¿Qué es un núcleo?

El núcleo y su mecanismo

1. Composición de los átomos

Los átomos están compuestos por protones, neutrones y electrones. Toda la materia del mundo está formada por átomos, y cualquier átomo está formado por un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente que giran alrededor del núcleo. Un átomo de uranio-235 tiene 92 electrones y su núcleo consta de 92 protones y 143 neutrones. 500.000 átomos dispuestos igual al diámetro de un cabello. Si se compara el átomo con un enorme palacio, su núcleo es sólo del tamaño de una soja, y los electrones equivalen a la punta de un alfiler. Una central térmica de 1 millón de kilovatios quema alrededor de 3,3 millones de toneladas de carbón cada año y requiere muchos trenes para transportarlo. Una central nuclear de la misma capacidad utiliza sólo 30 toneladas de combustible al año.

2. La estructura del núcleo atómico

El núcleo atómico generalmente está compuesto por protones y neutrones. El núcleo de hidrógeno más simple tiene un solo protón, que está determinado por el número de protones. en el núcleo (es decir, el número atómico) La suma del número de protones y el número de neutrones se llama número de masa del átomo.

3. Energía nuclear

Hace más de 50 años, los científicos descubrieron que el núcleo atómico de uranio-235 puede dividirse después de absorber un neutrón, y liberar simultáneamente 2-3 neutrones y una gran cantidad. cantidad de energía. La energía liberada es mucho mayor que la energía liberada en las reacciones químicas. Esta es la energía de fisión nuclear, que es lo que llamamos energía nuclear.

Las bombas atómicas utilizan la energía liberada por la fisión nuclear para matar y destruir, y los reactores nucleares también utilizan este principio para obtener energía. La diferencia es que se puede controlar.

4. Fusión nuclear ligera

Dos núcleos más ligeros se fusionan formando un núcleo más pesado y liberan una enorme energía al mismo tiempo. Esta reacción se llama reacción de fusión nuclear ligera. Es una de las formas importantes de obtener energía nuclear. En estrellas como el Sol, debido a la presión y temperatura extremadamente altas, los núcleos ligeros tienen suficiente energía cinética para superar la repulsión electrostática y sufrir una fusión continua. La reacción de fusión nuclear autosostenida debe llevarse a cabo a presión y temperatura extremadamente altas, por lo que se denomina "reacción de fusión termonuclear".

La bomba de hidrógeno utiliza la reacción de fusión de núcleos de deuterio y tritio para liberar instantáneamente una enorme energía para matar y destruir. El dispositivo de reacción de fusión termonuclear controlada que se está estudiando también aplica este principio básico. La bomba de hidrógeno es que la energía que libera se puede controlar.

5. Características del uranio y su liberación de energía

El uranio es el elemento con mayor número atómico de la naturaleza. El uranio natural está compuesto por varios isótopos: además de un 0,71% de uranio-. 235 (235 es el número de masa) y una pequeña cantidad de uranio-234, el resto es uranio-238. La energía liberada por la fisión completa del núcleo de uranio-235 es 2.700.000 veces la energía liberada por la combustión completa de la misma cantidad. de carbón. En otras palabras, la energía liberada por la fisión completa de 1 gramo de U-235 equivale a la energía liberada por la combustión completa de 2 toneladas y media de carbón de alta calidad.

6. Cómo liberar energía nuclear

Hay dos formas principales de obtener energía nuclear, a saber, la fisión nuclear pesada y la fusión nuclear ligera. El U-235 tiene una característica: cuando un neutrón bombardea su núcleo atómico, puede dividirse en dos núcleos atómicos de menor masa, producir simultáneamente 2-3 neutrones y rayos beta, gamma y otros, y liberar alrededor de 200 MeV de energía. .

Si un neutrón recién generado bombardea otro núcleo de uranio-235, provocará una nueva fisión, y así sucesivamente, de modo que la reacción de fisión continúa de forma continua. En una reacción en cadena, se genera energía nuclear. se libera continuamente.

7. Liberación de energía de fusión nuclear

Cuando se fusiona la misma cantidad de núcleos ligeros que de uranio, la energía liberada es varias veces mayor que la del uranio. Por ejemplo, la energía producida por la reacción completa de 1 gramo de deuteruro de litio (Li-6) es aproximadamente tres veces la energía de fisión de 1 gramo de uranio-235. Las condiciones para lograr la fusión nuclear son muy exigentes, es decir, los núcleos de hidrógeno necesitan estar a una temperatura alta de decenas de millones de grados para que los núcleos tengan energía cinética para lograr reacciones de polimerización.

8． La energía nuclear es una fuente de energía para el desarrollo sostenible

Las reservas probadas de uranio en el mundo son aproximadamente 4,9 millones de toneladas y las reservas de torio son aproximadamente 2,75 millones de toneladas. Estos combustibles de fisión son suficientes para durar hasta la era de la energía de fusión. Los combustibles de fusión son principalmente deuterio y litio. El contenido de deuterio en el agua de mar es de 0,034 g/L. Se estima que la cantidad total de agua en la Tierra es de unos 13,8 mil millones de metros cúbicos, de los cuales las reservas de deuterio son de unos 40 billones de toneladas. Las reservas de litio en la Tierra son más de 200 mil millones de toneladas de litio que se pueden utilizar para producir tritio, suficiente para uso humano en la era de la energía de fusión. Según el nivel actual de consumo energético mundial, el deuterio y el tritio disponibles en la Tierra para la fusión nuclear pueden ser utilizados por los seres humanos durante cientos de miles de millones de años. Por lo tanto, algunos expertos en energía creen que mientras se resuelva la tecnología de fusión nuclear, la humanidad resolverá fundamentalmente el problema energético.

9. Fisión nuclear

La fisión nuclear (Fisión nuclear) es un cambio en el que un núcleo atómico se divide en varios núcleos atómicos. Sólo los núcleos muy grandes, como el uranio y el torio, pueden sufrir fisión nuclear. Tras absorber un neutrón, los núcleos de estos átomos se dividirán en dos o más núcleos de menor masa, y al mismo tiempo liberarán de dos a tres neutrones y una gran cantidad de energía, lo que también puede provocar que otros núcleos sufran fisión nuclear. .. para continuar el proceso, que se llama reacción en cadena. Cuando un núcleo atómico sufre una fisión nuclear, libera una enorme cantidad de energía llamada energía nuclear, comúnmente conocida como energía atómica. La energía liberada tras la fisión nuclear completa de 1 gramo de uranio-235 equivale a la energía producida al quemar 2,5 toneladas de carbón. El proceso de fisión es bastante complejo y en los productos de fisión se han encontrado 35 elementos y más de 200 radionucleidos.

10. Utilización de la energía nuclear

"El 2 de diciembre de 1942, el hombre logró aquí la primera reacción enlazada autosostenida, iniciando así la liberación controlada de energía nuclear." El certificado de nacimiento de la era atómica. Este pasaje está escrito en la pared exterior de un campo deportivo abandonado en la Universidad de Chicago. El primer reactor atómico construido por la humanidad nació en la cancha de tenis debajo de las gradas de este campo deportivo. El responsable de este proyecto es el físico italiano Enrico Fermi.

En diciembre de 1941, siguiendo el consejo de Einstein y otros científicos, el presidente estadounidense Roosevelt aprobó un plan llamado "Proyecto Manhattan" para hacer todo lo posible para desarrollar una bomba atómica antes que Hitler. De 1941 a 1945, que duró cinco años, el Partido Comunista movilizó a 500.000 personas y 150.000 científicos e ingenieros, lo que costó 2.000 millones de dólares y consumió 1/3 de la electricidad de Estados Unidos. La fabricación real de la bomba atómica se completó a finales de 1943 bajo el liderazgo del científico Oppenheimer, más tarde conocido como el "padre de la bomba atómica". El 16 de julio de 1945 se probó con éxito la primera bomba atómica. El 6 y 9 de agosto, el gobierno estadounidense arrojó dos bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, Japón, obligando al imperialismo japonés a rendirse.

Debido al enorme poder destructivo de la bomba atómica, se convirtió en un arma estratégica importante durante la Guerra Fría, y varios países compitieron para desarrollarla. En 1949, la Unión Soviética hizo explotar una bomba nuclear cinco veces más grande que la que Estados Unidos lanzó sobre Hiroshima. En 1964, nuestro país hizo explotar con éxito su primera bomba atómica. Según los materiales publicados por las Naciones Unidas, en ese momento había más de 50.000 ojivas nucleares en todo el mundo, con una potencia de explosión de aproximadamente 15 mil millones de toneladas de TNT. Cada persona en el mundo estaba expuesta a una amenaza nuclear equivalente a 3 toneladas. de TNT, por lo que algunas personas llamaron a la bomba atómica. Es "un invento que destruirá la tierra".

Después de la Segunda Guerra Mundial, la energía nuclear comenzó a utilizarse con fines pacíficos. En junio de 1954, la antigua Unión Soviética construyó la primera central nuclear del mundo. Aunque sólo tenía una potencia de generación de 5.000 kilovatios, abrió una nueva era para el uso pacífico de la energía nuclear. Como nueva fuente de energía, la generación de energía nuclear ha atraído la atención de países de todo el mundo. Durante más de 40 años, la historia del desarrollo de la energía nuclear en el mundo ha demostrado que la energía nuclear es una fuente de energía económica, limpia y segura. El coste integral de una central eléctrica es un 38% mayor que el de una central nuclear. El coste de la energía nuclear en Francia es sólo el 52% del de la energía térmica de carbón. Las centrales térmicas de carbón emitirán grandes cantidades de contaminantes a la atmósfera, mientras que las centrales nucleares no emitirán ningún contaminante.

En 1995, había 432 centrales nucleares en funcionamiento en todo el mundo y sólo ocurrieron dos accidentes por fugas de material radiactivo, ambos causados ​​por errores operativos. Desde el accidente de la central nuclear de Chernobyl, en la ex Unión Soviética, en 1988, los países de todo el mundo ya no han utilizado reactores de grafito, que son intrínsecamente inseguros, y han añadido salvaguardias de contención. Las centrales nucleares de mi país utilizan reactores de agua a presión relativamente avanzados. . Como resultado, las centrales nucleares son más seguras y fiables que antes.

Según las estadísticas de 1991, la energía nuclear representaba el 16% de la generación total de energía mundial. Entre los países del mundo, Francia tiene las centrales nucleares de más rápido crecimiento. Hay 57 centrales nucleares con una capacidad instalada total de 62 millones de kilovatios. La energía nuclear representa el 77,8% de la generación total de energía. En la actualidad, mi país cuenta con la central nuclear de Zhejiang Qinshan y la central nuclear de la Bahía de Shenzhen Daya destinadas a la generación de energía. En el futuro, mi país construirá cuatro centrales nucleares más, con lo que la capacidad total de energía nuclear ascenderá a 20 millones de kilovatios para 2010.

Armas nucleares

Las armas nucleares también se denominan armas atómicas, refiriéndose normalmente a las bombas atómicas y a las bombas de hidrógeno. Las bombas de hidrógeno también se llaman armas termonucleares. En los últimos años ha aparecido la bomba de neutrones, que es una pequeña bomba de hidrógeno. Ya sea una bomba atómica, una bomba de hidrógeno o una bomba de neutrones, todas son armas que utilizan la enorme energía liberada instantáneamente por las reacciones de fisión o fusión de los núcleos atómicos para matar y destruir personas y diversos objetivos.

1. Bomba atómica

Es principalmente un arma nuclear fabricada utilizando materiales fisionables como el uranio-235 o el plutonio-239 como combustible y realizando una reacción de fisión en cadena. En primer lugar, los materiales fisibles se convierten en bloques de combustible nuclear que se encuentran en un estado subcrítico, luego se utilizan explosivos químicos para hacer que los bloques de combustible alcancen instantáneamente un estado supercrítico y se utiliza una fuente de neutrones para proporcionar una cantidad de neutrones de manera oportuna. desencadenar una reacción en cadena de fisión y producir una explosión nuclear.

2. Bomba de hidrógeno

Es principalmente un arma nuclear fabricada utilizando el principio de reacción de fusión termonuclear de núcleos atómicos ligeros como el deuterio y el tritio.

Para que se produzca una reacción termonuclear autosostenida se deben alcanzar condiciones de alta temperatura y alta densidad. Actualmente, esta condición sólo puede lograrse mediante explosiones de bombas atómicas. Por tanto, una bomba de hidrógeno debe contener dos partes: primaria y secundaria. El principal es un dispositivo de detonación diseñado para crear condiciones de reacción termonuclear autosostenidas, es decir, un dispositivo de reacción en cadena para la fisión nuclear. La energía liberada por la explosión de fisión permite que el material de fusión nuclear obtenga condiciones de alta temperatura y alta densidad. La secundaria es la carga de fusión termonuclear, que puede producir reacciones termonucleares en condiciones de alta temperatura y alta densidad y liberar una gran cantidad de energía y neutrones, que es la parte principal de la bomba de hidrógeno. El enorme poder de la bomba de hidrógeno proviene principalmente de la energía liberada por la fusión termonuclear.

3. Bomba de neutrones

La bomba de neutrones es una pequeña bomba de hidrógeno especialmente diseñada que utiliza radiación de neutrones de alta energía como principal factor letal y debilita relativamente los efectos de las ondas de choque y la luz. radiación. Los factores letales de las armas nucleares incluyen principalmente ondas de choque, radiación óptica, radiación nuclear temprana, pulso electromagnético nuclear y contaminación radiactiva. La radiación nuclear temprana es la corriente de neutrones y rayos gamma liberados en las primeras docenas de segundos de una explosión nuclear. De esta manera, las bombas de neutrones consiguen principalmente efectos letales. La dosis de radiación nuclear de una bomba de neutrones con un equivalente de 1 kilotón a una distancia de 800 metros del centro de la explosión es aproximadamente 10 veces mayor que la de un arma de fisión pura del mismo equivalente. La energía liberada por la explosión se divide aproximadamente en. radiación nuclear temprana 40, onda de choque 34 y radiación óptica 24, mientras que la contaminación radiactiva es solo 2. Por lo tanto, en comparación con las bombas nucleares ordinarias del mismo rendimiento, los problemas de contaminación ambiental que deja el uso de bombas de neutrones son relativamente menores. El uso de bombas de neutrones en la guerra tiene las siguientes características:

En primer lugar, es adecuado para atacar las fuerzas blindadas y efectivas del oponente. Los neutrones rápidos tienen un fuerte efecto de radiación penetrante. Por ejemplo, una placa de acero de 100 mm puede reducir los rayos gamma en un 90%, pero sólo puede reducir los neutrones en aproximadamente un 30%, y los neutrones debilitados también producirán rayos gamma secundarios. En general, se cree que cuando un tanque con un espesor de armadura protectora de 200 mm es atacado por una bomba de neutrones, la dosis de neutrones dentro del vehículo será aproximadamente la mitad que fuera del vehículo. Por ejemplo, en campo abierto, después de que explota una bomba de neutrones equivalente a 1.000 toneladas (tomando la mejor altura de explosión), la dosis de neutrones a una distancia de 700 metros es de aproximadamente 170 Gray (Nota: Gray: unidad internacional de dosis de radiación nuclear, por 1 kilogramo Cuando una sustancia absorbe 1 julio de energía de radiación nuclear, su dosis de radiación nuclear se llama 1 Gray), y la dosis dentro del automóvil es aproximadamente 85 Gray.

De acuerdo con los estándares de daños por radiación nuclear establecidos por el ejército estadounidense, los miembros del tanque quedarán incapacitados en 5 minutos y no podrán realizar ninguna tarea física. El personal morirá en 1 o 2 días. Aunque todos los países productores de tanques avanzados han desarrollado y equipado revestimientos antineutrones y armaduras compuestas con ciertas capacidades de protección contra neutrones, los primeros tanques de batalla principales de la posguerra, como el M48 y el T-54, no tenían dicho equipo. Este tipo de armadura solo reduce el radio de destrucción de las bombas de neutrones hasta cierto punto, pero no puede resolver fundamentalmente la amenaza de las bombas de neutrones. Además, la fuerza blindada no solo está compuesta por tanques, sino también por una gran cantidad de vehículos auxiliares y vehículos blindados de combate. Aparte de los tanques, aún quedarán rápidamente paralizados por el efecto letal de las bombas de neutrones, lo que hará que las fuerzas blindadas eventualmente pierdan su efectividad en el combate. El efecto letal de las bombas de neutrones sobre las personas expuestas en tierra también es muy significativo. Vale la pena mencionar que debido a que los neutrones y los rayos gamma se dispersan al pasar a través de la atmósfera, dentro de su radio de muerte, incluso si el personal se esconde en la ladera trasera de una montaña, recibirá una cierta dosis de radiación. La intensidad específica depende de la. Pendiente y distancia del altiplano Depende. Tomemos como ejemplo los datos de una explosión nuclear de 10.000 toneladas (la intensidad de la radiación nuclear temprana en este momento es similar a la de una bomba de neutrones de un kilotón): la montaña tiene de 15 a 27 metros de altura, con una pendiente de 19 a 23 grados. , a una distancia de 1.200 a 1.300 metros, ubicado en la cima de la montaña. Ambos perros desarrollaron una enfermedad por radiación grave, mientras que los perros ubicados a la misma distancia en la ladera opuesta de la montaña sufrieron sólo una enfermedad por radiación moderada o leve. Los datos obtenidos de las explosiones aéreas de bombas atómicas de 10.000 toneladas muestran que el efecto de protección contra la radiación nuclear temprana a una gran altitud de unos 30 grados es aproximadamente la mitad. Esto no afecta el uso de bombas de neutrones. Por ejemplo, una bomba de neutrones de cierto equivalente puede alcanzar originalmente una dosis de radiación de 8 a 9 Gray a una distancia de 1.200 metros. Después de que el personal esté expuesto a la radiación, sufrirá. enfermedad por radiación aguda extremadamente grave y quedarán discapacitados. Más de la mitad de ellos quedarán incapacitados en unas semanas. Incluso si hay protección de montaña, si el personal solo está expuesto a una dosis de aproximadamente 4 a 5 Gray, sufrirá una enfermedad grave por radiación y básicamente perderá su efectividad en el combate. Aunque existe una diferencia entre la vida y la muerte para el personal expuesto. No tendrá un impacto en el proceso de batalla. Cabe señalar que, en comparación con las armas nucleares ordinarias, las bombas de neutrones son más adecuadas para operaciones locales. Dado que la radiación óptica y los efectos del impacto de las bombas de neutrones son relativamente pequeños, el daño a los edificios e infraestructuras civiles será pequeño. La contaminación radiactiva producida por las bombas de neutrones es mucho menor que la de las bombas nucleares ordinarias. Después de un corto período de tiempo después de la explosión (depende específicamente de la altura de la explosión y las condiciones meteorológicas), el área de la explosión nuclear se puede utilizar para la producción y la vida normales. de personal y casi no habrá "guerra" por la contaminación". Por lo tanto, la bomba de neutrones se consideró más adecuada para uso doméstico. Una de las intenciones originales de Estados Unidos al desarrollar bombas de neutrones era realizar misiones nacionales de defensa aérea. Al final de la Guerra Fría, el bloque occidental liderado por Estados Unidos también desplegó una gran cantidad de bombas de neutrones en territorio alemán en el lado occidental de la "Cortina de Hierro" y formuló planes pertinentes para su uso.

En segundo lugar, no es fácil proporcionar protección post-explosión. En términos generales, después de que ocurre una explosión nuclear, las personas cercanas al área de la explosión tomarán protección activa después de descubrir el destello de la explosión nuclear, como acostarse rápidamente, usar equipo de protección química, etc. Esto puede debilitar o incluso debilitar en gran medida la onda de choque. , Radiación óptica y Efectos de la contaminación radiactiva. Pero las bombas de neutrones son diferentes, ya que los rayos gamma se propagan en todas direcciones a la velocidad de la luz, la velocidad de los neutrones también puede alcanzar miles de kilómetros o incluso decenas de miles de kilómetros por segundo (dependiendo de la masa de los neutrones). El radio de la bomba de neutrones es Cuando el personal que estaba dentro vio el destello de la explosión nuclear, ya había estado expuesto a los primeros efectos de la radiación nuclear y ninguna cantidad de protección ayudaría. En tercer lugar, su herramienta de entrega es relativamente flexible. La potencia de una bomba de neutrones no suele superar los 3 kilotones de TNT. Esto se debe a que los neutrones tienen un alcance limitado en el aire denso. Aumentar el rendimiento de la bomba de neutrones no aumentará significativamente el radio de destrucción de neutrones, pero aumentará rápidamente el alcance de las ondas de choque y la radiación óptica, lo que eventualmente conducirá a la pérdida de la misma. Fuertes características de radiación de la bomba de neutrones. Por lo tanto, en términos relativos, la bomba de neutrones es de tamaño pequeño, liviana y la herramienta de lanzamiento es relativamente flexible. Al nivel tecnológico de la década de 1980, Estados Unidos ya había desarrollado proyectiles de artillería de neutrones de 203 mm y 155 mm, y cualquier avión táctico que pudiera transportar bombas de 225 kg también podía transportar bombas de neutrones. Varios misiles tácticos son capaces de utilizar ojivas de bombas de neutrones. Por lo tanto, las bombas de neutrones son fáciles de equipar y utilizar por unidades de nivel inferior y son adecuadas para diversos objetivos tácticos.

En una campaña de aterrizaje en condiciones nucleares, las bombas de neutrones tienen muchos usos diferentes.

En primer lugar, puede combinarse con otras armas para llevar a cabo ataques nucleares contra las instalaciones aeroportuarias, los fondeaderos portuarios y los grupos fuertemente armados del defensor. Atacar las instalaciones aeroportuarias del oponente es un paso indispensable en la lucha por la supremacía aérea. Aunque la capacidad de las bombas de neutrones para destruir el hardware de las instalaciones aeroportuarias no es tan buena como la de las bombas nucleares ordinarias, pueden matar a una gran cantidad de personal del aeropuerto en el otro lado, como pilotos y personal de tierra. La pérdida de esos profesionales provocará directamente la parálisis del poder aéreo. Además, cuando el atacante utiliza una ojiva antipista para atacar el aeropuerto, el defensor suele realizar reparaciones de emergencia en el aeropuerto. En este momento, si el atacante usa una bomba de neutrones para un segundo ataque, también podrá matar a una gran cantidad de personal de ingeniería del defensor y paralizar el aeropuerto del defensor indefinidamente.

Los buques de guerra enemigos concentrados en sus fondeaderos también son buenos objetivos para las bombas de neutrones. El impacto de la onda de choque y el pulso electromagnético nuclear que la bomba de neutrones puede producir en los buques de guerra no se discutirá aquí por el momento. Solo discutiremos la cuestión de la radiación nuclear temprana producida por la bomba de neutrones. Dado que los buques de guerra modernos prestan más atención a la defensa contra ataques de aviones, misiles y torpedos del enemigo, su capacidad de protección contra la radiación nuclear temprana es relativamente limitada. Especialmente las superestructuras de los buques de guerra donde se concentra el personal están hechas en su mayoría de aleaciones ligeras, que tienen poca resistencia a la radiación nuclear temprana. Tomando como ejemplo la fragata clase Lafayette, la zona más protegida es el tramo comprendido entre la cubierta abierta y la línea de flotación, donde se diseña un casco de doble capa (el casco está fabricado en acero de alta resistencia E355FP), formando un 1 Escudo de 10 metros a cada lado Tiene un amplio paso y está equipado con una armadura de acero antibalas de 10 mm de espesor en algunas partes clave, como la sala de guerra, el depósito de municiones, etc. Incluso si la capacidad de debilitamiento de neutrones de su caparazón se considera de 90, suponiendo que el atacante utilice una bomba de neutrones de 1.000 toneladas para explotar a 800 metros de distancia, el personal de la nave estará expuesto a una dosis de radiación de neutrones de aproximadamente 9 Gray. , que provocará una enfermedad aguda por radiación extremadamente grave, que si no se trata a tiempo, casi siempre provocará la muerte. Además, las tripulaciones de los buques de guerra son profesionales y no pueden ser reemplazadas por personal de reserva ordinario una vez que son eliminadas. Además, las personas que viven y trabajan en el puerto militar están relativamente concentradas. Una vez que el personal muera o resulte herido, la operación del puerto sin duda quedará paralizada. Sin duda, los ataques nucleares a aeropuertos y puertos reducirán en gran medida la capacidad del defensor para competir por la supremacía aérea y marítima, e incluso pueden eliminar parte de su base de recursos humanos para competir por la supremacía aérea y marítima.

En relación con esto, el atacante en la campaña de desembarco necesita obtener buenas instalaciones portuarias y aeroportuarias en el otro lado para facilitar el uso de sus propios grandes buques ro-ro y grandes aviones de transporte. Después de usar bombas de neutrones para un asalto nuclear, el atacante puede usar tropas aerotransportadas para aterrizar o lanzarse en paracaídas, y aprovechar rápidamente las secuelas del asalto nuclear para ocupar los aeropuertos y puertos del oponente que carecen de defensa y restaurar las instalaciones de hardware locales (las bombas de neutrones también tienen una determinada onda de choque destruirá una pequeña cantidad de edificios) y lo pondrá en uso. De esta manera, la ofensiva puede aprovechar al máximo los barcos civiles y los aviones de pasajeros civiles movilizados para entregar tropas, armas y suministros logísticos al otro lado. En segundo lugar, llevar a cabo un ataque nuclear contra las fuerzas blindadas defensivas que contraatacan.

Los estándares aproximados para el efecto letal son los siguientes:

1 Incapacitación inmediata y permanente: el personal puede quedar incapacitado dentro de los 5 minutos posteriores a la exposición y no puede realizar ningún esfuerzo físico hasta. muerte, el personal murió en 1 o 2 días.

2. Incapacitación temporal inmediata: la persona queda incapacitada a los 5 minutos de la exposición y dura de 30 a 45 minutos. Luego, la persona recupera la movilidad, pero con funciones reducidas, hasta la muerte. El personal murió dentro de 4 a 6 días.

3. Potencialmente letal: las funciones del personal se debilitan dentro de las 2 horas posteriores a la exposición, y más de la mitad de las personas morirán en unas pocas semanas.

Submarino nuclear

Un submarino nuclear es un gran submarino propulsado por energía nuclear. El desplazamiento del agua puede alcanzar más de 10.000 toneladas, la profundidad de inmersión es de 300 a 500 metros, la velocidad total bajo el agua es de 20 a 30 nudos, la resistencia bajo el agua es de 200.000 millas náuticas y la autosostenibilidad es de 60 a 90 días.

Como fuerza de ataque estratégico, los submarinos nucleares pueden estar equipados con misiles balísticos o misiles aéreos con ojivas nucleares. Según las armas y el equipo, se pueden dividir en submarinos nucleares torpederos y submarinos nucleares de misiles.

Central nuclear

Los sistemas y equipos que convierten la energía nuclear liberada por la fisión nuclear en energía eléctrica suelen denominarse centrales nucleares o centrales atómicas.

La energía liberada durante el proceso de fisión del combustible nuclear es extraída por el refrigerante que circula en el reactor y transmitida a la caldera para generar vapor para impulsar la turbina y el generador para generar electricidad. Una central nuclear es una central eléctrica de alta energía y bajo consumo de materiales. Tomando como ejemplo una central eléctrica con una capacidad de generación de energía de 1 millón de kilovatios, si quema carbón, consumirá entre 7.000 y 8.000 toneladas de carbón por día, y consumirá más de 2 millones de toneladas al año. Si en su lugar se utiliza una central nuclear, sólo consumirá 1,5 toneladas de uranio fisionable o plutonio al año y podrá funcionar continuamente a plena potencia durante un año con un solo repostaje. Se pueden reducir considerablemente los problemas de transporte y almacenamiento de combustible en las centrales eléctricas. Además, durante la combustión de combustible nuclear en el reactor también se puede producir nuevo combustible nuclear. Las centrales nucleares requieren una alta inversión en infraestructura, pero tienen menores costos de combustible, menores costos de generación de energía y pueden reducir la contaminación. A finales de 1986 se habían construido 397 centrales nucleares en 28 países y regiones del mundo. Según estadísticas de la Agencia Internacional de Energía Atómica, se estima que a principios del siglo XXI, 58 países y regiones construirán plantas de energía nuclear, el número total de plantas de energía llegará a 1.000 y la capacidad instalada alcanzará los 800 millones de kilovatios. , y la generación de energía nuclear representará el 35% de la generación eléctrica total. Se puede ver que la energía nuclear se convertirá en la principal fuente de energía de la industria energética durante un largo período de tiempo en el futuro.

Química Nuclear

La química nuclear es el estudio de los núcleos atómicos y las reacciones nucleares utilizando métodos químicos o una combinación de química y física.

La química nuclear se inició con la separación e identificación del polonio y el radio por los Curie en 1898. En los siguientes 30 años aproximadamente, mediante una gran cantidad de separaciones e identificaciones químicas, así como el desarrollo de tecnología de detección física de rayos α, β y γ, se determinaron tres sistemas de desintegración radiactiva natural de uranio, torio y actinio, y la ley de desintegración exponencial, las propiedades de crecimiento y desintegración de los cuerpos padre e hijo, aclaran el hecho de que un elemento puede tener isótopos de más de un nucleido y el hecho de que el mismo nucleido tiene diferentes estados de energía. Además, se han descubierto más de una docena de otros elementos radiactivos naturales.

En 1919, Rutherford y otros descubrieron la reacción nuclear provocada por las partículas alfa emitidas por radionucleidos naturales, lo que llevó a la preparación del primer radionucleido artificial, el fósforo 30, por los Curie en 1934. Debido al descubrimiento de los neutrones y al desarrollo de los aceleradores de partículas, el número de radionucleidos artificiales producidos mediante reacciones nucleares ha aumentado año tras año. El descubrimiento de la fisión nuclear por Hahn y otros en 1938 aceleró esta tendencia y abrió el camino para su uso posterior. de la energía nuclear.

Además, el trabajo de la espectroscopia nuclear también se ha desarrollado en consecuencia. Debido al desarrollo de aceleradores de partículas, reactores, diversos tipos de detectores y analizadores, espectrómetros de masas, separadores de isótopos y tecnología informática, el alcance y los resultados de la investigación en química nuclear continúan expandiéndose y aumentando, como los objetos pesados ​​con masas superiores a los núcleos de helio. Investigación sobre reacciones de dispersión inelástica profunda causadas por iones, síntesis de los elementos 107, 108 y 109, descubrimiento de la radiactividad de los diprotones y la radiactividad del carbono, etc. Además, la química y la tecnología nucleares han logrado avances notables en su aplicación a la química, la biología, la medicina, las ciencias de la tierra, la astronomía y las ciencias ambientales.

Historia del desarrollo de armas nucleares

Alemania fue el primer país en dedicarse a la investigación y pruebas de armas nucleares

En diciembre de 1938, los científicos alemanes Hahn y Strassmann Fueron necesarios 6 años para descubrir el fenómeno de la fisión del uranio y dominar el método básico de división de los núcleos atómicos. En abril de 1939, Khattak escribió al Cuerpo de Ingenieros del Ejército y afirmó: "El país que lo utilice primero obtendrá una ventaja abrumadora sobre otros países". Alemania celebró una reunión sobre "Equipos de uranio" a la que asistieron seis científicos atómicos el 30 de ese mes y estableció una "Asociación Alemana de Uranio" en Berlín. A principios de 1940, los físicos Weizsäcker, Heisenberg, Bregg y Schroeder formularon un plan de investigación nuclear alemán, cuyo nombre en código era "Proyecto U". La agencia líder para ejecutar este plan fue el Consejo de Investigación Imperial. Pronto diseñaron y construyeron el primer reactor nuclear para realizar pruebas. En aquella época Alemania había ocupado Checoslovaquia y adquirido las minas de pechblenda de Przybram y Jachimov; al mismo tiempo, los geólogos alemanes descubrieron yacimientos de uranio en la parte oriental del país y, al mismo tiempo, construyeron el edificio pesado más grande del mundo; planta de producción de agua, solucionando así el problema de las materias primas básicas para el desarrollo de armas nucleares.

En 1942, Heisenberg y De Pere utilizaron con éxito un dispositivo esférico para crear un reactor, abriendo la puerta a la creación de una bomba atómica. En aquel momento, las láminas de carbono producidas en la planta de Plania, que Bragg identificó como el moderador de neutrones ideal, siempre contenían impurezas como disulfuro de hierro, calcio y azufre, lo que provocó que los experimentos del instituto de investigación de Bragg fracasaran. Después de innumerables experimentos, encontró "agua pesada" como moderador, pero la fecha de fabricación de la bomba atómica se retrasó mucho. Durante este período, el Reino Unido y los Estados Unidos habían confirmado que Alemania estaba probando y fabricando armas nucleares inimaginablemente poderosas. Por lo tanto, los aliados continuaron enviando aviones para bombardear las bases de pruebas alemanas. Uno de los principales objetivos era el sitio de pruebas nucleares alemán. También destruyeron a toda costa la fábrica que producía "agua pesada" en Alemania, lo que obligó a los alemanes a transportar el equipamiento de la fábrica en Noruega y más de 1.100 kilogramos de agua pesada al continente alemán. El 20 de febrero de 1944, Gran Bretaña envió un equipo de operaciones especiales para bombardear y hundir el barco "Hyde" que transportaba equipo y agua pesada en el Mar Báltico, retrasando el desarrollo y la producción de bombas atómicas por parte de Alemania. Hasta el final de la Segunda Guerra Mundial, los alemanes no habían podido construir una bomba atómica.

El 16 de julio de 1945, la primera bomba atómica desarrollada por Estados Unidos explotó con éxito en una prueba de prueba

En 1938, Hahn dividió con éxito el núcleo de uranio en dos grandes trozos, que Conmocionó al mundo. En julio de 1939, Szilard, un físico estadounidense de origen húngaro, invitó a otros dos físicos de origen húngaro, Wigner y Teller, a visitar al físico Einstein y al asesor personal del presidente Roosevelt, Sachs, afirmando que el desarrollo de armas nucleares puede tener un enorme impacto en el curso de la guerra. En agosto, Einstein escribió al presidente estadounidense Roosevelt, detallando la importancia de desarrollar una bomba atómica. Cuando Sacks desayunó con el presidente Roosevelt en la Casa Blanca, también contó una historia histórica: Napoleón perdió la oportunidad de equipar a la marina francesa con barcos de vapor para derrotar a los Estados Unidos porque no apoyó a Fulton, quien inventó el barco de vapor. Roosevelt quedó conmovido por el argumento de Sachs y decidió apoyar el desarrollo de la bomba atómica. El 11 de octubre de 1939, el presidente estadounidense Roosevelt ordenó el establecimiento del "Comité Asesor sobre el Uranio". En julio de 1941, el gobierno británico envió una delegación de científicos a Estados Unidos con la esperanza de cooperar con Estados Unidos en el desarrollo de una bomba atómica. El 11 de octubre, el presidente estadounidense Roosevelt también escribió al primer ministro británico Churchill sugiriendo que los científicos de los dos países cooperaran en el desarrollo de una bomba atómica. En 1942, Roosevelt decidió establecer un instituto de investigación de bombas atómicas ubicado en Nueva York, con el nombre en código "Proyecto Manhattan". En este proyecto se invirtieron 22 dólares estadounidenses y más de 500.000 personas. Groves estaba al mando general del proyecto, el profesor Compton de la Universidad de Chicago estaba a cargo de la preparación de materiales fisibles, el famoso científico italoamericano Fermi estaba a cargo de la fabricación del reactor atómico y el físico Oppenheimer era el diseñador jefe del reactor atómico. bomba. En diciembre de 1942, bajo el liderazgo de Fermi, se construyó el primer reactor nuclear del mundo en la Universidad de Chicago. En la tarde del 2 de diciembre se realizó el primer reactor nuclear de cadena controlado artificialmente. Pero obtener uranio no fue fácil, después de innumerables experimentos, Fermi finalmente descubrió que el plutonio era en realidad un explosivo atómico que era más fácil de dividir que el uranio. Así que Estados Unidos construyó tres reactores más de producción de grafito refrigerados por agua y una planta de reprocesamiento para producir plutonio. En 1945, los estadounidenses gastaron más de 2 mil millones de dólares y finalmente desarrollaron tres bombas atómicas, llamadas "Gadget", "Little Boy" y "Fat Man". A las 5:24 am del 16 de julio de 1945, Estados Unidos llevó a cabo la primera prueba nuclear en la historia de la humanidad en una torre de hierro de 30 metros de altura en el sitio de pruebas "Trinity" en Alamogordo, Nuevo México. La carga de plutonio del "gadget" pesa 6,1 kilogramos y tiene un equivalente de TNT de 22.000 toneladas. Durante la prueba, la explosión nuclear produjo decenas de millones de grados de alta temperatura y decenas de miles de millones de atmósferas de presión, provocando un impacto de 30 metros. -Alta torre de hierro se fundió en gas y se formó un enorme cráter en el suelo. El humo y el polvo que levanta la explosión nuclear son como nubes que cuelgan del cielo, lo cual es tremendamente aterrador. En un radio de 400 metros, la arena y la grava se fundieron hasta formar una sustancia vítrea de color amarillo verdoso, y en un radio de 1.600 metros, todos los animales murieron. El poder de esta bomba atómica era casi 20 veces mayor de lo que los científicos estimaron originalmente.

Ante la enorme explosión, Oppenheimer, uno de los líderes del Proyecto Manhattan y famoso científico conocido como el "Padre de la Bomba Atómica", quedó impactado en el observatorio de explosiones nucleares al recordar un incidente ocurrido en. India. Un poema antiguo: "El cielo está lleno de luces extrañas, como el poder del Espíritu Santo. Sólo mil soles pueden competir con él. Soy el dios de la muerte, soy el destructor del mundo". p>

Agosto de 1945, Estados Unidos lanzó dos bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, Japón, poniendo fin a la Segunda Guerra Mundial

En la madrugada del 6 de agosto de 1945, un bombardero militar estadounidense B-29 Sobrevoló el área urbana de Hiroshima, Japón. El personal de defensa aérea emitió una advertencia de ataque aéreo, pero la gente pensó erróneamente que se trataba de un avión de reconocimiento, por lo que la mayoría de la gente no entró a tiempo al refugio antiaéreo. A las 8:15 horas, el bombardero B-29 arrojó una bomba y huyó sobre Hiroshima. La gran bomba negra cayó lentamente hacia el centro de la ciudad con un paracaídas y explotó cuando aún estaba a quinientos o seiscientos metros sobre el suelo. En el momento de la explosión, hubo un destello de luz brillante, y luego hubo un campo de explosión que destrozó el cielo y la tierra. Inmediatamente después, apareció una gran bola de fuego, que gradualmente se elevó, rodó y se expandió, convirtiéndose en una nube de humo de color marrón oscuro. El polvo y la grava del suelo se elevaron por el aire. Este era el "Little Boy", una de las tres partículas atómicas desarrolladas por el ejército estadounidense. "Little Boy" es una bomba de uranio "tipo pistola", de 3 metros de largo, un peso de unas 4 toneladas, 0,7 metros de diámetro, un equivalente a 15.000 toneladas de TNT, que contiene 60 kilogramos de uranio altamente enriquecido y una carga explosiva de 580 metros. 200.000 de los 245.000 habitantes de Hiroshima murieron o resultaron heridos. Todos los edificios de la ciudad se derrumbaron y quemaron bajo la influencia de la enorme onda expansiva. Una bomba atómica destruyó una ciudad.

Dos días después, a las 11:02 horas del 9 de agosto de 1945, el ejército estadounidense utilizó un bombardero B-29 para lanzar la segunda bomba atómica "Fat Man" en el centro de Nagasaki. La altura de la explosión fue de 503 metros. "Fat Man" pesa alrededor de 4,9 toneladas, mide 3,6 metros de largo, 1,5 metros de diámetro y tiene un equivalente de TNT de 22.000 toneladas. Es una bomba "concentradora" de plutonio. La explosión de esta bomba atómica causó 150.000 víctimas y desaparecidos de un total de 230.000 personas en la ciudad de Nagasaki, y la ciudad quedó destruida entre un 60% y un 70%. Estas dos bombas atómicas finalmente pusieron fin a la Segunda Guerra Mundial. Pero cuando la gente miraba la nube en forma de hongo que cubría el cielo, sentían que había aparecido un demonio verdaderamente aterrador.

Las bombas atómicas se dividen en dos tipos: "tipo arma" y "tipo convergente". Las armas nucleares producen poder destructivo a su manera.

Dependiendo del mecanismo de activación de la bomba. bomba atómica, se puede dividir en bombas atómicas de "tipo pistola" y bombas atómicas de "tipo convergente". La bomba atómica "tipo cañón" coloca dos fragmentos hemisféricos de material más pequeños que el volumen crítico a una cierta distancia entre sí, con la fuente de neutrones en el medio. La superficie esférica de la carga nuclear está cubierta con una capa de material sólido reflectante de neutrones, que se utiliza para reflejar los neutrones que escapan prematuramente para aumentar la velocidad de la reacción en cadena. Fuera de la capa de reflexión de neutrones hay explosivos, propulsores y detonadores de alta velocidad, y luego los detonadores se conectan al controlador de detonación. El controlador de detonación detona automáticamente el explosivo. Los dos materiales de fisión hemisféricos se comprimen rápidamente en una forma esférica achatada bajo el bombardeo de explosivos, alcanzando un estado supercrítico. La fuente de neutrones libera una gran cantidad de neutrones, lo que provoca que la reacción en cadena se desarrolle rápidamente y libere una enorme cantidad de energía en un período de tiempo muy corto. Se trata de una explosión de bomba atómica con un enorme poder destructivo. La bomba atómica "convergente" convierte los altos explosivos ordinarios en un dispositivo esférico, coloca una carga nuclear más pequeña que el volumen crítico en una pequeña bola y la coloca en la bola explosiva. Los explosivos detonan simultáneamente, comprimiendo rápidamente la bolita de carga nuclear y alcanzando un volumen supercrítico, provocando así una explosión nuclear. La bomba atómica "convergente" tiene una estructura compleja, pero tiene una alta tasa de utilización de cargas nucleares.