Оружие атмосферное: перспективы развития – тема научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Геннадий Менжулин, заместитель директора Центра междисциплинарных исследований по проблемам окружающей среды РАН, профессор климатологии географического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

– Жара нынешнего лета – это разовое явление или теперь так всегда будет?

– Этим летом действительно установилась аномально жаркая погода. Для анализа причин крупных аномалий важно изучить их повторяемость, как это сделали американские климатологи со своими торнадо на Великих равнинах. Они установили, что с 1950‑х годов смерчей стало больше, ураганов на побережьях – тоже. Крупные температурные аномалии также проявляются, хотя без тщательного анализа данных измерений их выявить труднее. В любом случае, любые выводы об изменении климата – а не погоды – можно сделать в том случае, когда у исследователя имеется материал за длительный промежуток времени. В современной климатологии установлен срок в 30 лет.

– А что вообще произошло этим летом?

– При уменьшении температурного перепада «экватор – полюс», что происходит при современном изменении глобального климата, зональное движение циклонов может подвергаться более частому сбою за счет меридиональных (азональных) атмосферных потоков. Горячие антициклональные массы из Северной Африки и Азии выдавили далеко на север траектории наших привычных атлантических циклонов, этим летом они нас обходят северной стороной. Вот мы и живем под африкано-азиатским воздушным колпаком уже третий месяц.

– А вы слышали теорию про климатическое оружие, которое было против нас применено?

– Климатическое оружие – это химера. 35 лет назад к нам, группе российских климатологов, интенсивно работавших со своими коллегами из США, приставляли особистов, но они быстро поняли, что для изменения погодно-климатического режима потребуется умелое использование энергии, сравнимой со взрывом многих ядерных бомб.

– Так, значит, это глобальное потепление?

– У нас злоупотребляют жаргонным научным термином «глобальное потепление», хотя смысла его не понимают. Если потепление было везде, кроме Вышнего Волочка, – значит, настоящее потепление уже не глобальное. У ученых есть данные об изменениях температуры воздуха на разных станциях в разных регионах. Для этой цели используются выверенные архивы метеорологических данных.

Самый наполненный из них – это Центр данных «А» Всемирной метеорологической организации, расположенный в Северной Каролине. Есть такие центры и в других регионах – в Обнинске, Дели и в Австралии. Для того чтобы сделать какое‑то заключение об изменениях глобально осредненной температуры приземного воздуха, требуется сопоставить и обобщить эти данные.

Важным является также и то, чтобы измерять температуру воздуха не только в нижней тропосфере, то есть где мы живем, но и на разных высотах в атмосфере. Раз уж мы говорим об изменении глобального климата, значит, надо охватывать нашу Землю целиком, вместе с мезосферой и страто-сферой.

– А многие считают, что парниковый эффект – это сплошные выдумки.

– Парниковый эффект – это увеличение концентрации углекислого газа, связанное с растущим потреблением ископаемого топлива – каменного угля, нефти и др. Сам углекислый газ не может по определению быть вредным, это газ жизни.

Борьба с выбросами углекислоты началась в эпоху Маргарет Тэтчер: именно тогда политики начали играть в новую игру «климатология». Многие даже давали безумные обещания снизить объем выбрасываемого углекислого газа до нуля, не понимая, что лишать атмосферу углекислого газа – это лишать себя пищи. Все положительные свойства углерода тут же забылись, а про то, что процесс фотосинтеза необходим каждому растению и, в конечном итоге, и нам, и вовсе по невежеству политиков не упоминалось.

В 1997 году был принят Киотский протокол, к которому пытаются присоединить все страны мира. В любом случае, за дюжину лет, которые миновали со дня принятия этого протокола, количество выбросов углекислого газа нисколько не уменьшилось, посмотрите на данные измерений на мировой сети станций мониторинга углекислого газа.

Но даже если уменьшится рост выбросов углекислого газа, его концентрация в атмосфере будет продолжать расти, правда, помедленнее. Нам надо уже сейчас задаться вопросом: в каком климате мы хотели бы продолжать жить? До размеров настоящего бедствия пока далеко, но опыт последних веков показывает, что это вполне возможно.

– То есть климат все‑таки будет меняться. И с этим никак нельзя бороться?

– Очень актуальный вопрос: можно ли считать современное изменение климата бедствием? Известно, что самым благоприятным для развития мощной биосферы был климат в эпоху динозавров, когда углекислого газа в нашей атмосфере было в три-четыре раза больше, чем сейчас.

Все исторические природные катаклизмы, случавшиеся при переходе климата из одного состояния в другое, человечество переживало успешно, и в основном потому, что этот переход происходил существенно медленнее, чем это будет в ближайшее время. Конечно, в далеком прошлом тогдашние люди не владели ничем, кроме копья и набедренной повязки, – поэтому могли запросто убежать от подступающего океана или холодов. Сейчас важно принять к сведению, что потепление температуры приземного воздуха и другие изменения, связанные с парниковым эффектом, неизбежны, и нам нужно приспособиться к этим быстрым изменениям.

– И как надо приспосабливаться?

– В сельском хозяйстве – изменить набор выращиваемых культур. Нужно обеспечить подвод воды к лесам, чтобы быстрее реагировать на пожароопасную обстановку. Я думаю, внедрение новых засухоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур следует начать с регионов Поволжья.

Предсказать зимой, каким будет лето, практически
невозможно

Александр Угрюмов, профессор кафедры метеорологических прогнозов Российского государственного гидрометеорологического университета.

– Уверяют, что американцы предсказывали нынешнюю жару, а наши климатологи ничего не знали.

– Предсказывали, причем по всей российской территории. Эпицентр оказался где‑то в области Москвы – впрочем, так всегда и бывает. Мы предсказали начало жары, но вот окончание предугадать очень трудно – это кошка, которая гуляет сама по себе.

– А если бы предсказать можно было зимой, то возможно было бы предотвратить все эти пожары?

– Существует целая метеорологическая служба по прогнозам опасности лесных пожаров. Есть формулы, по которым можно вычислить, где загорится и с какой вероятностью. Но передаются ли эти сведения МЧС, я не знаю. Здесь проблема еще в том, что вероятность пожара определяется по долгосрочному прогнозу погоды, у которого вероятность 70 процентов. А значит, нельзя определить точно, что – да, здесь и в это время будет пожар.

В этом году, кстати, был достаточно точный прогноз на лето, но это стало понятно только сейчас. Ведь как работает метеоролог-долгосрочник: он достает архив, ищет аналоги, проектирует на сегодняшнюю ситуацию. И вот выпадает аналог – 1972 год. Но метеоролог никогда не даст аномалию температуры +5 – +6 градусов, как было тогда, потому что это – очень редкое явление. Поэтому эти показатели уменьшаются до +2 – +2,5 градуса, а это еще не засуха. Засуху мы предсказать не могли, только примерное повышение температуры.

– Можно ли уже сейчас загадывать, что нас ждет в 2011 году?

– Только статистически. Известно не так уж много случаев, когда друг за другом шли жаркие годы: 1891, 1892, 1893 – тогда в России три года подряд голод был. Летняя жара 1941, 1942 годов тоже хорошо известна. Ну и в далеких веках иногда такое было. То есть это весьма редкое явление. Вероятность того, что такое повторится, процентов 10, не больше. Если б мы еще знали причину, почему этот гребень встал, – но никто точно вам этой причины не назовет.

– Но есть какие‑то версии?

– Сейчас очень модно говорить про явление Эль-Ниньо, что в переводе означает «ребенок», – имеется в виду не просто ребенок, а Христос, потому что обычно начинается это явление около Рождества: резко теплеет вода в Тихом океане в районе экватора, скапливаются грозовые облака. За счет этого субтропические антициклоны становятся сильнее. В принципе, такая связь может быть, потому что Эль-Ниньо сейчас находится в максимуме.

– Будут ли происходить какие‑то радикальные изменения, связанные с климатом?

– Сейчас все говорят о глобальном потеплении за счет деятельности человека, за счет повышения содержания СО2 в атмосфере. Но это заметно зимой. Летняя жара этого года не связана с глобальным потеплением, это хотя и редкое, но объяснимое на основе классической метеорологии природное явление. Вспомните прошлые годы: прохладное лето, без солнца почти – какое тут может быть потепление!

– Нужно ли нам приспосабливаться к изменению климата?

– Конечно. Например, нужна снегоуборочная техника. А летом пожарная служба должна как‑то по‑другому работать. Нужно постоянно контролировать тепловые сети. Кстати, у нас, метеорологов, сейчас налажено хорошее взаимодействие с коммунальщиками: они берут наши прогнозы. Правда, реагируют не так быстро, как хотелось бы, но в эту зиму я уже заметил: похолоднее – больше топят, потеплее – меньше.

– А какую‑нибудь пользу жара может нам принести?

– Я не вижу пользы от нее ни для гидрологии, ни в сельском хозяйстве. Разве что для туризма хорошо. Да и то в такую погоду ходить по той же Москве малоприятно. Возможно, от Западной Сибири можно много хорошего ждать, потому что там дожди и урожай, по прогнозам, будет неплохой.

– Про климатическое оружие слышали?

– Читал об этом недавно. Как работает это оружие, я не знаю. Это может быть влияние на магнитные поля, например увеличение электризации облака. Тогда будет больше гроз, больше дождей. Но таким способом можно воздействовать на какой‑то локальный объект. Чтобы изменилась погода на всем земном шаре, нужно, чтобы атмосфера на громадных пространствах вышла из равновесия. А такого не происходит. Так что я в это климатическое оружие не верю.

Исследование: от французских ядерных испытаний в Полинезии пострадали 110 тыс. человек

10 марта 2021

Автор фото, Getty Images

На атолле Муруроа Франция проводила атмосферные ядерные испытания до 1974 года

Власти Франции годами занижали число пострадавших от радиации в результате ядерных испытаний на атоллах в Тихом океане, и на самом деле их может быть более 100 тысяч — таковы результаты нового исследования, опубликованного на этой неделе.

Французский сайт расследовательской журналистики Disclose, эксперты из американского Принстонского университета и британская фирма Interprt, изучив около 2 тысяч рассекреченных французскими военными документов, поговорив со свидетелями событий и проведя расчеты, пришли к выводу, что атмосферные ядерные испытания во Французской Полинезии в 1966-1974 годах нанесли ощутимо больше вреда местному населению, чем следовало из официальных докладов.

По мнению авторов исследования, радиоактивные осадки могли затронуть около 110 тысяч человек, то есть все тогдашнее население Таити и соседних Подветренных островов, в том числе все 80 тысяч жителей главного города острова Таити, Папеэте.

Франция проводила испытания своего ядерного оружия на островах в Тихом океане, в том числе на знаменитом полигоне на атолле Муруроа, в течение 30 лет, при этом до 1974 года ядерные заряды взрывали в том числе в воздухе. Затем Франция вслед за США, СССР и Великобританией перешла на исключительно подземные испытания.

Авторы исследования обратили особое внимание на три ядерных взрыва в атмосфере над атоллом Муруроа — испытания 1966, 1971 и 1974 годов под кодовыми названиями «Альдебаран», «Энцелад» и «Кентавр».

Именно реконструкция движения радиоактивных облаков и выпадения осадков позволила авторам утверждать, что от этих испытаний пострадало практически все население Французской Полинезии.

По их оценке, масштаб последствий только последнего атмосферного испытания, «Кентавра», французские власти могли занизить примерно на 40%.

Во время того испытания ядерный грибок поднялся не на расчетные девять километров, а всего на 5200 метров, и облако двинулось не на север, как надеялись ученые и военные, а на запад, на Таити, многотысячное население которого было никак не защищено от радиоактивных осадков.

«Государство очень постаралось похоронить ядовитое наследие тех испытаний, и это — первая по-настоящему независимая попытка научными методами измерить масштаб ущерба и признать существование тысяч жертв ядерных экспериментов Франции в Тихом океане», — сказал журналистам главный редактор Disclose Джеффри Ливолси.

Власти Франции в целом не отрицают наличие пострадавших, в том числе заболевших раком, в результате ядерных испытаний — просто, по мнению авторов нового исследования, оценка властями числа этих пострадавших серьезно занижена.

Так, авторы исследования полагают, что только после «Кентавра» все 110 тысяч жителей Таити и Подветренных островов могли получить дозу радиации в один миллизиверт и больше — именно этот порог установлен властями как критерий для выплаты компенсаций заболевшим раком.

В исследовании цитируется документ министерства здравоохранения Полинезии, согласно которому дозу в пять миллизивертов и больше получили около 11 тысяч человек.

Автор фото, Getty Images

Таити. Полвека назад здесь выпадали радиоактивные осадки

Кроме того, исследователи цитируют секретную переписку военных от 2017 года, в которой те предположительно впервые признают, что целая треть — 2000 из 6000 — солдат и офицеров, участвовавших в ядерных испытаниях в Полинезии в 1966-1974 гг, с тех пор заболела по крайней мере одной из форм рака.

Власти Франции только в 2010 году создали комиссию по компенсациям жертвам ядерных испытаний. Компенсацию выплачивают тем, кто получил дозу радиации выше предельной и затем заболел одной из тех форм рака, которые вызывает именно радиация.

Пока такие компенсации получили всего 454 человека, а местных жителей, полинезийцев, среди них всего 63.

(Невозможность) Освещение атмосферного пожара

Дону Чанг

Представлено как курсовая работа для Ph341, Стэнфордский университет, зима 2015 г.

Введение

Построение крупномасштабной физики высоких энергий эксперименты в 21 веке, такие как релятивистский тяжелый ион Коллайдер в Брукхейвене или Большой адронный коллайдер в ЦЕРН подняли различные экзотические сценарии искусственного вымирания. В обоих случаях, ученые выступили вперед, чтобы публично опровергнуть такие возможности, как надуманным, если не невозможным. [1,2]

Неудивительно, что прецедент середины 20 века в таких опасениях существует ядерная физика.Из-за скрытности, военной характер научной работы, однако также неудивительно, что ученые публично не опровергли апокалиптические риски ядерных оружие во всех деталях до тех пор, пока спустя десятилетия после неапокалиптического успеха Манхэттенский проект, позволяющий общественным страхам сохраняться и возобновляться в эти более поздние годы.

Страхи, возникшие во время Манхэттенского проекта

Ученые Манхэттенского проекта явно приняли разжигание атмосферного пожара — серьезная возможность, хотя как они рассмотрение этой возможности, по-видимому, является вопросом некоторой исторической раздор.Интервью 1959 года Перл С. Бак с Артуром Комптоном, лидер Манхэттенского проекта (изображенный на рис. Вторая война с коллегой-физиком Вернером Гейзенбергом) мелодраматическое изложение этих соображений. Бак запускает учетную запись с телефонным звонком Оппенгеймера в Комптон с просьбой о немедленной встрече чтобы обсудить «что-то очень тревожное — опасно тревожное …»: [3]

Вкратце, ученые под его руководством Руководство [Оппенгеймера] обнаружило возможность ядерный fusion (в отличии от простого деление ).Другими словами, принцип водорода бомбить.

Это была величайшая опасность, огромная и неизвестно, намного хуже атомного взрыва.

«Ядра водорода», — объяснил Артур Комптон меня «нестабильны, и они могут объединяться в ядра гелия с большой выброс энергии, как на солнце. Чтобы вызвать такой реакция потребует очень высокой температуры, но может не Чрезвычайно высокая температура атомной бомбы — это именно то, что было нужен для взрыва водорода?

«А если водород, то как насчет водорода в морская вода? Разве взрыв атомной бомбы не вызвал взрыв самого океана? И это было не все, что Оппенгеймер боялись. Азот в воздухе также нестабилен, хотя и в меньшей степени. степень. Не может ли он тоже быть вызван атомным взрывом в атмосферу? «

«Земля испарится», — сказал я.

«Совершенно верно», — сказал Комптон, и с какой серьезностью! «Это была бы окончательная катастрофа. Лучше смириться с рабство нацистов, чем упустить шанс сыграть в финале занавес на человечество! «[3]

Как ни странно, сами нацисты столкнулись с подобные опасения, которые, возможно, помешали правительству полностью поддержка собственных физиков в исследованиях ядерного оружия.(Для более полный отчет о ядерных исследованиях Германии во время Второй мировой войны см. в Wendorff. [4]) В своих мемуарах Альберт Шпеер описывает уклончивость Гейзенберга как на вопрос о том, гарантировано ли управление делением:

На самом деле профессор Гейзенберг не дал какой-либо окончательный ответ на мой вопрос, будет ли успешная ядерная деление можно было бы держать под контролем с абсолютной уверенностью или может продолжиться как цепная реакция. Гитлер явно не был обрадованный возможностью, что земля под его властью может превратиться в сияющую звезду. Однако иногда он пошутил, что ученые в своем потустороннем стремлении обнажить все секреты под небесами могут однажды поджечь земной шар. [5]

В отличие от таких изображений, Боб Сербер, автор отчета Лос-Аламосской лаборатории LA-1 (получившего название Лос-Аламосской лаборатории). Primer), представил гораздо менее драматический отчет, противоречащий собственному мнению Комптона. счету, и преуменьшил важность таких страхов в Манхэттенский проект:

Эдвард [Теллер] поднял печально известный вопрос о воспламенении атмосферы.Бете ушел в своем обычном Кстати, ввел цифры и показал, что этого не может быть. Это был вопрос, на который нужно было ответить, но это никогда не было ничем, это был вопрос всего на несколько часов. Оппи совершил большую ошибку упоминания об этом по телефону в разговоре с Артуром Комптон. У Комптона не хватило ума замолчать об этом. Это каким-то образом попал в документ, который отправился в Вашингтон. Так каждый раз через некоторое время кто-то заметил это, а затем Спустившись по лестнице, возник вопрос, и этого никогда не было похоронен.[6]

Принимая во внимание, что Сербер, кажется, отклоняет обсуждение как коротко и опасения Комптона преувеличены, интервью Бака с Комптоном сообщает о длительном процессе, частично контролируемом Комптоном, который в конечном итоге исключил сценарий, но только спустя гораздо больше, чем несколько часов » рассмотрение:

В течение следующих трех месяцев ученые в секретная конференция обсудила опасности слияния, но без соглашение.В окончательном решении снова лидировал Комптон. Если, после расчета, сказал он, было доказано, что шансы были более чем примерно три на миллион, что Земля испариться в результате атомного взрыва, он не стал бы продолжать проект. Расчеты немного подтвердили цифры меньше — и проект продолжился. [3]

Обе версии, безусловно, имеют привлекательный драматический чутье по-своему, но когда они рисуют такие разные фотографии обсуждений, мы должны учитывать их точные детали утеряны для потомков.

Исторически, счет Сербера на самом деле следует из рассказа о привязанности Эдварда Теллера к его идее термоядерное оружие, «так называемое классическое супер». [6] Ганс Бете, по рассказу Сербера, «играя свою обычную роль, он сбил его с толку. частей ». [6] В конце концов, однако, с исправлениями в ядре идея, термоядерные устройства действительно были успешно разработаны, и их испытания и распространение возобновили опасения по поводу всемирного пожара со стороны некоторых углы.

Страхи, вызванные появлением термоядерных бомб

Ярким примером заинтересованного гражданина был Х.С. Дадли, профессор радиационной физики в Университете Иллинойса Медицинский центр в Чикаго. В 1975 году Дадли написал статью в газете Бюллетень ученых-атомщиков с просьбой о дальнейшем рассмотрении возможность «окончательной катастрофы» из-за ядерной взрывы. [7] Дадли утверждал, что даже несмотря на то, что синтез и деление устройства прошли успешные испытания без происшествий, новая информация и идеи ядерной физики потребовали, чтобы ученые исследовали это возможность заново:

Эти исследования показывают, что деление и синтез могут запускаться лазерами; что скорость радиоактивного распада может легко изменяться; что период полураспада, который когда-то считался постоянным, легко варьируется; и что выход энергии термоядерных устройств составляет не точно предсказуемо.[7]

Учитывая такую ​​неопределенность перед лицом «настоящего ядерный потенциал США и Советского Союза » Дадли призвал кого-нибудь «использовать современные компьютерные технологии, чтобы повторить вычисления Оппенгеймера, Комптона и Ферми », чтобы определить риски ядерных и ядерных взрывов, вызывающих «обширную ядерную аварию» или «продолжительная цепная реакция в присутствии морской воды», возможно чему способствует экстремальное давление на глубинах богатых водородом морей. [7]

В ответ Ганс Бете — очевидно, центральный в дискуссии военного времени, которые имели место, если мы возьмем Сербера в лицо ценность — написал однозначно пренебрежительное опровержение, опубликованное в Бюллетень спустя семь месяцев. Опровержение было озаглавлено «Нет шансов независимо от того, что атомное оружие может воспламенить атмосферу или океан » и началось:

В выпуске за ноябрь 1975 г. Бюллетень , H.К. Дадли утверждал, что возможно, что атомное оружие может вызвать термоядерную реакцию в атмосферу (или океан) и таким образом разрушить Землю. Эта претензия ерунда. [8]

По большей части опровержение Бете просто ссылается на предоставляет обзор отчета Лос-Аламосской лаборатории LA-602 Э. Дж. Конопинский, К. Марвин и, как ни странно, Эдвард Теллер (изображенный на рис. 2), первоначальный сторонник термоядерной оружие. По словам Бете, хотя отчет был распространен в 1946 г. и рассекречен в 1973 г. «[t] его работа была сделана до первого ядерного испытание в Аламогордо в июле 1945 г. «и исключение атмосферных на воспламенение не повлияло последующее развитие термоядерного оружия. [8] Этот отчет, озаглавленный «Воспламенение атмосферы ядерными бомбами», дает подробный отчет о возможных механизмах получения и потери энергии что могло бы способствовать или исключить глобальное слияние катастрофа.

LA-602: страхи подавлены в 1940-е годы

В отчете сначала устанавливаются несколько ключевых фактов: взрыв ядерной бомбы «вызывает высокую температуру, которая стимулируют реакцию атомных ядер воздуха друг с другом »и что это распространится на всю атмосферу «[i] f воспламенение точка существует и превзойдена ». [9] Это, возможно, тривиально, требовать, чтобы производство энергии в каждом вновь вошедшем регионе превышало потери из этого региона ». [9]

Что касается экономии энергии, в отчете в основном рассматривается неуправляемые азотно-азотные реакции с дополнительным учетом к реакциям с участием протонов, поскольку ядра азота, возможно, были наименее стабильный элемент, присутствующий в атмосфере в значительных количества. В частности, реакция Конопинского et al. рассматривался как «принятие самых опасных предположений» было [9]

Энергии этой реакции достаточно преодолеть кулоновские барьеры частиц продукта, что дается как приблизительно 7 МэВ, что, как объясняет Бете, означает, что » ядра продукта могут появиться в результате реакции без каких-либо затруднений «. [8,9]

Из-за отсутствия эмпирических знаний о азотно-азотные сечения, в отчете приведены некоторые упрощенные предположения о сечении реакции с учетом выражения для скорости производства энергии на ядро ​​азота, зависящей от температура. Konopinski et al. также считают азот-протон реакция, данная

и здесь также произведенная энергия превышает Кулоновские барьеры частиц продукта (примерно 2,3 МэВ). Однако из-за гораздо меньшего сечения реакции и энергии по сравнению с реакцией N-N, в отчете утверждается, что энергия вклад этой реакции не будет значительным.[9]

Konopinski et al. заявляют, что главный энергетический механизм потерь, который будет противодействовать производству энергии из N-N реакцией будет тормозное излучение («тормозное излучение») электроны, которые быстро излучают свою долю энергии в ядерная реакция. [9] Энергия, потерянная таким образом, не может питать синтез. реакция в воздухе. Таким образом, в отчете «запас прочности» определяется как соотношение между скоростью потери энергии тормозного излучения и реакцией N-N скорость производства энергии. [9] Чем выше коэффициент безопасности, тем больше потеря энергии преобладает над приростом энергии, и тем меньше вероятность для поддержания достаточно высокой температуры для поддержания атмосферного Пожар.

Здесь расчеты дают повод для беспокойства: в то время как рассчитанный таким образом коэффициент безопасности не опускается ниже 1, он резко падает с ядерной температурой от 1 МэВ, где безопасность коэффициент составляет примерно от 1000 до примерно 10 МэВ, где запас прочности составляет всего лишь выше 2.[9] Бете отмечает, что даже температура 1 МэВ эквивалентна 11 миллиардов Кельвинов, тогда как оружие деления и синтеза производит только температуры «обычно порядка ста миллионов градусов», с даже один миллиард градусов — немыслимая температура. [8] Таким образом, если температуры Бете верны, коэффициент безопасности для любого тока ядерное оружие должно намного превышать даже 1000.

Тем не менее, для авторов отчета, имея минимальный запас прочности порядка единицы при любой температуре, по-видимому, имеет были слишком близки для комфорта, так как они продолжают рассматривать дополнительную энергию механизмы потерь. Один из них связан с передачей энергии в воздухе, что добавляет ограничение на нагрев определенного минимального объема воздух до температуры, достаточной для развития реакции. В предполагаемый минимальный объем — сфера радиусом 57 метров, нагрев из которых потребуется сжигание не менее 1,5 × 10 ⁶ килограммы материала для оружия деления и сфера радиусом 8 метров жидкого дейтерия для классической супер-бомбы. [9] Это нелепо количество материала для ядерного оружия.

Опасность здесь несколько недооценена, так как авторы отмечают, потому что они предположили, что все ядра азота претерпевают Эмиссия альфа-частиц. Существует реакция, которая при более низких температурах (порядка менее 10 МэВ), на самом деле может иметь более высокую реакцию поперечное сечение и, следовательно, происходят с большей частотой: [9]

Эта реакция может происходить без двух азотных действительно вступают в контакт — если ядра достаточно близко, одно ядро ​​азота может отщепить ядро ​​дейтерия, которое затем присоединяется к другому ядру азота, образуя указанные продукты выше. [8,9] Используя эту реакцию, отчет требует только нагрева воздушного шара радиусом 7 метров и необходимое количество активного материал значительно упадет. Однако, поскольку на самом деле меньше энергии произведенная этой реакцией, чем реакция альфа-испускания (только 3/5 энергия альфа-излучения) коэффициент запаса прочности увеличивается в 5/3. [9]

В отчете рассматривается один окончательный механизм потерь энергии: обратный эффект Комптона. Поскольку рассматриваемый объем воздуха увеличивается, испускаемые фотоны с большей вероятностью сталкиваются с электроны в атомах молекул воздуха.Это заставляет исходящие излучения для достижения равновесия с электронным газом, а в В процессе этого излучения электроны теряют энергию. [6,8,9] Энергия потери из-за этого эффекта обеспечивают существенное увеличение по сравнению с Потеря тормозного излучения. Если мы рассмотрим фотоны, теряющие энергию в газ электронов при температуре T _e , содержащихся в сфере радиуса R — отношение обратной комптоновской потери энергии к тормозному излучению. потеря энергии

где m означает массу электрона, c — скорость света, λ — комптоновская длина свободного пробега в воздухе, т.е.е. как в среднем фотон мог бы пройти далеко, не столкнувшись с электроном, что составляет 42 метра. [9] Обратите внимание, что в отчете T _e , хотя и называется температурой электронов, но последовательно дается как энергия. T _e фактически является сокращением для температуры электронов. в единицах температуры (например, в градусах Кельвина), умноженных на Больцмана. константа k _B , которая выражается в единицах энергии над температура.

Напомним, что ранее в отчете утверждалось, что устойчивый атмосферный термоядерный синтез требовал достаточного нагрева сферы воздух с R равным 57 метров или 7 метров, в зависимости от того, что реакция синтеза доминирует.Кроме того, авторы отчета считают коэффициент безопасности, определяемый как отношение тормозных потерь к выгоды от термоядерного синтеза, чтобы быть как минимум опасно близким к небезопасному T _e 400 кэВ, что соответствует T _e / mc ² = 0,8. При этой температуре для сферы воздуха радиусом 57 метров или 7 метров обратный эффект Комптона увеличивает потери энергии на 360% или 40% больше, чем потеря тормозного излучения. [9] Отметим также, что это коэффициент усиления увеличивается только с ростом температуры электронов, тогда как коэффициент запаса прочности становится примерно постоянным с температурой выше Т _e / mc ² = 0.8. Таким образом, обратная комптоновская эффект действительно обеспечивает отказоустойчивость вычислений для Konopinski et al. al. , чтобы прибегнуть к помощи для дополнительной уверенности.

Если эта повышенная потеря энергии еще не подавляют страхи катастрофы, авторы также отмечают, что это обратное Эффект Комптона «подавил бы ядерный распад атмосферы, как как только эта реакция распространилась в радиусе нескольких сотен метров »с учетом распространения образовавшейся детонации волна.[9] Этот мощный механизм потери энергии, по словам Сербера, был тот же механизм, о котором думал Бете, «который сбил Эдварда расчетов [для классического Супер] в треуголку, и они никогда не фактически выздоровел «[6]

Авторы добавляют предупреждение:

Даже если реакция остановлена ​​в течение сфера радиусом в несколько сотен метров, в результате земной удар и радиоактивное загрязнение атмосферы может стать катастрофические в мировом масштабе. [9]

В дополнение к этой заметке авторы утверждают, что настороженность в отношении допущенного «отсутствия удовлетворительного экспериментального фондов »по данному вопросу. [9] Тем не менее, авторы заявляют:

Можно сделать вывод, что аргументы этого бумаги делают неразумным ожидать, что реакция N + N может размножаются. Еще менее вероятно неограниченное распространение. [9]

Бете снова подавляет страхи в 1970-е годы

В своем опровержении в Бюллетене атомной Ученые Бете (изображено на рис.3) прямо не обращается Призыв Дадли использовать вместо этого современные компьютерные методы полагаясь главным образом на расчеты отчета 1946 года. Однако в подтверждая огромный запас прочности против устойчивого распространения реакции N + N, Бете отмечает, что информация, полученная о термоядерные реакции с 1945 года усиливают невозможность зажигания, и эта информация объясняет отказ Теллера от классический дизайн Super для дизайна Теллера – Улама. [8] Бете затем переходит к краткому отклонению предложения Дадли о постоянном бегстве из дома. реакции в океане, представляя четыре возможные ядерные реакции для вода:

Бете считает первую реакцию слишком медленной, ссылаясь на эмпирические и астрофизические данные.Кроме того, хотя вторая и третья реакции имеют « a priori с хорошей вероятностью», низкое содержание дейтерия резко снижает фактическую частоту столкновений, которые могли бы привести к этим реакциям, а также к Четвертая реакция, которая сама по себе уже маловероятна. [8] Бете далее отклоняет утверждение Дадли о том, что океан достаточно среда с высоким давлением для поддержания термоядерных реакций, учитывая, что термоядерный синтез на Солнце происходит под давлением в триллионы тонн на квадратный метр. дюйм, по сравнению с тоннами на квадратный дюйм давления можно ожидайте в море.[8]

Бете в заключение описывает утверждения Дадли как «кошмары, не имеющие отношения к реальности», отмечая, что пока он разделяет оппозицию Дадли ядерной войне, «совершенно необязательно Добавьте ко многим веским причинам против ядерной войны еще одну, которая просто не является правда «[8]

© Дону Чунг. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях.Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] А. Кент, «Критический взгляд на оценку рисков для Глобальные катастрофы, Risk Anal. 24 , 157 (2004).

[2] Б. Кох, М. Блейхер, Х. Стокер, «Исключение сценариев бедствий черной дыры на LHC, Phys. Lett. B 672 , 71 (2009).

[3] П.С. Бак, «Бомба — Конец света? »The American Weekly, 8 марта 1959 года.

[4] А. Вендорф, «Немецкий Ядерная программа до и во время Второй мировой войны », Ph341, Стэнфорд. Университет, зима 2014.

[5] А. Шпеер, Внутри Третьего рейха (Саймон и Шустер, 1970), стр. 227.

[6] Р. Сербер, The Los Alamos Primer: The First Лекции о том, как создать атомную бомбу (Калифорнийский пресс-университет, 1992).

[7] Х. К. Дадли, «Абсолютная катастрофа», Bull.Ученые-атомщики 31 , № 9, 21 (1975).

[8] Х. А. Бете, «Абсолютная катастрофа?», Bull. Ученые-атомщики 32 , № 6, 36 (1976).

[9] Э. Дж. Конопинский, К. Марвин и Э. Теллер, «Зажигание атмосферы ядерными бомбами», Los Alamos National Лаборатория, ЛА-602, апрель 1946 г.

Страх поджечь планету с помощью ядерного оружия

Идея ядерной бомбы, случайно поджигающей всю планету, когда-то была опасением, которое разделяли многие.

(Inside Science) — В мемуарах Альберта Шпеера «Внутри Третьего рейха» бывший министр вооружений нацистской Германии вспоминает обмен мнениями с физиком Вернером Гейзенбергом и Адольфом Гитлером:

«Гейзенберг не дал окончательного ответа на мой вопрос, можно ли успешное ядерное деление держать под контролем с абсолютной уверенностью или может продолжаться как цепная реакция. Гитлер явно не был в восторге от возможности того, что Земля под его властью может быть преобразована в сияющую звезду.«

К 1942 году Германия в основном отказалась от попыток разработать ядерную бомбу, в основном по причинам материально-технического снабжения, в то время как США продвинулись вперед с Манхэттенским проектом и стали первой страной, оснащенной ядерным оружием. Но насколько серьезно было опасение, что эти бомбы могут поджечь весь мир?

К тому времени, когда Энрико Ферми в шутку сделал ставки среди своих коллег из Лос-Аламоса на то, уничтожит ли испытание Тринити 16 июля 1945 года всю земную жизнь, физики уже знали о невозможности поджечь атмосферу, согласно интервью 1991 года. Ганса Бете опубликовано Scientific American .

Бете, возглавлявший Т (теоретический) отдел в Лос-Аламосе во время Манхэттенского проекта, сказал, что к 1942 году Дж. Роберт Оппенгеймер, который в конечном итоге стал руководителем проекта, рассматривал «ужасную возможность». Это привело к тому, что несколько ученых работали над соответствующими расчетами и обнаружили, что «невероятно невозможно» поджечь атмосферу с помощью ядерного оружия.

Однако разговор между Оппенгеймером и Артуром Комптоном, руководителем Металлургической лаборатории в Лос-Аламосе, позже был опубликован в статье 1959 года под названием «Бомба — конец света?» опубликовано в The American Weekly , в котором апокалиптический сценарий был доведен до всеобщего сведения.

В своей статье автор Перл С. Бак вспоминает разговор, который у нее был с Комптоном о его разговоре с Оппенгеймером во время Манхэттенского проекта:

«Ядра водорода, — объяснил мне Артур Комптон, — нестабильны, и они могут объединяться в ядра гелия с большим выделением энергии, как на Солнце. Чтобы вызвать такую ​​реакцию, потребуется очень высокая температура. но разве не может быть чрезвычайно высокая температура атомной бомбы именно то, что нужно для взрыва водорода?

«А если водород, то как насчет водорода в морской воде? Разве взрыв атомной бомбы не вызовет взрыв самого океана? И это не все, чего опасался Оппенгеймер.Азот в воздухе также нестабилен, хотя и в меньшей степени. Не может ли он тоже быть вызван атомным взрывом в атмосфере? »

«Земля испарится», — сказал я.

«Совершенно верно», — сказал Комптон с такой серьезностью! «Это была бы окончательная катастрофа. Лучше принять рабство нацистов, чем упустить шанс опустить последний занавес перед человечеством!»

Хотя верно, что чрезвычайно высокая температура при правильных условиях потенциально может вызвать цепную реакцию, которая зажжет атмосферу, расчеты показали, что такие температуры и условия просто недостижимы для ядерной бомбы.

Отчет 1946 года, написанный тремя учеными Манхэттенского проекта, резюмировал соответствующие расчеты:

«Показано, что независимо от температуры, до которой может быть нагрет часть атмосферы, самораспространяющаяся цепь ядерных реакций вряд ли начнется. Потери энергии на излучение всегда превышают выигрыш, обусловленный реакциями.

Невозможно достичь такой температуры, если не используются бомбы деления или термоядерные бомбы, которые значительно превосходят бомбы, рассматриваемые в настоящее время.Но даже если используются бомбы необходимого объема (т.е. более 1000 кубических метров), передача энергии от электронов к квантам света за счет комптоновского рассеяния обеспечит дополнительный запас прочности и сделает невозможной цепную реакцию в воздухе ».

Однако характеристика Бака 1959 года могла поддержать идею о том, что ядерное оружие потенциально может поджечь планету. Один абзац в конце ее статьи гласит:

«Если после расчетов, — сказал [Комптон], будет доказано, что шансы испарения Земли в результате атомного взрыва превышают примерно три на миллион, он не будет продолжать проект.«

Расчет подтвердил, что цифры несколько меньше — и проект продолжился.

Эта идея снова оказалась в центре внимания в 1975 году, когда Гораций К. Дадли, профессор радиационной физики в Медицинском центре Университета Иллинойса, опубликовал письмо с обеспокоенностью под названием «Абсолютная катастрофа» в Бюллетене ученых-атомщиков . В письме описан сценарий судного дня, когда непреднамеренная цепная реакция уничтожит всю планету, воспламенив весь азот в атмосфере и весь водород в океанах и расплавив нашу планету до самого ядра.

Он привел цифру «три части на миллион» из статьи Бака более десяти лет назад.

Письмо предлагало Бете опровержение. В письме под названием «Абсолютная катастрофа?» опубликовано в том же журнале, Бете написал:

«Никогда не было никакой возможности вызвать термоядерную цепную реакцию в атмосфере. Никогда не было« вероятности чуть меньше трех частей на миллион », как утверждал Дадли. Возгорание — это не вопрос вероятности; это просто невозможно .«

Он также отметил, что, хотя он разделяет оппозицию Дадли ядерной войне, «совершенно необязательно добавлять к множеству веских причин против ядерной войны одну, которая просто не соответствует действительности».

Среди физиков, которые пытались убедить тех, кто не в их области знаний, лежал тон раздражения: хотя теории на первый взгляд намекают на возможность апокалиптических сценариев, результаты в реальности просто невозможны.

Поскольку письмо Дадли привлекло внимание общественности и, похоже, могло повлиять на будущую ядерную политику и исследования в США.С., это стало требовать более пристального внимания со стороны других экспертов. В секретном письме, отправленном в Министерство энергетики США, Роджер Бэцель, тогдашний директор Ливерморской лаборатории Лоуренса, ответил на просьбу переоценить риск, обозначенный Дадли, сказав:

«Я не буду прямо комментировать несколько уничижительных комментариев, сделанных о производстве ядерной энергии и исследованиях оружия. Я также не буду пытаться прояснить заблуждение профессора Дадли по поводу переменных периодов полураспада, доступности« энергии эфира », гравитационного поля Земли, или воспроизводимость крупномасштабных физических явлений.«

В ответ на реальные опасения Дадли он написал:

«Таким образом, чрезвычайно консервативные расчеты показали, что ни для атмосферы Земли, ни для моря невозможно поддерживать термоядерные реакции термоядерной или цепной ядерной реакции. В частности, такие реакции не могут быть вызваны взрывом ядерного оружия, даже те, которые имеют нереально высокий урожай и непрактично высокий удельный вес ».

В ответ на множество критических замечаний Дадли опубликовал еще одно короткое письмо в бюллетене Bulletin of Atomic Scientists .Принимая некоторые из критических замечаний, он выдвинул дополнительные сценарии «что, если», предполагая, что безудержная реакция все еще возможна. Бернард Фелт, главный редактор бюллетеня Bulletin в то время, сделал кривое заключение к спору между Дадли и Бете:

«Однако, поскольку д-р Дадли решил в своем опровержении сделать новый акцент на возможности реакции водорода с водородом в океане, д-р Бете будет полностью оправдан в своем желании отреагировать на это, тем самым запустив цепную реакцию, которая мы, вероятно, не смогли бы сдержать

Вместо того чтобы рисковать такой случайностью, я беру на себя смелость отметить, что, вопреки утверждению д-ра Дадли, реакция водорода с водородом действительно отличается по типу от реакции дейтерия и дейтерия в той степени, в которой для этой реакции требуются температуры и давления, сравнимые с те, что происходят внутри Солнца. Таким образом, точка зрения д-ра Бете о невозможности возникновения цепной реакции термоядерного синтеза в Мировом океане остается верной «.

Самая большая бомба, когда-либо взорвавшаяся, была советским чудовищем Царь-Бомба 1961 года.Он был достаточно мощным, чтобы разбивать окна на расстоянии более 500 миль, дальше, чем Вашингтон, округ Колумбия, от Детройта. Он был в 1500 раз мощнее, чем бомбы Хиросимы и Нагасаки вместе взятые. Его светящийся огненный шар выглядел как миниатюрное солнце, поднимающееся над горизонтом.

Это не привело к возгоранию атмосферы.

Для получения дополнительных историй, видео и инфографики, связанных с освещением статьи Inside Science о далеко идущих способах, которыми Манхэттенский проект повлиял на науку и общество, посетите нашу страницу: Семьдесят пять лет после Троицы.

ЭФФЕКТОВ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ В КОСМИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

В дополнение к естественной радиационной опасности, с которой столкнется космос путешественник, мы также должны учитывать антропогенные опасности, которые могут существовать во времени войны. В частности, применение ядерного оружия может стать серьезным проблема пилотируемых военно-космических операций.Уникальное появление человек как наиболее уязвимый компонент системы космического оружия становится резко проявляется, когда противопоставляются эффекты ядерного оружия в космосе с эффектами, которые происходят в атмосфере Земли.

Когда ядерное оружие взрывается близко к поверхности Земли, плотность воздуха достаточна, чтобы ослабить ядерное излучение (нейтроны и гамма-лучи) до такой степени, что эффекты этих излучений как правило, менее важно, чем воздействие взрывной волны и теплового излучения.В показаны относительные величины взрывных, тепловых и ядерных радиационных эффектов. на рисунке 1 для номинального оружия деления (20 килотонн) на уровне моря. ¹

Сплошные участки трех кривых соответствуют значительным уровням интенсивности взрывного, теплового и ядерного излучения. Взрывное избыточное давление порядка от 4 до 10 фунтов на квадратный дюйм разрушит большинство конструкций. Температурная интенсивность порядка 4-10 калорий на квадратный сантиметр будет вызывают сильные ожоги у пострадавших.Дозировки ядерной радиации в диапазон от 500 до 5000 рентген требуется, чтобы вызвать смерть или быстрое недееспособность человека.

¹ «Эффект ядерного оружия», Министерство обороны США, опубликовано Комиссией по атомной энергии, июнь 1957 г.

Если ядерное оружие взорвано в вакууме — i.э., в космосе кардинально меняется комплектация эффектов оружия:

Во-первых, при отсутствии атмосферы взрыв полностью исчезает.

Во-вторых, также исчезает тепловое излучение, как его обычно определяют. Взрывной волне больше нет воздуха для нагрева и намного выше Частотное излучение исходит от самого оружия.

В-третьих, в отсутствие атмосферы ядерное излучение не пострадает. физическое затухание и единственное снижение интенсивности будет происходить из-за уменьшение с расстоянием.В результате диапазон значительных дозировок будет во много раз больше, чем на уровне моря.

На рисунке 2 показано соотношение дозировка-расстояние для 20-килотонн. взрыв, когда взрыв происходит на уровне моря и когда взрыв происходит место в космосе. Мы видим, что в диапазоне от 500 до 5000 рентген пространство радиусы порядка от 8 до 17 раз больше радиусов на уровне моря. На более низком Дозировки разница между двумя случаями становится еще больше.

Мощность 20 килотонн была использована здесь в качестве примера, чтобы показать преобладание ядерных радиационных эффектов в космосе; однако вполне может быть, что мультимегатонных боеголовок, а не 20-килотонных боеголовок, будет гораздо больше. представитель приложений космической обороны. С таким оружием смертельный радиусов (от ядерного излучения) в космосе могут быть порядка сотен миль.Значение таких огромных смертельных радиусов в возможном будущем космосе войны сейчас нельзя оценить. Однако кажется очевидным, что пилотируемый космические боевые машины, за исключением случаев, когда возможна тяжелая защита, будут значительно более уязвимы для оружия ядерной защиты, чем их беспилотные аналоги.

1 и 12 августа 1958 г. в ракетах были взорваны ядерные боеголовки. над островом Джонстон в Тихом океане. ^{2 3} Эти взрывы сопровождались впечатляющими визуальными эффектами, видимыми на больших площадях, что привело наблюдателей к мнению, что взрывы произошли на очень больших высотах. ^4-7 Эти экспозиции видели даже на Самоа, примерно в 2000 милях от острова Джонстон.

Визуальные показы сопровождались разрушительным воздействием на радио. коммуникации. В частности, большинство коммерческих систем связи работающих на высокочастотных (от 5 до 25 мегагерц) диапазонах в Тихоокеанский регион отметил существенные нарушения.Большинство ссылок в пределах нескольких сотен миль острова Джонстон испытывали «отключения» на целых несколько часов, в разное время в течение примерно дня. В целом эффекты на высокочастотных каналах связи, похоже, были очень похожи на эффекты, производимые гигантскими солнечными вспышками.

² Записка для редакторов и корреспондентов, Комиссия по атомной энергии США, Министерство обороны, Объединенное бюро тестовой информации, 1 августа 1958 г.

³ Примечание для редакторов и корреспондентов, U.Комиссия по атомной энергии, Министерство обороны, Объединенное бюро информации по испытаниям, 12 августа 1958 г.

⁴ Атомоподобная вспышка замечена здесь — испытание ядерной ракеты указано, Рекламодатель Гонолулу, 1 августа 1958 года.

⁵ Вестник Самоа, 1 августа 1958 г.

⁶ Бюллетень Самоа 15 августа 1958 г.

⁷ Каллингтон, Созданное руками человека или искусственное полярное сияние, Nature, vol.182, No. 4646, 15 ноября 1958 г., стр. 1365.

Договор об ограниченном запрещении ядерных испытаний (LTBT)

Подписан в Москве 5 августа 1963 г.
Вступил в силу 10 октября 1963 г.

Описание
Текст договора
Список участников

Договор о запрещении испытаний 1963 года запрещает испытания ядерного оружия «или любой другой ядерный взрыв» в атмосфере, в космическом пространстве и под водой.Не запрещая подземные испытания, Договор запрещает ядерные взрывы в этой среде, если они вызывают «присутствие радиоактивных обломков за пределами территориальных границ государства, под юрисдикцией или контролем которого» были проведены взрывы. Принимая ограничения на испытания, ядерные державы приняли в качестве общей цели «прекращение загрязнения окружающей человека среды радиоактивными веществами».

Усилия по достижению соглашения о запрещении испытаний длились более восьми лет.Они связаны со сложными техническими проблемами проверки и трудностями примирения глубоко укоренившихся различий в подходах к контролю над вооружениями и безопасности. Более того, неравномерный ход переговоров отразил одновременные колебания в политических отношениях между Востоком и Западом.

До ОСВ ни одна мера по контролю над вооружениями со времен Второй мировой войны не вызывала столь пристального внимания международного сообщества. Соединенные Штаты в ноябре 1952 года и Советский Союз в августе следующего года взорвали свои первые водородные устройства, и растущая обеспокоенность по поводу радиоактивных осадков и перспективы еще более мощных взрывов подтолкнула усилия по прекращению испытаний.Последующие события придали выпадениям опасности конкретный и человеческий смысл. В марте 1954 года Соединенные Штаты взорвали экспериментальное термоядерное устройство на атолле Бикини, мощность которого, как ожидается, составляет восемь миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. Фактическая мощность была почти вдвое выше прогнозируемой, около 15 мегатонн, а площадь опасных выпадений значительно превысила первоначальные оценки. Японское рыболовное судно Lucky Dragon было случайно заражено, и его команда пострадала от лучевой болезни, как и жители атолла в этом районе.Во время другой такой аварии на Японию обрушился радиоактивный дождь, содержащий обломки советской водородной бомбы.

По мере того, как знания о природе и последствиях выпадения осадков увеличивались и становилось очевидным, что ни один регион не был незатронут радиоактивными обломками, проблема продолжения ядерных испытаний привлекала все более широкое и усиленное внимание общественности. Высказывались опасения по поводу возможности кумулятивного загрязнения окружающей среды и, как следствие, генетического ущерба.

Усилия по заключению международного соглашения о прекращении ядерных испытаний начались в Подкомитете пяти (Соединенные Штаты, Соединенное Королевство, Канада, Франция и Советский Союз) Комиссии ООН по разоружению в мае 1955 года, когда Советский Союз включил прекращение ядерных испытаний. испытаний оружия в своих предложениях.

Общественный интерес к переговорам был активным и устойчивым. В отдельных заявлениях и предложениях, а также на международных встречах правительства настаивали на прекращении ядерных испытаний. Этот вопрос рассматривался в десятках резолюций Генеральной Ассамблеи, в которых неоднократно содержался призыв к заключению соглашения о запрещении испытаний в рамках системы международного контроля.

Запрещение испытаний и всеобщее разоружение

Связь запрета на испытания с другими аспектами разоружения какое-то время вызывала беспокойство.Первоначальное советское предложение о запрещении испытаний 10 мая 1955 года было частью всеобъемлющего плана сокращения обычных сил и вооружений и ликвидации ядерного оружия. Позже в том же году на Генеральной Ассамблее Советский Союз выступил за отдельный запрет испытаний. Три западные державы в течение следующих трех лет сделали прекращение испытаний зависимым от прогресса в других мерах контроля над вооружениями, в частности прекращения производства расщепляющихся материалов для оружия и гарантий от внезапного нападения.Они настаивали на том, что запрет на испытания не может применяться «в отсутствие более общих соглашений о контроле».

В январе 1959 года Соединенные Штаты и Великобритания отказались от связи между запретом испытаний и другими соглашениями о контроле над вооружениями; Однако Франция этого не сделала. Французы продолжали утверждать, что до тех пор, пока не будет достигнуто соглашение о ядерном разоружении — включая прекращение производства оружия, реконверсию запасов и запрет на владение и использование — планы Франции по проведению испытаний будут продолжаться.Советский Союз резко изменил свою позицию в июне 1961 года, когда премьер Хрущев заявил во время встречи с президентом Кеннеди в Вене, что вопрос о запрещении испытаний должен быть связан с всеобщим и полным разоружением. Советский Союз отказывался изменить эту позицию до ноября, когда он предложил отдельный запрет испытаний без какого-либо контроля до достижения соглашения о всеобщем и полном разоружении.

Проверка

Однако центральным и наиболее устойчивым препятствием на пути к Договору о прекращении испытаний был вопрос проверки соблюдения, согласия на создание системы контроля и инспекции — особенно в отношении подземных взрывов — которая могла бы гарантировать защиту от испытаний в условиях подземных взрывов. секрет.Западные державы были полны решимости гарантировать, что ни одно соглашение не будет уязвимо для тайного нарушения. В переговорах о запрещении испытаний, а также в других усилиях по контролю над вооружениями они считали, что для их безопасности было бы опасно принимать простые обещания, не зная, что они будут соблюдены.

Кроме того, считалось, что такие обещания введут в заблуждение обеспокоенное мировое мнение иллюзиями относительно безопасного прогресса в направлении разоружения.

В письме президенту Эйзенхауэру 17 октября 1956 года премьер Булганин изложил основную советскую позицию.«Поскольку при нынешнем уровне научных знаний любой взрыв атомной или водородной бомбы не может быть произведен без регистрации в других странах», могло бы быть немедленное соглашение о запрещении испытаний без какого-либо положения о международном контроле. Он сказал:

Не было бы лучшей гарантией против нарушения такого соглашения был бы простой факт, что секретные испытания ядерного оружия невозможны и что, следовательно, правительство, взявшее на себя торжественное обязательство прекратить проведение испытаний, не может нарушить его, не подвергая себя опасности для всего мира как нарушитель международного договора?

Западные страны не были убеждены в том, что существующие технологии обнаружения ядерных взрывов подходят для контроля за соблюдением требований, или что простая сила мирового общественного мнения может обеспечить страхование от нарушений.В своем ответе президент Эйзенхауэр заявил, что «чтобы быть эффективными, а не просто миражами», планы разоружения требуют систем инспекции и контроля. И в публичном заявлении несколько дней спустя он сказал:

Простое соглашение о прекращении испытаний водородной бомбы не может рассматриваться как автоматически самообеспечивающееся при непроверенном предположении, что такие испытания могут быть мгновенно и надежно обнаружены. Верно, что испытания очень крупного оружия, вероятно, будут обнаружены, когда они произойдут. . . Однако невозможно — с моей точки зрения на обширную территорию Советского Союза, которая может отследить будущие испытания — получить положительную уверенность в таком обнаружении, за исключением случая самого крупного оружия.

14 июня 1957 года Советский Союз впервые представил предложения о запрещении испытаний, которые включали международный контроль. Предложения были очень общими: создание международной наблюдательной комиссии и контрольных постов на основе взаимности на территориях трех ядерных держав и в районе Тихого океана. Западные державы предложили группе экспертов проработать детали системы контроля, а делегаты рассмотрели вопрос о временном запрете испытаний в связи с другими мерами разоружения.

Советский Союз продолжал настаивать на немедленном прекращении испытаний, а Соединенные Штаты — на согласовании системы управления в качестве необходимой сопутствующей меры. В марте 1958 года Советский Союз объявил о прекращении всех испытаний и призвал парламенты других ядерных держав принять аналогичные меры. Однако он добавил, что Советский Союз «естественно будет свободен» возобновить испытания, если другие ядерные державы не прекратят свои испытания. Никита Хрущев, сменивший на посту премьер-министра Булганина, призвал президента Эйзенхауэра прекратить испытания.Президент Эйзенхауэр отклонил это предложение, заявив, что некоторые испытания могут быть проведены «в условиях секретности», и возобновил предложение о создании группы экспертов для изучения проблем управления. После дальнейшей переписки на высшем уровне и дипломатического обмена Хрущев согласился на совещание экспертов. Тем временем испытания в США и Великобритании продолжались.

Женевская конференция экспертов собралась в июле и августе 1958 года, на ней присутствовали представители США, Великобритании, Канады, Франции, Советского Союза, Польши, Чехословакии и Румынии.Согласованы технические характеристики системы контроля за запретом испытаний в атмосфере, под водой и под землей. В их отчете предлагалось создать развитую сеть из 170-180 пунктов наземного контроля и 10 корабельных постов, а также регулярные и специальные полеты самолетов. Он признал, что для определения того, были ли некоторые сейсмические события вызваны землетрясениями или взрывами, потребуются инспекции на местах.

США и Великобритания приветствовали отчет экспертов и заявили о своей готовности вести переговоры по соглашению о приостановке испытаний и создании международной системы контроля на основе отчета.Они были готовы приостановить испытания на год с начала переговоров, если Советский Союз не возобновит испытания. Приостановление может продолжаться из года в год при условии, что система инспекции будет установлена ​​и функционирует, и будет достигнут «удовлетворительный прогресс» в отношении основных мер по контролю над вооружениями. В ответ премьер Хрущев напал на Соединенные Штаты и Великобританию за продолжение испытаний и за увязку запрета на испытания с другими вопросами. Он объявил, что Советский Союз освободился от взятых на себя обязательств.В СССР возобновили испытания, и серия продолжалась до 3 ноября.

Державы на переговорах воздерживались от испытаний в течение следующих трех лет. «Мораторий» ознаменовался несколькими публичными заявлениями о намерениях Соединенных Штатов, Соединенного Королевства и Советского Союза с разной степенью конкретности и с различными оговорками. В конце декабря 1959 года президент Эйзенхауэр объявил, что Соединенные Штаты больше не будут считать себя связанными «добровольным мораторием», но заранее уведомят, если они решат возобновить испытания.Советское правительство заявило 28 августа, а премьер-министр Хрущев повторил 30 декабря 1959 года, что Советский Союз не возобновит испытания, если этого не сделают западные державы. Франция провела свое первое испытание 13 февраля 1960 года, еще два — позже в том же году и четвертое — 25 апреля 1961 года. 15 мая 1961 года Советское правительство заявило, что, если Франция продолжит испытания, Советский Союз может быть вынужден контрольная работа. 30 августа 1961 года, хотя ни Соединенные Штаты, ни Великобритания не возобновили испытания, а Франция не продолжила испытания, Советский Союз объявил, что он возобновит испытания.Он сделал это 1 сентября, положив конец мораторию. Две недели спустя США возобновили испытания.

В ходе различных конференций и обменов мнениями о запрете испытаний сложность центральной проблемы приводила к последовательным тупикам, прерываниям и возобновлению дискуссий, сдвигам в позициях, поискам компромиссов и новых подходов, а также новых методов проверок и последовательные приостановки и возобновления испытаний. Соединенные Штаты по-прежнему не желали принимать базовое предложение Советского Союза о том, что запрещение испытаний может быть согласовано и меры контроля могут быть введены впоследствии, или допускать приостановку испытаний на неопределенный срок, что равносильно одобрению неконтролируемого запрета.Более того, новые данные подземных испытаний в США показали, что методы, рекомендованные ранее для различения взрывов и землетрясений, были менее эффективными, чем предполагалось, и что надежная система контроля для мониторинга сейсмических событий, регистрируемых по шкале 4,75 по шкале Рихтера, требует дальнейших исследований и подтвердили необходимость выездных проверок.

Среди основных разногласий по системе управления:

Вето. Советский Союз изначально стремился к тому, чтобы все основные операции системы подлежали вето; Соединенные Штаты настаивали на том, чтобы процесс проверки с установлением фактов был эффективным, он должен быть как можно более автоматическим.

Инспекции на месте. Советский Союз ввел ограничение на разрешенные проверки на своей территории, отказавшись проводить более трех проверок в год. Соединенные Штаты и Великобритания считали, что это количество должно определяться научными фактами и возможностями обнаружения. Когда появилась новая информация, Соединенные Штаты в конечном итоге указали, что они могут принять минимум семь, но Советский Союз отклонил эту квоту. Также были разногласия по поводу размера инспектируемого района, национальности и состава инспекционных групп, а также критериев выявления событий, требующих инспекции.

Контрольные посты. Хотя Соединенные Штаты и Великобритания первоначально предложили, чтобы контрольные посты находились в международной собственности и эксплуатации, позже они согласились на национальное владение и эксплуатацию постов, как настаивал Советский Союз, под международным контролем и надзором.

Существовали неразрешенные разногласия по поводу количества и расположения постов, а также количества и расположения станций автоматических сейсмических наблюдений («черных ящиков»), которыми предлагалось их дополнить.Советский Союз также утверждал, что национальные контрольно-пропускные пункты и автоматические наблюдательные устройства делают ненужной любую международную инспекцию, — позиция, с которой Соединенные Штаты и Великобритания не были готовы согласиться.

Организация Контрольной комиссии. В марте 1961 года Советский Союз рекомендовал заменить единого администратора предлагаемой Контрольной комиссии «тройкой», трехсторонним административным советом, состоящим из одного нейтрального, одного западного и одного коммунистического члена (предложение, параллельное советским усилиям в предыдущем году по заменить Генерального секретаря ООН трехсторонней комиссией).Эта трехглавая администрация могла бы действовать даже в повседневных делах только при единодушном согласии, договоренность, которую западные державы утверждали, была неработоспособной и сделала бы Контрольную комиссию беспомощной. Советский Союз в конце концов отказался от этого требования.

Попытки добиться запрета на испытания и решить связанные с этим упрямые проблемы предпринимались по самым разным каналам. Этот вопрос обсуждался на нескольких сессиях Генеральной Ассамблеи. Это был главный пункт повестки дня Комиссии ООН по разоружению и ее Подкомитета пяти (позже десяти).Соединенные Штаты, Великобритания и Советский Союз участвовали в длительных трехсторонних усилиях — Конференции по прекращению испытаний ядерного оружия — на почти непрерывной сессии в Женеве с 31 октября 1958 года по 29 января 1962 года. Под его эгидой три технические рабочие группы экспертов исследовали и отчитались по различным аспектам контроля: одна — по испытаниям на большой высоте, другая — по подземным испытаниям, третья — по программам сейсмических исследований для улучшения возможностей обнаружения.

После того, как конференция трех держав была закрыта в январе 1962 года, когда Советский Союз не смог завершить разработку договора из-за заявления о том, что национальные средства обнаружения подходят для всех условий, основным форумом для переговоров стала недавно сформированная организация Eighteen-Nation Disarmament. Комитет (ENDC), который начал свои заседания в Женеве под эгидой Генеральной Ассамблеи в марте 1962 года. С американской стороны общее руководство переговорами взял на себя Уильям К.Фостер, первый директор недавно созданного Агентства США по контролю над вооружениями и разоружению. Однако настойчивые требования Советского Союза к тому, чтобы Запад принял квоту премьер-министра Хрущева на три ежегодных инспекции, эти переговоры зашли в тупик. Затем Соединенные Штаты и Великобритания в переписке с Советским Союзом на высоком уровне попытались договориться о переговорах трех держав. Наконец, 10 июня 1963 года президент Кеннеди объявил, что достигнута договоренность о проведении встреч трех держав по вопросу о запрещении испытаний в Москве.Он также пообещал, что Соединенные Штаты не будут первыми, кто возобновит испытания в атмосфере.

В это время проявился сдвиг советского интереса к запрету, который не касался подземных испытаний, хотя Советский Союз отклонил англо-американское предложение о соглашении такого рода годом ранее. Премьер Хрущев раскрыл это в своей речи 2 июля 1963 года, когда призвал к соглашению, запрещающему испытания в атмосфере, космическом пространстве и под водой — средах, где обе стороны согласились, что их существующие системы проверки могут адекватно контролировать запрет.

Встречи трех держав начались 15 июля. Долгие годы дискуссий прояснили взгляды и значительно сократили области разногласий, и договор был подписан в течение 10 дней. Он был парафирован 25 июля и официально подписан в Москве 5 августа 1963 года госсекретарем США Дином Раском, министром иностранных дел СССР Андреем Громыко и министром иностранных дел Великобритании лордом Хоумом. 24 сентября, после обширных слушаний и почти трехнедельных дебатов в зале, Сенат 80 голосами против 19 согласился на ратификацию Договора.Он был ратифицирован президентом Кеннеди 7 октября 1963 года и вступил в силу 10 октября, когда три первоначальных подписавших передали на хранение свои ратификационные грамоты.

Стороны Договора обязуются «не проводить никаких испытательных взрывов ядерного оружия или любых других ядерных взрывов» в атмосфере, под водой, в космическом пространстве или в любой другой среде, если взрыв может вызвать образование радиоактивных обломков. находиться за пределами государства, проводящего взрыв.Как пояснил исполняющий обязанности государственного секретаря Болл в последующем докладе президенту Кеннеди, «фраза« любой другой ядерный взрыв »включает взрывы в мирных целях. Такие взрывы запрещены Договором из-за сложности проведения различия между испытательными взрывами оружия и мирными взрывами. взрывы без дополнительных средств управления ».

Срок действия Договора неограничен. В статье II отмечается, что любая сторона может предлагать поправки, и что, если об этом попросит одна треть или более государств-участников, правительства-депозитарии должны созвать конференцию для рассмотрения поправки.Эта статья предусматривает, что любая поправка должна быть одобрена большинством Сторон, включая три Первоначальные стороны. Статья III открывает Договор для всех государств, и большинство стран мира являются его участниками. Договор не подписывался ни Францией, ни Китайской Народной Республикой.

В августе 1988 года шесть стран (Мексика, Индонезия, Перу, Шри-Ланка, Югославия и Венесуэла) представили трем правительствам-депозитариям предложение о внесении поправок в LTBT и о созыве специальной конференции по поправкам для рассмотрения этого предложения.Их предложение заключалось в том, чтобы распространить запреты LTBT на все среды, превратив LTBT во всеобъемлющий запрет на испытания. К концу марта 1989 г. правительства-депозитарии получили необходимое количество запросов в соответствии со статьей II Договора о созыве такой конференции для рассмотрения предложенной поправки. Конференция состоялась в январе 1991 года. Соединенные Штаты, решительно выступающие против использования LTBT в качестве средства переговоров о полном запрете испытаний, дали всем участникам понять, что они заблокируют любую попытку внести поправки в LTBT на основе консенсуса.

Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой

Подписано в Москве 5 августа 1963 г.
Ратификация по рекомендации Сената США 24 сентября 1963 г.
Ратифицирована президентом США 7 октября 1963 г.
Ратификация США депонирована в Вашингтоне, Лондоне и Москве 10 октября 1963 г.
Провозглашена президентом США 10 октября , 1963
Вступила в силу 10 октября 1963 года

Правительства Соединенных Штатов Америки, Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии и Союза Советских Социалистических Республик, именуемые в дальнейшем «Первоначальные участники»,

Провозгласив своей главной целью скорейшее достижение соглашения о всеобщем и полном разоружении под строгим международным контролем в соответствии с целями Организации Объединенных Наций, которое положило бы конец гонке вооружений и устранило бы стимул к производству и испытаниям все виды оружия, включая ядерное,

стремясь добиться прекращения всех испытательных взрывов ядерного оружия на все времена, преисполненные решимости продолжать переговоры с этой целью и желая положить конец загрязнению окружающей среды человека радиоактивными веществами,

договорились о нижеследующем:

1.Каждая из Сторон настоящего Договора обязуется запрещать, предотвращать и не проводить любой испытательный взрыв ядерного оружия или любой другой ядерный взрыв в любом месте под его юрисдикцией или контролем:

(а) в атмосфере; за его пределами, включая космическое пространство; или под водой, включая территориальные воды или открытое море; или

(b) в любой другой среде, если в результате такого взрыва радиоактивный мусор оказывается за пределами территориальных границ государства, под юрисдикцией или контролем которого проводится такой взрыв.В этой связи понимается, что положения этого подпункта не наносят ущерба заключению Договора, приводящего к постоянному запрещению всех ядерных испытательных взрывов, включая все такие взрывы под землей, заключение которого, как заявили Стороны в Преамбулы к этому Договору они стремятся достичь.

2. Каждая из Сторон настоящего Договора обязуется, кроме того, воздерживаться от побуждения, поощрения или какого-либо участия в проведении любого испытательного взрыва ядерного оружия или любого другого ядерного взрыва, где бы то ни было, которое могло бы иметь место в любом из окружающая среда, описанная или имеющая эффект, упомянутый в пункте 1 настоящей статьи.

1. Любая Сторона может предлагать поправки к настоящему Договору. Текст любой предложенной поправки направляется правительствам-депозитариям, которые рассылают его всем Сторонам настоящего Договора. После этого, если об этом попросят одна треть или более Сторон, правительства-депозитарии созывают конференцию, на которую они приглашают все Стороны, для рассмотрения такой поправки.

2. Любая поправка к настоящему Договору должна быть одобрена большинством голосов всех Сторон настоящего Договора, включая голоса всех Первоначальных сторон.Поправка вступает в силу для всех Сторон после сдачи на хранение ратификационных грамот большинством всех Сторон, включая ратификационные грамоты всех Первоначальных Сторон.

1. Настоящий Договор открыт для подписания всеми государствами. Любое государство, которое не подпишет настоящий Договор до его вступления в силу в соответствии с пунктом 3 настоящей статьи, может присоединиться к нему в любое время.

2. Настоящий Договор подлежит ратификации подписавшими его государствами.Ратификационные грамоты и документы о присоединении сдаются на хранение Правительствам Первоначальных Сторон — Соединенных Штатов Америки, Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии и Союза Советских Социалистических Республик, которые настоящим назначаются Депозитарием. Правительства.

3. Настоящий Договор вступает в силу после его ратификации всеми Первоначальными Сторонами и сдачи на хранение их ратификационных грамот.

4. Для государств, ратификационные грамоты или документы о присоединении которых сданы на хранение после вступления в силу настоящего Договора, он вступает в силу с даты сдачи на хранение их ратификационных грамот или документов о присоединении.

5. Правительства-депозитарии незамедлительно информируют все подписавшие и присоединившиеся государства о дате каждого подписания, дате сдачи на хранение каждого документа о ратификации и присоединении к настоящему Договору, дате его вступления в силу и дате получения. любых запросов на конференции или других уведомлений.

6. Настоящий Договор регистрируется правительствами-депозитариями в соответствии со статьей 102 Устава Организации Объединенных Наций.

Срок действия настоящего Договора неограничен.

Каждая Сторона при осуществлении своего национального суверенитета имеет право выйти из Договора, если она решит, что чрезвычайные события, связанные с предметом настоящего Договора, поставили под угрозу высшие интересы ее страны. Он уведомляет о таком выходе все другие участники Договора за три месяца до этого.

Артикул V

Настоящий Договор, английский и русский тексты которого являются равно аутентичными, сдается на хранение в архивы правительств-депозитариев.Должным образом заверенные копии настоящего Договора направляются правительствами-депозитариями правительствам подписавших и присоединившихся государств.

В УДОСТОВЕРЕНИЕ ЧЕГО нижеподписавшиеся, должным образом уполномоченные, подписали настоящий Договор.

СОВЕРШЕНО в трех экземплярах в городе Москве пятого дня августа одна тысяча девятьсот шестьдесят третьего года.

Для правительства Соединенных Штатов Америки
DEAN RUSK

Для правительства Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии
SIR DOUGLAS HOME

Для Правительства Союза Советских Социалистических Республик
А.ГРОМЫКО

____________________________

1. Указанные даты являются наиболее ранними датами, когда страны подписали соглашения или сдали на хранение свои ратификационные грамоты или документы о присоединении — будь то в Вашингтоне, Лондоне, Москве или Нью-Йорке. В случае страны, которая была зависимой территорией, которая стала стороной в порядке правопреемства, указанная дата — это дата, когда страна уведомила о том, что она будет продолжать соблюдать условия соглашения.

2. Соединенные Штаты считают подписание и ратификацию белорусом С.S.R. и украинский С.С.Р. как уже было подписано и ратифицировано Союзом Советских Социалистических Республик.

3. В эту сумму не включены действия Белорусской ССР. и украинский С.С.Р. (См. Сноску 2.)

4. С 1 января 1979 г. Соединенные Штаты признали правительство Китайской Народной Республики в качестве единственного правительства Китая.

Выпадений в результате испытаний ядерного оружия и риска рака

Эта статья из номера

январь-февраль 2006 г.

Том 94, номер 1

Стр. 48

DOI: 10.1511 / 2006.57.48

До 1950 г. только ограниченное внимание уделялось последствиям для здоровья глобального распространения радиоактивности в результате ядерных испытаний. Но в следующее десятилетие человечество начало значительно изменять глобальную радиационную среду, испытывая ядерное оружие в атмосфере. К началу 1960-х годов на Земле не было места, где нельзя было бы обнаружить следы атмосферных ядерных испытаний в почве, воде и даже полярном льду.

Рис. 1. В период с 1945 по 1980 год США, СССР, Великобритания, Франция и Китай провели более 500 атмосферных испытаний ядерного оружия общим взрывным эквивалентом 440 мегатонн в тротиловом эквиваленте. В ходе этих испытаний в атмосферу был введен радиоактивный материал, большая часть которого стала широко рассеяна, прежде чем выпадать в виде осадков. Исследователи рака изучали влияние радиоактивных осадков на здоровье на протяжении десятилетий, что сделало радиацию одним из наиболее изученных факторов экологического вреда.Наследие испытаний ядерного оружия на открытом воздухе включает небольшое, но значительное увеличение числа случаев рака щитовидной железы, лейкемии и некоторых солидных опухолей. Грибовидные облака, такие как одно из 74-килотонных испытаний HOOD 5 июля 1957 года (взорванных с воздушного шара на высоте 1500 футов), являются общепризнанным символом ядерных взрывов. Характерная шапка образуется, когда огненный шар от взрыва достаточно охлаждается, чтобы потерять плавучесть. HOOD было крупнейшим атмосферным испытанием, проведенным на испытательном полигоне в Неваде (и в континентальной части США).С.). К счастью, США, Советский Союз и Великобритания прекратили атмосферные испытания в 1963 году, когда страны подписали Договор об ограниченном запрещении испытаний. (Франция прекратила атмосферные испытания в 1974 году, а Китай — в 1980 году.) Президент Джон Ф. Кеннеди подписал договор 5 октября 1963 года ( дно, ).

Верхний снимок с испытательного полигона в Неваде, Министерство энергетики США; нижняя фотография из Национального архива

Исследователи рака, специализирующиеся на радиационных эффектах, за прошедшие десятилетия искали еще один признак ядерных испытаний — рост заболеваемости раком.И хотя трудно обнаружить такой сигнал среди большого количества раковых заболеваний, вызванных «естественными» или «неизвестными» причинами, мы и другие нашли как прямые, так и косвенные доказательства того, что радиоактивный мусор, рассеянный в атмосфере в результате испытаний, отрицательно повлиял на население. здоровье. Однако часто возникает неправильное представление о типе и величине этих эффектов. Таким образом, сегодня, когда усиливаются опасения относительно возможностей ядерного терроризма, стоит пересмотреть то, что мы знаем о воздействии радиоактивных осадков и связанных с ними рисках рака.

Первый испытательный взрыв ядерного оружия «Тринити» произошел на стальной башне на юге центральной части штата Нью-Мексико 16 июля 1945 года. После этого испытания ядерные бомбы были сброшены на Хиросиму и Нагасаки, Япония, в августе 1945 года. В 1949 году Советский Союз провел свои первые испытания на полигоне недалеко от Семипалатинска, Казахстан. США, Советский Союз и Великобритания продолжали испытания ядерного оружия в атмосфере до 1963 года, когда был подписан договор об ограниченном запрещении испытаний.Франция и Китай, страны, не подписавшие договор 1963 года, проводили атмосферные испытания с 1960 по 1974 и с 1964 по 1980 годы соответственно. В общей сложности на 13 первичных испытательных площадках было взорвано 504 устройства, что дало эквивалентную взрывную мощность 440 мегатонн тротила (см. Рисунок 2).

Самая ранняя проблема, связанная с последствиями для здоровья от воздействия радиоактивных осадков, была связана с возможными генетическими изменениями среди потомков пострадавших. Однако наследственные эффекты радиационного облучения не наблюдались в ходе десятилетий последующих исследований населения, подвергавшегося либо медицинскому рентгеновскому излучению, либо прямому гамма-излучению, полученному выжившими после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.Скорее, такие исследования продемонстрировали связанные с облучением риски лейкемии и рака щитовидной железы в течение десятилетия после воздействия, за которым следует повышенный риск других солидных опухолей в более поздние годы. Исследования групп населения, подвергшихся воздействию радиоактивных осадков, также указывают на повышенный риск рака как на основной поздний эффект воздействия на здоровье. По мере проведения исследований биологических образцов (включая кости, щитовидные железы и другие ткани) становится все более очевидным, что определенные радионуклиды в выпадениях участвуют в раковых заболеваниях, связанных с выпадениями, и других поздних эффектах.

Ядерные взрывы включают внезапное преобразование небольшой части атомной ядерной массы в огромное количество энергии в результате процессов ядерного деления или синтеза. Деление высвобождает энергию за счет расщепления атомов урана или плутония, при каждом делении в среднем образуются два радиоактивных элемента (продукта), один относительно легкий, а другой относительно тяжелый. Термоядерный синтез, вызванный взрывом деления, который заставляет атомы трития или дейтерия объединяться в более крупные атомы, дает более мощные взрывные выходы, чем деление.Оба процесса создают три типа радиоактивного мусора: продукты деления, продукты активации (элементы, которые становятся радиоактивными, поглощая дополнительный нейтрон) и оставшийся делящийся материал, используемый в конструкции бомбы, который не делится во время взрыва.

Ядерный взрыв создает большой огненный шар, внутри которого все испаряется. Огненный шар быстро поднимается, включая почву или воду, затем расширяется по мере охлаждения и теряет плавучесть. Радиоактивный мусор и почва, которые первоначально были унесены взрывом вверх, затем рассеиваются в направлениях преобладающих ветров.Fallout состоит из микроскопических частиц, которые осаждаются на земле.

Радиоактивное облако обычно принимает форму гриба, знакомого символа ядерного века . Когда облако достигает своей высоты стабилизации, оно движется по ветру, и рассеяние вызывает вертикальное и поперечное движение облака. Поскольку скорость и направление ветра меняются с высотой (рис. 3), радиоактивный материал распространяется на больших площадях. Крупные частицы оседают локально, тогда как мелкие частицы и газы могут перемещаться по миру.Дождь может вызвать локальные концентрации вдали от места проведения испытаний. С другой стороны, большие атмосферные взрывы выбросили радиоактивный материал в стратосферу на высоте 10 километров или более над землей, где он мог оставаться в течение многих лет и впоследствии осаждаться довольно однородно («глобальные» осадки). Ядерные испытания обычно проводились в удаленных местах, по крайней мере, в 100 километрах от человеческого населения. Что касается расстояния от места взрыва, то «локальные осадки» находятся в пределах от 50 до 500 километров от эпицентра, «региональные осадки» — 500-3000 километров, а глобальные — более 3000 километров.Поскольку облако радиоактивных осадков рассеивается со временем и на расстоянии от места взрыва, а радиоактивность со временем спадает, наиболее высокие уровни радиационного облучения обычно наблюдаются в местах локального выпадения осадков.

После выпадения осадков на землю местное население подвергается внешнему и внутреннему облучению. Внешнее облучение в основном связано с проникающими гамма-лучами, испускаемыми частицами на земле. Экранирование зданиями снижает облучение, и поэтому дозы, получаемые людьми, зависят от того, сколько времени человек проводит на открытом воздухе.

Воздействие внутреннего облучения может возникнуть в результате вдыхания осадков и их поглощения через неповрежденную или поврежденную кожу, но основной путь воздействия — это потребление зараженной пищи. Растительность может быть заражена, когда осадки выпадают непосредственно на внешние поверхности растений и когда они всасываются корнями растений. Кроме того, люди могут подвергаться воздействию, когда они едят мясо и молоко животных, пасущихся на зараженной растительности. На Маршалловых островах продукты питания также были загрязнены радиоактивными осадками, попавшими непосредственно на продукты питания и кухонную утварь.

Активность осадков, выпавших на землю или другие поверхности, измеряется в беккерелях (Бк) и определяется как количество радиоактивных распадов в секунду. Активность каждого радионуклида на квадратный метр земли важна для расчета доз внешнего и внутреннего облучения. После ядерного взрыва активность короткоживущих радионуклидов намного выше, чем активность долгоживущих радионуклидов. Однако короткоживущие радионуклиды существенно распадаются за время, которое требуется облаку выпадений, чтобы достичь удаленных мест, где долгоживущие радионуклиды более важны.

Йод-131, который по метаболическим причинам концентрируется в щитовидной железе, имеет период полураспада (время распада наполовину) около восьми дней. Этого достаточно для того, чтобы значительные количества отложились на пастбище и были переданы людям в молочных продуктах (Рисунок 4) . В целом, только дети в США с непереносимостью лактозы или аллергией на молочные продукты не употребляли молочных продуктов, особенно в 1950-х и 1960-х годах, когда выбор готовой пищи был ограничен.Радиоактивный йод, проглатываемый или вдыхаемый кормящими матерями, также может передаваться кормящим грудным детям через грудное молоко матери.

Два ядерных боеприпаса, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, были взорваны на относительно большой высоте над землей и вызвали минимальное количество радиоактивных осадков. Большинство ранений среди населения в пределах 5 км от взрывов было получено в результате тепловых и ударных волн; прямая радиация была основным фактором только в пределах 3 км. Большая часть того, что мы знаем о поздних последствиях радиации для здоровья в целом, включая повышенный риск рака, получено из продолжающихся наблюдений за выжившими, подвергшимися облучению в пределах 3 километров.

Поглощенная доза излучения — это энергия на единицу массы, передаваемая среде (например, ткани). Почти все радионуклиды в выпадениях испускают бета (электронное) и гамма (фотонное) излучение. После того, как ткань подвергается облучению, следует каскад событий: исходное излучение рассеивается, и атомы в теле ионизируются за счет удаления слабосвязанных электронов. Радиация может повредить ДНК прямым взаимодействием или созданием высокореактивных химических веществ, которые взаимодействуют с ДНК.

Основной единицей системы, используемой в международном масштабе для характеристики дозы облучения, является грей (Гр), определяемый как поглощение 1 джоуля энергии на килограмм ткани.(Международная система единиц постепенно заменяет предыдущую систему, основанную на дозовых единицах рад, но преобразовать ее несложно: 1 Гр = 100 рад.) В перспективе полезно помнить, что доза внешнего облучения, полученная от естественных источников излучения — от первичных радионуклидов в земной коре и от космического излучения — порядка 1 миллиграря (мГр, одна тысячная серого) в год; доза от компьютерной томографии (КТ) всего тела составляет около 15-20 мГр, а доза космических лучей, полученных во время трансатлантического полета, составляет около 0.02 мГр.

Дозы от радиоактивных осадков, полученных в 1950-х и 1960-х годах, были оценены в последние годы с использованием математических моделей оценки воздействия и исторических данных о выпадении осадков. Было проведено всего несколько исследований, включающих подробную оценку доз, полученных местным населением; исключения включают некоторые поселки и города в Неваде и соседних штатах, несколько деревень возле Советского Семипалатинского испытательного полигона (СТС) и некоторые атоллы на Маршалловых островах.

Маршалловы Острова. Одно из 65 испытаний, проведенных на Маршалловых островах, взрыв американского термоядерного устройства под кодовым названием BRAVO (1 марта 1954 г.), явилось причиной большей части — хотя и не всего — радиационного облучения местного населения со всех территорий. тесты. Дозы от радиоактивных осадков, полученные в результате одного испытания на атолле Бикини, являются самыми высокими за всю историю ядерных испытаний во всем мире.

Сдвиг ветра (изменение направления и скорости с высотой) и неожиданно высокая урожайность привели к сильным осадкам над населенными атоллами к востоку от Бикини, а не над открытым морем к северу и западу.Примерно через 31 с половиной часа после взрыва радиоактивное облако начало осаждать твердые частицы пепла на 18 жителей Ронгелапа, которые ловили рыбу и собирали копру на атолле Айлингинаэ примерно в 135 километрах к востоку от места взрыва, за чем через 2 часа последовало осаждение на Остров Ронгелап в 65 км к востоку, на котором проживает 64 человека. Осадки достигли 21/2 часа спустя на атолле Ронгерик еще в 40 километрах к востоку, обнажив 28 американских синоптиков; Примерно через 22 часа после взрыва он достиг 167 жителей атолла Утрик.

Дозы, полученные группой Rongelap, были оценены с помощью наземных и воздушных измерений интенсивности облучения и анализа радиоактивности пробы мочи, собранной в сообществе. Дозы, полученные до эвакуации, в основном были вызваны внешним облучением от короткоживущих радионуклидов и внутренним облучением от проглатывания короткоживущих радиоактивных йодов, осевших на пищевых продуктах и ​​кухонной посуде. В частности, дозы на щитовидную железу были очень высокими: в Ронгелапе они составляли несколько десятков Гр для взрослого и более 100 Гр для годовалого ребенка.Расчетные дозы на щитовидную железу в Ailinginae были примерно вдвое меньше, чем в Rongelap, а дозы в Utrik составляли около 15 процентов от таковых в Rongelap. Расчетные дозы внешнего облучения всего тела составили около 2 Гр в Ронгелапе, 1,4 Гр в Айлингине, 2,9 Гр в Ронгерике и 0,2 Гр в Утрике. По оценкам, для большинства других атоллов Маршалловых островов облучение было гораздо ниже.

Двадцать три японских рыбака на рыболовном судне Lucky Dragon также подверглись сильным осадкам.Их дозы от внешнего облучения оцениваются в диапазоне от 1,7 до 6 Гр. Эти дозы были получены в течение 14 дней, которые потребовались, чтобы вернуться в гавань; около половины было получено в первые сутки после начала выпадения осадков.

Семипалатинск, Казахстан. Семипалатинский испытательный полигон, на северо-востоке Казахстана, недалеко от географического центра Евразийского континента, был советским эквивалентом испытательного полигона США в Неваде; С 1949 по 1962 год здесь было проведено 88 атмосферных испытаний и 30 наземных испытаний.Основной вклад в локальное и региональное радиоактивное загрязнение окружающей среды объясняется конкретными атмосферными ядерными испытаниями, проведенными в 1949, 1951 и 1953 годах.

Дозы от местных осадков, происходящих на СТС, зависели от расположения деревень относительно пути распространения облака радиоактивных осадков. погодные условия во время испытаний, образ жизни жителей, которые различались по этнической принадлежности (казахи или европейцы), и были ли они эвакуированы до того, как радиоактивные осадки достигли села.Некоторые уникальные обстоятельства включали в себя сильные ветры, которые привели к короткому времени распространения радиоактивных осадков и небольшому радиоактивному распаду перед выпадением по крайней мере для одного испытания. Кроме того, жители района сильно зависели от мяса и молока пастбищных животных, включая крупный рогатый скот, лошадей, коз, овец и верблюдов.

Модели оценки дозы предсказывают уменьшение градиента отношения доз внешнего облучения к дозам внутреннего облучения от вдыхания и проглатывания с увеличением времени от взрыва до прибытия радиоактивных осадков.Относительно крупные частицы, которые обычно выпадают первыми, не переносятся эффективно в человеческое тело. В более удаленных местах в районе локальных выпадений доза внутреннего облучения относительно более важна, потому что более мелкие частицы, которые преобладают там, биологически более доступны. Например, в сельских поселениях по траектории первого испытания (август 1949 г.) на Семипалатинском полигоне средняя расчетная доза облучения от выпадений на щитовидную железу несовершеннолетних жителей уменьшалась с увеличением расстояния от места взрыва, но доля этой общей за счет внутренних источников излучения, увеличивающихся с расстоянием.В 110 километрах от места взрыва средняя доза составила 2,2 Гр, из которых 73 процента были от внутренних источников, тогда как на 230 километрах 86 процентов средней дозы 0,35 Гр было от внутренних источников

Испытательный полигон в Неваде (NTS ). NTS использовался для наземных и надземных ядерных испытаний с начала 1951 по середину 1962 года. Восемьдесят шесть испытаний были проведены на уровне земли или над ней, а 14 других испытаний, которые проводились под землей, вызвали значительные выбросы радиоактивных материалов в атмосферу.

В 1979 году Министерство энергетики США описало методологию оценки доз облучения населения с подветренной стороны от НТС. Дозы от внутреннего облучения в этой локальной зоне выпадения осадков в основном объяснялись вдыханием радионуклидов в воздухе и приемом пищи, загрязненной радиоактивными материалами. Дозы от внутреннего облучения для большинства органов и тканей были значительно меньше доз от внешнего облучения, за заметным исключением щитовидной железы, для которой расчетные дозы внутреннего облучения были значительно выше.Расчетные дозы в щитовидной железе были связаны в основном с потреблением продуктов питания, загрязненных йодом-131 (I-131) и, в меньшей степени, йодом-133 (I-133), а также с вдыханием воздуха, загрязненного как I-131, так и I- 133. Дозы в щитовидной железе варьировались в зависимости от местной молочной практики и объема импорта молока из менее загрязненных территорий. Дозы в костном мозге менее 50 мГр были оценены для сообществ в локальной зоне радиоактивных осадков в пределах 300 километров от NTS, где были доступны данные наземного мониторинга, и на порядок меньше для других сообществ в Аризоне, Нью-Мексико, Неваде, Юте. и части прилегающих штатов.

Исследователи из Университета штата Юта оценили дозы облучения костного мозга для 6 507 случаев лейкемии и сопоставили контрольную группу, проживающую в штате Юта. Средние дозы составили около 0,003 Гр, максимальная — около 0,03 Гр. Впоследствии дозы облучения щитовидной железы были оценены для членов когорты, облученных школьниками на юго-западе штата Юта и участвовавших в долгосрочном эпидемиологическом исследовании. Средняя доза на щитовидную железу составила 0,12 Гр, максимальная — 1,4 Гр.Среди детей, которые не пили молоко, средняя доза на щитовидную железу была порядка 0,01 Гр.

В ответ на Публичный закон 97-414 (принятый в 1993 г.) Национальный институт рака США (NCI) оценил поглощенную дозу I-131 в щитовидной железе при выпадениях NTS для репрезентативных лиц в каждом графстве прилегающих Соединенных Штатов. В расчетах подчеркивалась пищевая цепочка пастбище-корова-доярка, но также учитывались вдыхание выпавших осадков и употребление других пищевых продуктов. Отложения I-131 в Соединенных Штатах были реконструированы для каждого значительного события в NTS с использованием исторических измерений радиоактивных осадков общенациональной сети станций мониторинга, работавших в период с 1951 по 1958 год.Дозы в щитовидной железе оценивались как функция возраста на момент воздействия, региона страны и пищевых привычек. Например, для женщины, родившейся в Сент-Джордж, штат Юта, в 1951 году и проживавшей там до 1971 года, дозы в щитовидной железе оцениваются примерно в 0,3 Гр, если она потребляла коммерческое коровье молоко, и 2 Гр, если она потребляла козье молоко, и 0,04 Гр, если она не употребляла молоко. Для женщины, родившейся в то же время в Лос-Анджелесе, Калифорния, соответствующие значения были бы равны 0.003, 0,01 и 0,0004 Гр. (Ссылка на эти данные доступна в библиографии.)

После публикации результатов NCI в 1997 году Конгресс США обратился к Министерству здравоохранения и социальных служб с просьбой распространить исследование на другие радионуклиды в выпадениях и рассмотреть возможность проведения испытаний вне США, что могло привести к значительному радиационному облучению американского народа. Примеры результатов, извлеченных из отчета (ссылка имеется в библиографии), показаны на рисунках с 7 по 9 и 11.На рисунке 7 показана картина выпадения цезия-137 (Cs-137), радионуклида, традиционно используемого для справки, по результатам всех испытаний NTS во всех Соединенных Штатах. Осадки уменьшались с удалением от НТС по преобладающему направлению ветра, то есть с запада на восток. Очень мало осадков наблюдалось вдоль побережья Тихого океана, которое обычно было с наветренной стороны от NTS. Расчетные дозы для костного мозга и щитовидной железы показаны на Рисунке 8. Тот факт, что дозы внешнего и внутреннего облучения были примерно пропорциональны плотности отложения, отражен в сходстве между двумя цифрами.Оценки средних доз в щитовидной железе и в костном мозге для всего населения США представлены на Рисунке 11; дозы в щитовидной железе от I-131 намного выше, чем дозы внутреннего облучения от любого другого радионуклида, а также намного выше, чем дозы от внешнего облучения.

Глобальные радиоактивные осадки в США Глобальные радиоактивные осадки возникли из-за оружия, большая часть мощности которого связана с реакциями термоядерного синтеза. Эти испытания проводились Советским Союзом на северных широтах и ​​США.С. в средней части Тихого океана. Что касается глобальных выпадений, то сочетание радионуклидов, которые могут способствовать облучению, отличается от смеси радионуклидов, выпадающих в стратосфере, в основном потому, что для осаждения радиоактивного мусора, попадающего в стратосферу, требуется один или несколько лет, в течение которых более короткоживущие радионуклиды в значительной степени исчезают в результате радиоактивного распада. Большую озабоченность вызывают два более долгоживущих радионуклида, стронций-90 и цезий-137, которые имеют период полураспада 30 лет и не распадаются заметно перед окончательным выпадением.Примеры доз, полученных от глобальных выпадений, показаны на рисунках 9 и 11. На рисунке 9 показана картина выпадения Cs-137 в результате глобальных выпадений, а также общая доза в красный костный мозг, которая примерно пропорциональна выпадению. Сравнение рисунков 9 и 7 показывает очень разные модели выпадений Cs-137 в глобальных выпадениях (связанных с режимами дождя) и выпадений NTS, которые в основном зависят от траекторий воздушных масс, исходящих из NTS. Оценки средних доз в щитовидной железе и костном мозге для всего U.Популяция S. от глобальных осадков представлена ​​на рисунке 11; доза в щитовидной железе от I-131 выше, чем доза внутреннего облучения от любого другого радионуклида, но не превышает доз от внешнего облучения.

Повышенный риск рака — основная долгосрочная опасность, связанная с воздействием ионизирующего излучения. Взаимосвязь между радиационным воздействием и последующим риском рака, возможно, является наиболее понятной и, безусловно, наиболее точно определяемой зависимостью «доза-реакция» для любого обычного канцерогенного вещества в окружающей среде.Наше понимание основано на исследованиях населения, подвергшегося облучению от медицинских, профессиональных и экологических источников (включая атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, Япония), а также на экспериментальных исследованиях, связанных с облучением животных и клеток. В многочисленных исчерпывающих отчетах комитетов экспертов обобщается информация о радиационном риске рака с использованием статистических моделей, которые выражают риск как математическую функцию от дозы облучения, пола, возраста облучения, возраста наблюдения и других факторов.Используя такие модели, пожизненный радиационный риск может быть рассчитан путем суммирования оценочных возрастных рисков в течение оставшейся жизни после облучения с поправкой на статистическую вероятность смерти от какой-либо несвязанной причины до того, как будет диагностирован какой-либо радиационно-зависимый рак.

Относительно небольшая часть информации о радиационном риске поступает из исследований групп населения, подвергающихся в основном или только радиоактивным выпадениям, потому что трудно получить полезные данные о зависимости от дозы.Однако тип излучения, полученного от внешних источников при выпадении осадков, аналогичен медицинскому рентгеновскому излучению или гамма-излучению, полученному непосредственно выжившими после взрыва атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки, что позволяет использовать информацию от лиц, подвергшихся такому воздействию, для оценки рисков, связанных с выпадениями от радиоактивных осадков. внешние источники излучения. Оценки связанного с радиацией риска рака в течение жизни на единицу дозы от внешних источников излучения на интересующие органы и ткани показаны на Рисунке 10 для лейкемии, рака щитовидной железы и всех видов рака вместе взятых.Расчетные риски в процентах приводятся отдельно по полу в зависимости от возраста на момент воздействия.

Рак щитовидной железы в целом является редким заболеванием: в США показатели продолжительности жизни составляют 0,97 процента у женщин и 0,36 процента у мужчин, и он крайне редко встречается в возрасте до 25 лет. Кроме того, злокачественное новообразование обычно протекает вяло и может долго оставаться незамеченным при отсутствии специальных проверок и летальности менее 10 процентов. Эти факторы затрудняют изучение риска рака щитовидной железы, связанного с радиоактивными радиоактивными осадками, у всех групп населения, кроме наиболее подверженных воздействию радиоактивных осадков.Риски рака щитовидной железы от внешнего облучения зависят от пола и возраста на момент облучения, при этом самые высокие риски возникают среди женщин, подвергшихся облучению в раннем детстве.

Применимость оценок риска, основанных на исследованиях внешнего облучения населения, подвергающегося в основном внутренним источникам, и, в частности, I-131, обсуждалась в течение многих лет. Эта неопределенность связана с неравномерным распределением дозы облучения I-131 в щитовидной железе и ее увеличением во времени.До недавнего времени научный консенсус заключался в том, что I-131, вероятно, несколько менее эффективен, чем внешнее излучение, как причина рака щитовидной железы. Однако наблюдения за риском рака щитовидной железы среди детей, подвергшихся воздействию радиоактивных осадков в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году, привели к переоценке. В отчете Института медицины сделан вывод, что чернобыльские наблюдения подтверждают вывод о том, что I-131 имеет такой же эффект, или, по крайней мере, две трети эффекта внутреннего излучения.Более свежие данные о риске рака щитовидной железы среди лиц в Беларуси и России, подвергшихся воздействию чернобыльских осадков в раннем детстве, подтверждают этот вывод.

В 1997 году NCI провела подробную оценку дозы облучения щитовидной железы жителей США от I-131 в результате испытаний в Неваде. В рамках аналогичного мероприятия мы оценили риски рака щитовидной железы от этого воздействия и подсчитали, что в Соединенных Штатах может произойти около 49000 случаев, связанных с радиоактивными осадками, почти все из них среди лиц, которым в какой-то момент в период с 1951 по 1951 год было меньше 20 лет 57 с 95-процентными пределами неопределенности 11 300 и 212 000.Расчетный риск можно сравнить с примерно 400 000 случаев рака щитовидной железы в течение жизни, ожидаемых в той же популяции при отсутствии воздействия радиоактивных осадков. Учет воздействия на щитовидную железу в результате глобальных выпадений, которые были довольно равномерно распределены по всем Соединенным Штатам, может увеличить предполагаемое превышение на 10 процентов, с 49 000 до 54 000. Риски рака щитовидной железы, связанные с выпадениями, вероятно, превышают таковые для любого другого рака просто потому, что эти риски в основном связаны с дозой внутреннего облучения щитовидной железы, которая не имеет себе равных в других органах.

Внешнее гамма-излучение от радиоактивных осадков, в отличие от бета-излучения от I-131, проникающее, и можно ожидать, что оно затронет все органы. Лейкоз, который, как полагают, возникает в костном мозге, обычно считается «дозорным» эффектом радиации, потому что некоторые типы, как правило, появляются относительно вскоре после облучения, особенно у детей, и могут быть замечены из-за высоких показателей по сравнению с необлученными. Однако показатели продолжительности жизни среди населения в целом сопоставимы с показателями рака щитовидной железы (порядка одного процента), тогда как показатели для всех видов рака составляют около 46 процентов у мужчин и 38 процентов у женщин.

В конечном итоге в Соединенных Штатах может произойти около 1800 смертей от лейкемии, связанной с радиацией, из-за внешней (1100 смертей) и внутренней (650 смертей) радиации от NTS и глобальных осадков. Для перспективы это можно сравнить с примерно 1,5 миллионами смертей от лейкемии, ожидаемых в конечном итоге среди населения Соединенных Штатов в 1952 году. Около 22 000 случаев рака, связанных с радиацией, половина из которых со смертельным исходом, могут в конечном итоге возникнуть в результате внешнего облучения от NTS и глобальных осадков, по сравнению с нынешним уровнем заболеваемости раком в 42 процента (что соответствует примерно 60 миллионам населения 1952 года).

Оценки риска на Рисунке 10 не применимы к воздействию выпадений чрезвычайно высоких доз, которым подверглись 82 жителя Маршалловых островов, подвергшихся воздействию осадков BRAVO на Ронгелапе и Айлингине в 1954 году, поскольку общая доза на щитовидную железу (88 Гр на средний) намного превзошел результаты любого из исследований, на которых основаны оценки. На других островах архипелага, где в 1954 г. проживало около 14 000 жителей, были оценены средние дозы 0,03 Гр для костного мозга и 0.68 Гр на щитовидную железу. В целом, по оценкам, рак щитовидной железы с избыточной продолжительностью жизни составляет три лейкемии (по сравнению со 122, ожидаемыми в отсутствие воздействия, превышение на 2,5 процента), 219 случаев рака щитовидной железы (по сравнению со 126, ожидаемыми в отсутствие воздействия, превышение на 174 процента) и 162 других вида рака (по сравнению с ожидаемыми 5400, превышением на 3 процента).

Важно отметить, что, хотя обсуждаемые здесь радиоактивные осадки произошли примерно 50-60 лет назад, на данный момент выражена лишь около половины прогнозируемого общего числа раковых заболеваний.То же самое можно сказать и о выживших после атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки. Большинство изучаемых людей, подвергшихся воздействию радиоактивных осадков или прямого излучения — например, выжившие после атомной бомбардировки — в очень молодом возрасте в течение 1940-х, 1950-х и 1960-х годов, все еще живы, и совокупный опыт, полученный во всех исследованиях облучения населения, можно ожидать, что раковые заболевания, связанные с радиацией, могут возникнуть в любое время в течение всей жизни после облучения.

Обеспокоенность возможным использованием радиоактивных материалов террористами усилилась после нападений на Всемирный торговый центр и Пентагон 11 сентября 2001 года и других актов в других частях мира.Обычные атаки, включая использование грязной бомбы — то есть обычного взрывчатого вещества в сочетании с радиоактивным материалом — кажутся более вероятными (потому что их легче осуществить), чем событие деления, но все же полезно спросить себя «Какие уроки из нашего исследования радиоактивных осадков применимы к событиям радиологического терроризма?» Вероятность нанесения ущерба здоровью с подветренной стороны в результате террористического акта, связанного с любой степенью расщепления, будет определяться ранним выпадением высокорадиоактивных осадков.

Для точного прогнозирования схем выпадения осадков необходимо знать местоположение и высоту, на которой взорвалось устройство, а также местную метеорологию, в частности, трехмерную характеристику поля ветра в непосредственной близости от места взрыва. Логистика, скорее всего, приведет к тому, что террористическая организация взорвет маломасштабное ядерное устройство деления на земле. По данным Национального совета по радиационной защите и измерениям, взрывная мощность всего 0.01 килотонна вызовет больший физический ущерб, чем взрыв, разрушивший федеральное здание Оклахома-Сити в 1995 году. Лица, находящиеся в пределах 250 метров от 0,01 килотонны ядерного взрыва, получат дозы всего тела в 4 Гр от первоначальной радиации, что приведет к гибели почти половина из них выставлена. Такую же дозу получат в течение одного часа после воздействия радиоактивных осадков те, кто остался в пределах 1,3 км от места взрыва.

Острые опасные для жизни эффекты будут преобладать в лечебных мероприятиях в первые недели после террористического акта.Позже ожидается, что повышение уровня хронических заболеваний, включая рак, будет способствовать связанной с радиацией смертности и заболеваемости среди выживших, в том числе тех, кто подвергается меньшему облучению. Среди всех жителей США и большинства других развитых стран от рака умирает каждый четвертый. Общий дополнительный риск рака от воздействия радиоактивных осадков относительно невелик, хотя последующие наблюдения за выжившими после атомной бомбардировки японцами показали, что повышенный риск рака сохраняется на протяжении всей оставшейся жизни.

За более чем пять десятилетий с тех пор, как радиоактивные осадки были впервые признаны потенциальным риском для здоровья населения, они стимулировали междисциплинарные исследования в таких разнообразных областях науки, как ядерная и радиационная физика, химия, статистика, экология, метеорология, генетика, клеточная биология, физиология, оценка воздействия и риска, а также эпидемиология.

Отдельные радионуклиды в выпадениях были рано признаны подходящими индикаторами, с помощью которых можно было изучать кинетическое поведение элементов как среди компонентов экосистем, так и в их переносе к людям.Явление радиоактивных осадков, хотя и незначительно способствует нашему общему пониманию радиационных рисков, многому научило нас о путях облучения и о рисках рака для населения в условиях за пределами медицинской и профессиональной сфер. И, в частности, исследования радиоактивных осадков помогли улучшить наше понимание рисков для здоровья от определенных радионуклидов, например, I-131. Это сделало возможным разработку калькулятора дозы и риска для щитовидной железы Национального института рака (см. «Оценка риска рака щитовидной железы» ниже).

В США потребовалось несколько лет, чтобы понять разницу в дозах и риске рака от региональных и глобальных выпадений. Мы узнали, что дозы внутреннего облучения от глобальных выпадений были значительно меньше для щитовидной железы, но больше для красного костного мозга, чем дозы от выпадений в Неваде, тогда как дозы от внешнего облучения были одинаковыми для Невады и глобальных выпадений.

Оценка риска рака щитовидной железы

По нашим оценкам, в U.S. Основными рисками рака в результате воздействия радиоактивных осадков в прошлом являются рак щитовидной железы и лейкемия, тогда как в очень немногих случаях, например, на Маршалловых островах, большие дозы внутреннего облучения в результате приема радионуклидов приводили к значительным рискам рака в желудок и толстая кишка. Наше исследование позволило количественно оценить вероятное количество случаев рака, которые можно ожидать в США в результате воздействия облучения в Неваде, и внесло свой вклад в оценку риска в других регионах мира.

Ядерные испытания в атмосфере начались 60 лет назад. Он закончился в 1980 году отчасти из-за опасений общественности по поводу непроизвольного воздействия радиоактивных осадков. К тому времени повышенный риск рака был установлен как главный поздний эффект радиационного воздействия на здоровье, основанный в первую очередь на исследованиях населения, подвергающегося медицинскому рентгеновскому излучению, продуктам распада радия и радона при производстве люминесцентных (радиевых) циферблатов часов и других материалов. добыча урана и прямая радиация от атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки.С тех пор взаимосвязь доза-реакция для конкретных органов для связанных с облучением рисков злокачественных и недавно появившихся доброкачественных заболеваний (например, сердечно-сосудистых заболеваний и доброкачественных новообразований различных органов) все больше и больше количественно оценивалась с дальнейшим наблюдением за этими и другими группами населения. и становится все более очевидным, что радиационный риск может сохраняться на протяжении всей жизни. Исследования выпадений в значительной степени прояснили последствия воздействия на определенные органы из-за внутреннего заражения радиоактивными материалами — например, I-131 в щитовидной железе — и есть все основания полагать, что в зависимости от дозы повышается риск выпадений. должны быть аналогичны источникам от других источников излучения.Наше лучшее понимание индивидуальных радионуклидов, доз облучения и связанных с ними рисков для здоровья частично связано с десятилетиями изучения радиоактивных осадков в результате ядерных испытаний; такое же понимание сегодня делает нас лучше подготовленными к реагированию на ядерный терроризм, аварии или другие события, которые могут привести к рассеянию радиоактивных материалов в атмосфере.

• Бувиль, А., С. Л. Саймон, К. В. Миллер, Х. Л. Бек, Л. Р. Анспо и Б. Г. Беннет. 2002. Оценки доз от глобальных выпадений. Health Physics 82: 690-705.
• Cardis, E., et al. 2005. Риск рака щитовидной железы после контакта с ¹³¹ I в детстве. Журнал Национального института рака 97: 724-732.
• Черч, Б. У., Д. Л. Уиллер, К. М. Кэмпбелл, Р. В. Натли и Л. Р. Анспо. 1990. Обзор проекта Министерства энергетики по обзору радиационного воздействия за пределами площадки (ORERP). Health Physics 59: 503-510.
• • Департамент здравоохранения и социальных служб. 2005. Технико-экономическое обоснование последствий для здоровья американского населения испытаний ядерного оружия, проведенных Соединенными Штатами и другими странами. См. Http://www.cdc.gov/nceh/radiation/fallout/default.htm
  • Гилберт, Э. С., К. Э. Лэнд и С. Л. Саймон. 2002. Влияние радиоактивных осадков на здоровье. Health Physics 82: 727-735.
  • Гилберт, Э.С., Р. Тарон, А. Бувиль и Э. Рон. 1998. Уровень рака щитовидной железы и дозы I-131 в результате испытаний ядерной бомбы в атмосфере в Неваде. Журнал Национального института рака 90: 1654-1660.
  • Glasstone, S., and P. J. Dolan. 1977. Действие ядерного оружия. 3-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Департамент США по оборонным и энергетическим исследованиям и разработкам.
  • Здоровье Физика. 2002. 50 лет исследований радиоактивных осадков. Health Physics 82 (5): 573-748.
  • Кербер Р. А., Дж. Э. Тилль, С. Л. Саймон, Дж. Л. Лайон, Д. К. Томас, С. Престон-Мартин, М. Л. Раллисон, Р. Д. Ллойд и В. Стивенс. 1993. Когортное исследование заболеваний щитовидной железы в связи с радиоактивными осадками от испытаний ядерного оружия. Журнал Американской медицинской ассоциации 270: 2076-2082.
  • Кнапп, Х.А. 1963. Йод-131 в свежем молоке и щитовидной железе человека после однократного выпадения ядерных осадков. Комиссия по атомной энергии США, Отдел биологии и медицины, TID-19266. Вашингтон, округ Колумбия: Комиссия по атомной энергии. Доступно в Архиве ядерных испытаний Министерства энергетики и Новой Зеландии, P.O. Box 98521, Лас-Вегас, NV
  • Национальный институт рака. 1997. Расчетное воздействие и дозы в щитовидной железе, полученные американским народом в результате выпадения йода-131 после испытаний атмосферной ядерной бомбы в Неваде. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Национальные институты здравоохранения, Национальный институт рака.http://rex.nci.nih.gov/massmedia/Fallout/index.html
  • Национальный институт рака. 2004. Оценка базового количества раковых заболеваний среди маршалловых островов и количества раковых заболеваний, связанных с воздействием радиоактивных осадков в результате испытаний ядерного оружия, проведенных на Маршалловых островах . http://dceg.cancer.gov/RMIdocs/9-28Response_appendix.pdf
  • Национальный совет по радиационной защите и измерениям (NCRP). 2001. Управление террористическими событиями, связанными с радиоактивными материалами, N Отчет CRP No.138 , Бетесда, штат Мэриленд: NCRP.
  • Национальный исследовательский совет. 2005. Риски для здоровья от воздействия низких уровней ионизирующего излучения: BEIR VII Фаза 2. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press.
  • Саймон, С. Л., и А. Бувиль А. 2002. Дозы радиации для местного населения вблизи полигонов для испытаний ядерного оружия по всему миру. Health Physics 82: 706-725.
  • Саймон, С. Л., А. Бувиль и Х. Л. Бек. 2004. Географическое распределение выпадений радионуклидов на континентальной территории У.С. от атмосферных ядерных испытаний. Журнал радиоактивности окружающей среды 74: 91-105.
  • Стивенс В., Д. К. Томас, Дж. Л. Лайон, Дж. Э. Тилль, Р. Кербер, С. Л. Саймон, Р. Д. Ллойд и С. Престон-Мартин. 1990. Лейкемия в Юте и радиоактивные осадки на полигоне в Неваде — исследование случай-контроль. Журнал Американской медицинской ассоциации 264: 585-591.
  • VanMiddlesworth, L. 1956. Радиоактивность щитовидной железы после испытаний ядерного оружия. Наука 123: 982-983.
  • Whicker, F. W., T. B. Kirchner, L. R. Anspaugh и Y. C. Ng. 1996. Проглатывание осадков с испытательного полигона Невада: оценки дозы внутреннего облучения. Health Physics 71: 477-486.

Испытания ядерного оружия — обзор

8.8.7 Переходные индикаторы

Еще одно различие связано с тем, как трассеры попадают в океан. ХФУ имеют простейшие граничные условия, поскольку они растворяются как инертные газы в соответствии с правилами газообмена и растворимости (Warner and Weiss, 1985; Warner et al., 1996). Типичный временной масштаб газообмена для ХФУ составляет порядка 1-2 месяцев, в зависимости от скорости ветра и глубины смешанного слоя.Радиоуглерод также попадает в океан через газообмен (как CO ₂ ), но его временной масштаб газообмена усиливается большой изотопной инерцией, связанной с карбонатной системой в морской воде. Таким образом, временной масштаб газообмена для радиоуглерода намного больше, порядка 10–12 месяцев (Broecker and Peng, 1982). С другой стороны, тритий осаждается за счет как прямого осаждения, так и обмена водяным паром:

[71] Datm = PCP + Eh2 − hCV − E1α1 − hCS

, где P и E — скорости осаждения и испарения. ; C _P , C _V и C _S — концентрации трития в осадках, атмосферном водяном паре и на поверхности моря соответственно; и ч, и α — относительная влажность и коэффициент фракционирования изотопов (Weiss and Roether, 1980), соответственно.

Влияние разницы в граничных условиях между индикаторами можно увидеть на Рис. 8 , на котором сравнивается меридиональное распределение трития и CFC-11 в центральной части Тихого океана. Общим элементом обоих распределений является язык повышенных концентраций индикаторов, который погружается в северные субтропики, перемещается к экватору и поднимается вверх в тропиках. Эта особенность была впервые отмечена в тритии Fine et al. (1981, 1983, 1987) и накладывает важные ограничения на временные рамки обмена для субтропических и тропических переворотов в Тихом океане.Это, в свою очередь, потенциально является важным регулирующим элементом в десятилетних вариациях силы Эль-Ниньо / ЭНСО (An and Jin, 2001; Deser et al., 1996; Gu and Philander, 1997; Guilderson and Schrag, 1997; Zhang et al. , 1998).

Рис. 8. Меридиональное распределение CFC-11 (верхняя панель) и трития (нижняя панель) вдоль 135º з.д. в Тихом океане во время экспедиции WOCE. Данные о

Контраст между этими индикаторами коренится в ярко выраженной меридиональной асимметрии в структуре трития с более низкими значениями в южном полушарии по сравнению с более сбалансированным распределением CFC. Другой аспект — это максимум трития в северных средних широтах по сравнению с усилением CFC-11 в направлении полюса. Последнее является результатом температурной зависимости растворимости CFC, но первое возникает из-за прогрессирующего связывания трития в субтропических круговоротах, явления, аналогичного феномену радиоуглерода (см. Broecker et al., 1985) и обусловлены уникальной временной историей и режимом осаждения трассера. Такое контрастное поведение является важным атрибутом, который можно использовать при смешанных расчетах и ​​оценке модели.

Подходы с несколькими индикаторами предлагают самые серьезные ограничения на смешивание и вентиляцию. Например, Шлоссер и его коллеги использовали различные временные характеристики и граничные условия набора индикаторов (в частности, тритий, ³ He, CFC, радиоуглерод и ³⁹ Ar) для изучения вентиляции и перемешивания в Арктике (Schlosser et al., 1988, 1995b; Smith et al., 2011) и продемонстрировать климатические вариации в глубоководной формации в Гренландском / Норвежском морях (Schlosser and Smethie, 1995; Schlosser et al., 1991, 1995).

Существует четыре основных, но частично совпадающих подхода к использованию индикаторов переходных процессов. К ним относятся следующие:

•

Визуализация потока: где находится индикатор, а где его нет, какие пути он отслеживает при входе в океан и какие масштабы разбавления отображает.

•

Прямое вычисление «возраста»: на основе простых моделей старения или старинных моделей (см. разделы 8.8.4 и 8.8.8 ). Аргумент состоит в том, что возрастное распределение индикаторов в некотором приближении напоминает идеальное возрастное распределение .

•

Диагностические расчеты: использование наблюдаемых распределений индикаторов (например, градиенты индикаторов или возраста или отношения с другими индикаторами) для расчета смешивания, скорости или скорости вентиляции непосредственно в контексте простых адвективно-диффузионных или коробчатых моделей.

•

Сравнение с прогностическими моделями: сравнение наблюдаемых трассирующих полей с моделированием для улучшения выбора параметризации модели и определения областей или процессов, в которых модель работает или не работает хорошо.

В некоторой степени все эти подходы использовались с некоторым успехом в последние годы. В оставшейся части этого раздела обсуждаются некоторые иллюстративные примеры, с акцентом на третий из этих подходов.

Существует много примеров того, как индикаторы переходных процессов использовались для визуализации путей вентиляции, но, пожалуй, наиболее поразительными являются участки через глубокое западное пограничное течение (DWBC) в Северной Атлантике. Ранний разрез трития через DWBC (Jenkins and Rhines, 1980) обнаружил ярко очерченное ядро ​​с высоким содержанием трития, что указывало на быстрый поток недавно вентилируемой воды на юг.У этого наблюдения был ряд важных атрибутов: (1) смещение максимума индикатора от высокоскоростного ядра, (2) масштаб разбавления (около 10: 1) относительно исходных вод и (3) примечательно отсутствие трития в лабрадорской морской воде. Первые две особенности намекали на масштаб воздействия рециркуляции на унос и деградацию в DWBC и результирующую скорость распространения трассера вниз по течению (см. Doney and Jenkins, 1994), а последняя подчеркнула важность климатических изменений в формировании морской воды Лабрадора.Это было ясно показано в последующих разрезах DWBC Смети, Файном и другими (Файн и Молинари, 1988; Пикарт и др., 1989, 1996; Смети, 1993).

Проникновение трития в термоклин использовалось для оценки скорости вертикального и диапикнического перемешивания. Первая количественная попытка была предпринята Рутом и Остлундом (1972), которые использовали эмпирическую зависимость между бомб-тритием и температурой в основном термоклине, чтобы построить пару связанных уравнений адвекции-диффузии, исключить адвективные члены в уравнениях и решить для скоростей смешивания .Начиная с уравнений адвекции-диффузии для трития и температуры,

[72] ∂C∂t = κ∇2C − u → · ∇C − λCand0 = κ∇2T − u → · ∇T

, они распознали log– логарифмическое соотношение между температурой и тритием в термоклине:

[73] ϕ = μθ + ϕ0

, где

[74] ϕ = lnCandθ = lnT − 2.3

Выбор смещения 2.3 ᵒC при преобразовании температуры был основан на предположении, что вертикальное распределение температуры было закреплено в нижней части потоком глубоководных вод Северной Атлантики.Преобразование и перестановка уравнения [72] с определениями в уравнении [74] дает

[75] ∂ϕ∂t + u → · ϕ + λ = κ (∇ϕ2 + ∇κ · ∇ϕ + ∇2ϕ) andu → · ∇θ = κ (∇θ2 + ∇κ · ∇θ + ∇2θ)

и связав уравнения с эмпирической зависимостью, выраженной в уравнении [73], они получили

[76] ∂ϕ∂t + λ = μ2 − μκρ ∇ρθ2≈μ2 − μκDh3 + κIL2

, который связывает временную эволюцию распределения трития в основном термоклине с крупномасштабными диффузионными потоками температуры и, в конечном итоге, с пространственными масштабами ( H для вертикальной или диапикальной длины и L для горизонтальных или изопикнальных) температурных градиентов.Используя эмпирический наклон μ ≈ 5 и вертикальную тепловую шкалу высоты для основного термоклина H ≈ 440 м, они получили

[77] 1,8 · 10−5≤κD + h3L2κI≤2,3 · 10−5м2 · с − 1

и утверждал, что, поскольку второй член положительно определен, он устанавливает верхнюю границу диапикнальной диффузии в термоклине ~ 2 × 10 ^{— 5} м ² с ^{— 1} .

Этот анализ был первой оценкой диапикнальной диффузии на основе трассера, которая указала на относительно низкие скорости перемешивания в термоклине (2 × 10 ^{— 5} м ² с ^{— 1} ), меньшие, чем канонические значения, полученные из более ранние статьи о « бездонных рецептах » и гораздо меньшие, чем средние значения скорости перемешивания по вертикали , оцененные с помощью простых одномерных расчетов (например,g., см. Li et al., 1984). Эти более низкие значения были подтверждены рассмотрением взаимосвязи между бомб-тритием и его дочерним изотопом ³ He в термоклине (Jenkins, 1980), последующим анализом профилей трития в северной части Тихого океана (Kelley and Van Scoy, 1999). и экспериментами по высвобождению изотопов в Северной Атлантике (см. , раздел 8.8.9, ). Разрешение этого очевидного несоответствия заключается в признании того факта, что расчет одномерного баланса включает эффективных значений вертикальной скорости перемешивания , которая представляет собой смесь истинного диапикнического перемешивания и изопикнического перемешивания вдоль наклонных изопикнальных поверхностей.Другими словами, в скорости вертикального перемешивания Ли и Гарретта (1997) преобладают недиагональные элементы в тензоре вихревой диффузии в уравнении [11].

Значительный прогресс был достигнут в сравнении моделей с распределением индикаторов как для радиоуглерода (Rodgers et al., 1999), так и для CFC (England, 1995b; England and Maier-Reimer, 2001; England et al., 1994). Способность моделей воспроизводить наблюдения с помощью индикаторов является сильной функцией параметризации смешивания. Успех и полезность будущих сравнений будет сильно зависеть от существования набора данных неизменно высокого качества, содержащего как можно больше индикаторов, и лучшего понимания граничных условий и истории этих индикаторов.

Хиросима, Нагасаки и последующие испытания оружия

(обновлено в марте 2016 г.)

Две атомные бомбы, сделанные союзными державами (США и Великобритания) из урана-235 и плутония-239, были сброшены на Хиросиму и Нагасаки соответственно в начале августа 1945 года. Это положило конец долгой Второй мировой войне.

Была продемонстрирована огромная и невообразимая сила атома. В последующие годы несколько правительств присоединились к гонке вооружений, а на международном уровне усилия были сосредоточены на сдерживании угрозы распространения ядерного оружия.

С 1950-х годов энергия атома все чаще использовалась в мирных целях, в частности, для производства электроэнергии и медицины. Нигде переход от оружия разрушения к силе навсегда не показан лучше, чем Хиросима и Нагасаки в Японии, которые стали в значительной степени зависеть от электричества, получаемого от ядерной энергии.

Сегодня, когда основные ядерные арсеналы демонтируются и скоро будет подписан договор о всеобъемлющем запрещении испытаний, коммерческая ядерная энергия обеспечивает значительную часть мировой электроэнергии.Несколько факторов предполагают, что ядерная энергия будет играть гораздо более важную роль в удовлетворении будущих потребностей мира в энергии, и это подтверждается всеми авторитетными прогнозами.

Первые две атомные бомбы 1945 года

Бомба Hiroshima была сделана из высокообогащенного урана-235. Он был приготовлен методами диффузионного обогащения с использованием очень небольших различий в массе двух основных изотопов: U-235 (первоначально 0,7% в уране) и U-238, большинство. Как и UF ₆ , разница в массе между молекулами составляет около одного процента, и это позволяет концентрировать менее распространенный изотоп.В бомбе было использовано около 64 килограммов высокообогащенного урана мощностью 16 килотонн (, т.е. , что эквивалентно 16000 тонн в тротиловом эквиваленте). Он был выпущен над Хиросимой, седьмым по величине городом Японии, 6 августа 1945 года. Около 90% города было разрушено.

Заряд взрывчатого вещества мощностью 21 килотонну для бомбы, взорвавшейся над Нагасаки через три дня, содержал около 6,2 кг плутония-239 (> 90% Pu-239), и его подготовка зависела от работы специальных ядерных реакторов, построенных для цель.В 1942 году в условиях секретности военного времени был построен первый реактор, спроектированный человеком *, на площадке для игры в сквош в Чикагском университете. Он использовал высокоочищенный графит, чтобы замедлить нейтроны, выделяющиеся при делении, чтобы обеспечить дальнейшее деление. Это открыло путь для более мощных производственных реакторов в Хэнфорде. Образующийся в них плутоний-239 может быть отделен простыми химическими методами без необходимости сложного разделения изотопов.

* Несколько естественных ядерных реакторов функционировали около 2 миллиардов лет назад в Африке.

Однако конструкция плутониевой бомбы намного сложнее, чем бомба, использующая обогащенный уран. Отсюда и необходимость его испытания, и на самом деле плутоний впервые был использован для испытательного взрыва в Аламогордо в Нью-Мексико 16 июля 1945 года, положив начало ядерной эре со всеми ее угрозами и перспективами.

Последствия бомбардировки Хиросимы и Нагасаки

Разрушительные эффекты обоих типов бомб зависели в основном от энергии, высвобождаемой в момент взрыва, вызывая немедленные пожары, разрушительное давление взрыва и экстремальное локальное облучение.Поскольку бомбы были взорваны на высоте около 600 метров над землей, очень мало продуктов деления выпало на землю под ними. Однако некоторые отложения произошли в районах вблизи каждого города из-за местных осадков, выпавших вскоре после взрывов. Это произошло на позициях в нескольких километрах к востоку от Нагасаки и в районах к западу и северо-западу от Хиросимы. Однако по большей части эти продукты деления были унесены высоко в верхние слои атмосферы за счет тепла, выделяемого при самом взрыве.Большинство из них разложилось бы к тому времени, когда они приземлились бы вокруг земного шара.

В Хиросиме из 250 000 постоянного гражданского населения, согласно оценкам, 45 000 умерли в первый день и еще 19 000 — в течение последующих четырех месяцев. (Другая цифра — 78 500 смертельных случаев, из которых от 5 до 15% краткосрочных — из-за радиации.) В Нагасаки из 174 000 населения в первый день умерло 22 000 и еще 17 000 — в течение четырех месяцев. Незарегистрированные смерти военнослужащих и иностранных рабочих, возможно, значительно увеличили эти цифры.Около 15 квадратных километров (более 50%) двух городов было разрушено.

Неизвестно, какая часть этих 103000 смертей или дальнейших смертей среди военнослужащих была вызвана радиационным воздействием, а не очень высокими температурами и давлением взрыва, вызванными взрывами — 15 килотонн в Хиросиме и 25 килотонн в Нагасаки. Однако из расчетных уровней радиации очевидно, что одной радиации было бы недостаточно, чтобы вызвать смерть у большинства из тех, кто подвергся облучению за пределами километра от эпицентра под бомбами.Большинство смертей произошло от взрывных травм или ожогов, а не от радиации. За пределами 1,5 км радиационный риск был бы значительно снижен (и 24 австралийских военнопленных примерно в 1,5 км от эпицентра Нагасаки выжили, и многие дожили до здоровой старости).

Для сравнения, в период с февраля 1945 года по август 1945 года в результате бомбардировки США японских городов, особенно Токио, Нагои, Осаки и Кобе, бомбардировщиками B-29 было доставлено около 100 килотонн взрывчатых веществ и зажигательных веществ в городские районы в результате сотен налетов , что привело к гибели большого числа людей и повлекло за собой широкомасштабные разрушения.От 80 000 до 100 000 человек были убиты в результате единственного налета 300 бомбардировщиков на Токио. Около 80 квадратных километров этих четырех городов было разрушено за десять дней в марте. В целом 67 японских городов были частично разрушены, 500 000 человек были убиты и еще 5 миллионов остались без крова.

К 103 000 смертей от взрыва или острого радиационного облучения в Хиросиме и Нагасаки с тех пор были добавлены смертельные случаи из-за радиационно-индуцированного рака и лейкемии, которые составили около 400 в течение 30 лет, а в конечном итоге могут достигнуть около 550.(Около 93000 выживших, подвергшихся облучению, все еще находились под наблюдением 50 лет спустя.) Наблюдался рост лейкемии, начавшийся два года спустя и достигший пика через четыре-шесть лет, а другие виды рака начались примерно через десять лет. Не было очевидных признаков увеличения лейкемии при острой дозе менее 500 мЗв. При острой дозе 100 мЗв был рассчитан повышенный риск рака в 1,05 раза больше нормы. Высказывались опасения по поводу проглатывания или вдыхания радионуклидов, но при пожарах выделялись гораздо более высокие уровни нерадиоактивных канцерогенов.Кроме того, у детей выживших не было обнаружено генетических повреждений, несмотря на тщательное и продолжающееся расследование совместным японско-американским фондом.

Основным источником облучения в обоих городах было проникающее гамма-излучение и, в меньшей степени, нейтроны (в основном в Хиросиме), испускаемые во время и вскоре после деления ядер. Было еще два, меньших по размеру источника воздействия. Один из них, о котором уже упоминалось, произошел из-за «черного дождя», который упал в некоторых районах и унес радиоактивные материалы из поднимающегося облака продуктов деления.Облучение, связанное с этими отложениями, в целом оценивается как небольшое, но некоторая повышенная активность радионуклида цезия-137 в продуктах деления оставалась обнаруживаемой в течение многих лет в почве и сельскохозяйственных продуктах в районе Нисияма к востоку от Нагасаки.

Вторая дополнительная форма облучения возникла в результате действия нейтронов, индуцирующих радиоактивность в различных стабильных химических элементах, таких как железо, бетонные конструкции или кровельная черепица. По оценкам, общие поглощенные дозы излучения от этих продуктов активации составляют менее одного процента от дозы нейтронов, которые их вызвали.Однако они могли вызвать значительное облучение людей, вошедших в город в течение нескольких дней после взрывов.

Последующие испытания атмосферного оружия

Атмосферные испытания около 545 единиц ядерного оружия до 1963 года заставили людей подвергнуться радиации совершенно иным образом. Японские атомные бомбы вызвали смертельное облучение локально от радиации во время взрывов, но очень мало радиации на расстоянии более нескольких километров. С другой стороны, последующие атмосферные испытания не вызвали какого-либо существенного прямого воздействия на людей во время испытаний.Однако продукты деления, выброшенные в атмосферу, привели к тому, что все население мира подверглось очень низким, но продолжающимся годовым дозам радиоактивных осадков. По крайней мере, в двух случаях эти продукты деления также вызвали значительное облучение небольших групп населения, подвергшихся локальным выпадениям вблизи места испытаний.

Атомные бомбы, использованные в Японии в 1945 году, и испытания бомб или устройств в течение следующих семи лет зависели от деления урана-235 или плутония-239, в основном последнего.Взрывной эффект каждого был равен нескольким десяткам тысяч тонн обычного взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте. Исходя из этого сравнения, бомба в Хиросиме имела мощность около 15 килотонн, то есть 15 тысяч тонн в тротиловом эквиваленте, а бомба в Нагасаки — 25 килотонн ( приблизительно 65 и 105 ГДж соответственно). Кроме того, общий эквивалент всех испытаний атмосферного оружия, проведенных к концу 1951 года, составил около 600 килотонн.

Однако после 1951 года проводились испытания устройств, которые имели взрывное воздействие примерно в тысячу раз сильнее, и к концу 1962 года общее количество всех атмосферных испытаний выросло с нулевого значения 1951 года.6 миллионов тонн эквивалента в тротиловом эквиваленте, что составляет около 500 миллионов тонн эквивалента. Столь значительное увеличение масштабов было связано с испытаниями «термоядерного» оружия или «водородных бомб», которые зависели не только от деления критической массы делящегося материала, а от двух- или трехэтапного процесса, инициированного этой реакцией. .

В термоядерной бомбе начальное деление, такое как произошло в «атомной» бомбе, на мгновение создает условия чрезвычайно высокой температуры и атомных возмущений, которые позволяют слияние ядер атомов с низким атомным номером, таких как литий. и водород.Этот синтез дополнительно высвобождает большое количество энергии взрывным образом, как это происходит в аналогичных реакциях на Солнце и звездах.

В некоторых таких бомбах высвобождающиеся нейтроны высокой энергии используются для запуска третьей стадии, превращая ее в процесс деления-синтеза-деления. Третья стадия состоит из деления окружающего «бланкета» изотопа урана-238, который расщепляется нейтронами такой высокой энергии. Эта третья ступень обеспечивает примерно половину мощности такого оружия.

Выброс продуктов деления приблизительно пропорционален высвободившейся взрывной мощности, хотя синтез как таковой их не вызывает.Таким образом, с 1952 по 1962 год, когда при атмосферных испытаниях было выделено в тысячу раз больше энергии, чем раньше, количество продуктов деления, выброшенных в атмосферу, увеличилось бы в гораздо меньшей степени.

Чтобы завершить этот подсчет общего количества выпадений на сегодняшний день, все атмосферные испытания с 1962 года, по-видимому, увеличили количество продуктов деления, выпавших в результате предыдущих испытаний, менее чем на 20 процентов, о чем свидетельствуют измеренные осаждения стронция-90. в последующие годы.

Наиболее важными радионуклидами, оставшимися от испытаний оружия, в настоящее время являются углерод-14, стронций-90 и цезий-137. Средняя глобальная доза от них составляет около 0,005 мЗв / год по сравнению с пиковым средним значением 0,113 мЗв в 1963 году. Остаточные мощности дозы на испытательных площадках в основном низкие (<1 мЗв / год), за исключением Семипалатинска в Казахстане.

Австралийские тесты

Двенадцать ядерных взрывов в атмосфере составили основную часть британских испытаний оружия в Австралии. Три были на островах Монте-Белло (Вашингтон) в 1952 и 1956 годах, два на Эму Филд (Южная Америка) в 1953 году и семь на Маралинге (Южная Америка) в 1956-57 годах.

Подземные испытания и ДНЯО

После подписания договора о запрещении испытаний в атмосфере 1963 года испытания оружия в основном проводились под землей, за исключением Франции и Китая. Подземные испытания не оказали немедленного воздействия на окружающую среду и, как правило, считаются относительно безопасными по сравнению с атмосферными испытаниями.

В 1970 году был подписан Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), и теперь он имеет пять оружейных государств: США, Великобритания, Россия, Франция и Китай. Основа ДНЯО заключалась в том, что другие подписавшие его государства отказывались от варианта ядерного оружия, а взамен им была обещана помощь в развитии гражданской ядерной энергетики со стороны оружейных государств.

Сегодня ДНЯО подписали 187 государств. Единственными государствами со значительными ядерными установками, которые не являются участниками ДНЯО или эквивалентных соглашений о гарантиях, являются Индия и Пакистан, которые взорвали несколько ядерных устройств в 1998 году, и Израиль, который, как обычно считается, обладает ядерным потенциалом. Южная Африка разработала некоторое количество ядерного оружия, но затем демонтировала его под международным контролем и присоединилась к ДНЯО. Ирак и Северная Корея стремились обойти свои обязательства по ДНЯО, и этому помешало международное давление, но впоследствии Северная Корея вышла из ДНЯО, а затем взорвала ядерное устройство под землей в 2006 году.

С 1957 по 1989 год США и СССР провели около 150 подземных взрывов в рамках своих программ мирных ядерных взрывов. Двусторонний договор, охватывающий эти вопросы, был подписан в 1976 году. См. Также информационную страницу «Мирные ядерные взрывы».

Хиросима и Нагасаки с 1945 года

Оба города были восстановлены вскоре после войны и стали важными промышленными центрами. Население Хиросимы выросло до более чем одного миллиона человек, а Нагасаки — до 440 000 человек.Основными отраслями промышленности в Хиросиме сегодня являются машиностроение, автомобилестроение (Mazda) и пищевая промышленность, отрасли в Нагасаки связаны с его международным портом, в частности, Mitsubishi Heavy Industries, в настоящее время являющаяся крупным поставщиком ядерных реакторов.

Артикулы:

Эдвард Почин, Ядерная радиация: риски и преимущества , Clarendon Press Oxford (1983)
НКДАР ООН, Источники и эффекты ионизирующего излучения (1977 и 1994)
Ф. Барнаби, Последствия глобальной ядерной войны: Арсеналы , Ambio XI, # 2-3 (1982)
Международное агентство по атомной энергии, Радиация, люди и окружающая среда (февраль 2004 г.)
Обзор стратегических бомбардировок США — сводный отчет (июль 1946 г.)
Джейн Ориент, Фукусима и размышления о радиации как орудии террора, Журнал американских врачей и хирургов, 19, 2, стр. 48 (лето 2014 г.)
Информацию по вопросам оружия и испытаний можно найти на веб-сайте проекта Nuclear Files

Примечание: Всемирная ядерная ассоциация, выступая против распространения ядерного оружия и его испытаний, обычно не комментирует это.Однако из-за общественного интереса и для дополнения информационных страниц о гарантиях и противодействии распространению оружия эта страница пытается дополнить фактическую информацию, обычно предоставляемую Ассоциацией о мирном использовании ядерной энергии.