قوة القنبلة النووية الحرارية. كيف تعمل القنبلة الهيدروجينية وماهي عواقب الانفجار؟ الرسوم البيانية. الوصول إلى حد الطاقة

القوة التدميرية التي ، في حالة حدوث انفجار ، لا يمكن لأحد أن يوقفها. ما هي أقوى قنبلة في العالم؟ للإجابة على هذا السؤال ، تحتاج إلى فهم ميزات بعض القنابل.

ما هي القنبلة؟

تعمل محطات الطاقة النووية على مبدأ إطلاق الطاقة النووية وتقييدها. يجب التحكم في هذه العملية. يتم تحويل الطاقة المنبعثة إلى كهرباء. تسبب القنبلة الذرية تفاعلًا متسلسلًا لا يمكن السيطرة عليه تمامًا ، وتتسبب الكمية الهائلة من الطاقة المنبعثة في دمار هائل. اليورانيوم والبلوتونيوم ليسا عناصر غير ضارة في الجدول الدوري ، بل يؤديان إلى كوارث عالمية.

قنبلة ذرية

لفهم ما هي أقوى قنبلة ذرية على هذا الكوكب ، سوف نتعلم المزيد عن كل شيء. تنتمي القنابل الهيدروجينية والذرية إلى صناعة الطاقة النووية. إذا جمعت قطعتين من اليورانيوم ، ولكن سيكون لكل منهما كتلة أقل من الكتلة الحرجة ، فإن هذا "الاتحاد" سيتجاوز الكتلة الحرجة بشكل كبير. يشارك كل نيوترون في تفاعل متسلسل ، لأنه يقسم النواة ويطلق 2-3 نيوترونات أخرى ، مما يتسبب في تفاعلات انحلال جديدة.

قوة النيوترون خارجة تماما عن سيطرة الإنسان. في أقل من ثانية ، لا تطلق مئات المليارات من عمليات التحلل المتكونة حديثًا كمية هائلة من الطاقة فحسب ، بل تصبح أيضًا مصادر لأقوى إشعاع. يغطي هذا المطر المشع الأرض والحقول والنباتات وجميع الكائنات الحية في طبقة سميكة. إذا تحدثنا عن كوارث هيروشيما ، يمكننا أن نرى أن جرامًا واحدًا تسبب في وفاة 200 ألف شخص.

مبدأ العمل ومزايا القنبلة الفراغية

يُعتقد أن القنبلة الفراغية ، التي تم إنشاؤها باستخدام أحدث التقنيات ، يمكنها منافسة القنبلة النووية. الحقيقة هي أنه بدلاً من مادة تي إن تي ، يتم استخدام مادة غازية هنا ، والتي تكون أقوى بعشرات المرات. القنبلة الجوية عالية القوة هي أقوى قنبلة مفرغة غير نووية في العالم. يمكن أن تدمر العدو ، ولكن في نفس الوقت لن تتضرر المنازل والمعدات ، ولن تكون هناك منتجات تسوس.

ما هو مبدأ عملها؟ مباشرة بعد سقوطه من القاذفة ، ينطلق صاعق من مسافة ما من الأرض. انهار الهيكل وتناثرت سحابة ضخمة. عند مزجه بالأكسجين ، يبدأ في اختراق أي مكان - في المنازل والمخابئ والملاجئ. يشكل حرق الأكسجين فراغًا في كل مكان. عند إلقاء هذه القنبلة ، يتم إنتاج موجة تفوق سرعة الصوت وتتولد درجة حرارة عالية جدًا.

الفرق بين القنبلة المكنسة الامريكية والروسية

الاختلافات هي أن الأخير يمكن أن يدمر العدو ، حتى في المخبأ ، بمساعدة رأس حربي مناسب. أثناء الانفجار في الهواء ، يسقط الرأس الحربي ويضرب الأرض بقوة ، مختبئًا حتى عمق 30 مترًا. بعد الانفجار ، تتشكل سحابة ، تزداد في الحجم ، ويمكن أن تخترق الملاجئ وتنفجر هناك. من ناحية أخرى ، تمتلئ الرؤوس الحربية الأمريكية بمادة تي إن تي العادية ، وهذا هو سبب تدميرها للمباني. تدمر القنبلة الفراغية شيئًا معينًا ، نظرًا لأن نصف قطرها أصغر. لا يهم أي قنبلة هي الأقوى - أي منها يوجه ضربة مدمرة لا تضاهى تؤثر على جميع الكائنات الحية.

قنبلة هيدروجينية

القنبلة الهيدروجينية هي سلاح نووي رهيب آخر. إن مزيج اليورانيوم والبلوتونيوم لا يولد الطاقة فحسب ، بل يولد أيضًا درجة حرارة تصل إلى مليون درجة. تتحد نظائر الهيدروجين في نوى الهيليوم ، مما يخلق مصدرًا للطاقة الهائلة. القنبلة الهيدروجينية هي الأقوى - حقيقة. يكفي أن نتخيل أن انفجارها يعادل انفجار 3000 قنبلة ذرية في هيروشيما. في كل من الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي السابق ، يمكن للمرء أن يحصي 40 ألف قنبلة ذات قدرات مختلفة - نووية وهيدروجينية.

انفجار مثل هذه الذخيرة يمكن مقارنته بالعمليات التي يتم ملاحظتها داخل الشمس والنجوم. تقوم النيوترونات السريعة بتقسيم قذائف اليورانيوم للقنبلة نفسها بسرعة كبيرة. لا يتم إطلاق الحرارة فحسب ، بل يتم إطلاق السقوط الإشعاعي أيضًا. يوجد ما يصل إلى 200 نظير. إن إنتاج مثل هذه الأسلحة النووية أرخص من الأسلحة النووية ، ويمكن زيادة تأثيرها عدة مرات حسب الرغبة. هذه هي أقوى قنبلة انفجارية تم اختبارها في الاتحاد السوفيتي في 12 أغسطس 1953.

عواقب الانفجار

نتيجة انفجار القنبلة الهيدروجينية ثلاثة أضعاف. أول شيء يحدث هو ملاحظة موجة انفجار قوية. تعتمد قوتها على ارتفاع الانفجار ونوع التضاريس وكذلك درجة شفافية الهواء. يمكن أن تتشكل أعاصير نارية كبيرة لا تهدأ لعدة ساعات. ومع ذلك ، فإن النتيجة الثانوية والأكثر خطورة التي يمكن أن تسببها أقوى قنبلة نووية حرارية هي الإشعاع المشع وتلوث المنطقة المحيطة لفترة طويلة.

بقايا مشعة من انفجار قنبلة هيدروجينية

أثناء الانفجار ، تحتوي كرة النار على العديد من الجسيمات المشعة الصغيرة جدًا المحاصرة في طبقة الغلاف الجوي للأرض وتبقى هناك لفترة طويلة. عند ملامستها للأرض ، تخلق كرة النار هذه غبارًا متوهجًا يتكون من جزيئات تسوس. أولاً ، يستقر واحد كبير ، ثم أخف ، والذي ينتشر بمساعدة الريح على مدى مئات الكيلومترات. يمكن رؤية هذه الجسيمات بالعين المجردة ، على سبيل المثال ، يمكن رؤية هذا الغبار على الثلج. إنها قاتلة إذا كان أي شخص في الجوار. يمكن لأصغر الجسيمات البقاء في الغلاف الجوي لسنوات عديدة وبالتالي "تسافر" ، وتطير حول الكوكب بأكمله عدة مرات. سيصبح انبعاثها الإشعاعي أضعف بحلول الوقت الذي تتساقط فيه على شكل هطول.

انفجارها قادر على محو موسكو من على وجه الأرض في غضون ثوان. سوف يتبخر مركز المدينة بسهولة بالمعنى الحقيقي للكلمة ، ويمكن أن يتحول كل شيء آخر إلى أصغر الأنقاض. كانت أقوى قنبلة في العالم ستقضي على نيويورك بكل ناطحات السحاب. بعد ذلك ، ستبقى فوهة بركان ملساء بطول عشرين كيلومترًا. مع مثل هذا الانفجار ، لم يكن من الممكن الهروب بالنزول في مترو الأنفاق. سيتم تدمير المنطقة بأكملها داخل دائرة نصف قطرها 700 كيلومتر وإصابة الجسيمات المشعة.

انفجار "قنبلة القيصر" - أكون أو لا أكون؟

في صيف عام 1961 ، قرر العلماء اختبار ومراقبة الانفجار. كان من المفترض أن تنفجر أقوى قنبلة في العالم في موقع اختبار يقع في أقصى شمال روسيا. تحتل المساحة الضخمة للمضلع كامل أراضي جزيرة نوفايا زيمليا. كان حجم الهزيمة 1000 كيلومتر. كان من الممكن أن يتسبب الانفجار في إصابة مراكز صناعية مثل فوركوتا ودودينكا ونوريلسك بالعدوى. بعد أن فهم العلماء حجم الكارثة ، أخذوا رؤوسهم وأدركوا أن الاختبار قد أُلغي.

لم يكن هناك مكان لاختبار القنبلة الشهيرة والقوية بشكل لا يصدق في أي مكان على هذا الكوكب ، فقط القارة القطبية الجنوبية بقيت. لكنها فشلت أيضًا في تنفيذ انفجار في القارة الجليدية ، نظرًا لأن الإقليم يعتبر دوليًا ومن غير الواقعي ببساطة الحصول على إذن لمثل هذه الاختبارات. اضطررت إلى تقليل شحنة هذه القنبلة مرتين. ومع ذلك ، تم تفجير القنبلة في 30 أكتوبر 1961 في نفس المكان - في جزيرة نوفايا زمليا (على ارتفاع حوالي 4 كيلومترات). خلال الانفجار ، لوحظ فطر ذري ضخم وحشي ، ارتفع إلى 67 كيلومترًا ، ودارت موجة الصدمة الكوكب ثلاث مرات. بالمناسبة ، في متحف "Arzamas-16" ، في مدينة ساروف ، يمكنك مشاهدة نشرة إخبارية عن الانفجار في رحلة ، على الرغم من أنهم يقولون إن هذا المشهد ليس لضعاف القلوب.

في نهاية الثلاثينيات من القرن الماضي ، تم بالفعل اكتشاف انتظام الانشطار والانحلال في أوروبا ، وتحولت القنبلة الهيدروجينية من خيال علمي إلى حقيقة. إن تاريخ تطوير الطاقة النووية مثير للاهتمام ولا يزال يمثل منافسة مثيرة بين الإمكانات العلمية للبلدان: ألمانيا النازية والاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة الأمريكية. لم تكن أقوى قنبلة تحلم بامتلاكها أي دولة سلاحًا فحسب ، بل كانت أيضًا أداة سياسية قوية. أصبحت الدولة التي كانت تمتلكها في ترسانتها في الواقع كلي القدرة ويمكن أن تملي قواعدها الخاصة.

القنبلة الهيدروجينية لها تاريخها الخاص في الخلق ، والذي يعتمد على القوانين الفيزيائية ، أي العملية النووية الحرارية. في البداية ، سميت بشكل غير صحيح بأنها ذرية ، وكان اللوم على الأمية. عمل العالم بيته ، الذي حصل لاحقًا على جائزة نوبل ، على مصدر اصطناعي للطاقة - انشطار اليورانيوم. كانت هذه المرة ذروة النشاط العلمي للعديد من الفيزيائيين ، ومن بينهم كان هناك رأي مفاده أن الأسرار العلمية لا ينبغي أن توجد على الإطلاق ، لأن قوانين العلوم في البداية هي قوانين دولية.

من الناحية النظرية ، تم اختراع القنبلة الهيدروجينية ، ولكن الآن ، بمساعدة المصممين ، كان عليها الحصول على أشكال تقنية. بقيت فقط لتعبئتها في غلاف معين واختبارها من أجل القوة. هناك عالمان سترتبط أسماؤهما إلى الأبد بإنشاء هذا السلاح القوي: في الولايات المتحدة هو إدوارد تيلر ، وفي الاتحاد السوفيتي هو أندريه ساخاروف.

في الولايات المتحدة ، بدأ الفيزيائي بدراسة المشكلة النووية الحرارية في وقت مبكر من عام 1942. بأمر من هاري ترومان ، رئيس الولايات المتحدة آنذاك ، عمل أفضل العلماء في البلاد على هذه المشكلة ، ابتكروا سلاح تدمير جديد بشكل أساسي. علاوة على ذلك ، كان أمر الحكومة هو الحصول على قنبلة بسعة لا تقل عن مليون طن من مادة تي إن تي. تم إنشاء القنبلة الهيدروجينية بواسطة تيلر وأظهرت للإنسانية في هيروشيما وناغازاكي قدراتها غير المحدودة ولكن المدمرة.

أسقطت قنبلة على هيروشيما تزن 4.5 طن وتحتوي على 100 كيلوجرام من اليورانيوم. يعادل هذا الانفجار ما يقرب من 12500 طن من مادة تي إن تي. تم تدمير مدينة ناغازاكي اليابانية بواسطة قنبلة بلوتونيوم من نفس الكتلة ، لكنها تعادل 20 ألف طن من مادة تي إن تي.

قدم الأكاديمي السوفييتي المستقبلي أ.ساخاروف في عام 1948 ، بناءً على بحثه ، تصميم قنبلة هيدروجينية تحت اسم RDS-6. ذهب بحثه على فرعين: الأول كان يسمى "نفخة" (RDS-6s) ، وكانت ميزته عبارة عن شحنة ذرية محاطة بطبقات من العناصر الثقيلة والخفيفة. الفرع الثاني هو "الأنبوب" أو (RDS-6t) ، حيث كانت قنبلة البلوتونيوم في سائل الديوتيريوم. بعد ذلك ، تم إجراء اكتشاف مهم للغاية ، والذي أثبت أن اتجاه "الأنبوب" هو طريق مسدود.

مبدأ تشغيل القنبلة الهيدروجينية هو كما يلي: أولاً ، تنفجر شحنة داخل غلاف HB ، وهو البادئ في تفاعل نووي حراري ، ونتيجة لذلك يحدث وميض نيوتروني. في هذه الحالة ، تكون العملية مصحوبة بإطلاق درجة حرارة عالية ، وهو أمر ضروري لكي تبدأ النيوترونات الأخرى في قصف مادة ديوتريد الليثيوم ، وهي بدورها ، تحت التأثير المباشر للنيوترونات ، تنقسم إلى عنصرين: التريتيوم. والهيليوم. يشكل المصهر الذري المستخدم المكونات الضرورية للتوليف حتى يتم المضي قدمًا في القنبلة التي تم تنشيطها بالفعل. هنا مبدأ صعب لتشغيل القنبلة الهيدروجينية. بعد هذا الإجراء الأولي ، يبدأ التفاعل النووي الحراري مباشرة في خليط من الديوتيريوم والتريتيوم. في هذا الوقت ، تزداد درجة الحرارة في القنبلة أكثر فأكثر ، ويشارك المزيد والمزيد من الهيدروجين في الاندماج. إذا اتبعت وقت ردود الفعل هذه ، فيمكن وصف سرعة عملها بأنها فورية.

بعد ذلك ، بدأ العلماء في استخدام ليس اندماج النوى ، ولكن الانشطار. ينتج عن انشطار طن واحد من اليورانيوم طاقة تعادل 18 مليون طن. هذه القنبلة لديها قوة هائلة. تنتمي أقوى قنبلة صنعتها البشرية إلى الاتحاد السوفيتي. حتى أنها دخلت كتاب غينيس للأرقام القياسية. كانت موجة الانفجار لها تساوي 57 (تقريبًا) ميغا طن من مادة تي إن تي. تم تفجيره في عام 1961 في منطقة أرخبيل نوفايا زيمليا.

أسلحة نووية حرارية

سلاح نووي حراري(إنها قنبلة هيدروجينية) - نوع من الأسلحة النووية ، تعتمد قوتها التدميرية على استخدام طاقة تفاعل الاندماج النووي للعناصر الخفيفة في العناصر الأثقل (على سبيل المثال ، اندماج نواة واحدة لذرة الهيليوم من نواتين من ذرات الديوتيريوم) ، حيث يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة.

وصف عام

يمكن بناء جهاز متفجر نووي حراري باستخدام الديوتيريوم السائل أو الديوتيريوم المضغوط الغازي. لكن ظهور الأسلحة النووية الحرارية أصبح ممكنًا فقط بفضل مجموعة متنوعة من هيدريد الليثيوم - ديوتريد الليثيوم 6. هذا مركب من النظير الثقيل للهيدروجين - الديوتيريوم ونظير الليثيوم برقم كتلي 6.

الليثيوم -6 ديوتريد مادة صلبة تسمح لك بتخزين الديوتيريوم (الذي تكون حالته الطبيعية غازًا في ظل الظروف العادية) في درجات حرارة موجبة ، بالإضافة إلى مكونه الثاني ، الليثيوم 6 ، وهو مادة خام للحصول على أكثر نادر نظير الهيدروجين - التريتيوم. في الواقع ، 6 Li هو المصدر الصناعي الوحيد للتريتيوم:

استخدمت الذخائر النووية الحرارية الأمريكية المبكرة أيضًا ديوتريد الليثيوم الطبيعي ، والذي يحتوي أساسًا على نظير الليثيوم مع عدد كتلته 7. كما أنه يعمل كمصدر للتريتيوم ، ولكن لهذا ، يجب أن يكون للنيوترونات المشاركة في التفاعل طاقة 10 إلكترون فولت و أعلى.

تتكون القنبلة النووية الحرارية ، التي تعمل على مبدأ تيلر-أولام ، من مرحلتين: مشغل وحاوية بها وقود نووي حراري.

الزناد هو سلاح نووي صغير من البلوتونيوم المعزز بالاندماج بقوة عدة كيلوطن. تتمثل مهمة المشغل في تهيئة الظروف اللازمة لتحريض تفاعل نووي حراري - ارتفاع درجة الحرارة والضغط.

حاوية الوقود النووي الحراري هي العنصر الرئيسي للقنبلة. يوجد بداخلها وقود نووي حراري - ديوتريد الليثيوم 6 - وقضيب بلوتونيوم يقع على طول محور الحاوية ، والذي يلعب دور فتيل لتفاعل نووي حراري. يمكن صنع غلاف الحاوية من اليورانيوم 238 ، وهي مادة تنشطر تحت تأثير النيوترونات السريعة (> 0.5 ميجا إلكترون فولت) المنبعثة أثناء تفاعل الاندماج ، ومن الرصاص. الحاوية مغطاة بطبقة من ماص النيوترون (مركبات البورون) لحماية الوقود النووي الحراري من التسخين المبكر بواسطة تدفقات النيوترونات بعد انفجار الزناد. يتم تعبئة الزناد المحوري والحاوية ببلاستيك خاص يقوم بتوصيل الإشعاع من الزناد إلى الحاوية ، ويتم وضعهما في جسم قنبلة مصنوع من الفولاذ أو الألومنيوم.

من الممكن أن تكون المرحلة الثانية ليست على شكل أسطوانة ، بل على شكل كرة. مبدأ التشغيل هو نفسه ، ولكن بدلاً من قضيب الاشتعال البلوتونيوم ، يتم استخدام كرة مجوفة من البلوتونيوم ، تقع بالداخل وتتخللها طبقات من ديوتريد الليثيوم -6. أثبتت الاختبارات النووية للقنابل ذات المرحلة الثانية الكروية أنها أكثر فعالية من القنابل باستخدام المرحلة الثانية الأسطوانية.

عندما ينفجر الزناد ، يتم إطلاق 80٪ من الطاقة على شكل نبضة قوية من الأشعة السينية الناعمة ، والتي تمتصها قشرة المرحلة الثانية وحشو البلاستيك ، الذي يتحول إلى بلازما ذات درجة حرارة عالية تحت ضغط مرتفع. نتيجة للتسخين الحاد لقشرة اليورانيوم (الرصاص) ، يحدث استئصال مادة الغلاف ويظهر الدفع النفاث ، والذي يضغط ، مع ضغوط الضوء والبلازما ، على المرحلة الثانية. في الوقت نفسه ، ينخفض ​​حجمه عدة آلاف من المرات ، ويتم تسخين الوقود النووي الحراري إلى درجات حرارة هائلة. ومع ذلك ، لا يزال الضغط ودرجة الحرارة غير كافيين لبدء تفاعل نووي حراري ، وخلق الظروف اللازمة يكمل قضيب البلوتونيوم ، الذي يدخل في حالة فوق الحرجة - يبدأ التفاعل النووي داخل الحاوية. تتفاعل النيوترونات المنبعثة من قضيب البلوتونيوم المحترق مع الليثيوم 6 ، مما ينتج عنه التريتيوم الذي يتفاعل مع الديوتيريوم.

أرأس حربي قبل الانفجار الخطوة الأولى في الأعلى ، والخطوة الثانية في الأسفل. كلا المكونين من قنبلة نووية حرارية.
بتنفجر المادة المتفجرة في المرحلة الأولى ، وتضغط نواة البلوتونيوم إلى حالة فوق حرجة وتبدأ سلسلة تفاعل انشطاري.
جتنتج عملية الانقسام في المرحلة الأولى نبضة من الأشعة السينية تنتشر على طول الجزء الداخلي من الغلاف ، وتخترق قلب EPS.
ديتم ضغط المرحلة الثانية بسبب الاجتثاث (التبخر) تحت تأثير الأشعة السينية ، ويذهب قضيب البلوتونيوم داخل المرحلة الثانية إلى حالة فوق الحرجة ، مما يؤدي إلى بدء تفاعل متسلسل ، وإطلاق كمية هائلة من الحرارة.
هفي ديوتريد الليثيوم 6 المضغوط والمسخن ، يحدث تفاعل اندماجي ، ويكون تدفق النيوترونات المنبعث هو البادئ لتفاعل الانقسام في العبث. الكرة النارية تتوسع ...

إذا كان غلاف الحاوية مصنوعًا من اليورانيوم الطبيعي ، فإن النيوترونات السريعة المتولدة نتيجة تفاعل الاندماج تسبب تفاعلات انشطارية لذرات اليورانيوم 238 بداخلها ، مما يضيف طاقتها إلى الطاقة الكلية للانفجار. بطريقة مماثلة ، يتم إنشاء انفجار نووي حراري بقوة غير محدودة عمليًا ، حيث يمكن أن توجد طبقات أخرى من ديوتريد الليثيوم وطبقات من اليورانيوم 238 (نفث) خلف الغلاف.

جهاز الذخيرة النووية الحرارية

توجد الذخائر الحرارية النووية في شكل قنابل جوية ( هيدروجينأو قنبلة نووية حرارية) والرؤوس الحربية للصواريخ الباليستية والجوالة.

قصة

أكبر قنبلة هيدروجينية تم تفجيرها على الإطلاق هي القنبلة السوفيتية "القيصر بومبا" التي تبلغ سعتها 50 ميغا طن ، والتي تم تفجيرها في 30 أكتوبر 1961 في موقع اختبار أرخبيل نوفايا زيمليا. وفي وقت لاحق ، قال نيكيتا خروتشوف مازحًا علنًا إن القنبلة التي يبلغ وزنها 100 ميغا طن كان من المفترض أصلاً أن يتم تفجيرها ، ولكن تم تخفيف الشحنة "حتى لا تتحطم كل النوافذ في موسكو". من الناحية الهيكلية ، تم تصميم القنبلة بالفعل ل 100 ميغا طن ، ويمكن تحقيق هذه القوة عن طريق استبدال عبث الرصاص باليورانيوم. تم تفجير القنبلة على ارتفاع 4000 متر فوق موقع اختبار نوفايا زيمليا. دارت موجة الصدمة بعد الانفجار حول الكرة الأرضية ثلاث مرات. على الرغم من الاختبار الناجح ، لم تدخل القنبلة الخدمة ؛ ومع ذلك ، كان إنشاء واختبار القنبلة الخارقة ذا أهمية سياسية كبيرة ، مما يدل على أن الاتحاد السوفيتي قد حل مشكلة تحقيق أي مستوى من القوة العملاقة للترسانة النووية. من الغريب أنه بعد ذلك توقف نمو القوة الضخمة للترسانة النووية الأمريكية.

اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

كان أول مشروع سوفيتي لجهاز نووي حراري يشبه كعكة طبقة ، وبالتالي حصل على الاسم الرمزي "سلويكا". تم تطوير المشروع في عام 1949 (حتى قبل اختبار القنبلة النووية السوفيتية الأولى) بواسطة Andrei Sakharov و Vitaly Ginzburg وكان له تكوين شحنة مختلف عن مخطط Teller-Ulam المنفصل المعروف الآن (إنجليزي)الروسية . في الشحنة ، تتناوب طبقات من المواد الانشطارية مع طبقات من وقود الاندماج - ديوتريد الليثيوم الممزوج بالتريتيوم ("الفكرة الأولى لساخاروف"). لم تفعل شحنة الاندماج ، الموجودة حول شحنة الانشطار ، سوى القليل لزيادة الطاقة الإجمالية للجهاز (يمكن لأجهزة Teller-Ulam الحديثة أن تعطي عامل مضاعفة يصل إلى 30 مرة). بالإضافة إلى ذلك ، كانت مناطق شحنات الانشطار والاندماج تتخللها المتفجرات التقليدية - البادئ في تفاعل الانشطار الأولي ، مما زاد من الكتلة المطلوبة للمتفجرات التقليدية. تم اختبار أول جهاز RDS-6s من نوع Sloika في عام 1953 ، وكان اسمه Joe-4 في الغرب (تمت تسمية التجارب النووية السوفيتية الأولى من اللقب الأمريكي جوزيف (جوزيف) ستالين "العم جو"). كانت قوة الانفجار تعادل 400 كيلوطن بكفاءة 15-20٪ فقط. أظهرت الحسابات أن تمدد المواد غير المتفاعلة يمنع زيادة الطاقة لأكثر من 750 كيلوطن.

بعد أن أجرت الولايات المتحدة اختبار Evie Mike في نوفمبر 1952 ، والذي أثبت إمكانية صنع قنابل ميجا طن ، بدأ الاتحاد السوفيتي في تطوير مشروع آخر. كما ذكر أندريه ساخاروف في مذكراته ، طرح جينزبورغ "الفكرة الثانية" في نوفمبر 1948 واقترحت استخدام ديوتريد الليثيوم في القنبلة ، والذي عند تعريضه للإشعاع بالنيوترونات ، يكون التريتيوم ويطلق الديوتيريوم.

سرعان ما تم توجيه تطوير الأسلحة النووية الحرارية في الولايات المتحدة نحو تصغير تصميم Teller-Ulam ، والذي يمكن تجهيزه بصواريخ باليستية عابرة للقارات (ICBM / ICBMs) وصواريخ باليستية تطلق من الغواصات (SLBMs / SLBMs). بحلول عام 1960 ، تم اعتماد الرؤوس الحربية من فئة W47 ميغا طن المنتشرة على غواصات مجهزة بصواريخ بولاريس الباليستية. كان وزن الرؤوس الحربية 700 رطل (320 كجم) وكان قطرها 18 بوصة (50 سم). أظهرت الاختبارات اللاحقة انخفاض موثوقية الرؤوس الحربية المثبتة على صواريخ بولاريس والحاجة إلى تحسينها. بحلول منتصف السبعينيات ، جعل تصغير الإصدارات الجديدة من الرؤوس الحربية وفقًا لنظام Teller-Ulam من الممكن وضع 10 رؤوس حربية أو أكثر في أبعاد الرأس الحربي للصواريخ ذات الرؤوس الحربية المتعددة (MIRV).

بريطانيا العظمى

اسبانيا ، 1966

في 17 يناير 1966 ، اصطدمت قاذفة أمريكية من طراز B-52 مع ناقلة نفط فوق إسبانيا ، مما أسفر عن مقتل سبعة أشخاص. من بين القنابل النووية الحرارية الأربع التي كانت على متن الطائرة ، تم اكتشاف ثلاث على الفور ، واحدة - بعد شهرين من البحث.

جرينلاند ، 1968

في 21 يناير 1968 ، تحطمت طائرة من طراز B-52 أقلعت من مطار بلاتسبرج (نيويورك) في الساعة 21:40 بتوقيت وسط أوروبا في القشرة الجليدية لخليج نورث ستار (جرينلاند) على بعد خمسة عشر كيلومترًا من قاعدة ثول الجوية الأمريكية. كان على متن الطائرة 4 قنابل نووية حرارية.

ساهم الحريق في تفجير عبوات مساعدة في جميع القنابل الذرية الأربع الموجودة في الخدمة مع القاذفة ، لكنه لم يؤد إلى انفجار أجهزة نووية بشكل مباشر ، حيث لم يتم وضعها في حالة تأهب من قبل الطاقم. عمل أكثر من 700 مدني دنماركي وعسكري أمريكي في ظروف خطرة بدون معدات حماية شخصية ، مما أدى إلى إزالة التلوث الإشعاعي. في عام 1987 ، حاول ما يقرب من 200 عامل دنماركي مقاضاة الولايات المتحدة دون جدوى. ومع ذلك ، تم نشر بعض المعلومات من قبل السلطات الأمريكية بموجب قانون حرية المعلومات. لكن كار أولباك ، كبير المستشارين في المعهد الوطني الدنماركي للنظافة الإشعاعية ، قال إن الدنمارك فحصت بعناية صحة العمال في ثول ولم تجد أي دليل على زيادة الوفيات أو معدلات الإصابة بالسرطان.

Ivy Mike - أول اختبار جوي لقنبلة هيدروجينية أجرته الولايات المتحدة في Enewetak Atoll في 1 نوفمبر 1952.

قبل 65 عامًا ، فجر الاتحاد السوفيتي أول قنبلة نووية حرارية. كيف يتم ترتيب هذا السلاح ، وماذا يمكن أن يفعل وما لا يستطيع؟ في 12 أغسطس 1953 ، تم تفجير أول قنبلة نووية حرارية "عملية" في الاتحاد السوفيتي. سنتحدث عن تاريخ إنشائها ونرى ما إذا كان صحيحًا أن هذه الذخيرة لا تلوث البيئة تقريبًا ، ولكنها يمكن أن تدمر العالم.

ظهرت فكرة السلاح النووي الحراري ، حيث تندمج نوى الذرات بدلاً من الانقسام ، كما في القنبلة الذرية ، في موعد لا يتجاوز عام 1941. خطرت في أذهان الفيزيائيين إنريكو فيرمي وإدوارد تيلر. في نفس الوقت تقريبًا ، شاركوا في مشروع مانهاتن وساعدوا في صنع القنابل التي أسقطت على هيروشيما وناغازاكي. اتضح أن تصميم سلاح نووي حراري أكثر صعوبة.

يمكنك أن تفهم تقريبًا مدى تعقيد القنبلة النووية الحرارية أكثر من القنبلة الذرية من خلال حقيقة أن تشغيل محطات الطاقة النووية كان أمرًا شائعًا منذ فترة طويلة ، وأن محطات الطاقة النووية الحرارية العاملة والعملية لا تزال خيالًا علميًا.

لكي تندمج النوى الذرية مع بعضها البعض ، يجب تسخينها لملايين الدرجات. حصل مخطط الجهاز الذي يسمح بالقيام بذلك على براءة اختراع من قبل الأمريكيين في عام 1946 (كان المشروع يسمى بشكل غير رسمي سوبر) ، لكنهم تذكروا ذلك بعد ثلاث سنوات فقط ، عندما تم اختبار قنبلة نووية بنجاح في الاتحاد السوفياتي.

قال الرئيس الأمريكي هاري ترومان إنه يجب الرد على الاختراق السوفيتي بـ "ما يسمى بالهيدروجين أو القنبلة الخارقة".

بحلول عام 1951 ، قام الأمريكيون بتجميع الجهاز واختباره تحت الاسم الرمزي "جورج". كان التصميم عبارة عن طارة - بمعنى آخر دونات - مع نظائر ثقيلة من الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم. تم اختيارهم لأن هذه النوى أسهل في الاندماج من نوى الهيدروجين العادية. كان الفتيل قنبلة نووية. أدى الانفجار إلى ضغط الديوتيريوم والتريتيوم ، فاندمجوا ، وأعطوا تيارًا من النيوترونات السريعة وأشعلوا بطانة اليورانيوم. في القنبلة الذرية العادية ، لا تنشطر: هناك فقط نيوترونات بطيئة لا تستطيع صنع نظير مستقر لانشطار اليورانيوم. على الرغم من أن طاقة الاندماج النووي شكلت ما يقرب من 10 ٪ من إجمالي الطاقة لانفجار جورج ، فإن "اشتعال" اليورانيوم 238 جعل من الممكن رفع قوة الانفجار ضعف ما هو معتاد ، إلى 225 كيلو طن.

بسبب اليورانيوم الإضافي ، تبين أن الانفجار قوته ضعف قوة القنبلة الذرية التقليدية. لكن الاندماج النووي الحراري يمثل 10٪ فقط من الطاقة المنبعثة: أظهرت الاختبارات أن نوى الهيدروجين لا تنضغط بقوة كافية.

ثم اقترح عالم الرياضيات ستانيسلاف أولام نهجًا مختلفًا - فتيل نووي من مرحلتين. كانت فكرته هي وضع قضيب من البلوتونيوم في منطقة "الهيدروجين" بالجهاز. أدى انفجار المصهر الأول إلى "إشعال" البلوتونيوم ، واصطدمت موجتا صدم واثنان من حزم الأشعة السينية - وقفز الضغط ودرجة الحرارة بدرجة كافية لبدء الاندماج النووي الحراري. تم اختبار الجهاز الجديد في Enewetok Atoll في المحيط الهادئ في عام 1952 - كانت القوة التفجيرية للقنبلة بالفعل عشرة ميغا طن من مادة TNT.

ومع ذلك ، كان هذا الجهاز أيضًا غير مناسب للاستخدام كسلاح عسكري.

لكي تندمج نوى الهيدروجين ، يجب أن تكون المسافة بينهما ضئيلة ، لذلك تم تبريد الديوتيريوم والتريتيوم إلى حالة سائلة ، تقريبًا إلى الصفر المطلق. هذا يتطلب منشأة مبردة ضخمة. الجهاز النووي الحراري الثاني ، في الواقع تعديل موسع لـ George ، يزن 70 طنًا - لا يمكنك إسقاطه من طائرة.

بدأ اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في تطوير قنبلة نووية حرارية في وقت لاحق: اقترح المطورون السوفييت المخطط الأول فقط في عام 1949. كان من المفترض أن يستخدم ديوتريد الليثيوم. إنه معدن ، صلب ، لا يحتاج إلى تسييل ، وبالتالي لم تعد هناك حاجة إلى ثلاجة ضخمة كما في النسخة الأمريكية. لا تقل أهمية عن حقيقة أن الليثيوم 6 ، عند قصفه بالنيوترونات من الانفجار ، أعطى الهيليوم والتريتيوم ، مما يبسط المزيد من اندماج النوى.

كانت قنبلة RDS-6s جاهزة في عام 1953. على عكس الأجهزة النووية الحرارية الأمريكية والحديثة ، لم يكن هناك قضيب بلوتونيوم فيه. يُعرف هذا المخطط باسم "النفث": حيث تتخلل طبقات ديوتريد الليثيوم مع اليورانيوم. في 12 أغسطس ، تم اختبار RDS-6s في موقع اختبار سيميبالاتينسك.

كانت قوة الانفجار 400 كيلو طن من مادة تي إن تي - 25 مرة أقل من المحاولة الثانية للأمريكيين. ولكن يمكن إسقاط RDS-6s من الجو. كانت القنبلة نفسها ستُستخدم في الصواريخ الباليستية العابرة للقارات. وبالفعل في عام 1955 ، قام اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بتحسين من بنات أفكاره النووي الحراري ، وتجهيزه بقضيب بلوتونيوم.

اليوم ، جميع الأجهزة النووية الحرارية تقريبًا - حتى الأجهزة الكورية الشمالية على ما يبدو - تقع في مكان ما بين النماذج السوفيتية والأمريكية المبكرة. يستخدمون جميعًا ديوتريد الليثيوم كوقود ويقومون بإشعاله بمفجر نووي ذي مرحلتين.

كما هو معروف من التسريبات ، حتى أحدث الرؤوس الحربية النووية الأمريكية W88 تشبه RDS-6c: حيث تتخلل طبقات من ديوتريد الليثيوم مع اليورانيوم.

الفرق هو أن الذخائر النووية الحرارية الحديثة ليست وحوشًا متعددة الميجاطن مثل قنبلة القيصر ، ولكنها أنظمة بسعة مئات الكيلوتونات ، مثل RDS-6s. لا أحد لديه رؤوس حربية ميغا طن في ترساناته ، لأن العشرات من الرؤوس الحربية الأقل قوة من الناحية العسكرية هي أكثر قيمة من واحدة قوية: وهذا يسمح لك بضرب المزيد من الأهداف.

يعمل الفنيون مع الرأس الحربي النووي الحراري الأمريكي W80

ما لا تستطيع القنبلة النووية الحرارية

الهيدروجين عنصر شائع للغاية ، وهناك ما يكفي منه في الغلاف الجوي للأرض.

قيل ذات مرة أن انفجارًا نوويًا حراريًا قويًا بدرجة كافية يمكن أن يبدأ تفاعلًا متسلسلًا وسيحترق كل الهواء على كوكبنا. لكن هذه خرافة.

ليس فقط الهيدروجين الغازي ، ولكن أيضًا الهيدروجين السائل ليس كثيفًا بدرجة كافية لبدء الاندماج النووي الحراري. يجب ضغطها وتسخينها بواسطة انفجار نووي ، ويفضل أن يكون ذلك من جوانب مختلفة ، كما هو الحال مع فتيل ذي مرحلتين. لا توجد مثل هذه الظروف في الغلاف الجوي ، لذا فإن تفاعلات الاندماج النووي ذاتية الاستدامة مستحيلة هناك.

ليس هذا هو المفهوم الخاطئ الوحيد حول الأسلحة النووية الحرارية. غالبًا ما يقال إن الانفجار "أنظف" من الانفجار النووي: يقولون أنه عندما تندمج نوى الهيدروجين ، يكون هناك عدد أقل من "الشظايا" - نوى الذرات قصيرة العمر الخطرة التي تعطي تلوثًا إشعاعيًا - أقل مما كانت عليه عند انشطار نوى اليورانيوم.

يعتمد هذا المفهوم الخاطئ على حقيقة أنه أثناء حدوث انفجار نووي حراري ، يُزعم أن معظم الطاقة يتم إطلاقها بسبب اندماج النوى. هذا غير صحيح. نعم ، كانت "قنبلة القيصر" هكذا ، ولكن فقط لأن "قميص" اليورانيوم المخصص للاختبار تم استبداله بالرصاص. الصمامات الحديثة ذات المرحلتين تؤدي إلى تلوث إشعاعي كبير.

منطقة الهزيمة الكاملة المحتملة من قبل "القيصر بومبا" ، المرسومة على خريطة باريس. الدائرة الحمراء هي منطقة التدمير الكامل (نصف قطرها 35 كم). الدائرة الصفراء بحجم كرة النار (نصف قطرها 3.5 كم).

صحيح ، لا يزال هناك ذرة من الحقيقة في أسطورة القنبلة "النظيفة". خذ أفضل رأس حربي نووي حراري أمريكي W88. مع انفجارها على الارتفاع الأمثل فوق المدينة ، ستتزامن منطقة الدمار الشديد عمليا مع منطقة الضرر الإشعاعي ، الذي يشكل خطرا على الحياة. سيكون هناك عدد قليل من الوفيات من مرض الإشعاع: سيموت الناس من الانفجار نفسه ، وليس من الإشعاع.

تقول أسطورة أخرى أن الأسلحة النووية الحرارية قادرة على تدمير الحضارة البشرية بأكملها ، وحتى الحياة على الأرض. هذا أيضا مستحيل عمليا. يتم توزيع طاقة الانفجار في ثلاثة أبعاد ، وبالتالي ، مع زيادة قوة الذخيرة بألف مرة ، يزداد نصف قطر التأثير الضار عشر مرات فقط - رأس حربي ميغا طن له نصف قطر تدمير أكبر بعشر مرات فقط من تكتيكي ، كيلوطن واحد.

قبل 66 مليون سنة ، تسبب اصطدام كويكب في انقراض معظم الحيوانات والنباتات البرية. كانت قوة التأثير حوالي 100 مليون ميغا طن - أي 10 آلاف مرة أكثر من القوة الإجمالية لجميع الترسانات النووية الحرارية للأرض. منذ 790 ألف سنة ، اصطدم كويكب بالكوكب ، وكان التأثير مليون ميغا طن ، لكن لم تكن هناك آثار على الأقل لانقراض معتدل (بما في ذلك جنسنا هومو) بعد ذلك. كل من الحياة بشكل عام والشخص أقوى بكثير مما يبدو عليهما.

الحقيقة حول الأسلحة النووية الحرارية ليست شائعة مثل الأساطير. اليوم هو على هذا النحو: ترسانات نووية حرارية من الرؤوس الحربية متوسطة القوة توفر توازنًا استراتيجيًا دقيقًا ، وبسبب ذلك لا يمكن لأحد أن يكوى بحرية بلدان أخرى في العالم بأسلحة ذرية. الخوف من رد فعل نووي حراري هو أكثر من كافٍ كرادع.

في 12 أغسطس 1953 ، الساعة 7:30 صباحًا ، تم اختبار أول قنبلة هيدروجينية سوفيتية في موقع اختبار سيميبالاتينسك ، والذي كان يحمل اسم الخدمة "المنتج RDS ‑ 6c". كانت هذه رابع تجربة سوفيتية لسلاح نووي.

يعود تاريخ بداية العمل الأول على البرنامج النووي الحراري في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية إلى عام 1945. ثم تم تلقي معلومات حول البحث الذي يتم إجراؤه في الولايات المتحدة حول المشكلة النووية الحرارية. بدأها الفيزيائي الأمريكي إدوارد تيلر في عام 1942. تم أخذ مفهوم تيلر للأسلحة النووية الحرارية كأساس ، والذي أطلق عليه اسم "الأنبوب" في دوائر العلماء النوويين السوفييت - حاوية أسطوانية بها مادة الديوتيريوم السائل ، والتي كان من المفترض أن يتم تسخينها عن طريق انفجار جهاز بدء مثل جهاز تقليدي. قنبلة ذرية. فقط في عام 1950 ، وجد الأمريكيون أن "الأنبوب" كان غير واعد ، واستمروا في تطوير تصميمات أخرى. ولكن بحلول هذا الوقت ، كان الفيزيائيون السوفييت قد طوروا بالفعل بشكل مستقل مفهومًا آخر للأسلحة النووية الحرارية ، والذي أدى قريبًا - في عام 1953 - إلى النجاح.

توصل أندريه ساخاروف إلى مخطط بديل للقنبلة الهيدروجينية. استندت القنبلة على فكرة "النفخ" واستخدام الليثيوم 6 ديوتريد. تم تطوير الشحنة النووية الحرارية RDS-6s في KB-11 (وهي اليوم مدينة ساروف ، أرزاماس 16 السابقة ، منطقة نيجني نوفغورود) ، وهي عبارة عن نظام كروي لطبقات من اليورانيوم والوقود النووي الحراري محاط بمتفجرات كيميائية.

لزيادة إطلاق الطاقة في الشحنة ، تم استخدام التريتيوم في تصميمه. كانت المهمة الرئيسية في إنشاء مثل هذا السلاح هي استخدام الطاقة المنبعثة أثناء انفجار القنبلة الذرية لتسخين وإشعال النار في الهيدروجين الثقيل - الديوتيريوم ، لإجراء تفاعلات نووية حرارية مع إطلاق الطاقة التي يمكن أن تدعم نفسها. لزيادة نسبة الديوتيريوم "المحترق" ، اقترح ساخاروف إحاطة الديوتيريوم بقشرة من اليورانيوم الطبيعي العادي ، والتي كان من المفترض أن تبطئ تمددها ، والأهم من ذلك ، زيادة كثافة الديوتيريوم بشكل كبير. لا تزال ظاهرة ضغط التأين للوقود النووي الحراري ، والتي أصبحت أساس القنبلة الهيدروجينية السوفيتية الأولى ، تسمى "التقديس".

وفقًا لنتائج العمل على القنبلة الهيدروجينية الأولى ، حصل أندريه ساخاروف على لقب بطل العمل الاشتراكي والحائز على جائزة ستالين.

تم تصنيع "منتج RDS-6s" على شكل قنبلة قابلة للنقل تزن 7 أطنان ، والتي تم وضعها في فتحة القنبلة في قاذفة Tu-16. للمقارنة ، كانت القنبلة التي صنعها الأمريكيون تزن 54 طناً وكانت بحجم منزل من ثلاثة طوابق.

لتقييم الآثار المدمرة للقنبلة الجديدة ، تم بناء مدينة في موقع اختبار سيميبالاتينسك من المباني الصناعية والإدارية. في المجموع ، كان هناك 190 مبنى مختلف في الميدان. في هذا الاختبار ، ولأول مرة ، تم استخدام مآخذ فراغ لعينات كيميائية إشعاعية ، والتي يتم فتحها تلقائيًا تحت تأثير موجة الصدمة. إجمالاً ، تم تجهيز 500 جهاز قياس وتسجيل وتصوير مختلفين تم تركيبها في حاويات تحت الأرض وهياكل أرضية صلبة لاختبار RDS-6s. الطيران والدعم الفني للاختبارات - قياس ضغط موجة الصدمة على الطائرة في الهواء وقت انفجار المنتج ، وأخذ عينات الهواء من السحابة المشعة ، وتم إجراء التصوير الجوي للمنطقة بواسطة رحلة خاصة وحدة. تم تفجير القنبلة عن بعد بإشارة من جهاز التحكم عن بعد الموجود في المخبأ.

تقرر إجراء انفجار على برج فولاذي بارتفاع 40 مترًا ، وكانت الشحنة تقع على ارتفاع 30 مترًا. تمت إزالة التربة المشعة من الاختبارات السابقة إلى مسافة آمنة ، وأعيد بناء المرافق الخاصة في أماكنها الخاصة على الأساسات القديمة ، وتم بناء مخبأ على بعد 5 أمتار من البرج لتثبيت المعدات التي تم تطويرها في معهد الفيزياء الكيميائية التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، الذي يسجل العمليات النووية الحرارية.

تم تركيب المعدات العسكرية لجميع أنواع القوات في الميدان. خلال الاختبارات ، تم تدمير جميع الهياكل التجريبية داخل دائرة نصف قطرها يصل إلى أربعة كيلومترات. يمكن أن يؤدي انفجار القنبلة الهيدروجينية إلى تدمير مدينة بعرض 8 كيلومترات تمامًا. كانت العواقب البيئية للانفجار رهيبة: شكّل الانفجار الأول 82٪ من السترونشيوم 90 و 75٪ من السيزيوم 137.

وصلت قوة القنبلة إلى 400 كيلوطن ، أي 20 مرة أكثر من القنبلة الذرية الأولى في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي.

كان العمل على صنع القنبلة الهيدروجينية أول "معركة ذكاء" فكرية في العالم على نطاق عالمي حقيقي. بدأ إنشاء القنبلة الهيدروجينية في ظهور مجالات علمية جديدة تمامًا - فيزياء البلازما ذات درجة الحرارة العالية ، وفيزياء كثافات الطاقة الفائقة ، وفيزياء الضغوط الشاذة. لأول مرة في تاريخ البشرية ، تم استخدام النمذجة الرياضية على نطاق واسع.

خلق العمل على "منتج RDS-6s" احتياطيًا علميًا وتقنيًا ، والذي تم استخدامه بعد ذلك في تطوير قنبلة هيدروجينية أكثر تقدمًا بشكل لا يضاهى من نوع جديد تمامًا - قنبلة هيدروجينية ذات تصميم من مرحلتين.

لم تصبح القنبلة الهيدروجينية التي صممها ساخاروف مجرد حجة مضادة خطيرة في المواجهة السياسية بين الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي ، ولكنها تسببت أيضًا في التطور السريع للملاحة الفضائية السوفيتية في تلك السنوات. بعد الاختبارات النووية الناجحة ، تلقى OKB Korolev مهمة حكومية مهمة لتطوير صاروخ باليستي عابر للقارات لإيصال الشحنة التي تم إنشاؤها إلى الهدف. بعد ذلك ، أطلق الصاروخ ، المسمى "السبعة" ، أول قمر صناعي للأرض إلى الفضاء ، وقد أطلق عليه أول رائد فضاء على كوكب الأرض ، يوري غاغارين.

تم إعداد المواد على أساس المعلومات من المصادر المفتوحة