Я́дерний або атомний ви́бух — є наслідком детонації ядерної бомби. З фізичної точки зору, це некерований процес вивільнення великої кількості теплової і променевої енергії внаслідок ланцюгової ядерної реакції за дуже короткий проміжок часу. У мить вибуху утворюється сліпучо-яскрава куля високотемпературної плазми, яка стрімко розширяється. Після вибуху в атмосфері формується грибоподібна хмара.
Сила ядерного вибуху залежить від кількості енергії, виділеної внаслідок ядерної реакції. Енергія може сягати від часток кілотонни до десятків мегатонн у тротиловому еквіваленті. До ядерних реакцій, які супроводжуються таким виділенням енергії, належить поділ важких ядер (Уран-235 або Плутоній-239), що призводить до ядерного вибуху, або синтез легких ядер (утворення гелію з дейтерію), який призводить до термоядерного вибуху. Під час ядерного і термоядерного вибухів виділяється в мільйони разів більше тепла на одиницю вибухового матеріалу, ніж за хімічного вибуху (6,8-1010 кДж/кг при ядерному і 4,19-1011 кДж/кг при термоядерному).
Ядерний вибух на землі має кілька вражаючих факторів: спалах, вибухову хвилю із вогняною хмарою та залишкове радіоактивне зараження місцевості. Спалах є високоенергетичним випроміненням у всіх діапазонах електромагнітного спектра: іонізуючому (проникаюча радіація), оптичному, а також діапазоні мікро- та радіохвиль (електромагнітний імпульс). Вибухова хвиля розповсюджується в атмосфері ударною хвилею величезної руйнівної сили, позаду якої вирує вогняний шторм. Залишкове радіоактивне забруднення місцевості радіоактивними речовинами із хмари ядерного вибуху призводить до ураження людей і тварин зовнішнім (через випромінювання радіоактивних ізотопів) і внутрішнім (при потраплянні радіоізотопів в організм з повітрям, водою та їжею) опроміненням.
Штучні ядерні вибухи здебільшого використовуються як зброя масового ураження: надпотужна зброя для знищення великих об'єктів і значної кількості військ супротивника. Але ядерні вибухи мають і мирне застосування — для руйнування перепон в горах, у наукових дослідженнях тощо.
Класифікація Штучні ядерні вибухи класифікують за двома ознаками — потужність заряду, який викликав вибух, та місцерозташування заряду у мить вибуху (центр вибуху). Проєкція цієї точки на землю називається епіцентром ядерного вибуху. Потужність вибуху вимірюється у тротиловому еквіваленті — масі тринітротолуолу, у разі вибуху якого вивільняється стільки ж енергії, скільки під час вибуху оцінюваного заряду. Найчастіше використовують такі одиниці: 1 кілотонна та 1 мегатонна тротилового еквівалента. Згідно цієї класифікації ядерні вибухи характеризують так:
Класифікація за потужністю Действие ядерного оружия. Перевод английского издания The Effects of Nuclear Weapons. Revised Edition. — М.: Воениздат, 1963. — 684 с. Защита от оружия массового поражения. — М., Воениздат, 1989
Потужність:Надмала менше 1 ктМала1 — 10 ктСередня10 — 100 ктВелика100 — 1000 ктНадвеликапонад 1 МтДіаметр вогняної кулі50 — 200 м200 — 500 м500 — 1000 м1000 — 2000 мпонад 2000 мМаксимум світіннядо 0,03 сек0,03 — 0,1 сек0,1 — 0,3 сек0,3 — 1 сек1 — 3 сек і більшЧас світіння0,2 сек1 — 2 сек2 — 5 сек5 — 10 сек20 — 40 секВисота «гриба»менш 3,5 км3,5 — 7 км7 — 12,2 км12,2 — 19 кмпонад 19 кмВисота хмарименше 1,3 км1,3 — 2 км2 — 4,5 км4,5 — 8,5 кмпонад 8,5 кмДіаметр хмарименш 2 км2 — 4 км4 — 10 км10 — 22 кмпонад 22 кмВогняна хмара0,083 кт4 кт 360 кт Ядерний гриб0,02 кт2,2 кт19 кт Примітки
Вибух потужністю 20 кт дає межі повного знищення радіусом приблизно 1 км, 20 Мт — вже 10 км. Згідно з розрахунками, при вибуху 100 Мт, зона повного знищення буде мати радіус 35 км, сильного знищення — 50 км, незахищені люди на відстані 80 км отримають сильні опіки. Одним таким вибухом можна повністю знищити будь-яке найбільше місто Землі. Найпотужнішим штучним вибухом був вибух 50-мегатонної термоядерної бомби («Цар-Бомби») на полігоні «Нова Земля».
Класифікація щодо знаходження центру вибуху Наведена висота (глибина) заряду в метрах на тонни тротилового еквівалента в кубічному корені (в дужках приклад для вибуху потужністю 1 мегатонна) Физика ядерного взрыва. В 5 т. — 3-е, дополненное / Министерство обороны РФ. 12 Центральный НИИ. — М.: Издательство физико-математической литературы, 2009. — Том 1. Развитие взрыва. — 832 с. — ISBN 978-5-94052-177-8.: космічний: понад 100 км магнітосферний — вибух в межах магнітосфери: від 400–500 км до магнітопаузи заатмосферний — вибух в екзосфері: від 400–800 км (екзобаза) до 100 тис. км атмосферні: висотний: понад 10 — 15 км, але частіше вважається на висотах 40 — 100 км, коли ударна хвиля майже не утворюється високий повітряний: понад 10 м/т1/3, коли форма спалаху близька до кулястої (понад 1 км) низький повітряний: від 3,5 до 10 м/т1/3 — вогняна куля в ході збільшення могла б торкнутися землі, але натомість відкидається вгору відбитою від поверхні ударною хвилею та прибирає усічену форму (від 350 до 1000 м) наземний — від глибини0,3 м/т1/3 до висоти 3,5 м/т1/3 — спалах торкається землі та прибирає вигляд півкулі (від глибини 30 м до висоти 350 м): наземний з утворенням удавленої вирви без значного викиду ґрунту: нижче 0,5 м/т1/3 (нижче 50 м) наземний контактний: від глибини 0,3 до висоти 0,3 м/т1/3 — коли ґрунт з вирви викидається і потрапляє у світну область (від висоти 30 м до глибини 30 м) підземний — напівсферична світна область не утворюється і повітряна ударна хвиля послаблюється із збільшенням глибини: на викид (викид ґрунту та кратер в рази більший, ніж при наземному вибуху) малозаглиблений — на глибині від 0,3 до 3,5 м/т1/3 (глибина 30 — 350 м) вибух розпушування — в глибині утворюється порожнина або стовп обвалення, а на поверхні кільцеподібне вивалювання ґрунту (пагорб видуття), в центрі якого провальна вирва камуфлетний: глибше 7 — 10 м/т1/3 — в глибині залишається замкнута (котлова) порожнина або стовп обвалення; якщо стовп обвалення сягає поверхні, то утворюється провальна вирва без пагорба видуття (глибше 700–1000 м) надводний — на висоті над водою до 3,5 м/т1/3 (до 350 м) надводний контактний — відбувається випаровування води і утворюється підводна ударна хвиля підводний: на невеликій глибині: менш 0,3 м/т1/3 — вода випаровується до поверхні та стовп води (вибуховий султан) не утворюється, 90 % радіоактивних забруднень йде з хмарою, 10 % залишається у воді (менше 30 м) з утворенням вибухового султану та хмари султану: 0,25 — 2,2 м/т1/3 (25 — 220 м) глибоководний: глибше 2,5 м/т1/3 — коли утворюється пухир й виходить на поверхню з утворенням султана, але без хмари, 90 % радіоактивних продуктів залишається у воді в районі вибуху і не більше 10 % виходить з бризками базисної хвилі (глибше 250 м).
Можливі також перехідні випадки, за яких утворюється підводна донна вирва та відбувається викид води і ґрунту: при підводному придонному вибуху(С. 308), причому якщо вибух в неглибокому водоймищі і на відстані від дна до 0,1 — 0,2 м/т1/3 (до 10 — 20 м), то ґрунт з підводної вирви потрапляє в хмару вибуху та стає джерелом зараження при надводному вибуху в неглибокому водоймищі при наземному вибуху на невеликому острові, коли острів повністю знищується і на його місці залишається водна гладь та підводна вирва, тобто наземний вибух насправді стає надводним (Кастль Браво і Іві Майк).
Наслідки При космічному ядерному вибуху, за відсутності атмосфери, ударні хвилі не утворюються, однак наслідки будуть не менш жахливими. У космосі ядерний вибух вивільняє величезну кількість енергії у вигляді рентгенівських променів, гамма-променів, інтенсивних потоків нейтронів і субатомних заряджених частинок. Він також створює електромагнітний імпульс (ЕМІ), який при взаємодії з верхніми шарами атмосфери вириває з неї електрони, засліплює радари, виводить з ладу комунікації та енергосистеми. Після ядерного вибуху в космосі, навколо Землі також утворюється радіаційний пояс, який зберігатиметься більш за все роками. ЕМІ пошкодить штучні супутники Землі і становитиме серйозну небезпеку для всіх, хто в цей час буде перебуватиме в космосі, наприклад, для астронавтів на МКС. Загалом США провели вже п’ять космічних ядерних випробувань у космосі, найвідоміше з них відбулося 9 липня 1962 року поблизу тихоокеанського острова Джонстон на Гаваях. Ядерний заряд було запущено в космічний простір на висоту 400 км (250 миль) ракетою «Тор» в ході проєкту Starfish Prime. Потужність ядерного заряду була приблизно в 100 разів більшою, ніж ядерна бомба, що була застосована в Хіросімі (Японія). Після вибуху утворився ЕМІ, який був набагато потужнішим, ніж очікувалося, що поставило під загрозу засекречений характер випробування, оскільки на Гаваях, за 1450 км (900 миль) від місця детонації, було виведено з ладу все вуличне освітлення і телефонні лінії зв'язку. Червоні полярні сяйва, що виникли внаслідок космічного ядерного вибуху, простяглися через весь Тихий океан і тривали декілька годин. Був виведений з ладу перший у світі супутник телевізійного зв’язку «Telstar-1», який був взірцем технологічного розвитку США, поки випробування в ході Starfish Prime не призвели до його передчасного виходу з ладу, всього після семи місяців перебування на орбітіЯким буде вибух ядерної бомби в космосі — вчені. // Автор: Ольга Деркач. 15.05.2024, 20:30.
Від дії ударної хвилі атомного вибуху (атмосферного або наземного) на споруди, будівлі, техніку тощо вони руйнуються або механічно пошкоджуються і внаслідок сильного нагріву світловим випромінюванням вигоряють або обвуглюються; проникна радіація виявляється в потемнінні скла оптичних приладів і засвічуванні світлочутливих фотоматеріалів. Атомний вибух у населеному пункті (особливо у великому) характеризується не тільки великими руйнуваннями, але й численними пожежами, що виникають і від безпосереднього світлового випромінювання, і від руйнування наявної електромережі, газопроводу. Дія ударної хвилі, світлового випромінювання і проникної радіації атомного вибуху зумовлює комбіноване уражання людей — травми і контузії, опіки, променеву хворобу. Променеве захворювання можливе протягом тривалого часу і після вибуху, внаслідок впливу радіоактивних випромінювань зараженої місцевості. Таке уражання викликається як зовнішнім опромінюванням, так і внутрішнім — у разі потрапляння радіоактивних продуктів вибуху в організм із зараженими харчовими продуктами, водою, повітрям.
Залежно від характеру об'єкта можуть бути здійснені повітряний, наземний (надводний) і підземний (підводний) А. в. Повітряний атомний вибух супроводиться яскравим, сліпучим спалахом; світна зона (у вигляді кулі) не торкається поверхні землі (води). Внаслідок великого розрідження вогняна куля з великою швидкістю підноситься вгору на висоту 5—20 км, піднімаючи за собою пил з поверхні землі. Охолоджуючись, вогняна куля перетворюється на клубчасту димову хмару.
Під час наземного атомного вибуху, світна зона у вигляді півкулі стикається з поверхнею землі або повисає в повітрі на невеликій висоті. Нижня частина світної зони одразу ж закривається клубами куряви, що підіймається з поверхні землі. В зоні доторку світної зони з землею, поверхневий шар ґрунту оплавляється, змішується з радіоактивними продуктами атомного вибуху і випадає на землю курявою, створюючи потужне радіоактивне зараження місцевості в районі вибуху і по шляху переміщення хмари. У разі підземного атомного вибуху, світлове випромінювання (світна зона) майже повністю поглинається ґрунтом, в якому утворюється велика вирва. З частинок ґрунту і продуктів вибуху створюється радіоактивна хмара темного забарвлення. При підводному атомному вибуху у воді утворюється вогняна куля, розмірами і тривалістю свічення набагато менша, ніж за атомного вибуху у повітрі, бо енергія випромінювання йде на випаровування води. Велика кількість викинутої атомним вибухом води створює стовп водяних бризок заввишки 2—3 км, з якого утворюється кулясто-купчаста хмара дрібних краплин, що випадають у вигляді радіоактивного дощу. Для уражання повітряних цілей застосовуються атомний вибух у стратосфері.