Nükleer silah patlaması

1953 Nevada Test Alanında Upshot Knothole Badger patlaması

Medya dosyasını oynat

Trinity testinin film kaydı

Nükleer silah patlamaları (ayrıca atom patlamaları , nükleer patlamalar ) bugüne kadarki en güçlü insan yapımı patlamalardır . Nükleer silahların ateşlenmesiyle tetiklenirler . Bir nükleer fisyon bombasının en basit durumunda , kritik kütle aşıldıktan hemen sonra bir nükleer zincirleme reaksiyon başlar . Bir hava patlamasında, tipik patlama bulutunun yanı sıra atmosferde ateş topu , basınç dalgası ve radyoaktif kalıntılar oluşur. İlk insan yapımı atom patlaması, 16 Temmuz 1945'te , çölde " White Sands Füze Menzili " olarak bilinen bir yerde meydana geldi .New Mexico yer. Nükleer patlamalar ile nükleer denemeler uyarılan artış radyoaktivite içinde Dünya'nın atmosferine yol açtı 1963 yılında etmek Outer Space ve altında Water Atmosferde Nükleer silahların test edilmesini yasaklayan Antlaşması . O zamandan beri, sözleşme tarafları tarafından yapılan test patlamaları her zaman yeraltında gerçekleşti. ABD Hiroşima ve Nagazaki'ye atom bombaları 6 Ağustos ve 9, 1945 tarihinde de Japonya'ya karşı savaş sonunda Dünya Savaşı Birinci ve şimdiye kadar sadece nükleer silah dağıtımları idi. Nükleer savaş olasılığı , Soğuk Savaş'ın ilk günlerinden beri bir sorun olmuştur . Sırasında silahlanma yarışı arasındaki süper güçlerin ABD ve Sovyetler Birliği ve diğer nükleer güçler, geliştirdiği insanlığın devamı varlığı için bir tehdit haline.

Giriş

Geleneksel patlamalardan en göze çarpan fark, çok daha fazla miktarda enerji ve yüksek sıcaklıklardır. Nükleer patlamalarda 100 milyon Kelvin'in üzerindeki sıcaklıklara ulaşılırken, kimyasal patlamalar yalnızca birkaç bin Kelvin'e kadar olan sıcaklıklara sahiptir. Atom bombası patlamalarının yüksek sıcaklığı da karakteristik, parlak parlayan ateş topunun oluşumunun nedenidir. Bir atomik patlamanın patlayıcı etkisi genellikle , patlama enerjisini kimyasal patlayıcı TNT ile ilişkilendiren TNT eşdeğerinin kiloton veya megaton biriminde belirtilir .

Bir nükleer patlamanın patlayıcı gücüne dayalı olarak tanımlanması, güçlü basınç dalgasına ek olarak , bir atom bombası patlaması çevresini öncelikle ateş topundan gelen yoğun ısı radyasyonu (görünür ışık dahil ) yoluyla etkilediği için, geleneksel patlamalara kıyasla yanıltıcıdır. yanı sıra iyonlaştırıcı doğrudan radyasyon ve radyoaktif kalıntılar ( serpinti ) yoluyla. Özellikle nükleer patlamalar, etkileri patlama anı ile sınırlı olmadığı ve uzun yıllar sürebildiği için nükleer patlamaları tehlikeli hale getirir. Alçak veya özellikle yüksek irtifalarda meydana gelen patlamalarda, elektrik ve elektronik sistemler genellikle güçlü bir nükleer elektromanyetik darbeden (NEMP) etkilenir veya tahrip olur.

Nükleer silah patlamalarının fiziksel süreci ve askeri olarak amaçlanan etkisi, özellikle 1950'lerde ABD ve Sovyetler Birliği tarafından çok sayıda atom bombası testinde incelendi. Ağustos 1945'te Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan atom bombalarının tıbbi, ekonomik ve sosyal sonuçları incelenmiştir. Bu bilgilerin bir kısmı şimdi yayınlanmak üzere serbest bırakıldı.

Patlama türleri

Atom patlamalarıyla bağlantılı olarak patlamalardan sık sık söz edilir . Bununla birlikte, fiziksel olarak bu doğru değildir, çünkü bir patlama, enerji salan ortam boyunca süpersonik hızda yayılan bir reaksiyon cephesi gerektirir. Ancak nükleer fisyonda reaksiyon cephesi yoktur ve bir hidrojen bombasının içindeki nükleer füzyon daha çok parlamaya benzer . Yalnızca bölünebilir malzemeyi süper kritik bir kütleye sıkıştıran kimyasal patlayıcı patlar.

Yerde patlamanın basit şekli, yani nükleer silahları doğrudan hedefe ateşlemek en etkili olanı değildir. Atomik patlamalar en büyük yıkıcı güçlerini havada ateşlendiklerinde geliştirirler; taktik bakış açısından, böyle bir uygulama genellikle daha etkilidir. Yer ve yer altı patlamaları sadece birkaç özel durumda daha etkilidir - örneğin bunker kırıcılar gibi .

Hava patlamaları

540 metre yükseklikte 20 kilotonluk bir hava patlamasının basınç dalgasının üç aşamada yayılması: 1. Yaklaşık 0,5 s sonra serbest yayılma; 2. yaklaşık 1.25 s sonra düzenli yansıma; 3. Mach yansıması yaklaşık 3 saniye sonra, her iki dalga da yere yakın bir yerde birleşir.

Hava patlamaları, ateş topunun yere değmediği alt atmosferik katmanlarda (30 kilometrenin altında) olanlardır. Patlamanın basınç dalgası bir sabun köpüğü gibi yayılır ve ilk önce merkezde (bomba altındaki dünya yüzeyi, sıfır noktası, GZ) yansıtılır, bu da birincil dalganın "geçiş yolu" nedeniyle ikinci, daha hızlı bir basınç dalgasına neden olur. Merkez üssünden belirli bir uzaklıkta, her ikisi de tek, halka şeklinde yayılan bir basınç dalgası oluşturmak üzere birleşir; bu, bir yer patlamasının basınç dalgasına kıyasla, merkez üssünün yakınında daha zayıf, ancak daha büyük bir mesafede çok daha yıkıcıdır. Ernst Mach'a göre , bu etkiye Mach etkisi veya Mach yansıması da denir ( resme bakın ). Soğuk Savaş dönemindeki askeri planlama, ya sanayi alanları, depolar, hava üsleri veya birlik birimleri gibi büyük ölçekli zırhsız hedefleri yok etmek ya da hava birimleri veya füzeler gibi hava hedeflerini ortadan kaldırmak için hava patlamaları öngörüyordu.

Geniş yer hedeflerine saldırırken patlamanın yüksekliği çok önemli bir rol oynar. Ne kadar yüksekte olursa, yere ulaşan basınç dalgası o kadar zayıf olur. Aynı zamanda basınç dalgasından etkilenen zemin alanı da artar. Belirli bir patlama kuvvetinin ve basınç dalgasının aşırı basıncının (veya merkeze olan uzaklığın) her kombinasyonu için optimal bir patlama yüksekliği vardır. Optimum yüksekliği seçerek, mümkün olan en geniş alanda toprak patlamasından daha fazla hasar elde edebilirsiniz. Yok edilen alan iki kat daha büyük olabilir. Bir hava patlamasının bir başka etkisi, termal radyasyonun daha büyük etkisidir, çünkü geliş açısı daha büyüktür ve bu nedenle çıkıntı yapan binaların koruması azalır.

Hava hedefleri söz konusu olduğunda, hedefe olan mesafe irtifadan çok daha küçük olduğu için yansıyan dalga genellikle bir rol oynamaz. Bunun için hava basıncının ve sıcaklığın irtifa bağımlılığı daha güçlü bir şekilde dikkate alınmalıdır. Bununla birlikte, hava hedeflerini ortadan kaldırmak için atomik patlamaların kullanılması bugünlerde büyük ölçüde modası geçmiş durumda ve yerini MIM-104 Patriot füzeleri gibi kesin olarak hedeflenmiş geleneksel silahlar alıyor .

Hava patlamaları, hedef bölgedeki toprağı nispeten az kirletir. Toprak patlamaları durumunda, fisyon ürünleriyle karışma veya nötron birikimi yoluyla toprak malzemesinde radyonüklidlerin oluşumu söz konusudur, fisyon ürünleri büyük yüksekliklere çıkar. Böylece serpinti, büyük patlamalar durumunda bile küresel olarak geniş bir alana dağılır. Toplam radyoaktif kalıntı miktarı ise çok az bağlıdır ve fisyon ürünlerinin miktarı patlamanın yüksekliğine bağlı değildir.

toprak patlaması

Bir toprak patlamasının ana özellikleri, geniş arazi alanlarının serpinti ve yerel olarak oldukça güçlü, ancak sınırlı menzilli basınç dalgası ile radyoaktif kirlenmesidir. Komuta merkezleri, füze siloları ve barajlar gibi bunker sistemlerini imha etmek için kullanılır. Özellikle yığılmış barajlar, toprak patlamasının krater oluşumunu gerektirir. Patlayıcı kuvvete bağlı olarak patlayıcı kraterlerin oluşumu ve boyutu hakkında daha fazla bilgi Patlama kraterleri makalesinde bulunabilir .

Yeraltı patlamaları

1962'de Sedan atom testi sırasında krater oluşumu ile yeraltı patlaması - 12 milyon ton toprak havaya atıldı.

Yeraltı patlaması durumunda, iki durum arasında bir ayrım yapılmalıdır:

• Büyük krater oluşumu ve son derece güçlü serpinti ile sığ patlamalar
• Serpinti bırakmadan büyük derinliklerde patlamalar

Nükleer patlamaların olası bir kullanımı olarak, yeraltı patlaması son zamanlarda daha fazla tartışma konusu haline geldi. Bu tip özellikle yeraltı komuta merkezlerini ve bunker komplekslerini yok etmek için uygundur. Ancak, bombayı yeterince derine sağlam bir şekilde yerleştirmek sorunlu. Bombanın mayınlanabileceği nükleer testlerin aksine, savaş başlığı radyoaktif serpintiden kaçınmak için yeterince derine nüfuz etmeyecekti. Bunun yerine, bombanın zemine birkaç metre girmesine izin vermek yeterlidir, çünkü bu şekilde basınç dalgası, bir yüzey patlamasından çok daha iyi yok edilmek üzere sığınağa ulaşır. Bunkerleri buna karşı korumanın bir yolu, bunker içinde tesislerin ve ekipmanların taşınabilir şekilde depolanmasıdır.

Gelen nükleer testler toprak üstü nükleer denemeler yasa dışı ilan edildi beri, derin yeraltı patlama yaygın bir uygulama olmuştur. Yeterli bir derinlikteki yeraltı patlaması, radyoaktif ürünlerin genellikle dünyanın içinde kalması nedeniyle yüzeyde veya yüzeyin üzerindeki patlamaya göre avantaja sahiptir. Bununla birlikte, yeraltı nükleer testleri zaman zaman radyoaktivitenin atmosfere salındığı "patlamalar" ile sonuçlandı. Mevcut bilgilere göre , özellikle atolllerin gözenekli kayalarında, örneğin Pasifik adası Mururoa'da yapılan test patlamalarında , fisyon ürünlerinin yeraltı suyuna veya denize uzun süreli salınımı göz ardı edilemez .

Sualtı patlamaları

1958'de Hardtack Umbrella Testinin sualtı patlaması .

Nükleer silahların neden olduğu sualtı patlaması, özellikle denizaltılarla veya deniz birimleriyle savaşmak için kullanılır . Bu amaçla, tüm önemli nükleer güçler tarafından çok çeşitli nükleer silahlar inşa edildi ve test edildi. Kullanılan Are torpido , derinlik ücretleri veya farklı türleri füzeler . Basınç dalgaları suda özellikle iyi yayılabileceğinden, su altı mikrofonları ile neredeyse dünyanın her yerinde su altı patlamaları ve yer altı patlamaları tespit edilebilir.

Sudaki yüksek ses hızı nedeniyle (yaklaşık 1400 m/s), basınç dalgaları havada olduğundan dört kat daha hızlı yayılır . Suyun yüksek yoğunluğu ve düşük sıkıştırılabilirliği nedeniyle, enerji hedeflere özellikle etkili bir şekilde ve havaya göre daha uzun mesafelerde iletilir. Patlamadan sonra, gaz kabarcığı üç kata kadar titreşir, azalan yoğunluk ve frekansla genişler ve daralır. Mesane yükseldikçe giderek deforme olur. Sıcak gazlar suyun yüzeyine ulaştığında, onlar ve yanlarında taşıdıkları su, hatırı sayılır bir su ve buhar sütunu oluşturur. 100 kt'lık bir patlamanın ilk basınç dalgası, 186 kPa'dan fazla bir basınçla 914 m (1000 yard )  mesafede etki eder . Havadaki eşit derecede güçlü bir patlamanın basınç dalgası, aynı mesafede yalnızca yaklaşık 13,7 ila 19,6 kPa'lık bir basınç üretecektir. İlk basınç dalgasının süresi, havada yaklaşık bir saniye ile karşılaştırıldığında, su altında saniyenin sadece iki ila üç yüzde biri kadardır. Basınç dalgası suyun yüzeyine ulaştığında, orada nispeten küçük bir rahatsızlık olarak görünür hale gelir. Hava ve suyun çok farklı fiziksel özellikleri nedeniyle, özellikle farklı dalga dirençleri nedeniyle , basınç dalgası su yüzeyinin ötesine yayılamaz, ancak negatif basınç bileşeni aşağı doğru yansıtılır. Basınç dalgası, derinliğine ve doğasına bağlı olarak deniz tabanına farklı derecelerde yansır. Tüm bu özellikler nedeniyle, bir deniz hedefi sadece ana basınç dalgasına değil, aynı zamanda gaz kabarcığının nabzının neden olduğu basınç dalgalarına ve basınç dalgalarının müteakip yansımalarına da maruz kalır.

Sığ yeraltı patlamalarına benzer şekilde, doğrudan nükleer radyasyon büyük ölçüde emilmesine rağmen, patlama bölgesinin yakın çevresinde büyük miktarlarda radyoaktif malzeme dağıtılır. Ancak bir süre sonra okyanus akıntıları kalıntıların dünya çapında dağılımına yol açarken, yerel radyasyon hızla azalır. Birkaç sualtı patlamasının ateşlendiği Bikini Atolü'ndeki daha yakın tarihli ölçümler , lagünün dibinde neredeyse hiç artış göstermedi.

Yüksek irtifa patlaması

Uzayda 400 km yükseklikte atom bombası patlaması Starfish Prime .

ICBM'ler yörüngelerinin büyük bir kısmı üzerinde dünyaya yakın uzayda hareket eder . Onları yok etmek için ABD ve SSCB, yaklaşan savaş başlıklarının hemen yakınında patlaması gereken nükleer savaş başlıklı savunma füzelerinin kullanılmasını planladı. Askeri uydular da aynı şekilde imha edilmelidir. En azından ABD, bazıları üst atmosfer üzerinde beklenmedik etkileri olan birkaç test patlaması gerçekleştirdi. Küçük bir atom bombasının üst stratosferde , yerden 30 kilometreden daha yüksekte veya dünyaya yakın uzayda patlamasının , yerdeki basınç dalgası üzerinde çok az etkisi vardır. Bununla birlikte, çok güçlü bir elektromanyetik darbe ( EMP ) tetiklendiğinden sivil ve bazı durumlarda askeri altyapı üzerinde de ciddi etkileri olabilir . Her şeyden önce bu, bilgisayarlar, televizyonlar, radyolar gibi yarı iletken bileşenlere sahip elektronik cihazlara veya arabadaki elektronik ateşlemeye onarılamaz şekilde zarar verebilir. Ayrıca, zayıf EMP'ler bile radyo trafiğini bozar. Bu nedenle, irtifa hedefleriyle doğrudan mücadeleye ek olarak, karşıt elektronik sistemlerin ortadan kaldırılması ve iletişimin kesilmesi de olası diğer hedeflerdir.

Bir patlamanın sırası

Bir atom bombasının patlamasıyla ilgili süreçler, nükleer zincir reaksiyonundan bir ateş topu ve basınç dalgasının oluşumuna, patlama bulutunun yayılmasına ve atmosferdeki radyoaktif artıklara kadar uzanır. Bireysel süreçlerin zaman ölçekleri, saniyenin milyonda biri ile birkaç dakika arasında değişir. Patlama süreci kabaca ayrılabilir:

1. Nükleer zincirleme reaksiyon (0 ila 10 ⁻⁶ saniye),
2. Ateş topu ve basınç dalgası oluşumu (10 ^-6 ila 0.1 saniye),
3. Basınç dalgasının yayılması, ateş topunun soğuması (0,1 ila 10 saniye),
4. Mantar bulutunun oluşumu (saniye ila dakika),
5. Bulutun yayılması, serpinti (dakikalar ila aylar arası).

Büyük ölçüde patlayıcı kuvvete ve patlamanın yüksekliğine bağlı olduklarından, zaman ölçekleri yalnızca yaklaşık değerlerdir.

Nükleer enerji salınımı

Enerji salınımının türü ve zaman ölçeği , nükleer silahın türüne göre değişir . Plütonyum veya yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum içeren bir nükleer fisyon bombasının en basit durumunda , kritik kütle aşıldıktan hemen sonra zincirleme reaksiyon başlar . 1.4 · 10 hızlarda serbest nötron yana ⁷ ikinci süperkritik fissür kütlesi, 10 içindeki büyüklüğü genellikle yaklaşık 10 ila 20 santimetre, çapraz başına metre ^-8 bir fizyon işlemi neden yeteri kadar yüksek bir olasılık ile saniye, ve her zaman, ortalama iki kuşak bölünme arasındaki süre de yaklaşık 10 ^-8 saniyedir. Silah dereceli fisyon malzemeleri, yeterince yüksek bir büyüme oranı sağlamak için fisyon başına ortalama iki veya daha fazla nötron salmalıdır. Her bir bölünmüş uranyum veya plütonyum çekirdeği yaklaşık 200 milyon elektron volt (200 MeV, yaklaşık 32 pikojoule karşılık gelir) saldığından, yaklaşık 3 · 10 ²⁴ nükleer fisyon, 20 kiloton TNT (yaklaşık 84 terajule karşılık gelir) enerjisi sağlar, patlayıcı güç ilk atom bombasından. Nesil başına 2 çarpma faktörü ile - ilk nötron dahil - yani

${\ displaystyle n = \ log _ {2} (3 \ cdot 10 ^ {24}) \ yaklaşık 81}$

Nesil gerekli. Kesintisiz bir zincirleme reaksiyonla, enerji salınımı yaklaşık 0,8 mikrosaniye sonra tamamlanır. Üstel büyüme nedeniyle, enerjinin çoğu son birkaç nesilde serbest bırakılır. İlk 60 nesil, bombanın konvansiyonel fünye şarjının enerjisine zar zor ulaşırken, 77 nesilden sonra enerji bin ton TNT eşdeğerine fırlıyor ve geri kalan beş nesilde geri kalan %95'i salınıyor. Nükleer fisyon süreçleri tamamlandıktan sonra, kısa ömürlü fisyon ürünlerinin bozunması yoluyla önemli miktarda enerji açığa çıkar.

Hidrojen bombası durumunda , bunu birkaç mikrosaniye süren nükleer füzyon aşaması ve tasarıma bağlı olarak, bölünebilir malzemeden yapılmış olası bir dış kabuğun yine hızlı füzyon nötronları tarafından indüklenen başka bir nükleer fisyon izler. bununla birlikte, büyük miktarlarda radyoaktif serpintiye neden olur. Bu nedenle, bu da Çar bombasından çıkarılmıştır, ancak hesaplanan 100 megatonluk bir patlayıcı kuvvetle, gerçekte kullanılan versiyonun iki katı kadar güçlü olurdu.

Yangın kesesi

Nükleer fisyon tamamlandıktan hemen sonra, enerji şu şekilde bomba kabuğunun içinde yatar.

• elektromanyetik dalgalar ( fotonlar )
• serbest elektronların , nötronların ve atom çekirdeklerinin kinetik enerjisi (fisyon ürünleri)

önce.

Muazzam enerji yoğunluğu nedeniyle , bombanın içindeki sıcaklık hızla 60 ila 100 milyon santigrat dereceye yükselir. Bu, güneşimizin yüzey sıcaklığının (yaklaşık 5500 santigrat derece) yaklaşık 10.000 ila 20.000 katına karşılık gelir. Sıcak fisyon ürünleri, bomba ceketi ve çevreleyen havadan oluşan "kabarcık", ateş kabarcığı olarak adlandırılır . Göre üzere Stefan-Boltzmann hukuk, radyasyon çıkış yüzey birimi başına (aynı zamanda belirli radyasyon, ışık ya da radyasyon şiddeti ) olan 10 kat yaklaşık ¹⁶ güneşin daha kat daha yüksektir. Bununla birlikte, bu erken aşamada, radyasyon dengesinden uzakta, ateş kabarcığı neredeyse siyah bir cisim gibi davranmaz , bu yüzden bu tahmin çok kesin değildir.

Yapraklar bomba kabuk olduğu birinci enerji gama radyasyonu , çevredeki havayı edecek ışık hızı ve meydana kalın bir sis ozon ve orada azot oksitler . Bu sis, ölçülen radyasyon yoğunluğundan belirlenen etkin sıcaklığın, bu erken aşamada gerçek sıcaklığın oldukça altında olduğu anlamına gelir .

İzotermal küre veya bazı kaynaklarda “ateş topu” olarak da adlandırılan ateş kabarcığı, aniden genişler ve bomba ceketinden çıkar çıkmaz ortama ışık ve ısı ışınları yayar. Bu noktada çapı birkaç metredir. Bu aşamada, genişleme öncelikle hava molekülleri tarafından emilen ve yeniden yayılan ve böylece diğer hava kütlelerine aktarılan radyasyon yoluyla gerçekleşir. Öte yandan, sıcak gazların genleşmesi pek bir rol oynamaz.

Genişleyen ateş balonu, 100 mikrosaniye içinde yaklaşık 300.000 santigrat dereceye kadar soğur. Bu aşamada Stefan-Boltzmann yasası kullanılarak en azından kabaca tahmin edilebilen termal radyasyon çıkışı, özellikle ozon ve nitrojen oksit sisinin kendisi büyük ölçüde yangın kesesi tarafından alındığından, şimdi ilk maksimum değerine ulaşmıştır. Şu anda (20 kt'lik bir patlama durumunda), şimdi yaklaşık 25 metre çapındaki yangın kesesinin yüzeyinde, başlangıçta saniyede yaklaşık 30 kilometre hızla yayılan bir şok dalgası oluştururken, enerjisinin bir kısmı çevredeki havaya ısı . Bomba malzemesinin genişlemesiyle ikinci bir şok dalgası yaratılır; biraz sonra yüzeydeki dalga ile birleşir. Bu iç şok cephesinin ne kadar güçlü ve ne kadar güçlü olduğu ve dış cepheyle ne zaman birleştiği büyük ölçüde bombanın kütlesine ve yapısına bağlıdır.

Bu dahili şok cephesi yangın kesesi boyunca yayılırken, buharlaşmış bomba malzemesi iyonize hava ile karışır. Yerdeki patlamalarda ayrıca buharlaşmış toprak da vardır, bu da hava patlamasına kıyasla yangın kesesinin önemli ölçüde soğuması anlamına gelir. Bu etki, özellikle, patlamanın yüksekliği, ayrılma anında dış şok cephesinin yarıçapından daha küçük olduğunda güçlüdür; aksi takdirde buharlaşan toprağın çoğu bir kenara savrulur.

Ateş topu ve patlama dalgası

Ateş topu atomik patlamadan 0.025 saniye sonra ( Trinity testi ), 1945

Zamanın bir fonksiyonu olarak 20 kt hava patlamasının ateş topu sıcaklığı (üstte) ve çapı (altta). Turuncu alt eğri, görünüşte absorpsiyonla azaltılmış olan erken aşamadaki etkin sıcaklığı gösterir.

Bu sıkıştırma havayı yaklaşık 30.000 santigrat dereceye kadar ısıtır (güneşin yüzey sıcaklığının yaklaşık beş katı) - gerçek ateş topu oluşur, patlamanın ışıklı fenomeni dışarıdan görülebilir ve bu aşamada siyah bir radyatörle kolayca tahmin edilebilir. Bu sıcaklıkta hava iyonize olur ve dolayısıyla opak olur, bu da oldukça sıcak ve hala genişleyen yangın balonunun parlaklığını zayıflatır veya hatta onu tamamen korur. 20 kT bomba ile bu şekilde yaklaşık 15 milisaniye sonra parlaklık geçici bir minimuma ulaşır. Bu noktada, ateş topunun çapı yaklaşık 180 metredir.

Ateş topunun daha da genişlemesi sırasında, çarpma cephesi yüzeyinde yaklaşık 3000 santigrat dereceye kadar soğur ve şeffaf hale gelir ("kırılma"). Arkasında, yaklaşık 8000 santigrat derece sıcaklıkta parlak bir şekilde parıldayan ateş kabarcığı tekrar görünür hale geliyor ve bundan böyle kendisi bir ateş topu olarak anılıyor. Etkili sıcaklık bu nedenle artar, serbest bırakılan ateş kesesi sırayla soğuyana kadar ateş topu başlangıçta yeniden daha hafif görünür. Atomik patlamaların tipik çifte parlaması bu şekilde ortaya çıkar. Bu noktada ateş kesesi ve ateş topu neredeyse en büyük boyutlarına ulaşmıştır. Ancak basınç dalgası yayılmaya devam ediyor. Aynı basınç seviyesine sahip bölgelerden farklı olarak, ateş topunun maksimum genişlemesi küp kökü ile değil, onunla ölçeklenir .

${\ displaystyle {D _ {\ matematik {maks}} \ üst \ matematik {m}} \ yaklaşık 150 \ sol ({W \ üst \ matematik {kt}} \ sağ) ^ {0 {,} 39} \ , . }$

İkinci parlaklık maksimum t _L veya maksimum boyut ( mantar bulutunun yok olması ve oluşumundan önce ) t _{D'ye kadar geçen süre de} farklı _şekilde ölçeklenir:

${\ displaystyle {t _ {\ matematik {L}} \ üzerinde \ matematik {s}} \ yaklaşık 0 {,} 043 \ sol ({W \ üst \ matematik {kt}} \ sağ) ^ {0 {,} 44 } \,; \ dörtlü {t _ {\ matematik {D}} \ üst \ matematik {s}} \ yaklaşık 0 {,} 3 \ sol ({W \ üst \ matematik {kt}} \ sağ) ^ { 0 { ,} 44} \ ,.}$

Böylece 20 kilotonluk bir patlamanın ateş topu yaklaşık bir saniye sonra yaklaşık 500 metrelik bir çapa ulaşırken, 20 MT'lik bir patlamanın ateş topu 20 saniye sonra yaklaşık 7 kilometreye ulaşır.

Kübik olmayan ölçeklemenin nedeni, artan optik kalınlık (daha büyük ateş topu çapı) için radyasyon geçirgenliğinin doğrusal yerine üssel olarak azalması ve bu nedenle termal enerjinin saf küp yasasından biraz daha yavaş salınmasıdır. Ancak her şeyden önce, sıcak ateş balonunu saran çarpışma cephesi, daha güçlü patlamalar durumunda optik olarak daha yoğundur ve düşük patlayıcı enerjiler durumunda olduğundan daha güçlü ve daha uzun süre radyasyonlarını engeller. Ateş topu yüzeyinin radyasyondan belirlenen ikinci maksimumdaki etkin sıcaklığı bu nedenle enerjinin korunumu nedeniyle daha büyük patlamalar için daha düşüktür . Stefan-Boltzmann yasası ve daha büyük toplam enerji ile artan termal radyasyon oranı dikkate alındığında (bkz. bölüm Nükleer patlamaların etkileri ), etkin sıcaklık ve (bağıl) parlaklık için yaklaşık olarak aşağıdakiler geçerlidir:

${\ displaystyle {T _ {\ matrm {eff, max}} \ üzerinde \ matrm {K}} \ yaklaşık 9000 \ sol ({W \ üzerinde \ matematik {kt}} \ sağ) ^ {- 0 {,} 04 } \; \ dörtlü L (W) \ yaklaşık L (\ matematik {1 \, kt}) \ cdot \ sol ({W \ üst \ matematik {kt}} \ sağ) ^ {0 {,} 59}}$,

Yani 20 kt'de yaklaşık 8000 Kelvin, 1 Mt'de 7000 K ve 20 Mt patlayıcı güçte 6000 K, parlaklık 1 kt'lik bir patlamadan altı kat, 60 kat ve 300 kat daha parlaktır. Bu ilişkiler, yaklaşık olarak deniz seviyesindeki hava patlamaları için geçerlidir, ancak yalnızca kaba yönergeler olarak ele alınmalıdır.

Hava yoğunluğunun daha düşük olduğu daha yüksek irtifalarda, nihai çap, daha yoğun hava katmanlarından bile daha büyüktür. Ancak, düşük optik yoğunluğu nedeniyle enerjisini daha hızlı yayar. Yüksek irtifa patlamaları durumunda, hava o kadar ince olabilir ki, çok daha zayıf olan şok cephesi yangın kesesini zar zor kapatabilir. Termal radyasyon daha sonra tek bir darbede serbest bırakılır, ikinci maksimum oluşmaz. Çok yüksek irtifalarda (80 kilometreden fazla) savaş başlığını yukarıya doğru bırakan X-ışını radyasyonu bile kısmen uzaya kaçabilir, aşağı kısım ise patlama kaynağının altında emilir ve orada disk şeklinde bir iyonize gaz bulutu oluşturur. Bu tür patlamalarda pratikte hiçbir basınç dalgası yoktur.

Basınç dalgasının tamamen yüzeye yansıdığı ideal bir yer patlaması için, ateş topunun şok dalgasının baskın olduğu fazında iki kat enerji kullanılmalıdır. Ancak bazı durumlarda, nükleer silah testlerinden elde edilen veriler, yalnızca yaklaşık %70'lik bir yansıtma gösterir, bu nedenle iki katı yerine 1,7 katlık değer kullanılmalıdır. Bu aynı zamanda daha büyük bir mesafedeki basınç dalgasının gücü için de geçerlidir. Aynı ateş topu hacmiyle, aynı şey geç aşama için de geçerli olacaktır (şok cephesi şeffaf hale geldiğinde). Bununla birlikte, yangın balonu bir zemin patlaması durumunda daha fazla soğutulduğundan ve buna bağlı olarak daha az genişlediğinden, hacim daha küçüktür, böylece uç yarıçap muhtemelen bir hava patlaması durumunda olduğundan daha küçük olabilir . Özellikle parlaklığı daha düşüktür. Bu etki, küçük patlayıcı enerjilerde büyük olanlardan daha güçlü bir şekilde ortaya çıkar.

Basınç dalgasının yayılması

Deniz seviyesi koşulları ile sınırsız homojen bir atmosferde 1 kt standart patlama mesafesine aşırı basınç OP ve dinamik basınç DP'nin bağımlılığı.

Ateş topunun darbeyle ısıtılan kabuğu çözüldükten sonra, basınç dalgası (ayrıca bkz. patlama dalgası ) görünmez bir şekilde yayılmaya devam eder; havayı sıkıştırmaya ve patlamanın merkezinden uzaklaştırmaya devam ediyor. Basınç dalgasının gücü mesafe ile azalır: birincisi artan yarıçapla geometrik incelme nedeniyle, ikincisi dalga enerjisinin ısıya dönüştürülmesi nedeniyle ve üçüncüsü doğrusal olmama nedeniyle pozitif basınç fazının artan süresi nedeniyle. şok dalgaları . Geniş, homojen bir hava boşluğunda 1 kt'lik bir patlamadan uzaklığa aşırı basıncın bağımlılığı, standart bir eğri ile tanımlanır. Nükleer patlamalar için tipik olan toplam enerjinin yaklaşık yüzde 50'lik mekanik enerji payı bunda zaten hesaba katılmıştır. Aşırı basınç kutusundan Rankine-Hugoniot denklemleri üzerinden basınç dalgasının hızı ve yer değiştiren hava kütleleri ve ikincisinden dinamik basınç ( geri basınç dahil ) hesaplanmalıdır. Standart eğri, herhangi bir patlayıcı enerji ve atmosferik koşullar için ölçeklenebilir. Bu şekilde, herhangi bir W patlaması nesli için , tüm uzunluklar r , küp köküyle ölçeklenir :

${\ displaystyle r (W) = r (1 \, \ matrm {kt}) \ cdot \ sol ({W \ üst \ matematik {kt}} \ sağ) ^ {1/3} \ ,.}$

Örnek: Bir megaton TNT'ye (1000 kt) eşdeğer patlayıcı kuvvete sahip bir patlama durumunda, taban yarıçapı ve patlama yüksekliği 1000 ^1/3  = 10 faktörü ile ölçeklendirilmelidir .

Toprak yüzeyinin veya suyun altındaki patlamalar da bir hava basıncı dalgasına neden olabilir. Bunlar esas olarak iki ana mekanizma tarafından üretilir. Yeraltı şok dalgası yüzeye ulaştığında, enerjinin bir kısmı havaya aktarılır. Bu basınç dalgası, neredeyse ona neden olan yeraltı dürtüsü ile aynı anda yüzeye yakın bir yere ulaşır. Ancak yüksek yoğunluk farkı nedeniyle bu oran çok küçüktür (bkz. su altındaki, yüzeyde zor duyulabilen ses kaynakları). Yüzeyin hemen altında bir patlama olması durumunda, ateş topu da yüzeye çıkabilir ve havadaki hızlı genleşme nedeniyle bir hava basıncı dalgasını tetikleyebilir. Toplam güçleri, d derinliği ile yaklaşık olarak üssel olarak azalan ölçekli bir patlayıcı kuvvet W _s ile tahmin edilebilir :

${\ displaystyle {W_ {s} \ W üzerinde} \ yaklaşık \ exp \ sol ({- 0 {,} 078 \ W üzerinde ^ {1/3}} \, {\ rho \ üzerinde \ matematik {g \, cm ^ {- 3}}} \, {d \ üzerinde \ matematik {m}} \ sağ) \ ,.}$

Burada ρ, yer altının yoğunluğu ve W ^1/3 , d derinliği için küp kök ölçeğidir . W _s artık doğrudan yüzeyde bir patlama olarak algılanabilir. Su altında 1 kilotonluk bir patlama durumunda (1 g/cm³), basınç dalgasının atmosferik bileşeni her dokuz metrede bir yarı yarıya azalır. 1946'da Bikini Mercan Adası'ndaki iyi bilinen Baker test patlaması durumunda ( W  = 20 kt, d  = 30 m su altında), basınç dalgası yaklaşık 8 kt nükleer yüzey patlamasına karşılık geldi. Formül yalnızca kaba bir yaklaşım olarak anlaşılmalıdır.

Patlama mukavemeti, oranına ek olarak hava basıncı p deniz seviyesinde ortalama hava basıncına p ₀  101.325 kPa, ayrıca birkaç faktöre göre belirlenir =

${\ displaystyle S_ {p} = {\ frac {p} {p_ {0}}} \ dörtlü {\ mbox {and}} \ dörtlü S_ {L} = S_ {p} ^ {- 1/3} \, .}$

basınç olan bağımlılığını tarif etmektedir gerçek basınç eğrisinin içine OP hava basıncı ile ilgili p ve patlama merkezi uzaklık R :

${\ displaystyle {\ matit {OP}} (R, p) = S_ {p} \ cdot {\ mathit {OP}} (R / S_ {L}, p_ {0}) \ ,.}$

Sıcaklığın basınç dalgasının gücü üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak klasik ses hızı gibi, sıcaklığın Kelvin cinsinden karekökü ile ölçeklenen yayılma hızını etkiler. Hedef ve patlamanın merkezi, örneğin hava patlamalarında olduğu gibi farklı yüksekliklerdeyse, aşırı basıncın ölçeklenmesi için patlama yüksekliği yerine hedefin yüksekliği belirleyicidir.

Pozitif basınç fazını, negatif basınçlı (negatif basınç, "emme") bir faz takip eder. Şok cephesinin arkasında, özellikle ateş topu içinde gazların seyrelmesi nedeniyle ortaya çıkar. Bu fazın süresi genellikle pozitifinkinden daha uzundur, ancak negatif basıncın miktarı, pozitif basıncınkinden daha azdır.

Negatif basınç aşaması , hava nemi yüksek olduğunda patlama kaynağının etrafına yayılan ve her şeyden önce Pasifik'teki test patlamalarının tipik görünümünü belirleyen tipik yoğuşma halkalarından da sorumludur ; bir Wilson bulutundan da söz edilir. . Basınçtaki düşüş - ateş topunun muazzam ısı radyasyonuna rağmen - havanın soğumasına ve dolayısıyla nemin yoğunlaşmasına yol açar . Basınç normale döner dönmez sis kaybolur. Benzer fenomenler, geleneksel patlamalarda veya süpersonik uçaklarda da gözlemlenebilir ( bulut disk etkisi ).

Mantar bulutu

27 Mart 1954'te Bikini Mercan Adası'nda "Romeo" atom bombası testi (patlayıcı kuvvet 11 megaton TNT eşdeğeri )

1952 Ivy Mike nükleer testinden mantar bulutu .

Mantar bulutunun ortalama nihai yüksekliği ve yarıçapı.

Mantar bulutunun son yüksekliği (h)

Mantar bulutunun son yarıçapı (r)

Basınç dalgası “kırıldıktan” sonra ateş topu soğumaya devam eder ve konveksiyon nedeniyle yükselmeye başlar . Yanında toz ve külleri çeker. İyi bilinen mantar bulutu ("atomik mantar") oluşturulur.

Mantar bulutunun maksimum yüksekliği öncelikle patlama enerjisine, ayrıca patlama yüksekliğine ve hava koşullarına bağlıdır. Kt aralığında yüzeye yakın bir patlamanın patlama bulutunun tepe yüksekliği sadece birkaç kilometre iken, şimdiye kadar patlatılan en güçlü bomba olan 57 Mt güçlü " Çar bombasının " bulutu 64 kilometre yükseldi. Düşük patlayıcı enerjiler için (yaklaşık 10 kt'ın altında), enerjinin küp kökü ile bulut ölçeğinin nihai yüksekliği ve genişliği, daha büyük patlamalarda ise dünya atmosferinin katmanlaşması bulut boyutu ve şekli üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle stratosferde, hakim sıcaklık inversiyonu bulutun yükselişini engeller . Çok yüksek patlama enerjileri durumunda ise, büyük yüksekliklerde azalan basınçla daha da genişleyen bulutun büyük hacmi, yükseklikte keskin bir artışa neden olur (bkz. şekil).

Patlamadan birkaç dakika sonra mantar bulutunun başı belli bir yükseklikte sabitlenir; Büyük patlamalarda (yaklaşık 1 Mt'nin üzerinde), kısa bir süre için daha büyük bir yüksekliğe ulaşılabilir. Nihai yüksekliğe ulaştıktan sonra bulut sadece yan tarafa yayılabilir; bu nedenle genişlik, büyük patlayıcı kuvvetlerle çok keskin bir şekilde artar. Simülasyonlara göre, yaklaşık 1000 megatonluk bir patlama artık stabilize olmayacak, bir tüy olarak uzaya genişleyecektir. Bu boyuttaki Atmosferik patlamalar şimdiye kadar sadece edilmiştir gözlenen Comet etkisiyle sırasında Shoemaker-Levy 9 tarihinde Jüpiter .

Bazı atom bombası patlamalarında, mantar bulutu parlayan halka şeklinde bir tüp gösterir. Bunun nedeni, yükselen ateş topunun, duman halkalarının oluşumuna benzer şekilde çevreleyen hava ile sürtünme nedeniyle toroidal bir dönüşe girmesi ve bu halkada sıcak (ve dolayısıyla parlak bir şekilde parlayan) gazların toplanmasıdır.

Birçok nükleer testte, patlama mantarının yanında birkaç paralel duman çizgisi görebilirsiniz. Bunlar nükleer patlamanın bir etkisi değil, izleri basınç dalgasını ölçmek için kullanılan önceden fırlatılan duman paletli füzelerden geliyor.

Nükleer patlamaların etkileri

Hiroşima'ya atom bombasının kurbanları

Medya dosyasını oynat

Bir nükleer testin etkilerinin film görüntüleri

Bir atom bombası patlamasının çevresi üzerinde aşağıdaki etkileri vardır:

• Geleneksel patlamalara benzer, ancak önemli ölçüde daha güçlü olan basınç dalgası (toplam enerjinin oranı %40-60)
• doğrudan termal radyasyon ( UV ve kızılötesi radyasyonun yanı sıra görünür ışık, toplam enerjinin oranı %30-50)
• doğrudan iyonlaştırıcı radyasyon (özellikle nötron, gama ve x-ışını radyasyonu, toplam enerjinin payı yaklaşık %5)
• serpinti parçacıklarından dolaylı radyoaktivite (bomba tipine bağlı olarak)
• Nükleer elektromanyetik darbe (NEMP; doğrudan iyonlaştırıcı radyasyonun sonucu)

Bireysel etkilerin toplam enerji içindeki oranları, patlayıcı güce ve bombanın kütlesine ve yapısına göre değişir. Genel olarak, termal radyasyon oranı, daha büyük patlayıcı güç veya daha düşük bomba ağırlığı ile artarken, basınç dalgalarının oranı azalır. Doğrudan iyonlaştırıcı radyasyon - bu, fisyon işlemlerinden nötronları ve çok kısa ömürlü fisyon ürünlerinin bozunmasından kaynaklanan gama ışınlarını ve ayrıca ilk parlak maksimumdaki yüksek sıcaklıkların bir sonucu olarak ortaya çıkan X-ışınlarını içerir - yukarıda salınır. Ancak tüm bunlar havada ve yüksek irtifalarda meydana gelen patlamalar sırasında, su altı ve yer altı patlamaları engelledi. Ayrıca, dolaylı nükleer radyasyon oranı neredeyse tamamen fisyon ürünlerinden kaynaklanır ve bu nedenle saf nükleer fisyon bombaları durumunda en büyüktür (toplam enerjinin yaklaşık yüzde 10'u). Bir istisna, tek bir örneği olmayan teorik kobalt bombasıdır . Bununla birlikte, genel olarak, dolaylı radyasyon, gerçek patlamadan çok sonra salındığı için patlayıcı enerji olarak sayılmaz.

Patlama dalgasının sonuçları

Bir nükleer silah testi sırasında bir evde 5 psi yerel genlikli basınç dalgasının etkileri ( Upshot-Knothole Annie , 1953)

En büyük hasar, patlama dalgasının yerleşim bölgelerinde (şehirlerde) meydana gelir. Yukarıda açıklandığı gibi, ani güçlü basınç dalgalanmalarına (statik aşırı basınç ve düşük basınç) ve kasırga benzeri rüzgarlara (dinamik basınç) neden olur. Statik aşırı basınç, öncelikle büyük boşlukları olan kapalı binaları, yani özellikle evleri yok ederken, kasırga benzeri rüzgar insanları, hayvanları, ağaçları ve hafif yapıları “estirir”. Aşırı basınç aşamasını takip eden ve patlamanın merkezi yönünde daha zayıf rüzgarlarla ilişkili statik negatif basınç, hasar açısından genellikle ihmal edilebilir düzeydedir. Her şeyden önce, maksimum basınç bir rol oynar. B. Bir binanın beton duvarları için aşıldığında, kırılma çok kısa sürede gerçekleşir. Bununla birlikte, basınç dalgasının süresinin de belirli bir önemi vardır. A. Bühl'e (1972) göre, megaton aralığındaki bir patlamanın 0,3 atü'lük (yaklaşık 30 kPa) aşırı basıncı, 0,3  atü'lük (yaklaşık 50 kPa) bir patlamanın basınç dalgasıyla karşılaştırılabilir bir etkiye sahiptir. kiloton aralığı. Bu etkinin hesaplanması zordur çünkü esas olarak evin yapısı, boyutu, şekli ve mekansal yönelimi ile ilgilidir ve bu nedenle aşağıda ihmal edilmiştir.

Aşağıdaki tablo, basınç dalgasının etkileri hakkında bir izlenim vermektedir. Bununla birlikte, insanlar üzerindeki etkisinin, termal ve radyolojik etkiler dahil olmak üzere patlamanın tüm etkilerini kapsadığına dikkat edilmelidir . Kullanılan basınç birimleri ile ilgili olarak, konuyla ilgili kaynakların büyük bir kısmının, inç kare başına pound-force (psi) biriminin çok yaygın olduğu ABD'den geldiğini ve bu nedenle birçok ifadenin bunun yerine psi'de olduğunu belirtmek gerekir. ve SI uyumlu kilopaskal (kPa). Aşağıda her iki ünite de yan yana kullanılmıştır.

Odak gelen maksimize mesafe arasındaki ilişkisi GR _OP verilen basınç, içinde ( "toprak aralığı"), OP oluşur ve uygun patlatma yüksekliği H _OP yaklaşık bir kiloton TNT eşdeğer bir patlama ile verilmektedir

${\ displaystyle {{\ mathit {H}} _ {\ mathit {OP}} \ üzerinde \ matrm {m}} \ yaklaşık 16100 \, \ sol ({{\ mathit {OP}} \ üzerinde \ matrm {Pa}) } \ sağ) ^ {- 0 {,} 38} = 560 \, \ sol ({{\ mathit {OP}} \ over \ mathrm {psi}} \ sağ) ^ {- 0 {,} 38} \, .}$

Bu H _OP maksimize edilmiş yarıçap seçimi ile GR _OP aşağıdaki yaklaşımla tahmin edilebilir:

${\ displaystyle {{\ mathit {GR}} _ {\ mathit {OP}} \ üzerinde \ matematik {m}} \ yaklaşık \ sol (\ sol (9 {,} 54 \ cdot 10 ^ {- 3}) \, {H _ {\ mathit {OP}} \ over \ mathrm {m}} ^ {1 {,} 95} \ sağ) ^ {4} + \ sol (3 {,} 01 \, {H _ {\ mathit) {OP }} \ üzerinde \ matematik {m}} ^ {0 {,} 75} \ sağ) ^ {4} \ sağ) ^ {1/4} \ ,.}$

Farklı aşırı basınç bölgelerinin patlama yüksekliğine H ve 1-kt standart patlamanın merkez üssünden GR mesafesine bağımlılığı. H _opt , optimum yüksekliktir.

Diğer patlayıcı enerjiler için bahsedilen küp kökü kuralı uygulanmalıdır. Bu formüller 0,1 ila 10.000 psi aralığında  matematiksel olarak H için yüzde ± 20 ve GR için yüzde ± 10'a kadar doğrudur , ancak atmosferik basınç değişimini ve düz araziyi ihmal eder . Bu basitleştirme, yaklaşık 6000 metrenin altındaki (yerdeki hava basıncının yaklaşık yarısına tekabül eden) patlama yükseklikleri için hala makuldür.

Hava patlamaları için askeri açıdan ilginç aralık 5 psi ile yaklaşık 50 psi (35 kPa ila 350 kPa) arasındadır. Fabrikalar, kışlalar veya özellikle takviye edilmemiş diğer binalar gibi tipik hizmet binaları, yaklaşık 5 psi'lik bir aşırı basınçta veya ilgili dinamik basınçta yok edilir; bu nedenle, kentsel alanlarda en büyük yıkımın H _{5 psi} için olması beklenmektedir. Ancak ağır beton yapılar veya zırhlı araçlar çok daha büyük basınçlara dayanabilir. Ancak 50 psi'lik hedeflenen bir basıncın üzerinde, güçlendirme etkisi ihmal edilebilir ve zemin patlaması tercih edilir. İkinci Dünya Savaşı'nda Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan atom bombaları 15 kt ( Little Boy ) ve 21 kt ( Fat Man ) patlayıcı enerjilere sahip olup 580 ve 503 metre yükseklikte patlatılmış ve yukarıdaki formüllere göre bir 10 psi ve 19 psi'lik maksimum yarıçap (68 kPa veya 132 kPa). Bu ihtiyatlı seçimin nedeni (5 psi için “optimal” 800 metre veya 900 metre civarında olacaktır) tahmini patlayıcı kuvvetin belirsizliğiydi; Ayrıca, köprüler gibi stratejik olarak önemli bazı yapılar daha yüksek basınçlara dayanabilir.

Binaların dışındaki ölümlerin çoğu dinamik basınçtan kaynaklanmaktadır. İnsanlar ve hayvanlar havaya fırlatılır, gevşek nesneler mermi etkisine sahip olabilir. Bu arada, kasırga gibi güçlü kasırgalarda da en büyük tehlike budur . Basınç dalgası ayrıca gaz borularının, güç kablolarının ve yakıt sistemlerinin tahribatından kaynaklanan yangınlardan da sorumludur.

Bir zemin patlaması durumunda, muazzam basınç aynı zamanda bir patlama kraterinin oluşmasına da neden olur. Kraterden gelen toprağın çoğu krater kenarında birikir; Bununla birlikte, patlayıcı cihazın yakın çevresindeki toprak toz haline getirilir ve bölünebilir malzemeden radyoaktif artıklarla zenginleştirilir. Bu, çöküntüye önemli ölçüde katkıda bulunur.

Işık ve ısı radyasyonunun sonuçları

Bir atom patlaması tarafından salınan enerjinin yaklaşık üçte biri termal radyasyona (ışık dahil) dönüştürülür. Termal radyasyon atmosferde ışık hızında yayıldığından, basınç dalgası gelmeden birkaç saniye önce ışık parlamaları ve termal radyasyon meydana gelir. Hemen sırasında veya hemen patlamasından sonra patlama yönde bakacak olursak, muazzam parlaklık hatta büyük mesafelerde geçici veya kalıcı körlüğe yol, ateş topunun ışık gibi olabilir odaklanmış retinanın gelen lens arasında göz ve sadece daha büyük bir mesafede odak noktası küçülür, ancak havadaki absorpsiyon dışında , retina üzerindeki odak noktasındaki ışıma neredeyse hiç azalmaz.

Yayılan ısı radyasyonu deride yanıklara neden olur ve bu yanıklar sıfır noktasından uzaklaştıkça azalır. İki merkezde, ısı gelişimi genellikle o kadar güçlüdür ki, hemen hemen tüm maddeler buharlaşır. Yüksek nem veya toz parçacıkları ısı radyasyonunu zayıflatırken, kar, buz veya hafif kumun yanı sıra patlama noktasının üzerindeki bir bulut örtüsü yerel olarak iki kattan fazla artırabilir, çünkü yanıkların meydana geldiği mesafeler çok farklıdır. Açık bir gökyüzü ve ortalama görüş (20 kilometre) ile 1 Mt'lik bir hava patlaması, 12 kilometreye kadar yarıçap içinde üçüncü derece yanıklara, 15 kilometreye kadar ikinci derece ve 19 kilometreye kadar birinci derece yanıklara neden olur. Gerçek patlama yarıçapında hayatta kalma şansı yoktur. Örneğin, patlamalardan sonra ilk olarak Hiroşima ve Nagazaki'de açıklanamayan beyaz noktalar bulundu. Bunlar, şok dalgası tarafından savrulmadan önce bedenleri toprağı kavurucudan koruyan insanların gölgeleriydi.

Ayrıca tüm yanıcı maddeler geniş bir alanda tutuşur. Ortaya çıkan yangınlar, basınç dalgasının etkisinden önce meydana gelir ve kısmen onun tarafından söndürülür, ancak dinamik olarak meydana gelen rüzgarlar tarafından muazzam yangın fırtınalarına dönüşebilir.

Doğrudan nükleer radyasyonun sonuçları

Tüm nükleer silahlar patlama sırasında iyonlaştırıcı radyasyon yayar. Ateşlemeden sonraki ilk dakika içinde salınan iyonlaştırıcı radyasyon, doğrudan veya ilk radyasyon olarak adlandırılır. Esasen havada nispeten uzun bir menzile sahip üç bileşenden oluşur:

• Nükleer fisyon ve nükleer füzyon süreçlerinden kaynaklanan nötron radyasyonu,
• Nükleer süreçlerden gelen gama radyasyonu ve havadaki çekirdeklerin uyarılması,
• Kısa ömürlü fisyon ürünlerinin bozunma süreçlerinden gama radyasyonu.

Ayrıca, havadaki kısa menzilleri nedeniyle, esas olarak dolaylı radyasyona katkıda bulunan (esas olarak solunum havasının, suyun ve gıdanın serpinti yoluyla kirlenmesi yoluyla) katkıda bulunan, çoğunlukla bozunma süreçlerinden kaynaklanan beta ve alfa ışınlarından söz edilmelidir. doğrudan nükleer radyasyon. Radyasyon dozu D , havadaki absorpsiyon ( üssel ) ve geometrik dağılım (kuadratik) nedeniyle yaklaşık olarak ilişkiye göre artar.

${\ displaystyle D (r) = {\ frac {C} {r ^ {2}}} \ cdot e ^ {- kr} \; \ dörtlü C, k = {\ mbox {pozitif sabitler}}}$

patlamanın merkezinden r mesafesi ile ve sadece yaklaşık 50 kilotona kadar daha küçük patlayıcı kuvvetlerle ilgili bir etkiye sahiptir, çünkü daha büyük patlayıcı kuvvetlerle termal radyasyon (hava tarafından çok daha az emilir) ve basınç dalgası zaten ölümcül. Örneğin, Hiroşima ve Nagazaki'deki patlamalarda, doğrudan nükleer radyasyon, toplam enerjinin sadece yüzde birkaçındaki payına kıyasla en fazla sayıda ölüme neden oldu. Yaklaşık 1 Sv ( Sievert ) eşdeğer bir doz alan etkilenenler, radyasyon hastalığına yakalandılar . 6 Sv'lik bir dozdan insanın yaşama şansı neredeyse yoktur, 10 Sv'de ölüm bir ila iki hafta içinde gerçekleşir.

Doğrudan nükleer radyasyon sadece atom patlaması sırasında yaklaşık bir dakikalık bir süre boyunca etkilidir - radyasyonun çoğu bir saniyenin ilk kesirleri içinde salınarak çok güçlü de olsa. Etkilenen bir kişi, uygun koruma ile doğrudan nükleer radyasyonu kısmen veya tamamen koruyabilirse, radyasyon hastalığı riski önemli ölçüde azalır. Örneğin Hiroşima'da patlama anında beton duvarla korunan insanlar hayatta kalırken, korumasız insanlar engelden sadece birkaç metre uzakta radyasyon hastalığından öldü.

serpinti sonuçları

Bir serpinti olarak , çeşitli radyoaktif maddelerin ve tozun bir karışımının başarısız olduğu veya mantar bulutundan zamanın geçişinin yağmurla yıkandığı bilinmektedir. Serpintilerin çoğu, radyoaktif olarak kirlenmiş tozun basınç dalgası tarafından havaya uçurulduğu ve mantar bulutu ile birlikte atmosfere taşındığı yerde veya yere yakın patlamalar sırasında üretilir. Birkaç ay içinde dünya çapında bile dağılan bombanın ince kalıntılarının aksine, daha kaba toz parçacıkları çoğunlukla birkaç saat hatta dakika sonra tekrar düşer. Hava patlamaları durumunda, bu kısa vadeli bileşen büyük ölçüde veya tamamen yoktur.

Maddeler, hakim rüzgar yönüne ve rüzgar hızına bağlı olarak çok geniş bir alana çöker. Kirlenmiş parçacıkların en büyük miktarı, özellikle bir toprak patlaması durumunda, merkez üssünün etrafındaki yere düşer ve artan mesafe ile kirlenme derecesi azalır. Bununla birlikte, örneğin kirlenmiş tozla zenginleştirilmiş yağışlar nedeniyle, yerel olarak sıcak noktalar olarak adlandırılan daha yüksek konsantrasyonlar oluşabilir .

Serpinti ince bir toz tabakası olarak görülüyorsa, radyasyon genellikle sağlığa anında zarar verecek kadar güçlüdür. Belirli bir doza ulaşılırsa, etkilenen kişi radyasyon hastalığına ve hatta ölüme neden olacak ciddi radyasyon hasarına maruz kalacaktır.

Elektromanyetik darbenin sonuçları

Elektromanyetik dalga (EMP), özellikle Nemp (nükleer elektromanyetik dalga) içinde, kısa süreli, çok güçlü elektromanyetik alan meydana geldiğinde, hava molekülleri bir elektron, X-ışınları ya da gama ışınları etkileşim ( Compton etkisi ). Elektronlar atom çekirdeğinden çok daha küçük bir kütleye sahip olduklarından, Compton etkisinden çok daha fazla etkilenirler ve patlama bölgesinden radyal olarak uzaklaşırlar. Bu, atmosferik yoğunluk gradyanından dolayı hafif asimetrik bir elektrik yükü ayrımına ve dolayısıyla bir elektrik dipol momentine yol açar . Elektronların hızlanması da manyetik alanlara neden olur , böylece elektromanyetik dalgalar oluşur. EMP, sıradan radyo dalgalarından iki şekilde farklıdır:

• Yüksek genliği nedeniyle , EMP, büyük uzaysal genişlemeye sahip metal yapılarda kilovolt aralığında voltajları indükleyebilir .
• Enerji, mikrosaniye aralığında bir süreye ve bir nanosaniye düzeyinde bir yükselme süresine sahip tek bir darbe olarak salınır.

Bu nedenle EMP, elektrik hatları üzerindeki etkileri açısından bir yıldırım çarpmasına benzer , ancak voltaj artışı doğal yıldırımdan çok daha diktir. (Bu nedenle yıldırımdan korunma sistemleri ataletlerinden dolayı tepki vermezler.)

Uzun kabloları veya antenleri olan ve yarı iletkenler ve kapasitörler gibi hassas bileşenleri olan tüm elektrikli veya elektronik cihazlar ve sistemler EMP'den zarar görür. Bunlara güç kaynağı (havai hat ağı), telefon ağları, ev aletleri, radyo ve televizyon vericileri dahildir. Yalnızca çok kısa antenli radyolar daha az etkilenir.

Ateşleme türüne bağlı olarak, atmosferde yaklaşık 30 ila 100 kilometre yükseklikte bir patlamanın yarattığı endo-NEMP ile patlayıcı cihazın uzayda patladığı exo-NEMP arasında bir ayrım yapılır. Varyantlar, güçleri ve boyutları açısından büyük ölçüde farklılık gösterir. Örneğin Endo-NEMP ile, gama ve parçacık ışınları patlama bölgesinin yakınında hala emilirken, Exo-NEMP ile patlama yüksekliğindeki parçacık yoğunluğu o kadar düşüktür ki ışınlar yüzlerce hatta binlerce yol alabilir. kilometrelerce önce hava molekülleri tarafından emilirler. Ayrıca, yüksek irtifalarda dünyanın ufkuna olan geometrik mesafe daha fazladır. Sonuç olarak, nabız lokal olarak konsantre Endo-NEMP'den çok daha zayıf olsa bile, tüm kıta etkilerden etkilenebilir.

Ana etki tablosu

Nükleer patlamaların en önemli etkileri burada tablo şeklinde özetlenmiştir. Bilgiler aşağıda listelenen kaynaklardan gelmektedir. Tablo, aşağıdaki koşullar altında tipik hava patlamaları için geçerlidir:

• Düz arazi,
• Görüş : 20 kilometre,
• Patlama Yüksekliği: 15 psi (yaklaşık 103 kPa) için optimize edilmiştir,
• "Normal" patlayıcılar, özellikle nötron bombaları veya özellikle güçlü veya zayıf radyasyona sahip diğer türler.

Tüm durumlarda hipomerkez aşırı basıncı yaklaşık 42 psi'dir (290 kPa).

Nükleer savaşın sonuçları

Kıtalararası bir nükleer savaşın sonuçları, sadece sayısız atom bombası patlaması ekleyerek anlaşılamaz. Bunun yerine, geniş alan kapsamı nedeniyle daha fazla etki beklenebilir:

• Ulusal veya kıtasal nüfus ve toplumun dağılımı .
• İyonlaştırıcı radyasyonun mutajenik etkileri ve bazı radyoaktif çekirdeklerin uzun ömürlü olması nedeniyle tüm canlılarda uzun süreli artan malformasyon ve kanser oluşumu
• Tüm ekosistemlerde tahribat veya ciddi hasar , kitlesel yok oluş
• Duman ve tozdan kaynaklanan azaltılmış güneş radyasyonu nedeniyle iklim değişiklikleri ( nükleer kış )
• İlgili ülkelerin tüm altyapısının tamamen veya kapsamlı bir şekilde yok edilmesi, üretim ve hammadde çıkarma tesislerinin kaybı nedeniyle kurtarmayı zorlaştırdı

Tek başına küresel iklimin ve özellikle biyolojik ve sosyal sistemlerin karmaşıklığı nedeniyle güvenilir bir tahmin pek mümkün olmadığı için, bireysel sonuçların kapsamı konusunda anlaşmazlık vardır. Bu nedenle, bu bilgilere çok genel ve kritik bir mesafe ile bakılmalıdır.

Almanya'daki yasal durum

§ 307 StGB'ye göre, diğer yaşam veya başka şeylere yönelik bir tehdit varsa , nükleer enerjiyle patlamaya neden olmak cezalandırılabilir.

Nükleer enerji ile patlamaya neden olan Bölüm 307

1. Nükleer enerjiyi serbest bırakarak patlamaya neden olmayı ve bu suretle başka bir kişinin hayatını veya uzvunu veya önemli değerdeki malını tehlikeye atmayı taahhüt eden kişi, beş yıldan az olmamak üzere hapis cezası ile cezalandırılır.
2. Nükleer enerji açığa çıkararak patlamaya neden olan ve bu suretle başka bir kişinin hayatını veya uzvunu veya önemli değerdeki malını ihmalkar bir şekilde tehlikeye atan kişi, bir yıldan on yıla kadar hapis cezası ile cezalandırılır.
3. Fail, en azından dikkatsizce başka bir kişinin ölümüne neden olursa, cezası
   1. 1. fıkrada müebbet hapis veya on yıldan az olmayan hapis cezası,
   2. 2. fıkra durumunda beş yıldan az olmamak üzere hapis cezası.
4. 2. fıkradaki hallerde ihmalkar davranan ve ihmali olarak riske neden olan kişi, üç yıla kadar hapis veya para cezası ile cezalandırılır.

Savaş Silahları Kontrol Yasası'nın (KrWaffKontrG) 17 (1) maddesine göre , “geliştirmek, imal etmek, bunlarla ticaret yapmak, başkasından temin etmek veya başkasına bırakmak, ithal etmek, ihraç etmek, taşımak” yasaktır. federal bölge üzerinden veya başka bir şekilde federal bölgeyi hareket ettirmek veya federal bölgenin dışına çıkarmak veya bunlar üzerinde fiili güç kullanmak". Buna karşı suç bir yıldan beş yıla kadar hapis cezası ile cezalandırılır. (Bölüm 19 (1) KrWaffKontrG)

Ayrıca bakınız

nükleer silah testleri listesi

Edebiyat

• Nükleer patlamalar ve etkileri . Giriş, Carl Friedrich von Weizsäcker , Fischer Kütüphanesi No. 386, 1961.
• FY tuğlaları: Tayga üzerinde nükleer patlama. ABD Departmanı Ticaret Bakanlığı, Teknik Hizmetler Ofisi, 1962.
• Samuel Glasstone, Philip J. Dolan: The Effects of Nuclear Weapons (üçüncü baskı) , United States Government Printing Office , 1977. Bu konudaki en kapsamlı yayınlardan biri (antika veya PDF formatında mevcuttur ).
• George C. Messenger, Milton S. Ash: Radyasyonun elektronik sistemler üzerindeki etkileri . Van Nostrand Reinhold, New York 1986, ISBN 0-442-25417-2 .
• Joseph Rotblat : Nükleer Silah Kullanırken Radyasyon Etkileri , Berlin 1996, ISBN 3-87061-544-3
• Ivy Operasyonu, Operasyon Kalesi, Marshall Adaları'ndaki nükleer testlerin değerlendirilmesine ilişkin makaleler
• William C. Bell, Cham E. Dallas: Nüfusların ve kentsel sağlık sisteminin nükleer saldırılara karşı savunmasızlığı - dört Amerikan kentinden örnekler (PDF), International Journal of Health Geographics 2007, 6: 5, ISSN  1476-072X
• Alfons Bühl, Atomwaffen , Osang Verlag, 3. baskı, Bad Honnef 1972
• Michael Light: 100 Sonnen , Münih: Knesebeck 2003 ISBN 3-89660-190-3 , resimli kitap

İnternet linkleri

Vikisözlük: nükleer silah patlaması  - anlam açıklamaları, kelime kökenleri, eş anlamlılar, çeviriler

• Nükleer Silah Arşivi - Nükleer silahlar, nükleer testler ve nükleer politika hakkında bilgiler
• Patlama etkilerini hesaplamak için yazılım - Glasstone ve Dolan (1977) ile birlikte veri ve formüllerin temeli
• cddc.vt.edu: Trinity Atomic Web Sitesi (arşiv versiyonu )
• Nükleer Patlamalar Veritabanı
• "1945–1998" - 1945'ten 1998'e kadar tüm nükleer silah patlamalarını stilize edilmiş bir dünya haritasında gösteren video.

Bireysel kanıt

1. ↑ Miller / Ürdün: Modern Denizaltılar. Verlag Stocker Schmid / Motorbuchverlag, 4. baskı, 1999, ISBN 3-7276-7088-6 , s. 89-92 .