Плутоний pu

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o.
Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

— Что такое ион читайте в статье.

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

1
H
1.008

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

2
He
4.003

3
Li
6.938

4
Be
9.012

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

5
B
10.806

6
C
12.01

7
N
14.006

8
O
15.999

9
F
18.998

10
Ne
20.18

11
Na
22.99

12
Mg
24.304

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

—
—
—

13
Al
26.982

14
Si
28.084

15
P
30.974

16
S
32.059

17
Cl
35.446

18
Ar
39.948

19
K
39.098

20
Ca
40.078

—
—
—

21
Sc
44.956

22
Ti
47.867

23
V
50.942

24
Cr
51.996

25
Mn
54.938

26
Fe
55.845

27
Co
58.933

28
Ni
58.693

29
Cu
63.546

30
Zn
65.38

31
Ga
69.723

32
Ge
72.63

33
As
74.922

34
Se
78.971

35
Br
79.901

36
Kr
83.798

37
Rb
85.468

38
Sr
87.62

—
—
—

39
Y
88.906

40
Zr
91.224

41
Nb
92.906

42
Mo
95.95

43
Tc

44
Ru
101.07

45
Rh
102.906

46
Pd
106.42

47
Ag
107.868

48
Cd
112.414

49
In
114.818

50
Sn
118.71

51
Sb
121.76

52
Te
127.6

53
I
126.904

54
Xe
131.293

55
Cs
132.905

56
Ba
137.327

—
—
—

71
Lu
174.967

72
Hf
178.49

73
Ta
180.948

74
W
183.84

75
Re
186.207

76
Os
190.23

77
Ir
192.217

78
Pt
195.084

79
Au
196.967

80
Hg
200.592

81
Tl
204.382

82
Pb
207.2

83
Bi
208.98

84
Po

85
At

86
Rn

87
Fr

88
Ra

—
—
—

103
Lr

104
Rf

105
Db

106
Sg

107
Bh

108
Hs

109
Mt

110
Ds

111
Rg

112
Cn

113
Nh

114
Fl

115
Mc

116
Lv

117
Ts

118
Og

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

Ход цепной реакции

Во время цепной ядерной реакции, ядро делится на две части, которые называют осколками деления. Одновременно с этим выделяется несколько (2-3) нейтронов, которые впоследствии вызывают деление следующих ядер. Процесс происходит при попадании нейтрона в ядро исходного вещества. Осколки деления имеют большую кинетическую энергию. Их торможение в веществе сопровождается выделением огромного количества тепла.

Осколки деления, вместе с продуктами их распада, называют продуктами деления. Ядра, которые делятся нейтронами любой энергии, называют ядерным горючим. Как правило, они представляют собой вещества с нечетным количеством атомов. Некоторые ядра делятся сугубо нейтронами, энергия которых выше определенного порогового значения. Это преимущественно элементы с четным числом атомов. Такие ядра называют сырьевым материалом, так как в момент захвата нейтрона пороговым ядром образуются ядра горючего. Комбинация горючего и сырьевого материала называется тем самым ядерным топливом.

Краткие и быстрые факты

8 . Помимо использования в качестве ядерного топлива обедненный уран также используется в бронебойных боеприпасах высокой плотности. Бронебойный снаряд — это вид боеприпасов, специально предназначенных для проникновения в бронированные стекла, автомобили, танки и даже военные корабли.

Теоретически, килограмм урана-235 может произвести ~ 80 тераджоулей энергии. Потребовалось бы более 3000 тонн угля для производства такого же количества энергии.

Пенетраторы высокой плотности из обедненного урана военного класса

7 . В 2017 году мировое производство урана составило 59 531 тонну , что несколько ниже уровня 2015 и 2016 годов. Казахстан является крупнейшим производителем урана в мире, за ним следуют Канада, Австралия, Нигер, Россия и Намибия. Соединенные Штаты в настоящее время занимают девятое место, на них приходится около 2% мирового годового производства урана.

6 . Австралия обладает крупнейшими в мире запасами урановой руды, около 29% (в 2015 году). Шахта Olympic Dam в Южной Австралии является крупнейшим известным месторождением урана. Еще один значительный запас урана находится в Бакуме, суб-префектуре в Центральноафриканской Республике (Центральная Африка). Запасы урана — это просто извлекаемый уран, независимо от его изотопа.

5 . После добычи урановые руды, как правило, измельчаются на обычные куски и затем подвергаются химическому выщелачиванию для извлечения урана. Полученный продукт представляет собой сухой порошковый материал, известный как U ₃ O ₈.

4 . Шахтеры урана более склонны к развитию рака легких и других долговременных проблем со здоровьем, чем средний человек. Хорошо документированное исследование, проведенное в период с 1969 по 1993 годы, показало, что добыча урана была крупнейшим фактором, приводящим к раку легких среди людей племени навахо (после того, как добыча урана была прекращена в народе Навахо).

3 . Проблемы со здоровьем, связанные с этим элементом, в основном связаны с его высокой токсичностью, а не радиоактивностью, поскольку уран слабо радиоактивен (альфа-частицы, испускаемые ураном, не могут проникнуть в кожу человека).

Однако прямое употребление этого вещества может привести к серьезным повреждениям многих органов, раку и длительным неврологическим расстройствам . Хотя потребление большого количества урана, безусловно, смертельно, почки могут справиться с низким уровнем воздействия урана.

2 . Плотность урана (19,1 г / см 3 ) примерно на 70% больше, чем у свинца, и немного ниже, чем у золота и вольфрама, хотя он имеет второй по величине вес среди встречающихся в природе элементов.

Ядерный взрыв происходит, когда полый урановый снаряд попал в целевой цилиндр

1 . Во время Второй мировой войны американские военные разработали два типа ядерных бомб. Первым был «Маленький мальчик», устройство на основе урана, которое было взорвано над городом Хиросима. Второе ядерное устройство было названо «Толстяк», ядерное оружие имплозивного типа с плутониевым ядром (его плутоний был получен из урана-235). «Толстяк» был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года.

Монстр в болоте

Одно из тревожных происшествий случилось 5 декабря 1965 года с кораблем «Тикондерога». Не с современным напичканным хайтеком ракетным крейсером, а с авианосцем, построенным еще во время Второй мировой. Корабль возвращался из Вьетнама на американскую базу ВМС в японском городе Йокосука, когда штурмовик Douglas A-4 Skyhawk, поднятый на палубу из трюма, вдруг покатился и упал за борт. Глубина в этой точке Филиппинского моря составляла около 5 км, и достать самолет было невозможно. Погиб и летчик. Но самым неприятным сюрпризом оказалось то, что на борту штурмовика находилась авиабомба B43 с ядерным зарядом мощностью 1 Мт, которая так и осталась покоиться на глубине. История всплыла лишь в 1981 году, а до того держалась в секрете не только по причине скандальной утраты боеприпаса, но и потому, что свидетельствовала: во время войны во Вьетнаме американцы держали ядерное оружие наготове.

Водородная бомба, парашютированная с терпящего крушение B-52, повисла на дереве на стропах. Как выяснилось позже, из шести предохранителей, которые должны были воспрепятствовать детонации, сработал только один.

А за несколько лет до этого, 5 февраля 1958 года, стратегический бомбардировщик B-47 столкнулся с истребителем F-86. Это произошло над морем, вблизи берегов штата Джорджия, неподалеку от города Саванна. На борту бомбардировщика находилась ядерная бомба Mark 15, и, опасаясь, что при крушении самолета заряд может сдетонировать, летчик сбросил боеприпас в воду неглубокого залива Уоссо-Саунд. Все попытки найти бомбу так и не увенчались успехом.

В январе 1961 года на борту стратегического бомбардировщика B-52 произошел технический отказ — вышла из строя топливная система. Ожидая крушения, экипаж также принял решение избавиться от двух ядерных бомб. Дело происходило не где-нибудь, а прямо над территорией США, в районе города Голдсборо, штат Северная Каролина. Одна бомба благополучно парашютировалась и повисла на дереве. Правда, потом выяснилось, что из шести предохранителей, которые должны были предотвратить детонацию боеприпаса, сработал только один, и лишь чудом не произошла ядерная катастрофа. Зато вторая бомба рухнула в болото на глубину 50 м и там осталась.

Советская дизель-электрическая подводная лодка К-129 погибла по до конца не выясненным причинам в Тихом океане, неподалеку от Гавайского архипелага. Существует множество версий катастрофы — от срабатывания ракетных двигателей до столкновения с американской подводной лодкой.

Ранец против танков

В западной прессе с некоторых пор появился термин loose nukes, под которым понимаются вышедшие из-под контроля государств ядерные боеприпасы, причем имеются в виду не заряды, утраченные в ходе инцидентов с военной техникой. После распада СССР было немало спекуляций на тему возможной утраты контроля над советским ядерным арсеналом со стороны руководства новых независимых государств, прежде всего России. Эти разговоры получили новый импульс после заявления бывшего секретаря Совета безопасности РФ генерала Александра Лебедя. В 1997 году он сказал, что во время пребывания в должности им якобы была создана комиссия по поиску портативных ядерных боеприпасов, имевших вид чемоданчика. По словам Лебедя, часть этих устройств (в разных интервью генерал называл разные цифры) была утрачена и даже, возможно, попала в руки чеченских сепаратистов. На официальном уровне Россия никогда не признавала утрату подобных ядерных средств, хотя это не значит, что переносных зарядов не существовало. Действительно, сообщалось, что начиная с 1960-х годов в СССР создавались носимые ядерные мины, правда, они имели вид ранцев, а не чемоданов. По следам скандальных заявлений Александра Лебедя и бурной реакции мировой прессы в 1998 году по инициативе секретаря Совета безопасности Андрея Кокошина была проведена проверка, в результате которой выяснилось, что ранцевые боеприпасы надежно хранились в одном из арсеналов и в войска не выдавались. К настоящему времени, вероятнее всего, все они уничтожены в рамках инициатив по сокращению тактических ядерных вооружений. Малогабаритные боеприпасы также создавались в США и предположительно в Израиле и Китае.

Террористам, которые задумают сделать бомбу, придется получить немало дополнительных знаний, в том числе в области технологии обработки радиоактивных металлов.

В Соединенных Штатах боеприпасы такого класса имели название SADM (аббревиатура, расшифровывающаяся как «специальный разрушающий атомный боеприпас») и представляли собой ранцы, имевшие минимальный вес 50−70 кг и мощность, эквивалентную 1кт. Они предназначались диверсионным подразделениям, которые могли высаживаться на территории противника в районе побережья, закладывать заряды под стратегические объекты, включать таймер и затем эвакуироваться, например с помощью подводной лодки. Также предполагалось вооружать ранцами инженерные подразделения для постановки заслонов, например в районе Фульдского коридора — двух низин среди гор, по которым ожидался рывок танков Варшавского договора с территории ГДР в направлении Франкфурта-на-Майне. Эти боеприпасы также уничтожены американской стороной в рамках процесса разоружения. В общем, если обвинения России в слабом контроле за ядерными боеприпасами так и не получили весомых подтверждений, факт существования ядерных мин диверсионного класса не подлежит сомнению.

Еще одна ядерная держава, сохранность ядерного арсенала которой вызывает определенное беспокойство, это Пакистан. 6 сентября прошлого года на военно-морской базе в Карачи произошел инцидент со стрельбой. Группа фундаменталистов на лодках попыталась захватить фрегат ВМС Пакистана. Морякам удалось отбить нападение, но в ходе расследования инцидента выяснилось, что в диверсионной вылазке на стороне боевиков участвовали младшие офицеры пакистанской армии. Кроме того, в заговоре могли быть замешаны и более высокопоставленные военные. Состояние вооруженных сил страны, где среди военнослужащих немало людей, симпатизирующих исламистам, вселяет беспокойство за судьбу ядерного арсенала Пакистана, недавно присоединившегося к атомному клубу. Особенно с учетом наличия в стране территорий, где процветает черный рынок оружия: они находятся в международно признанных границах Пакистана, но не контролируются армией и полицией.

Корабль Glomar Explorer, построенный корпорацией эксцентричного магната Говарда Хьюза по заказу ЦРУ, был замаскирован под научное судно. На самом деле в его днище был сделан специальный вырез для подъема на борт погибшей советской подлодки К-129 с ядерным оружием на борту.

Пушечная бомба

Тем не менее, бомба, сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 года, была сделана именно по вышеописанной схеме. Две ее детали, мишень и пуля, были изготовлены из высокообогащенного урана. Мишень была цилиндром диаметром 16 см и высотой тоже 16 см. В ее центре было отверстие диаметром 10 см. В соответствии с этим отверстием и была изготовлена пуля. Всего бомба содержала 64 кг урана.

Мишень была окружена оболочкой, внутренний слой которой был изготовлен из карбида вольфрама, наружный — из стали. Назначение у оболочки было двойным: удержать пулю, когда она воткнется в мишень, и отразить хотя бы часть вылетающих из урана нейтронов обратно. С учетом отражателя нейтронов 64 кг составляли 2,3 критических массы. Как же это выходило, ведь каждый из кусков был субкритическим? Дело в том, что, вынимая из цилиндра среднюю часть, мы уменьшаем его среднюю плотность и значение критической массы повышается. Таким образом, масса этой части может превышать критическую массу для сплошного куска металла. А вот увеличить массу пули таким образом невозможно, ведь она должна быть сплошной.

И мишень, и пуля были собраны из кусочков: мишень из нескольких колец малой высоты, а пуля из шести шайб. Причина проста — заготовки из урана должны были быть небольшими по размеру, ведь при изготовлении (отливке, прессовании) заготовки общее количество урана не должно приближаться к критической массе. Пуля была заключена в тонкостенную оболочку из нержавеющей стали, с крышкой из карбида вольфрама, как у оболочки мишени.

Для того чтобы направить пулю в центр мишени, решили использовать ствол обычной зенитной пушки калибра 76,2 мм. Вот почему бомбу такого типа называют иногда бомбой пушечной сборки. Ствол был расточен изнутри до 100 мм, чтобы в него вошел столь необычный снаряд. Длина ствола составляла 180 см. В его зарядную камеру загружался обычный бездымный порох, который выстреливал пулю со скоростью примерно в 300 м/с. А другой конец ствола запрессовали в отверстие в оболочке мишени.

У этой конструкции была масса недостатков.

Она была чудовищно опасной: после того как порох был загружен в зарядную камеру, любая авария, которая могла его воспламенить, привела бы к взрыву бомбы на полную мощность. Из-за этого зарядка пироксилина происходила уже в воздухе, когда самолет подлетал к цели.

При аварии самолета урановые детали могли соединиться и без пороха, просто от сильного удара о землю. Чтобы избежать этого, диаметр пули был на долю миллиметра больше диаметра канала в стволе.

Если бы бомба упала в воду, то из-за замедления нейтронов в воде реакция могла бы начаться даже и без соединения частей. Правда, при этом ядерный взрыв маловероятен, но произошел бы тепловой взрыв, с распылением урана на большую территорию и радиоактивным заражением.

Длина бомбы такой конструкции превышала два метра, и это фактически непреодолимо. Ведь критическое состояние достигалось, и реакция начиналась, когда до остановки пули было еще добрых полметра!

Наконец, эта бомба была очень расточительной: прореагировать в ней успевало меньше 1% урана!

Достоинство же у пушечной бомбы было ровно одно: она не могла не сработать. Ее даже не собирались испытывать! А вот плутониевую бомбу американцы должны были испытать: уж слишком нова и сложна была ее конструкция.

Устройство кобальтовой бомбы

При обычном ядерном взрыве образует огромное количество самых разнообразных радиоактивных изотопов. Однако большинство из них имеют очень малый период полураспада, так что уровень радиации значительно падает уже через несколько часов после взрыва. Самое опасное время вполне можно пересидеть в бомбоубежище, а через несколько лет территории становятся полностью пригодными для хозяйственной деятельности.

Наиболее опасными для человека являются изотопы, полураспад которых происходит за годы и десятилетия: цезий-137, стронций-90 и 89, цинк-64, тантал-181. Такой срок нельзя провести в бомбоубежище, пораженная этими элементами территория несколько поколений остается непригодной для жизни.

Кобальтовая бомба имеет последнюю оболочку, выполненную не из урана, а из кобальта. Он на 100% состоит из изотопа кобальт-59. Под воздействием сильного нейтронного потока во время взрыва он превращается в неустойчивый изотоп кобальт-60, период полураспада которого составляет 5,2 года. В его результате получается еще нестабильный элемент – никель-60, который также является радиоактивным и испускает бета-излучение.

Ученые даже посчитали, сколько необходимо кобальта, чтобы полностью стерилизовать нашу планету. Для этого оказалось достаточно 510 тонн изотопа кобальт-60. В этом случае человек примерно за год гарантировано получает смертельную дозу радиации.

Резюмируя все вышесказанное, можно сказать следующее. В настоящее время кобальтовая бомба — это скорее вымысел и страшилка времен Холодной войны. Ее сравнительно несложно изготовить, но непонятно для чего ее применять. Потенциально гораздо опаснее обычные «грязные» бомбы, которые не являются ядерным оружием. Основной проблемой является возможность попадания таких боеприпасов в руки террористических организаций.

Автор статьи:

Егоров Дмитрий

Увлекаюсь военной историей, боевой техникой, оружием и другими вопросами, связанными с армией. Люблю печатное слово во всех его формах.