Corée du Nord menace les États-Unis de tester une bombe à hydrogène super puissante Océan Pacifique. Le Japon, qui pourrait souffrir des conséquences des tests, a qualifié les projets de la Corée du Nord de totalement inacceptables. Les présidents Donald Trump et Kim Jong-un se disputent lors d'entretiens et parlent de conflit militaire ouvert. Pour ceux qui ne comprennent pas les armes nucléaires, mais qui veulent être au courant, The Futurist a compilé un guide.
Comment fonctionnent les armes nucléaires ?
Comme un bâton de dynamite ordinaire, une bombe nucléaire consomme de l’énergie. Seulement il n'est pas libéré lors de la primitive réaction chimique, mais dans des processus nucléaires complexes. Il existe deux manières principales de sélectionner énergie nucléaire d'un atome. DANS fission nucléaire le noyau d'un atome se désintègre en deux fragments plus petits avec un neutron. Fusion nucléaire – le processus par lequel le Soleil produit de l'énergie – implique la réunion de deux atomes plus petits pour en former un plus grand. Dans tout processus, fission ou fusion, de grandes quantités d’énergie thermique et de rayonnement sont libérées. Selon qu'on utilise la fission ou la fusion nucléaire, les bombes sont divisées en nucléaire (atomique) Et thermonucléaire .
Pouvez-vous m'en dire plus sur la fission nucléaire ?
Explosion bombe atomique sur Hiroshima (1945)
Comme vous vous en souvenez, un atome se compose de trois types particules subatomiques: protons, neutrons et électrons. Le centre de l'atome, appelé cœur , est constitué de protons et de neutrons. Les protons sont chargés positivement, les électrons sont chargés négativement et les neutrons n’ont aucune charge. Le rapport proton-électron est toujours de un pour un, donc l’atome dans son ensemble a une charge neutre. Par exemple, un atome de carbone possède six protons et six électrons. Les particules sont maintenues ensemble par une force fondamentale - forte force nucléaire .
Les propriétés d’un atome peuvent changer considérablement en fonction du nombre de particules différentes qu’il contient. Si vous modifiez le nombre de protons, vous aurez un élément chimique différent. Si vous modifiez le nombre de neutrons, vous obtenez isotope le même élément que vous avez entre vos mains. Par exemple, le carbone possède trois isotopes : 1) le carbone 12 (six protons + six neutrons), une forme stable et courante de l'élément, 2) le carbone 13 (six protons + sept neutrons), qui est stable mais rare, et 3) le carbone -14 (six protons + huit neutrons), qui est rare et instable (ou radioactif).
Majorité noyaux atomiques sont stables, mais certains d’entre eux sont instables (radioactifs). Ces noyaux émettent spontanément des particules que les scientifiques appellent rayonnement. Ce processus est appelé désintégration radioactive . Il existe trois types de dégradation :
Désintégration alpha : Le noyau émet une particule alpha - deux protons et deux neutrons liés ensemble. Désintégration bêta : Un neutron se transforme en proton, électron et antineutrino. L'électron éjecté est une particule bêta. Fission spontanée : le noyau se désintègre en plusieurs parties et émet des neutrons, ainsi qu'une impulsion d'énergie électromagnétique - un rayon gamma. C’est ce dernier type de désintégration qui est utilisé dans une bombe nucléaire. Les neutrons libres émis à la suite de la fission commencent réaction en chaîne , qui libère une quantité colossale d’énergie.
De quoi sont faites les bombes nucléaires ?
Ils peuvent être fabriqués à partir d’uranium 235 et de plutonium 239. L'uranium se présente dans la nature sous la forme d'un mélange de trois isotopes : 238 U (99,2745 % de l'uranium naturel), 235 U (0,72 %) et 234 U (0,0055 %). Le 238 U le plus courant ne supporte pas une réaction en chaîne : seul le 235 U en est capable. Pour atteindre une puissance d'explosion maximale, il faut que la teneur en 235 U dans le « remplissage » de la bombe soit d'au moins 80 %. L’uranium est donc produit artificiellement enrichir . Pour ce faire, le mélange d'isotopes de l'uranium est divisé en deux parties afin que l'une d'elles contienne plus de 235 U.
En règle générale, la séparation isotopique laisse derrière elle une grande quantité d’uranium appauvri qui est incapable de subir une réaction en chaîne, mais il existe un moyen d’y parvenir. Le fait est que le plutonium 239 n’est pas présent dans la nature. Mais il peut être obtenu en bombardant du 238 U avec des neutrons.
Comment est mesurée leur puissance ?
La puissance d'une charge nucléaire et thermonucléaire est mesurée en équivalent TNT - la quantité de trinitrotoluène qui doit exploser pour obtenir un résultat similaire. Elle se mesure en kilotonnes (kt) et en mégatonnes (Mt). La puissance des armes nucléaires ultra-petites est inférieure à 1 kt, tandis que celle des bombes super puissantes dépasse 1 tonne.
La puissance de la « Bombe Tsar » soviétique était, selon diverses sources, de 57 à 58,6 mégatonnes en équivalent TNT, la puissance de l'énergie thermique bombe nucléaire, que la Corée du Nord a testé début septembre était d'environ 100 kilotonnes.
Qui a créé les armes nucléaires ?
Le physicien américain Robert Oppenheimer et le général Leslie Groves
Dans les années 1930, le physicien italien Enrico Fermi ont démontré que les éléments bombardés par des neutrons pouvaient être transformés en de nouveaux éléments. Le résultat de ce travail fut la découverte neutrons lents , ainsi que la découverte de nouveaux éléments non présentés sur tableau périodique. Peu après la découverte de Fermi, des scientifiques allemands Otto Hahn Et Fritz Strassmann bombardé de l'uranium avec des neutrons, entraînant la formation d'un isotope radioactif du baryum. Ils ont conclu que les neutrons à basse vitesse provoquent la rupture du noyau d’uranium en deux morceaux plus petits.
Ce travail a excité les esprits du monde entier. DANS Université de Princeton Niels Bohr travaillé avec John Wheeler développer un modèle hypothétique du processus de fission. Ils ont suggéré que l'uranium 235 subit une fission. À peu près à la même époque, d’autres scientifiques ont découvert que le processus de fission conduisait à la formation de plus de plus neutrons. Cela a incité Bohr et Wheeler à demander question importante: Les neutrons libres créés par la fission pourraient-ils déclencher une réaction en chaîne qui libérerait d'énormes quantités d'énergie ? Si tel est le cas, il est alors possible de créer des armes d’une puissance inimaginable. Leurs hypothèses ont été confirmées par un physicien français Frédéric Joliot-Curie . Sa conclusion a donné l’impulsion au développement de la création d’armes nucléaires.
Au-dessus de la création armes atomiques Des physiciens d'Allemagne, d'Angleterre, des États-Unis et du Japon ont travaillé. Avant le début de la Seconde Guerre mondiale Albert Einstein a écrit au président américain Franklin Roosevelt que l'Allemagne nazie envisage de purifier l'uranium 235 et de créer une bombe atomique. Il s’avère aujourd’hui que l’Allemagne était loin d’avoir déclenché une réaction en chaîne : elle travaillait sur une bombe « sale » hautement radioactive. Quoi qu'il en soit, le gouvernement américain a déployé tous ses efforts pour créer une bombe atomique en dès que possible. Le projet Manhattan a été lancé, dirigé par physicien américain Robert Oppenheimer et général Leslie Groves . Y ont participé d'éminents scientifiques émigrés d'Europe. À l'été 1945, des armes atomiques furent créées à partir de deux types de matières fissiles : l'uranium 235 et le plutonium 239. Une bombe, la « Thing » au plutonium, a explosé pendant les essais, et deux autres, la « Baby » à l’uranium et le « Fat Man » au plutonium, ont été larguées sur Villes japonaises Hiroshima et Nagasaki.
Comment fonctionne une bombe thermonucléaire et qui l'a inventée ?
La bombe thermonucléaire est basée sur la réaction fusion nucléaire . Contrairement à fission nucléaire, qui peut survenir à la fois spontanément et de manière forcée, fusion nucléaire impossible sans apport d’énergie extérieure. Les noyaux atomiques sont chargés positivement, ils se repoussent donc. Cette situation est appelée la barrière coulombienne. Pour vaincre la répulsion, ces particules doivent être accélérées à des vitesses folles. Cela peut être réalisé à des températures très élevées, de l'ordre de plusieurs millions de Kelvin (d'où son nom). Il existe trois types de réactions thermonucléaires : auto-entretenues (qui se produisent dans les profondeurs des étoiles), contrôlées et incontrôlées ou explosives - elles sont utilisées dans les bombes à hydrogène.
L'idée d'une bombe à fusion thermonucléaire initiée par une charge atomique a été proposée par Enrico Fermi à son collègue Édouard Teller en 1941, au tout début du projet Manhattan. Cependant, cette idée n’était pas demandée. Les développements de Teller ont été améliorés Stanislav Oulam , rendant l'idée d'une bombe thermonucléaire réalisable dans la pratique. En 1952, le premier engin explosif thermonucléaire a été testé sur l'atoll d'Enewetak lors de l'opération Ivy Mike. Cependant c'était échantillon de laboratoire, impropre au combat. Un an plus tard Union soviétique a fait exploser la première bombe thermonucléaire au monde, assemblée selon la conception des physiciens Andreï Sakharov Et Ioulia Kharitona . L'appareil ressemblait à un gâteau en couches, c'est pourquoi l'arme redoutable était surnommée « Puff ». Au cours de son développement, la bombe la plus puissante de la planète, la « Tsar Bomba » ou « la Mère de Kuzka », est née. En octobre 1961, il fut testé sur l'archipel de Novaya Zemlya.
De quoi sont faites les bombes thermonucléaires ?
Si tu pensais que hydrogène et les bombes thermonucléaires sont des choses différentes, vous aviez tort. Ces mots sont synonymes. C'est l'hydrogène (ou plutôt ses isotopes - le deutérium et le tritium) qui est nécessaire pour réaliser une réaction thermonucléaire. Il y a cependant une difficulté : pour faire exploser une bombe à hydrogène, il faut d'abord explosion nucléaire obtenir une température élevée - alors seulement les noyaux atomiques commenceront à réagir. Par conséquent, dans le cas d’une bombe thermonucléaire, la conception joue un rôle important.
Deux schémas sont largement connus. Le premier est la « pâte feuilletée » de Sakharov. Au centre se trouvait un détonateur nucléaire entouré de couches de deutérure de lithium mélangé à du tritium, entrecoupées de couches d'uranium enrichi. Cette conception a permis d'atteindre une puissance inférieure à 1 Mt. Le second est le projet américain Teller-Ulam, dans lequel la bombe nucléaire et les isotopes de l’hydrogène étaient situés séparément. Cela ressemblait à ceci : en dessous se trouvait un récipient contenant un mélange de deutérium et de tritium liquides, au centre duquel se trouvait une « bougie d'allumage » - une tige de plutonium, et au-dessus - une charge nucléaire conventionnelle, et tout cela dans un coquille de métal lourd (par exemple, uranium appauvri). Les neutrons rapides produits lors de l'explosion provoquent des réactions de fission atomique dans la coquille d'uranium et ajoutent de l'énergie à énergie totale explosion. L’ajout de couches supplémentaires de deutéride de lithium-uranium-238 permet de créer des projectiles d’une puissance illimitée. En 1953, le physicien soviétique Victor Davidenko a accidentellement répété l'idée de Teller-Ulam et, sur cette base, Sakharov a proposé un système en plusieurs étapes permettant de créer des armes d'une puissance sans précédent. "La Mère de Kuzka" a fonctionné exactement selon ce schéma.
Quelles autres bombes existe-t-il ?
Il y en a aussi des à neutrons, mais c'est généralement effrayant. Essentiellement, une bombe à neutrons est une bombe thermonucléaire de faible puissance, dont 80 % de l'énergie d'explosion est un rayonnement (rayonnement neutronique). Cela ressemble à une charge nucléaire ordinaire de faible puissance, à laquelle a été ajouté un bloc contenant un isotope du béryllium, source de neutrons. Lorsqu'une charge nucléaire explose, une réaction thermonucléaire se déclenche. Ce type d'arme a été développé par un physicien américain Samuel Cohen . On croyait que les armes à neutrons détruisaient tous les êtres vivants, même dans les abris, mais la portée de la destruction de ces armes est faible, car l'atmosphère disperse les flux. neutrons rapides, et l'onde de choc sur longues distances s'avère être plus fort.
Et la bombe au cobalt ?
Non, mon fils, c'est fantastique. Officiellement bombes au cobalt aucun pays ne l'a fait. Théoriquement, il s'agit d'une bombe thermonucléaire dotée d'une coque en cobalt, qui fournit une puissante contamination radioactive terrain même avec une explosion nucléaire relativement faible. 510 tonnes de cobalt peuvent infecter toute la surface de la Terre et détruire toute vie sur la planète. Physicien Léo Szilard , qui a décrit cette conception hypothétique en 1950, l'a appelée la « Machine du Jugement dernier ».
Qu'est-ce qui est plus cool : une bombe nucléaire ou une bombe thermonucléaire ?
Maquette grandeur nature du "Tsar Bomba"
La bombe à hydrogène est beaucoup plus avancée et technologiquement avancée que la bombe atomique. Sa puissance explosive dépasse de loin celle d'une bombe atomique et n'est limitée que par le nombre de composants disponibles. Dans une réaction thermonucléaire, chaque nucléon (les soi-disant noyaux constitutifs, protons et neutrons) libère beaucoup plus d'énergie que dans une réaction nucléaire. Par exemple, la fission d'un noyau d'uranium produit 0,9 MeV (mégaélectronvolt) par nucléon, et la fusion d'un noyau d'hélium à partir de noyaux d'hydrogène libère une énergie de 6 MeV.
Comme des bombes livrerau but ?
Au début, ils ont été largués depuis des avions, mais les systèmes de défense aérienne se sont constamment améliorés et le déploiement d'armes nucléaires de cette manière s'est avéré imprudent. Avec une production croissante technologie de fusée tous les droits de livraison d'armes nucléaires ont été transférés aux missiles balistiques et de croisière de diverses bases. Par conséquent, une bombe ne signifie plus une bombe, mais une ogive.
Il existe une opinion selon laquelle la Corée du Nord bombe à hydrogène trop gros pour être monté sur une fusée - donc si la Corée du Nord décide de mettre à exécution sa menace, il sera transporté par bateau jusqu'au site de l'explosion.
Quelles sont les conséquences d'une guerre nucléaire ?
Hiroshima et Nagasaki ne sont qu'une petite partie apocalypse possible. Par exemple, il existe une hypothèse bien connue " hiver nucléaire", qui a été avancé par l'astrophysicien américain Carl Sagan et le géophysicien soviétique Georgy Golitsyn. On suppose qu'avec l'explosion de plusieurs ogives nucléaires (pas dans le désert ou dans l'eau, mais dans zones peuplées) de nombreux incendies éclateront et de grandes quantités de fumée et de suie seront libérées dans l'atmosphère, entraînant un refroidissement global. L'hypothèse a été critiquée en comparant l'effet à l'activité volcanique, qui a peu d'effet sur le climat. En outre, certains scientifiques notent que le réchauffement climatique est plus susceptible de se produire que le refroidissement – même si les deux parties espèrent que nous ne le saurons jamais.
Les armes nucléaires sont-elles autorisées ?
Après la course aux armements au XXe siècle, les pays ont repris conscience et ont décidé de limiter l’utilisation des armes nucléaires. L'ONU a adopté des traités sur la non-prolifération des armes nucléaires et l'interdiction des essais nucléaires (ce dernier n'a pas été signé par les jeunes puissances nucléaires que sont l'Inde, le Pakistan et la RPDC). En juillet 2017, un nouveau traité sur l'interdiction des armes nucléaires a été adopté.
"Chaque État partie s'engage à ne jamais, en aucune circonstance, développer, tester, produire, fabriquer, autrement acquérir, posséder ou stocker des armes nucléaires ou d'autres dispositifs explosifs nucléaires", précise le premier article du traité.
Cependant, le document n’entrera en vigueur que lorsque 50 États le ratifieront.
La production d’énergie nucléaire est une méthode de production d’électricité moderne et en plein développement. Savez-vous comment fonctionnent les centrales nucléaires ? Quel est le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire ? Quels types de réacteurs nucléaires existent aujourd’hui ? Nous essaierons d'examiner en détail le schéma de fonctionnement d'une centrale nucléaire, d'approfondir la conception d'un réacteur nucléaire et de découvrir dans quelle mesure la méthode nucléaire de production d'électricité est sûre.
Toute gare est une zone fermée éloignée d'une zone résidentielle. Il y a plusieurs bâtiments sur son territoire. La structure la plus importante est le bâtiment du réacteur, à côté se trouvent la salle des machines à partir de laquelle le réacteur est contrôlé et le bâtiment de sécurité.
Ce projet est impossible sans réacteur nucléaire. Un réacteur atomique (nucléaire) est un dispositif de centrale nucléaire conçu pour organiser une réaction en chaîne de fission de neutrons avec allocation obligatoireénergie dans ce processus. Mais quel est le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire ?
L'ensemble de l'installation réacteur est abrité dans le bâtiment réacteur, une grande tour en béton qui cache le réacteur et contiendra tous les produits de la réaction nucléaire en cas d'accident. Cette grande tour est appelée confinement, coque hermétique ou zone de confinement.
La zone hermétique des nouveaux réacteurs comporte 2 parois épaisses en béton - coques.
Une coque extérieure de 80 cm d'épaisseur protège la zone de confinement des influences extérieures.
La coque intérieure, d'une épaisseur de 1 mètre 20 cm, comporte des câbles en acier spéciaux qui multiplient par trois la résistance du béton et empêcheront la structure de s'effondrer. À l’intérieur, il est doublé d’une fine tôle d’acier spécial, conçue pour servir de protection supplémentaire au confinement et, en cas d’accident, pour ne pas rejeter le contenu du réacteur hors de la zone de confinement.
Cette conception de la centrale nucléaire lui permet de résister à un crash d'avion pesant jusqu'à 200 tonnes, à un séisme de magnitude 8, à une tornade et à un tsunami.
La première coque pressurisée a été construite à la centrale nucléaire américaine du Connecticut Yankee en 1968.
La hauteur totale de la zone de confinement est de 50 à 60 mètres.
De quoi est constitué un réacteur nucléaire ?
Pour comprendre le principe de fonctionnement d’un réacteur nucléaire, et donc le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire, il faut comprendre les composants du réacteur. 
- Zone active. C'est la zone où sont placés le combustible nucléaire (générateur de combustible) et le modérateur. Les atomes de combustible (le plus souvent l'uranium est le combustible) subissent une réaction de fission en chaîne. Le modérateur est conçu pour contrôler le processus de fission et permet la réaction requise en termes de vitesse et de force.
- Réflecteur de neutrons. Un réflecteur entoure le noyau. Il est constitué du même matériel que le modérateur. Il s’agit essentiellement d’une boîte dont le but principal est d’empêcher les neutrons de quitter le cœur et de pénétrer dans l’environnement.
- Liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement doit absorber la chaleur dégagée lors de la fission des atomes de carburant et la transférer à d'autres substances. Le liquide de refroidissement détermine en grande partie la manière dont une centrale nucléaire est conçue. Le liquide de refroidissement le plus populaire aujourd’hui est l’eau.
Système de contrôle du réacteur. Capteurs et mécanismes qui alimentent un réacteur de centrale nucléaire.
Combustible pour centrales nucléaires
Avec quoi fonctionne une centrale nucléaire ? Le combustible des centrales nucléaires est constitué d'éléments chimiques qui ont propriétés radioactives. Du tout centrales nucléaires Cet élément est l'uranium.
La conception des centrales implique que les centrales nucléaires fonctionnent avec un combustible composite complexe, et non avec du combustible pur. élément chimique. Et pour extraire le combustible d'uranium de l'uranium naturel, qui est chargé dans réacteur nucléaire, vous devez effectuer de nombreuses manipulations.
Uranium enrichi
L'uranium est constitué de deux isotopes, c'est-à-dire qu'il contient des noyaux de masses différentes. Ils ont été nommés d'après le nombre de protons et de neutrons, isotope -235 et isotope-238. Les chercheurs du 20ème siècle ont commencé à extraire l'uranium 235 du minerai, parce que... il était plus facile de se décomposer et de se transformer. Il s'est avéré qu'il n'y a que 0,7% de cet uranium dans la nature (le pourcentage restant va au 238ème isotope).
Que faire dans ce cas ? Ils ont décidé d'enrichir l'uranium. L’enrichissement de l’uranium est un processus dans lequel il reste une grande partie des isotopes 235x nécessaires et quelques isotopes 238x inutiles. La tâche des enrichisseurs d’uranium est de transformer 0,7 % en presque 100 % d’uranium 235.
L'uranium peut être enrichi à l'aide de deux technologies : la diffusion gazeuse ou la centrifugation gazeuse. Pour les utiliser, l'uranium extrait du minerai est transformé en état gazeux. Il est enrichi sous forme de gaz.
Poudre d'uranium
L'uranium enrichi est transformé en dioxyde d'uranium à l'état solide. Cet uranium 235 solide et pur se présente sous la forme de gros cristaux blancs, qui sont ensuite broyés en poudre d'uranium.
Comprimés d'uranium
Les comprimés d'uranium sont des disques métalliques solides de quelques centimètres de long. Pour former de tels comprimés à partir de poudre d'uranium, celle-ci est mélangée à une substance - un plastifiant ; elle améliore la qualité du pressage des comprimés.
Les palets pressés sont cuits à une température de 1 200 degrés Celsius pendant plus d'une journée pour conférer aux comprimés une solidité particulière et une résistance aux températures élevées. Le fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend directement de la qualité de la compression et de la cuisson du combustible à base d’uranium. 
Les comprimés sont cuits dans des boîtes en molybdène, car seul ce métal est capable de ne pas fondre à des températures « infernales » supérieures à mille cinq cents degrés. Après cela, le combustible à l'uranium destiné aux centrales nucléaires est considéré comme prêt.
Que sont TVEL et FA ?
Le cœur du réacteur ressemble à un énorme disque ou tuyau percé de trous dans les parois (selon le type de réacteur), 5 fois plus grand que le corps humain. Ces trous contiennent du combustible à base d'uranium dont les atomes effectuent la réaction souhaitée.
Il est impossible de simplement jeter du combustible dans le réacteur, à moins que vous ne vouliez provoquer une explosion de toute la centrale et un accident avec des conséquences pour quelques États voisins. Par conséquent, le combustible à l’uranium est placé dans des barres de combustible puis collecté dans des assemblages combustibles. Que signifient ces abréviations ?
- TVEL est un élément combustible (à ne pas confondre avec le même nom de la société russe qui les produit). Il s’agit essentiellement d’un tube de zirconium mince et long fabriqué à partir d’alliages de zirconium dans lequel sont placées des tablettes d’uranium. C’est dans les barres de combustible que les atomes d’uranium commencent à interagir les uns avec les autres, libérant de la chaleur au cours de la réaction.
Le zirconium a été choisi comme matériau pour la production de crayons combustibles en raison de ses propriétés réfractaires et anticorrosion.
Le type de barres de combustible dépend du type et de la structure du réacteur. En règle générale, la structure et la fonction des crayons combustibles ne changent pas ; la longueur et la largeur du tube peuvent être différentes. 
La machine charge plus de 200 pastilles d'uranium dans un tube de zirconium. Au total, environ 10 millions de pastilles d'uranium fonctionnent simultanément dans le réacteur.
FA – assemblage combustible. Les travailleurs des centrales nucléaires appellent des grappes d'assemblages combustibles.
Il s’agit essentiellement de plusieurs barres de combustible fixées ensemble. Le FA est le combustible nucléaire fini, avec lequel fonctionne une centrale nucléaire. Ce sont les assemblages combustibles qui sont chargés dans le réacteur nucléaire. Environ 150 à 400 assemblages combustibles sont placés dans un réacteur.
Selon le réacteur dans lequel fonctionneront les assemblages combustibles, ils peuvent être différentes formes. Parfois, les faisceaux sont pliés en forme cubique, parfois en forme cylindrique, parfois en forme hexagonale.
Un assemblage combustible sur 4 ans de fonctionnement produit la même quantité d'énergie que lors de la combustion de 670 wagons de charbon, 730 réservoirs de gaz naturel ou 900 réservoirs chargés de pétrole.
Aujourd'hui, les assemblages combustibles sont produits principalement dans des usines en Russie, en France, aux États-Unis et au Japon.
Pour livrer du combustible destiné aux centrales nucléaires vers d'autres pays, les assemblages combustibles sont scellés dans des tuyaux métalliques longs et larges, l'air est pompé hors des tuyaux et acheminé par des machines spéciales à bord des avions cargo.
Le combustible nucléaire destiné aux centrales nucléaires pèse trop cher, car... l'uranium est l'un des métaux les plus lourds de la planète. Son densité spécifique 2,5 fois plus que l'acier.
Centrale nucléaire : principe de fonctionnement
Quel est le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire ? Le principe de fonctionnement des centrales nucléaires repose sur une réaction en chaîne de fission d'atomes d'une substance radioactive - l'uranium. Cette réaction se produit au cœur d'un réacteur nucléaire.
IMPORTANT À SAVOIR :
Sans entrer dans les subtilités de la physique nucléaire, le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire ressemble à ceci :
Après le démarrage d'un réacteur nucléaire, des barres absorbantes sont retirées des barres de combustible, ce qui empêche l'uranium de réagir.
Une fois les barreaux retirés, les neutrons de l’uranium commencent à interagir les uns avec les autres.
Lorsque des neutrons entrent en collision, une mini-explosion se produit au niveau atomique, de l'énergie est libérée et de nouveaux neutrons naissent, des choses commencent à se produire. réaction en chaîne. Ce processus génère de la chaleur.
La chaleur est transférée au liquide de refroidissement. Selon le type de liquide de refroidissement, il se transforme en vapeur ou en gaz, qui fait tourner la turbine.
La turbine entraîne un générateur électrique. C'est lui qui génère réellement le courant électrique.
Si vous ne surveillez pas le processus, les neutrons d'uranium peuvent entrer en collision les uns avec les autres jusqu'à ce qu'ils explosent le réacteur et détruisent toute la centrale nucléaire en mille morceaux. Le processus est contrôlé par des capteurs informatiques. Ils détectent une augmentation de température ou un changement de pression dans le réacteur et peuvent arrêter automatiquement les réactions.
En quoi le principe de fonctionnement des centrales nucléaires diffère-t-il de celui des centrales thermiques (centrales thermiques) ?
Il n'y a des différences de travail que dans les premières étapes. Dans une centrale nucléaire, le liquide de refroidissement reçoit la chaleur de la fission des atomes du combustible d'uranium ; dans une centrale thermique, le liquide de refroidissement reçoit la chaleur de la combustion du combustible organique (charbon, gaz ou pétrole). Une fois que les atomes d'uranium ou le gaz et le charbon ont libéré de la chaleur, les schémas d'exploitation des centrales nucléaires et des centrales thermiques sont les mêmes.
Types de réacteurs nucléaires
Le fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend exactement du fonctionnement de son réacteur nucléaire. Il existe aujourd'hui deux principaux types de réacteurs, qui sont classés selon le spectre des neurones :
Réacteur allumé neutrons lents, on l'appelle aussi thermique.
Pour son fonctionnement, on utilise de l'uranium 235, qui passe par les étapes d'enrichissement, de création de pastilles d'uranium, etc. Aujourd’hui, la grande majorité des réacteurs utilisent des neutrons lents.
Réacteur à neutrons rapides.
Ces réacteurs sont l'avenir, parce que... Ils travaillent sur l'uranium 238, qui se trouve à la pelle dans la nature et il n'est pas nécessaire d'enrichir cet élément. Le seul inconvénient de ces réacteurs réside dans les coûts très élevés de conception, de construction et de démarrage. Aujourd’hui, les réacteurs à neutrons rapides ne fonctionnent qu’en Russie.
Le liquide de refroidissement des réacteurs à neutrons rapides est du mercure, du gaz, du sodium ou du plomb.
Les réacteurs à neutrons lents, que toutes les centrales nucléaires du monde utilisent aujourd'hui, existent également en plusieurs types.
L'organisation AIEA (Agence internationale de l'énergie atomique) a créé sa propre classification, qui est la plus souvent utilisée dans l'industrie mondiale de l'énergie nucléaire. Le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire dépendant en grande partie du choix du caloporteur et du modérateur, l'AIEA a basé sa classification sur ces différences.
D'un point de vue chimique, l'oxyde de deutérium est un modérateur et un liquide de refroidissement idéal, car ses atomes interagissent plus efficacement avec les neutrons de l’uranium qu’avec d’autres substances. En termes simples, l'eau lourde accomplit sa tâche avec pertes minimes et des résultats maximaux. Cependant, sa production coûte de l’argent, alors que l’eau ordinaire « légère » et familière est beaucoup plus facile à utiliser.
Quelques faits sur les réacteurs nucléaires...
Il est intéressant de noter qu’il faut au moins 3 ans pour construire un réacteur de centrale nucléaire !
Pour construire un réacteur, il faut un équipement fonctionnant avec un courant électrique de 210 kiloampères, soit un million de fois supérieur au courant qui peut tuer une personne.
Une coque (élément structurel) d'un réacteur nucléaire pèse 150 tonnes. Il y a 6 de ces éléments dans un réacteur.
Réacteur à eau sous pression
Nous avons déjà découvert comment fonctionne une centrale nucléaire en général ; pour mettre les choses en perspective, regardons comment fonctionne le réacteur nucléaire à eau sous pression le plus populaire.
Aujourd’hui, partout dans le monde, des réacteurs à eau sous pression de génération 3+ sont utilisés. Ils sont considérés comme les plus fiables et les plus sûrs.
Tous les réacteurs à eau sous pression dans le monde, au cours de toutes leurs années d'exploitation, ont déjà accumulé plus de 1000 ans de fonctionnement sans problème et n'ont jamais présenté d'écarts sérieux. 
La structure des centrales nucléaires utilisant des réacteurs à eau sous pression implique que de l'eau distillée chauffée à 320 degrés circule entre les crayons de combustible. Pour éviter qu'il ne passe à l'état de vapeur, il est maintenu sous une pression de 160 atmosphères. Le schéma de la centrale nucléaire appelle cela l’eau du circuit primaire.
L'eau chauffée entre dans le générateur de vapeur et cède sa chaleur à l'eau du circuit secondaire, après quoi elle « retourne » à nouveau vers le réacteur. Extérieurement, il semble que les tubes d'eau du premier circuit soient en contact avec d'autres tubes - l'eau du deuxième circuit, ils se transfèrent de la chaleur, mais les eaux n'entrent pas en contact. Les tubes sont en contact.
Ainsi, la possibilité que des radiations pénètrent dans l'eau du circuit secondaire, qui participera en outre au processus de production d'électricité, est exclue.
Sécurité opérationnelle des centrales nucléaires
Après avoir appris le principe de fonctionnement des centrales nucléaires, il faut comprendre comment fonctionne la sécurité. La construction d'une centrale nucléaire nécessite aujourd'hui attention accrue aux règles de sécurité.
Les coûts de sécurité des centrales nucléaires représentent environ 40 % du coût total de la centrale elle-même. 
Le circuit de la centrale nucléaire contient 4 barrières physiques qui empêchent la sortie substances radioactives. À quoi sont censées servir ces barrières ? DANS bon momentêtre capable d'arrêter une réaction nucléaire, d'assurer une évacuation constante de la chaleur du cœur et du réacteur lui-même et d'empêcher le rejet de radionucléides à l'extérieur de l'enceinte de confinement (zone hermétique).
- Le premier obstacle est la résistance des pastilles d’uranium. Il est important qu’ils ne soient pas détruits par les températures élevées d’un réacteur nucléaire. Une grande partie du fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend de la façon dont les pastilles d’uranium sont « cuites » au cours de la phase initiale de fabrication. Si les pastilles de combustible d'uranium ne sont pas cuites correctement, les réactions des atomes d'uranium dans le réacteur seront imprévisibles.
- Le deuxième obstacle est l’étanchéité des crayons combustibles. Les tubes en zirconium doivent être hermétiquement scellés ; si le sceau est brisé, alors meilleur scénario le réacteur sera endommagé et les travaux seront arrêtés, dans le pire des cas, tout explosera.
- La troisième barrière est une cuve de réacteur en acier durable a, (cette même grande tour - zone hermétique) qui « contient » tous les processus radioactifs. Si le boîtier est endommagé, les radiations s'échappent dans l'atmosphère.
- La quatrième barrière est constituée de barres de protection d'urgence. Des tiges avec modérateurs sont suspendues au-dessus du noyau par des aimants, qui peuvent absorber tous les neutrons en 2 secondes et arrêter la réaction en chaîne.
Si, malgré la conception d'une centrale nucléaire dotée de nombreux degrés de protection, il n'est pas possible de refroidir le cœur du réacteur au bon moment et que la température du combustible monte à 2600 degrés, alors le dernier espoir du système de sécurité entre en jeu. - ce qu'on appelle le piège à fusion.
Le fait est qu'à cette température, le fond de la cuve du réacteur fondra et tous les restes de combustible nucléaire et de structures en fusion s'écouleront dans un « verre » spécial suspendu au-dessus du cœur du réacteur.
Le piège à fusion est réfrigéré et ignifuge. Il est rempli de ce qu'on appelle la « matière sacrificielle », qui arrête progressivement la réaction de fission en chaîne.
Ainsi, la conception d’une centrale nucléaire implique plusieurs degrés de protection, qui éliminent presque totalement toute possibilité d’accident.
Le réacteur nucléaire fonctionne de manière fluide et efficace. Sinon, comme vous le savez, il y aura des problèmes. Mais que se passe-t-il à l'intérieur ? Essayons de formuler le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire (nucléaire) brièvement, clairement, avec des arrêts.
Essentiellement, le même processus s'y produit que lors d'une explosion nucléaire. Seule l'explosion se produit très rapidement, mais dans le réacteur, tout cela s'étend sur longtemps. En conséquence, tout reste sain et sauf et nous recevons de l'énergie. Pas au point que tout soit détruit d'un coup, mais suffisamment pour fournir de l'électricité à la ville.
Avant de comprendre comment se produit une réaction nucléaire contrôlée, vous devez savoir de quoi il s’agit. réaction nucléaire du tout.
réaction nucléaire est le processus de transformation (fission) des noyaux atomiques lorsqu'ils interagissent avec des particules élémentaires et des rayons gamma.
Des réactions nucléaires peuvent se produire avec absorption et libération d’énergie. Le réacteur utilise les secondes réactions.
Réacteur nucléaire est un dispositif dont le but est de maintenir une réaction nucléaire contrôlée avec libération d'énergie.
Souvent, un réacteur nucléaire est également appelé réacteur atomique. Notons qu'il n'y a pas ici de différence fondamentale, mais du point de vue scientifique, il est plus correct d'utiliser le mot « nucléaire ». Il existe aujourd'hui de nombreux types de réacteurs nucléaires. Il s'agit d'énormes réacteurs industriels conçus pour produire de l'énergie dans les centrales électriques, de réacteurs nucléaires de sous-marins et de petits réacteurs expérimentaux utilisés dans des expériences scientifiques. Il existe même des réacteurs utilisés pour dessaler l’eau de mer.
L'histoire de la création d'un réacteur nucléaire
Le premier réacteur nucléaire a été lancé en 1942, pas si lointaine. Cela s'est produit aux États-Unis sous la direction de Fermi. Ce réacteur s'appelait le "Chicago Woodpile".
En 1946, le premier réacteur soviétique, lancé sous la direction de Kurchatov, entre en service. Le corps de ce réacteur était une boule de sept mètres de diamètre. Les premiers réacteurs n'avaient pas de système de refroidissement et leur puissance était minime. À propos, le réacteur soviétique avait une puissance moyenne de 20 watts et celui américain de seulement 1 watt. A titre de comparaison : la puissance moyenne des réacteurs de puissance modernes est de 5 gigawatts. Moins de dix ans après le lancement du premier réacteur, la première centrale nucléaire industrielle au monde a été inaugurée dans la ville d'Obninsk.
Le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire (nucléaire)
Tout réacteur nucléaire comporte plusieurs parties : cœur Avec carburant Et modérateur , réflecteur de neutrons , liquide de refroidissement , système de contrôle et de protection . Les isotopes sont le plus souvent utilisés comme combustible dans les réacteurs. uranium (235, 238, 233), plutonium (239) et thorium (232). La zone active est une chaudière à travers laquelle circule eau claire(liquide de refroidissement). Parmi les autres liquides de refroidissement, « l’eau lourde » et le graphite liquide sont moins couramment utilisés. Si nous parlons du fonctionnement des centrales nucléaires, alors un réacteur nucléaire est utilisé pour produire de la chaleur. L'électricité elle-même est générée de la même manière que dans d'autres types de centrales électriques : la vapeur fait tourner une turbine et l'énergie du mouvement est convertie en énergie électrique.
Vous trouverez ci-dessous un schéma du fonctionnement d'un réacteur nucléaire.
Comme nous l'avons déjà dit, la désintégration d'un noyau lourd d'uranium produit des éléments plus légers et plusieurs neutrons. Les neutrons résultants entrent en collision avec d’autres noyaux, provoquant également leur fission. Dans le même temps, le nombre de neutrons augmente comme une avalanche.
Il faudrait le mentionner ici facteur de multiplication des neutrons . Ainsi, si ce coefficient dépasse une valeur égale à un, une explosion nucléaire se produit. Si la valeur est inférieure à un, il y a trop peu de neutrons et la réaction s'arrête. Mais si l'on maintient la valeur du coefficient égal à un, la réaction se déroulera de manière longue et stable.
La question est comment faire cela ? Dans le réacteur, le combustible se trouve dans ce qu'on appelle éléments combustibles (TVELakh). Ce sont des bâtonnets qui contiennent, sous forme de petits comprimés, combustible nucléaire . Les barres de combustible sont reliées dans des cassettes de forme hexagonale, il peut y en avoir des centaines dans un réacteur. Les cassettes avec crayons combustibles sont disposées verticalement, et chaque crayon combustible dispose d'un système qui permet d'ajuster la profondeur de son immersion dans le cœur. En plus des cassettes elles-mêmes, elles comprennent barres de commande Et barres de protection d'urgence . Les tiges sont constituées d'un matériau qui absorbe bien les neutrons. Ainsi, les barres de contrôle peuvent être abaissées à différentes profondeurs dans le cœur, ajustant ainsi le facteur de multiplication des neutrons. Les barres de secours sont conçues pour arrêter le réacteur en cas d'urgence.
Comment démarre-t-on un réacteur nucléaire ?
Nous avons compris le principe de fonctionnement lui-même, mais comment démarrer et faire fonctionner le réacteur ? En gros, le voici: un morceau d'uranium, mais la réaction en chaîne ne s'y déclenche pas d'elle-même. Le fait est que dans physique nucléaire il y a une notion masse critique .
La masse critique est la masse de matière fissile nécessaire pour déclencher une réaction nucléaire en chaîne.
À l'aide de barres de combustible et de barres de commande, une masse critique de combustible nucléaire est d'abord créée dans le réacteur, puis le réacteur est amené au niveau de puissance optimal en plusieurs étapes.
Dans cet article, nous avons essayé de vous donner idée générale sur la structure et le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire (nucléaire). Si vous avez des questions sur le sujet ou si un problème de physique nucléaire à l'université vous a été posé, veuillez contacter aux spécialistes de notre entreprise. Comme d'habitude, nous sommes prêts à vous aider à résoudre tout problème urgent concernant vos études. Et tant qu’on y est, voici une autre vidéo éducative à votre attention !
Des centaines de livres ont été écrits sur l’histoire de la confrontation nucléaire entre superpuissances et sur la conception des premières bombes nucléaires. Mais il existe de nombreux mythes concernant les armes nucléaires modernes. "Popular Mechanics" a décidé de clarifier cette question et de raconter comment fonctionne l'arme la plus destructrice inventée par l'homme.
Caractère explosif
Le noyau d'uranium contient 92 protons. L'uranium naturel est principalement un mélange de deux isotopes : l'U238 (qui possède 146 neutrons dans son noyau) et l'U235 (143 neutrons), dont seulement 0,7 % dans l'uranium naturel. Les propriétés chimiques des isotopes sont absolument identiques, alors séparez-les méthodes chimiques impossible, mais la différence de masses (235 et 238 unités) permet de le faire par des méthodes physiques: Un mélange d'uranium est transformé en gaz (hexafluorure d'uranium) puis pompé à travers d'innombrables cloisons poreuses. Bien que les isotopes de l'uranium ne puissent être distingués ni par apparence, ni chimiquement, ils ne sont séparés par un abîme dans les propriétés des caractères nucléaires.
Le processus de fission de l'U238 est un processus payant : un neutron arrivant de l'extérieur doit apporter avec lui de l'énergie - 1 MeV ou plus. Et l'U235 est altruiste : rien n'est requis du neutron entrant pour l'excitation et la désintégration ultérieure, son énergie de liaison dans le noyau est tout à fait suffisante ;
Lorsqu'il est frappé par des neutrons, le noyau de l'uranium 235 se divise facilement, produisant de nouveaux neutrons. Dans certaines conditions, une réaction en chaîne commence.
Lorsqu'un neutron heurte un noyau capable de fission, un composé instable se forme, mais très rapidement (après 10−23−10−22 s) un tel noyau se désagrège en deux fragments de masse inégale et « instantanément » (en 10 −16−10− 14 c) émettre deux ou trois nouveaux neutrons, de sorte qu'avec le temps, le nombre de noyaux fissiles puisse se multiplier (cette réaction est appelée réaction en chaîne). Cela n'est possible que dans l'U235, car le gourmand U238 ne veut pas partager ses propres neutrons, dont l'énergie est d'un ordre de grandeur inférieur à 1 MeV. Énergie cinétique particules - les produits de fission sont plusieurs ordres de grandeur supérieurs à l'énergie libérée lors de tout acte de réaction chimique dans lequel la composition des noyaux ne change pas.
Le plutonium métallique existe en six phases dont les densités varient de 14,7 à 19,8 kg/cm 3 . À des températures inférieures à 119 degrés Celsius, il existe une phase alpha monoclinique (19,8 kg/cm 3), mais un tel plutonium est très fragile, et dans la phase cubique delta à faces centrées (15,9), il est plastique et bien traité (c'est ce phase qu'ils tentent de préserver à l'aide d'additifs d'alliage). Pendant la compression de la détonation, aucune transition de phase ne peut se produire : le plutonium est dans un état quasi-liquide. Transitions de phases dangereux en production : avec des pièces de grandes tailles, même avec un léger changement de densité, un état critique peut être atteint. Bien sûr, cela se produira sans explosion - la pièce chauffera simplement, mais le nickelage peut être libéré (et le plutonium est très toxique).
Assemblage critique
Les produits de fission sont instables et mettent beaucoup de temps à se « récupérer », émettant divers rayonnements (y compris des neutrons). Les neutrons émis un temps significatif (jusqu'à des dizaines de secondes) après la fission sont dits retardés, et bien que leur part soit faible par rapport aux instantanés (moins de 1 %), le rôle qu'ils jouent dans le fonctionnement des installations nucléaires est le plus important. important.
Les lentilles explosives ont créé une onde convergente. La fiabilité était assurée par une paire de détonateurs dans chaque bloc.
Les produits de fission, lors de nombreuses collisions avec les atomes environnants, leur cèdent leur énergie, augmentant ainsi la température. Après l'apparition de neutrons dans un assemblage avec de la matière fissile, la puissance de dégagement de chaleur peut augmenter ou diminuer, et les paramètres d'un assemblage dans lequel le nombre de fissions par unité de temps est constant sont dits critiques. La criticité de l'assemblage peut être maintenue aussi bien avec un grand qu'un petit nombre de neutrons (avec un pouvoir calorifique correspondant plus ou moins grand). La puissance thermique est augmentée soit en pompant des neutrons supplémentaires depuis l'extérieur dans l'assemblage critique, soit en rendant l'assemblage supercritique (des neutrons supplémentaires sont alors fournis par des générations de plus en plus nombreuses de noyaux fissiles). Par exemple, s'il faut augmenter la puissance thermique d'un réacteur, on le porte à un régime où chaque génération de neutrons prompts est légèrement moins nombreuse que la précédente, mais grâce aux neutrons retardés, le réacteur passe à peine sensiblement dans un état critique. Ensuite, il n'accélère pas, mais gagne lentement en puissance - de sorte que son augmentation puisse être stoppée au bon moment en introduisant des absorbeurs de neutrons (barreaux contenant du cadmium ou du bore).
L'assemblage de plutonium (une couche sphérique au centre) était entouré d'une enveloppe d'uranium 238 puis d'une couche d'aluminium.
Les neutrons produits lors de la fission survolent souvent les noyaux environnants sans provoquer de fission supplémentaire. Plus un neutron est produit près de la surface d'un matériau, plus il a de chances de s'échapper de la matière fissile et de ne jamais revenir. Par conséquent, la forme d'assemblage, économisant le plus grand nombre les neutrons sont une sphère : pour une masse de matière donnée, ils ont une surface minimale. Une boule non entourée (solitaire) composée à 94 % d'U235 et sans cavités à l'intérieur devient critique avec une masse de 49 kg et un rayon de 85 mm. Si un assemblage du même uranium est un cylindre de longueur égale au diamètre, il devient critique avec une masse de 52 kg. La superficie diminue également avec l’augmentation de la densité. C'est pourquoi une compression explosive, sans modifier la quantité de matière fissile, peut amener l'assemblage dans un état critique. C’est ce processus qui sous-tend la conception commune d’une charge nucléaire.
Les premières armes nucléaires utilisaient le polonium et le béryllium (au centre) comme sources de neutrons.
Ensemble boule
Mais le plus souvent, ce n'est pas l'uranium qui est utilisé dans les armes nucléaires, mais le plutonium 239. Il est produit dans des réacteurs en irradiant de l'uranium 238 avec de puissants flux de neutrons. Le plutonium coûte environ six fois plus cher que l'U235, mais lors de sa fission, le noyau Pu239 émet en moyenne 2,895 neutrons, soit plus que l'U235 (2,452). De plus, la probabilité de fission du plutonium est plus élevée. Tout cela conduit au fait qu'une boule solitaire de Pu239 devient critique avec une masse presque trois fois inférieure à celle d'une boule d'uranium, et surtout, avec un rayon plus petit, ce qui permet de réduire les dimensions de l'assemblage critique.
Une couche d'aluminium a été utilisée pour réduire l'onde de raréfaction après la détonation de l'explosif.
L'ensemble est constitué de deux moitiés soigneusement ajustées en forme de couche sphérique (creuse à l'intérieur) ; il est évidemment sous-critique - même pour les neutrons thermiques et même après avoir été entouré d'un modérateur. Une charge est montée autour d'un assemblage de blocs explosifs très précisément ajustés. Afin d'économiser les neutrons, il est nécessaire de préserver la forme noble de la balle lors de l'explosion - pour cela, la couche d'explosif doit exploser simultanément sur toute sa longueur. surface extérieure, en appuyant uniformément sur l'ensemble. Il est largement admis que cela nécessite de nombreux détonateurs électriques. Mais ce n’était le cas qu’à l’aube de la « construction de bombes » : pour déclencher plusieurs dizaines de détonateurs, il fallait beaucoup d’énergie et une taille considérable du système d’amorçage. Les charges modernes en utilisent plusieurs sélectionnées selon technique spéciale, aux caractéristiques similaires aux détonateurs, à partir desquels des explosifs très stables (en termes de vitesse de détonation) sont déclenchés dans des rainures fraisées dans une couche de polycarbonate (dont la forme est indiquée sur surface sphérique calculé à l'aide des méthodes géométriques de Riemann). La détonation à une vitesse d'environ 8 km/s se déroulera absolument le long des rainures distances égales, au même moment, atteindra les trous et fera exploser la charge principale - simultanément à tous les points requis.
Les figures montrent les premiers instants de la vie d'une boule de feu d'une charge nucléaire - diffusion du rayonnement (a), expansion du plasma chaud et formation de « cloques » (b) et augmentation de la puissance du rayonnement dans le domaine visible lors de la séparation. de l'onde de choc (c).
Explosion à l'intérieur
L'explosion dirigée vers l'intérieur comprime l'ensemble avec une pression de plus d'un million d'atmosphères. La surface de l'assemblage diminue, la cavité interne du plutonium disparaît presque, la densité augmente, et très rapidement - en dix microsecondes, l'assemblage compressible passe l'état critique avec les neutrons thermiques et devient significativement supercritique avec les neutrons rapides.
Après une période déterminée par le temps insignifiant de ralentissement insignifiant des neutrons rapides, chacune de leurs nouvelles générations, plus nombreuses, ajoute par fission une énergie de 202 MeV à la substance d'assemblage, qui éclate déjà sous une pression monstrueuse. À l'échelle des phénomènes qui se produisent, la résistance, même des meilleurs aciers alliés, est si minime qu'il ne vient à l'idée de personne d'en tenir compte lors du calcul de la dynamique d'une explosion. La seule chose qui empêche l'ensemble de s'effondrer est l'inertie : pour dilater une boule de plutonium de seulement 1 cm en dizaines de nanosecondes, il faut donner à la substance une accélération des dizaines de milliards de fois supérieure à l'accélération chute libre, et ce n'est pas facile.
Au final, la matière se disperse encore, la fission s'arrête, mais le processus ne s'arrête pas là : l'énergie est redistribuée entre les fragments ionisés des noyaux séparés et les autres particules émises lors de la fission. Leur énergie est de l’ordre de dizaines, voire de centaines de MeV, mais seuls les quanta gamma et les neutrons de haute énergie, électriquement neutres, ont une chance d’éviter toute interaction avec la matière et de « s’échapper ». Les particules chargées perdent rapidement de l’énergie lors de collisions et d’ionisation. Dans ce cas, un rayonnement est émis - cependant, il ne s'agit plus d'un rayonnement nucléaire dur, mais plus doux, avec une énergie inférieure de trois ordres de grandeur, mais toujours plus que suffisante pour éliminer les électrons des atomes - non seulement des coques externes, mais aussi de tout en général. Un méli-mélo de noyaux nus, d'électrons retirés et de rayonnement d'une densité de grammes par litre. centimètre cube(essayez d'imaginer à quel point vous pouvez bronzer sous une lumière qui a acquis la densité de l'aluminium !) - tout ce qui était une charge il y a un instant atteint un semblant d'équilibre. Dans une très jeune boule de feu, la température atteint des dizaines de millions de degrés.
Boule de feu
Il semblerait que même un rayonnement doux se déplaçant à la vitesse de la lumière devrait laisser loin derrière lui la matière qui l'a généré, mais ce n'est pas le cas : dans l'air froid, la gamme des quanta d'énergies Kev est de quelques centimètres, et ils ne se déplacent pas dans un sens. ligne droite, mais changeant la direction du mouvement, réémettant à chaque interaction. Les quanta ionisent l'air et s'y propagent, comme le jus de cerise versé dans un verre d'eau. Ce phénomène est appelé diffusion radiative.
Jeune boule de feu l'explosion d'une puissance de 100 kt quelques dizaines de nanosecondes après la fin du sursaut de fission a un rayon de 3 m et une température de près de 8 millions de kelvins. Mais après 30 microsecondes, son rayon atteint 18 m, bien que la température descende en dessous d'un million de degrés. La balle dévore l'espace et l'air ionisé derrière son front bouge à peine : le rayonnement ne peut pas lui transmettre d'impulsion significative lors de la diffusion. Mais il pompe une énorme énergie dans cet air, le réchauffe, et lorsque l'énergie de rayonnement s'épuise, la boule commence à croître en raison de l'expansion du plasma chaud, éclatant de l'intérieur avec ce qui était autrefois une charge. En se dilatant, comme une bulle gonflée, la coque du plasma devient plus fine. Contrairement à une bulle, bien sûr, rien ne la gonfle : il ne reste presque plus de substance à l'intérieur, tout s'envole du centre par inertie, mais 30 microsecondes après l'explosion, la vitesse de ce vol est supérieure à 100 km/s, et la pression hydrodynamique dans la substance — plus de 150 000 atm ! La coque n’est pas destinée à devenir trop fine ; elle éclate en formant des « cloques ».
Dans un tube à neutrons sous vide, une tension pulsée de cent kilovolts est appliquée entre une cible saturée en tritium (cathode) 1 et l'ensemble anodique 2. Lorsque la tension est maximale, il faut que les ions deutérium se trouvent entre l'anode et la cathode, qui doivent être accélérées. Une source d'ions est utilisée à cet effet. Une impulsion d'allumage est appliquée à son anode 3, et la décharge, passant le long de la surface de la céramique saturée de deutérium 4, forme des ions deutérium. Après avoir accéléré, ils bombardent une cible saturée de tritium, ce qui libère une énergie de 17,6 MeV et forme des neutrons et des noyaux d'hélium-4. En termes de composition des particules et même production d'énergie cette réaction est identique à la fusion - le processus de fusion des noyaux légers. Dans les années 1950, beaucoup le croyaient, mais il s'est avéré plus tard qu'une « panne » se produisait dans le tube : soit un proton, soit un neutron (qui constitue l'ion deutérium, accéléré champ électrique) « reste coincé » dans le noyau cible (tritium). Si un proton reste coincé, le neutron se détache et se libère.
Lequel des mécanismes de transmission de l'énergie d'une boule de feu environnement prévaut, dépend de la puissance de l'explosion : si elle est importante, le rôle principal est joué par la diffusion du rayonnement ; si elle est faible, l'expansion de la bulle de plasma joue un rôle majeur ; Il est clair qu’un cas intermédiaire est également possible, lorsque les deux mécanismes sont efficaces.
Le processus capture de nouvelles couches d’air et il n’y a plus assez d’énergie pour retirer tous les électrons des atomes. L'énergie de la couche ionisée et des fragments de la bulle de plasma s'épuise ; ils ne sont plus capables de déplacer l'énorme masse devant eux et ralentissent sensiblement. Mais ce qui était de l'air avant l'explosion se déplace, se détache du ballon, absorbe de plus en plus de couches d'air froid... La formation d'une onde de choc commence.
Onde de choc et champignon atomique
Lorsque l'onde de choc se sépare de la boule de feu, les caractéristiques de la couche émettrice changent et la puissance de rayonnement dans la partie optique du spectre augmente fortement (ce qu'on appelle le premier maximum). Ensuite, les processus d'éclairage et les changements de transparence de l'air ambiant entrent en compétition, ce qui conduit à la réalisation d'un deuxième maximum, moins puissant, mais beaucoup plus long - à tel point que la production d'énergie lumineuse est plus grande que dans le premier maximum. .
A proximité de l'explosion, tout autour s'évapore, plus loin ça fond, mais encore plus loin, là où le flux de chaleur n'est plus suffisant pour faire fondre les solides, la terre, les roches, les maisons coulent comme un liquide, sous une monstrueuse pression de gaz qui détruit toutes les liaisons fortes, chauffé au point d’en rendre l’éclat insupportable pour les yeux.
Enfin, l'onde de choc s'éloigne du point d'explosion, où un nuage de vapeurs lâche et affaibli, mais multiplié à plusieurs reprises, de ce qui était le plasma de la charge, et qui était proche à son heure terrible, reste condensé, transformé en des poussières minuscules et très radioactives vers un endroit dont il faut rester le plus loin possible. Le nuage commence à monter. Il se refroidit, change de couleur, « revêt » une calotte blanche d'humidité condensée, suivie de poussière provenant de la surface de la terre, formant la « patte » de ce qu'on appelle communément un « champignon atomique ».
Initiation neutronique
Les lecteurs attentifs peuvent estimer l'énergie dégagée lors d'une explosion avec un crayon à la main. Lorsque le temps pendant lequel l'assemblage est dans un état supercritique est de l'ordre de la microseconde, que l'âge des neutrons est de l'ordre de la picoseconde et que le facteur de multiplication est inférieur à 2, environ un gigajoule d'énergie est libéré, ce qui équivaut à ... 250 kg de TNT. Où sont les kilos et les mégatonnes ?
Neutrons - lents et rapides
Dans une substance non fissile, « rebondissant » sur les noyaux, les neutrons leur transfèrent une partie de leur énergie, d'autant plus grande que les noyaux sont plus légers (plus proches d'eux en masse). Plus les neutrons participent à des collisions, plus ils ralentissent et finalement ils entrent en équilibre thermique avec la matière environnante - ils sont thermalisés (cela prend quelques millisecondes). La vitesse des neutrons thermiques est de 2 200 m/s (énergie 0,025 eV). Les neutrons peuvent s'échapper du modérateur et sont capturés par ses noyaux, mais avec modération, leur capacité à entrer dans des réactions nucléaires augmente considérablement, de sorte que les neutrons qui ne sont pas « perdus » font plus que compenser la diminution du nombre.
Ainsi, si une boule de matière fissile est entourée d'un modérateur, de nombreux neutrons quitteront le modérateur ou y seront absorbés, mais il y en aura aussi qui reviendront vers la boule (« réfléchir ») et, ayant perdu leur énergie , avec beaucoup plus probable provoquera des événements de fission. Si la balle est entourée d'une couche de béryllium de 25 mm d'épaisseur, alors 20 kg d'U235 peuvent être économisés tout en atteignant l'état critique de l'assemblage. Mais ces économies se font au prix du temps : chaque génération suivante de neutrons doit d’abord ralentir avant de provoquer une fission. Ce retard réduit le nombre de générations de neutrons nées par unité de temps, ce qui signifie que la libération d'énergie est retardée. Moins il y a de matière fissile dans l'assemblage, plus il faut de modérateur pour développer une réaction en chaîne, et la division est en cours sur des neutrons de plus en plus faibles énergies. Dans le cas limite, lorsque la criticité est obtenue uniquement avec des neutrons thermiques, par exemple dans une solution de sels d'uranium dans un bon modérateur - l'eau, la masse des assemblages est de plusieurs centaines de grammes, mais la solution bout simplement périodiquement. Les bulles de vapeur libérées réduisent la densité moyenne de la substance fissile, la réaction en chaîne s'arrête et lorsque les bulles quittent le liquide, le déclenchement de la fission se répète (si vous bouchez le récipient, la vapeur le fera éclater - mais ce sera un thermique explosion, dépourvue de tous les signes typiques « nucléaires »).
Le fait est que la chaîne de fission dans l’assemblage ne commence pas par un seul neutron : à la microseconde requise, ils sont injectés par millions dans l’assemblage supercritique. Dans les premières charges nucléaires, on utilisait pour cela des sources d'isotopes situées dans une cavité à l'intérieur de l'assemblage de plutonium : le polonium-210, au moment de la compression, se combinait avec le béryllium et provoquait l'émission de neutrons avec ses particules alpha. Mais toutes les sources isotopiques sont plutôt faibles (le premier produit américain générait moins d'un million de neutrons par microseconde) et le polonium est très périssable : il réduit son activité de moitié en seulement 138 jours. Les isotopes ont donc été remplacés par des isotopes moins dangereux (qui n'émettent pas lorsqu'ils ne sont pas allumés), et surtout par des tubes neutroniques qui émettent plus intensément (voir encadré) : en quelques microsecondes (la durée de l'impulsion formée par le tube ) des centaines de millions de neutrons naissent. Mais s’il ne fonctionne pas ou fonctionne au mauvais moment, un « bang » ou « zilch » se produira : une explosion thermique de faible puissance.
L'initiation des neutrons augmente non seulement la libération d'énergie d'une explosion nucléaire de plusieurs ordres de grandeur, mais permet également de la réguler ! Il est clair qu'ayant reçu mission de combat, lors de la fabrication duquel la puissance d'une frappe nucléaire doit être indiquée, personne ne démonte la charge afin de l'équiper d'un assemblage de plutonium optimal pour une puissance donnée. Dans les munitions dotées d'un équivalent TNT commutable, il suffit simplement de modifier la tension d'alimentation du tube neutronique. En conséquence, le rendement en neutrons et la libération d'énergie changeront (bien entendu, lorsque la puissance est réduite de cette manière, une grande quantité de plutonium coûteux est gaspillée).
Mais ils ont commencé à réfléchir à la nécessité de réguler la libération d'énergie bien plus tard, et dans un premier temps années d'après-guerre il ne pouvait être question de réduire la puissance. De plus en plus puissant, de plus en plus puissant ! Mais il s’est avéré qu’il existe des restrictions nucléaires, physiques et hydrodynamiques sur les dimensions admissibles de la sphère sous-critique. L'équivalent TNT d'une explosion d'une centaine de kilotonnes est proche de la limite physique des munitions monophasées, dans lesquelles seule la fission se produit. En conséquence, la fission a été abandonnée en tant que principale source d’énergie et l’accent a été mis sur des réactions d’une autre classe : la fusion.
Des centaines de milliers d'armuriers célèbres et oubliés de l'Antiquité se sont battus à la recherche de l'arme idéale, capable d'évaporer une armée ennemie en un seul clic. De temps en temps, on retrouve la trace de ces recherches dans des contes de fées décrivant de manière plus ou moins plausible une épée miracle ou un arc qui frappe sans rater.
Heureusement, progrès technique s'est déplacé pendant longtemps si lentement que la véritable incarnation de l'arme écrasante est restée dans les rêves et les histoires orales, et plus tard dans les pages des livres. Le saut scientifique et technologique du XIXe siècle a fourni les conditions de la création de la principale phobie du XXe siècle. La bombe nucléaire, créée et testée en conditions réelles, a révolutionné tant les affaires militaires que politiques.
Histoire de la création d'armes
Pendant longtemps, on a cru que le plus arme puissante ne peut être créé qu’à l’aide d’explosifs. Découvertes des scientifiques qui ont le plus travaillé avec petites particules, a donné base scientifique qu'avec l'aide particules élémentaires une énergie énorme peut être générée. Le premier d'une série de chercheurs s'appelle Becquerel, qui découvrit en 1896 la radioactivité des sels d'uranium.
L'uranium lui-même est connu depuis 1786, mais à cette époque personne ne soupçonnait sa radioactivité. Les travaux des scientifiques au tournant des XIXe et XXe siècles ont révélé non seulement des propriétés physiques particulières, mais également la possibilité d'obtenir de l'énergie à partir de substances radioactives.
Une option pour fabriquer des armes à base d'uranium a été décrite pour la première fois en détail, publiée et brevetée physiciens français, par les Joliot-Curie en 1939.
Malgré sa valeur militaire, les scientifiques eux-mêmes étaient fermement opposés à la création d’une arme aussi dévastatrice.
Après avoir traversé la Seconde Guerre mondiale dans la Résistance, le couple (Frederick et Irène), conscient du pouvoir destructeur de la guerre, plaida dans les années 1950 en faveur d'un désarmement général. Ils sont soutenus par Niels Bohr, Albert Einstein et d'autres physiciens éminents de l'époque.
Pendant ce temps, tandis que les Joliot-Curie s'occupaient du problème des nazis à Paris, de l'autre côté de la planète, en Amérique, on développait la première charge nucléaire au monde. Robert Oppenheimer, qui a dirigé les travaux, s'est vu attribuer les pouvoirs les plus étendus et d'énormes ressources. La fin de 1941 marque le début du projet Manhattan, qui aboutit finalement à la création de la première ogive nucléaire de combat.
Dans la ville de Los Alamos, au Nouveau-Mexique, les premières installations de production d'uranium de qualité militaire ont été construites. Par la suite, des centres nucléaires similaires sont apparus dans tout le pays, par exemple à Chicago, à Oak Ridge, dans le Tennessee, et des recherches ont été menées en Californie. Les bombes ont été créées pour créer meilleures forces des professeurs d'universités américaines, ainsi que des physiciens ayant fui l'Allemagne.
Sous le « Troisième Reich » lui-même, les travaux visant à créer un nouveau type d'arme ont été lancés d'une manière caractéristique du Führer.
Comme «Besnovaty» s'intéressait davantage aux chars et aux avions, et plus il y en avait, mieux c'était, il ne voyait pas vraiment la nécessité d'une nouvelle bombe miracle.
En conséquence, les projets non soutenus par Hitler avançaient, au mieux, à la vitesse d’un escargot.
Quand il a commencé à faire chaud, et il s'est avéré qu'il avait avalé des chars et des avions Front de l'Est, une nouvelle arme miracle a reçu du soutien. Mais il était trop tard, dans des conditions de bombardements et de peur constante des cales de chars soviétiques, il n'a pas été possible de créer un dispositif à composante nucléaire.
L'Union soviétique était plus attentive à la possibilité de créer un nouveau type d'arme destructrice. Dans la période d'avant-guerre, les physiciens se rassemblaient et réunissaient connaissances généralesÔ énergie nucléaire et la possibilité de créer des armes nucléaires. Les services de renseignement ont travaillé intensivement pendant toute la période de création de la bombe nucléaire, tant en URSS qu'aux États-Unis. La guerre a joué un rôle important dans le ralentissement du rythme du développement, car d’énormes ressources ont été envoyées au front.
Certes, l'académicien Igor Vasilyevich Kurchatov, avec sa ténacité caractéristique, a favorisé le travail de tous les départements subordonnés dans cette direction. Avec un peu d'avance, c'est lui qui aura pour mission d'accélérer le développement des armes face à la menace d'une frappe américaine sur les villes de l'URSS. C'est lui, debout dans les graviers d'une immense machine composée de centaines et de milliers de scientifiques et d'ouvriers, qui recevra le titre honorifique de père de la bombe nucléaire soviétique.
Les premiers tests au monde
Mais revenons au programme nucléaire américain. À l’été 1945, des scientifiques américains parvinrent à créer la première bombe nucléaire au monde. Tout garçon qui a fabriqué lui-même ou acheté un puissant pétard dans un magasin éprouve des tourments extraordinaires, voulant le faire exploser le plus rapidement possible. En 1945, des centaines de soldats et scientifiques américains ont vécu la même chose.
Le 16 juin 1945, le tout premier essai d’armes nucléaires et l’une des explosions les plus puissantes jamais réalisées ont eu lieu dans le désert d’Alamogordo, au Nouveau-Mexique.
Les témoins oculaires qui ont observé l'explosion depuis le bunker ont été stupéfaits par la force avec laquelle la charge a explosé au sommet de la tour en acier de 30 mètres. Au début, tout était inondé de lumière, plusieurs fois plus forte que le soleil. Puis une boule de feu s’est élevée dans le ciel, se transformant en une colonne de fumée, en forme de célèbre champignon.
Dès que la poussière est retombée, les chercheurs et les créateurs de bombes se sont précipités sur le lieu de l'explosion. Ils ont observé les conséquences des chars Sherman incrustés de plomb. Ce qu’ils virent les stupéfia ; aucune arme ne pouvait causer de tels dégâts. Le sable a fondu en verre par endroits.
De minuscules restes de la tour ont également été retrouvés ; dans un cratère d'un diamètre énorme, des structures mutilées et écrasées illustraient clairement le pouvoir destructeur.
Facteurs dommageables
Cette explosion a fourni les premières informations sur la puissance de la nouvelle arme, sur ce qu'elle pourrait utiliser pour détruire l'ennemi. Il s'agit de plusieurs facteurs :
- rayonnement lumineux, flash, capable d'aveugler même les organes de vision protégés ;
- onde de choc, un flux d'air dense venant du centre, détruisant la plupart des bâtiments ;
- impulsion électromagnétique, qui désactive la plupart des équipements et ne permet pas l'utilisation des communications pour la première fois après l'explosion ;
- les rayonnements pénétrants, le facteur le plus dangereux pour ceux qui se sont réfugiés loin des autres facteurs dommageables, divisé en irradiation alpha-bêta-gamma ;
- contamination radioactive qui peut nuire à la santé et à la vie pendant des dizaines, voire des centaines d'années.
L'utilisation ultérieure des armes nucléaires, y compris au combat, a montré toutes les particularités de leur impact sur les organismes vivants et la nature. Le 6 août 1945 fut le dernier jour pour des dizaines de milliers d'habitants petite ville Hiroshima, alors célèbre pour plusieurs installations militaires importantes.
L'issue de la guerre dans le Pacifique était jouée d'avance, mais le Pentagone estimait que l'opération sur l'archipel japonais coûterait plus d'un million de vies. Marines Armée américaine. Il a été décidé de faire d'une pierre plusieurs coups, de sortir le Japon de la guerre, en économisant opération d'atterrissage, testez une nouvelle arme et annoncez-la au monde entier, et surtout à l'URSS.
A une heure du matin, l'avion transportant la bombe nucléaire « Baby » décolle pour une mission.
La bombe, larguée au-dessus de la ville, a explosé à environ 600 mètres d'altitude à 8h15. Tous les bâtiments situés à 800 mètres de l'épicentre ont été détruits. Les murs de quelques bâtiments seulement, conçus pour résister à un séisme de magnitude 9, ont survécu.
Sur dix personnes qui se trouvaient dans un rayon de 600 mètres au moment de l'explosion de la bombe, une seule a pu survivre. Le rayonnement lumineux transformait les gens en charbon, laissant des marques d’ombre sur la pierre, une empreinte sombre de l’endroit où se trouvait la personne. L'onde de choc qui a suivi était si forte qu'elle pouvait briser du verre à une distance de 19 kilomètres du lieu de l'explosion.
Un adolescent a été projeté hors de la maison par une fenêtre par un courant d'air dense ; lorsqu'il a atterri, le gars a vu les murs de la maison se plier comme des cartes. L'onde de choc a été suivie d'une tornade de feu, détruisant les quelques habitants qui ont survécu à l'explosion et n'ont pas eu le temps de quitter la zone d'incendie. Les personnes se trouvant à distance de l'explosion ont commencé à ressentir un grave malaise, dont la cause n'était pas claire au départ pour les médecins.
Beaucoup plus tard, quelques semaines plus tard, le terme « empoisonnement aux radiations » a été annoncé, aujourd'hui connu sous le nom de mal des radiations.
Plus de 280 000 personnes ont été victimes d'une seule bombe, à la fois directement à cause de l'explosion et à cause de maladies ultérieures.
Le bombardement du Japon avec des armes nucléaires ne s’est pas arrêté là. Selon le plan, seules quatre à six villes devaient être touchées, mais les conditions météorologiques n'ont permis de toucher que Nagasaki. Dans cette ville, plus de 150 000 personnes ont été victimes de la bombe Fat Man.
Promesses gouvernement américain mener de telles attaques avant la capitulation du Japon a conduit à une trêve, puis à la signature d'un accord qui a mis fin Guerre mondiale. Mais pour les armes nucléaires, ce n’était qu’un début.
La bombe la plus puissante du monde
La période d’après-guerre a été marquée par la confrontation entre le bloc soviétique et ses alliés, les États-Unis et l’OTAN. Dans les années 1940, les Américains envisageaient sérieusement la possibilité de frapper l’Union soviétique. Pour contenir l'ancien allié, les travaux de création d'une bombe ont dû être accélérés et déjà en 1949, le 29 août, le monopole américain sur les armes nucléaires a pris fin. Pendant la course aux armements la plus grande attention méritent deux essais nucléaires.
L'atoll de Bikini, connu principalement pour ses maillots de bain frivoles, a littéralement fait sensation dans le monde entier en 1954 grâce au test d'une charge nucléaire particulièrement puissante.
Les Américains, ayant décidé de tester un nouveau modèle d’armes atomiques, n’ont pas calculé la charge. En conséquence, l’explosion a été 2,5 fois plus puissante que prévu. Les habitants des îles voisines, ainsi que les pêcheurs japonais omniprésents, ont été attaqués.
Mais ce n’était pas la bombe américaine la plus puissante. En 1960, la bombe nucléaire B41 a été mise en service, mais elle n'a jamais été pleinement testée en raison de sa puissance. La force de la charge a été calculée théoriquement, par crainte d'exploser une arme aussi dangereuse sur le site d'essai.
L’Union soviétique, qui aimait être la première en tout, a connu en 1961, autrement surnommée « la mère de Kuzka ».
En réponse au chantage nucléaire américain, les scientifiques soviétiques ont créé le plus bombe puissante dans le monde. Testé sur Novaya Zemlya, il a laissé sa marque dans presque tous les coins globe. Selon les souvenirs, un léger tremblement de terre a été ressenti dans les coins les plus reculés au moment de l'explosion.
Bien entendu, l’onde de choc, ayant perdu tout son pouvoir destructeur, a pu faire le tour de la Terre. À ce jour, il s’agit de la bombe nucléaire la plus puissante au monde, créée et testée par l’humanité. Bien sûr, si ses mains étaient libres, la bombe nucléaire de Kim Jong-un serait plus puissante, mais il ne dispose pas de la Nouvelle Terre pour la tester.
Dispositif de bombe atomique
Considérons un dispositif très primitif, purement pour comprendre, d'une bombe atomique. Il existe de nombreuses classes de bombes atomiques, mais considérons-en trois principales :
- l'uranium, à base d'uranium 235, a explosé pour la première fois au-dessus d'Hiroshima ;
- le plutonium, à base de plutonium 239, a explosé pour la première fois au-dessus de Nagasaki ;
- thermonucléaire, parfois appelé hydrogène, à base d'eau lourde avec du deutérium et du tritium, heureusement non utilisé contre la population.
Les deux premières bombes sont basées sur l'effet de la fission de noyaux lourds en noyaux plus petits par une réaction nucléaire incontrôlée, libérant quantité énormeénergie. La troisième repose sur la fusion des noyaux d'hydrogène (ou plutôt de ses isotopes de deutérium et de tritium) avec formation d'hélium, plus lourd par rapport à l'hydrogène. Pour le même poids de bombe, le potentiel destructeur d’une bombe à hydrogène est 20 fois plus important.
Si pour l'uranium et le plutonium il suffit de réunir une masse supérieure à la masse critique (à laquelle commence une réaction en chaîne), alors pour l'hydrogène cela ne suffit pas.
Pour relier de manière fiable plusieurs morceaux d'uranium en un seul, un effet de canon est utilisé dans lequel des morceaux d'uranium plus petits sont projetés sur des morceaux plus gros. La poudre à canon peut également être utilisée, mais pour des raisons de fiabilité, des explosifs de faible puissance sont utilisés.
Dans une bombe au plutonium, pour créer les conditions nécessaires à une réaction en chaîne, des explosifs sont placés autour de lingots contenant du plutonium. En raison de l'effet cumulatif, ainsi que de l'initiateur de neutrons situé au centre même (béryllium avec plusieurs milligrammes de polonium) conditions nécessaires sont atteints.
Il possède une charge principale, qui ne peut pas exploser toute seule, et un fusible. Pour créer les conditions nécessaires à la fusion des noyaux de deutérium et de tritium, nous avons besoin de pressions et de températures inimaginables en au moins un point. Ensuite, une réaction en chaîne va se produire.
Pour créer de tels paramètres, la bombe comprend une charge nucléaire conventionnelle, mais de faible puissance, qui est le fusible. Sa détonation crée les conditions du démarrage d'une réaction thermonucléaire.
Pour estimer la puissance d’une bombe atomique, la soi-disant « équivalent TNT" Une explosion est une libération d'énergie, la plus connue au monde explosif– Le TNT (TNT – trinitrotoluène), et tous les nouveaux types d’explosifs y sont assimilés. Bombe "Baby" - 13 kilotonnes de TNT. Cela équivaut à 13 000.
Bombe "Fat Man" - 21 kilotonnes, "Tsar Bomba" - 58 mégatonnes de TNT. C’est effrayant de penser à 58 millions de tonnes d’explosifs concentrés dans une masse de 26,5 tonnes, c’est le poids de cette bombe.
Le danger de guerre nucléaire et de catastrophes nucléaires
Apparaissant au milieu de guerre terrible Au XXe siècle, les armes nucléaires sont devenues le plus grand danger pour l'humanité. Immédiatement après la Seconde Guerre mondiale, la guerre froide a commencé, devenant à plusieurs reprises presque une guerre à part entière. conflit nucléaire. La menace de l’utilisation de bombes et de missiles nucléaires par au moins une partie a commencé à être évoquée dès les années 1950.
Tout le monde a compris et comprend qu’il ne peut y avoir de gagnant dans cette guerre.
Pour le contenir, des efforts ont été et sont déployés par de nombreux scientifiques et hommes politiques. Université de Chicago, en utilisant les opinions de scientifiques nucléaires invités, notamment Lauréats du prix Nobel, règle l'horloge jour du Jugement dernier quelques minutes avant minuit. Minuit signifie un cataclysme nucléaire, le début d'une nouvelle guerre mondiale et la destruction de l'ancien monde. Au fil des années, les aiguilles de l'horloge ont fluctué de 17 à 2 minutes jusqu'à minuit.
Plusieurs sont également connus accidents majeurs qui se sont produits dans les centrales nucléaires. Ces catastrophes ont un rapport indirect avec les armes ; les centrales nucléaires sont encore différentes des bombes nucléaires, mais elles démontrent parfaitement les résultats de l'utilisation de l'atome à des fins militaires. Le plus grand d'entre eux :
- 1957, accident de Kyshtym, en raison d'une panne du système de stockage, une explosion s'est produite près de Kyshtym ;
- 1957, en Grande-Bretagne, dans le nord-ouest de l'Angleterre, les contrôles de sécurité n'ont pas été effectués ;
- 1979, aux États-Unis, en raison d'une fuite détectée intempestivement, une explosion et un rejet d'une centrale nucléaire se produisent ;
- 1986, tragédie de Tchernobyl, explosion de la 4ème tranche ;
- 2011, accident à la gare de Fukushima, Japon.
Chacune de ces tragédies a laissé de lourdes traces sur le sort de centaines de milliers de personnes et a transformé des zones entières en zones non résidentielles soumises à un contrôle spécial.
Il y a eu des incidents qui ont presque coûté le début catastrophe nucléaire. Nucléaire soviétique sous-marins eu à bord à plusieurs reprises des accidents liés au réacteur. Les Américains ont largué un bombardier Superfortress avec à son bord deux bombes nucléaires Mark 39, d'une puissance de 3,8 mégatonnes. Mais le « système de sécurité » activé n’a pas permis aux charges d’exploser et une catastrophe a été évitée.
Les armes nucléaires passées et présentes
Aujourd’hui, il est clair pour tout le monde qu’une guerre nucléaire détruira l'humanité moderne. Pendant ce temps, le désir de posséder des armes nucléaires et d'entrer dans le club nucléaire, ou plutôt d'y faire irruption en défonçant la porte, excite encore l'esprit de certains dirigeants d'État.
L’Inde et le Pakistan ont créé des armes nucléaires sans autorisation, et les Israéliens cachent la présence de la bombe.
Pour certains, posséder une bombe nucléaire est un moyen de prouver l’importance de arène internationale. Pour d’autres, c’est une garantie de non-ingérence de la part d’une démocratie ailée ou d’autres facteurs externes. Mais l'essentiel est que ces réserves ne soient pas exploitées pour lesquelles elles ont été réellement créées.
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