Albēra Einšteina atklājums par vielu spēju atbrīvot lielu daudzumu enerģijas atomu līmenī iezīmēja kodolfizikas sākumu. 20. gadsimta 30. gados pētnieki laboratorijā simulēja kodolsprādzienu gaisā, taču iegūtā pieredze apdraudēja mierīgu dzīvi uz Zemes.
Darbības princips
Lai notiktu gaisa kodolsprādziens, jums ir jārada noteikti apstākļi, kas izraisa detonāciju. Parasti kā detonatorus izmanto TNT vai RDX, kuru ietekmē radioaktīvā viela (parasti urāns vai plutonijs) tiek saspiesta līdz kritiskajai masai 10 sekunžu laikā un tad notiek spēcīga enerģijas izdalīšanās. Ja bumba ir kodoltermiskā, tad tajā notiek vieglo elementu pārvēršanās process smagākos. Šajā gadījumā atbrīvotā enerģija nes sev līdzi vēl jaudīgāku sprādzienu.
Kodolreaktoru var izmantot arī miermīlīgiem nolūkiem, jo skaldīšanu var kontrolēt. Šim nolūkam tiek izmantotas ierīces, kas absorbē neitronus. Procesi, kas notiek šādā instalācijā, vienmēr ir līdzsvarā. Patja ir nelielas izmaiņas parametros, sistēma tās laikus dzēš un atgriežas darba režīmā. Ārkārtas situācijās elementi tiek automātiski atiestatīti, lai apturētu ķēdes reakciju.
Pirmā pieredze
Atklāja Einšteins un tālāk pētīja kodolfiziķi, enerģijas atbrīvošana interesēja ne tikai zinātniekus, bet arī militārpersonas. Iespēja iegūt jaunus ieročus, kas varētu radīt spēcīgus sprādzienus no neliela materiāla daudzuma, noveda pie eksperimentiem ar radioaktīviem elementiem.
Fiziski sprādziena iespējamību ar būtisku postošu efektu pierādīja franču zinātnieks Žolio-Kirī. Viņš atklāja ķēdes reakciju, kas kļuva par spēcīgu enerģijas avotu. Tālāk viņš plānoja veikt eksperimentus ar deitērija oksīdu, taču Otrā pasaules kara apstākļos Francijā to nebija iespējams izdarīt, tāpēc nākotnē britu zinātnieki ķērās pie atomieroču izstrādes.
Pirmā sprādzienbīstamā ierīce tika izmēģināta 1945. gada vasarā Amerikā. Pēc mūsdienu standartiem bumbai bija maz jaudas, taču tajā laikā iegūtais efekts pārsniedza visas cerības. Sprādziena spēks un ietekme uz apkārtni bija milzīgs.
Rezultāti
Tika veikti testi, lai noteiktu gaisa un kodola sprādziena raksturlielumus. Pēc tam klātesošie aprakstīja redzēto. Viņi novēroja spilgtu gaismas punktu vairāku simtu kilometru attālumā. Tad tas pārvērtās par milzīgu bumbu, bija dzirdama ļoti skaļa skaņa, turklāt kilometriemtriecienvilnis apgāzās. Balons eksplodēja, atstājot aiz sevis divpadsmit kilometru garu mākoni sēnes formā. Sprādziena vietā palika krāteris, kas sniedzās desmitiem metru dziļumā un platumā. Zeme ap viņu vairākus simtus metru pārvērtās nedzīvā, bedrainā augsnē.
Kodolsprādziena laikā gaisa temperatūra ievērojami paaugstinājās, un šķita, ka pati atmosfēra kļuva blīvāka. To izjuta pat aculiecinieki, kuri patversmē atradās tālu no epicentra. Viņu redzētā mērogs bija pārsteidzošs, jo neviens neiedomājās, ar kādu spēku viņi saskarsies. Tika secināts, ka testi bija veiksmīgi.
Gaisa kodolsprādziena kaitīgie faktori
Militārie darbinieki uzreiz saprata, ka jauns ierocis var izšķirt jebkura kara iznākumu. Taču tolaik neviens nedomāja par kodolsprādziena postošo faktoru ietekmi. Zinātnieki pievērsa uzmanību tikai acīmredzamākajiem no tiem:
- šoka vilnis;
- gaismas emisija.
Tolaik neviens nezināja par radioaktīvo piesārņojumu un jonizējošo starojumu, lai gan vēlāk tieši caururbjošais starojums izrādījās visbīstamākais. Tātad, ja postījumi un iznīcināšana tika lokalizēti vairāku simtu metru attālumā no gaisa kodolsprādziena epicentra, tad radiācijas sabrukšanas produktu izkliedes zona sniedzās simtiem kilometru. Persona saņēma pirmo apstarošanu, ko pēc tam pastiprināja radiācijas nokrišņi tuvējos rajonos.
Arī zinātnieki to vēl nezināja reibumāKodolsprādziena gaisa triecienvilnis rada elektromagnētisku impulsu, kas simtiem kilometru attālumā var atspējot visu elektroniku. Tādējādi pirmie pārbaudītāji pat nevarēja iedomāties, cik spēcīgs ierocis ir radīts un cik katastrofālas var būt tā lietošanas sekas.
Sprādzienu veidi
Gaisa kodolsprādzieni tiek veikti troposfēras augstumā, tas ir, 10 km robežās virs zemes virsmas. Bet bez tiem ir arī citi veidi, piemēram:
- Sauszemes vai virs ūdens, kas tiek vadīts attiecīgi uz zemes vai ūdens virsmas. Ugunsbumba, kas izplešas no zibspuldzes, bet izskatās kā saule, kas uzlec no aiz horizonta.
- Lielā augstumā, veikts atmosfērā. Tajā pašā laikā gaismas zibspuldzei ir ļoti liels izmērs, tā karājas gaisā un nepieskaras zemei vai ūdens virsmām.
- Pazemes vai zemūdens rodas zemes garozas biezumā vai dziļumā. Parasti nav zibspuldzes.
- Space. Tie notiek simtiem kilometru attālumā no zemeslodes ārpus apļveida telpas, un tos pavada gaismas molekulu mākonis.
Dažādi veidi atšķiras ne tikai ar zibspuldzēm, bet arī ar citām ārējām īpašībām, kā arī bojājošiem faktoriem, sprādziena intensitāti, tā rezultātiem un sekām.
Virszemes testēšana
Pirmās bumbas tika izmēģinātas tieši uz zemes virsmas. Tieši šāda veida sprādzienus pavada izteikts sēņu mākonisgaiss un krāteris, kas stiepjas vairākus desmitus vai pat simtus metru augsnē. Zemes sprādziens izskatās visbiedējošāk, jo mākonis, kas lidinās zemu virs zemes, piesaista ne tikai putekļus, bet arī ievērojamu augsnes daļu, kas padara to gandrīz melnu. Augsnes daļiņas sajaucas ar ķīmiskajiem elementiem un pēc tam nokrīt zemē, kas padara teritoriju radioaktīvi piesārņotu un pilnībā neapdzīvojamu. Militāros nolūkos to var izmantot, lai iznīcinātu spēcīgas ēkas vai objektus, inficētu plašas teritorijas. Iznīcinošā ietekme ir visspēcīgākā.
Virsmas sprādzieni
Pārbaudes tiek veiktas arī virs ūdens virsmas. Šajā gadījumā mākonis sastāvēs no ūdens putekļiem, kas samazina gaismas starojuma intensitāti, bet lielos attālumos nes radioaktīvās daļiņas, kā rezultātā tās var izkrist kopā ar nokrišņiem tūkstoš kilometru attālumā no testa vietas.
Militāros nolūkos to var izmantot, lai iznīcinātu jūras spēku bāzes, ostas un kuģus vai piesārņotu ūdeņus un krastus.
Gaisa sprādzieni
Šo sugu var ražot lielā attālumā no zemes (tādā gadījumā to sauc par augstu) vai nelielā attālumā (zemā). Jo augstāks sprādziens, jo mazāk līdzību augošajam mākonim ir ar sēnes formu, jo putekļu stabs no zemes to nesasniedz.
Zibspuldze šādā formā ir ļoti spilgta, tāpēc to var redzēt simtiem kilometru no epicentra. No tās sprāgst uguns bumba ar temperatūru, kas mērīta collāsmiljoniem grādu pēc Celsija, paceļas uz augšu un izdala spēcīgu gaismas starojumu. To visu pavada skaļa skaņa, kas neskaidri atgādina pērkonu.
Bumbiņai atdziestot, tā pārvēršas mākonī, kas rada gaisa plūsmu, kas savāc putekļus no virsmas. Iegūtais pīlārs var sasniegt mākoni, ja tas nav ļoti augstu virs zemes. Kad mākonis sāk izklīst, gaisa plūsma vājinās.
Šāda sprādziena rezultātā var tikt trāpīti priekšmeti gaisā, būves un cilvēki tā tuvumā.
Lietošana cīņā
Hirosima un Nagasaki ir vienīgās pilsētas, pret kurām tika izmantoti kodolieroči. Tur notikušā traģēdija bija nepārspējama.
Iedzīvotāji piedzīvoja kodolsprādziena ietekmi gaisā, kas sākās nelielā attālumā no zemes virsmas un tika klasificēts kā zems. Tajā pašā laikā infrastruktūra tika pilnībā iznīcināta, gāja bojā aptuveni 200 tūkstoši cilvēku. Divas trešdaļas no viņiem mira uzreiz. Tie, kas atradās epicentrā, no briesmīgās temperatūras sadalījās molekulās. Gaismas emisija no tām atstāja ēnas uz sienām.
Cilvēki, kuri atradās tālāk no epicentra, nomira no kodolsprādziena triecienviļņa un gamma starojuma. Daļa izdzīvojušo saņēma nāvējošu staru devu, bet ārsti par staru slimību vēl nezināja, tāpēc neviens nesaprata, kāpēc pēc iedomātām atveseļošanās pazīmēm pacientu stāvoklis pasliktinājās. Mediķi to apsvēradizentēriju, bet 3-8 nedēļu laikā pacienti, kuriem attīstījās smaga vemšana, nomira. Hirosimas un Nagasaki atombumbu pārdzīvojušo dīvainā slimība bija stimuls pētījumu uzsākšanai kodolmedicīnas jomā.
Sprādzieni lielā augstumā
Pēc Japānas pilsētu bombardēšanas kodolieroči netika izmantoti kaujas nolūkos, taču dažādās vietās turpinājās to spēju izpēte. Atmosfēras vingrinājumi ļāva saprast, kas notiek, ja augstumā notiek sprādziens. Izrādījās, ka centram atrodoties 10 km attālumā no zemes virsmas, rodas salīdzinoši neliels kodolsprādziena vilnis, bet vienlaikus palielinās gaismas un radiācijas starojums. Jo augstāks sprādziens tika veikts, jo spēcīgāk palielinās jonizācija, ko pavada radioiekārtu atteice.
No virsmas tas viss izskatās kā liels spilgts uzplaiksnījums, kam seko iztvaikojošu ūdeņraža, oglekļa un slāpekļa molekulu mākonis. Gaisa plūsma nesasniedz zemi, tāpēc nav putekļu kolonnas. Tāpat praktiski nav teritorijas piesārņojuma, jo gaisa masas lielā augstumā pārvietojas vāji, tāpēc šāda kodolsprādziena mērķis var būt lidaparātu, raķešu vai satelītu iznīcināšana.
Pazemes testi
Nesen starp valstīm ir noslēgta vienošanās, kas regulē kodolizmēģinājumus un nosaka, ka tās jāveic tikai pazemē, kas samazina piesārņojumu un ap izmēģinājumu poligoniem veidojas neapdzīvojamas teritorijas.
Pazemes testi tiek uzskatīti par vismazāk bīstamākajiem kopš darbībasvisi kaitīgie faktori veido šķirni. Tajā pašā laikā nav iespējams redzēt gaismas zibšņus vai sēņu mākoni, no tā paliek tikai putekļu stabs. Taču triecienvilnis noved pie zemestrīces un augsnes sabrukšanas. Parasti to izmanto miermīlīgiem nolūkiem, valsts ekonomisko problēmu risināšanai. Piemēram, šādā veidā jūs varat iznīcināt kalnu grēdas vai izveidot mākslīgus rezervuārus.
Zemūdens testēšana
Spridzinājumiem zem ūdens ir daudz briesmīgākas sekas. Pirmkārt, parādās aerosola kolonna, kas paceļas radioaktīvās miglas mākonī. Tajā pašā laikā uz ūdens virsmas veidojas metru gari viļņi, kas iznīcina kuģus un zemūdens būves. Tad blakus esošās teritorijas ir piesārņotas, jo izkliedējas mākonis, kas līst radioaktīvais lietus.
Aizsardzības pasākumi
Kodolsprādziens nogalina visu, kas notiek tā ceļā, un iznīcina visus materiālos objektus. Cilvēkiem, kas nokļuvuši tā epicentrā, nav iespējas izbēgt, viņi acumirklī sadedzina līdz zemei. Bumbu patvertne ir absolūti bezjēdzīga, jo tā tiks nekavējoties iznīcināta.
Bēgt var tikai tie, kas atrodas pietiekami tālu no sprādziena. Vairāk nekā 1-3 km attālumā no epicentra ir iespējams izvairīties no triecienviļņa trieciena, taču tam ir nepieciešams ātri atrast uzticamu pajumti, tiklīdz notiek spilgts uzliesmojums. Cilvēkam ir no 2 līdz 8 sekundēm, lai to izdarītu, atkarībā no attāluma. Patversmē tiešs gamma starojuma trieciens nenotiks, taču joprojām pastāv ļoti liela radioaktīvā piesārņojuma iespējamība. Jūs varat samazināt radiācijas slimības risku, izmantojot individuālos aizsardzības līdzekļus un izvairoties no saskares arjebkuras preces teritorijā.
Kodolieroči ir viens no briesmīgākajiem cilvēces izgudrojumiem. Ja to izmanto miermīlīgiem nolūkiem, tas var dot lielu labumu, taču tā militārā izmantošana ir briesmīgs drauds dzīvībai uz zemes. Sākto ķēdes reakciju nevar apturēt, tāpēc ir noslēgts kodolatbruņošanās līgums, kura mērķis ir aizsargāt planētu no katastrofas.
