Наука о ядерном оружии, визуализация

Могу ли я поделиться этой графикой?
Да. Визуализации можно свободно распространять и публиковать в оригинальной форме в Интернете даже для издателей. Пожалуйста, дайте ссылку на эту страницу и атрибут Visual Capitalist.

Когда мне нужна лицензия?
Лицензии требуются для некоторых видов коммерческого использования, переводов или модификаций макета. Вы даже можете пометить наши визуализации. Исследуйте свои варианты.

Заинтересованы в этом произведении?
Нажмите здесь, чтобы лицензировать эту визуализацию.

▼ Используйте эту визуализацию

Визуализация: как работает ядерное оружие

В 1945 году на полигоне Тринити в Нью-Мексико, США, было взорвано первое в мире ядерное оружие, что ознаменовало начало атомной эры.

С тех пор глобальный ядерный арсенал увеличился, и когда геополитическая напряженность возрастает, идея ядерного апокалипсиса по понятным причинам вызывает широкое беспокойство.

Но, несмотря на их катастрофически большие последствия, наука о том, как работает ядерное оружие, атомарно мала.

Атомная наука о ядерном оружии

Вся материя состоит из атомов, которые содержат различные комбинации трех частиц — протонов, электронов и нейтронов. Ядерное оружие работает, используя взаимодействие протонов и нейтронов для создания взрывной цепной реакции.

В центре каждого атома находится ядро, называемое ядром, которое состоит из тесно связанных протонов и нейтронов. Хотя количество протонов уникально для каждого элемента периодической таблицы, количество нейтронов может варьироваться. В результате существует несколько «видов» некоторых элементов, известных как изотопы.

Например, вот некоторые изотопы урана:

• Уран-238: 92 протона, 146 нейтронов
• Уран-235: 92 протона, 143 нейтрона
• Уран-234: 92 протона, 142 нейтрона

Эти изотопы могут быть стабильными или нестабильными. Стабильные изотопы имеют относительно постоянное или неизменное число нейтронов. Но когда в химическом элементе слишком много нейтронов, он становится нестабильным или расщепляющийся.

Когда делящиеся изотопы пытаются стать стабильными, они теряют лишние нейтроны и энергию. Именно из этой энергии ядерное оружие получает взрывную силу.

Существует два типа ядерного оружия:

• атомные бомбы: Они основаны на эффекте домино нескольких деление реакции для производства взрыва с использованием урана или плутония.
• Водородные бомбы: Они основаны на сочетании деление а также слияние используя уран или плутоний, с помощью более легких элементов, таких как изотопы водорода.

Итак, в чем именно разница между реакциями деления и синтеза?

Разделение атомов: ядерное деление

Ядерное деление — процесс, используемый ядерными реакторами — производит большое количество энергии, разбивая более тяжелый нестабильный атом на два меньших атома, запуская цепную ядерную реакцию.

Когда нейтрон попадает в ядро ​​делящегося атома, такого как уран-235, атом урана распадается на два меньших атома, известных как «делящиеся фрагменты», в дополнение к большему количеству нейтронов и энергии.Эти избыточные нейтроны могут затем начать самоподдерживающуюся цепную реакцию, поражая ядра других атомов урана-235, что приводит к атомному взрыву.

Атомные бомбы используют ядерное деление, хотя важно отметить, что для цепной реакции деления требуется определенное количество делящегося материала, такого как уран-235, известного как сверхкритическая масса.

Слияние атомов: ядерный синтез

Водородные бомбы используют комбинацию деления и синтеза, при этом ядерный синтез усиливает реакцию деления, вызывая гораздо более мощный взрыв, чем атомные бомбы.

Синтез, по сути, противоположен делению: вместо расщепления более тяжелого атома на более мелкие атомы он работает путем соединения двух атомов с образованием третьего нестабильного атома. Это также тот же процесс, который питает Солнце.

Ядерный синтез в основном основан на изотопах более легких элементов, таких как два изотопа водорода — дейтерий и тритий. При воздействии сильного тепла и давления эти два атома сливаются вместе, образуя чрезвычайно нестабильный изотоп гелия, который высвобождает энергию и нейтроны.

Высвобожденные нейтроны затем подпитывают реакции деления более тяжелых атомов, таких как уран-235, создавая взрывную цепную реакцию.

Сравнение атомной и водородной бомб

Насколько мощны водородные бомбы и как они соотносятся с атомными бомбами?

Бомбы Маленький мальчик а также Толстяк использовались при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, положив конец Второй мировой войне. Масштабы этих взрывов в то время были беспрецедентными. Но сравнение их с водородными бомбами показывает, насколько мощным стало ядерное оружие.

Замок Браво было кодовым названием крупнейшего в истории Соединенных Штатов испытания ядерного оружия, водородной бомбы, мощность которой составила 15000 килотонн-делая это 1,000 раз мощнее, чем Маленький мальчик. Более того, радиоактивные следы взрыва, который произошел на Маршалловых островах недалеко от Фиджи, были обнаружены в Австралии, Индии, Японии, США и Европе.

Семь лет спустя Советский Союз испытал Царь Бомба в 1961 году самое мощное в мире ядерное оружие. Произошел взрыв 51000 килотонн взрывной энергии с разрушительным радиусом около 60 км.

Учитывая, какой разрушительной может быть одна ядерная бомба, трудно представить себе исход реального ядерного конфликта, не опасаясь полного уничтожения, особенно с учетом того, что мировой ядерный арсенал находится на пределе. 13,000 боеголовки.