Ядерне випробування
Ядерне випробування - різновид випробування зброї. При підриві ядерного боєприпасу відбувається ядерний вибух. Потужність ядерного боєприпасу може бути різною, відповідно, і наслідки ядерного вибуху.
Вважається, що для розробки нової ядерної зброї - випробування обов'язкова необхідна умова. Без випробувань неможливо розробляти нову ядерну зброю. Ніякими симуляторами на комп'ютерах і імітаторами неможливо замінити реальне випробування. Тому обмеження випробувань переслідує в першу чергу перешкодити розробці нових ядерних систем тим державам, які вже їх мають, і не дозволити іншим державам стати власниками ядерної зброї.
Однак проведення повномасштабного ядерного випробування потрібно не завжди. Наприклад, уранова бомба, скинута на Хіросіму 6 серпня 1945 року, не проходила жодних випробувань. «Гарматна схема» підриву уранового заряду була настільки надійною, що випробувань не знадобилося. 16 липня 1945 року США мали в Неваді тільки бомбу вибухового типу з плутонієм як зарядом, подібну до тієї, що була скинута на Нагасакі 9 серпня 1945 року, тому що це більш складний пристрій і були сумніви в надійності даної схеми. Наприклад, ядерна зброя ПАР теж мала гарматну систему підриву заряду, і 6 ядерних зарядів надійшли в арсенал ПАР без будь-яких випробувань.
- Розробка нової ядерної зброї (weapons development). 75-80 % всіх тестів проводяться саме для цієї мети
- Перевірка виробничого циклу (production verification). Береться будь-який примірник з виробничого процесу і перевіряється, після чого уся партія надходить в арсенал.
- Випробування впливу ядерної зброї на довкілля і предмети (weapons effects tests): інші типи озброєння, захисні споруди, амуніцію
- Перевірка боєголовки з арсеналу (stockpile verification). Після того, як зброя випробувана і надійшла в арсенал, її випробування зазвичай не проводяться. Проводяться лише інспекції та перевірки, які не потребують випробувань[1].
Історично ядерні випробування поділяються на чотири категорії по тому, де вони проводяться і в якому середовищі:
- Атмосферні;
- Заатмосферні;
- Підводні;
- Підземні.
Після набрання чинності договору про обмеження випробувань у трьох середовищах в 1963 році, велика частина випробувань проводилася країнами, що підписали договір, під землею.
"Підземні випробування проводяться двома способами:
- підрив заряду у вертикальній шахті. Цей спосіб найчастіше використовується для створення нових збройних систем
- підрив заряду в горизонтальній шахті-тунелі. Цей спосіб використовується для дослідження вражаючих факторів вибуху на довкілля і предмети[2].
Середня вартість підземного випробування становила на березень 1988 року: 20-30 мільйонів доларів США - для вертикальної шахти, 40-70 мільйонів доларів США для горизонтальної, внаслідок більш складних інженерних завдань. Підготовка одного тесту займала близько 18 місяців, і тому під час одного тесту як правило проводилося кілька експериментів, щоб заощадити кошти[2].
Перше ядерне випробування було проведено Сполученими Штатами 16 липня 1945 року в штаті Нью-Мексико, заряд був приблизно еквівалентний 20 кілотоннам в тротиловому еквіваленті.
Перше ядерне випробування в СРСР було проведено 29 серпня 1949 року.
Перший термоядерний пристрій випробувано також в США на атолі Еніветок (Маршаллові острови) 1 листопада 1952 року (Ivy Mike, 10,4 мегатонн у тротиловому еквіваленті).
Перша воднева бомба випробувана в СРСР 12 серпня 1953 року (близько 0,4 мегатонн у тротиловому еквіваленті).
Як жест доброї волі деякі ядерні держави оголошують мораторій на проведення випробувань і очікують, що до мораторію приєднаються інші володарі ядерної зброї. Наприклад, в період з 1958 по 1961 ядерні випробування не проводили ні США, ні Велика Британія, ні СРСР, тільки Франція.
Найбільшим термоядерним зарядом за весь час випробувань стала радянська «Цар-бомба» (58 мегатонн), випробувана на половину своєї потужності — 58 мегатонн, підірвана на майданчику Сухий Ніс, на полігоні на Новій Землі 30 жовтня 1961 року.
У 1963 року всі ядерні і багато без'ядерних держави підписали Договір про обмеження ядерних випробувань у трьох середовищах, за яким зобов'язалися утримуватися від ядерних вибухів у атмосфері, під водою і космічному просторі, дозволялися тільки «підземні» випробування. Проте Франція продовжувала «наземні» випробування аж до 1974 року, а Китай до 1980 року.
22 вересня 1979 року було зафіксовано проведення ядерного випробування в районі острова Буве (Південна Атлантика). Жодна країна відповідальності за цей вибух не взяла. Припускають, що цей вибух, а також наступний в 1981 році аналогічний без оголошення були зроблені ПАР за власним або спільним з Ізраїлем проектами випробування ядерної зброї.
З літа 1985 року СРСР, після початку політики Перебудови, оголосив односторонній мораторій на проведення ядерних випробувань.
У 1996 році було підписано Договір про всеосяжну заборону ядерних випробувань, країни, що ратифікували Договір, зобов'язалися не відновлювати випробувань ядерної зброї.
Останні (вже підземні) ядерні випробування були проведені:
- СРСР — у 1990 році,
- Великою Британією — 1991 році,
- США — 23 вересня 1992 року,
- Францією — в січні 1996 року,
- Китаєм — в липні 1996 року.
Незважаючи на дію заборони на проведення випробувань і строгий контроль за його дотриманням, жодна з країн ядерного клубу не відмовляється від вдосконалення свого арсеналу. Ядерна боєголовка сама по собі складається з безлічі неядерних систем, які можна випробувати без проведення ядерного вибуху, замінивши подільний матеріал муляжем. Для випробування ж самого ядерного заряду проводяться такі тести, які не підпадають під договірну заборону. Такі випробування проводяться в спеціальних лабораторіях, наприклад провідними в цій області в США є Лос-Аламоська національна лабораторія і Ліверморська національна лабораторія.
Не підписали договори Індія і Пакистан. Вони провели останні ядерні випробування в 1998 році (див. Ядерна програма Пакистану і Ядерна програма Індії).
КНДР яка підписала договори про нерозповсюдження ядерної зброї та обмеження ядерних випробувань, дезавуювала їх і 9 жовтня 2006 року провела перше ядерне випробування; 25 травня 2009 року КНДР здійснила друге ядерне випробування (див. Ядерна програма КНДР), 12 лютого 2013 року було проведено третє ядерне випробування.
Електронні обчислювальні машини стали використовуватися в розрахунках з ядерної зброї з самого моменту їх появи. Першими розрахунками, виконаними на першому електронному комп'ютері загального призначення ENIAC у грудні 1945 року були розрахунки з термоядерного вибуху, здійснені працівниками Лос-Аламоської національної лабораторії з команди Едварда Теллера.
Величезний обсяг обчислень та їх складність з самого початку висували вимоги щодо створення все більш потужних і досконалих обчислювальних машин, що в кінцевому рахунку призвело до появи особливого типу обчислювальної техніки під назвою «суперкомп'ютери». Використання суперкомп'ютерів для симуляції ядерних і термоядерних реакцій, що відбуваються під час вибуху, дозволяло економити колосальні кошти і час. Наприклад, при використанні суперкомп'ютера CDC 6600 для розробки нової боєголовки США знадобилося провести тільки 23 польових випробування, а при використанні CDC 7600 — вже тільки 6[2]. Не дивно, що США накладало спеціальні експортні обмеження на постачання надпотужних обчислювальних машин не тільки в країни Варшавського блоку, але навіть в країни-партнери НАТО: відомий випадок, коли в 1966 році США відмовило компанії CDC в експортній ліцензії суперкомп'ютера CDC 6600 для Французького атомного агентства, щоб перешкодити Франції в їхній атомній програмі[3]. Наявність суперкомп'ютерів у 60-х роках пом'якшила позицію США з договору про заборону випробувань у трьох середовищах, бо існувала впевненість, що в СРСР немає таких потужних комп'ютерів, і дотримання договору дасть США стратегічну перевагу перед СРСР.
Роль суперкомп'ютерів збільшилася після підписання Договору про всеосяжну заборону на проведення ядерних випробувань. В даний час в провідних лабораторіях США, зайнятих обслуговуванням і вдосконаленням ядерного арсеналу країни, встановлені потужні комп'ютерні системи, які входять у список TOP500, і на яких проводяться як секретні, так і неважливі розрахунки, пов'язані з ядерними вибухами, атомними реакторами і термоядерним синтезом в рамках програми Advanced Simulation and Computing Program. Раніше, незважаючи на свою величезну потужність суперкомп'ютери все ж таки не дозволяли дуже точно змоделювати весь процес вибуху під час випробування від початку до кінця. Для спрощення завдань розрахунки здійснювалися в двох або навіть в одному вимірі, комп'ютерні випробування проводилися поетапно з моделюванням ключових подій і подачею результатів попереднього етапу на наступний, що, природно, призводило до неточностей, які могли бути зняті тільки при проведенні реального випробування. З виконанням програми Advanced Simulation and Computing Program і введенням в дію суперкомп'ютера ASC Purple у 2005 році, Національні лабораторії США отримали можливість моделювати підрив ядерної і термоядерної зброї в повному обсязі з точністю, достатньою, щоб судити про поточний стан і боєготовність зарядів, що перебувають на зберіганні в арсеналі[4].
Загалом ядерними державами було проведено більше двох тисяч ядерних вибухів:
- США:
1 054 випробувань за офіційними даними (як мінімум 1 151 пристроїв, 331 наземне випробування), в основному на полігоні в штаті Невада і на Pacific Proving Grounds на Маршаллових островах, ще 10 випробувань проводилися в різних місцях на території США, в тому числі на Алясці, Колорадо, Міссісіпі і Нью-Мексико (див. [1]).
- СРСР: 715 випробувань (969 пристроїв) за офіційними даними (див. [2]), в основному на Семипалатинському полігоні і Новій Землі, а також кілька в різних місцях Росії і Казахстану.
Велика Британія: 45 випробувань (21 в Австралії, включаючи 9 в Південній Австралії у Маралінгу і Ему Филде, інші в США при проведенні спільних випробувань).
Франція: 210 випробувань, в основному в Reggane і Ekker в Алжирі і на островах Фангатауфа і Муруроа у Французькій Полінезії.
КНР: 45 випробувань (23 наземних і 22 підземних, на базі Лоб-Нор у Сіньцзяні).
Індія: від 5 до 6 підземних випробувань (Pokhran).
Пакистан: від 3 до 6 випробувань (Chagai Hills).
КНДР: 3 заявлених вибухи (Hwadae-ri).
.svg){kind=small}
Наступний список містить всі відомі ядерні випробування, де потужність вибуху склала 10 мегатонн ТНТ і більше.
| Дата | Потужність (Мт) | Розміщення заряду | Країна | Місце випробування | Випробування | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 30.10.1961 | 58 | Бомба | СРСР | Полігон Нова Земля | Цар-бомба |
| 2 | 24.12.1962 | 24.2 | Бомба | СРСР | Полігон Нова Земля | Випробування №219 |
| 3 | 05.08.1962 | 21.1 | Бомба | СРСР | Полігон Нова Земля | Випробування №147 |
| 4 | 27.09.1962 | 20 | Бомба | СРСР | Полігон Нова Земля | Випробування №174 |
| 5 | 25.09.1962 | 19.1 | Бомба | СРСР | Полігон Нова Земля | Випробування №173 |
| 6 | 28.02.1954 | 15 | Майданчик | США | Атол Бікіні | Кастл Браво |
| 7 | 04.05.1954 | 13.5 | Баржа | США | Атол Бікіні | Кастл Янкі |
| 8 | 23.10.1961 | 12.5 | Бомба | Радянський Союз | Полігон Нова Земля | Випробування №123 |
| 9 | 26.03.1954 | 11 | Баржа | США | Атол Бікіні | Кастл Ромео[en] |
| 10 | 31.10.1952 | 10.4 | Майданчик | США | Атол Еніветок | Айві Майк |
| 11 | 25.08.1962 | 10 | Бомба | Радянський Союз | Полігон Нова Земля | Випробування №159 |
| 12 | 19.09.1962 | 10 | Бомба | Радянський Союз | Полігон Нова Земля | Випробування №168 |
- ↑ Nuclear tests mean new weapons
- ↑ а б в Behind the disclosure of U. S. secret tests
- ↑ Creating the Computer: Government, Industry, and High Technology
- ↑ https://asc.llnl.gov/asc_history/Delivering_Insight_ASCI.pdf [Архівовано 2016-06-03 у Wayback Machine.] докладна історія програми ASCI за 10 років її існування
- Австралійська база даних з ядерних вибухів і випробувань (англ.)
- Галерея ядерних випробувань США (з докладним описом кожної серії) (англ.)
- Радянські ядерні випробування (англ.)
- Постанови уряду РФ про соціальні гарантії громадянам, що зазнали радіаційного впливу внаслідок ядерних випробувань
- Відео-анімація ядерних вибухів на YouTube «Nuclear Detonation Timeline „1945-1998“»
- Ядерні випробування[недоступне посилання з жовтня 2019] (файл міток KMZ Google Earth).