Ядро урана-235 или плутония-239 поглощает нейтрон, становится нестабильным и распадается на два более лёгких ядра-осколка. При этом высвобождаются ν ≈ 2.4–2.9 новых нейтронов и энергия ~ 200 МэВ на акт деления. Условие самоподдерживающейся реакции k_eff < 1 — подкритично (реакция затухает). k_eff = 1 — критично (стационар, как в реакторе). k_eff > 1 — надкритично (взрывной рост). Энергия деления 1 кг чистого U-235 при 100% делении ≈ 17 кт ТНТ. Реально работает 1–25% — остальное разлетается.

Минимальная масса, при которой k_eff = 1. Зависит от: материала, плотности, геометрии (сфера оптимальна), отражателя нейтронов (тампер). Голые сферы (металл, нормальная плотность) Снижение через имплозию M_crit ∝ 1/ρ². Сжатие плутония в 2.5 раза даёт ~6× снижение крит. массы. Поэтому Pu-239 требует имплозивной схемы — гун-тип не успевает собраться до преддетонации. Тампер U-238 отражает нейтроны обратно и инерционно удерживает разлёт. Снижает крит. массу в 2–3 раза, повышает КПД.

Реакция останавливается, когда сборка разлетается и k_eff падает ниже 1. Чем дольше держится сверхкритичность, тем больше делений успеет произойти. Оценка КПД (формула Бете) где α — параметр сборки, Δk = k_eff − 1. Реальные значения: Бустинг Газ дейтерий-тритий в полости пита. При сжатии реакция D + T → He + n + 17.6 МэВ даёт поток быстрых нейтронов, удваивающий эффективность деления до разлёта.

Расширение огненного шара и фронта ударной волны описывается решением Сэдова — Тейлора для точечного взрыва. Радиус ударного фронта где ξ ≈ 1.03 (для воздуха, γ = 1.4), E — энергия, ρ — плотность воздуха. Радиус огненного шара (макс) Высота грибовидного облака Тороидальный вихрь поднимается со скоростью ~100 м/с в первые секунды. Финальная высота: Оптимальная высота подрыва Для максимизации зоны Мах-фронта (отражение ударной волны от земли):

Все формулы и константы взяты из открытых источников: Glasstone & Dolan «The Effects of Nuclear Weapons» (DOE, 1977), The Nuclear Weapon Archive Carey Sublette, NUKEMAP Alex Wellerstein.

Симулятор использует упрощённые феноменологические модели — реальные кривые избыточного давления и теплового потока сложнее (зависят от высоты подрыва, рельефа, метеоусловий). Цель — дать корректный порядок величин и показать правильные масштабы, а не воспроизвести секретные тех-данные. Никаких деталей, которые могли бы помочь сконструировать оружие, здесь нет — все критические массы и КПД давно опубликованы в учебниках.

Эта работа создана с образовательной целью. Чтобы понимать, почему ядерное оружие — самая опасная вещь, изобретённая человеком, и почему весь мир пытается его не использовать.