ТОПТЕМИ:

12:23

Технології ядерної зброї для України не секрет: тоді чому її так складно створити

У нас напевно є і плутоній, побічний продукт ядерних реакторів

Ядерна зброя, хімія, вибух, ядерна зима, ядерка, ядерна загроза — Вчені створюють ядерну зброю більше 80 років, але розробка цієї технології залишається проблемною.

Перше випробування ядерної зброї під кодовою назвою "Трініті" відбулося в пустелі Нью-Мехіко о 5:30 ранку 16 липня 1945 року. Це випробування стало доказом концепції секретної ядерної науки. Остання проводилася в Лос-Аламосі в рамках Мангеттенського проекту під час Другої світової війни і призвела до скидання атомних бомб на японські міста Хіросіму та Нагасакі вже за кілька тижнів. Після цих вибухів розвиток ядерної зброї прискорився. Країни по всьому світу створили власні ядерні арсенали, включаючи понад п'ять тисяч ядерних боєголовок, які зберігаються в США, йдеться в публікації LiveScience.

Проте, незважаючи на те, що основні компоненти цієї технології більше не є секретними, ядерну зброю все ще важко виготовити. Значна частина труднощів пов’язана з визначенням хімічних елементів, які використовуються в цій зброї для створення вибуху.

Виробництво розщеплюваного матеріалу достатньої чистоти та достатньої кількості є складним завданням.

Як працює ядерна енергія

Величезне виділення енергії називається реакцією ядерного поділу, розповів Метью Зерфі, професор практики ядерної інженерії в Пенсільванському університеті. Коли відбувається ця реакція, починається ланцюгова реакція, коли атоми розщеплюються на частини, щоб вивільнити енергію. Це та сама реакція, яка робить можливою ядерну енергію.

Так, найпоширеніший ізотоп урану, уран-238 (U-238), видобувається, а потім проходить процес збагачення для перетворення частини в інший ізотоп, уран-235 (U-235), який легше використовувати в ядерних реакціях. Один із способів збагачення урану - перетворити його на газ і дуже швидко обертати в центрифугах. Через різницю в масі U-235 і U-238 ізотопи розщеплюються, і виділяється U-235.

Для збройового урану 90% зразка U-238 потрібно перетворити на U-235. Найскладнішою частиною цього процесу, який може тривати від тижнів до місяців, є хімічна трансформація самого елемента, яка вимагає інтенсивної енергії та спеціального обладнання. Однією з хімічних небезпек під час цього процесу є можливе вивільнення гексафториду урану, високотоксичної речовини, яка при вдиханні може пошкодити нирки, печінку, легені, мозок, шкіру та очі.

Процес збагачення плутонію до такого ж ступеня ще складніший, оскільки цей елемент не зустрічається в природі. Натомість плутоній є побічним продуктом ядерних реакторів, а це означає, що для використання плутонію вченим потрібно працювати з радіоактивним відпрацьованим ядерним паливом і обробляти матеріал шляхом хімічного осадження.

Обробка цього матеріалу також може становити загрозу безпеці, якщо випадково зібрати його критичну масу. Швидке поширення атомного поділу є великою частиною того, що робить ядерну реакцію настільки руйнівною. Хоча наукові принципи поєднання цих компонентів добре вивчені, створення та управління цією реакцією за частки секунди все ще може бути складним завданням.

У випадку термоядерної зброї, яка була розроблена після Другої світової війни і використовує поєднання як ядерного поділу, так і синтезу для створення ще сильнішого вибуху, стандартна реакція поділу повинна викликати вторинну та сильнішу реакцію синтезу.

Ця реакція термоядерного синтезу є такою ж силою, як і в центрі Сонця.

Випробування ядерної зброї

Коли вперше була розроблена ядерна зброя, вчені самі випробовували зброю на полігонах, що руйнувало навколишнє середовище безлюдних територій, де її випробовували, а також знищувало людей і тварин, які жили поблизу. Навпаки, випробування сучасної зброї спираються на комп’ютерні моделі. Це частина роботи, виконаної Національним управлінням ядерної безпеки.

Воно розробляє інструменти для кваліфікації компонентів зброї та її сертифікації, забезпечуючи її ефективність у різних сценаріях. Це передбачає моделювання з використанням суперкомп’ютерних систем, матеріалознавства та точного проектування, щоб забезпечити належну роботу зброї.

Зрештою, складність і проблеми створення цієї зброї можуть пояснити, чому сьогодні в світі існує так мало ядерних наддержав.