehículos técnicos, existen municiones de mochila de bajo rendimiento transportadas por una persona y destinadas a grupos de sabotaje.
Según su finalidad , los vehículos vectores de armas nucleares se dividen en:
Lanzamiento del Trident II SLBM desde una posición sumergida. El misil puede equiparse con 8 ojivas W88 .
Sistema de misiles ferroviarios de combate BZHRK 15P961 " Molodets " con un misil intercontinental con ojiva nuclear. Retirado del servicio en la década de 1990.
APU 15U175M del complejo RS-24 Yars.
Prueba de artillería nuclear estadounidense ( Grable )
" Club Nuclear " es el nombre informal de un grupo de países que poseen armas nucleares. Incluye Estados Unidos (desde 1945 ), Rusia (originalmente la Unión Soviética : desde 1949 ), Gran Bretaña ( 1952 ), Francia ( 1960 ), China ( 1964 ), India ( 1974 ), Pakistán ( 1998 ) y Corea del Norte ( 2006 ). ). También se considera que Israel tiene armas nucleares .
Las "viejas" potencias nucleares de EE. UU., Rusia, Gran Bretaña, Francia y China son las llamadas. los cinco nucleares, es decir, los estados que se consideran potencias nucleares "legítimas" en virtud del Tratado sobre la no proliferación de las armas nucleares . Los restantes países con armas nucleares se denominan potencias nucleares "jóvenes".
Además, varios estados que son miembros de la OTAN y otros aliados tienen o pueden tener armas nucleares estadounidenses en su territorio. Algunos expertos creen que en determinadas circunstancias estos países pueden utilizarlo [12] .
Estados Unidos llevó a cabo la primera explosión nuclear de 20 kilotones el 16 de julio de 1945 . El 6 y el 9 de agosto de 1945 se lanzaron bombas nucleares, respectivamente, sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki . La primera prueba de un dispositivo termonuclear se llevó a cabo el 1 de noviembre de 1952 en el atolón Eniwetok .
La URSS probó su primer dispositivo nuclear con una capacidad de 22 kilotones el 29 de agosto de 1949 en el sitio de pruebas de Semipalatinsk . La prueba de la primera bomba termonuclear en la URSS - en el mismo lugar el 12 de agosto de 1953. Rusia se convirtió en el único heredero reconocido internacionalmente del arsenal nuclear de la Unión Soviética.
Gran Bretaña produjo la primera explosión nuclear de superficie con un rendimiento de unos 25 kilotones el 3 de octubre de 1952 en la zona de las Islas Monte Bello (noroeste de Australia). Prueba termonuclear - 15 de mayo de 1957 en la Isla de Navidad en Polinesia .
Francia realizó pruebas en tierracarga nuclear con un rendimiento de 20 kilotones el 13 de febrero de 1960 en el oasis de Reggan en Argel . Prueba termonuclear - 24 de agosto de 1968 en el atolón de Mururoa .
China detonó una bomba nuclear de 20 kilotones el 16 de octubre de 1964 cerca del lago Lop Nor . Allí se probó una bomba termonuclear el 17 de junio de 1967.
India hizo su primera prueba de una carga nuclear de 20 kilotones el 18 de mayo de 1974 en el sitio de prueba de Pokharan en el estado de Rajasthan , pero no se reconoció formalmente como propietaria de un arma nuclear. Esto se hizo solo después de las pruebas subterráneas de cinco dispositivos explosivos nucleares, incluida una bomba termonuclear de 32 kilotones, que tuvo lugar en el sitio de prueba de Pokharan del 11 al 13 de mayo de 1998 .
Pakistán realizó pruebas subterráneas de seis armas nucleares los días 28 y 30 de mayo de 1998 en el sitio de pruebas de Chagai Hills en la provincia de Baluchistán como respuesta simétrica a las pruebas nucleares de India de 1974 y 1998.
La RPDC anunció que había desarrollado un arma nuclear a mediados de 2005 y realizó su primera prueba subterránea de una bomba nuclear con un rendimiento estimado de alrededor de 1 kilotón el 9 de octubre de 2006 (aparentemente una explosión de energía parcial) y una segunda con un rendimiento de unos 12 kilotones el 25 de mayo de 2009 . El 12 de febrero de 2013 se probó una bomba de 6-7 kilotones. El 6 de enero de 2016 , según informes oficiales de la RPDC, se probó una bomba termonuclear. El 3 de septiembre de 2017 se realizaron pruebas, según se informó, de una carga para misiles balísticos intercontinentales, el rendimiento de explosión registrado fue de unas 100 kilotones.
Israel no comenta información sobre su posesión de armas nucleares, sin embargo, según la opinión unánime de todos los expertos, ha poseído ojivas nucleares de diseño propio desde finales de los años 60 y principios de los 70.
Sudáfrica tenía un pequeño arsenal nuclear , pero las seis armas nucleares reunidas fueron destruidas voluntariamente durante el desmantelamiento del régimen del apartheid a principios de los años noventa . Se cree que Sudáfrica realizó sus propias pruebas nucleares o conjuntamente con Israel en el área de la isla Bouvet en 1979 . Sudáfrica es el único país que desarrolló armas nucleares de forma independiente y las abandonó voluntariamente.
Ucrania , Bielorrusia y Kazajstán , en cuyo territorio se encontraba parte de las armas nucleares de la URSS , tras la firma del Protocolo de Lisboa en 1992, fueron declarados países sin armas nucleares, y en 1994-1996 transfirieron todas las armas nucleares a la Federación Rusa . [ 13] .
Por diversas razones, Suecia [14] , Brasil , Argentina , España , Italia , Libia abandonaron voluntariamente sus programas nucleares (en diferentes etapas; ninguno de estos programas se completó). Involuntariamente (por la fuerza militar israelí) el programa nuclear de Irak fue terminado . Con los años, se sospechó que varios países más podrían desarrollar armas nucleares. En la actualidad, se supone que Irán es el más cercano a crear sus propias armas nucleares (sin embargo, todavía no tiene armas nucleares). Asimismo, según muchos expertos, algunos países (por ejemplo, Japón y Alemania ), que no poseen armas nucleares, son capaces de crearlas en poco tiempo luego de tomar una decisión política y de financiamiento [15] . Japón tiene reservas significativas de plutonio apto para armas [16] .
Históricamente, la Alemania nazi fue la segunda o incluso la primera en tener el potencial para crear armas nucleares . Sin embargo, el proyecto de uranio no se completó antes de la derrota de la Alemania nazi por varias razones.
Número de ojivas (activas y en reserva) [17] :
1947 | 1952 | 1957 | 1962 | 1967 | 1972 | 1977 | mil novecientos ochenta y dos | 1987 | 1989 | 1992 | 2002 | 2010 | 2015 | 2018 | 2022 [18] | |
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EE.UU | 32 | 1005 | 6444 | ≈26,000 | >31 255 | ≈27,000 | ≈25,000 | ≈23,000 | ≈23 500 | 22 217 [19] | ≈12,000 | ≈10 600 | ≈8500 | ≈7200 | ≈6800 | ≈5428 |
URSS/Rusia | — | cincuenta | 660 | ≈4000 | 8339 | ≈15,000 | ≈25,000 | ≈34,000 | ≈38,000 | ≈25,000 | ≈16,000 | ≈11,000 | ≈8000 | ≈7000 | ≈5977 | |
Gran Bretaña | — | — | veinte | 270 | 512 | ≈225 [20] | 215 | 215 | 225 | |||||||
Francia | — | — | — | 36 | 384 | ≈350 | 300 | 300 | 290 | |||||||
Porcelana | — | — | — | — | 25 | ≈400 | ≈400 | 250 | de 240 a 10.000 [21] | 350 | ||||||
Israel | — | — | — | — | — | ≈200 | ≈150 | 80 | 460 | 90 | ||||||
India | — | — | — | — | — | — | ≈100 | ≈100 | ≈100 | ≈110 | ≈160 | |||||
Pakistán | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | ≈100 | ≈110 | ≈110 | ≈120 | ≈165 |
Corea del Norte | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | ≈5—10 | <10 | ≈35 | ≈20 |
Sudáfrica | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 6 | — | — | — | — | — | — |
Total | 32 | 1055 | 7124 | ≈30,000 | >39 925 | ≈42,000 | ≈50,000 | ≈57.000 | 63 485 | <40 000 | <28 300 | <20 850 | ≈15 700 | ≈14 900 | ≈12 705 |
Nota: Los datos de Rusia desde 1991 y los EE. UU. desde 2002 incluyen solo vehículos de entrega estratégica; ambos estados también tienen una cantidad significativa de armas nucleares tácticas , que es difícil de evaluar [22] .
La conciencia de la importancia de la amenaza de las armas nucleares para la humanidad y la civilización condujo al desarrollo de una serie de medidas internacionales para minimizar el riesgo de su proliferación y uso.
Los principios físicos de la construcción de armas nucleares están a disposición del público. Además, los principios generales para diseñar varios tipos de cargas no son un secreto. Sin embargo, las soluciones tecnológicas específicas para aumentar la eficiencia de las cargas, el diseño de municiones, los métodos para obtener materiales con las propiedades requeridas a menudo no están disponibles públicamente.
La base del principio de no proliferación de las armas nucleares es la complejidad y el costo del desarrollo, resultante de la escala de las tareas científicas e industriales: la adquisición de materiales fisionables; desarrollo, construcción y operación de plantas de enriquecimiento de uranio y reactores para la producción de plutonio apto para armas; pruebas de carga; formación a gran escala de científicos y especialistas; desarrollo y construcción de vehículos de suministro de municiones, etc. Es prácticamente imposible ocultar tal trabajo, que se lleva a cabo durante un tiempo considerable. Por lo tanto, los países con tecnología nuclear han acordado prohibir la distribución incontrolada de materiales y equipos para la creación de armas, componentes de armas y las propias armas [23] [24] .
En el marco del principio de no proliferación, se adoptó un tratado sobre la prohibición de los ensayos con armas nucleares.
Para limitar la acumulación de armamentos, reducir la amenaza de su uso accidental y mantener la paridad nuclear , la URSS y los EE. UU. desarrollaron una serie de acuerdos formalizados en forma de tratados:
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