Презентация по физике к уроку в 11кл "Атом на войне"

• 1 слайд

  Ядерное оружие
  Выполнила Лихачева Т.А
  

• 2 слайд

  Ядерное оружие. Определение.
  Я́дерное ору́жие (или а́томное ору́жие) — взрывное устройство, в котором источником энергии является синтез или деление атомных ядер — ядерная реакция. В узком смысле — взрывное устройство, использующее энергию деления
  тяжёлых ядер. Устройства,
  использующие энергию, выделяющуюся
  при синтезе лёгких ядер, называются
  термоядерными. Ядерное оружие
  включает как ядерные боеприпасы,
  так и средства их доставки к цели и
  средства управления; относится к
  оружию массового поражения (ОМП)
  наряду с биологическим и химическим
  оружием.
  

• 3 слайд

  При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются:
  
  световое излучение
  ионизирующее излучение
  ударная волна
  радиоактивное заражение
  электромагнитный импульс
  

• 4 слайд

  В зависимости от типа ядерного заряда можно выделить:
  
  собственно ядерное оружие, в боеприпасе которого в момент взрыва происходит ядерная реакция деления тяжёлых элементов с образованием более лёгких; иногда выделяют так называемые «чистые» ядерные заряды, сконструированные таким образом, чтобы снизить до минимума радиоактивное заражение местности;
  термоядерное оружие, основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции — синтезе тяжёлых элементов из более лёгких, а в качестве запала для термоядерной реакции используется ядерный заряд;
  нейтронное оружие — ядерный заряд малой мощности, дополненный механизмом, обеспечивающим выделение большей части энергии взрыва в виде потока быстрых нейтронов; его основным поражающим фактором является нейтронное излучение и наведённая радиоактивность.
  

• 5 слайд

  Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно подорвать для получения взрыва той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен, поскольку распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва.
  
  Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:
  сверхмалые (менее 1 кт);
  малые (1 — 10кт);
  средние (10 — 100 кт);
  крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт);
  сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).
  

• 6 слайд

  Так кого же считают отцом ядерного оружия?
  В наши дни вряд ли надо напоминать, что Андрей Сахаров - отец советской водородной бомбы. На том же газетно-условном языке Эдвард Теллер - отец американской водородной бомбы, а Роберт Оппенгеймер - отец атомной.
  Андрей Сахаров (1921-1989)
  Эдвард Теллер (р. 1908)
  Роберт Оппенгеймер (1904-1967)
  

• 7 слайд

  Биография
  Эдварда Теллера
  
  Родился в Будапеште в еврейской семье. Учился в Высшей технической школе в Карлсруэ, в Мюнхенском университете (у А.Зоммерфельда), в Лейпцигском университете (у В.Гейзенберга) в котором в 1930 защитил докторскую диссертацию.
  
  В 1935—1941 он — профессор физики университета Джорджа Вашингтона.
  В 1941- вошел в состав исследовательской группы по созданию атомной бомбы.
  С 1954 — директор вновь организованной Ливерморской радиационной лаборатории им. Лоуренса при Калифорнийском университете. Руководитель программы по созданию водородной бомбы. С 1965 по 1958 Теллер был членом генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии США.
  
  Теллер принадлежал к тем американским ученым, которые настаивали на необходимости обеспечения приоритета США в сфере ядерных вооружений. Он выступал против запрещения ядерных испытаний в трех средах, за развертывание лазерного оружия в космосе.
  
  Также Теллер занимался исследованиями в области квантовой механики, ядерной физики, спектроскопии многоатомных молекул, физической химии, физики космических лучей и элементарных частиц. Совместно с Г.Гамовым в 1936 сформулировал правило отбора при β -распаде, внес большой вклад в теорию ядерных взаимодействий. Независимо от других в 1947 постулировал существование мезоатомов.
  В 1962 Теллер был удостоен премии Э.Ферми Комиссии по атомной энергии США «за вклад в химическую и ядерную физику, за руководство исследованиями в области термоядерного синтеза и за усилия по укреплению национальной безопасности».
  

• 8 слайд

  Андре́й Са́харов
  Андре́й Дми́триевич Са́харов (21 мая 1921 — 14 декабря 1989) — советский физик, академик СССР и политический деятель, диссидент и правозащитник. В 1948 году был зачислен в специальную группу и до 1968 года работал в области разработки термоядерного оружия. Одновременно вместе с И. Е. Таммом в 1950-51 гг. сделал пионерские работы по управляемой термоядерной реакции. Внёс вклад в заключение Московского Договора о запрещении испытаний в трех сферах. С конца 1950-х активно выступал за прекращение испытаний ядерного оружия.
  В 1975 году написал книгу «О стране и мире».
  В том же году Сахарову была присуждена
  Нобелевская премия мира. 22 января 1980
  года без суда был сослан в город Горький.
  Тогда же указом Президиума Верховного Совета
  СССР был лишён звания трижды Героя
  Социалистического труда и постановлением
  Совета Министров СССР — звания лауреата
  Сталинской (1953) и Ленинской (1956) премий.
  Был освобождён после семилетнего заключения.
  В 1989 году избран народным депутатом СССР.
  В 1991 году почта СССР выпустила марку,
  посвящённую А. Д. Сахарову.
  

• 9 слайд

  Ро́берт Оппенге́ймер
  Ро́берт Оппенге́ймер (англ. Julius Robert Oppenheimer ; 22 апреля 1904, Нью-Йорк — 18 февраля 1967, Принстон, Нью-Джерси, США) — американский физик еврейского происхождения. Труды по квантовой механике, физике атомного ядра и космических лучей, разделению изотопов, нейтронным звёздам. Руководил (1943—1945) созданием американской атомной бомбы (Манхэттенский проект) в ЛАНЛ. Председатель генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии США (1946—1952), директор (1947—1966) Института фундаментальных исследований в Принстоне. Выступил против создания водородной бомбы и в связи с этим в 1953 обвинён в «нелояльности» и отстранён от секретных работ.
  

• 10 слайд

  Первое ядерное оружие
  Первое ядерное оружие было разработано в конце Второй мировой войны, в 1944 году, в рамках американского сверхсекретного «Манхэттенского проекта» под руководством Роберта Оппенгеймера. Первая бомба взорвана в США, в порядке испытаний, 16 июля 1945 года. Вторая и третья были сброшены американцами в августе того же года на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа) — это первый и единственный в истории человечества случай боевого применения ядерного оружия.
  

• 11 слайд

  Кто отец водородной бомбы и
  кто ее мать?
  Ганс Бете (р. 1906)
  Клаус Фукс (1911-1988)
  О Гансе Бете говорят, что он человек “блестящего ума ", "один из наиболее выдающихся в области атомной энергии «.
  Но все же Фукса считают дедом трех водородных бомб -- американской, советской и британской, для которых он работал по штату и “внештатно”.
  
  

• 12 слайд

  Строение атомной бомбы
  Атомная бомба состоит из металлической оболочки, по краям которой расположен сильнорадиоактивный изотоп урана 235, а между двумя этими урановыми частями находится перегородка из графита, которая задерживает и отражает нейтронное излучение урана. Известно, что если в один атом урана попадет один нейтрон, то атом урана разрушается (распадается) с высвобождением энергии в виде альфа, бета и гамма лучей, а также большого количества нейтронов (235?). Таким образом, высвободившиеся нейтроны попадают в соседние атома урана, в результате распадаются уже несколько атомов урана с высвобождением (суммарно) еще в несколько раз большего количества нейтронов, которые попадают в еще большее количество атомов. Происходит лавинообразная цепная реакция - атомный взрыв. Уран - нестабильный элемент. То есть небольшое количество нейтронов распадается самостоятельно в случайном порядке, поэтому он радиоактивен, то есть постоянно излучает альфа, бета, гамма и нейтронное излучение. В природе уран встречается в виде изотопа 238, который намного менее радиоактивен, к тому же встречается в руде, а не в чистом виде, поэтому в природе цепные атомные реакции с атомными взрывами не происходят. На атомных заводах (станциях) получают уран 235.
  Он очень сильно радиоактивен. И если масса очищенного урана 235 находящегося в одном куске превысит критическую, то из-за самооблучения начнется цепная атомная реакция - атомный взрыв. Поэтому уран 235 хранят в количестве меньшем, чем критическая масса. В атомной бомбе находятся два куска урана A и B, разделенные графитовой перегородкой, которая поглощает потоки нейтронов. Чтобы произошел атомный взрыв даже не обязательно, чтобы уран находился в виде одного куска с массой превышающей критическую, достаточно, чтобы два куска, с массой несколько меньшей, чем критическая находились рядом и тогда цепная реакция начнется из-за того, что они друг-друга облучают потоком нейтронов. Кусок A излучает нейтроны, которые попадают в кусок B, который под воздействием этих нейтронов сам начинает излучать еще больше нейтронов и они попадают в кусок A, и он тогда еще больший поток излучает в B и так далее, происходит цепная реакция - атомный взрыв. В атомной бомбе куски урана разделены графитовой перегородкой, которая предотвращает цепную реакцию. И таким образом, чтобы произошел атомный взрыв надо, чтобы графитовая перегородка была убрана. Ее убирают с помощью с помощью взрыва обычного взрывного устройства, например, тротилового. После разрушения графитовой перегородки два куска урана с суммарной массой выше критической начинают взаимооблучаться и происходит неуправляемая цепная ядерная реакция - атомный взрыв.
  

• 13 слайд

• 14 слайд

  СТРОЕНИЕ ВОДОРОДНОЙ БОМБЫ
  
  
  
  Водородная бомба имеет в своем составе атомную бомбу, окруженную тяжелой водой, состоящей из атомов обычного кислорода и атомов изотопа водорода дейтерия или трития, либо вместо тяжелой воды, что более эффективно, используется чистый тяжелый водород дейтерий или тритий в сжатом, сжиженном виде. Взрыв атомной бомбы вызывает разогрев окружающей среды до температуры, как минимум, 30 млн. градусов (эта температура сходна с температурой недр звезд, где происходят термоядерные реакции - горит водород, превращаясь в гелий, а гелий в более тяжелые элементы), что вызывает разогрев дейтерия, окружающего атомную бомбу, до этой температуры и дейтерий (изотоп водорода) превращается в гелий с выделением большого количества энергии в виде ядерных излучений. Взрыв 1 кг дейтерия вызывает примерно такое же высвобождение энергии, что и взрыв атомной бомбы той же массы. Таким образом, чем больше будет водорода вокруг атомной бомбы, тем сильнее будет взрыв. Теоретически, количество водорода, внутри атомной бомбы ничем не ограничено, а это значит, что можно получить взрыв водородной оболочки мощностью в неограниченное количество раз большей, чем мощность начинки, состоящей из обычной атомной бомбы.
  
  E=mc^2
  
  

• 15 слайд

  Атомная и водородная бомба прямое доказательство верности формулы Эйнштейна E=mc^2. Эта формула входит в состав известной своей парадоксальностью теории относительности. Правда, верность некоторых формул, еще не подтверждает верность всей теории целиком, однако все проведенные эксперименты, направленные на проверку этой теории пока ее подтверждают. Ну, а то, что существуют некоторые теоретические изыскания, заставляющие усомниться в теории относительность Эйнштейна, скорее всего, говорят лишь о том, что некоторые формулы Эйнштейна нужно немного дополнить новыми переменными и усложнить не меняя основного стержня, подобно тому, как формулы Эйнштейна являются лишь продолжением формул Ньютона, точнее при упрощении формул Эйнштейна мы выходит на классические формулы Ньютона.
  Вот простой расчет, показывающий количество энергии, которое выделяет атомная бомба. Приблизительно будем считать, что бомба имеет массу 1 кг (хотя реальные бомбы несколько тяжелее). Скорость света 300'000 км/c или 300'000'000 м/c. Перемножаем 1*300000000*300000000=9Е+16=90000000000000000 Дж. Итак при взрыве одного килограмма ядерного материала выделяется 300 млн. джоулей энергии в виде различных излучений, тепла, света и ударной волны. Таким образом масса превращается в чистую энергию. Подобно тому, что энергия имеет массу и, например, свет звезд проходящих около Солнца преломляется под действием его гравитационного поля.
  
  
  
  

• 16 слайд

  Принцип действия
  
  
  В основу ядерного оружия положена неуправляемая цепная реакция деления ядра. Существуют две основные схемы: «пушечная», иначе называемая баллистической и имплозионная. «Пушечная» схема характерна для самых примитивных моделей ядерного оружия I-го поколения, а также артиллерийских и стрелковых ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру оружия. Суть её заключается в «выстреливании» навстречу друг другу двух блоков делящегося вещества докритической массы. Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет более высокий нейтронный фон, что приводит к увеличению требующейся скорости соединения частей заряда, превышающий технически достижимые. Вторая схема подразумевает получение сверхкритического состояни путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки, которой для фокусировки придаётся весьма сложная форма и подрыв производится одновременно в нескольких точках с прецизионной точностью.
  
  Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципах деления тяжёлых элементов, ограничивается сотнями килотонн. Создать более мощный заряд, основанный только на делении ядер, если и возможно, то крайне затруднительно: увеличение массы делящегося вещества не решает проблему, так как начавшийся взрыв распыляет часть топлива, оно не успевает прореагировать полностью и, таким образом, оказывается бесполезным, лишь увеличивая массу боеприпаса и радиоактивное поражение местности. Самый мощный в мире боеприпас, основанный только на делении ядер, был испытан в США 15 ноября 1952 года, мощность взрыва составила 500 кт[1].
  

• 17 слайд

  Урановая бомба
  
  
  Для того, чтобы реакция могла поддерживать сама себя, необходимо соответствующее «топливо», в качестве которого на первых этапах использовался изотоп урана.
  
  Уран в природе встречается в виде двух изотопов — уран-235 и уран-238. При поглощении ураном-235 нейтрона в процессе распада выделяется от одного до трёх нейтронов:
  
  
  
  Уран-238, напротив, при поглощении нейтронов умеренных энергий не выделяет новые, препятствуя ядерной реакции. Он превращается в уран-239, затем в нептуний-239, и наконец, в относительно стабильный плутоний-239.
  
  Для обеспечения работоспособности ядерной бомбы содержание урана-235 в ядерном топливе должно быть не ниже 80 %, иначе уран-238 быстро погасит цепную ядерную реакцию. Природный же уран почти весь (около 99,3 %) состоит из урана-238. Поэтому при производстве ядерного топлива применяют сложный и многоступенчатый процесс обогащения урана, в результате которого доля урана-235 повышается.
  
  Бомба на основе урана стала первым ядерным оружием, использованным человеком в боевых условиях (бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму). Из-за ряда недостатков (трудности получения, разработки и доставки) на данный момент не распространены, уступая более совершенным бомбам на основе других радиоактивных элементов с более низкой критической массой.
  

• 18 слайд

  Плутониевая бомба
  
  
  
  Первым ядерным зарядом, взорванным в испытательных целях, было ядерное устройство «Gadget», «Штуковина» (англ. gadget — приспособление, безделушка) — прототип плутониевой бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки. Испытания проводились на полигоне неподалеку от г. Аламогордо в штате Нью-Мексико.
  
  Конструктивно эта бомба представляла собой несколько сфер, вложенных друг в друга:
  Импульсный нейтронный инициатор (ИНИ, «ёжик», «урчин» (англ. urchin)) — шар диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрий-полоний или металлического полония-210 — первичный источник нейтронов для резкого снижения критической массы и ускорения начала реакции. Срабатывает в момент перевода боевого ядра в закритическое состояние (при сжатии происходит смешение полония и бериллия с выбросом большого количества нейтронов). В настоящее время короткоживущий полоний-210 заменён долгоживущим плутонием-238, также способным при смешении с бериллием к мощному нейтронному импульсу.
  Плутоний. Желателен максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.
  Оболочка (англ. tamper), служащая отражателем нейтронов (из урана).
  Обжимающая оболочка (англ. pusher) из алюминия. Обеспечивает бо́льшую равномерность обжима ударной волной, в то же время предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.
  Взрывчатое вещество со сложной системой подрыва, обеспечивающей синхронность подрыва всего взрывчатого вещества. Синхронность необходима для создания строго сферической сжимающей (направленной внутрь шара) ударной волны. Несферическая волна приводит к выбросу материала шара через неоднородность и невозможность создания критической массы. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Используется комбинированная схема (система линз) из «быстрой» и «медленной» взрывчаток — боратола и ТАТВ.
  Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов - две сферических крышки и пояс, соединяемых болтами.
  

• 19 слайд

  Скорость распространения
  Фаза разряжения
  

• 20 слайд

  ДЕГРАДАЦИЯ ЖИЗНИ ПОСЛЕ АТОМНОЙ ВОЙНЫ
  
  В настоящее время в мире накоплено более
  20000 действующих ядерных зарядов. Этого в 20
  раз больше, того количества, которое может уничтожить все человечество и сделать Землю непригодной для жизни высших животных. А после использования всего потенциала худо-бедно смогут сохранится лишь бактерии и некоторые простейшие представители фауны, флора же выродится до сине-зеленых водорослей, которые смогут существовать лишь в экваториальных широтах, возможно не затронутых глобальной ядерной зимой. Глобальная атомная война - настоящий конец света, который отбросит развитие жизни на несколько миллиардов лет назад, причем если жизнь и сможет снова эволюционировать, то будет это делать в резко извращенном виде, долго, очень долго не переходя к более высоким формам, так как в условия высокого радиоактивного фона сложная молекула ДНК, присущая высшим существам не сможет устойчиво существовать, либо добрая доля ДНК будет содержать программы направленные на регенерацию повреждений вызванных радиацией и лишь ее небольшой остаток будет реализовывать внешние функции организма, как, например, это организовано у тараканов и некоторых бактерий, который настолько эффективно защищают свою простую ДНК(сложную защитить вообще невозможно), что способны существовать даже в недрах ядерных реакторов или в термальных водах, ведь температура - тоже сильный фактор, повреждающий ДНК.
  

• 21 слайд