>

Цөмийн зэвсэг хэрхэн ажилладаг вэ? Атомын бөмбөг хэрхэн ажилладаг вэ?

Атомын бөмбөг, ялангуяа зэвсгийг бүтээсэн түүх нь 1939 онд Жолио Кюригийн нээлтээс эхэлдэг. Чухам энэ мөчөөс эхлэн эрдэмтэд ураны гинжин урвал нь асар их энергийн эх үүсвэр төдийгүй аймшигтай зэвсэг болж чадна гэдгийг ойлгосон юм. Тиймээс атомын бөмбөгний загвар нь цөмийн гинжин урвалын үед ялгардаг цөмийн энергийг ашиглахад суурилдаг.

Сүүлийнх нь хүнд бөөмийг задлах эсвэл хөнгөн бөөмийг нэгтгэх үйл явцыг илэрхийлдэг. Үүний үр дүнд, атомын бөмбөгхамгийн богино хугацаанд чөлөөлөгддөг тул үй олноор хөнөөх зэвсэг юм асар их хэмжээжижиг орон зайд цөмийн дотоод энерги. Энэ процесст орохдоо хоёр гол газрыг тодруулах нь заншилтай байдаг.

Нэгдүгээрт, энэ бол төв юм цөмийн дэлбэрэлт, хаана энэ үйл явц шууд явагддаг. Хоёрдугаарт, энэ бол газар хөдлөлтийн голомт бөгөөд уг үйл явцын гадаргуу (газар эсвэл ус) дээр төсөөллийг илэрхийлдэг. Мөн цөмийн дэлбэрэлт нь тийм хэмжээний энерги ялгаруулдаг тул дэлхий дээр тусах үед газар хөдлөлтийн чичиргээ үүсдэг. Ийм чичиргээний тархалтын хүрээ нь гайхалтай том боловч хэдхэн зуун метрийн зайд байгаль орчинд ихээхэн хохирол учруулдаг.

Цаашилбал, цөмийн дэлбэрэлт дагалддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй их хэмжээгээртод гялбаа үүсгэдэг дулаан ба гэрэл. Түүгээр ч барахгүй түүний хүч нарны цацрагийн хүчнээс хэд дахин их байдаг. Тиймээс гэрэл, дулааны гэмтэл нь хэдэн километрийн зайд ч тохиолдож болно.

Гэхдээ атомын бөмбөгний хор хөнөөлийн нэг маш аюултай төрөл бол цөмийн дэлбэрэлтийн үед үүсдэг цацраг юм. Энэ үзэгдэлд өртөх хугацаа богино буюу дунджаар 60 секунд боловч энэ долгионы нэвтлэх чадвар нь гайхалтай юм.

Атомын бөмбөгийн бүтцийн хувьд үүнд багтана бүхэл бүтэн цувралянз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд. Дүрмээр бол хоёр үндсэн элемент байдаг энэ төрлийнзэвсэг: бие ба автоматжуулалтын систем.

Орон сууц нь цөмийн цэнэг ба автоматжуулалтыг агуулдаг бөгөөд энэ нь янз бүрийн төрлийн нөлөөллөөс (механик, дулаан гэх мэт) хамгаалалтын функцийг гүйцэтгэдэг. Мөн автоматжуулалтын системийн үүрэг бол дэлбэрэлт эрт эсвэл хожуу биш, харин тодорхой тодорхой хугацаанд тохиолдох явдал юм. Автоматжуулалтын систем нь дараах системүүдээс бүрдэнэ: яаралтай тэсэлгээ; хамгаалалт ба хошуу; цахилгаан хангамж; Дэлбэрэлт ба цэнэгийн тэсэлгээний мэдрэгч.

Гэхдээ атомын бөмбөгийг баллистик, далавчит болон зенитийн пуужин ашиглан нийлүүлдэг. Тэдгээр. цөмийн зэвсэг нь агаарын бөмбөг, торпедо, мина гэх мэт элемент байж болно.

Тэр ч байтугай атомын бөмбөг тэслэх систем нь өөр байж болно. Хамгийн энгийн системүүдийн нэг бол цөмийн дэлбэрэлтийн түлхэц болох сум нь бай руу онох, дараа нь хэт критик масс үүсэх үед тарилгын систем юм. Чухам энэ төрлийн атомын бөмбөгийг 1945 онд Хирошимагийн дээгүүр анх дэлбэлсэн нь уран агуулсан. Үүний эсрэгээр тэр жил Нагасакид хаясан бөмбөг нь плутони байв.

Атомын зэвсгийн хүч чадал, хүч чадлыг ийм тод харуулсаны дараа тэр даруйдаа хамгийн их зэвсгийн ангилалд оржээ. аюултай хэрэгсэлүй олноор сүйрэл. Атомын зэвсгийн төрлүүдийн талаар ярихдаа тэдгээрийг калибрын хэмжээгээр тодорхойлдог гэдгийг дурдах хэрэгтэй. Одоогийн байдлаар энэ зэвсгийн хувьд жижиг, том, дунд зэрэг гурван үндсэн калибр байдаг. Дэлбэрэлтийн хүчийг ихэвчлэн TNT эквивалентаар тодорхойлдог. Жишээлбэл, жижиг калибрын атомын зэвсэг нь хэдэн мянган тонн TNT-тэй тэнцэх цэнэгийн хүчийг илэрхийлдэг. Илүү хүчирхэг атомын зэвсэг, тодруулбал дундаж калибрын хэмжээ нь хэдэн арван мянган тонн TNT-тэй тэнцэж байгаа бөгөөд эцэст нь сүүлийнх нь сая саяар хэмжигддэг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн цөмийн зэвсэг гэж нэрлэгддэг атомын болон устөрөгчийн зэвсгийн тухай ойлголтыг андуурч болохгүй. Атомын зэвсэг ба устөрөгчийн зэвсгийн гол ялгаа нь плутони, уран зэрэг олон тооны хүнд элементүүдийн цөмийн задралын урвал юм. Мөн устөрөгчийн зэвсэг нь нэг элементийн атомын цөмийг нөгөөд нэгтгэх үйл явцыг хамардаг, өөрөөр хэлбэл. устөрөгчөөс гелий.

Анхны атомын бөмбөгийн туршилт

Атомын зэвсгийн анхны туршилтыг 1945 оны 7-р сарын 16-нд Америкийн цэргийнхэн Алмогордо хэмээх газарт хийж, атомын энергийн хүчийг бүрэн харуулсан. Үүний дараа АНУ-ын хүчинд байгаа атомын бөмбөгийг байлдааны хөлөг онгоцонд ачиж, Японы эрэг рүү илгээв. Японы засгийн газар энх тайвны яриа хэлэлцээ хийхээс татгалзсан нь эхлээд Хирошима, дараа нь Нагасаки хотуудын хохирогч болсон атомын зэвсгийн бүрэн хүчийг бодитойгоор харуулах боломжтой болсон. Ийнхүү 1945 оны 8-р сарын 6-нд атомын зэвсгийг анх удаа ашигласан энгийн иргэд, үүний үр дүнд хотыг цочролын долгионоор бараг устгасан. Атомын довтолгооны эхний өдрүүдэд хотын оршин суугчдын талаас илүү хувь нь нас барсан бөгөөд нийтдээ хоёр зуун дөчин мянга орчим хүн байжээ. Дөрөвхөн хоногийн дараа онгоцонд аюултай ачаатай хоёр онгоц АНУ-ын цэргийн баазыг тэр дор нь орхисон бөгөөд тэдний бай нь Кокура, Нагасаки байв. Хэрэв нэвтэршгүй утаанд автсан Кокура хэцүү бай байсан бол Нагасакид бай оносон байна. Эцсийн эцэст, Нагасаки дахь атомын бөмбөг нь эхний өдрүүдэд 73 мянган хүн шархадсан, цацраг идэвхт бодисоос болж эдгээр хохирогчдын жагсаалтад гучин таван мянган хүн нэмж оруулав. Түүгээр ч барахгүй сүүлийн хохирогчдын үхэл нэлээд зовиуртай байсан, учир нь цацрагийн нөлөө нь үнэхээр хор хөнөөлтэй юм.

Атомын зэвсгийг устгах хүчин зүйлүүд

Тиймээс атомын зэвсэг нь хэд хэдэн төрлийн устгалтай байдаг; гэрэл, цацраг идэвхт, цочролын долгион, нэвтрэн орох цацраг, цахилгаан соронзон импульс. Цөмийн зэвсгийн дэлбэрэлтийн дараа гэрлийн цацраг үүсэх үед энэ нь хожим нь сүйтгэгч дулаан болж хувирдаг. Дараа нь цацраг идэвхт бохирдлын ээлж ирдэг бөгөөд энэ нь дэлбэрэлтийн дараах эхний хэдэн цагт л аюултай байдаг. Цочролын долгион нь хэдхэн секундын дотор янз бүрийн барилга байгууламж, техник хэрэгсэл, хүмүүст асар их хохирол учруулдаг тул цөмийн дэлбэрэлтийн хамгийн аюултай үе шат гэж үздэг. Гэвч цацраг туяа нь хүний ​​биед маш аюултай бөгөөд ихэвчлэн цацрагийн өвчин үүсгэдэг. Цахилгаан соронзон импульс тоног төхөөрөмжид цохилт өгдөг. Энэ бүхнийг нэгтгэж үзвэл атомын зэвсгийг маш аюултай болгож байна.

Дэлхийн 2-р дайн дууссаны дараа Гитлерийн эсрэг эвслийн орнууд илүү хүчирхэг цөмийн бөмбөг бүтээхдээ бие биенээсээ түрүүлэхийг хичээв.

Америкчуудын Япон дахь бодит объектууд дээр хийсэн анхны туршилт нь ЗСБНХУ, АНУ-ын хоорондох нөхцөл байдлыг дээд цэгт нь хүргэв. Японы хотуудыг дайран өнгөрч, тэндхийн бүх амьдралыг бараг устгасан хүчтэй дэлбэрэлтүүд Сталиныг дэлхийн тавцан дахь олон нэхэмжлэлээс татгалзахад хүргэв. Зөвлөлтийн ихэнх физикчдийг цөмийн зэвсгийн хөгжилд яаралтай "шидсэн".

Цөмийн зэвсэг хэзээ, хэрхэн үүссэн бэ?

Атомын бөмбөг төрсөн оныг 1896 он гэж үзэж болно. Тэр үед Францын химич А.Беккерел ураныг цацраг идэвхт бодис гэдгийг олж мэдсэн. Ураны гинжин урвал нь хүчтэй энерги үүсгэдэг бөгөөд энэ нь аймшигт дэлбэрэлтийн үндэс болдог. Беккерел өөрийн нээлтийг цөмийн зэвсэг бүтээхэд хүргэнэ гэж төсөөлсөн байх магадлал багатай. аймшигтай зэвсэгдэлхий даяар.

19-р зууны төгсгөл, 20-р зууны эхэн үе бол цөмийн зэвсгийг зохион бүтээсэн түүхэн дэх эргэлтийн үе байв. Энэ үед дэлхийн өнцөг булан бүрээс ирсэн эрдэмтэд дараах хууль, туяа, элементүүдийг нээж чадсан юм.

  • Альфа, гамма, бета туяа;
  • Цацраг идэвхт шинж чанартай химийн элементүүдийн олон изотопуудыг илрүүлсэн;
  • Шинжилгээний дээж дэх цацраг идэвхт атомын тооноос хамаарч цацраг идэвхт задралын эрчмийн цаг хугацаа, тоон хамаарлыг тодорхойлдог цацраг идэвхт задралын хуулийг нээсэн;
  • Цөмийн изометри үүссэн.

1930-аад онд тэд нейтроныг шингээх замаар анх удаа ураны атомын цөмийг хувааж чадсан. Үүний зэрэгцээ позитрон ба нейроныг илрүүлсэн. Энэ бүхэн атомын энергийг ашигласан зэвсгийн хөгжилд хүчтэй түлхэц өгсөн. 1939 онд дэлхийн анхны атомын бөмбөгийн загварыг патентжуулжээ. Үүнийг Францын физикч Фредерик Жолио-Кюри хийсэн.

Энэ чиглэлээр цаашдын судалгаа, боловсруулалтын үр дүнд цөмийн бөмбөг мэндэлжээ. Орчин үеийн атомын бөмбөгийг устгах хүч, радиус нь маш их тул нэг атомын бөмбөг бүхэл бүтэн улсыг сүйрүүлж чаддаг тул цөмийн хүчин чадалтай улс оронд хүчирхэг арми бараг хэрэггүй.

Атомын бөмбөг хэрхэн ажилладаг вэ?

Атомын бөмбөг нь олон элементээс бүрддэг бөгөөд гол нь:

  • Атомын бөмбөгний бие;
  • Тэсрэх үйл явцыг хянадаг автоматжуулалтын систем;
  • Цөмийн цэнэг буюу цэнэгт хошуу.

Автоматжуулалтын систем нь цөмийн цэнэгийн хамт атомын бөмбөгний биед байрладаг. Орон сууцны загвар нь байлдааны хошууг янз бүрийн зүйлээс хамгаалах хангалттай найдвартай байх ёстой гадаад хүчин зүйлүүдболон нөлөөлөл. Жишээлбэл, янз бүрийн механик, температур эсвэл үүнтэй төстэй нөлөөллүүд нь эргэн тойрон дахь бүх зүйлийг сүйтгэж чадах асар их хүчийг төлөвлөөгүй дэлбэрэхэд хүргэдэг.

Автоматжуулалтын үүрэг бол дэлбэрэлтийг бүрэн хянах явдал юм зөв цагТиймээс систем нь дараахь элементүүдээс бүрдэнэ.

  • Яаралтай тэсрэлт хийх үүрэгтэй төхөөрөмж;
  • Автоматжуулалтын системийн цахилгаан хангамж;
  • тэсэлгээний мэдрэгч систем;
  • Хорих төхөөрөмж;
  • Аюулгүй байдлын төхөөрөмж.

Эхний туршилтыг хийх үед цөмийн бөмбөгийг онгоцонд хүргэсэн бөгөөд тэдгээр нь нөлөөлөлд өртсөн бүс нутгийг орхиж чадсан юм. Орчин үеийн атомын бөмбөгүүд нь маш хүчтэй тул тэдгээрийг зөвхөн далавчит, баллистик эсвэл ядаж агаарын довтолгооноос хамгаалах пуужингаар тээвэрлэх боломжтой.

Атомын бөмбөг нь янз бүрийн тэсэлгээний системийг ашигладаг. Тэдгээрийн хамгийн энгийн нь сум нь бай онох үед ажилладаг ердийн төхөөрөмж юм.

Цөмийн бөмбөг, пуужингийн гол шинж чанаруудын нэг нь тэдгээрийг гурван төрөлд хуваах явдал юм.

  • Жижиг, ийм калибрын атомын бөмбөгний хүч нь хэдэн мянган тонн TNT-тэй тэнцэнэ;
  • Дунд зэргийн (дэлбэрэлтийн хүч - хэдэн арван мянган тонн TNT);
  • Том, цэнэгийн хүчийг сая тонн TNT-ээр хэмждэг.

Атомын зэвсэг нь дэлбэрэлтийн хүчийг хэмжих өөрийн хэмжүүргүй байдаг тул ихэнхдээ бүх цөмийн бөмбөгний хүчийг TNT-тэй тэнцэх хэмжээгээр хэмждэг нь сонирхолтой юм.

Цөмийн бөмбөгийг ажиллуулах алгоритмууд

Аливаа атомын бөмбөг нь цөмийн урвалын үед ялгардаг цөмийн энергийг ашиглах зарчмаар ажилладаг. Энэ процедур нь хүнд бөөмийг хуваах эсвэл хөнгөн хэсгүүдийн нийлэгжилтэнд суурилдаг. Учир нь энэ урвалын явцад асар их хэмжээний энерги ялгардаг хамгийн богино хугацаа, цөмийн бөмбөг устгах радиус нь маш гайхалтай юм. Энэ онцлогоосоо болоод цөмийн зэвсэгүй олноор хөнөөх зэвсэг гэж ангилдаг.

Атомын бөмбөг дэлбэрэх процессын явцад хоёр үндсэн зүйл байдаг.

  • Энэ бол цөмийн урвал явагдах дэлбэрэлтийн шууд төв юм;
  • Дэлбэрэлтийн голомт нь бөмбөг дэлбэрсэн газарт байрладаг.

Атомын бөмбөг дэлбэрэх үед ялгардаг цөмийн энерги нь маш хүчтэй тул дэлхий дээр газар хөдлөлтийн чичиргээ эхэлдэг. Үүний зэрэгцээ эдгээр чичиргээ нь зөвхөн хэдэн зуун метрийн зайд шууд сүйрэлд хүргэдэг (хэдийгээр та бөмбөг тэсрэх хүчийг харгалзан үзвэл эдгээр чичиргээ юунд ч нөлөөлөхгүй).

Цөмийн дэлбэрэлтийн үеийн хохирлын хүчин зүйлүүд

Цөмийн бөмбөг дэлбэрэх нь зөвхөн аймшигт агшин зуур сүйрэлд хүргэдэггүй. Энэ дэлбэрэлтийн үр дагаврыг гамшигт өртсөн бүс нутагт баригдсан хүмүүс төдийгүй атомын дэлбэрэлтийн дараа төрсөн хүүхдүүд нь мэдрэх болно. Атомын зэвсгээр устгах төрлүүдийг дараахь бүлэгт хуваана.

  • Дэлбэрэлтийн үед шууд үүсдэг гэрлийн цацраг;
  • Дэлбэрэлтийн дараа шууд тэсрэх бөмбөгөөр тархсан цочролын долгион;
  • Цахилгаан соронзон импульс;
  • Нэвтрэх цацраг;
  • Хэдэн арван жил үргэлжлэх цацраг идэвхт бохирдол.

Хэдийгээр өнгөц харахад гэрлийн гялбаа нь хамгийн бага аюул заналхийлж байгаа мэт боловч үнэндээ энэ нь асар их хэмжээний дулаан, гэрлийн энерги ялгарсны үр дүн юм. Түүний хүч чадал, хүч чадал нь нарны цацрагийн хүчнээс хамаагүй илүү байдаг тул гэрэл, дулааны гэмтэл нь хэдэн километрийн зайд үхэлд хүргэдэг.

Дэлбэрэлтийн үед ялгарах цацраг нь бас маш аюултай. Энэ нь удаан хугацаанд үйлчилдэггүй ч нэвтрэх чадвар нь гайхалтай өндөр тул эргэн тойрон дахь бүх зүйлийг халдварладаг.

Атомын дэлбэрэлтийн үеийн цочролын долгион нь ердийн дэлбэрэлтийн үед ижил долгионтой адил үйлчилдэг бөгөөд зөвхөн түүний хүч, устгах радиус нь хамаагүй их байдаг. Энэ нь хэдхэн секундын дотор хүмүүст төдийгүй тоног төхөөрөмж, барилга байгууламж, хүрээлэн буй орчинд нөхөж баршгүй хохирол учруулдаг.

Нэвтрэх цацраг нь цацрагийн өвчний хөгжлийг өдөөдөг бөгөөд цахилгаан соронзон импульс нь зөвхөн тоног төхөөрөмжид аюул учруулдаг. Эдгээр бүх хүчин зүйлсийн нэгдэл, дээр нь дэлбэрэлтийн хүч нь атомын бөмбөгийг дэлхийн хамгийн аюултай зэвсэг болгодог.

Дэлхийн анхны цөмийн зэвсгийн туршилтууд

Цөмийн зэвсэг бүтээж, туршсан анхны орон бол Америкийн Нэгдсэн Улс юм. АНУ-ын засгийн газар шинэ ирээдүйтэй зэвсгийг хөгжүүлэхэд асар их санхүүгийн татаас хуваарилсан. 1941 оны эцэс гэхэд атомын хөгжлийн чиглэлээр олон нэр хүндтэй эрдэмтдийг АНУ-д урьсан бөгөөд 1945 он гэхэд туршилт хийхэд тохиромжтой атомын бөмбөгийн прототипийг танилцуулж чадсан юм.

Тэсрэх төхөөрөмжөөр тоноглогдсон атомын бөмбөгийн дэлхийн анхны туршилтыг Нью Мексикийн элсэн цөлд хийжээ. "Гаджет" нэртэй бөмбөгийг 1945 оны 7-р сарын 16-нд дэлбэлсэн. Цөмийн бөмбөгийг жинхэнэ байлдааны нөхцөлд туршихыг цэргийнхэн шаардсан ч туршилтын хариу эерэг гарсан.

Нацистын эвслийн ялалтад ганцхан алхам үлдэж, ийм боломж дахин гарч ирэхгүй байхыг хараад Пентагон сүүлчийн холбоотон руугаа цөмийн цохилт өгөхөөр шийджээ. Гитлерийн Герман- Япон. Нэмж дурдахад цөмийн бөмбөг ашиглах нь хэд хэдэн асуудлыг нэгэн зэрэг шийдвэрлэх ёстой байв.

  • АНУ-ын цэргүүд Японы эзэнт гүрний нутаг дэвсгэрт хөл тавьсан тохиолдолд зайлшгүй гарах шаардлагагүй цус урсахаас зайлсхийхийн тулд;
  • Ганц цохилтоор тууштай япончуудыг өвдөг сөхрүүлж, тэднийг АНУ-д тааламжтай нөхцөлийг хүлээн зөвшөөрөхийг албадах;
  • АНУ-ын арми ямар ч хотыг газрын хөрснөөс арчих чадвартай өвөрмөц зэвсэгтэй гэдгийг ЗСБНХУ-д (ирээдүйд өрсөлдөгч болох) харуулах;
  • Мэдээжийн хэрэг, бодит байлдааны нөхцөлд цөмийн зэвсэг ямар чадвартай болохыг практик дээр харах.

1945 оны наймдугаар сарын 6-нд Японы Хирошима хотод цэргийн ажиллагаанд ашигласан дэлхийн анхны атомын бөмбөг хаягджээ. Энэ бөмбөг 4 тонн жинтэй байсан тул "Хүүхэд" гэж нэрлэсэн. Бөмбөгийг сайтар төлөвлөж, төлөвлөсөн газартаа яг оногдов. Дэлбэрэлтийн долгионд сүйрээгүй байшингууд шатаж, байшинд унасан зуухнаас гал гарч, хот бүхэлдээ галд автсан.

Гялалзсан гялбааны дараа 4 км-ийн радиусын доторх бүх амьдралыг шатааж, халууны долгион болж, дараагийн цочролын давалгаа ихэнх барилгуудыг сүйтгэжээ.

800 метрийн радиуст халуунд цохиулсан хүмүүсийг амьдаар нь шатаажээ. Тэсэлгээний долгион олон хүний ​​түлэгдсэн арьсыг урж хаяв. Хэдэн минутын дараа уур, үнсээс бүрдсэн хачин хар бороо орж эхлэв. Хар бороонд орсон хүмүүсийн арьс эдгэшгүй түлэгдэлт авчээ.

Амьд үлдэх азтай цөөхөн хүмүүс цацраг туяагаар өвчилсөн бөгөөд энэ нь тухайн үед судлагдаагүй төдийгүй огт мэдэгдээгүй байв. Хүмүүс халуурах, бөөлжих, дотор муухайрах, сулрах зэрэг шинж тэмдгүүд илэрч эхлэв.

1945 оны 8-р сарын 9-нд "Бүдүүн хүн" нэртэй Америкийн хоёр дахь бөмбөг Нагасаки хотод хаягджээ. Энэ бөмбөг нь эхнийхтэй бараг ижил хүч чадалтай байсан бөгөөд дэлбэрэлтийн үр дагавар нь мөн адил хор хөнөөлтэй байсан ч тал хувь нь хүн нас баржээ.

Японы хотуудад хаясан хоёр атомын бөмбөг нь атомын зэвсэг ашигласан дэлхийн анхны бөгөөд цорын ганц тохиолдол юм. Бөмбөгдөлтөөс хойшхи эхний өдрүүдэд 300,000 гаруй хүн нас баржээ. Цацрагийн өвчнөөр 150 мянга орчим хүн нас баржээ.

Японы хотуудыг цөмийн бөмбөгдсөний дараа Сталин жинхэнэ шоконд оров. Цөмийн зэвсэг бүтээх асуудал түүнд тодорхой болсон Зөвлөлт Орос-Энэ бол нийт улс орны аюулгүй байдлын асуудал. 1945 оны 8-р сарын 20-нд Атомын энергийн асуудлаарх тусгай хороо ажиллаж эхэлсэн бөгөөд үүнийг И.Сталин яаралтай байгуулжээ.

Цөмийн физикийн судалгааг Хаант Оросын үед хэсэг сонирхогчид хийж байсан ч Зөвлөлтийн үетүүнд хангалттай анхаарал хандуулаагүй. 1938 онд энэ чиглэлийн бүх судалгааг бүрмөсөн зогсоож, цөмийн олон эрдэмтэд ардын дайсан мэт хэлмэгдсэн. Японд цөмийн дэлбэрэлт болсны дараа Зөвлөлт засгийн газар тус улсын цөмийн үйлдвэрлэлийг гэнэт сэргээж эхлэв.

Цөмийн зэвсгийг бүтээх ажлыг нацист Германд хийсэн гэх нотлох баримтууд байдаг бөгөөд Америкийн "түүхий" атомын бөмбөгийг өөрчилсөн Германы эрдэмтэд байсан тул АНУ-ын засгийн газар Германаас цөмийн бүх мэргэжилтнүүд, цөмийн зэвсэгтэй холбоотой бүх баримт бичгийг гаргажээ. зэвсэг.

Дайны үед гадаадын бүх тагнуулын албыг тойрч гарч чадсан Зөвлөлтийн тагнуулын сургууль 1943 онд цөмийн зэвсэг бүтээхтэй холбоотой нууц баримт бичгүүдийг ЗХУ-д шилжүүлжээ. Үүний зэрэгцээ Зөвлөлтийн агентууд Америкийн цөмийн судалгааны бүх томоохон төвүүдэд нэвтэрсэн.

Эдгээр бүх арга хэмжээний үр дүнд аль хэдийн 1946 онд Зөвлөлтөд үйлдвэрлэсэн хоёр цөмийн бөмбөг үйлдвэрлэх техникийн үзүүлэлтүүд бэлэн болжээ.

  • RDS-1 (плутонийн цэнэгтэй);
  • RDS-2 (уран цэнэгийн хоёр хэсэгтэй).

"RDS" гэсэн товчлол нь "Орос үүнийг өөрөө хийдэг" гэсэн утгатай байсан нь бараг бүрэн үнэн байв.

ЗСБНХУ цөмийн зэвсгээ гаргахад бэлэн болсон тухай мэдээ АНУ-ын засгийн газрыг эрс арга хэмжээ авахад хүргэв. 1949 онд Трояны төлөвлөгөөг боловсруулсан бөгөөд үүний дагуу 70 хамгийн том хотуудЗХУ атомын бөмбөг хаяхаар төлөвлөж байсан. Зөвхөн хариу цохилт өгөх вий гэсэн айдас л энэ төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэхэд саад болж байв.

Зөвлөлтийн тагнуулын ажилтнуудаас ирсэн энэхүү түгшүүртэй мэдээлэл нь эрдэмтдийг онцгой байдлын горимд ажиллахад хүргэв. 1949 оны 8-р сард аль хэдийн ЗХУ-д үйлдвэрлэсэн анхны атомын бөмбөгийн туршилт явагдсан. АНУ эдгээр туршилтуудын талаар мэдээд Трояны төлөвлөгөөг тодорхойгүй хугацаагаар хойшлуулав. Түүхэнд Хүйтэн дайн гэгддэг хоёр их гүрний сөргөлдөөний эрин үе эхэлсэн.

Цар Бомба гэгддэг дэлхийн хамгийн хүчирхэг цөмийн бөмбөг нь ялангуяа Хүйтэн дайны үеийнх юм. ЗХУ-ын эрдэмтэд хүн төрөлхтний түүхэн дэх хамгийн хүчирхэг бөмбөг бүтээжээ. Түүний хүч нь 60 мегатон байсан ч 100 килотонны хүчтэй бөмбөг бүтээхээр төлөвлөж байсан. Энэ бөмбөгийг 1961 оны 10-р сард туршсан. Дэлбэрэлтийн үеэр галт бөмбөгний диаметр 10 километр байсан бөгөөд дэлбэрэлтийн давалгаа дэлхийг гурван удаа тойрсон байна. Энэ туршилт нь дэлхийн ихэнх улс орнуудыг дэлхийн агаар мандалд төдийгүй сансарт цөмийн туршилтаа зогсоох гэрээнд гарын үсэг зурахад хүргэсэн юм.

Хэдийгээр атомын зэвсэг нь түрэмгийлэгч орнуудыг айлган сүрдүүлэх маш сайн хэрэгсэл боловч нөгөө талаас атомын дэлбэрэлт нь мөргөлдөөнд оролцогч бүх талуудыг устгаж чадах тул аливаа цэргийн мөргөлдөөнийг арилгах чадвартай.

Тэсрэх шинж чанар

Ураны цөм нь 92 протон агуулдаг. Байгалийн уран нь үндсэндээ U238 (цөмд нь 146 нейтрон агуулдаг) ба U235 (143 нейтрон) гэсэн хоёр изотопын холимог бөгөөд сүүлийнх нь ердөө 0.7% нь байгалийн уранд байдаг. Изотопуудын химийн шинж чанарууд нь туйлын ижил байдаг тул тэдгээрийг химийн аргаар ялгах боломжгүй боловч массын ялгаа (235 ба 238 нэгж) нь үүнийг физик аргаар хийх боломжийг олгодог: ураны хольцыг хий (уран) болгон хувиргадаг. гексафторид), дараа нь тоо томшгүй олон сүвэрхэг хуваалтаар шахдаг. Хэдийгээр ураны изотопууд аль алинаар нь ялгагдахгүй гадаад төрх, химийн хувьд ч тэд цөмийн тэмдэгтүүдийн шинж чанараараа ангалаар тусгаарлагддаг.

U238-ийн задралын процесс нь төлбөртэй процесс юм: гаднаас ирж буй нейтрон нь 1 МэВ ба түүнээс дээш эрчим хүчийг авчрах ёстой. Мөн U235 нь амин хувиа хичээдэггүй: өдөөлтөд орж ирж буй нейтроноос юу ч шаардагдахгүй бөгөөд түүний цөм дэх холболтын энерги хангалттай байдаг.

Нейтрон задрах чадвартай цөмд хүрэхэд тогтворгүй нэгдэл үүсдэг боловч маш хурдан (10−23−10−22 секундын дараа) ийм цөм нь массын хувьд тэнцүү биш хоёр хэлтэрхий болон “нэн даруй” (10 дотор) хуваагддаг. −16−10− 14 в) хоёр буюу гурван шинэ нейтрон ялгаруулах, ингэснээр цаг хугацааны явцад хуваагдмал цөмийн тоо үржих боломжтой (энэ урвалыг гинжин урвал гэж нэрлэдэг). Энэ нь зөвхөн U235-д л боломжтой, учир нь шунахай U238 нь энерги нь 1 МэВ-ээс бага хэмжээтэй нейтроноосоо хуваалцахыг хүсдэггүй. Хугарлын бүтээгдэхүүний бөөмсийн кинетик энерги нь аливаа үйл явдлын үед ялгарах энергиэс хэд дахин их байдаг. химийн урвал, үүнд бөөмийн найрлага өөрчлөгддөггүй.

Чухал чуулган

Явах бүтээгдэхүүн нь тогтворгүй бөгөөд янз бүрийн цацраг (үүнд нейтрон) ялгаруулж, "сэргээхэд" удаан хугацаа шаарддаг. Хуваалсны дараа нэлээд хугацааны дараа (хэдэн арван секунд) ялгардаг нейтроныг хойшлуулсан гэж нэрлэдэг бөгөөд агшин зуурынхтай харьцуулахад тэдний эзлэх хувь бага (1% -иас бага) боловч цөмийн байгууламжийг ажиллуулахад хамгийн их үүрэг гүйцэтгэдэг. чухал.

Хүрээлэн буй атомуудтай олон тооны мөргөлдөх үед задралын бүтээгдэхүүнүүд нь эрчим хүчээ өгч, температурыг нэмэгдүүлдэг. Явах материалтай угсралтад нейтронууд гарч ирсний дараа дулаан ялгаруулах хүч нэмэгдэж эсвэл буурч болох ба нэгж хугацаанд хуваагдлын тоо тогтмол байдаг угсралтын параметрүүдийг чухал гэж нэрлэдэг. Угсралтын эгзэгтэй байдлыг их ба цөөн тооны нейтроны аль алинд нь (харгалзах их эсвэл бага дулаан ялгаруулах чадалтай) хадгалж болно. Дулааны хүчийг гаднаас нэмэлт нейтрон шахах, эсвэл угсралтыг хэт эгзэгтэй болгох замаар нэмэгдүүлнэ (дараа нь нэмэлт нейтронууд нь олон тооны хуваагддаг цөмүүдээр хангагдана). Жишээлбэл, реакторын дулааны хүчийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бол түргэн нейтроны үүсэлт бүр өмнөхөөсөө арай бага байх горимд шилжүүлдэг боловч саатсан нейтронуудын ачаар реактор бараг мэдэгдэхүйц биш юм. эгзэгтэй байдал. Дараа нь энэ нь хурдасдаггүй, харин аажмаар хүчээ авдаг - ингэснээр нейтрон шингээгч (кадми эсвэл бор агуулсан саваа) нэвтрүүлэх замаар түүний өсөлтийг зөв цагт зогсоож болно.

Явах явцад үүссэн нейтронууд нь ихэвчлэн хуваагдал үүсгэхгүйгээр эргэн тойрон дахь цөмийн хажуугаар нисдэг. Материалын гадаргууд ойртох тусам нейтрон нь задрах материалаас зугтаж, хэзээ ч эргэж ирэхгүй байх магадлал өндөр байдаг. Тиймээс хамгийн олон тооны нейтроныг хэмнэдэг угсралтын хэлбэр нь бөмбөрцөг юм: тухайн материйн массын хувьд энэ нь хамгийн бага гадаргуугийн талбайтай байдаг. Дотор хөндийгүй 94% U235-ийн хүрээгүй (ганц) бөмбөг нь 49 кг масстай, 85 мм радиустай чухал болж хувирдаг. Хэрэв ижил ураны угсралт нь диаметртэй тэнцүү урттай цилиндр байвал 52 кг масстай чухал ач холбогдолтой болно. Нягтрал ихсэх тусам гадаргуугийн талбай багасдаг. Тийм ч учраас задрах материалын хэмжээг өөрчлөхгүйгээр тэсрэх шахалт нь угсралтыг эгзэгтэй байдалд хүргэж болзошгүй юм. Цөмийн цэнэгийн нийтлэг дизайны үндэс нь энэ процесс юм.

Бөмбөгний угсралт

Гэхдээ ихэвчлэн цөмийн зэвсэгт уран биш, харин плутони-239 ашигладаг. Энэ нь уран-238-ыг хүчирхэг нейтроны урсгалаар цацруулж реакторуудад үйлдвэрлэдэг. Плутони нь U235-аас зургаа дахин их үнэтэй боловч хуваагдах үед Pu239 цөм нь дунджаар 2.895 нейтрон ялгаруулдаг - U235 (2.452) -аас их. Үүнээс гадна плутонийн задралын магадлал өндөр байна. Энэ бүхэн нь ганц Pu239 бөмбөг нь ураны бөмбөлөгөөс бараг гурав дахин бага масстай, хамгийн чухал нь жижиг радиустай, чухал ач холбогдолтой угсралтын хэмжээсийг багасгах боломжийг олгодог.

Угсралт нь бөмбөрцөг давхарга (дотор нь хөндий) хэлбэрээр болгоомжтой суурилуулсан хоёр хагасаас бүрдэнэ; Энэ нь дулааны нейтроны хувьд ч, зохицуулагчаар хүрээлэгдсэний дараа ч гэсэн шүүмжлэлтэй байх нь тодорхой. Маш нарийн суурилуулсан тэсрэх блокуудын угсралтын эргэн тойронд цэнэг суурилуулсан. Нейтроныг хэмнэхийн тулд дэлбэрэлтийн үеэр бөмбөгний сайхан хэлбэрийг хадгалах шаардлагатай - үүний тулд тэсрэх бодисын давхаргыг бүхэлд нь нэгэн зэрэг дэлбэлэх шаардлагатай. гадна гадаргуу, угсралтыг жигд дарах. Үүнд маш их цахилгаан тэслэгч хэрэгтэй гэж олон нийт үздэг. Гэхдээ энэ нь зөвхөн "бөмбөг бүтээх" эхэн үед л тохиолдсон: олон арван тэслэгчийг ажиллуулахын тулд маш их энерги, асар их хэмжээний эхлүүлэх систем шаардлагатай байв. Орчин үеийн цэнэгүүд нь шинж чанараараа ижил төстэй тусгай техникээр сонгогдсон хэд хэдэн тэслэгчийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн дотроос өндөр тогтвортой (тэсэлгээний хурдны хувьд) тэсрэх бодисыг поликарбонат давхаргад тээрэмдсэн ховилд (бөмбөрцөг гадаргуу дээрх хэлбэрийг Риманы геометрээр тооцдог) ажиллуулдаг. аргууд). Ойролцоогоор 8 км/с хурдтай тэсрэлт нь ховилын дагуу туйлын тэнцүү зайд явж, яг тэр мөчид нүхэнд хүрч үндсэн цэнэгийг шаардлагатай бүх цэгүүдэд нэгэн зэрэг дэлбэлнэ.

Дотор дэлбэрэлт

Дотогшоо чиглэсэн дэлбэрэлт нь угсралтыг сая гаруй атмосферийн даралтаар шахдаг. Угсралтын гадаргуу багасч, плутони дахь дотоод хөндий бараг алга болж, нягтрал нэмэгдэж, маш хурдан - арван микросекундын дотор шахагдах угсралт нь дулааны нейтронтой чухал төлөвийг дамжуулж, хурдан нейтронтой бол мэдэгдэхүйц суперкритик болдог.

Хурдан нейтронуудын өчүүхэн удаашралын өчүүхэн хугацаанд тодорхойлогддог хугацааны дараа тэдгээрийн шинэ, илүү олон үеийнхэн бүр аймшигт даралтаар хагарч байгаа угсрах бодис руу хуваагдах замаар 202 МэВ энерги нэмдэг. Болж буй үзэгдлийн цар хүрээгээр хамгийн сайн хайлштай гангийн хүч чадал нь маш өчүүхэн тул дэлбэрэлтийн динамикийг тооцоолохдоо үүнийг тооцох нь хэнд ч санаанд ордоггүй. Чуулганыг салгахад саад болдог цорын ганц зүйл бол инерци юм: плутонийн бөмбөгийг хэдэн арван наносекундэд ердөө 1 см-ээр тэлэхийн тулд бодис руу хурдатгалаас хэдэн арван их наяд дахин их хурдатгал өгөх шаардлагатай. чөлөөт уналт, энэ нь амар биш юм.

Эцсийн эцэст, бодис тархсан хэвээр, хуваагдал зогссон боловч үйл явц үүгээр дуусдаггүй: энерги нь хуваагдсан цөмийн ионжсон хэсгүүд болон хуваагдлын үед ялгардаг бусад хэсгүүдийн хооронд дахин хуваарилагддаг. Тэдний энерги нь хэдэн арван, бүр хэдэн зуун МеВ хүртэл байдаг ч зөвхөн цахилгаан саармаг өндөр энергитэй гамма квантууд болон нейтронууд л бодистой харилцан үйлчлэхээс зайлсхийж, "зугтах" боломжтой байдаг. Цэнэглэсэн тоосонцор нь мөргөлдөх, иончлох үед эрчим хүчээ хурдан алддаг. Энэ тохиолдолд цацраг ялгардаг - гэхдээ энэ нь хатуу цөмийн цацраг байхаа больсон, гэхдээ илүү зөөлөн, энерги нь гурван тушаалаар бага, гэхдээ атомаас электроныг гадагшлуулахад хангалттай - зөвхөн гадна бүрхүүлээс ч биш, харин бүх зүйлээс ерөнхийдөө. Нүцгэн бөөмүүд, тэдгээрээс салсан электронууд ба нэг шоо см-ийн нягтралтай цацрагийн холимог (хөнгөн цагааны нягтралыг олж авсан гэрэлд хэр сайн шарж болохыг төсөөлөөд үз дээ!) - хормын өмнө цэнэг байсан бүх зүйл - тэнцвэрт байдлын зарим дүр төрхтэй болж ирдэг. Маш залуу галт бөмбөгөнд температур хэдэн арван сая градус хүрдэг.

Галт бөмбөг

Гэрлийн хурдаар хөдөлж буй зөөлөн цацраг ч түүнийг үүсгэсэн бодисыг хол орхих ёстой юм шиг санагддаг, гэхдээ энэ нь тийм биш юм: хүйтэн агаарт Кев энергийн квантуудын хүрээ нь сантиметр бөгөөд тэдгээр нь хөдөлдөггүй. шулуун шугам, гэхдээ хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчил, харилцан үйлчлэл болгон дахин ялгаруулна. Шилэн усанд цутгасан интоорын шүүс шиг кванта агаарыг ионжуулж, түүгээр тархдаг. Энэ үзэгдлийг цацрагийн тархалт гэж нэрлэдэг.

Хагарал дууссанаас хойш хэдэн арван наносекундын дараа 100 кт-ын хүчтэй дэлбэрдэг залуу галт бөмбөлөг нь 3 м радиус, бараг 8 сая Кельвин температуртай. Гэвч 30 микросекундын дараа түүний радиус нь 18 м болно, гэхдээ температур сая градусаас доош буурдаг. Бөмбөлөг орон зайг залгиж, урд талынх нь ионжсон агаар бараг хөдөлдөггүй: тархалтын үед цацраг туяа нь түүнд мэдэгдэхүйц импульс шилжүүлж чадахгүй. Гэвч энэ агаарт асар их энергийг шахаж, халааж, цацрагийн энерги нь дуусахад халуун плазмын тэлэлтээс болж бөмбөг ургаж эхэлдэг ба дотроос нь цэнэгтэй байсан. Хийсэн бөмбөлөг шиг өргөжиж, плазмын бүрхүүл нимгэн болдог. Бөмбөлөгөөс ялгаатай нь мэдээжийн хэрэг юу ч түүнийг хөөрөгддөггүй: дотор нь бараг ямар ч бодис үлдэхгүй, бүгд төвөөс инерцээр нисдэг, гэхдээ дэлбэрснээс хойш 30 микросекундын дараа энэ нислэгийн хурд 100 км/с, мөн бодис дахь гидродинамик даралт - 150,000 гаруй атм! Бүрхүүл нь хэт нимгэн болж, "цэврүү" үүсгэдэг.

Галт бөмбөлгийн энергийг хүрээлэн буй орчинд шилжүүлэх механизмын аль нь дэлбэрэлтийн хүчнээс хамаарна: хэрэв энэ нь том бол цацрагийн тархалт бага бол плазмын бөмбөлөг тэлэлт тоглодог; гол үүрэг. Хоёр механизм үр дүнтэй байх үед завсрын тохиолдол гарах нь ойлгомжтой.

Энэ процесс нь агаарын шинэ давхаргыг барьж, бүх электроныг атомаас салгахад хангалттай энерги байхгүй болно. Ионжсон давхарга ба плазмын бөмбөлөг хэсгүүдийн энерги дуусч, урд нь байгаа асар том массыг хөдөлгөж, мэдэгдэхүйц удаашрах болно. Харин дэлбэрэлт болохоос өмнө агаар байсан зүйл хөдөлж, бөмбөгнөөс тасарч, хүйтэн агаарыг улам олон давхаргад шингээж авдаг ... Цочролын долгион үүсч эхэлдэг.

Цочролын долгион ба атомын мөөг

Цочролын долгион нь галт бөмбөлөгөөс салах үед ялгаруулах давхаргын шинж чанар өөрчлөгдөж, спектрийн оптик хэсэгт цацрагийн хүч огцом нэмэгддэг (эхний дээд хэмжээ гэж нэрлэдэг). Дараа нь гэрэлтүүлгийн үйл явц, хүрээлэн буй орчны тунгалаг байдлын өөрчлөлтүүд хоорондоо өрсөлдөж, хоёр дахь дээд хэмжээ, хүч чадал багатай, гэхдээ илүү удаан үргэлжлэхэд хүргэдэг - гэрлийн энергийн гаралт эхний максимумаас их байх болно. .

Дэлбэрэлтийн ойролцоо түүний эргэн тойрон дахь бүх зүйл ууршиж, илүү хол хайлдаг, гэхдээ бүр хол байгаа үед дулааны урсгал нь хайлахад хүрэлцэхгүй болсон. хатуу бодис, хөрс, чулуулаг, байшингууд нь хийн аймшигт даралтын дор шингэн мэт урсаж, бүх хүчтэй холболтыг устгаж, нүдэнд тэсвэрлэхийн аргагүй туяанд халдаг.

Эцэст нь цочролын долгион нь дэлбэрэлтийн цэгээс хол явж, сул, суларсан боловч олон удаа өргөжиж, уурын үүл нь цэнэгийн плазм байсан ба түүний аймшигт цагт ойрхон байсан нь өтгөрүүлсэн хэвээр үлдэж, болж хувирдаг. өчүүхэн бөгөөд маш цацраг идэвхт тоосыг аль болох хол байлгах хэрэгтэй. Үүл дээшилж эхэлнэ. Энэ нь хөргөж, өнгийг нь өөрчилж, өтгөрүүлсэн чийгтэй цагаан малгайг "өмсөж", дараа нь дэлхийн гадаргуугаас тоос шороо болж, "атомын мөөг" гэж нэрлэгддэг "хөл" -ийг бүрдүүлдэг.

Нейтроны эхлэл

Анхааралтай уншигчид гартаа харандаагаар дэлбэрэлтийн үед эрчим хүчний ялгаралтыг тооцоолж чадна. Угсралтын хэт эгзэгтэй төлөвт байх хугацаа нь микросекундын дарааллаар, нейтронуудын нас нь пикосекундын дарааллаар, үржүүлэх хүчин зүйл нь 2-оос бага үед ойролцоогоор гигажоуль энерги ялгардаг нь тэнцүү байна. ... 250 кг тротил. Кило ба мегатоннууд хаана байна?

Баримт нь угсралтын хуваагдлын гинж нь нэг нейтроноор эхэлдэггүй: шаардлагатай микросекундэд тэдгээрийг сая саяар хэт эгзэгтэй угсралтад шахдаг. Эхний цөмийн цэнэгийн хувьд плутонийн угсралтын доторх хөндийд байрлах изотопын эх үүсвэрийг үүнд ашигласан: шахалтын үед полони-210 нь бериллитэй нийлж, түүний альфа тоосонцортой нейтрон ялгаруулдаг. Гэхдээ бүх изотопын эх үүсвэрүүд нэлээд сул (Америкийн анхны бүтээгдэхүүнд нэг микросекундэд нэг сая хүрэхгүй нейтрон үүссэн), полони нь маш амархан мууддаг - ердөө 138 хоногийн дотор энэ нь идэвхжээ хоёр дахин бууруулдаг. Тиймээс изотопуудыг бага аюултай (асаагүй үед ялгардаггүй), хамгийн чухал нь илүү эрчимтэй ялгаруулдаг нейтрон хоолойгоор солигдсон (хажуугийн самбарыг үзнэ үү): хэдхэн микросекундэд (хоолойноос үүссэн импульс маш удаан үргэлжилдэг). ), хэдэн зуун сая нейтрон төрдөг. Гэхдээ энэ нь ажиллахгүй эсвэл буруу цагт ажиллахгүй бол тэсрэлт эсвэл "зилч" гэж нэрлэгддэг бага хүчин чадалтай дулааны дэлбэрэлт үүснэ.

Нейтроны эхлэл нь цөмийн дэлбэрэлтийн эрчим хүчний ялгаралтыг олон тооны дарааллаар нэмэгдүүлээд зогсохгүй үүнийг зохицуулах боломжтой болгодог! Байлдааны даалгаврыг хүлээн авсны дараа ямар хүчийг зааж өгөх ёстой нь тодорхой байна цөмийн цохилт, өгөгдсөн хүчин чадалд хамгийн тохиромжтой плутонийн угсралтаар тоноглохын тулд цэнэгийг хэн ч задалдаггүй. Солих боломжтой TNT-тэй тэнцэх сумны хувьд нейтрон хоолойд тэжээлийн хүчдэлийг өөрчлөхөд л хангалттай. Үүний дагуу нейтроны гарц, энерги ялгарах нь өөрчлөгдөнө (мэдээж эрчим хүчийг ингэж бууруулснаар маш их үнэтэй плутонийг дэмий үрдэг).

Гэхдээ тэд эрчим хүчний ялгаралтыг зохицуулах хэрэгцээний талаар нэлээд хожуу, эхний үед бодож эхэлсэн дайны дараах жилүүдхүчин чадлыг бууруулах тухай яриа байж болохгүй. Илүү хүчирхэг, илүү хүчтэй, илүү хүчтэй! Гэхдээ дэд критикийн бөмбөрцгийн зөвшөөрөгдөх хэмжээнүүдэд цөмийн физик болон гидродинамик хязгаарлалтууд байдаг нь тогтоогдсон. Зуун килотонн тэсрэлттэй тэнцэх TNT нь зөвхөн хуваагдал үүсдэг нэг фазын сумны физикийн хязгаарт ойрхон байна. Үүний үр дүнд хуваагдлыг эрчим хүчний гол эх үүсвэр болгон орхиж, өөр ангиллын урвалд анхаарлаа хандуулав - нэгдэл.

Цөмийн буруу ойлголт

Дэлбэрэлтийн агшинд плутонийн нягт нь фазын шилжилтийн улмаас нэмэгддэг

Металл плутони нь зургаан үе шаттай байдаг бөгөөд нягтрал нь 14.7-19.8 г/см3 хооронд хэлбэлздэг. 119 ° C-аас доош температурт моноклиник альфа фаз (19.8 г / см3) байдаг боловч ийм плутони нь маш эмзэг бөгөөд куб нүүр төвтэй дельта фазын (15.9) хуванцар бөгөөд сайн боловсруулагдсан байдаг (энэ үе шат нь хайлшлах нэмэлтийг ашиглан хадгалахыг хичээдэг). Тэсэлгээний шахалтын үед фазын шилжилт үүсэхгүй - плутони нь бараг шингэн төлөвт байдаг. Үйлдвэрлэлийн явцад фазын шилжилт аюултай: хэзээ том хэмжээтэйхэсгүүд, нягтрал бага зэрэг өөрчлөгдсөн ч гэсэн эгзэгтэй байдалд хүрэх боломжтой. Мэдээжийн хэрэг, ямар ч дэлбэрэлт гарахгүй - ажлын хэсэг зүгээр л халах болно, гэхдээ никель бүрэх (мөн плутони нь маш хортой) ялгарч болно.

Нейтроны эх үүсвэр


Нэгдүгээрт цөмийн бөмбөгбериллий-полониум нейтроны эх үүсвэрийг ашигласан. Орчин үеийн цэнэгүүд нь илүү тохиромжтой нейтрон хоолойг ашигладаг

Вакуум нейтрон хоолойд тритий ханасан бай (катод) (1) ба анодын угсралт (2) хооронд 100 кВ-ын импульсийн хүчдэлийг хэрэглэнэ. Хүчдэл хамгийн их байх үед дейтерийн ионууд нь анод ба катодын хооронд байх шаардлагатай бөгөөд үүнийг хурдасгах шаардлагатай. Үүний тулд ионы эх үүсвэрийг ашигладаг. Гал асаах импульс нь түүний анод (3) дээр үйлчилдэг бөгөөд дейтерийн ханасан керамик (4) гадаргуугийн дагуу дамждаг ялгадас нь дейтерийн ионуудыг үүсгэдэг. Хурдасгасны дараа тэд тритиумаар ханасан байг бөмбөгдөж, үүний үр дүнд 17.6 МэВ энерги ялгарч, нейтрон ба гелий-4 цөм үүсдэг.

Бөөмийн найрлага, тэр ч байтугай энергийн гаралтын хувьд энэ урвал нь хайлуулахтай ижил байдаг - гэрлийн цөмүүдийг нэгтгэх үйл явц. 1950-иад оны үед олон хүн үүнийг нэгдэл гэж үздэг байсан боловч хожим нь хоолойд "тасралт" үүсдэг нь тогтоогджээ: протон эсвэл нейтрон (цахилгаан талбайгаар хурдассан дейтерийн ионыг бүрдүүлдэг) "гацдаг" зорилтот цөмд (тритиум) . Хэрэв протон гацвал нейтрон салж, чөлөөтэй болно.

Нейтронууд - удаан, хурдан

Зуурдаггүй бодист цөмөөс "үсэрч" нейтронууд энергийнхаа нэг хэсгийг тэдэнд шилжүүлдэг, цөм нь илүү хөнгөн (тэдэнд ойртох тусам) болно. Үүнээс илүү илүүмөргөлдөөн, нейтрон оролцдог, тэд удааширч, эцэст нь хүрээлэн буй бодистой дулааны тэнцвэрт байдалд ордог - тэдгээр нь дулаан болдог (энэ нь миллисекунд болдог). Дулааны нейтроны хурд 2200 м/с (энерги 0.025 эВ). Нейтронууд зохицуулагчаас зугтаж, цөмд нь баригддаг боловч дунд зэрэг байвал цөмийн урвалд орох чадвар нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг тул "алдагдахгүй" нейтронууд нь тооны бууралтыг нөхөхөөс илүү байдаг.

Тиймээс, хэрэв хуваагдмал материалын бөмбөгийг зохицуулагчаар хүрээлсэн бол олон нейтрон зохицуулагчийг орхиж эсвэл түүнд шингэх боловч зарим нь бөмбөг рүү буцаж ирэх ("тусгах") байх бөгөөд эрч хүчээ алдаж, задралын үйл явдлыг үүсгэх магадлал илүү өндөр байдаг. Бөмбөгийг 25 мм-ийн зузаантай бериллийн давхаргаар хүрээлсэн бол 20 кг U235 хэмнэж, угсралтын эгзэгтэй байдалд хүрэх боломжтой. Гэхдээ ийм хэмнэлт нь цаг хугацааны зардлаар ирдэг: нейтроны дараагийн үе бүр хуваагдал үүсэхээс өмнө эхлээд удаашрах ёстой. Энэ удаашрал нь нэгж хугацаанд төрөх нейтроны үеийн тоог багасгадаг бөгөөд энэ нь энергийн ялгаралт хойшлогдож байна гэсэн үг юм. Угсармал дахь хуваагдмал материал бага байх тусам гинжин урвалыг бий болгоход илүү зохицуулагч шаардагддаг бөгөөд бага энергитэй нейтронуудын хуваагдал үүсдэг. Хязгаарлагдмал тохиолдолд зөвхөн дулааны нейтроноор, жишээлбэл, ураны давсны уусмалд сайн зохицуулагч - усанд ууссан тохиолдолд угсралтын масс нь хэдэн зуун грамм байдаг боловч уусмал нь үе үе буцалгадаг. Гарсан уурын бөмбөлгүүд нь задрах бодисын дундаж нягтыг бууруулж, гинжин урвал зогсч, бөмбөлөгүүд шингэнийг орхиход хуваагдлын дэгдэлт давтагдана (хэрэв та савыг бөглөрөх юм бол уур нь түүнийг хагарах болно - гэхдээ энэ нь дулаан байх болно. бүх ердийн "цөмийн" шинж тэмдэггүй дэлбэрэлт).

Видео: Цөмийн дэлбэрэлт

Манай шилдэг нийтлэлүүдийг захиалж уншаарай Yandex.Zen. Хараач сайхан зурагнуудМанай хуудсан дээрх дэлхийн өнцөг булан бүрээс Instagram

Хэрэв та алдаа олсон бол текстийн хэсгийг сонгоод Ctrl+Enter дарна уу.

Атомын бөмбөг гэдэг нь цөмийн (атомын) энергийг маш хурдан гаргасны үр дүнд өндөр хүчин чадалтай тэсрэлт үүсгэх зориулалттай сум юм.

Атомын бөмбөгийн үйл ажиллагааны зарчим

Цөмийн цэнэгийг чухал хэмжээтэй хэд хэдэн хэсэгт хуваадаг тул тэдгээр нь тус бүрд хуваагддаг бодисын атомуудын задралын өөрөө хөгждөг хяналтгүй гинжин урвал эхлэхгүй. Ийм хариу үйлдэл нь цэнэгийн бүх хэсгүүдийг нэг бүхэлд нь хурдан холбох үед л тохиолдох болно. Хаалтын хурдаас бие даасан хэсгүүдУрвалын бүрэн байдал, эцэст нь дэлбэрэлтийн хүч нь ихээхэн хамаардаг. Цэнэглэх хэсгүүдэд өндөр хурд өгөхийн тулд ердийн тэсрэх бодисын тэсрэлтийг ашиглаж болно. Цөмийн цэнэгийн хэсгүүдийг радиаль чиглэлд төвөөс тодорхой зайд байрлуулж, TNT цэнэгийг гадна талд нь байрлуулсан бол цөмийн цэнэгийн төв рүү чиглэсэн ердийн цэнэгийн тэсрэлт хийх боломжтой. Цөмийн цэнэгийн бүх хэсгүүд нь асар их хурдтайгаар нэг бүхэл болж нийлээд зогсохгүй дэлбэрэлтийн бүтээгдэхүүний асар их дарамтанд хэсэг хугацаанд тал бүрээс шахагдаж, цөмийн цэнэг болмогц шууд салж чадахгүй. гинжин урвал нь цэнэгээс эхэлдэг. Үүний үр дүнд ийм шахалтгүйгээр илүү их хуваагдал үүсч, улмаар дэлбэрэлтийн хүч нэмэгдэх болно. Нейтрон тусгал нь ижил хэмжээний хуваагддаг материалын тэсрэлтийн хүчийг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг (хамгийн үр дүнтэй тусгал нь берилли юм.< Be >, бал чулуу, хүнд ус< H3O >). Гинжин урвалыг эхлүүлэх анхны хуваагдал нь дор хаяж нэг нейтрон шаарддаг. Цөмийн аяндаа задралын үед гарч буй нейтроны нөлөөн дор гинжин урвал цаг тухайд нь эхлэхэд найдах боломжгүй юм. Энэ нь харьцангуй ховор тохиолддог: U-235-ийн хувьд - 1 г тутамд 1 задрал. бодисууд. Агаар мандалд чөлөөт хэлбэрээр маш цөөхөн нейтрон байдаг: S = 1 см / кв. Дунджаар секундэд ойролцоогоор 6 нейтрон нисдэг. Энэ шалтгааны улмаас хиймэл нейтроны эх үүсвэрийг цөмийн цэнэгт ашигладаг - нэг төрлийн цөмийн детонаторын капсул. Энэ нь мөн олон хуваагдал нэгэн зэрэг эхлэхийг баталгаажуулдаг тул урвал нь цөмийн дэлбэрэлт хэлбэрээр явагддаг.

Тэсэлгээний сонголтууд (Буу ба дэлбэрэлтийн схем)

Хагарах цэнэгийг тэслэх хоёр үндсэн схем байдаг: их буу, өөрөөр хэлбэл баллистик гэж нэрлэдэг ба тэсрэлт.

"Их бууны загвар"-ыг эхний үеийн зарим цөмийн зэвсгүүдэд ашигласан. Их бууны хэлхээний мөн чанар нь дарьны цэнэгийг эгзэгтэй бус масстай хуваагддаг нэг блокоос ("сум") өөр хөдөлгөөнгүй (онилтот) руу буудах явдал юм. Блокууд нь холбогдсон үед тэдгээрийн нийт масс нь хэт эгзэгтэй байхаар хийгдсэн байдаг.

Энэ тэсэлгээний аргыг зөвхөн ураны суманд л хийх боломжтой, учир нь плутони нь нейтроны дэвсгэр хоёр дахин их байдаг тул блокуудыг холбохоос өмнө гинжин урвал эрт үүсэх магадлалыг эрс нэмэгдүүлдэг. Энэ нь эрчим хүчний бүрэн бус ялгаралд хүргэдэг ("газрын", англи хэлээр) плутонийн суманд их бууны хэлхээг хэрэгжүүлэхийн тулд цэнэглэх хэсгүүдийн холболтын хурдыг техникийн хувьд боломжгүй түвшинд хүртэл нэмэгдүүлэх шаардлагатай , уран нь плутониоос илүү механик хэт ачааллыг тэсвэрлэдэг.

Дэлбэрэх схем. Энэхүү тэсэлгээний схем нь химийн тэсрэх бодисын дэлбэрэлтийн улмаас үүссэн цочролын долгионоор задрах материалыг шахах замаар хэт эгзэгтэй байдалд хүрэх явдал юм. Цочролын долгионыг төвлөрүүлэхийн тулд тэсрэх линз гэж нэрлэгддэг линзийг ашигладаг бөгөөд дэлбэрэлтийг олон цэг дээр нэгэн зэрэг нарийн нарийвчлалтайгаар гүйцэтгэдэг. Тэсрэх бодис байрлуулах, дэлбэлэх ийм системийг бий болгох нь нэгэн цагт хамгийн хэцүү ажлуудын нэг байв. Нэгдсэн цочролын долгион үүсэх нь "хурдан" ба "удаан" тэсрэх бодис - TATV (Триаминотринитробензол) ба баратол (тринитротолуолын барийн нитраттай холимог), зарим нэмэлт бодисуудаас тэсрэх линз ашиглах замаар хангагдсан.

Цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх орчин үеийн, хурдацтай хөгжиж буй арга юм. Атомын цахилгаан станцууд хэрхэн ажилладагийг та мэдэх үү? Атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ? Өнөөдөр ямар төрлийн цөмийн реакторууд байдаг вэ? Бид атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны схемийг нарийвчлан авч үзэх, цөмийн реакторын бүтцийг судалж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх цөмийн арга хэр аюулгүй болохыг олж мэдэхийг хичээх болно.

Аливаа өртөө бол суурьшлын бүсээс алслагдсан хаалттай бүс юм. Түүний нутаг дэвсгэр дээр хэд хэдэн барилга байгууламж байдаг. Хамгийн чухал байгууламж бол реакторын барилга, түүний хажууд реакторыг удирддаг турбины өрөө, аюулгүй байдлын барилга юм.

Уг схемийг цөмийн реакторгүйгээр хийх боломжгүй. Атомын (цөмийн) реактор нь энэ процессын явцад заавал энерги ялгаруулах замаар нейтрон хуваагдах гинжин урвалыг зохион байгуулах зориулалттай цөмийн цахилгаан станцын төхөөрөмж юм. Харин атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ?

Реакторын суурилуулалтыг бүхэлд нь реакторын барилгад байрлуулсан бөгөөд реакторыг нуудаг том бетонон цамхаг бөгөөд ослын үед цөмийн урвалын бүх бүтээгдэхүүнийг агуулна. Энэхүү том цамхагийг хамгаалалт, герметик бүрхүүл эсвэл хамгаалалтын бүс гэж нэрлэдэг.

Шинэ реакторуудын герметик бүс нь 2 зузаан бетон хана - бүрхүүлтэй.
80 см зузаантай гадна бүрхүүл нь гадны нөлөөллөөс хамгаалах бүсийг хамгаалдаг.

1 метр 20 см зузаантай дотоод бүрхүүл нь бетоны бат бөх чанарыг бараг гурав дахин нэмэгдүүлж, бүтцийг нурахаас сэргийлдэг тусгай ган кабельтай. Дотор талд нь тусгай гангаар хийсэн нимгэн хуудасаар доторлогоотой бөгөөд энэ нь хамгаалалтын нэмэлт хамгаалалт болж, ослын үед реакторын агуулгыг тусгаарлах бүсээс гадагш гаргахгүй байх зориулалттай.

Атомын цахилгаан станцын ийм загвар нь 200 тонн хүртэл жинтэй онгоцны сүйрэл, 8 баллын газар хөдлөлт, хар салхи, цунами зэргийг тэсвэрлэх боломжийг олгодог.

Анхны битүүмжилсэн бүрхүүлийг 1968 онд Америкийн Коннектикут Янкигийн атомын цахилгаан станцад барьсан.

Хамгаалалтын бүсийн нийт өндөр нь 50-60 метр.

Цөмийн реактор юунаас бүрддэг вэ?

Цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчим, улмаар цөмийн цахилгаан станцын ажиллах зарчмыг ойлгохын тулд реакторын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгох хэрэгтэй.

  • Идэвхтэй бүс. Энэ бол цөмийн түлш (түлшний генератор) болон зохицуулагчийг байрлуулсан газар юм. Түлшний атомууд (ихэнхдээ уран бол түлш юм) гинжин задралын урвалд ордог. Зохицуулагч нь хуваагдлын үйл явцыг хянах зорилготой бөгөөд хурд, хүч чадлын хувьд шаардлагатай урвалыг хийх боломжийг олгодог.
  • Нейтрон тусгал. Тусгал нь цөмийг хүрээлдэг. Энэ нь зохицуулагчтай ижил материалаас бүрдэнэ. Нэг ёсондоо энэ бол хайрцаг бөгөөд гол зорилго нь нейтроныг цөмөөс гарч, хүрээлэн буй орчинд нэвтрэхээс урьдчилан сэргийлэх явдал юм.
  • Хөргөлтийн шингэн. Хөргөгч нь түлшний атомыг задлах явцад ялгарах дулааныг шингээж, бусад бодис руу шилжүүлэх ёстой. Атомын цахилгаан станцыг хэрхэн зохион бүтээхийг хөргөх бодис нь ихээхэн тодорхойлдог. Өнөөдөр хамгийн алдартай хөргөлтийн бодис бол ус юм.
    Реакторын хяналтын систем. Атомын цахилгаан станцын реакторыг тэжээдэг мэдрэгч ба механизмууд.

Атомын цахилгаан станцын түлш

Атомын цахилгаан станц юун дээр ажилладаг вэ? Атомын цахилгаан станцын түлш нь цацраг идэвхт шинж чанартай химийн элементүүд юм. Бүх атомын цахилгаан станцуудад энэ элемент нь уран юм.

Станцуудын загвар нь атомын цахилгаан станцууд цэвэр түлшээр биш харин нарийн төвөгтэй нийлмэл түлшээр ажилладаг гэсэн үг юм химийн элемент. Мөн цөмийн реакторт ачигдсан байгалийн уранаас ураны түлш гаргаж авахын тулд олон янзын заль мэх хийх ёстой.

Баяжуулсан уран

Уран нь хоёр изотопоос бүрддэг, өөрөөр хэлбэл өөр өөр масстай цөм агуулдаг. Тэднийг протон ба нейтроны тоогоор нэрлэсэн изотоп -235, изотоп-238. 20-р зууны судлаачид уран 235-ыг хүдрээс гаргаж авч эхэлсэн тул... задарч, хувиргахад хялбар байсан. Байгаль дээрх ийм уран нь ердөө 0.7% байдаг (үлдсэн хувь нь 238-р изотопт ордог).

Энэ тохиолдолд юу хийх вэ? Тэд уран баяжуулахаар шийдсэн. Ураны баяжуулалт нь түүнд шаардлагатай 235x олон изотоп, шаардлагагүй 238x изотопууд үлддэг процесс юм. Уран баяжуулагчдын даалгавар бол 0.7% -ийг бараг 100% уран-235 болгох явдал юм.

Ураныг хийн диффуз эсвэл центрифуг гэсэн хоёр технологи ашиглан баяжуулж болно. Тэдгээрийг ашиглахын тулд хүдрээс гаргаж авсан ураныг хийн төлөвт шилжүүлдэг. Энэ нь хий хэлбэрээр баяжуулсан.

Ураны нунтаг

Баяжуулсан ураны хий нь хатуу төлөвт - ураны давхар исэл болж хувирдаг. Энэхүү цэвэр хатуу уран 235 нь том цагаан талстууд шиг харагддаг бөгөөд дараа нь ураны нунтаг болгон буталдаг.

Ураны шахмал

Ураны шахмалууд нь хоёр см урт хатуу металл диск юм. Ураны нунтагаас ийм шахмал үүсгэхийн тулд шахмалыг шахах чанарыг сайжруулдаг хуванцаржуулагч бодистой холино.

Шахмал шахмалуудад онцгой хүч чадал, өндөр температурт тэсвэртэй байхын тулд шахмал шахмалыг 1200 градусын температурт нэг хоногоос дээш хугацаагаар жигнэх хэрэгтэй. Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллах нь ураны түлшийг хэр сайн шахаж, жигнэхээс шууд хамаардаг.

шахмал молибдений хайрцагт шатаасан байна, учир нь Зөвхөн энэ металл нь нэг ба хагас мянга гаруй градусын "там" температурт хайлахгүй байх чадвартай. Үүний дараа АЦС-ын ураны түлш бэлэн болсон гэж үзэж байна.

TVEL ба FA гэж юу вэ?

Реакторын цөм нь хүний ​​биеэс 5 дахин том хэмжээтэй (реакторын төрлөөс хамаарч) хананд нүхтэй асар том диск эсвэл хоолой шиг харагдаж байна. Эдгээр нүхэнд ураны түлш агуулагддаг бөгөөд атомууд нь хүссэн урвалыг гүйцэтгэдэг.

Бүхэл бүтэн станцыг дэлбэрч, ойролцоох хэд хэдэн мужид үр дагавартай осол гаргахыг хүсэхгүй л бол реактор руу түлш асгах боломжгүй юм. Тиймээс ураны түлшийг түлшний саваанд хийж, дараа нь түлшний угсралтад цуглуулдаг. Эдгээр товчлолууд юу гэсэн үг вэ?

  • TVEL бол түлшний элемент (тэдгээрийг үйлдвэрлэдэг Оросын компанийн ижил нэртэй андуурч болохгүй). Энэ нь үндсэндээ цирконы хайлшаар хийгдсэн нимгэн урт циркони хоолой бөгөөд ураны шахмалуудыг байрлуулдаг. Яг л түлшний саваанд ураны атомууд хоорондоо харилцан үйлчилж, урвалын явцад дулаан ялгаруулдаг.

Цирконийг галд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах шинж чанартай тул түлшний саваа үйлдвэрлэх материал болгон сонгосон.

Түлшний савааны төрөл нь реакторын төрөл, бүтцээс хамаарна. Дүрмээр бол түлшний саваа бүтэц, зорилго нь өөрчлөгддөггүй, хоолойн урт, өргөн нь өөр байж болно.

Уг машин нь нэг циркон хоолойд 200 гаруй ураны үрэл ачдаг. Нийтдээ 10 сая орчим ураны үрэл реакторт нэгэн зэрэг ажиллаж байна.
FA - түлшний угсралт. АЦС-ын ажилчид түлшний угсралтын багц гэж нэрлэдэг.

Үндсэндээ эдгээр нь хоорондоо бэхлэгдсэн хэд хэдэн түлшний саваа юм. FA нь цөмийн цахилгаан станц юун дээр ажилладаг бэлэн цөмийн түлш юм. Энэ нь цөмийн реакторт ачаалагдсан түлшний хэсгүүд юм. Нэг реакторт 150-400 түлшний угсралт байрладаг.
Түлшний угсралтууд ажиллах реактороос хамааран тэдгээр нь байж болно янз бүрийн хэлбэрүүд. Заримдаа боодол нь куб, заримдаа цилиндр хэлбэртэй, заримдаа зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдаг.

4 жилийн хугацаанд нэг түлшний угсралт нь 670 автомашин нүүрс, 730 танк байгалийн хий, 900 цистерн газрын тос шатаахтай ижил хэмжээний эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.
Өнөөдөр түлшний угсралтыг ихэвчлэн Орос, Франц, АНУ, Япон дахь үйлдвэрүүдэд үйлдвэрлэдэг.

Атомын цахилгаан станцын түлшийг бусад улс оронд хүргэхийн тулд түлшний угсралтыг урт, өргөн металл хоолойд битүүмжилж, хоолойноос агаарыг соруулж, ачааны онгоцонд тусгай машинуудаар хүргэдэг.

Атомын цахилгаан станцын цөмийн түлш нь асар их жинтэй, учир нь... уран бол манай гараг дээрх хамгийн хүнд металлын нэг юм. Түүний хувийн жин нь гангийнхаас 2.5 дахин их байдаг.

Атомын цахилгаан станц: үйл ажиллагааны зарчим

Атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим юу вэ? Атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны зарчим нь цацраг идэвхт бодис болох ураны атомын задралын гинжин урвал дээр суурилдаг. Энэ урвал нь цөмийн реакторын цөмд тохиолддог.

МЭДЭХ НЬ ЧУХАЛ:

Цөмийн физикийн нарийн ширийнийг судлахгүйгээр атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим дараах байдалтай байна.
Цөмийн реакторыг ажиллуулсны дараа шингээгч саваа түлшний саваагаас салгагддаг бөгөөд энэ нь ураны урвалд орохоос сэргийлдэг.

Саваа арилгасны дараа ураны нейтронууд хоорондоо харилцан үйлчилж эхэлдэг.

Нейтронууд мөргөлдөх үед атомын түвшинд мини-дэлбэрэлт үүсч, энерги ялгарч, шинэ нейтронууд төрж, гинжин урвал үүсч эхэлдэг. Энэ процесс нь дулааныг үүсгэдэг.

Дулаан нь хөргөлтийн шингэн рүү шилждэг. Хөргөлтийн төрлөөс хамааран турбиныг эргүүлдэг уур эсвэл хий болж хувирдаг.

Турбин нь цахилгаан үүсгүүрийг хөдөлгөдөг. Тэр бол цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.

Хэрэв та үйл явцыг хянахгүй бол ураны нейтронууд реакторыг дэлбэлж, атомын цахилгаан станцыг бүхэлд нь цохих хүртэл бие биетэйгээ мөргөлдөж болно. Процессыг компьютерийн мэдрэгчээр удирддаг. Тэд реактор дахь температурын өсөлт эсвэл даралтын өөрчлөлтийг илрүүлж, автоматаар урвалыг зогсоож чаддаг.

Атомын цахилгаан станцуудын ажиллах зарчим нь дулааны цахилгаан станцаас (дулааны цахилгаан станц) юугаараа ялгаатай вэ?

Зөвхөн эхний шатанд л ажлын ялгаа бий. Атомын цахилгаан станцад хөргөлтийн бодис нь дулааны цахилгаан станц дахь ураны түлшний атомуудын задралаас дулааныг хүлээн авдаг бол хөргөлтийн шингэн нь органик түлш (нүүрс, хий эсвэл газрын тос) шаталтаас дулааныг хүлээн авдаг. Ураны атомууд эсвэл хий, нүүрснээс дулаан ялгарсны дараа атомын цахилгаан станц, дулааны цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааны схем ижил байна.

Цөмийн реакторын төрлүүд

Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллах нь цөмийн реактор нь яг яаж ажиллахаас хамаарна. Өнөөдөр нейронуудын спектрийн дагуу ангилдаг хоёр үндсэн төрлийн реактор байдаг.
Удаан нейтроны реакторыг дулааны реактор гэж нэрлэдэг.

Ашиглалтын хувьд уран 235-ыг ашигладаг бөгөөд энэ нь баяжуулах, ураны үрэл бий болгох гэх мэт үе шатуудыг дамждаг. Өнөөдөр реакторуудын дийлэнх нь удаан нейтрон ашигладаг.
Хурдан нейтрон реактор.

Эдгээр реакторууд нь ирээдүй, учир нь... Тэд уран-238 дээр ажилладаг бөгөөд энэ нь байгалиасаа арван хэдэн төгрөгтэй тэнцэх бөгөөд энэ элементийг баяжуулах шаардлагагүй юм. Ийм реакторуудын цорын ганц сул тал бол зураг төсөл, барилга угсралтын ажил, эхлүүлэхэд маш өндөр өртөгтэй байдаг. Өнөөдөр хурдан нейтрон реакторууд зөвхөн Орост ажилладаг.

Хурдан нейтрон реактор дахь хөргөлтийн бодис нь мөнгөн ус, хий, натри эсвэл хар тугалга юм.

Өнөөдөр дэлхийн бүх атомын цахилгаан станцууд ашигладаг удаан нейтрон реакторууд хэд хэдэн төрлөөр ирдэг.

ОУАЭА-ийн байгууллага (Олон улсын атомын энергийн агентлаг) дэлхийн цөмийн эрчим хүчний салбарт ихэвчлэн ашиглагддаг өөрийн ангиллыг бий болгосон. Атомын цахилгаан станцын ажиллах зарчим нь хөргөлтийн болон зохицуулагчийн сонголтоос ихээхэн хамаардаг тул ОУАЭХА эдгээр ялгаан дээр үндэслэн ангиллаа.


Химийн үүднээс авч үзвэл дейтерийн оксид нь хамгийн тохиромжтой зохицуулагч ба хөргөлтийн бодис юм, учир нь Түүний атомууд нь бусад бодисуудтай харьцуулахад ураны нейтронуудтай хамгийн үр дүнтэй харилцан үйлчилдэг. Энгийнээр хэлэхэд хүнд ус нь үүргээ хамгийн бага алдагдалтай гүйцэтгэдэг хамгийн их үр дүн. Гэсэн хэдий ч түүний үйлдвэрлэл нь мөнгө шаарддаг бол энгийн "хөнгөн", танил усыг ашиглахад илүү хялбар байдаг.

Цөмийн реакторын тухай цөөн хэдэн баримт...

Нэг атомын цахилгаан станцын реактор барихад дор хаяж 3 жил шаардагддаг нь сонирхолтой юм!
Реактор барихын тулд 210 килоампер цахилгаан гүйдлээр ажилладаг төхөөрөмж хэрэгтэй бөгөөд энэ нь хүний ​​аминд хүрэх гүйдлээс сая дахин их юм.

Цөмийн реакторын нэг бүрхүүл (бүтцийн элемент) нь 150 тонн жинтэй. Нэг реакторт ийм 6 элемент байдаг.

Даралтат усны реактор

Атомын цахилгаан станц ерөнхийдөө хэрхэн ажилладагийг бид аль хэдийн олж мэдсэн бөгөөд хамгийн алдартай даралтат усан цөмийн реактор хэрхэн ажилладагийг харцгаая.
Өнөөдөр дэлхий даяар 3+ үеийн даралтат усан реакторуудыг ашиглаж байна. Тэдгээрийг хамгийн найдвартай, аюулгүй гэж үздэг.

Дэлхий дээрх бүх даралтат усны реакторууд ашиглалтын хугацаандаа 1000 гаруй жилийн турш ямар ч асуудалгүй ажилласан бөгөөд хэзээ ч ноцтой хазайлт үзүүлж байгаагүй.

Даралтат усны реактор ашигладаг атомын цахилгаан станцуудын бүтэц нь түлшний саваа хооронд 320 градус хүртэл халсан нэрмэл ус эргэлддэг гэсэн үг юм. Уурын төлөвт орохгүйн тулд 160 атмосферийн даралтанд байлгадаг. Атомын цахилгаан станцын диаграммыг анхдагч хэлхээний ус гэж нэрлэдэг.

Халсан ус нь уурын генератор руу орж, дулаанаа хоёрдогч хэлхээний ус руу өгч, дараа нь дахин реактор руу "буцаж" ирдэг. Гаднах нь эхний хэлхээний усны хоолой нь бусад хоолойтой - хоёр дахь хэлхээний устай харьцаж байгаа мэт харагддаг, тэдгээр нь дулааныг бие биедээ дамжуулдаг боловч ус нь холбоо барихгүй. Хоолойнууд хоорондоо холбоотой байдаг.

Тиймээс цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх үйл явцад цаашид оролцох хоёрдогч хэлхээний ус руу цацраг туяа орох боломжийг үгүйсгэдэг.

АЦС-ын ашиглалтын аюулгүй байдал

Атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны зарчмыг мэдэж авсны дараа бид аюулгүй байдал хэрхэн ажилладагийг ойлгох ёстой. Өнөөдөр атомын цахилгаан станц барих нь аюулгүй байдлын дүрэмд илүү их анхаарал хандуулахыг шаарддаг.
АЦС-ын аюулгүй ажиллагааны зардал нь станцын нийт зардлын 40 орчим хувийг эзэлдэг.

Атомын цахилгаан станцын зураг төсөлд цацраг идэвхт бодис ялгарахаас сэргийлдэг 4 физик саадыг тусгасан. Эдгээр саад бэрхшээлүүд юу хийх ёстой вэ? Тохиромжтой үед цөмийн урвалыг зогсоож, цөм болон реактороос дулааныг тогтмол зайлуулж, цацраг идэвхт бодисыг агуулахаас (герметик бүс) гадагшлуулахаас сэргийлнэ.

  • Эхний саад бол ураны үрлийн бат бөх чанар юм.Цөмийн реактор дахь өндөр температурт тэдгээрийг устгахгүй байх нь чухал юм. Атомын цахилгаан станц хэрхэн ажиллах нь ураны үрэлийг үйлдвэрлэлийн эхний үе шатанд хэрхэн “жигнэхээс” ихээхэн хамаардаг. Хэрэв ураны түлшний үрэлийг зөв жигнээгүй бол реактор дахь ураны атомуудын урвалыг урьдчилан таамаглах аргагүй болно.
  • Хоёрдахь саад бэрхшээл нь түлшний бариулыг битүүмжлэх явдал юм.Хэрэв битүүмжлэл эвдэрсэн бол цирконий хоолойг сайтар битүүмжилсэн байх ёстой; хамгийн сайн тохиолдолреактор эвдэрч, ажил зогсох болно, хамгийн муу тохиолдолд бүх зүйл дэлбэрэх болно.
  • Гурав дахь хаалт нь удаан эдэлгээтэй ган реакторын сав юм a, (ижил том цамхаг - герметик бүс) нь бүх цацраг идэвхт процессыг "барьж" байдаг. Хэрэв орон сууц эвдэрсэн бол цацраг туяа агаар мандалд орох болно.
  • Дөрөв дэх саад бол онцгой байдлын хамгаалалтын саваа юм.Зохицуулагчтай саваа нь соронзоор цөм дээр өлгөөтэй байдаг бөгөөд энэ нь бүх нейтроныг 2 секундын дотор шингээж, гинжин урвалыг зогсооно.

Хэрэв олон зэрэглэлийн хамгаалалттай атомын цахилгаан станцын загвар зохион бүтээгдсэн ч реакторын цөмийг цаг тухайд нь хөргөх боломжгүй, түлшний температур 2600 градус хүртэл нэмэгдвэл аюулгүй байдлын системийн сүүлчийн найдвар хэрэгжинэ. - хайлмал урхи гэж нэрлэгддэг.

Баримт нь энэ температурт реакторын савны ёроол хайлж, цөмийн түлш, хайлсан бүтцийн бүх үлдэгдэл нь реакторын цөм дээр өлгөөтэй тусгай "шил" рүү урсах болно.

Хайлмал урхи нь хөргөгчинд хадгалагдаж, галд тэсвэртэй байдаг. Энэ нь хуваагдлын гинжин урвалыг аажмаар зогсоодог "тахилын материал" гэж нэрлэгддэг материалаар дүүргэгдсэн байдаг.

Тиймээс атомын цахилгаан станцын загвар нь хэд хэдэн түвшний хамгаалалтыг агуулдаг бөгөөд энэ нь осол гарах магадлалыг бараг бүрмөсөн арилгадаг.