В этой главе мы напомним некоторые элементарные сведения о строении вещества, необходимые для понимания принципа действия ядерных бомб.

 

I. Химические элементы

1. Количество элементов. Периодическая система элементов Менделеева.

В отличие от химических соединений, которых в природе существует очень много (3,5 тыс. соединений из общего количества 300 тыс., известных нам на сегодняшний день), количество простых веществ, или элементов, в природе ограниченно. Последние принято классифицировать по их атомному весу, который при обозначении элемента стоит обычно рядом с его символом. Наиболее известной классификацией элементов является периодическая система элементов Менделеева, где за основу принят кислород, обозначаемый латинской буквой О, с атомным весом 16. Атом кислорода по этой системе обозначается О16. В таблице Менделеева в клетке № 1 стоит самый легкий элемент — водород, а в клетке № 92 — уран.

В 1869 году, когда Менделеев предложил свою классификацию, было известно всего 63 элемента. Менделеев утверждал, что большинство принятых в то время атомных весов были неверными и что всего в природе должно существовать 92 элемента. И действительно, в 1871 году Лекок де Буабодран открыл галлий (№ 31), в 1879 году Нильсон выделил скандий (№ 21), а в 1887 году Винклер открыл германий (№ 32). В дальнейшем открытие новых элементов пошло более быстрыми темпами, и в 1939 году все пустые клетки таблицы Менделеева были заполнены, за исключением клеток под номерами 41, 63, 85 и 87.

К началу 1956 года был известен 101 элемент. Элемент № 100 — фермий — впервые был получен искусственным путем в конце 1953 года, а в конце 1954 года ученым удалось обнаружить 17 атомов 101-го элемента периодической системы Менделеева. В настоящее время говорят уже о существовании 108 элементов, причем элементы от № 102 до № 105 являются довольно устойчивыми, и их можно обнаружить обычным химическим путем, а три последних элемента неустойчивы, и для их исследования приходится прибегать к помощи ядерной химии.

В каждой клетке периодической системы Менделеева могут стоять несколько разновидностей одного и того же элемента, называемых изотопами. Так, в клетке № 1, кроме обычного (легкого) водорода, можно обнаружить еще два его изотопа: дейтерий и тритий, а в клетке № 92 находятся 11 изотопов урана.

2. Обозначение элементов. Число Авогадро.

Каждый элемент обозначается определенным символом, например, кислород — О, водород — Н, уран — U. У этого символа в виде индексов указываются:

а) атомный номер, обозначаемый буквой Z. Атомный номер соответствует номеру клетки, которую занимает данный элемент в таблице Менделеева. Например, водород имеет атомный номер 1, гелий — 2, литий — 3, кислород — 8, уран — 92, плутоний — 94;

б) массовое число А, представляющее собой округленный до целых единиц атомный вес того или иного элемента. Так, массовое число водорода будет равно 1, а урана — 238.

Поэтому в ядерной физике каждый элемент обозначается следующим образом: zXA.

В ядерной физике встречается также понятие грамм-атома. Грамм-атом какого-либо элемента — это число граммов этого элемента, соответствующее его атомному весу. Таким образом, 1 грамм-атом водорода равен 1,008 г, а 1 грамм-атом урана — 238,07 г. Необходимо отметить, что в грамм-атоме любого элемента содержится всегда одно и то же количество атомов. Это количество, называемое числом Авогадро, равно примерно 6 .1023 (то есть 6 с 23 нулями).

Теперь необходимо хотя бы коротко остановиться на строении атома.

 

II. Строение атома

Каждое химическое вещество состоит из однородных частиц, называемых молекулами. Если разложить молекулу на более элементарные составные части, мы получим атомы.

Атом принято схематически изображать в виде ядра с вращающимися вокруг него электронами. Ядро состоит из двух видов элементарных частиц (нуклонов): протонов, несущих положительный электрический заряд, и нейтронов, не имеющих никакого электрического заряда. Вокруг ядра вращается целый рой отрицательно заряженных электронов, расположенных в несколько слоев.

1. Атомный номер Z и массовое число А.

Количество протонов, содержащихся в ядре того или иного элемента, равно атомному номеру Z этого элемента. Например, в ядре водорода и его изотопов содержится всего один протон, а в ядре урана — 92 протона. Поэтому водород имеет атомный номер 1, а уран — 92.

Атом электрически нейтрален. Поскольку величина электрического заряда протона равна величине заряда электрона, который называется элементарным зарядом, можно сделать вывод, что число протонов в ядре равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Следовательно, атомный номер элемента дает возможность судить как о количестве протонов, так и о количестве электронов, содержащихся в атоме этого элемента.

Массовое число А соответствует количеству нуклонов или общему числу протонов и нейтронов в ядре того или иного элемента.

В ядре легкого водорода содержится всего один протон, вокруг которого вращается один электрон. В ядре дейтерия, кроме протона, имеется 1 нейтрон, что в сумме составляет 2 частицы, а в ядре трития — 2 нейтрона, то есть всего 3 частицы. Поэтому мы обозначаем эти изотопы так: легкий водород — iH1, дейтерий — iH2, тритий — iH3.

Из 11 изотопов урана 3 изотопа (с атомным весом 234, 235 и 238) являются естественными.

Содержание урана 235 в природном уране составляет 1/140, а урана 238 — 139/140. Это означает, что на каждые 140 ядер природного урана приходится всего одно ядро урана 235, а остальную массу его составляет уран 238. Что касается урана 234, то в природном уране можно обнаружить лишь его следы.

В ядре урана 235 насчитывается 235 нуклонов. Поскольку число протонов в ядре урана равно 92, простым вычитанием можно определить количество нейтронов, которое в ядре урана 235 будет равно 143. Уран 238 отличается от урана 235 тем, что в его ядре на 3 нейтрона больше. Эти 3 естественных изотопа урана можно обозначить следующим образом: 92U234, 92U235, 92U238.

Плутоний, который в таблице Менделеева стоит в 94-й клетке, имеет массовое число 239. Это означает, что ядро плутония содержит 94 протона и 145 нейтронов.

Следовательно, количество нейтронов любого элемента равно разности А — Z.

Число нейтронов в ядрах легких элементов, как правило, примерно равно числу протонов. Что касается тяжелых элементов, то в их ядрах нейтронов больше, чем протонов.

2. Размеры атома и ядра.

Радиус атома выражается числом порядка 10-8 см, что соответствует десяти тысячным микрона (микрон равен тысячной доле миллиметра), радиус ядра равен примерно 10-13 см, или одной миллиардной доле микрона. Иными словами, атом в 100 тыс. раз больше его ядра. Из этих цифр можно сделать вывод, что между ядром и электронной оболочкой ничего нет — «вещество заполнено пустотой».

Необходимо сделать еще одно важное замечание: почти вся масса атома сосредоточена в ядре. Чтобы проиллюстрировать необычайную плотность ядра, скажем, что 1 см3 ядер урана весит более 100 млн. т!

Конечно, представить себе такую громадную плотность очень трудно.

3. Сложное строение атома.

Схема атома, которую мы дали выше, очень упрощена. На самом же деле, кроме тех частиц, о которых мы уже говорили, существуют еще положительно заряженные электроны, называемые позитронами, а также отрицательно заряженные протоны, или антипротоны. Сейчас ученые говорят даже об антинейтронах. Действительно, в некоторых случаях протоны передают свой заряд нейтронам. Следовательно, эти две частицы могут в определенных условиях превращаться из одной в другую. Кроме того, они связаны между собой особыми силами, носящими название ядерных сил, природа которых мало изучена. Не подлежит сомнению, что все эти понятия со временем будут уточнены и, может быть, ученым удастся обнаружить новые частицы, более элементарные, чем известные нам сегодня.

Все так называемые «классические» свойства элементов (химические, электрические, магнитные) обусловливаются числом электронов и структурой электронной оболочки. Лишь явления радиоактивности и превращения элементов связаны с изменениями внутри ядра. Электроны должны рассматриваться одновременно и как материальные частицы, и как волны; эта их двойственная природа легла в основу квантовой механики, принципы которой были сформулированы в 1924 году Луи де Бройлем.

 

III. Закон взаимосвязи массы и энергии

1. Формула Эйнштейна.

Мы знаем, что существует закон сохранения массы: «Ничто в природе не пропадает бесследно и не создается из ничего, все превращается». С другой стороны, известно, что есть закон сохранения энергии. Энергия проявляется в различных формах, причем тепловая энергия является самой последней из них. Это было доказано Джоулем еще лет сто тому назад.

В 1905 году Эйнштейн, который в то время служил в Федеральном бюро патентов в Берне, опубликовал три статьи, имевшие огромное значение не только для развития физики, но и для всей современной науки. Рассматривая в одной из своих статей специальную теорию относительности, Эйнштейн доказал эквивалентность массы и энергии. Масса и энергия, по Эйнштейну, являются выражением одной и той же сущности, и это дает основание говорить, что энергия = массе.

Но, чтобы получить действительное равенство, необходимо ввести поправочный коэффициент, а именно квадрат скорости света, обозначаемой буквой с. Тогда формула Эйнштейна примет следующий вид: Е = т . с2, где т — масса покоя. Эта формула, кстати, близка формуле кинетической энергии Е = т v2 (с примерно постоянным коэффициентом).

2. Объяснение формулы Эйнштейна.

При пользовании формулой Эйнштейна необходимо особенно внимательно следить за правильностью единиц измерения. В системе CGS, где длина выражается в сантиметрах, масса — в граммах, а время — в секундах, Е измеряется в эргах, иногда в джоулях (1 дж = 107 эрг), m — в граммах, а с — в сантиметрах в секунду. Тогда получится, что с — 3 . 1010 см/сек, а с2 = 9 . 1020, или с2 ≈ 1021.

Следовательно, в системе единиц CGS формула Эйнштейна принимает следующий вид: Е = 1021 т. Необходимо особо подчеркнуть громадную абсолютную величину коэффициента 1021.

Закон сохранения массы остается действительным и в том случае, если мы имеем дело не только с одной массой, а с массой и энергией в их совокупности. Можно сказать, что вся энергия ядра соответствует его массе, а высвобождение ядерной энергии, которое в основном происходит в виде излучений, выражается разностью массы.

а) Следовательно, для того чтобы «получить» некоторое количество энергии, нужно «затратить» какое-то количество массы. Иначе говоря, необходимо, чтобы реакция сопровождалась «дефектом» (убылью) массы.

Учитывая громадную абсолютную величину коэффициента с2, нетрудно видеть, что при незначительном дефекте массы достигается получение большого количества энергии.

Возьмем для примера Солнце. Ежесекундно на Солнце 570 млн. т водорода превращаются в 566 млн. т гелия. Следовательно, это превращение происходит с дефектом массы в 4 млн. т, которые выделяются в виде энергии и являются «горючим» Солнца. Такой дефект массы по нашим понятиям является огромным, но, принимая во внимание то обстоятельство, что масса Солнца равна 2 1027 т, можно сделать вывод, что запасов солнечного «горючего» хватит на несколько миллиардов лет.

б) Если дефект массы сопровождается выделением энергии, то и наоборот, расходуя энергию в какой-либо форме, можно увеличивать массу и, следовательно, создавать искусственным путем вещество. Однако для получения незначительного количества вещества потребуется огромное количество энергии.

В ядерной физике энергия измеряется в электроновольтах (эв). Энергия в 1 эв соответствует кинетической энергии частицы, обладающей одним элементарным зарядом и проходящей в электрическом поле разность потенциалов в 1 в. Эта энергия очень мала: 600 млрд. эв составляют 1 эрг. Для получения искусственным путем пары электронов нужно затратить энергию в 1 Мэв (1 млн. эв); такой опыт был проделан в 1933 году. Как было установлено в 1948 году, для получения пары мезонов (частиц, обнаруженных в космических излучениях) необходима энергия в 400 Мэв, а для получения пары протон — антипротон нужна энергия в 2000 Мэв.

Такие огромные энергии могут быть получены лишь на мощных ускорителях частиц. Берклейский ускоритель в США позволяет получать частицы с энергией в 6000 Мэв. На нем в конце 1955 года впервые был получен антипротон. Установки, где получают такие громадные энергии, называются беватронами (1 бэв = 109 эв), или космотронами, так как они позволяют получать энергии, которые до сих пор наблюдались лишь в космических излучениях.

 

Напомнив некоторые общие сведения из области ядерной физики, мы можем перейти к изложению принципа действия ядерных бомб.

Все ядерные бомбы делятся на две большие группы: бомбы, основанные на реакции деления, называемые иногда «малыми бомбами», и бомбы, основанные на реакции синтеза, или термоядерные бомбы, называемые иногда «большими бомбами».

Действие как «малых», так и «больших» бомб основано на законе взаимосвязи массы и энергии. Хотя исходным материалом для обеих групп служат различные вещества, при взрыве и тех и других бомб происходят реакции, характеризующиеся значительным дефектом массы.

 

I. Бомбы, основанные на делении ядер

1. Сущность явления.

В бомбах, основанных на делении ядер, исходным материалом служат тяжелые элементы: уран 235 или плутоний 239.

Ядра этих элементов в определенных условиях могут делиться или расщепляться под действием различных частиц, преимущественно нейтронов, поскольку, будучи электрически нейтральными, нейтроны не испытывают на себе воздействия сил отталкивания протонов ядра. Эту реакцию можно записать так:

92U235 + оn1 = 92U236 = ZXA + Z'XA' + (2 или 3) оn1 + Е.

Образовавшееся ядро урана 236 моментально расщепляется на два осколка с примерно равными массами. При этом происходят:

а) образование продуктов распада zХА +z'XA'. Продуктами распада могут быть самые различные элементы — от цинка (Z=30) до европия (Z=63).

Так как Z+Z'=92, то может образоваться пара: барий (Z=56) и криптон (Z'= 36). Каждый из этих двух продуктов распада в свою очередь распадается на три или четыре радиоактивных элемента, которые в конечном счете превращаются в устойчивые элементы;

б) испускание нейтронов. При делении ядра тяжелого элемента образуется в среднем 2–3 свободных нейтрона, которые не участвуют в образовании новых элементов, находящихся в средней части таблицы Менделеева. Эти нейтроны в свою очередь вызывают деление других ядер, и начинается цепная реакция при условии, что потеря нейтронов в результате их поглощения ядрами или вылета в атмосферу будет минимальной. Очень большая потеря нейтронов происходит, например, в уране 238, ядра которого делятся только в результате их бомбардировки «быстрыми» нейтронами, тогда как для деления урана 235 достаточно «медленных» нейтронов;

в) высвобождение огромного количества энергии порядка 200 Мэв на деление ядра. Это высвобождение энергии происходит за счет дефекта массы, который в реакциях деления составляет 0,1 % всей участвовавшей в реакции массы.

Для того чтобы цепная реакция приняла характер взрыва, необходимо наличие определенного количества массы расщепляющихся материалов, называемой критической массой. Размеры критической массы должны превышать расстояние, называемое в физике средним свободным пробегом нейтронов, так как в противном случае нейтроны могут вылетать за пределы массы, не производя деления новых ядер, и в этих условиях цепная реакция начаться не может. Для урана 235 критическая масса соответствует примерно 20 кг, для плутония — всего 5–6 кг. Впрочем, размеры критической массы можно значительно сократить, используя так называемые отражатели нейтронов, не допускающие вылета нейтронов за пределы этой массы.

2. Самопроизвольное деление.

Реакция деления ядер не вызывается искусственным путем, а начинается самопроизвольно. Поэтому совершенно безразлично, откуда берется первый нейтрон, возбуждающий реакцию. Ядра рассматриваемых нами тяжелых элементов обладают определенной способностью к самопроизвольному делению. Учитывая то обстоятельство, что количество атомов в 1 г вещества чрезвычайно велико (в 238,07 г урана содержится 6 . 1023 атомов), можно с уверенностью сказать, что всегда найдется достаточное количество свободных нейтронов для возбуждения реакции. Поэтому для того, чтобы произошел взрыв, необходимо лишь наличие критической массы. Исходя из вышесказанного, устройство атомной бомбы можно представить себе по следующим двум схемам:

а) в нужный момент на заданной высоте происходит соединение двух масс делящегося вещества, каждая из которых меньше критической;

б) внутри критической массы помещается поглотитель нейтронов, мешающий последним возбудить реакцию. Взрыв вызывается внезапным удалением поглотителя. В качестве поглотителя в таких бомбах может использоваться металл, из которого изготовляются аварийные стержни в ядерных реакторах.

 

II. Бомбы, основанные на реакции синтеза, или термоядерные бомбы

1. Трудности осуществления термоядерных реакций.

В бомбах, основанных на делении ядер, исходным материалом служит тяжелый элемент, ядра которого расщепляются под действием нейтронов. В бомбах, основанных на реакции синтеза, исходным материалом являются легкие элементы — водород или его изотопы дейтерий и тритий, ядра которых в ходе реакции соединяются или синтезируются. Однако здесь возникает одна трудность: при соединении двух протонов, то есть двух положительно заряженных частиц, необходимо преодолеть громадные силы взаимного отталкивания.

Принцип деления ядер известен с 1939 года. Деление ядер урана 235, которое наблюдали еще Жан Перрен и супруги Жолио-Кюри, было впервые окончательно объяснено накануне второй мировой войны немецкими учеными Ганом и Штрассманом. Принцип синтеза элементов был открыт в 1936 году австрийцем Бете и французом Рокаром, однако в то время ученые еще не знали, как преодолеть силы взаимного отталкивания, ибо для этого необходимо сообщить частицам громадную кинетическую энергию. Этого можно добиться путем создания очень высоких температур, измеряемых сотнями тысяч градусов. Максимальные температуры, которые можно получить в промышленных условиях, не превышают 3500–4000°, а в момент взрыва атомной бомбы в центре огненного шара возникают температуры порядка сотен миллионов градусов. Следовательно, для того чтобы бомба, основанная на реакции синтеза, подействовала, ее нужно снабдить специальным детонатором в виде атомной бомбы, которая обеспечит особые термические условия, необходимые для протекания процесса синтеза. Поэтому такие бомбы называются термоядерными.

Следует отметить, что высокие температуры порядка 300–500 тыс. градусов, требующиеся для соединения ядер легких элементов, можно получить и другими способами, например путем применения кумулятивных зарядов (этот способ, по-видимому, применяется русскими), посредством разряда в редких газах или при помощи устройства, использующего силу ударной волны (этот способ рекомендуют англичане).

2. Объяснение явления.

В первых термоядерных бомбах в качестве ядерного взрывчатого вещества применялись изотопы водорода. Поэтому такие бомбы были названы водородными, и это название сохранилось за ними до настоящего времени. Существует несколько возможных реакций синтеза, однако при выборе той или иной из них необходимо учитывать не только температурные условия, но и продолжительность реакции. В термоядерных бомбах, по-видимому, наиболее эффективными являются реакции, основанные на соединении между собой ядер дейтерия или ядер трития. Они могут быть записаны следующим образом: при t = 300 000°

1H2 + 1H3 = 2Не4 + on1 + 17,6 Мэв

дейтерий + тритий = гелий + нейтрон

(продолжительность реакции — 12 . 10-7 сек.);

при t = 500 000°

1H3 + 1H3 = 2Не4 + 2on1 + 11,4 Мэв

тритий + тритий = гелий + нейтроны

(продолжительность реакции не определена);

1H2 + 1H2 = 2Не4 + on1 + 3,2 Мэв

дейтерий + дейтерий = гелий + нейтрон

(продолжительность реакции 3 . 10 5 сек.).

Дефект массы в термоядерных реакциях равен примерно 0,7 %.

 

Две первые ядерные бомбы, основанные на делении ядер, были сброшены в конце второй мировой войны на японские города Хиросиму (6 августа 1945 года) и Нагасаки (три дня спустя).

 

I. Жертвы и разрушения

В результате взрыва бомбы над Хиросимой из 240 тыс. жителей города 70 тыс. погибло и 70 тыс. было ранено, что в общей сложности составляло около 60 % населения. Что касается материального ущерба, то из имевшихся в городе 90 тыс. зданий 60 тыс., или примерно 66 %, были приведены в негодное состояние. Площадь зоны разрушений составила 12 км2 (площадь города была равна 25 км2).

Вторая атомная бомба, сброшенная на Нагасаки 9 августа 1945 года, причинила не такой большой ущерб, что объясняется, с одной стороны, особенностями рельефа (в отличие от Хиросимы, которая лежит на равнине, город Нагасаки расположен на холмах), а с другой — временем бомбардировки (в Хиросиме атомная бомба взорвалась в 8 час. утра, когда большинство жителей находилось на улицах, направляясь к месту работы, в то время как в Нагасаки атомный взрыв произошел в 11 часов, и часть населения, заблаговременно оповещенная сигналом тревоги, успела укрыться в убежищах).

По официальным данным, в Нагасаки из общего числа жителей 265 тыс. человек было убито 35 тыс. и ранено 4–5 тыс., то есть пострадало 20 % населения. Было разрушено 20 тыс. зданий из 57 тыс., или более третьей части города.

Однако как бы огромны ни были эти цифры, они не являются рекордными в области разрушений.

Так, например, в результате ночного воздушного налета на Токио 7 марта 1945 года, в котором участвовало 280 американских самолетов, сбросивших 1670 т фугасных и зажигательных бомб, погибло около 80 тыс. человек, около 100 тыс. человек было ранено и все жилые постройки на площади 40 км2 оказались совершенно уничтоженными.

Для правильной оценки ущерба, причиненного атомными бомбами в Хиросиме и Нагасаки, следует, пожалуй, сравнить вышеприведенные цифры с потерями гражданского населения во второй мировой войне 1939–1945 годов. Эти потери составили: во Франции — 60 тыс. человек, в Англии — примерно столько же, в Германии — 500 тыс. человек. Из сравнения этих цифр видно, какие огромные потери причинили две первые атомные бомбардировки.

 

II. Основные данные атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму

Эта бомба весила 4 т. Она была сброшена бомбардировщиком Б-29 «Энола-Гей», имевшим на борту 11 человек экипажа, в девятом часу утра с высоты 6000 м. В течение 60 сек. бомба падала, после чего на высоте 600 м (некоторые называют цифру 300 м) произошел взрыв. Бомба была снабжена парашютом.

Сборка бомбы была произведена на острове Тиниан (Марианские острова), куда ее доставили в разобранном на четыре части виде (одна часть была доставлена по морю на крейсере, а три остальные — по воздуху).

Заряд бомбы состоял из урана 235 и весил около 20 кг. Дефект массы по подсчетам составил 1 г, что в переводе на энергию по формуле Эйнштейна дает 1021 эрг, или 25 млн. квт-ч. Эта энергия примерно равна той, которая высвобождается при взрыве 20 тыс. т тринитротолуола (тротила), употребляемого в качестве взрывчатого вещества в бомбах и снарядах обычного типа. Поэтому можно сказать, что сброшенная на Хиросиму бомба, называемая иногда номинальной, имеет тротиловый эквивалент, равный 20 тыс. т.

Сравнение мощности ядерных бомб производится по их тротиловому эквиваленту. Он является всего лишь мерой, к которой привыкли специалисты и которую они применяют из-за отсутствия другой, более удобной единицы. Это вовсе не означает, что бомба с тротиловым эквивалентом в 20 тыс. т оказывает такое же действие, как 20 тыс. т тротила. Подсчитано, что такой же эффект дадут всего 2 тыс. т обычных тротиловых бомб или 200 десятитонных бомб.

Мы видели, что дефект массы в реакциях деления ядер составляет 0,1 %, следовательно, поскольку мы допускали, что в энергию превратился 1 г урана, расщеплению должен был подвергнуться 1 кг ядерного вещества. Принимая во внимание то обстоятельство, что критическая масса составляет 20 кг, можно сделать вывод, что 19 кг урана испарилось под действием высоких температур, возникших в момент взрыва. Значит, коэффициент использования ядерного взрывчатого вещества в бомбе, сброшенной на Хиросиму, не превышал 5 %, откуда можно сделать вывод, что она была плохой и «нерентабельной».

В момент взрыва высвободилась энергия, равная 25 млн. квт-ч; ее хватило бы, чтобы поднять трансатлантический пароход типа «Куин Мэри» на высоту более 110 км. Но если эта цифра кажется нам огромной, то в масштабах природных явлений она незначительна и соответствует количеству солнечной энергии, падающей в «средний солнечный день» на 5 км2 земной поверхности. А для того чтобы получить энергию, равную той, которую затратила природа во время землетрясения в Орлеанвиле (сентябрь 1954 года), потребовался бы миллион таких бомб.

Ущерб, причиненный атомным взрывом в Хиросиме, явился следствием трех поражающих факторов атомной бомбы: светового излучения (30 % всей энергии взрыва), ударной волны (60 %) и радиоактивного излучения (10 %).

Радиусы поражающего действия атомной бомбы принято отсчитывать от эпицентра взрыва — точки пересечения с поверхностью земли перпендикуляра, опущенного из центра взрыва.

Теперь мы перейдем к рассмотрению результатов взрыва атомной бомбы в Хиросиме и сравним эти результаты с теми, которые наблюдались бы, если бы взрыв (при прочих равных условиях) произошел у поверхности земли, под землей или под водой.

 

III. Световое излучение

В момент воздушного атомного взрыва в небе в течение нескольких секунд наблюдается ослепительная вспышка, или «огненный шар», состоящий из газов, которые обладают громадным давлением и высокой температурой. Спустя секунду после взрыва радиус огненного шара достигает 300 м. Путем сравнительно несложных подсчетов специалисты установили, что температура в центре огненного шара достигает 200–300 млн. градусов, в то время как температура в центре Солнца, определенная по тем же формулам, не превышает 20 млн. градусов. Увеличиваясь в размерах и уменьшая интенсивность своего свечения, огненный шар поднимается вверх; при этом он увлекает за собой столб пыли и образует гигантское, высотой в несколько километров, грибовидное облако, характерное для каждого атомного взрыва.

Разумеется, человек не может позволить себе роскошь любоваться этим зрелищем, так как он рискует временно лишиться зрения.

Световое излучение при атомном взрыве по своей природе не отличается от обычного света: это электромагнитные волны, представляющие собой инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые излучения.

Эти излучения распространяются прямолинейно со скоростью света и действуют в течение очень короткого отрезка времени (порядка секунды). Излучение световой энергии огненным шаром происходит, так сказать, двумя волнами: вначале оно идет исключительно интенсивно, но это продолжается в течение очень малого промежутка времени; затем интенсивность излучения уменьшается, а его продолжительность увеличивается. В результате световое излучение оказывает двойное поражающее действие, к рассмотрению которого мы и переходим.

1. Действие светового излучения на людей (ожоги).

Ожоги вызываются испускаемыми в течение сотых долей секунды излучениями первой волны, которые очень насыщены ультрафиолетовыми лучами. Это явление протекает настолько быстро, что тело не успевает даже глубоко прогреться. Следует отметить, что поражаются только участки, лежащие на пути распространения светового излучения, поэтому вызываемые им ожоги имеют «профильную» форму.

Вот результаты действия светового излучения на находившихся вне укрытий людей (по данным взрыва в Хиросиме):

— в радиусе 1200 м от эпицентра взрыва (световой импульс 9–10 кал/см2) — ожоги третьей степени, то есть такие, которые могут привести к смерти;

— в радиусе от 1200 до 2400 м (световой импульс 3 кал/см2) — ожоги второй степени, то есть сильные ожоги;

— на удалении более 2400 м (световой импульс 1–2 кал/см2) — ожоги первой степени, то есть легкие ожоги.

Судя по этим данным, температура в эпицентре взрыва достигала нескольких тысяч градусов.

Люди, находившиеся на расстоянии десятка километров от эпицентра взрыва, испытывали такое ощущение, как будто перед ними открыли дверцу топки.

Нужно отметить, что, кроме степени ожога, большую роль играют размеры обожженной поверхности. Доказано, что если человек получит ожоги третьей степени, причем площадь ожогов будет превышать третью часть поверхности его тела (последняя составляет около 1,8 м2), то он не выживет.

Все эти данные относятся к атомному взрыву, происходящему в абсолютно ясный день. В дождь или туман поражающее действие светового излучения уменьшается, поэтому невозможно точно рассчитать, какое воздействие оно окажет на тот или иной объект, например на город. Это можно сделать лишь приблизительно.

Следует также отметить, что в промышленном городе нормальная видимость не превышает 6 км, в то время как за городом в абсолютно ясный день она в 10 раз больше.

2. Действие светового излучения на различные материалы (пожары).

Пожары могут быть результатом либо прямого действия светового излучения, либо косвенного действия ударной волны.

а) В результате вспышки происходит самовозгорание легковоспламеняющихся материалов (бумаги, соломы, сухого дерева и т. д.), от которых огонь передается способным гореть предметам.

Если даже световое излучение не вызывает самовоспламенения, оно высушивает различные предметы, что в дальнейшем облегчает их возгорание; поэтому при атомном взрыве воспламеняются даже такие предметы, которые обычно не горят. Так, в Хиросиме телеграфные столбы обуглились в радиусе около 4 км от эпицентра взрыва.

б) Под действием ударной волны рушатся здания, то все стороны разлетаются искры и горящие обломки, лопаются газовые трубы, происходят короткие замыкания. Загоревшиеся от светового излучения предметы могут отбрасываться ударной волной на большое расстояние и вызывать новые пожары.

В конечном счете независимо от того, возникают пожары в результате прямого действия светового излучения или косвенного действия ударной волны, они быстро распространяются, охватывая обширные пространства.

В некоторых случаях может даже возникнуть огненная буря, как это произошло в Хиросиме (и в Токио 7 марта 1945 года). Огненная буря начинается обычно спустя 15–20 мин. после начала пожара. Для ее возникновения требуются следующие условия:

— большое количество очагов пожара;

— значительная площадь, охваченная пожарами (минимум 2–3 км2);

— определенная плотность застройки (40 %);

— благоприятные метеорологические условия, например направление ветра.

Во время таких огненных бурь и даже очень сильных пожаров большое количество населения подвергается опасности задохнуться в угарном газе СО.

Все сказанное выше относится к бомбе с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т, взорванной на высоте 600 м от поверхности земли.

Каково же будет поражающее действие атомной бомбы при наземном, подземном и подводном взрывах?

При наземном взрыве в результате чрезвычайно высоких температур все вблизи от места взрыва превратится в пепел, хотя общая площадь, охваченная пожарами, как правило, будет меньшей, чем при воздушном взрыве.

При подземном взрыве действие светового излучения будет значительно меньше. Не исключена возможность, что прямое действие, то есть зажигательное действие огненного шара, при взрыве на большой глубине сведется, к нулю. Это произойдет в том случае, если огненный шар не сможет «пробить» слой земли, под которым произошел взрыв. Тогда пожары будут возникать лишь в результате косвенного действия ударной волны.

И, наконец, при подводном взрыве действие светового излучения на находящихся на берегу людей и постройки будет практически ничтожным, поскольку вся тепловая энергия уйдет на превращение в пар значительной массы воды.

 

IV. Ударная волна

Атомная бомба, сброшенная на Хиросиму, относилась к оружию взрывного действия, так как больше половины всей энергии взрыва (точнее, 60 %) выделилось в форме ударной волны. Нужно отметить, что ударная волна атомного взрыва действует в течение сравнительно продолжительного времени порядка одной или даже нескольких секунд, в то время как ударная волна обычного взрыва — лишь в течение миллионных долей секунды.

В месте взрыва создается область сверхвысокого давления, измеряемого, по-видимому, миллиардами атмосфер. Эта область распространяется во всех направлениях в форме ударной волны, образующейся в результате сжатия воздуха взрывными газами.

1. Действие ударной волны на людей.

Следует различать прямое и косвенное действие ударной волны на людей.

а) При условии, разумеется, что человек не погибнет под обломками зданий, высокое избыточное давление во фронте ударной волны причинит ему увечье.

Так, в Хиросиме в радиусе 1500 м от эпицентра взрыва наблюдалось избыточное давление в 1 кг/см2, при котором у незащищенных людей обычно лопаются барабанные перепонки. В радиусе 700 м от эпицентра взрыва избыточное давление составляло 7–8 кг/см2, что вызывает кровоизлияние в легкие. Наконец, в радиусе 300 м избыточное давление достигало 30 кг/см2, что приводит к серьезному общему поражению организма, в 50 % случаев со смертельным исходом.

б) Так называемое косвенное действие ударной волны гораздо опаснее. Распространяясь с колоссальной скоростью, ударная волна превращает все предметы в настоящие метательные снаряды, так что находящиеся вне укрытий люди подвергаются смертельной опасности. Поэтому защищаться в основном следует от косвенного действия ударной волны.

2. Действие ударной волны на различные сооружения.

Ударная волна представляет собой сложное явление, в котором следует хорошо разобраться,

а) Действие падающей ударной волны.

На фотографиях, сделанных на месте атомных взрывов в Японии, видно, что после взрывов там ничего не осталось; как будто какие-то гигантские машины все сравняли с землей. Американцы считают, что при ядерном взрыве избыточное давление в эпицентре взрыва должно составлять 3–5 кг/см2, или 30–50 т/м2. Наши постройки неспособны выдерживать таких давлений. Максимальная нагрузка, которую в состоянии выдержать обычные здания, не превышает 300–500 кг и лишь в исключительных случаях одну или несколько тонн на квадратный метр, поэтому давления порядка нескольких десятков тонн на квадратный метр оказываются им не под силу. Избыточное давление 0,2 кг/см2 причиняет зданиям (особенно окнам и дверям) значительные повреждения; при избыточном давлении 0,3–0,4 кг/см2 гнутся металлические каркасы зданий и трескаются кирпичные стены; наконец, при избыточном давлении 1,6 кг/см2 разрушаются обычные железобетонные постройки. Вышеприведенные цифры показывают, что при атомном взрыве могут уцелеть лишь такие особо прочные сооружения, как мосты, здания из монолитного железобетона и т. п., все остальное будет разрушено. Этим громадным избыточным давлением объясняется и то обстоятельство, что на месте атомного взрыва отсутствует характерная для обычной бомбардировки картина разрушений.

Избыточное давление в эпицентре взрыва является исходной величиной, зная которую, а также учитывая характер цели и мощность бомбы, можно заранее рассчитать оптимальную высоту взрыва. Само собой разумеется, что с увеличением мощности бомбы должна возрасти и высота взрыва.

б) Эффект Маха.

Когда падающая ударная волна достигает поверхности земли, образуется отраженная волна. Последняя, распространяясь в среде, обладающей высокой температурой, перемещается с большей скоростью, чем первая, и догоняет ее. Происходит интерференция, подобная той, которую можно наблюдать, бросив в воду камень. В результате этой интерференции падающей и отраженной волн возникает явление, называемое эффектом Маха. Кажется, будто огромная стена, перемещаясь с колоссальной скоростью (порядка 3000 м/сек у самого эпицентра и около 340 м/сек на расстоянии 50 м от эпицентра), сметает все на своем пути. Можно сказать, что ударная волна движется в среднем со скоростью звука (340 м/сек). Следовательно, за 3 сек. она проходит 1600 м, за следующие 4 сек. — еще 1600 м и, наконец, за следующие 5 сек. — примерно столько же. Поражающее действие головной волны может быть в 6 раз сильнее, чем действие падающей ударной волны, и если здания в районе эпицентра рушатся вследствие большого избыточного давления, действующего сверху, то на значительном удалении от эпицентра они опрокидываются в результате воздействия головной ударной волны, распространяющейся параллельно поверхности земли. При взрыве каждая точка пространства в течение очень короткого времени испытывает чрезвычайно высокое давление, которое постепенно уменьшается и становится даже ниже атмосферного, причем время действия пониженного давления больше, чем избыточного. Этим объясняется то обстоятельство, что оконные стекла в домах после атомного взрыва оказываются иногда выбитыми в направлении, обратном движению ударной волны.

в) В зависимости от удаления от эпицентра взрыва в Хиросиме наблюдалось следующее действие ударной волны на сооружения:

— в радиусе 800 м были разрушены все строения, за исключением нескольких железобетонных административных зданий антисейсмической конструкции (зона А);

— в радиусе 800–1600 м металлические каркасы домов уцелели, но сами здания были сильно повреждены (зона Б);

— в радиусе 1600–2400 м были серьезно повреждены деревянные каркасы и кровля зданий. Здесь необходимо было провести полную эвакуацию населения (зона Б);

— в радиусе 2400–3200 м наблюдалось повреждение окон, стен, кровли. Эвакуация населения из этой зоны не была обязательной (зона Г);

— наконец, в радиусе от 3200 м и больше (примерно до 10 км) были выбиты стекла, с крыш сорвана черепица, потрескались стены.

Выше мы рассмотрели действие ударной волны при воздушном взрыве. Каково же будет ее действие при взрыве другого вида?

В результате наземного взрыва атомной бомбы образуется воронка радиусом до 100 м (для номинальной бомбы). Как правило, она имеет небольшую глубину и по своей форме отличается от воронок, образующихся в результате взрыва обычных бомб. Одновременно со взрывом ощущается довольно сильный сейсмический толчок. Разрушения в этом случае вызываются в основном ударной волной; площадь их вдвое меньше, чем при воздушном взрыве.

Незащищенные люди, находящиеся вблизи от места взрыва, получают серьезные ранения, однако радиус зоны поражения будет меньше, чем при воздушном взрыве.

При подземном взрыве образуется воронка радиусом более 100 м и глубиной до 30 м; ощущается сейсмический толчок, как при землетрясении. В результате этого толчка происходит перекос зданий, образуются трещины в стенах и фундаменте на довольно большом удалении от места взрыва в зависимости от характера грунта. Если взрыв произошел в песчаном грунте, серьезные повреждения фундамента и стен наблюдаются в радиусе до 500 м, тогда как при взрыве в глинистой почве они отмечаются в радиусе до 1500 м.

Наконец, при подводном взрыве находящиеся на берегу здания могут быть разрушены на таком же расстоянии, как и при подземном взрыве. Корабли, пирсы и молы получают серьезные повреждения в радиусе 800 м от места взрыва. Образующиеся в результате взрыва мощные волны могут затопить портовые сооружения и причинить им серьезные повреждения.

 

V. Радиоактивное излучение

Как тепловая, так и механическая энергия, выделяющиеся при взрыве ядерной бомбы, огромны, но их выделение происходит и при взрыве обычных бомб. Радиоактивное же излучение представляет собой явление совершенно новое и характерно лишь для ядерных взрывов.

В силу новизны и до некоторой степени загадочности этого явления о нем говорилось много такого, что не имеет ничего общего с действительностью. Количество погибших от радиоактивного излучения составило всего лишь 15 % общего числа жертв двух атомных взрывов в Японии, в то время как количество погибших от ударной волны составило одну треть общего числа жертв, а количество погибших в результате ожогов — больше половины. На сооружения радиоактивные излучения не оказывают никакого разрушающего действия, поэтому в дальнейшем мы будем говорить лишь о действии на людей.

1. Радиоактивное излучение при взрыве.

а) Радиоактивность проявляется во многих формах. В момент взрыва в течение очень короткого времени происходит испускание различных излучений, из которых при воздушном взрыве опасность представляют лишь гамма-лучи; это электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам, но обладающее большей проникающей способностью. Гамма-лучи распространяются со скоростью света. Период, в течение которого испускается гамма-излучение, при атомном взрыве не больше минуты, причем половина общего количества излучения испускается уже в течение первой секунды.

б) Полученная организмом доза радиоактивных излучений измеряется в специальных единицах, названных в честь немецкого ученого, открывшего в конце прошлого века лучи, носящие также его имя, рентгенами. Для измерения радиоактивности применяются приборы двух типов, рентгенометры, которые служат для определения уровня радиации в данном месте, в данный момент в рентгенах в час, и дозиметры, измеряющие суммарную дозу радиации в рентгенах (начиная с момента помещения прибора в зараженную зону). Для большей наглядности рентгенометры можно сравнить с автомобильным спидометром, а дозиметры со счетчиком, измеряющим пройденный километраж.

Вот некоторые цифры, которые следует запомнить:

— доза свыше 600 рентгенов является смертельной (иногда ее называют летальной). Человек, получивший эту дозу, не имеет никаких шансов остаться в живых;

— доза в 400 рентгенов называется полулетальной, так как 50 % людей, получивших эту дозу, погибают;

— при дозе радиации от 200 до 400 рентгенов требуется госпитализация.

Теперь приведем некоторые данные о степени радиоактивного заражения в зависимости от расстояния от эпицентра взрыва (по данным взрыва в Хиросиме):

до 1000 м — 600 рентгенов;

от 1000 до 1200 м — 600–400 рентгенов;

свыше 1200 м — менее 400 рентгенов.

в) Радиоактивное излучение в момент взрыва (проникающая радиация) вызывает наружное облучение. Кроме того, имеется опасность внутреннего облучения в результате попадания в организм радиоактивной пыли через пищевод и дыхательные органы, а также через раны или обожженные участки тела. Опасность внутреннего облучения особенно велика, если атомный взрыв произошел на небольшой высоте или у поверхности земли. В этих условиях создается довольно сильное радиоактивное заражение местности, источниками которой являются:

— разбрасываемые на небольшие расстояния, но обладающие высокой радиоактивностью продукты деления;

— вещества, ставшие радиоактивными под действием потока нейтронов; последние обладают способностью делать многие вещества радиоактивными, что используется в ядерных реакторах для получения радиоактивных изотопов;

— непрореагировавшая часть заряда бомбы.

Все эти вещества при взрыве разбрасываются во все стороны и заражают местность в радиусе 1–2 км в зависимости от скорости и направления ветра.

Излучения, испускаемые этими радиоактивными веществами, представляют собой поток бета-частиц (электронов) или альфа-частиц (ядер гелия), а также гамма-лучи, подобные тем, которые испускаются в момент взрыва. В отличие от гамма-лучей, пробег которых в воздухе достигает нескольких сотен метров, бета-частицы имеют пробег порядка нескольких метров, а альфа-частицы проходят в воздухе расстояние, равное всего лишь нескольким сантиметрам. В живую ткань гамма-лучи проникают па глубину нескольких сантиметров, бета-частицы — нескольких миллиметров, а альфа-частицы — на глубину всего лишь долей миллиметра.

Радиоактивные элементы характеризуются своим периодом полураспада — временем, необходимым для того, чтобы радиоактивный элемент потерял половину своей активности. Период полураспада различен для разных элементов: от миллионных долей секунды у тория С' до миллионов лет у урана 235 (770 млн. лет) и далее миллиардов лет у урана 238 (4,4 млрд. лет). Активность источников радиоактивности измеряется в единицах, называемых кюри (и соответственно милликюри). Активность в 1 кюри соответствует активности 1 г радия (это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 млрд., или 3,7 . 1010 распадов в секунду). Следует запомнить, что если в течение часа находиться на расстоянии 1 м от 1 г радия, то принятая доза будет равна 1 рентгену.

При подземном взрыве выбрасываемый из воронки грунт также сильно заражен радиоактивными веществами. Частицы грунта разбрасываются на довольно большое расстояние. — до 2 км. Радиоактивное заражение в непосредственной близости от воронки настолько велико, что к ней нельзя приближаться в течение нескольких недель и даже месяцев.

Наконец, при подводном взрыве проникающая радиация весьма незначительна, однако нейтронный поток и оставшиеся в воде продукты деления вызывают радиоактивное заражение воды. Тысячи тонн воды в результате взрыва поднимаются на большую высоту и, падая, заражают обширные площади. Кроме того, в некоторых случаях в результате подводного взрыва образуется густой туман, который также может заразить значительные пространства и частично выпасть в виде радиоактивного дождя.

2. Действие различных видов излучений на человеческий организм.

Действуя на живую ткань, радиоактивные излучения отнимают у ее атомов электроны, в результате чего происходит ионизация и возбуждение этих атомов. Результат облучения ощущается не сразу, а через несколько часов и даже дней в зависимости от дозы радиации. Наиболее уязвимыми, как правило, оказываются те клетки человеческого организма, которые обладают наибольшей способностью к размножению. Поэтому в первую очередь поражаются кроветворные органы, желудочно-кишечный тракт, кожа и половые железы.

Кроветворные органы, к которым относится костный мозг и лимфатические узлы, выполняют функцию обновления красных и белых кровяных телец и кровяных пластинок, поэтому поражение этих органов либо приводит к анемии в результате недостатка красных кровяных телец, либо понижает сопротивляемость организма различным инфекционным заболеваниям вследствие недостатка белых кровяных телец, либо вызывает кровоточивость.

Признаками поражения желудочно-кишечного тракта являются тошнота, рвота, кровавый понос. Многочисленные изъязвления, образующиеся на слизистых оболочках, облегчают проникновение инфекции в организм.

Кожный покров также легко поражается радиоактивными излучениями, что приводит к выпадению волос. Выпадение волос начинается через 15 дней после облучения и продолжается в течение нескольких недель. Затем волосы вновь отрастают, иногда даже более густые, чем до выпадения;

Поражение половых желез у мужчин вызывает бесплодие, но не половое бессилие. У женщин облучение половых желез сопровождается временной потерей способности к деторождению. Если в момент облучения женщина была беременна, то, как правило, происходит выкидыш. В том случае, если роды происходят своевременно, большинство рождающихся детей оказываются микроцефалами (7 случаев из 11). Очень чувствительны к нейтронному облучению также ткани глаз (происходит помутнение хрусталика глаза).

Симптомы поражения радиоактивными излучениями, называемого иногда лучевой болезнью, всегда одни и те же: больной периодически испытывает то ухудшение, то временное улучшение состояния здоровья, причем это чередование происходит тем чаще, чем больше полученная доза радиации. Если рвота начинается уже через час или два после взрыва, то есть основание опасаться, что доза радиации была выше 600 рентгенов. Во всяком случае, пострадавшему немедленно должен быть предоставлен покой и оказана медицинская помощь.

В последней главе этой работы мы коротко остановимся на вопросе о генетических последствиях радиоактивного облучения, который пока еще мало изучен.

Для большего удобства изложения мы рассматривали различные поражающие факторы атомной бомбы изолированно друг от друга. Однако очевидно, что их зоны поражения будут в какой-то степени совпадать друг с другом. Находящиеся в районе атомного взрыва люди чаще всего будут испытывать комбинированное воздействие всех поражающих факторов, что затруднит их лечение. Так, например, если человек подвергся радиоактивному воздействию, то это затрудняет излечение ожогов и ран и может вызвать различные осложнения.

В заключение необходимо отметить, что вышеприведенные цифры характеризуют поражающее действие номинальной атомной бомбы, которое она оказывает на город азиатского типа. Чтобы получить соответствующие данные применительно к городу европейского типа, нужно внести в эти цифры некоторые поправки.

 

I. Увеличение мощности ядерных бомб

Как уже говорилось выше, первые ядерные бомбы были сброшены в августе 1945 года. В каких же размерах увеличилась с того времени их мощность?

1. Даты основных ядерных взрывов.

Истекшие десять лет можно разделить на несколько периодов:

а) 1945–1949 годы.

Все бомбы, которые испытывались в этот период, были типа сброшенной на Хиросиму, то есть имели тротиловый эквивалент порядка 20 тыс. т. Следует отметить, что в этот период, точнее в сентябре 1949 года, была испытана первая русская атомная бомба. Следовательно, чтобы догнать Соединенные Штаты и изготовить атомную бомбу, России потребовалось четыре года.

б) 1950–1952 годы.

Этот период ознаменовался:

— увеличением мощности атомных бомб;

— испытанием первой английской атомной бомбы в Монтебелло в октябре 1952 года;

— испытанием первой американской термоядерной бомбы в ноябре 1952 года (операция «Айви»), Эта бомба с тротиловым эквивалентом в 5 млн. т (или 5 мегатонн) была в 250 раз мощнее атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.

в) 1953–1955 годы.

В этот период наблюдается внушающий тревогу рост мощности термоядерных бомб.

— 1 марта 1954 года было проведено испытание термоядерной бомбы, получившее печальную известность тем, что в результате этого взрыва пострадала группа японских рыбаков. Эта бомба, к которой мы вернемся ниже, имела тротиловый эквивалент 12 млн. т, то есть была в 600 раз мощнее номинальной.

— 26 марта 1954 года был произведен взрыв термоядерной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 млн. т, то есть в 1000 раз мощнее номинальной.

— 7 апреля 1954 года была испытана термоядерная бомба с тротиловым эквивалентом 40 млн. т, то есть в 2000 раз более мощная, чем номинальная.

Впрочем, эти цифры опровергались. Жюль Мок в своей книге «Безумие людей» пишет, что бомба, испытанная 7 апреля 1954 года, была всего в 1000 раз мощнее сброшенной на Хиросиму, а взрыв, произведенный 26 марта 1954 года, был меньшей мощности, чем взрыв 1 марта.

На этот период падает и первое испытание термоядерной бомбы, проведенное русскими в августе 1953 года. Следовательно, им потребовалось всего девять месяцев, чтобы догнать Соединенные Штаты и изготовить термоядерную бомбу.

г) Период после 1955 года.

В конце 1954 и в 1955 годах было произведено несколько взрывов, которые были, по-видимому, менее мощными, чем взрывы в марте и апреле 1954 года.

В конце ноября 1955 года стало известно, что русские провели испытание очень мощной ядерной бомбы. Это событие наделало на Западе много шума. О мощности испытанной бомбы высказывались самые различные мнения. И действительно, мощность взрыва, вероятно, была огромной, так как взрыв сопровождался выпадением радиоактивного дождя и значительным повышением радиоактивности атмосферы. В ночь с 26 на 27 ноября приборы в Парижской лаборатории гигиены показали увеличение радиоактивности атмосферы в десять раз. 28 ноября эта радиоактивность понизилась вдвое.

2. Количество атомных взрывов.

Можно считать, что до начала 1956 года американцы произвели 70–75 атомных взрывов, русские — 15–20 и англичане — 3 взрыва, что в сумме составляет около 100 взрывов.

Американцы испытывают бомбы малой мощности на своей территории, а наиболее мощные — в Тихом океане.

Первое испытание атомной бомбы было проведено в пустынном районе штата Нью-Мексико в одном из секторов бывшей воздушной базы в Аламогордо, расположенной в 200 км от Альбукерке. Большое количество бомб было испытано в пустыне Невада, где вырос новый большой город Лас-Вегас.

Подводные взрывы и испытания термоядерных бомб американцы проводили у атоллов Бикини и Эниветок (Маршалловы острова).

Русские, по-видимому, испытывают свои ядерные бомбы в районе Берингова пролива.

По вопросу о том, в какой мере эти испытания влияют на повышение уровня радиоактивности атмосферы, существуют самые противоречивые точки зрения. По мнению директора английского научно-исследовательского атомного центра в Харуэлле — доктора Коккрофта, повышение радиоактивности атмосферы к настоящему времени составляет не более одной тысячной ее естественного уровня.

 

II. Обнаружение ядерных взрывов

Такие страны, как Соединенные Штаты Америки, Советский Союз и Великобритания, без сомнения, имеют большое количество ядерных бомб самой различной мощности. Иногда количество существующих ядерных бомб оценивается в несколько десятков тысяч.

Как же установить, что в том или ином месте произведен ядерный взрыв?

Вследствие своего неблагоприятного географического положения Япония больше, чем другие страны, испытывает последствия проводимых американцами и русскими атомных взрывов. Поэтому там, так же, впрочем, как и в Америке, осуществляется целая система контроля, позволяющая с довольно большой точностью определять время и место взрыва, а также тип испытанных бомб и их мощность.

Японские ученые осуществляют наблюдения за следующими пятью явлениями:

1) изменением атмосферного давления;

2) изменением количества электричества в атмосфере;

3) изменением уровня морских приливов (он изменяется при подводных взрывах, таких, например, как в Бикини);

4) выпадением радиоактивного пепла. Японские эксперты, расследовавшие случай поражения 23 японских рыбаков «смертоносным пеплом» в результате взрыва, произведенного американцами 1 марта 1954 года, заявляли, что каждый раз, когда русские испытывают атомные бомбы в Сибири, в Японии на третий день после испытания выпадает радиоактивный пепел;

5) наконец, за увеличением уровня радиоактивности дождевой воды. Наличие радиоактивности в дождевой воде и снеге — это явление естественное, которое объясняется присутствием в дождевой воде трития. Следовательно, речь идет об измерении увеличения естественной радиоактивности дождевой воды.

Наличие в водороде дейтерия было доказано в 1932 году американцем Юри. Тритий был открыт в 1950 году учеными Либби и Гроссом.

Легкий водород в соединении с кислородом образует воду Н20, дейтерий — тяжелую воду D20, тритий — сверхтяжелую воду Т20.

Содержание тяжелой воды в обычной равно 1: 60 000. Сверхтяжелая вода в природном состоянии встречается очень редко: на 1 млрд. молекул обычной воды приходится всего 1 молекула сверхтяжелой воды. Другими словами, чтобы получить 1 л сверхтяжелой воды, нужно было бы переработать всю воду в Сене, протекающую за сутки через Париж при среднем расходе 300 м3/сек!

Известно, что Франция не имеет атомных бомб. Должна ли наша страна производить их?

Некоторые отвечают на этот вопрос утвердительно, ссылаясь на необходимость сохранения независимости. Те страны, говорят они, которые не имеют этого нового вида оружия, не могут рассчитывать на то, что они останутся или станут великими державами.

Другие придерживаются противоположного мнения и утверждают, что Франция все равно будет отставать в военных вопросах, в то время как в вопросах мирного использования ядерной энергии мы можем претендовать на почетное место. Кроме того, серьезный недостаток энергетических ресурсов, который испытывает Франция, не позволяет ей ориентироваться на производство ядерного оружия.

Собственно говоря, такая постановка вопроса является неправильной. Нельзя заявлять, что мы будем или не будем делать ту или иную вещь. В каждом отдельном случае нужно учитывать наши возможности в новой области и принимать решения в зависимости от конкретных обстоятельств, которые заранее очень трудно предусмотреть.

В заключение нужно добавить, что Швеция и Норвегия также намереваются начать производство ядерных бомб.

 

III. Типы и мощность ядерных бомб

Устройство ядерных бомб постоянно совершенствовалось, а их мощность возрастала.

1. Атомные бомбы.

а) Типы бомб.

Как мы уже говорили, бомба, сброшенная на Хиросиму, в качестве заряда имела уран 235. Во всех остальных бомбах, основанных на делении ядер, насколько нам известно, применялся плутоний, получаемый из урана 238.

В сообщении, сделанном русскими в апреле 1956 года, говорилось об атомной бомбе с зарядом тория. По всей вероятности, речь шла об уране 233, получаемом из тория искусственным путем.

б) Мощность бомб.

Мощность бомб, основанных на делении ядер, может быть самой различной: их тротиловый эквивалент может доходить до 500 тыс. т включительно. Иначе говоря, самые крупные бомбы этого типа соответствуют по мощности примерно 25 номинальным бомбам.

Такое ограничение объясняется двумя факторами, о которых мы говорили выше: критической массой и коэффициентом использования ядерного «горючего». Как мы видели, этот коэффициент у бомбы, сброшенной на Хиросиму, не превышал 5 %, что означает, что 19 кг урана из 20 не участвовало в реакции. Следовательно, для увеличения мощности атомных бомб нужно добиться такого положения, чтобы в реакции деления активно участвовала как можно большая часть расщепляющегося материала. По-видимому, этого можно достигнуть путем увеличения толщины оболочки заряда.

С точки зрения эффективности бомба типа сброшенной на Хиросиму с успехом заменяет 200 обычных десятитонных бомб. Для достижения того же эффекта с помощью 1000 артиллерийских орудий калибра 155 мм пришлось бы беспрерывно вести огонь 1,5 часа и выпустить сотню тысяч снарядов.

Но, кроме таких крупных бомб, производятся бомбы и меньшей мощности с тротиловым эквивалентом порядка 1000 т, а возможно, и ниже. В марте 1954 года американцы произвели подземный взрыв атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 1000 т. Эта бомба, умещающаяся в обыкновенном портфеле, делает воронку радиусом 50 м и глубиной 15 м.

Наконец, ни для кого теперь не является секретом, что существует атомная артиллерия. Вот основные тактико-технические данные американской 280-мм атомной пушки: максимальная скорость передвижения 50 км/час, вес всей системы в походном положении 85 т, длина в походном положении 26 м, ширина лафета 3,35 м, практическая дальность стрельбы порядка 20 км, вес снаряда — 450 кг (тротиловый эквивалент составляет 14–15 тыс. т).

У русских также есть атомные пушки различных моделей. Необходимо отметить, что если тактико-технические данные самих атомных орудий хорошо известны, то об атомных снарядах известно очень мало. Интересно, что американская 280-мм атомная пушка имеет практическую дальность стрельбы порядка 20 км, в то время как в 1918 году «Большая Берта», имевшая такой же калибр, вела огонь по Парижу из Компьенского леса, расположенного в 70 км от французской столицы.

2. Термоядерные бомбы.

а) Типы бомб.

В первых термоядерных бомбах, как мы видели, в качестве ядерного взрывчатого вещества использовались изотопы водорода. Бомба, испытанная американцами 1 ноября 1952 года, имела огромные размеры. Она была выполнена в форме куба с ребром 7–8 м и весила 65 т, в связи с чем одно время высказывались сомнения относительно того, сможет ли ее поднять тяжелый бомбардировщик.

Действительно, применявшиеся в этих бомбах жидкие дейтерий и тритий нужно было поместить в сосуд с очень толстыми стенками, способными выдержать давление, образующееся в результате испарения этих жидкостей при очень низких температурах. Этот сосуд в свою очередь нужно было окружить теплоизоляцией, чтобы замедлить испарение сжиженных газов.

Позднее, в 1954 году, стало известно, что водородные бомбы, испытанные 26 марта и 7 апреля, были сброшены обычными американскими бомбардировщиками. Очевидно, изменилось устройство бомб. Действительно, на этот раз речь шла о бомбах, использующих в качестве ядерного заряда литий. Литий является третьим элементов периодической системы элементов Менделеева. Он представляет собой чрезвычайно легкий одновалентный металл с удельным весом 0,5. Основную массу заряда в этих бомбах составлял, по всей вероятности, дейтерид лития. Под действием нейтронного потока, возникающего в момент взрыва атомного детонатора, литий, входящий в состав дейтерида лития, превращается в тритий, а затем происходит соединение ядер дейтерия и трития.

Потом появились водородные бомбы типа U (Ultimate Bomb), у которых оболочка заряда делалась не из урана 235, а из урана 238.

Взрыв в таких бомбах происходит в три приема. Сначала взрывается детонатор, представляющий собой обычную атомную бомбу, и создает высокую температуру, необходимую для реакции синтеза. Затем происходит реакция соединения ядер легких элементов, входящих в состав гидрида лития. Эта реакция сопровождается образованием большого количества нейтронов, обладающих высокой энергией; они вызывают деление урана 238, из которого сделана оболочка заряда. Поэтому такие бомбы называют иногда бомбами, основанными на принципе «деление — синтез — деление», а также бомбами типа «Fi-Fu-Fi» или «3F».

В водородной бомбе, испытанной американцами в марте 1954 года в Бикини, 80 % всей энергии взрыва выделилось за счет деления урана 238, из которого состояла оболочка, и только 20 % — за счет реакции синтеза легких элементов.

Иногда говорят и о так называемой кобальтовой бомбе. В этой бомбе корпус якобы сделан не из стали, а из кобальта, который под действием нейтронного потока становится радиоактивным и, испаряясь, очень сильно повышает радиоактивность облака взрыва. О степени радио активности этого облака приводились самые различные цифры. По тем данным, которыми мы располагаем, кобальтовые бомбы не испытывались.

Наконец, по имеющимся сведениям, испытанная русскими в ноябре 1955 года водородная бомба была вмонтирована в головку ракеты. Ракета, запущенная в Восточной Сибири, взорвалась на расстоянии 4 тыс. км от места запуска, в Северном Ледовитом океане, на высоте около 40 км, причем не исключена возможность, что взрыв произошел преждевременно, так как оптимальная высота взрыва должна была быть порядка не нескольких десятков километров, а всего нескольких километров.

б) Мощность термоядерных бомб.

Теоретически мощность термоядерных бомб ничем не ограничена. Как американцы, так и русские создали водородные бомбы в 1000–2000 раз мощнее номинальной.

Однако, как нам кажется, бомбы мощностью в 2000–3000 номинальных бомб представляют собой предел, так как v более мощных бомб ударная волна может в конце концов стать своеобразным препятствием, каким является забойка в шпуре, и основное действие взрыва будет проявляться только в верхних, более разреженных слоях атмосферы.

Американцы заявляли, что они проведут в 1956 году испытания еще более мощных бомб.

Атомное оружие, бывшее вначале оружием стратегического значения, стало теперь тактическим оружием, так как артиллерия имеет уже на вооружении атомные пушки, и не исключена возможность, что в скором времени пехота также получит на вооружение легкие атомные пушки, минометы и даже атомные ручные гранаты.

Подсчитано, что во время второй мировой войны союзники сбросили на Германию 13–50 тыс. т бомб. Полагают, что этих же самых результатов можно было бы добиться 50 номинальными атомными бомбами или 7 бомбами с тротиловым эквивалентом 150 тыс. т. А одна водородная бомба с тротиловым эквивалентом 12 млн. т в 10 раз мощнее всех сброшенных на Германию бомб!

Возможность применения ядерных бомб значительно возросла благодаря использованию современной ракетной техники. Один самолет-снаряд типа F-86H может брать шесть атомных бомб с общим тротиловым эквивалентом 500 тыс. т, что соответствует более чем 600 тыс. т обычных бомб. Впрочем, сведения в этой области поступают к нам с опозданием, поэтому приведенные выше данные к настоящему времени (лето 1956 года) наверняка уже превзойдены.

В последние годы некоторыми людьми овладела идея гонки вооружений. Не ведет ли эта гонка вооружений мир к пропасти?

 

Атомные взрывы в Хиросиме и Нагасаки были реальным фактом, поэтому, говоря о размерах разрушений, причиненных этими взрывами, мы имеем дело с точными цифрами.

И наоборот, когда речь идет о действии более мощных бомб, например термоядерных, приводятся лишь приближенные цифры, к которым следует относиться совсем иначе. В первом случае данные являются математически точными, во втором — грубо приближенными, иногда фантастическими.

Адмирал Страусс, ведающий испытаниями американских ядерных бомб, часто ошибался в своих расчетах вдвое, а то и больше. Это лишний раз доказывает, что подход к реальным результатам атомных взрывов в Японии должен быть совсем иным, чем к результатам, полученным путем экстраполяции.

Образующийся в результате взрыва термоядерной бомбы огненный шар имеет гораздо большие размеры, чем при взрыве атомной бомбы. Радиус огненного шара термоядерной бомбы (в 2000 раз мощнее номинальной) спустя несколько секунд после взрыва достигает нескольких километров. Грибовидное облако, возникшее в результате взрыва 1 марта 1954 года, имело высоту порядка 40 км и максимальную ширину в верхней части около 160 км. Температура в центре шара, по мнению специалистов, была порядка миллиарда градусов.

Вопрос о распределении энергии термоядерного взрыва по поражающим факторам пока еще мало изучен.

Возьмем для примера термоядерную бомбу, равную по мощности 2 тыс. номинальных бомб (то есть имеющую тротиловый эквивалент 40 млн. т), и попробуем определить ее поражающее действие на основе данных о взрыве номинальной бомбы. При этом нужно учитывать, что поражающее действие ядерных бомб не возрастает прямо пропорционально увеличению их мощности.

 

I. Ударная волна

При определении действия ударной волны обычно руководствуются следующей формулой: механическое действие взрыва, или действие ударной волны, пропорционально корню кубическому из мощности бомбы.

Как надо понимать эту формулу?

Кубический корень из 2000 равен примерно 13. Тогда из сказанного выше вытекает, что нужно взять числа, характеризующие действие ударной волны сброшенной в Хиросиме бомбы, и умножить их на 13. Получаются следующие данные:

— в радиусе 10 км все будет сметено с лица земли, за исключением некоторых особо прочных здании;

— в радиусе от 10 до 20 км будут частично или полностью разрушены внутренние части зданий, и во всей этой зоне нужно будет эвакуировать все оставшееся в живых население;

— в радиусе от 20 до 30 км будут наблюдаться значительные разрушения. Не исключено, что в целях безопасности окажется целесообразным эвакуировать население.

Ущерб, наносимый такой бомбой, настолько велик, что его даже трудно себе представить.

Вышеприведенная формула, по-видимому, была подтверждена результатами проведенных испытаний ядерных бомб, причем иногда они даже превосходили расчетные данные. Это объясняется тем, что трудно заранее определить с достаточной точностью мощность новых бомб, и здесь скорее нужно идти обратным путем: по фактическому действию бомбы определять ее мощность.

 

II. Световое излучение

Для расчета действия светового излучения также существует формула: действие светового излучения пропорционально корню квадратному из мощности бомбы.

Квадратный корень из 2000 равен примерно 45. Если считать, что эта формула правильна, то для расчета поражающего действия светового излучения бомбы в 2000 раз мощнее номинальной нужно соответствующие данные номинальной бомбы умножить на 45. Тогда получится, что все незащищенные люди получат смертельные ожоги в радиусе 60 км.

К счастью, эта цифра слишком преувеличена. Мы уже говорили, что данные о поражении световым излучением по результатам взрыва в Хиросиме действительны только при очень хорошей видимости. Определяя воздействие светового излучения на объекты, расположенные на большом удалении от эпицентра взрыва, следует учитывать поглощение световой энергии молекулами входящих в состав воздуха газов и вводить соответствующий поправочный коэффициент. Последний составляет от 1/3 до 1/2. Интересно отметить, что раньше его считали равным 1/2 теперь же принимают равным 1/3. Другими словами, в настоящее время наблюдается тенденция к сокращению завышенных ранее цифр. Во всяком случае, действие светового излучения термоядерной бомбы, равной по мощности 2000 номинальных бомб, характеризуется следующими данными:

— в радиусе 20–30 км от эпицентра взрыва — смертельные ожоги;

— в радиусе 30–50 км — сильные ожоги.

В некоторых случаях для определения поражающего действия светового излучения полезно руководствоваться тем, что световой импульс в данной точке пространства примерно пропорционален мощности ядерной бомбы.

При этом, разумеется, предполагаются одинаковые метеорологические условия, причем в качестве исходных данных берутся результаты действия светового излучения, наблюдавшиеся при взрыве сброшенной на Хиросиму бомбы.

Если, например, при взрыве номинальной бомбы световой импульс на расстоянии 2 км от эпицентра взрыва равен 3 кал/см2, то при взрыве в 2000 раз более мощной бомбы он будет составлять 6000 кал/см2. Для такого незначительного расстояния поправочный коэффициент не будет играть особой роли, хотя для больших дистанций его значение очень велико.

Эти приблизительные данные позволяют сделать следующий важный вывод: если атомная бомба, в которой 60 % всей освобождающейся энергии выделяется в форме ударной волны, является оружием механического действия, то термоядерная бомба — это прежде всего оружий зажигательного действия.

 

III. Проникающая радиация и радиоактивное заражение

Термоядерная бомба оказывает значительно большее радиоактивное воздействие, чем атомная бомба. Следует различать действие проникающей радиации и радиоактивное заражение местности и воздуха.

1. Действие проникающей радиации.

Действие проникающей радиации, образующейся в результате взрыва атомного детонатора, незначительно по сравнению с действием ударной волны и светового излучения. И наоборот, нейтронный поток, который при взрыве атомной бомбы незначителен по сравнению с гамма-излучением, при взрыве термоядерной бомбы имеет очень большую интенсивность.

Можно сказать, что в каждой данной точке доза гамма-излучения прямо пропорциональна мощности бомбы.

Наконец, при взрыве термоядерной бомбы возникает очень сильная наведенная радиоактивность. Она возникает в результате того, что огненный шар, увеличиваясь в размерах, обычно касается земли, за исключением тех случаев, когда взрыв происходит на большой высоте. Это является новой и очень важной чертой, характеризующей взрыв термоядерной бомбы.

2. Заражение местности и воздуха.

Взрыв термоядерной бомбы, произведенный у поверхности земли, может сопровождаться интенсивным выпадением радиоактивных веществ из облака.

Вместе с грибовидным облаком, образующимся при взрыве, в атмосферу поднимается большое количество частиц, которые под действием потока нейтронов становятся радиоактивными. Так, например, в результате взрыва, произведенного американцами 1 марта 1954 года, когда бомба была взорвана на башне высотой 50 м, островок Элугелаб взлетел на воздух, и на его месте образовалась воронка радиусом 1 км и глубиной 60 м. Специалисты считают, что вместе с грибовидным облаком в воздух было поднято до 20 млн. м3 вещества, из которого состоял коралловый островок; радиоактивность облака через час после взрыва достигла, по-видимому, 1012 кюри.

Можно предполагать, что в результате взрыва бомбы, в 2000 раз мощнее сброшенной на Хиросиму, в воздух взлетят сотни миллионов тони грунта. Более тяжелые частицы, разумеется, упадут в непосредственной близости от места взрыва, а остальные будут выпадать постепенно в зависимости от их размеров. Так, например, частица диаметром 75 микронов (микрон равен одной тысячной миллиметра) опустится на землю через 8 часов после взрыва, частица диаметром 15 микронов — через неделю, 10 микронов — через месяц и 5 микронов — через 3 месяца. Полагают, что самые мелкие частицы могут оставаться в атмосфере до 10 лет. Что касается радиоактивности, то, по подсчетам специалистов, она через 24 часа после взрыва уменьшается в 50 раз по сравнению с той, которая отмечалась через час после взрыва, а по истечении 6 суток уменьшается еще в 20 раз.

В этой связи нельзя не сказать несколько слов о катастрофе, постигшей 1 марта 1954 года японских рыбаков. Небольшое японское рыболовное судно «Фукурю-мару», имевшее на борту 23 человека, находилось в момент испытания водородной бомбы в 130 км от места взрыва. В 4 часа утра рыбаки увидели, как небо на горизонте внезапно осветилось, а спустя несколько минут до них донесся страшный грохот. Между 6 и 7 часами утра солнце скрылось за тучами, и с неба начал падать белый пепел. Он состоял из радиоактивной коралловой пыли — мельчайших частиц расплавленного карбоната кальция с осевшими на них продуктами деления. Выпадение пепла продолжалось несколько часов. Только после того, как моряки почувствовали себя больными и не могли больше продолжать работу, хозяин принял решение вернуться в порт Яидзу, куда судно прибыло 13 марта.

В Японии, по всей вероятности, было известно о проводимых в Тихом океане испытаниях. После медицинского осмотра рыбаков было установлено, что они получили сильную дозу радиации порядка нескольких сот рентгенов. Пострадавших поместили в больницу, а судно сожгли. Однако из 40 т рыбы, доставленных в порт «Фукурю-мару», часть уже продали. Это заставило предать происшествие гласности, так как среди населения началась паника.

Сначала думали, что этот случай был чем-то исключительным. В действительности же выпадение радиоактивных веществ из облака представляет собой самое обычное явление. При наземном взрыве водородной бомбы эти радиоактивные вещества могут заразить местность в полосе длиной 200–300 км и шириной 100 км, создавая таким образом опасность для населения, живущего далеко от объекта атомного нападения.

Английские ученые считают, что в результате испытания водородной бомбы, проведенного русскими в ноябре 1955 года, в атмосферу было поднято примерно 500 кг радиоактивной пыли. При благоприятном ветре этого количества хватило бы, чтобы уничтожить всякую жизнь на площади в 250 тыс. км2, что превышает территорию Великобритании..

Наконец, для сравнения этих данных с природными явлениями напомним, что во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году было выброшено около 20 млрд. м3 грунта.

 

I. Постановка вопроса

При обсуждении вопроса о необходимости организации противоатомной защиты населения бросается в глаза, что возражения, выдвигаемые против организации такой защиты, всегда немногочисленны. К чему же они сводятся?

Во-первых, утверждают, что войны больше не будет: тот факт, что существующие в настоящее время военные группировки обладают ядерным оружием, является якобы гарантией мира.

Этот аргумент представляется нам несколько наивным. Если бы дело действительно обстояло так, то непонятно, почему начиная с 1945 года самые различные страны ведут бешеную гонку вооружений и почему во Французском бюджете на военные расходы ежегодно предусматривается более 1000 млрд. франков!

Как нам кажется, будущие войны будут двух типов: локальные и мировые, причем ядерное оружие будет применяться лишь в мировых. Возможно, что в будущем мировые войны будут происходить не так часто, как в прошлом; локальные же войны будут всегда. Разве после 1945 года мы не были свидетелями подобных войн в Корее, Индокитае и Северной Африке? Такой двойственный характер будущих войн заставляет иметь вооруженные силы, построенные по классическому образцу, и, кроме того, специальные формирования на случай будущего мирового конфликта. Именно поэтому две французские дивизии, входящие в состав НАТО, численностью в 12 тыс. человек каждая были реорганизованы в соединения, приспособленные к ведению боевых действий в условиях применения атомного оружия.

Но есть ли опасность того, что локальная война перерастет в мировую? История говорит, что войны существовали всегда, несмотря на многочисленные пакты о вечном мире, подписанные между различными странами.

Нужно ли напоминать в этой связи о «великом проекте» Сэлли, предложившем создать европейскую федерацию из 15 государств с единой армией и флотом, о плане, разработанном после Тридцатилетней войны Уильямом Пенном, в основе которого лежали моральные санкции, о плане вечного мира, предложенном аббатом Сен-Пьером, о планах Руссо, Канта, Меттерниха и, наконец, Лиги Наций?

У всех этих планов была одна и та же судьба. Людям всегда нравились состязания на арене, победители становились даже национальными героями. Поэтому войны являются своего рода привычкой и традицией людей. Можно ли утверждать, что современные люди отличаются от целых поколений своих предков?

Кроме того, в настоящее время землю населяет 2,5 млрд. человек. Если верить подсчетам, через 100 лет численность населения на земле достигнет 11 млрд. человек. Нет ли оснований опасаться, что увеличение численности населения явится одной из причин международных конфликтов в будущем?

Во-вторых, говорят, что, если даже мировая война разразится, ядерное оружие не будет использовано.

Опровергнуть это возражение очень легко. Разве в середине XV века, когда стало широко применяться огнестрельное оружие, люди вернулись к луку и стрелам? Развитие вооружения всегда шло по восходящей линии. Каждый использовал то оружие, которым он располагал, и пытаться утверждать обратное бессмысленно. Иногда в этой связи ссылаются на пример боевых отравляющих веществ. Однако, если в ходе второй мировой войны 1939–1945 годов газы не применялись, это отнюдь не значит, что так же произойдет и с ядерным оружием. Нельзя сравнивать вещи совершенно разного плана, какими являются отравляющие вещества и ядерное оружие: ведь только последнее представляет собой стратегическое оружие, способное обеспечить мировое господство.

Возможно, что та или иная военная группировка государств, зная, что у противника тоже есть атомное оружие, не решится первой его применить. Однако никакая воюющая сторона не может быть уверена, что ей удастся нейтрализовать противника, поэтому боязнь ответного удара может навести одного из воюющих на мысль, что если он «упустит удобный момент», то противник может такой момент не упустить.

Следует также предусматривать возможность непредвиденных осложнений, с которыми встретится тот или иной блок, обладающий ядерным оружием, в локальной войне. И кто поручится, что в этом случае он не попытается использовать свое ядерное оружие, несмотря на все принятые ранее обязательства?

Если бы у Гитлера в 1944 году было это страшное оружие, он наверняка воспользовался бы им, и тогда ни один корабль союзников не достиг бы на рассвете 6 июня 1944 года побережья Нормандии. Уже совсем недавно, во время войны в Корее, один американский генерал был готов применить ядерное оружие против китайцев. В тот момент, когда американские войска чуть было не были сброшены в море, заголовки американских газет призывали: «Бросайте ее!» — и весь мир знал, о чем идет речь!

Атомная бомба является дешевым оружием, и это важное обстоятельство может оказать определенное влияние на способы ведения войны в будущем. Как мы видели, одна бомба с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т производит такие же разрушения, как 200 обычных десятитонных бомб или 100 тыс. снарядов 155-мм орудия. Чтобы сбросить на цель 200 десятитонных бомб, требуется 200 самолетов, считая, что самолет может поднять всего одну такую бомбу. Один самолет стоит 600–800 млн. франков. При массированном воздушном налете потери в самолетах составляют примерно 5 %. Беря за основу эту цифру (которая, впрочем, в будущих войнах будет гораздо выше), можно подсчитать, что из 200 самолетов на свои базы не вернутся 10, что в денежном выражении составит 6–8 млрд. франков. К этому надо прибавить неоценимые людские потери (полное обучение одного экипажа обходится примерно в 25 млн. франков). Но это еще не все: для того чтобы 200 самолетов могли подняться в воздух, требуются аэродромы, которые стоят миллиарды… Короче говоря, отсюда можно сделать два вывода:

— ядерная бомба стоит в 10 раз дешевле, чем необходимые для получения того же результата обычные бомбы;

— для того чтобы сбросить на противника атомную бомбу, требуется в 50 раз меньше людей, чем для доставки эквивалентного количества обычных бомб.

Эти два обстоятельства могут оказаться решающими, и не исключена возможность, что в будущем для бомбардировок станут использовать в основном ядерные бомбы разного калибра. Мысль о доминирующем значении ядерного оружия была сформулирована следующим образом: «Один самолет, одна бомба, один город».

Термоядерные бомбы, как мы уже говорили, еще дешевле атомных.

Выше уже отмечалось, что дефект массы в реакциях деления ядер составляет всего 0,1 %, в то время как в реакциях синтеза он равняется 0,7 %. Поэтому в первом приближении можно сказать, что при равном весе термоядерная бомба дает в 7 раз больше энергии, чем атомная.

На Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии Комиссия по атомной энергии США привела цифры, позволяющие заключить, что термоядерная энергия в сотни раз дешевле энергии, получаемой в результате деления ядер тяжелых элементов.

В сентябре 1955 года в одном из своих выступлений доктор Лэпп привел несколько интересных данных. В термоядерных бомбах, равных по мощности испытанным в марте — апреле 1954 года на Эниветоке, себестоимость 1 т тротилового эквивалента составляла 1 цент. Исходя из этого, можно подсчитать, что бомба, равная по мощности 2000 номинальных бомб, то есть имеющая тротиловый эквивалент 40 млн. т, стоила бы 150 млн. франков. По сравнению с эффектом, который дает такая бомба, эта цена представляется весьма незначительной.

Из сказанного можно сделать следующий вывод: чем мощнее бомба, тем она дешевле и тем легче ее применить. Что же помешает воюющей стороне, обладающей такими бомбами, использовать их для достижения решающего успеха?

Третье возражение является для нас наиболее интересным. Если будет сброшена атомная бомба, говорят противники организации противоатомной защиты населения, разрушения будут настолько велики, что не помогут никакие средства, и поэтому незачем тратить деньги на организацию этой иллюзорной защиты.

Прежде всего необходимо уточнить термин «защита». В зависимости от применявшихся средств поражения изменялись формы и способы ведения войны. В XIII веке, когда лучник, тщательно прицелившись, пускал стрелу, противник, почти не имел возможности уклониться, однако и вероятность попадания стрелы также была незначительной. Затем появились катапульты, которые метали ядра через стены крепостей и одним таким ядром убивали или ранили сразу несколько вражеских воинов. В этот период поражение живой силы, по определению Жюля Мока, носит «ремесленную форму». Прошли века, наступил период «поражения малыми сериями». Этот период мир переживал к началу первой мировой войны, когда один хорошо замаскированный станковый пулемет или удачно расположенное 75-мм орудие выводили из строя десятки, а иногда и сотни вражеских солдат. Затем с увеличением калибра орудий и веса бомб наступил период «поражения крупными сериями». Сюда можно отнести массированные воздушные налеты на некоторые города во время второй мировой войны, когда число жертв и масштабы разрушений были огромны.

С появлением первых атомных бомб поражение стало носить почти тотальный характер в радиусе одного километра, а с появлением термоядерной бомбы оно стало тотальным в полном смысле этого слова, так как радиус действия водородной бомбы превышает размеры любой цели, в том числе и большого города.

Человечество платит дань прогрессу, и какому прогрессу! Упомянутый нами незащищенный воин, в которого стрелял из лука меткий стрелок, подвергался большой опасности, точно так же как пехотинец, который находился в нескольких метрах от разорвавшегося 75-мм снаряда. Для крупнокалиберных снарядов зона поражения увеличивается до нескольких десятков метров. Для человека же, находящегося вне укрытия в радиусе 1 км от эпицентра взрыва атомной бомбы типа сброшенной на Хиросиму, возможность остаться в живых практически сводится к нулю. По этому поводу иронически говорят, что каждый незащищенный человек в этой зоне будет убит трижды, так как сначала он погибнет от ожогов, затем, вероятно, будет задавлен обломками зданий и, наконец, получит смертельную дозу радиации!

При взрыве термоядерной бомбы типа испытанной американцами в марте — апреле 1954 года незащищенный человек погибнет в радиусе 10 км от эпицентра.

Следовательно, с ростом мощности средств поражения возможность остаться в живых для незащищенных людей уменьшается. Отсюда ясно, что вопрос об организации защиты встает еще более остро. Однако об абсолютной защите не может быть и речи, так как понятие «абсолютного» в этой области вообще немыслимо. Другими словами, опасность гибели возрастает. Следовательно, увеличивая мощность бомбы, приходится сознательно идти на увеличение числа жертв при ее применении, и эта мысль, с точки зрения человечности недопустимая и ужасная, должна сделать людей достаточно разумными, чтобы предотвратить войну, ибо, если она начнется, остановить ее будет невозможно.

Если в зоне смертельного поражения мало что можно будет сделать, то за ее пределами работы будет масса, и каковы бы ни были средства защиты, они окажутся недостаточными, так как разрушения будут настолько сильными, что их могут представить себе лишь те, кто сам пережил во время второй мировой войны воздушные налеты на Лондон и Гамбург. В десятикилометровой полосе, расположенной вокруг зоны смертельного поражения радиусом 10 км, окажется много заваленных под обломками людей и много домов будет охвачено пожаром. Для того чтобы иметь возможность оказать помощь тысячам людей, которые страдают и ждут помощи, резервы должны располагаться на достаточном удалении от эпицентра взрыва и в неуязвимых местах.

Приведем несколько цифр, характеризующих необходимое количество средств медицинской помощи.

Из 70 тыс. человек, погибших в Хиросиме, каждый второй погиб от ожогов. Это показывает, что при атомном нападении число людей, получивших ожоги третьей степени, будет исчисляться тысячами, а может быть, и десятками тысяч. Для того чтобы оказать медицинскую помощь пострадавшему, у которого обожжено 40 % всей поверхности тела, нужно 40 кислородных подушек, 10 литров плазмы, 2 литра крови, 25 литров сыворотки и 4 км бинта! Для лечения человека, получившего дозу радиации в 200–400 рентгенов, необходимо 1/4 литра крови и 2 литра сыворотки ежедневно в течение 6 недель. Донор же может давать не более 350 см3 крови раз в две недели.

Возможно, что в будущей мировой войне для достижения решительной победы будут стремиться уничтожить все людские резервы противника. Поэтому сохранение людского потенциала является для каждой страны жизненно важным делом. Большинство иностранных государств понимают это и не жалеют средств на организацию эффективной противоатомной защиты населения.

Рассмотрев вопрос о целесообразности этой защиты, посмотрим, в какой мере человек может защитить себя от поражающего действия ядерных бомб.

 

II. Защита от поражающего действия ядерных бомб

1. Защита от светового излучения.

Самая надежная защита от светового излучения заключается в том, чтобы не быть застигнутым вспышкой врасплох. Мы уже говорили, что световое излучение распространяется прямолинейно и оказывает лишь поверхностное поражающее действие. Поскольку свечение огненного шара продолжается очень недолго, любая преграда может служить надежной защитой от светового излучения. Один шутник заметил, что, закрывшись обыкновенной газетой, можно защитить себя от ожогов даже вблизи от эпицентра взрыва.

В армии предусмотрена специальная защитная одежда, которая полностью закрывает все части тела. В некоторых случаях весь личный состав в обязательном порядке должен надевать капюшоны, защитные перчатки и специальные очки. Как у личного состава вооруженных сил, так и у гражданского населения необходимо вырабатывать специальные навыки, например умение при появлении сильного света моментально падать и прижиматься к земле. Обычные траншеи, даже без перекрытия, во многих случаях смогут обеспечить надежную защиту от светового излучения.

Для того чтобы не допустить распространения пожаров, необходимо сразу же после объявления тревоги (если она будет объявлена) принять некоторые предупредительные меры, например задернуть занавески и закрыть ставни с целью ограничить распространение светового излучения. Перед уходом в убежище нужно выключить газ и электричество. Кроме того, рекомендуется убрать все легковоспламеняющиеся предметы во дворах, сараях и на чердаках.

Зону поражения световым излучением можно ограничить В значительной мере (до 50 %) путем применения различного рода дымовых завес. Такие способы были испытаны американцами во время проведенных ими в конце 1954 года и в 1955 году многочисленных войсковых учений. В Швеции также занимались этим вопросом в целях защиты гражданского населения. Для ограничения действия светового излучения могут применяться, кроме того, искусственные дожди.

2. Защита от ударной волны.

Для того чтобы защитить себя от действия ударной волны, необходимо укрыться в убежище.

Мы уже говорили, что при расчете оптимальной высоты взрыва ядерной бомбы исходят из того, что избыточное давление в эпицентре при взрыве номинальной бомбы составляет 3–4 кг/см2. Следовательно, вопрос заключается в том, чтобы узнать, можно ли построить такие сооружения, которые смогли бы выдерживать это огромное избыточное давление. Специалисты дают на этот вопрос положительный ответ.

Пусть, например, при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 80 тыс. т, произведенном на высоте 850 м, избыточное давление в эпицентре достигает 5 кг/см2. Мы взяли высоту 850 м из тех соображений, что чем мощнее бомба, тем выше должен произойти взрыв, чтобы зона поражения увеличилась.

В этом случае для перекрытия убежища шириной в 2,3 м будет достаточна железобетонная плита толщиной в 0,2 м, на которую нужно насыпать слой земли толщиной не меньше метра и утрамбовать ее, чтобы обеспечить за щиту от радиоактивных излучений.

Такое простое убежище обеспечивает полную защиту от атомного взрыва.

В районах, которые по своей важности вероятнее всего могут оказаться объектом атомного нападения — они называются «угрожаемыми зонами», — предусматривается строительство целой сети подобных убежищ. Вне этих наиболее уязвимых районов убежища могут строиться более легкого типа из подручных материалов. Национальная служба гражданской обороны намечает строительство убежищ двух типов: коллективных и на одну семью; первых — для длительного пребывания, вторых — для кратковременного укрытия.

а) Коллективные убежища.

Такие убежища строятся обычно четырехугольной или круглой формы и имеют прочные двери и вентиляцию.

В убежищах четырехугольной формы бетонные стены, пол и перекрытие могут иметь толщину 60, 40 или 30 см в зависимости от того, на какое избыточное давление рассчитано убежище — 10, 5 или 2 кг/см2. В таких полностью заглубленных убежищах люди защищены от действия светового излучения, а если насыпанный сверху слой грунта имеет достаточную толщину, то и от радиоактивных излучений.

При той скорости, какой обладают современные бомбардировщики, населению, для того чтобы укрыться в убежищах, после объявления тревоги остается всего 5 мин. Предполагается, что для рабочих, находящихся на заводе в момент оповещения о воздушной опасности, этот срок будет еще меньше, порядка 3 мин. Подобное обстоятельство приводит к необходимости ограничить время доступа в убежище, а следовательно, установить оптимальную вместимость убежищ примерно в 50 человек. Убежища такого типа нужно будет строить в количестве, достаточном для обеспечения безопасности всего населения.

Если исходить из расчета 1 м2 на 3–4 человека, то для 50 человек будет достаточно убежище площадью в 15 м2, то есть 3х5 м или 4х14 м, а если убежище круглой формы, то радиусом 2–2,5 м. Наиболее сложным является вопрос о дверях и вентиляции. Для таких убежищ предусматриваются двери 0,7х1,8 м и толщиной 40 мм. Эти двери должны выдерживать в течение 8 часов температуру в 1000°. В коллективных убежищах, разумеется, предусматривается не одна, а две двери, промежуток между которыми будет служить тамбуром.

Что касается вентиляции, то в таких убежищах на 1 м2 площади предусматривается подача 300 л свежего воздуха в минуту. Стоимость таких убежищ зависит, конечно, от толщины бетонных стен. Убежище, способное выдерживать избыточное давление в 5 кг/см2, обходится в 150 тыс. франков за одно место, что в общей сложности составляет 7–8 млн. франков. Убежища, выдерживающие избыточное давление в 10 кг/см2, стоят примерно на 20 % дороже, или около 10 млн. франков.

б) Убежища на одну семью.

Коллективные убежища предохраняют человека от действия высокого избыточного давления, которого он не в состоянии выдержать. Убежища семейного типа предназначаются для защиты от небольших избыточных давлений, называемых нами обычными. Эти убежища в большинстве случаев вполне достаточны для неугрожаемой зоны. Двери у них отсутствуют, а вентиляция осуществляется естественным путем, поскольку они представляют собой либо траншеи, либо приспособленные для этой цели подвалы. Во всяком случае, такие убежища себя оправдывают. Для того чтобы проверить, как на них влияют неблагоприятные условия погоды, в Нэнвильском парке построили несколько опытных убежищ семейного типа.

Как мы уже говорили, наиболее опасным является косвенное действие ударной волны. Однако находящиеся в траншее люди будут вне опасности, так как различные предметы, обломки и т. п., которые превратятся под действием ударной волны во «вторичные снаряды», пролетят поверху, и люди ощутят лишь некоторое повышение давления. Кроме этого, укрывшиеся в таких траншеях будут защищены от действия светового излучения. Им останется только защититься от радиоактивного воздействия, сила которого зависит как от высоты взрыва, так и от удаления убежища от эпицентра.

В подвалах следует принять специальные меры безопасности на тот случай, если дом, под которым находится убежище, обрушится. Необходимо усилить потолок подвала, а кроме того, можно установить ряд балок, упирающихся одним концом в капитальную стену, а другим — в крепкий пол.

Разумеется, все указанные выше меры защиты действительны лишь для воздушного взрыва. Если взрыв будет наземным, образуется гигантская воронка; на довольно большом расстоянии от места падения бомбы все будет уничтожено, так что о защите в этой зоне не может быть и речи.

3. Защита от радиоактивных излучений.

При воздушном взрыве опасность представляет лишь проникающая радиация; поэтому, защищаясь от действия ударной волны, то есть укрывшись в бетонированном убежище с достаточно толстым слоем насыпанной сверху земли, человек может рассчитывать на то, что он будет защищен и от проникающей радиации.

Для защиты от проникающей радиации имеется три способа:

а) удалиться от места взрыва

Поскольку интенсивность радиоактивного облучения обратно пропорциональна квадрату расстояния, то при увеличении вдвое расстояния, отделяющего человека от места взрыва, интенсивность облучения уменьшается в четыре раза;

б) выждать

Уровень радиоактивного заражения снижается очень быстро. Если изобразить графически зависимость естественного спада радиоактивности от времени, то получится кривая, напоминающая ветвь равносторонней гиперболы, Например, если через час после взрыва уровень радиации в зараженном районе составляет 100 рентгенов, то через 7 часов он упадет до 10 рентгенов, а еще через 15 часов до 5 рентгенов;

в) укрыться за какой-либо преградой

Сначала необходимо остановиться на понятии слоя половинного ослабления. Это такая толщина материала, которая вдвое ослабляет действие проникающей радиации. Для брони она равна 4 см, для бетона — 12 см, для грунта — 20 см, для воды — 26 см.

Если укрыться за броней толщиной в 4 см, то поглощенная организмом доза радиоактивных излучений будет вдвое меньше той, которую человек получил бы вне укрытия. Если толщину брони увеличить вдвое и довести до 8 см, то поглощенная организмом доза будет составлять уже четверть начальной дозы, отмечающейся вне защитного сооружения. Отсюда нетрудно вывести зависимость между начальной дозой Д0, фактически поглощенной дозой Д, и числом n, показывающим, сколько раз слой половинного ослабления укладывается в толщину защитного материала. Эта зависимость выражается формулой Д=Д0/2n. Если взрыв произошел у поверхности земли или на небольшой высоте, то нужно принять некоторые особые меры безопасности. Очутившись в районе бомбардировки после атомного взрыва, человек рискует вдохнуть вместе с воздухом или проглотить с пищей и водой радиоактивные частицы, испускающие главным образом альфа- и бета-излучения. Поэтому пожарные и спасательные команды должны действовать в защитных комбинезонах и в противогазах. Кроме того, их должен сопровождать представитель службы радиационной разведки с рентгенометром, чтобы следить за временем их пребывания в зараженной зоне и за тем, чтобы доза радиации не превышала установленной допустимой дозы (примерно 25 рентгенов). Все находившиеся в зараженной зоне люди должны в обязательном порядке пройти через дезактивационный пункт и подвергнуться санитарной обработке в той или иной форме в зависимости от степени заражения.

Только время может окончательно уничтожить вредное действие радиоактивных веществ, поэтому зараженные предметы надо изолировать до тех пор, пока их радиоактивность практически исчезнет. Продолжительность изоляции зависит в основном от периода полураспада радиоактивных веществ, которыми заражены эти предметы. Если степень заражения невелика, зараженные предметы можно обмыть водой, во всех остальных случаях их нужно закопать в землю.

Особые меры предосторожности нужно принять, чтобы не допустить заражения продовольствия.

В случае наземного взрыва водородной бомбы нельзя забывать о выпадении радиоактивных веществ из облака. Защита от них обеспечивается довольно просто: если выпадение радиоактивных веществ произошло в районе, где разрушений не было, нужно остаться в домах (лучше всего в нижних этажах) и ждать указаний. Если радиоактивные осадки застигли человека на открытом месте, рекомендуется найти укрытие в земле — тогда полученная доза радиации уменьшится больше, чем на одну десятую.

Специалисты считают, что человек, находившийся на расстоянии 10 км от места взрыва в течении 36 час., получит дозу радиации в 2000 рентгенов, а на расстоянии 250 км — 500 рентгенов.

Эти цифры лишний раз доказывают необходимость организации противоатомной защиты. Впрочем, эта защита не так уж сложна. В результате взрыва водородной бомбы, проведенного американцами 1 марта 1954 года, кроме японских рыбаков, пострадало еще примерно 100 человек, в числе которых были американские солдаты и жители соседних островов. Всем этим людям была немедленно оказана медицинская помощь, так что серьезных последствий не было.

Национальная служба гражданской обороны закупила партию несложных, но надежно работающих и дающих хорошие результаты приборов. Купленные дозиметры обошлись примерно по 15 тыс. франков, а рентгенометры — по 95 тыс. франков. Эти приборы будут распределены между различными департаментами.

Для лучшей организации противоатомной защиты нужно, чтобы все знали, каким опасностям они подвергаются при взрыве атомной бомбы. Желательно, чтобы всякий, кто этого еще не знает и хочет узнать, получил бы необходимую информацию. Люди больше всего боятся неизвестного, поэтому последствия атомного нападения могут оказаться катастрофическими.

В заключение надо сказать, что в случае атомной войны каждому придется выбирать одно из двух: либо эвакуироваться (это не всегда окажется возможным, но для большей части женщин, детей, стариков, одним словом, для всех тех, чье присутствие не принесет пользы, эвакуация должна быть обязательной), либо укрыться в убежище. Тот, кто не сделает ни того, ни другого, погибнет.

Но чтобы бороться и создавать, надо жить. Поэтому каждый должен выполнять все указания квалифицированных инструкторов Национальной службы гражданской обороны.