Причиной повышенного загрязнения является деление атомов U-238 оболочки быстрыми нейтронами от синтеза в термоядерных зарядах или зарядах с усилением. Эти устройства работают по схеме деление (пусковой заряд) -> синтез (термоядерная реакция) -> вторичное деление. Основное преимущество данной схемы: подобное деление урана значительно повышает общее энерговыделение устройства.
Одним из примеров "грязных" бомб можно назвать первую советскую термоядерную бомбу РДС-6с "Слойка". Ее мощность - 400 кт, причем на долю триггера приходится 40 кт, на долю синтеза - примерно столько же, остальное - деление оболочек из U-238.
"Чистыми" считаются термоядерные заряды, в которых корпус капсулы с термоядерным топливом изготовляется из нерадиоактивного материала - свинца, вольфрама. Несмотря на это в результате облучения нейтронами азота воздуха возникает опасный радиоактивный изотоп углерода C-14, отлично попадающий в организм как часть пищевой цепочки. Радиоактивные изотопы появляются и у материала корпуса капсулы. И в любом случае в таком термоядерном устройстве находится определенное количество плутония: в триггере и "запальном стержне".
Почему деление производит гораздо большее радиоактивное загрязнение чем термоядерный синтез? Продукты термоядерной реакции нерадиоактивны, заражение местности возникает в результате наведенной нейтронами радиоактивности в окружающем веществе. При распаде же возникает несколько десятков самых различных, в том числе и долгоживущих, изотопов. Среди них самыми опасными являются: стронций-89 и 90, цезий-137, йод-131. Йод-131 короткоживущий изотоп (период полураспада 8 дней), может накапливаться в щитовидной железе и стать причиной ее рака. Изотопы стронция имеют свойство накапливаются в костях, стронций-90 достаточно долгоживущий (~28 лет), стронций-89 имеет период полураспада 52 дня. Цезий опасен как долговременный источник γ-излучения с периодом полураспада 30 лет и представляет опасность на столетие.
"Кобальтовые" бомбы
"Кобальтовые" бомбы должны быть устроены сходно с зарядами с термоядерным усилением, но вместо делящейся оболочки из U-238, помещена оболочка с каким-либо материалом, дающим сильную наведенную радиоактивность. Нейтроны, выходящие из области взрыва производят в ней нестабильные изотопы, таким образом, радиоактивное загрязнение местности даже по сравнению с "грязными" бомбами многократно возрастает.
Кобальт представляет собой в этом смысле лучший выбор, т.к.: он дешев; период его полураспада таков, что создает сильное радиоактивное заражение, сохраняющееся в течении многих лет - это делает бесполезным укрытие в убежище (если только там нет запаса еды/воды лет на 30).
Большая опасность от кобальта-60 и большее загрязнение им местности, чем осколками от деления U-238, происходит, потому что эти самые осколки содержат:
вообще нерадиоактивные изотопы;
короткоживущие изотопы, дающие сильный фон, который очень быстро снижается вследствие их распада, т.о. при нахождении человека в убежище несколько дней уже не оказывающие на него воздействия;
очень долгоживущие изотопы, создающие небольшой уровень радиации.
Первоначально, продукты деления "грязной" бомбы гораздо более активны: в 15 000 раз через 1 час, в 35 раз через 1 неделю, в 5 раз через 1 месяц. Спустя полгода активность сравнивается, через год Co-60 в 8 раз более активен, через 5 лет - в 150 раз.
Цинк мог бы быть заменой кобальту. Правда он нуждается в обогащении по Zn-64, изначально его активность дважды превышает кобальтовую, сравнивается через 8 месяцев, а спустя 5 лет в 110 раз уступает.
Идею кобальтовой бомбы высказал в 1950 году Лео Силард (Leo Szilard), не как серьезный проект, а как пример оружия, способное превратить континенты на долгое время в подобие Чернобыля. Поднятый взрывом высоко в стратосферу Co-60 способен рассеиваться на больших площадях, заражая их.
Такие бомбы никогда не испытывались и не изготавливались из-за отложенности и непредсказуемости эффекта их действия.
«Ядерная зима».
Во всем мире после трагедий Хиросимы и Нагасаки начали изучать последствия возможной ядерной войны - разрушения от мощнейших взрывов, распространение радиации, биологические поражения. В 80-е годы были предприняты исследования, посвященные и климатическим эффектам, известным теперь как "ядерная зима".
Огненный шар ядерного взрыва сжигает или обугливает объекты на значительном удалении от эпицентра. Около 1/3 энергии взрыва, произошедшего на небольшой высоте, выделяется в виде интенсивного светового импульса. Так, в 10 км от эпицентра взрыва мощностью 1 Мт световая вспышка в первые секунды в тысячи раз ярче солнца. За это время загораются бумага, ткани и другие легко воспламеняющиеся материалы. Человек получает ожоги третьей степени. Возникающие очаги пламени (первичные пожары) частично гасятся мощной воздушной волной взрыва, но разлетающиеся искры, горящие обломки, брызги горящих нефтепродуктов, короткие замыкания в электросети вызывают обширные вторичные пожары, которые могут продолжаться много дней.
Когда множество независимых пожаров объединяются в один мощный очаг, образуется "огненный смерч", способный уничтожить огромный город (как в Дрездене и Гамбурге в конце второй мировой войны). Интенсивное выделение тепла в центре такого "смерча" поднимает вверх громадные массы воздуха, создавая ураганы у поверхности земли, которые подают все новые порции кислорода к очагу пожара. "Смерч" поднимает до стратосферы дым, пыль и сажу, которые образуют тучу, практически закрывающую солнечный свет; наступает "ядерная ночь" и, как следствие, "ядерная зима".
Расчеты количества аэрозоля, образующегося после таких пожаров, сделаны, исходя из средней величины 4 г горючего материала на 1 см2 поверхности, хотя в таких городах, как Нью-Йорк или Лондон, ее значение достигает 40 г/см2. По самым осторожным подсчетам, при ядерном конфликте (согласно среднему, так называемому "базовому" сценарию) образуется около 200 млн т аэрозоля, 30% которого составляет сильно поглощающий солнечный свет углерод . В результате район между 30о и 60о с. ш. будет лишен солнечного света на несколько недель.
Гигантские пожары, выделяющие в атмосферу огромное количество аэрозоля и вызывающие "ядерную ночь", до 80-х годов не учитывались учеными при оценках последствий ядерных взрывов. Впервые на чрезвычайную важность массовых пожаров для последующего каскада необратимых глобальных климатических и экологических изменений указал в 1982 г. немецкий ученый Пауль Крутцен.
Сажа, дым и пыль в атмосфере над регионами северного полушария, подвергшимися атакам, из-за глобальной циркуляции атмосферы распространятся на огромные площади, через 2 недели накрыв все Северное полушарие и частично Южное (рис.1). Немаловажно, сколько времени сажа и пыль будут находиться в атмосфере и создавать непрозрачную пелену. Частицы аэрозоля будут оседать на землю под действием силы тяжести и вымываться дождями. Продолжительность оседания зависит от размера частиц и высоты, на которой они оказались. Расчеты с использованием упомянутой модели показали, что аэрозоль в атмосфере сохранится значительно дольше, чем полагали прежде. Дело в том, что сажа, нагреваясь солнечными лучами, станет подниматься вверх вместе с нагретыми ею массами воздуха и выйдет из области образования осадков (рис.2). Приземный воздух окажется холоднее находящегося выше, и конвекция (включая испарение и выпадение осадков, так называемый круговорот воды в природе) значительно ослабеет, осадков станет меньше, так что аэрозоль будет вымываться гораздо медленнее, чем в обычных условиях. Все это приведет к тому, что "ядерная зима" затянется (рис.3, 4).
Скачать реферат