Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на земле кратко

Обновлено: 02.07.2024

События в Украине ставят мир на порог кризиса, чем-то похожего на Карибский. TJ изучил, что будет в случае ядерного конфликта между Россией и НАТО, и как можно к нему подготовиться.

Крылатые ракеты Х-101 под крылом бомбардировщика Ту-95, могут иметь термоядерную боеголовку (этот вариант обозначается как Х-102), фото Минобороны РФ

В США также используют различные степени готовности, которые обозначены шкалой DEFCON от пятого до первого уровня, причём не только для ядерных сил, но и вообще для армии:

DEFCON 5 — обычный уровень боеготовности, используемый в мирное время;
DEFCON 4 — повышенный уровень с усиленными мерами безопасности и активной разведкой;
DEFCON 3 — ещё более высокий уровень, при котором авиация должна быть готова приступить к действиям через 15 минут после приказа;
DEFCON 2 — преддверие большой войны, в том числе с использованием ядерного оружия, все виды войск должны быть готовы к действиям через шесть часов после приказа или быстрее;
DEFCON 1 — ядерная война неминуема или уже началась.

Россия — 6255 всего и 1625 в боевой готовности;
США — 5550 всего и 1800 в боевой готовности;
Китай — 350 в резерве;
Франция — 290 всего и 280 в боевой готовности;
Великобритания — 225 всего и 120 в боевой готовности;
Пакистан — 165 в резерве;
Индия — 156 в резерве;
Израиль — 90 в резерве (официально не подтверждено);
КНДР — предположительно, от 40 до 50.

Таким образом, Россия и США с НАТО располагают по 1625 и 2200 единиц ядерного оружия в виде крылатых и межконтинентальных баллистических ракет, постоянно готовых к использованию. Всё остальное — это ракеты и бомбы на хранении в резерве или уже списанные из-за устаревания. Их использование возможно, но менее вероятно — можно просто не успеть.

Если масса куска урана или плутония больше критической (для шара из плутония это 9-13 килограммов, для шара из урана — более 52 килограммов), то распад ядер и раскол последующих ядер вылетающими нейтронами становится бурным и неконтролируемым — происходит цепная реакция. За считанные секунды распадается значительная часть ядер атомов, выделяя огромное количество энергии — происходит ядерный взрыв.

Проще говоря, для взрыва любого ядерного боеприпаса достаточно очень быстро сложить, состыковать или сжать куски урана или плутония в один кусок, резко превысив критическую массу. Сделать это не так легко, как может показаться: есть разные схемы подрыва, зависящие от чистоты урана или плутония, а также размеров, массы и мощности боеприпаса.

Термоядерное оружие работает не на распаде ядер урана или плутония, а на слиянии ядер атомов водорода, из-за чего его также называют водородным. Это намного более мощные боеприпасы, но и намного более сложные. Чтобы подорвать такую боеголовку, водород нужно сжать до огромного давления и накалить до сотен миллионов градусов. Для этого используют активаторы в виде небольших атомных зарядов.

Мощность атомных боеголовок измеряют в тротиловом эквиваленте: заряд в одну килотонну сопоставляется с тысячей тонн тротила, мегатонный заряд — с миллионом тонн тротила. Но это очень условное сравнение — химический взрыв не имеет такой мощной вспышки, проникающей радиации и других характерных черт ядерного взрыва, к тому же тысяча или миллион тонн тротила просто неспособны взорваться полностью.

Типичные боеголовки в современном ядерном арсенале имеют мощность от 100 до 500 килотонн, но на вооружении состоят и боеприпасы в одну мегатонну и более — например, американская бомба В83 и российская крылатая ракета Х-102. Взрывы в Хиросиме и Нагасаки имели мощность 15-20 килотонн, при этом почти стёрли города с лица земли и моментально убили более 100 тысяч человек в общей сложности. Обычные взрывы не могут с этим сравниться: тяжёлая авиабомба GBU-43/B имеет мощность всего 0,011 килотонны, и даже взрыв в порту Бейрута не превысил 0,5 килотонны.

Взрыв 2750 тонн аммиачной селитры в порту Бейрута 4 августа 2020 года, унёсший жизни 207 человек, видео РБК

Согласно модели американских учёных, даже небольшая ядерная война с использованием 50 маломощных атомных бомб по 15 килотонн приведёт к гибели более пяти миллионов человек и на несколько лет испортит климат целого континента. Война в Европе между Россией и НАТО с использованием нескольких сотен крылатых и баллистических ракет способна убить более 34 миллионов человек сразу, ещё 57 миллионов впоследствии, и вызвать гуманитарную катастрофу мирового масштаба.

Ещё более самоубийственной выглядит глобальная ядерная война с применением всех готовых к бою атомных боеприпасов. Сейчас Россия и НАТО в общей сложности имеют меньше четырёх тысяч активных ядерных боеголовок, что не идёт ни в какое сравнение с периодом Холодной войны, когда у США и СССР было по 30-40 тысяч боеголовок у каждого. Но и этого хватит, чтобы устроить настоящий конец света — если не для человечества вообще, то для цивилизации уж точно.

При таком сценарии с обеих сторон полетят сотни баллистических и крылатых ракет — все 3825 активных боеголовок. Сухопутные МБР, перелетев из одного полушария в другое, начнут подрывать боеголовки через 25-30 минут после запуска. Атомные подводные лодки с МБР на борту обычно дежурят в океанах поближе к противнику, так что их ракеты могут поразить цели уже через 12 минут после запуска. Судя по рассекреченным спискам и косвенным данным, среди этих целей могут быть:

крупнейшие группировки войск;
пусковые комплексы МБР и места хранения ядерных зарядов;
центры политического и военного управления страной;
крупнейшие военные базы, порты, аэродромы и заводы;
наиболее мощные электростанции, включая атомные;
крупные промышленные комплексы, включая химические заводы;
важные аэропорты, морские порты, железнодорожные узлы.

Даже если принять, что стороны не будут целенаправленно стараться уничтожить побольше людей — это всё равно означает гибель как минимум десятков или даже сотен миллионов человек в первый же день глобальной ядерной войны. Военные и политические центры, базы и заводы нередко расположены в крупных городах, что ставит их под удар. Разрушение атомных электростанций и химических заводов чревато повторением Чернобыльской катастрофы и трагедии в Бхопале, но уже в сотнях случаев, разбросанных по всей России, Европе и США.

Некоторые учёные считают, что глобальная атомная война с применением тысяч боеголовок приведёт к так называемой ядерной зиме. Огромные массы грунта и сажи, поднятые в атмосферу ядерными взрывами, окутают планету плотной пеленой, сквозь которую не смогут пробиться солнечные лучи. Средние температуры могут упасть, в зависимости от условий и региона, на 15-50 градусов. Сельское хозяйство станет невозможным, люди будут массово умирать от голода и холода.

В худших сценариях эта пелена будет оседать обратно на землю многие столетия, из-за чего на планете наступит новый ледниковый период и сложная многоклеточная жизнь сохранится только в океанах. Обычно предполагают, что ядерная зима продлится не меньше 10 лет.

Однако другие учёные сомневаются, что ядерная зима возможна — по их мнению, даже глобальная атомная война не сможет поднять в воздух такое количество сажи, а пелена осядет намного быстрее, чем считают оппоненты. Пример извержения Тамбора также неубедителен — несмотря на огромный выброс пепла, средние температуры снизились всего на 0,7 °C, что даже в условиях 1816 года не смогло вызвать массовых смертей от голода.

Впрочем, даже без ядерной зимы человечество попадёт под угрозу вымирания из-за разрушения промышленности, транспорта и энергетики — архаичные формы хозяйствования, которые обходятся без достижений цивилизации, просто не смогут прокормить 7,75 миллиарда землян.

Военно-политическое противостояние России и США с НАТО укладывается в теорию игр: в частности, ядерный паритет — точная реализация равновесия Нэша. В таком контексте оно гласит: если одна из сторон решит применить ядерное оружие или, наоборот, разоружиться — это с равной вероятностью спровоцирует другую сторону на нападение.

Более того, даже объявленное намерение сохранить человечество путём отказа от ответного ядерного удара нарушит равновесие Нэша и может привести к ядерной войне. Одну из сторон ничего не будет удерживать от масштабной агрессии, если она поймёт, что другая сторона не ударит в ответ.

Поэтому концепция взаимного гарантированного уничтожения выглядит единственной стратегией сохранения человечества в ядерном веке. То есть, обеим сторонам следует просто ничего не предпринимать в отношении друг друга — образно говоря, ни наступать вперёд, ни отступать назад.

Однако у этой концепции есть ряд проблем: в частности, системы противоракетной обороны и гиперзвуковое оружие нарушают равновесие сил. Также концепция опирается на абсолютную рациональность мышления обеих сторон, что в реальных условиях вряд ли возможно: высокопоставленные политики и военные остаются людьми со своими эмоциями и особенностями психики. Впрочем, это работает и в обратную сторону: нерациональные решения могут спасти мир от ядерной войны.

Ещё одна серьёзная проблема — неполнота данных о мотивах и мышлении каждой из сторон. Рассекреченные в 1990-х годах документы показывают, что американские власти переоценивали агрессивность СССР и сильно недооценивали страх Москвы перед США и НАТО. У советской стороны была примерно та же проблема — искажённое представление о США и НАТО, как о безусловно агрессивном блоке.

Особенно острую форму эта проблема обрела при Карибском кризисе, когда каждая из сторон хотела показать противнику своё нежелание начинать ядерную войну, но при этом не уступить ему — был страх, что уступки как раз послужат причиной ядерной войны.

У нас всё было намного спокойнее, чем у американцев. Всё-таки мы понимали, что американцы — цивилизованные люди, что они не пойдут на ядерную войну, которая может ополовинить их население. Американцы же подозревали в нас разбойников в некотором смысле.

кто бы мог подумать полгода назад, что у нас будет такой материал

Так. Вспоминаем все, чему нас научил fallout

Сам в ахуе был, когда читал. Странно, но после прочтения статьи, стало не так страшно. Почитаю еще книги и пройду серию игр метро

Сергей Звезда
Ребята давайте без паники
Редакция TJ
Что делать в случае ядерной войны

Это не паника, а ликбез

Да обычная жизненная ситуация (теперь)

Если увидите ядерный взрыв - не отворачивайтесь, такое можно увидеть только раз в жизни 🤯

В важнейших городах даже отвернувшись можно будет снова увидеть ядерный взрыв.

Рекомендуется равномерно вертеться на 360 градусов, чтобы получилась однородная корочка

Так и вижу теперь, как Все радуются, что не поехали в Москву

Надеюсь просто побыстрее испепелиться в ядерном пламени. Ну его нахер

Зачем сразу погибать? Не лучше ли месяцами пытаться выжить на радиоактивных развалинах в смертельных схватках, мучаясь от ран, поноса и звериной безнадёги?

И у мереть за бензак в битве с бандами на радиоактивной пустоши!

Да так и было бы. Человек в здравом уме никогда не выберет между умереть завтра или сегодня второе.

Крепись. Предки перенесли и войны, и рабство, и накартошку, а уж неандертальцев сколько съели. И ты выдержишь.

Не сомневаюсь. Из всякой хуйни вылезал и тут, к несчастью для некоторых, продержусь

Сохраню этот комментарий, как пример настоящей трусости

ну ты выдал конечно. с облегчением

На 22-й год правления плешивого долбоеба мы начали на полном серьез обсуждать, что же делать при ядерной войне. Прогресс ( ͡° ͜ʖ ͡°)

Ну только вот что можно сделать , если успеешь

В видео про американскую бомбу Teapot дома и столбы начали дымиться почти мгновенно. То есть если ты в зоне поражения(а в городе ты везде в зоне поражения) и не успел укрыться от светового излучения - ты шашлык. Успел - дальше придет ударная волна и если ты не стал шашлыком, станешь отбивной. Если и ей не стал - добьют пожары, радиация, нехватка воды, еды, лекарств, в общем живые позавидуют мертвым.

Зачем сейчас кидать на город? Кинут на бункер и базы

регионы где военных частей практически нет могут выжить))

Я только знаю, что нужно показать грибу большой палец 👍

Как всегда - крайне познавательно и очень легко к прочтению. Спасибо! :)

Пожалуйста! И поищи убежище поближе :)

У меня их с десяток в радиусе километра, ближайшее - в 50 метрах от дома. Но не пойду, потому как есть пиво, а выживание после времени Ч лишено смысла. :)

Правильно я понимаю, что суетиться не имеет смысла, если я в 6км от "центр политического и военного управления страной;"?

а подвалы жилых домов насколько годятся для такой ситуации?

Хрюкнул
президента (сейчас — Владимир Путин)

Я ради интереса погуглил бомбоубежища рядом с домом, и у ближайшего был пользовательский комментарий что оно затоплено.
Поэтому я готовлюсь не к ядерной войне, а к инфляции, потому что в первом случае я просто сдохну после взрыва АЭС и никаких дополнительных действий предпринимать не нужно.

1. Какая реакция называется термоядерной?

Термоядерной называется реакция слияния лёгких ядер (таких как водород, гелий и др.), происходящая при температурах от десятков до сотен миллионов градусов.

2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?

Создание высокой температуры необходимо для придания ядрам достаточно большой кинетической энергии.
Только при этом условии ядра смогут преодолеть силы электрического отталкивания и сблизиться настолько, чтобы попасть в зону действия ядерных сил.
На таких малых расстояниях силы ядерного притяжения значительно превосходят силы электрического отталкивания, благодаря чему возможен синтез (слияние) ядер.

3. Какая реакция энергетически более выгодна (в расчете на один нуклон): синтез легких ядер или деление тяжелых?

При делении тяжёлых ядер может выделяться энергия.
В случае с лёгкими ядрами энергия может выделяться при обратном процессе — при их синтезе.
Причём реакция синтеза лёгких ядер энергетически более выгодна, чем реакция деления тяжёлых, если сравнивать выделившуюся энергию, приходящуюся на один нуклон.

4. Приведите пример термоядерной реакции.

Примером термоядерной реакции может служить слияние изотопов водорода (дейтерия и трития), в результате чего образуется гелий и излучается нейтрон:

Это первая термоядерная реакция, которую учёным удалось осуществить.
Она была реализована в термоядерной бомбе и носила неуправляемый (взрывной) характер.

5. В чем заключается одна из основных трудностей при осуществлении термоядерных реакций?

Одна из основных трудностей - это удержать внутри установки высокотемпературную плазму (почти полностью ионизированный газ), в которой и происходит синтез ядер.
Плазма не должна соприкасаться со стенками установки, в которой она находится, иначе стенки обратятся в пар.
В настоящее время для удерживания плазмы в ограниченном пространстве на соответствующем расстоянии от стенок применяются очень сильные магнитные поля.

6. Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на Земле?

В результате термоядерных реакций, протекающих на Солнце, выделяется энергия, необходимая для жизни на Земле.

7. Какие гипотезы об источниках энергии Солнца вы знаете?

а) Энергия на Солнце выделяется в результате химической реакции горения.
Но в этом случае, Солнце могло бы просуществовать всего несколько тысяч лет, что противоречит действительности.

б) В середине 19 в. считали, что увеличение внутренней энергии и соответствующее повышение температуры Солнца происходит за счёт уменьшения его потенциальной энергии при гравитационном сжатии.
Она тоже оказалась несостоятельной, так как в этом случае срок жизни Солнца увеличивается до миллионов лет, но не до миллиардов.

8. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?

Предположение о том, что выделение энергии на Солнце происходит в результате протекания на нём термоядерных реакций, было высказано в 1939 г. американским физиком Хансом Бете.

Им был предложен водородный цикл, т. е. цепочка из трёх термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода:

Чтобы получились два ядра , необходимые для третьей реакции, первые две должны произойти дважды.

9. На какой период должно хватить запаса водорода на Солнце по подсчетам ученых?

В соответствии с формулой Е = mс 2 с уменьшением внутренней энергии тела уменьшается и его масса.
Масса Солнца ежесекундно уменьшается на несколько миллионов тонн.
Но, несмотря на потери, запасов водорода на Солнце должно хватить ещё на 5-6 миллиардов лет.

Каким способом можно получить ядерную энергию? Какая реакция называется термоядерной? На эти и другие вопросы можно получить ответы, прочитав нашу статью.

Что такое термоядерная реакция?

Ядерную энергию можно получить двумя способами: делением тяжелых ядер и синтезом (слиянием) легких ядер. Для слияния легких ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстоянии около 10 в минус 12 см, так как ядерные силы действуют на очень маленьких расстояниях. Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер. Следовательно, подобные реакции могут протекать только при очень высоких температурах. Ядерный синтез, происходящий в разогретом веществе, называют термоядерным (термоядерная реакция).

Рис. 1. Термоядерная энергия.

Термоядерные реакции, идущие в недрах звезд, играют очень важную роль в эволюции Вселенной. Они – источник ядер химических элементов, которые синтезируются из водорода в звездах.

Уникальная особенность термоядерных реакций как источника энергии – это очень большое энерговыделение на единицу массы реагирующих веществ, примерно в 10 миллионов раз больше, чем в химических реакциях. Вступление в синтез одного грамма изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина. Поэтому ученые давно стремятся овладеть этим гигантским источником энергии. В принципе мы умеем уже сейчас получать энергию в результате реакции термоядерного синтеза. Нагреть вещество до звездных температур можно, используя энергию атомного взрыва. Так устроена водородная бомба – самое страшное оружие современности, в которой взрыв ядерного запала приводит к мгновенному нагреву смеси дейтерия с тритием и последующему термоядерному взрыву.

На Солнце в качестве основного источника энергии выступают реакции протон-протонного цикла, когда из четырех протонов рождается одно ядро гелия. Энергия, которая выделяется в процессе синтеза, уносится образующими ядрами, нейтронами, нейтрино и квантами электромагнитного излучения.

Рис. 2. Солнце.

Условия термоядерного синтеза

Ученые стараются найти способы применения мирного, управляемого термоядерного синтеза. Какие же условия должны быть для этого выполнены?

Прежде всего необходимо нагреть термоядерное горючее до температуры, когда реакции синтеза могут происходить с заметной вероятностью. Но этого мало. Необходимо, чтобы при синтезе выделялось больше энергии, чем затрачивается ее на нагрев вещества, или, что еще лучше, чтобы рождающиеся при синтезе быстрые частицы сами поддерживали требуемую температуру горючего. Для этого нужно, чтобы вступающее в синтез вещество было надежно теплоизолировано от окружающей холодной среды, то есть чтобы время остывания, или, как говорят, время удержания энергии, было достаточно велико.

Требования к температуре и времени удержания зависят от используемого горючего. Легче всего осуществить синтез между тяжелыми изотопами водорода – дейтерием и тритием. При этом в результате реакции получается ядро гелия и нейтрон. Глядя на эту формулу становится ясно, какая энергия выделяется при термоядерной реакции:

Рис. 3. Пример термоядерной реакции.

Дейтерий имеется на Земле в огромных количествах в морской воде. Тритий же в природе отсутствует. Сегодня его получают искусственно, облучая в ядерных реакторах нейтронами литий.

Что мы узнали?

Если говорить кратко, то термоядерная реакция – это реакция слияния легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающаяся выделением энергии. В данной статье рассматриваются условия термоядерного синтеза и особенности термоядерных реакций.