Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Broń jądrowa Kamil Oleszek Szymon Miazga Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej 04.11.2015.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Broń jądrowa Kamil Oleszek Szymon Miazga Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej 04.11.2015."— Zapis prezentacji:

1 Broń jądrowa Kamil Oleszek Szymon Miazga Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej

2 Broń jądrowa Rodzaj broni masowego rażenia wykorzystującej wewnątrzjądrową energię wydzielaną podczas niekontrolowanej łańcuchowej reakcji rozszczepienia jąder ciężkich pierwiastków (uranu i plutonu) lub reakcji termojądrowej syntezy lekkich pierwiastków z wodoru. Wikipedia.org 2

3 Broń jądrowa 1.Historia 2.Podłoże techniczne 3.Rodzaje 4.Wykorzystanie w świecie i skutki 3

4 Historia Początek XX wieku – Pierwsze badania nuklearne prowadzone w Wielkiej Brytanii i w Niemczech – Niemieccy naukowcy dokonali rozszczepienia jądra atomu Budowa amerykańskiego ośrodka naukowo-badawczego. Projekt Manhattan. 4

5 Historia Uruchomienie Chicago Pile – Pierwsze prace nad skonstruowaniem radzieckiej bomby atomowej – Tajne porozumienie USA i Wielkiej Brytanii o współpracy przy budowie bomby atomowej Uruchomienie amerykańskiej operacji Alsos. 5

6 Historia 1944 – Prace nad modyfikacją niemieckiego pocisku rakietowego V – Skopiowanie amerykańskich bombowców strategicznych B-29 przez radzieckich konstruktorów – Pierwszy cel – Berlin – Eksplozja próbna w stanie Nowy Meksyk (USA). Eksperyment Trinity. 6

7 Historia Użycie bojowe: bombardowanie japońskich wysp: - 6 sierpnia 1945 – Hiroszima (bomba Little Boy), - 9 sierpnia 1945 – Nagasaki (bomba Fat Man). 2 września Kapitulacja Japonii i zakończenie II wojny światowej – Stany Zjedznoczone posiadały 13 bomb atomowych. 7

8 Historia 1949 – Eksplozja pierwszej radzieckiej bomby atomowej – Wielka Brytania przeprowadza pierwszą próbę swojej bomby atomowej – USA przeprowadza próbę swojej pierwszej bomby wodorowej ZSRR przeprowadza próbę swojej pierwszej bomby wodorowej. 8

9 Historia 1960 – Pierwszy francuski wybuch atomowy. (Sahara) 1963 – Układ o zakazie prób broni jądrowej w atmosferze, przestrzeni kosmicznej i pod wodą – Pierwszy chiński wybuch atomowy – Układ o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej 9

10 Historia 1996 – Traktat o całkowitym zakazie prób z bronią jądrową – U dana (podziemna) próba detonacji bomby atomowej na terenie Korei Północnej. 10

11 Podłoże techniczne Masa krytyczna - minimalna masa, w której reakcja rozszczepienia przebiega w sposób łańcuchowy W wyniku umieszczenia w jednym miejscu masy większej niż masa krytyczna reakcja będzie przebiegać w sposób lawinowy, co pociągnie za sobą wydzielenie olbrzymich ilości energii U kg U kg Pu kg 11

12 Podłoże techniczne Energia jądrowa jest produktem reakcji zachodzących w jądrach atomów 2 sposoby wytworzenia Synteza termojądrowa Rozszczepianie ciężkich jąder 12

13 Bomba atomowa – zasady projektowania Przed detonacją materiał rozszczepialny musi być przechowywany w postaci podkrytycznej Podczas łączenia materiału rozszczepialnego w masę krytyczną należy chronić go przed promieniowaniem neutronowym 13

14 Bomba atomowa – zasady projektowania Należy zbombardować masę (nad)krytyczną neutronami w najbardziej optymalnym momencie Nie wolno dopuścić do wybuchu materiału rozszczepialnego dopóki rozszczepienie się nie zakończy 14

15 Bomba atomowa – warianty konstrukcyjne Zestaw implozyjny: –Proces szybki i skuteczny –Wymagana duża dokładność Działo artyleryjskie: –Wielokrotnie wolniejszy proces –Mniejsze skomplikowanie 15

16 Działo artyleryjskie Scalanie materiału rozszczepialnego w celu uzyskania masy krytycznej poprzez wstrzeliwanie jednego materiału rozszczepialnego w drugi Podstawowy sposób konstrukcji bomb atomowych w pierwszej fazie ich rozwoju 16

17 Działo artyleryjskie 3 – detonator 4 – konwencjonalny ładunek wybuchowy 5 – „pocisk” z materiału rozszczepialnego 9 – lufa 12 – materiał rozszczepialny Wikipedia.org 17

18 Działo artyleryjskie 18

19 Działo artyleryjskie „Little Boy” Wikipedia.org 19

20 Implozja Kompresja podkrytycznej masy materiału rozszczepialnego w postaci kulistej/cylindrycznej za pomocą wybuchowych materiałów chemicznych Najpierw detonowane są materiały wybuchowe z zewnętrznej strony Fala uderzeniowa przesuwa się do wewnątrz powodując kompresję materiału rozszczepialnego i zwiększając gęstość do stanu nadkrytycznego 20

21 Implozja 7 - Bloki materiału wybuchowego 9 - Powłoka głowicy 11 - Materiał wybuchowy 12 - Materiał rozszczepialny Wikipedia.org 21

22 Implozja Szybkie łączenie ładunków podkrytycznych – możliwość stosowania materiałów o dużej liczbie samoistnych rozszczepień Dzięki wysokiemu ciśnieniu zwiększa się efektywność bomby – możliwe jest tworzenie głowic z mniejszą ilością materiału rozszczepialnego Zmniejszenie masy bomby 22

23 Implozja „Fat Man” Wikipedia.org 23

24 Inicjowanie reakcji rozszczepiania Metody rozpoczęcia reakcji w najbardziej odpowiednim momencie: –utrzymywanie masy w stanie nadkrytycznym do czasu, gdy powstałe z samorzutnego rozpadu neutrony ją zapoczątkują –zastosowanie źródła neutronów, którego działanie zostaje dokładnie zsynchronizowane z procesem łączenia mas 24

25 Inicjowanie reakcji rozszczepiania 25

26 Zapobieganie przedwczesnej dekompozycji zestawu Wskutek rozszczepienia znacznej części masy, jej temperatura wzrasta na tyle, że układ rozszerza się w stopniu powodującym wygaśnięcie reakcji w ciągu zaledwie kilku pokoleń neutronów. Zmniejsza to znacznie wydajność broni z ładunkiem rozszczepialnym. Praktyczna efektywność ograniczona jest do 25% 26

27 Zapobieganie przedwczesnej dekompozycji zestawu Sposoby zwiększania wydajności: –Technika implozji –Mechanizm wydłużenia czasu utrzymywania masy krytycznej w stanie złączonym W tym celu ładunek otacza się warstwą materiału o wysokiej gęstości. W czasie kompresji spełnia ona funkcję tłoka –Tłok spełnia rolę reflektora, dzięki czemu zmniejsza się ilość materiału, zużywana do wytworzenia masy krytycznej. 27

28 Bomba termojądrowa – zasady projektowania Ładunek 2-fazowy Jan Pięta – „Broń masowego rażenia” 28

29 Konfiguracja Tellera-Ulama Potrzeba znalezienia tańszego i bardziej stabilnego paliwa niż tryt Pozwala na taką kompresję deuteru by mogła zajść reakcja D-D W wysokich temperaturach w bombach atomowych 80% lub więcej energii występuje jako promieniowanie X, a nie jako energia kinetyczna. 29

30 Bomba termojądrowa – zasady projektowania Ładunek 3-fazowy Jan Pięta – „Broń masowego rażenia” 30

31 Rodzaje Broń nuklearna jest oparta na wykorzystaniu reakcji jądrowej materiałów rozszczepialnych lub reakcji kombinowanej: rozszczepienie-synteza. Pod względem budowy zewnętrznej, rozmiarów i ciężaru bomba jądrowa zbliżona jest do konwencjonalnej bomby lotniczej. Bomba lotnicza Bomba jądrowa Wikipedia.org 31

32 Rodzaje Zasadniczymi elementami są: -Ładunek jądrowy, -Urządzenie zapłonowe, -Powłoka metalowa. Ze względu na sposób działania wyróżnia się: –Bombę rozszczepieniową (F od fission), –Bombę termojądrową (FF od fission-fusion), –Bombę płaszczową (FFF od fission-fusion-fission). 32

33 Bomba rozszczepieniowa Bomba atomowa – czerpie swoją energię z reakcji rozszczepienia ciężkich jąder atomowych (np. uranu lub plutonu) na lżejsze pod wpływem bombardowania neutronami. Rozpadające się jądra emitują kolejne neutrony, które bombardują inne jądra, wywołując reakcję łańcuchową. Reakcja łańcuchowa wydziela ogromną ilość energii. Wysoka temperatura i energia produktów rozpadu powodują błyskawiczne rozproszenie materiału rozszczepialnego i przerwanie reakcji łańcuchowej. 33

34 Bomba termojądrowa Zasada działania bomby wodorowej opiera się na wykorzystaniu reakcji termojądrowej, czyli łączenia się lekkich jąder atomowych (np. wodoru lub helu) w cięższe, czemu towarzyszy wydzielanie ogromnej ilości energii. Wikipedia.org 34

35 Bomba wodorowa Reakcje termojądrowe zachodzą w ładunku jądrowym. Schemat głównych reakcji jądrowych 6 Li + n → 4 He + T + 4,8 MeV T + D → 4 He + n + 17,6 MeV D + D → T + p + 4 MeV D + D → 3 He + n + 3,3 MeV 35

36 Bomba wodorowa Zasada działania, budowa bomby wodorowej. Wikipedia.org 36

37 Bomba neutronowa Bomba neutronowa to specjalny rodzaj bomby termojądrowej, pozbawionej ekranu odbijającego neutrony, w której energia powstaje w wyniku reakcji syntezy deuteru z trytem. Siła jej wybuchu jest relatywnie niewielka. Jest określana jako „bomba czysta”, ponieważ nie powoduje dużego skażenia terenu. 37

38 Bomba neutronowa Czynnikiem rażącym jest promieniowanie przenikliwe – neutronowe, przenikające przez materię i zabójcze dla organizmów żywych. Unosi ono nawet 80% energii wyzwolonej w trakcie detonacji. 38

39 Bomba płaszczowa Brudna bomba – bomba, której celem jest rozsianie materiału radioaktywnego, a przez to doprowadzenie do promieniotwórczego skażenia terenu, na możliwie dużym terenie przy wykorzystaniu wybuchu klasycznego materiału wybuchowego. Broń ta nie jest rodzajem broni nuklearnej. 39

40 Bomba kobaltowa Bomba kobaltowa zawiera w osłonie kobalt, który pod wpływem wytwarzanych przez ładunek neutronów przekształca się w izotop Co-60, silne i trwałe źródło promieniowania gamma. Jedna bomba kobaltowa została zdetonowana przez Brytyjczyków, lecz test jednokilotonowej bomby zakończył się niepowodzeniem. 40

41 Wykorzystanie w świecie Broń nuklearna jako karta przetargowa na arenie politycznej Państwa posiadające broń jądrową stawały się poważnymi graczami w rozgrywkach militarnych i politycznych Ilość posiadanych bomb atomowych jako czynnik decydujący o układzie sił na świecie 41

42 USA – pierwsza potęga atomowa Atak na Hiroszimę i Nagasaki Wikipedia.org 42

43 Zimna wojna – kryzysy atomowe Lata 1945 – Nuklearny wyścig zbrojeń pomiędzy USA i ZSRR 16 kryzysów atomowych – realnych gróźb rozpoczęcia wojny nuklearnej Duży oddźwięk w kulturze i społeczeństwie – lęk przed zagładą ludzkości lub upadkiem cywilizacji 43

44 Zimna wojna – kryzysy atomowe KryzysRok Długość trwania Zagrożenie wywołane przez Strategiczna broń jądrowa USAZSRR 1Iran1946Jeden dzieńUSA400 2Jugosławia1946Jeden dzieńUSA400 3Berlin I miesięcyUSA1200 4Korea miesięcyUSA400? 5Wietnam I19543 miesięcyUSA1200? 6Chiny I19548 miesięcyUSA1200? 7Suez19567 dniUSA, ZSRR Chiny II19582 miesiąceUSA Berlin II19594 miesiąceUSA Berlin III19614 miesiąceUSA Kuba19622 tygodnieUSA, ZSRR Wietnam II19693 miesiąceUSA Jordania19702 tygodnieUSA Izrael dniUSA Iran II19806 miesięcyUSA Pierwsze Uderzenie miesiąceUSA Łącznie107 miesięcy kryzysu jądrowego Atominfo.pl 44

45 Państwa posiadające broń jądrową PaństwoLiczba wszystkich głowic jądrowych Rosja7,5–8 tysięcy Stany Zjednoczone7100 Wielka Brytania215–225 Francjaokoło 300 Chiny250 Indie90–110 Pakistan100–120 Korea Północnamniej niż 10 Izrael80 Wikipedia.org 45

46 Skutki wybuchu nuklearnego 46

47 Skutki wybuchu nuklearnego Promieniowanie jonizujące: –Wpływ jonizującego promieniowania na zdrowie jest dość złożony: duże dawki mogą być śmiertelne –Wyjątkowe znaczenie posiada elektromagnetyczny impuls (EMI) – będący skutkiem promieniowania jonizującego Skażenia promieniotwórcze –W przeciwieństwie do produktów reakcji rozszczepiania w bombie atomowej, nie ma dostatecznych podstaw, by sądzić, iż produkty reakcji termojądrowej będą promieniotwórcze 47

48 Car bomba Największa w historii zdetonowana bomba termojądrowa Moc 58 Mt – moc ok 4000 bomb zrzuconych na Hiroszimę W celach bezpieczeństwa moc ograniczona z możliwych do osiągnięcia 150 Mt Detonacja na wys m. nad rosyjską wyspą Nowa Ziemia 48

49 Car bomba Wikipedia.org 49

50 Literatura Jerzy Kubowski – Broń jądrowa; fizyka – budowa – działanie – skutki Jan Pięta – Broń masowego rażenia; Broń jądrowa https://www.wikipedia.org/ 50 Dziękujemy za uwagę


Pobierz ppt "Broń jądrowa Kamil Oleszek Szymon Miazga Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej 04.11.2015."

Podobne prezentacje


Reklamy Google