1 водородна бомба. Термоядрени оръжия. Радиоактивни останки от експлозия на водородна бомба

Много от нашите читатели свързват водородната бомба с атомна, само че много по-мощна. Всъщност това е принципно ново оръжие, чието създаване е изисквало непропорционално големи интелектуални усилия и работи на принципно различни физически принципи.

Редакционен ЛС

"пуф"

Модерна бомба

Единственото общо нещо между атомната и водородната бомби е, че и двете освобождават колосална енергия, скрита в атомното ядро. Това може да стане по два начина: да се разделят тежки ядра, например уран или плутоний, на по-леки (реакция на делене) или да се принудят най-леките изотопи на водорода да се слеят (реакция на синтез). В резултат на двете реакции масата на получения материал винаги е по-малка от масата на първоначалните атоми. Но масата не може да изчезне безследно - тя се превръща в енергия според известната формула на Айнщайн E=mc2.

Атомна бомба

За да се създаде атомна бомба, необходимо и достатъчно условие е да се получи делящ се материал в достатъчно количество. Работата е доста трудоемка, но нискоинтелектуална, по-близка до минната индустрия, отколкото до високата наука. Основните ресурси за създаването на такива оръжия се изразходват за изграждането на гигантски уранови мини и заводи за обогатяване. Доказателство за простотата на устройството е фактът, че между производството на плутония, необходим за първата бомба и първата съветска ядрена експлозия, е минал по-малко от месец.

Нека си припомним накратко принципа на действие на такава бомба, известен от училищния курс по физика. Тя се основава на свойството на урана и някои трансуранови елементи, например плутония, да отделят повече от един неутрон по време на разпадане. Тези елементи могат да се разпадат спонтанно или под въздействието на други неутрони.

Освободеният неутрон може да напусне радиоактивния материал или да се сблъска с друг атом, причинявайки друга реакция на делене. Когато се превиши определена концентрация на вещество (критична маса), броят на новородените неутрони, причиняващи по-нататъшно делене на атомното ядро, започва да надвишава броя на разпадащите се ядра. Броят на разпадащите се атоми започва да расте лавинообразно, раждайки нови неутрони, т.е. възниква верижна реакция. За уран-235 критичната маса е около 50 кг, за плутоний-239 - 5,6 кг. Тоест топка от плутоний с тегло малко по-малко от 5,6 кг е просто топло парче метал, а масата малко повече издържа само няколко наносекунди.

Действителното действие на бомбата е просто: вземаме две полукълба от уран или плутоний, всяко малко по-малко от критичната маса, поставяме ги на разстояние 45 см, покриваме ги с експлозиви и детонираме. Уранът или плутоният се синтероват в парче суперкритична маса и започва ядрена реакция. Всички. Има и друг начин да започнете ядрена реакция - да компресирате парче плутоний с мощна експлозия: разстоянието между атомите ще намалее и реакцията ще започне при по-ниска критична маса. Всички съвременни атомни детонатори работят на този принцип.

Проблемите с атомната бомба започват от момента, в който искаме да увеличим силата на експлозията. Простото увеличаване на делящия се материал не е достатъчно - веднага щом масата му достигне критична маса, той детонира. Бяха измислени различни гениални схеми, например да се направи бомба не от две части, а от много, което накара бомбата да започне да прилича на изкормен портокал и след това да се сглоби в едно цяло с един взрив, но все пак с мощност от над 100 килотона, проблемите станаха непреодолими.

H-бомба

Но горивото за термоядрен синтез няма критична маса. Тук Слънцето, пълно с термоядрено гориво, виси отгоре, вътре в него от милиарди години протича термоядрена реакция и нищо не експлодира. Освен това, по време на реакцията на синтез на, например, деутерий и тритий (тежък и свръхтежък изотоп на водорода), енергията се освобождава 4,2 пъти повече, отколкото при изгарянето на същата маса уран-235.

Създаването на атомната бомба е по-скоро експериментален, отколкото теоретичен процес. Създаването на водородна бомба изисква появата на напълно нови физически дисциплини: физиката на високотемпературната плазма и свръхвисокото налягане. Преди да се започне конструирането на бомба, беше необходимо да се разбере задълбочено природата на явленията, които се случват само в ядрото на звездите. Тук никакви експерименти не могат да помогнат - инструментите на изследователите са само теоретична физика и висша математика. Не е случайно, че гигантска роля в разработването на термоядрени оръжия принадлежи на математиците: Улам, Тихонов, Самарски и др.

Класически супер

До края на 1945 г. Едуард Телър предлага първия дизайн на водородна бомба, наречен "класически супер". За да се създаде чудовищното налягане и температура, необходими за започване на реакцията на синтез, трябваше да се използва конвенционална атомна бомба. Самият „класически супер“ беше дълъг цилиндър, пълен с деутерий. Осигурена е и междинна камера за „запалване“ с деутерий-тритиева смес - реакцията на синтез на деутерий и тритий започва при по-ниско налягане. По аналогия с огъня, деутерият трябваше да играе ролята на дърва за огрев, смес от деутерий и тритий - чаша бензин, а атомна бомба - кибрит. Тази схема беше наречена „лула“ - вид пура с атомна запалка в единия край. Съветските физици започнаха да разработват водородната бомба по същата схема.

Въпреки това, математикът Станислав Улам, използвайки обикновена логаритмична линейка, доказа на Телър, че появата на реакция на синтез на чист деутерий в „супер“ едва ли е възможна и сместа ще изисква такова количество тритий, че за да го произведе, ще е необходимо на практика да се замрази производството на оръжеен плутоний в Съединените щати.

Бутер със захар

В средата на 1946 г. Телър предложи друг дизайн на водородна бомба - „будилника“. Състои се от редуващи се сферични слоеве от уран, деутерий и тритий. По време на ядрената експлозия на централния заряд на плутония се създават необходимото налягане и температура за започване на термоядрена реакция в други слоеве на бомбата. „Будилникът“ обаче изискваше атомен инициатор с висока мощност и Съединените щати (както и СССР) имаха проблеми с производството на оръжеен уран и плутоний.

През есента на 1948 г. Андрей Сахаров стигна до подобна схема. В Съветския съюз дизайнът се наричаше „слойка“. За СССР, който нямаше време да произведе оръжейни уран-235 и плутоний-239 в достатъчни количества, бутер пастата на Сахаров беше панацея. И ето защо.

В конвенционалната атомна бомба естественият уран-238 е не само безполезен (неутронната енергия по време на разпадане не е достатъчна, за да инициира делене), но и вреден, защото жадно абсорбира вторични неутрони, забавяйки верижната реакция. Следователно 90% от оръжейния уран се състои от изотопа уран-235. Въпреки това, неутроните, получени в резултат на термоядрен синтез, са 10 пъти по-енергични от неутроните на делене и естественият уран-238, облъчен с такива неутрони, започва да се дели отлично. Новата бомба направи възможно използването на уран-238, който преди беше смятан за отпадъчен продукт, като експлозив.

Акцентът на „бутер пастата“ на Сахаров беше също използването на кристално вещество с бяла светлина, литиев деутерид 6LiD, вместо тритий с остър дефицит.

Както бе споменато по-горе, смес от деутерий и тритий се запалва много по-лесно от чистия деутерий. Тук обаче предимствата на трития свършват и остават само недостатъците: в нормално състояние тритият е газ, което създава трудности при съхранението; тритият е радиоактивен и се разпада на стабилен хелий-3, който активно изразходва така необходимите бързи неутрони, ограничавайки срока на годност на бомбата до няколко месеца.

Нерадиоактивният литиев деутрид, когато се облъчи с неутрони на бавно делене - последствията от експлозия на атомен предпазител - се превръща в тритий. По този начин радиацията от първичната атомна експлозия незабавно произвежда достатъчно количество тритий за по-нататъшна термоядрена реакция, а деутерият първоначално присъства в литиевия деутерид.

Именно такава бомба, RDS-6s, беше успешно тествана на 12 август 1953 г. в кулата на полигона Семипалатинск. Мощността на експлозията е 400 килотона и все още се спори дали е истинска термоядрен взрив или свръхмощен атомен. В крайна сметка реакцията на термоядрен синтез в бутер пастата на Сахаров представлява не повече от 20% от общата мощност на заряда. Основен принос за експлозията имаше реакцията на разпадане на уран-238, облъчен с бързи неутрони, благодарение на което RDS-6s поставиха началото на ерата на така наречените „мръсни“ бомби.

Факт е, че основното радиоактивно замърсяване идва от продуктите на разпадане (по-специално стронций-90 и цезий-137). По същество „бутер тестото“ на Сахаров беше гигантска атомна бомба, само леко подобрена от термоядрена реакция. Неслучайно само една експлозия на „бутер тесто“ произведе 82% от стронций-90 и 75% от цезий-137, които навлязоха в атмосферата през цялата история на полигона в Семипалатинск.

американски бомби

Американците обаче бяха първите, които взривиха водородната бомба. На 1 ноември 1952 г. термоядреното устройство Майк с мощност 10 мегатона е успешно изпробвано на атола Елугелаб в Тихия океан. Би било трудно да се нарече бомба 74-тонно американско устройство. „Майк“ беше обемисто устройство с размерите на двуетажна къща, пълно с течен деутерий при температура, близка до абсолютната нула („бутер тестото“ на Сахаров беше напълно транспортируем продукт). Но акцентът на „Майк“ не беше неговият размер, а гениалният принцип на компресиране на термоядрени експлозиви.

Нека припомним, че основната идея на водородната бомба е да създаде условия за синтез (свръхвисоко налягане и температура) чрез ядрен взрив. В схемата „пуф“ ядреният заряд се намира в центъра и следователно не толкова компресира деутерия, колкото го разпръсква навън - увеличаването на количеството термоядрен експлозив не води до увеличаване на мощността - просто не имат време да детонират. Точно това ограничава максималната мощност на тази схема - най-мощният "пуф" в света, Orange Herald, взривен от британците на 31 май 1957 г., дава само 720 килотона.

Би било идеално, ако можем да накараме атомния предпазител да избухне вътре, компресирайки термоядрения експлозив. Но как да стане това? Едуард Телър предложи гениална идея: термоядреното гориво да се компресира не с механична енергия и неутронен поток, а с излъчването на първичния атомен предпазител.

IN нов дизайнИницииращата атомна единица на Телър беше отделена от термоядрената единица. Когато атомният заряд се задейства, рентгеновото лъчение предшества ударната вълна и се разпространява по стените на цилиндричното тяло, изпарявайки се и превръщайки полиетилена в плазма вътрешна облицовкатяло на бомба. Плазмата от своя страна отново излъчи по-меко рентгеново лъчение, който беше абсорбиран от външните слоеве на вътрешния цилиндър от уран-238 - „тласкач“. Слоевете започнаха да се изпаряват експлозивно (това явление се нарича аблация). Горещата уранова плазма може да се сравни със свръхмощни струи ракетен двигател, чиято тяга е насочена вътре в цилиндъра с деутерий. Урановият цилиндър се срути, налягането и температурата на деутерия достигнаха критично ниво. Същото налягане компресира централната плутониева тръба до критична маса и тя детонира. Експлозията на плутониевия фитил притисна деутерия отвътре, като допълнително компресира и нагрява термоядрения експлозив, който детонира. Интензивен поток от неутрони разделя ядрата на уран-238 в „тласкача“, причинявайки реакция на вторичен разпад. Всичко това успя да се случи до момента, в който взривна вълнаот първичната ядрена експлозия достигна до термоядрения блок. Изчисляването на всички тези събития, случващи се за милиардни от секундата, изисква умствената сила на най-силните математици на планетата. Създателите на „Майк“ изпитаха не ужас от 10-мегатонната експлозия, а неописуема наслада - успяха не само да разберат процесите, които в реалния свят се случват само в ядрата на звездите, но и експериментално да проверят своите теории, като зададоха издигнат своята малка звезда на Земята.

браво

След като надминаха руснаците по красота на дизайна, американците не успяха да направят устройството си компактно: те използваха течен преохладен деутерий вместо прахообразния литиев деутерид на Сахаров. В Лос Аламос реагираха на „бутер тестото“ на Сахаров с известна завист: „вместо огромна крава с кофа сурово мляко, руснаците използват торба мляко на прах“. И двете страни обаче не успяха да скрият тайни една от друга. На 1 март 1954 г. близо до атола Бикини американците изпробват 15-мегатонна бомба "Браво" с литиев деутрид, а на 22 ноември 1955 г. над полигона Семипалатинск избухва първата съветска двустепенна бомба. термоядрена бомба RDS-37 с мощност 1,7 мегатона, разрушаващ почти половината от полигона. Оттогава дизайнът на термоядрената бомба претърпя незначителни промени (например, появи се уранов щит между иницииращата бомба и основния заряд) и стана каноничен. И вече не са останали мащабни мистерии на природата в света, които биха могли да бъдат разрешени с такъв грандиозен експеримент. Може би раждането на свръхнова.

На 16 януари 1963 г. Никита Хрушчов обявява създаването на водородна бомба в СССР. И това е още една причина да си припомним мащаба на неговите разрушителни последици и заплахата от оръжията за масово унищожение.

На 16 януари 1963 г. Никита Хрушчов обявява, че СССР е създал водородна бомба, след което ядрените опити са прекратени. Кубинската ракетна криза от 1962 г. показа колко крехък и беззащитен може да бъде светът на фона ядрена заплаха, следователно, в безсмислена надпревара да се унищожат взаимно, СССР и САЩ успяха да стигнат до компромис и да подпишат първия договор, регулиращ разработването на ядрени оръжия - Договорът за забрана на опитите на ядрени оръжия в атмосферата, космоса и под водата , към който впоследствие се присъединиха много страни по света.

В СССР и САЩ опити с ядрено оръжие се провеждат от средата на 40-те години на миналия век. Теоретичната възможност за получаване на енергия чрез термоядрен синтез е известна още преди Втората световна война. Известно е също, че в Германия през 1944 г. е извършена работа за иницииране на термоядрен синтез чрез компресиране на ядрено гориво с помощта на конвенционални експлозивни заряди, но те не са успешни, тъй като не могат да бъдат постигнати необходимите температури и налягания.

През 15-те години на изпитване на ядрени оръжия в СССР и САЩ бяха направени много открития в областта на химията и физиката, които доведоха до производството на два вида бомби - атомни и водородни. Принципът на тяхното действие е малко по-различен: ако експлозията на атомна бомба е причинена от разпадането на ядрото, тогава водородната бомба експлодира поради синтеза на елементи с освобождаване на колосално количество енергия. Именно тази реакция протича в дълбините на звездите, където под въздействието на свръхвисоки температури и огромно налягане водородните ядра се сблъскват и се сливат в по-тежки хелиеви ядра. Полученото количество енергия е достатъчно, за да започне верижна реакция, включваща всички възможни водороди. Ето защо звездите не гаснат, а експлозията на водородна бомба има такава разрушителна сила.

как става това

Учените копират тази реакция, използвайки течни изотопи на водорода - деутерий и тритий, което й дава името "водородна бомба". Впоследствие започва да се използва литий-6 деутерид, твърдо съединение на деутерий и изотоп на лития, което по своите химични свойства е аналог на водорода. Така деутеридът литий-6 е гориво за бомби и всъщност се оказва по-„чист“ от уран-235 или плутоний, използвани в атомни бомбио, и причинява мощна радиация. Но за да започне самата водородна реакция, нещо трябва много силно и рязко да повиши температурата вътре в снаряда, за което се използва конвенционален ядрен заряд. Но контейнерът за термоядрено гориво е направен от радиоактивен уран-238, редувайки го със слоеве от деутерий, поради което първите съветски бомби от този тип бяха наречени „пуфове“. Именно поради тях всички живи същества, дори на разстояние стотици километри от експлозията и оцелели след експлозията, могат да получат доза радиация, която ще доведе до тежки заболявания и смърт.

Защо се образува "гъба" по време на експлозия?

Всъщност облак с форма на гъба е обикновен. физическо явление. Такива облаци се образуват по време на обикновени експлозии с достатъчна мощност, по време на вулканични изригвания, силни пожари и падане на метеорити. Горещият въздух винаги се издига по-високо от студения, но тук неговото нагряване става толкова бързо и толкова силно, че той се издига нагоре във видима колона, извива се в пръстеновиден вихър и дърпа „крак“ със себе си - стълб от прах и дим от повърхността на земята. Когато въздухът се издига, той постепенно се охлажда, ставайки подобен на обикновен облак поради кондензацията на водни пари. Това обаче не е всичко. Много по-опасно за хората ударна взривна вълна, отклонявайки се по повърхността на земята от епицентъра на експлозията в кръг с радиус, достигащ 700 km, и радиоактивни утайки, падащи от същия този гъбен облак.

60 СССР водородни бомби

До 1963 г. в СССР са извършени повече от 200 ядрени опитни експлозии, 60 от които са термоядрени, тоест в този случай не е избухнала атомна бомба, а водородна. Три или четири експеримента могат да се провеждат на тестовите площадки на ден, по време на които се изследват динамиката на експлозията, смъртността и потенциалните щети на противника.

Първият прототип е взривен на 27 август 1949 г., а последното изпитание на ядрено оръжие в СССР е извършено на 25 декември 1962 г. Всички тестове се проведоха основно на два полигона - на полигона Семипалатинск или "Сияпа", разположен на територията на Казахстан, и на Нова Земля, архипелаг в Северния ледовит океан.

12 август 1953 г.: първите тестове на водородна бомба в СССР

Първата водородна експлозия е извършена в Съединените щати през 1952 г. на атола Ениветак. Там те взривиха заряд с мощност 10,4 мегатона, което беше 450 пъти по-голямо от мощността на бомбата Fat Man, хвърлена над Нагасаки. Това устройство обаче не може да се нарече бомба в буквалния смисъл на думата. Това беше структура с размерите на триетажна къща, пълна с течен деутерий.

Но първото термоядрено оръжие в СССР е тествано през август 1953 г. на полигона Семипалатинск. Това вече беше истинска бомба, пусната от самолет. Проектът е разработен през 1949 г. (дори преди тестването на първата съветска ядрена бомба) от Андрей Сахаров и Юлий Харитон. Мощността на експлозията е еквивалентна на 400 килотона, но проучванията показват, че мощността може да бъде увеличена до 750 килотона, тъй като само 20% от горивото е изразходвано в термоядрената реакция.

Най-мощната бомба в света

Повечето мощна експлозияв историята е инициирана от група ядрени физици под ръководството на академика на Академията на науките на СССР И.В. Курчатов на 30 октомври 1961 г. на полигона Сухой нос на архипелага Нова Земля. Измерената мощност на експлозията е 58,6 мегатона, което е многократно повече от всички експериментални експлозии, извършени на територията на СССР или САЩ. Първоначално беше планирано бомбата да бъде още по-голяма и по-мощна, но нямаше нито един самолет, който да може да издигне повече тегловъв въздуха.

Огненото кълбо на експлозията достигна радиус от приблизително 4,6 километра. Теоретично тя можеше да израсне до повърхността на земята, но това беше предотвратено от отразената ударна вълна, която повдигна дъното на топката и я изхвърли от повърхността. Ядрената гъба на експлозията се издигна на височина от 67 километра (за сравнение: съвременна пътнически самолетлетят на височина 8-11 километра). Осезаема вълна атмосферно налягане, в резултат на експлозията, обиколи земното кълбо три пъти, разпространявайки се само за няколко секунди, и звукова вълнадостигна остров Диксън на разстояние около 800 километра от епицентъра на експлозията (разстоянието от Москва до Санкт Петербург). Всичко в рамките на два-три километра беше замърсено с радиация.

Водородна бомба

Термоядрени оръжия- вид оръжие за масово унищожение, чиято разрушителна сила се основава на използването на енергията от реакцията на ядрен синтез на леки елементи в по-тежки (например синтез на две ядра от атоми на деутерий (тежък водород) в едно ядро ​​на хелиев атом), което освобождава колосално количество енергия. Имайки същите разрушителни фактори като ядрените оръжия, термоядрените оръжия имат много по-голяма експлозивна сила. На теория тя е ограничена само от броя на наличните компоненти. Трябва да се отбележи, че радиоактивно замърсяванеот термоядрен взрив е много по-слаб отколкото от атомен, особено по отношение на силата на взрива. Това даде основание да се нарече термоядреното оръжие „чисто“. Този термин, който се появи в англоезичната литература, изчезна от употреба в края на 70-те години.

Общо описание

Термоядрено експлозивно устройство може да бъде изградено с помощта на течен деутерий или компресиран газообразен деутерий. Но появата на термоядрени оръжия стана възможна само благодарение на един вид литиев хидрид - литиев-6 деутерид. Това е съединение на тежък изотоп на водорода - деутерий и изотоп на литий с масово число 6.

Литиев-6 деутерид е твърдо вещество, което ви позволява да съхранявате деутерий (обичайното състояние на което при нормални условия е газ) при положителни температури и в допълнение вторият му компонент - литий-6 - е суровината за производството на Най-оскъдният изотоп на водорода - тритий. Всъщност 6 Li е единственият индустриален източник на тритий:

Ранните американски термоядрени боеприпаси също използват естествен литиев деутерид, който съдържа главно изотоп на литий с масово число 7. Той също така служи като източник на тритий, но за това неутроните, участващи в реакцията, трябва да имат енергия от 10 MeV или по-високо.

За да се създадат неутроните и температурата (около 50 милиона градуса), необходими за започване на термоядрена реакция, малка атомна бомба първо експлодира във водородна бомба. Експлозията е придружена от рязко повишаване на температурата, електромагнитно излъчване и появата на мощен неутронен поток. В резултат на реакцията на неутрони с литиев изотоп се образува тритий.

Наличието на деутерий и тритий при високата температура на експлозията на атомна бомба инициира термоядрена реакция (234), която произвежда основното освобождаване на енергия по време на експлозията на водородна (термоядрена) бомба. Ако тялото на бомбата е направено от естествен уран, тогава бързите неутрони (отнасящи 70% от енергията, освободена по време на реакцията (242)) предизвикват нова неконтролирана верижна реакция на делене в него. Настъпва третата фаза на експлозията на водородната бомба. По подобен начин се създава термоядрен взрив с практически неограничена мощност.

Допълнителен увреждащ фактор е неутронното лъчение, което възниква по време на експлозията на водородна бомба.

Устройство за термоядрен боеприпас

Термоядрените боеприпаси съществуват както под формата на въздушни бомби ( водородили термоядрена бомба) и бойни глави за балистични и крилати ракети.

История

СССР

Първо съветски проекттермоядрено устройство наподобяваше пластова торта, във връзка с което получава кодовото име „Слойка”. Дизайнът е разработен през 1949 г. (дори преди тестването на първата съветска ядрена бомба) от Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург и има различна конфигурация на заряда от сега известния разделен дизайн на Телер-Улам. В заряда слоеве от делящ се материал се редуваха със слоеве от термоядрено гориво - литиев деутерид, смесен с тритий („първата идея на Сахаров“). Зарядът за синтез, разположен около заряда за делене, беше неефективен за увеличаване на общата мощност на устройството ( модерни устройстватип "Teller-Ulam" може да даде коефициент на умножение до 30 пъти). В допълнение, зоните на заряди за делене и синтез бяха осеяни с конвенционален експлозив - инициатор на първичната реакция на делене, което допълнително увеличи необходимата маса на конвенционалните експлозиви. Първото устройство от типа „Слойка“ е тествано през 1953 г., като на Запад получава името „Джо-4“ (първите съветски ядрени опити са получили кодови имена от американския псевдоним на Йосиф (Йосиф) Сталин „Чичо Джо“). Мощността на експлозията е еквивалентна на 400 килотона с ефективност от само 15 - 20%. Изчисленията показват, че разпространението на нереагиралия материал предотвратява увеличаване на мощността над 750 килотона.

След като Съединените щати проведоха тестовете на Ivy Mike през ноември 1952 г., които доказаха възможността за създаване на мегатонни бомби, съветски съюззапочна да разработва друг проект. Както Андрей Сахаров споменава в мемоарите си, „втората идея“ е представена от Гинзбург през ноември 1948 г. и предлага използването на литиев деутерид в бомба, която при облъчване с неутрони образува тритий и освобождава деутерий.

В края на 1953 г. физикът Виктор Давиденко предложи поставянето на първичните (деляне) и вторичните (синтез) заряди в отделни обеми, като по този начин повтаря схемата на Телер-Улам. Следващата голяма стъпка е предложена и разработена от Сахаров и Яков Зелдович през пролетта на 1954 г. Тя включва използването на рентгенови лъчи от реакцията на делене за компресиране на литиев деутерид преди синтез („имплозия на лъч“). „Третата идея“ на Сахаров е тествана по време на изпитанията на 1,6 мегатона RDS-37 през ноември 1955 г. По-нататъшно развитиеТази идея беше потвърдена от практическото отсъствие на фундаментални ограничения върху мощността на термоядрените заряди.

Съветският съюз демонстрира това с тестове през октомври 1961 г., когато 50-мегатонна бомба, доставена от бомбардировач Ту-95, беше взривена на Нова Земля. Коефициентът на полезно действие на устройството беше почти 97% и първоначално беше проектиран за мощност от 100 мегатона, която впоследствие беше намалена наполовина с волево решение на ръководството на проекта. Това беше най-мощното термоядрено устройство, разработвано и тествано някога на Земята. Толкова мощен, че практическото му използване като оръжие загуби всякакъв смисъл, дори като се вземе предвид фактът, че вече беше тестван под формата на готова бомба.

САЩ

Идеята за бомба с ядрен синтез, инициирана от атомен заряд, е предложена от Енрико Ферми на неговия колега Едуард Телър през 1941 г., в самото начало на проекта Манхатън. Телър посвещава голяма част от работата си по време на проекта Манхатън на работата по проекта за термоядрена бомба, като до известна степен пренебрегва самата атомна бомба. Фокусът му върху трудностите и позицията на „адвокат на дявола“ в дискусиите по проблемите принуждават Опенхаймер да отведе Телър и други „проблемни“ физици на страничната линия.

Първите важни и концептуални стъпки към осъществяването на проекта за синтез са направени от сътрудника на Телър Станислав Улам. За да започне термоядрен синтез, Улам предложи компресиране на термоядреното гориво преди нагряването му, като се използват фактори от първичната реакция на делене и също така поставянето на термоядрения заряд отделно от първичния ядрен компонент на бомбата. Тези предложения направиха възможно прехвърлянето на разработването на термоядрени оръжия на практическо ниво. Въз основа на това Телър предложи рентгеновото и гама-лъчението, генерирано от първичната експлозия, да може да прехвърли достатъчно енергия към вторичния компонент, разположен в обща обвивка с първичния, за да извърши достатъчна имплозия (компресия), за да започне термоядрена реакция . Телър и неговите поддръжници и опоненти по-късно обсъждат приноса на Улам към теорията, залегнала в основата на този механизъм.

Бележки

Вижте също

Фондация Уикимедия.

2010 г.

Вижте какво е „водородна бомба“ в други речници: Остаряло име за ядрена бомба с голяма разрушителна сила, чието действие се основава на използването на енергия, освободена по време на реакцията на синтез на леки ядра (виж Термоядрени реакции). Първата водородна бомба е тествана в СССР (1953) ...

Голям енциклопедичен речник Ядрена бомба с голяма разрушителна сила, чието действие се основава на използването на енергия, освободена по време на реакцията на синтез на леки ядра (виж Термоядрени реакции). Първият термоядрен заряд (3 Mt) е детониран на 1 ноември 1952 г. в САЩ.

Енциклопедичен речникводородна бомба - vandenilinė bomba statusas T sritis chemija apibrėžtis Termobranduolinė bomba, kurios užtaisas – deuteris ir tritis. атитикменис: англ. Hbomb; водородна бомба рус. водородна бомба ryšiai: sinonimas – H bomba…

Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Разрушителната сила на който, когато избухне, не може да бъде спряна от никого. Коя е най-мощната бомба в света? За да отговорите на този въпрос, трябва да разберете характеристиките на определени бомби.

Какво е бомба?

Атомните електроцентрали работят на принципа на освобождаване и улавяне на ядрена енергия. Този процес трябва да се контролира. Освободената енергия се превръща в електричество. Атомна бомба предизвиква верижна реакция, която е напълно неконтролируема, а огромното количество освободена енергия причинява чудовищни ​​разрушения. Уранът и плутоният не са толкова безобидни елементи от периодичната таблица, те водят до глобални катастрофи.

За да разберем коя е най-мощната атомна бомба на планетата, ще научим повече за всичко. Водородните и атомните бомби принадлежат към ядрената енергетика. Ако комбинирате две парчета уран, но всяка има маса под критичната маса, тогава този „съюз“ ще надхвърли далеч критичната маса. Всеки неутрон участва във верижна реакция, защото разцепва ядрото и освобождава още 2-3 неутрона, които предизвикват нови реакции на разпад.

Неутронната сила е напълно извън човешкия контрол. За по-малко от секунда стотици милиарди новообразувани разпади не само освобождават огромни количества енергия, но и се превръщат в източници на интензивна радиация. Този радиоактивен дъжд покрива земята, полетата, растенията и всички живи същества в дебел слой. Ако говорим за бедствията в Хирошима, можем да видим, че 1 грам е причинил смъртта на 200 хиляди души.

Принцип на работа и предимства на вакуумната бомба

Смята се, че вакуумна бомба, създадена от най-новите технологии, може да се конкурира с ядрената. Факт е, че вместо TNT се използва газообразно вещество, който е няколко десетки пъти по-мощен. Мощната авиационна бомба е най-мощната вакуумна бомба в света, която не е ядрено оръжие. Може да унищожи врага, но къщите и оборудването няма да бъдат повредени и няма да има продукти на гниене.

Какъв е принципът на неговото действие? Веднага след изпускането от бомбардировача се задейства детонатор на известно разстояние от земята. Тялото се унищожава и се пръска огромен облак. Когато се смеси с кислород, той започва да прониква навсякъде - в къщи, бункери, убежища. Изгарянето на кислорода създава вакуум навсякъде. Когато тази бомба бъде пусната, се получава свръхзвукова вълна и много висока температура.

Разликата между американска вакуумна бомба и руска

Разликите са, че последният може да унищожи враг дори в бункер, използвайки подходящата бойна глава. При експлозия във въздуха бойната глава пада и се удря силно в земята, заравяйки се на дълбочина до 30 метра. След експлозията се образува облак, който, увеличавайки се по размер, може да проникне в убежища и да експлодира там. Американските бойни глави са пълни с обикновен тротил, така че разрушават сгради. Вакуумната бомба унищожава определен обект, защото има по-малък радиус. Няма значение коя бомба е най-мощната - всяка от тях нанася несравним разрушителен удар, който засяга всички живи същества.

Водородна бомба

Водородната бомба е друго ужасно ядрено оръжие. Комбинацията от уран и плутоний генерира не само енергия, но и температура, която се повишава до милион градуса. Водородните изотопи се комбинират, за да образуват хелиеви ядра, което създава източник на колосална енергия. Водородната бомба е най-мощната - факт. Достатъчно е само да си представим, че експлозията му е равна на експлозиите на 3000 атомни бомби в Хирошима. Както в САЩ, така и в бившия СССРможете да преброите 40 хиляди бомби с различна мощност - ядрени и водородни.

Експлозията на такива боеприпаси е сравнима с процесите, наблюдавани в Слънцето и звездите. Бързите неутрони разцепват урановите черупки на самата бомба с огромна скорост. Отделя се не само топлина, но и радиоактивни утайки. Има до 200 изотопа. Производството на такива ядрени оръжия е по-евтино от атомните оръжия и ефектът им може да бъде засилен колкото пъти желаете. Това е най-мощната бомба, взривена в Съветския съюз на 12 август 1953 г.

Последици от експлозията

Резултатът от експлозия на водородна бомба е троен. Първото нещо, което се случва, е да се наблюдава мощна взривна вълна. Мощността му зависи от височината на взрива и вида на терена, както и от степента на прозрачност на въздуха. Могат да се образуват големи огнени бури, които не стихват няколко часа. И все пак второстепенното и най опасна последица, което най-мощната термоядрена бомба може да причини, е радиоактивно излъчване и замърсяване на околната среда в дълго време.

Радиоактивни останки от експлозия на водородна бомба

Когато възникне експлозия, огненото кълбо съдържа много много малки радиоактивни частици, които се задържат в атмосферния слой на земята и остават там за дълго време. При контакт със земята това огнено кълбо създава нажежен прах, състоящ се от частици от разпад. Първо се утаява по-едрият, а след това по-лекият, който се носи на стотици километри с помощта на вятъра. Тези частици могат да се видят с просто око; например, такъв прах може да се види върху сняг. Фатално е, ако някой се приближи. Най-малките частици могат да останат в атмосферата в продължение на много години и да „пътуват“ по този начин, обикаляйки цялата планета няколко пъти. Техните радиоактивни емисии ще станат по-слаби, докато изпаднат като валежи.

Експлозията му е в състояние да изтрие Москва от лицето на земята за секунди. Центърът на града може лесно да се изпари в буквалния смисъл на думата, а всичко останало може да се превърне в малки развалини. Най-мощната бомба в света ще унищожи Ню Йорк и всичките му небостъргачи. Щеше да остави след себе си разтопен гладък кратер с дължина двадесет километра. При такава експлозия не би било възможно да се избяга, като се слезе в метрото. Цялата територия в радиус от 700 километра ще бъде унищожена и заразена с радиоактивни частици.

Експлозията на Цар Бомба - да бъде или да не бъде?

През лятото на 1961 г. учените решават да проведат тест и да наблюдават експлозията. Най-мощната бомба в света трябваше да избухне на полигон, разположен в северната част на Русия. Огромната площ на депото заема цялата територия на острова Нова Земя. Мащабът на поражението трябваше да бъде 1000 километра. Експлозията може да остави заразени индустриални центрове като Воркута, Дудинка и Норилск. Учените, след като разбраха мащаба на бедствието, събраха главите си и разбраха, че тестът е отменен.

Нямаше къде на планетата да се тества известната и невероятно мощна бомба, остана само Антарктида. Но също така не беше възможно да се извърши експлозия на ледения континент, тъй като територията се счита за международна и получаването на разрешение за такива тестове е просто нереалистично. Трябваше да намаля заряда на тази бомба 2 пъти. Въпреки това бомбата е взривена на 30 октомври 1961 г. на същото място - на остров Нова Земля (на надморска височина около 4 километра). По време на експлозията се наблюдава чудовищна огромна атомна гъба, която се издига на 67 километра във въздуха, а ударната вълна обикаля планетата три пъти. Между другото, в музея Арзамас-16 в град Саров можете да гледате кинохроники на експлозията на екскурзия, въпреки че твърдят, че това зрелище не е за хора със слаби сърца.

Съдържание на статията

ВОДОРОДНА БОМБА,оръжие с голяма разрушителна сила (от порядъка на мегатони в тротилов еквивалент), чийто принцип на действие се основава на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Източникът на енергията на експлозията са процеси, подобни на тези, протичащи на Слънцето и други звезди.

Термоядрени реакции.

Вътрешността на Слънцето съдържа гигантско количество водород, който е в състояние на свръхвисока компресия при температура от прибл. 15 000 000 К. При такива високи температури и плътност на плазмата, водородните ядра изпитват постоянни сблъсъци едно с друго, някои от които водят до тяхното сливане и в крайна сметка образуването на по-тежки хелиеви ядра. Такива реакции, наречени термоядрен синтез, са придружени от освобождаване на огромно количество енергия. Според законите на физиката отделянето на енергия при термоядрения синтез се дължи на факта, че при образуването на по-тежко ядро ​​част от масата на леките ядра, влизащи в неговия състав, се превръща в колосално количество енергия. Ето защо Слънцето, имайки гигантска маса, губи всеки ден в процеса на термоядрен синтез. 100 милиарда тона материя и отделя енергия, благодарение на която стана възможен животна Земята.

Изотопи на водорода.

Водородният атом е най-простият от всички съществуващи атоми. Състои се от един протон, който е неговото ядро, около което се върти един електрон. Внимателните изследвания на водата (H 2 O) показват, че тя съдържа незначителни количества "тежка" вода, съдържаща "тежкия изотоп" на водорода - деутерий (2 H). Ядрото на деутерия се състои от протон и неутрон - неутрална частица с маса, близка до протона.

Има трети изотоп на водорода, тритий, чието ядро ​​съдържа един протон и два неутрона. Тритият е нестабилен и претърпява спонтанен радиоактивен разпад, превръщайки се в изотоп на хелия. Следи от тритий са открити в земната атмосфера, където той се образува в резултат на взаимодействието на космическите лъчи с газовите молекули, изграждащи въздуха. Тритият се произвежда изкуствено в ядрен реактор чрез облъчване на изотопа литий-6 с поток от неутрони.

Разработване на водородната бомба.

Предварителният теоретичен анализ показа, че термоядреният синтез се осъществява най-лесно в смес от деутерий и тритий. Въз основа на това американски учени в началото на 1950 г. започнаха да изпълняват проект за създаване на водородна бомба (HB). Първите тестове на модел на ядрено устройство са извършени на полигона Enewetak през пролетта на 1951 г.; термоядреният синтез е бил само частичен. Значителен успех беше постигнат на 1 ноември 1951 г. по време на тестването на масивно ядрено устройство, чиято експлозивна мощност беше 4 × 8 Mt в TNT еквивалент.

Първата водородна авиационна бомба е взривена в СССР на 12 август 1953 г., а на 1 март 1954 г. американците детонират по-мощна (приблизително 15 Mt) авиационна бомба на атола Бикини. Оттогава и двете сили са извършили експлозии на модерни мегатонни оръжия.

Експлозията в атола Бикини беше придружена от освобождаване на големи количестварадиоактивни вещества. Някои от тях паднаха на стотици километри от мястото на експлозията на японския риболовен кораб "Lucky Dragon", а други покриха остров Ронгелап. Тъй като термоядреният синтез произвежда стабилен хелий, радиоактивността от експлозията на чиста водородна бомба не трябва да бъде повече от тази на атомен детонатор на термоядрена реакция. Въпреки това, в разглеждания случай, прогнозираните и действителните радиоактивни утайки се различават значително по количество и състав.

Механизмът на действие на водородната бомба.

Последователността на процесите, протичащи по време на експлозията на водородна бомба, може да бъде представена по следния начин. Първо, зарядът на инициатора на термоядрената реакция (малка атомна бомба), разположен вътре в обвивката на HB, експлодира, което води до неутронна светкавица и създава висока температура, необходима за започване на термоядрен синтез. Неутроните бомбардират вложка, направена от литиев деутерид, съединение на деутерий и литий (използва се литиев изотоп с масово число 6). Литий-6 се разделя на хелий и тритий под въздействието на неутрони. Така атомният предпазител създава необходимите материали за синтез директно в самата бомба.

След това започва термоядрена реакция в смес от деутерий и тритий, температурата вътре в бомбата бързо се повишава, включвайки все повече и повече повечеводород. При по-нататъшно повишаване на температурата може да започне реакция между ядрата на деутерий, характерна за чиста водородна бомба. Всички реакции, разбира се, се случват толкова бързо, че се възприемат като мигновени.

Деление, синтез, делене (супербомба).

Всъщност в една бомба последователността от процеси, описани по-горе, завършва на етапа на реакция на деутерий с тритий. Освен това конструкторите на бомбата избраха да не използват ядрен синтез, а ядрен делене. Сливането на ядрата на деутерий и тритий произвежда хелий и бързи неутрони, чиято енергия е достатъчно висока, за да предизвика ядрено делене на уран-238 (основният изотоп на урана, много по-евтин от уран-235, използван в конвенционалните атомни бомби). Бързите неутрони разцепват атомите на урановата обвивка на супербомбата. Деленето на един тон уран създава енергия, еквивалентна на 18 Mt. Енергията отива не само за експлозия и генериране на топлина. Всяко ураново ядро ​​се разделя на два силно радиоактивни „фрагмента“. Продуктите на делене включват 36 различни химически елементии почти 200 радиоактивни изотопа. Всичко това съставлява радиоактивните утайки, които придружават експлозиите на супербомби.

Благодарение на уникалния дизайн и описания механизъм на действие, оръжията от този тип могат да бъдат направени толкова мощни, колкото желаете. Тя е много по-евтина от атомните бомби със същата мощност.

Последици от експлозията.

Ударна вълна и термичен ефект.

Директното (първично) въздействие на експлозия на супербомба е тройно. Най-очевидното пряко въздействие е ударна вълна с огромна интензивност. Силата на удара му, в зависимост от мощността на бомбата, височината на експлозията над повърхността на земята и характера на терена, намалява с отдалечаване от епицентъра на експлозията. Термичното въздействие на експлозия се определя от същите фактори, но зависи и от прозрачността на въздуха - мъглата рязко намалява разстоянието, на което топлинна светкавица може да причини сериозни изгаряния.

Според изчисленията, по време на експлозия в атмосферата на 20-мегатонна бомба, хората ще останат живи в 50% от случаите, ако 1) се укрият в подземно стоманобетонно убежище на разстояние приблизително 8 км от епицентъра на експлозия (E), 2) са в обикновени градски сгради на разстояние прибл. 15 км от EV, 3) се озоваха на открито мястона разстояние прибл. На 20 км от Е.В. В условия на лоша видимост и на разстояние най-малко 25 км, ако атмосферата е чиста, за хората на открити площи вероятността за оцеляване нараства бързо с разстоянието от епицентъра; на разстояние 32 км изчислената му стойност е повече от 90%. Площта, върху която проникващата радиация, генерирана по време на експлозия, причинява смърт, е относително малка, дори в случай на супербомба с висока мощност.

Огнена топка.

В зависимост от състава и масата на горимия материал, включен в огненото кълбо, могат да се образуват гигантски самоподдържащи се огнени бури и да бушуват в продължение на много часове. Най-опасната (макар и вторична) последица от експлозията обаче е радиоактивното замърсяване на околната среда.

Fallout.

Как се формират.

Когато бомба избухне, получената огнена топка е пълна с огромно количество радиоактивни частици. Обикновено тези частици са толкова малки, че след като достигнат горните слоеве на атмосферата, те могат да останат там за дълго време. Но ако огнена топка влезе в контакт с повърхността на Земята, тя превръща всичко върху нея в горещ прах и пепел и ги привлича в огнено торнадо. Във вихрушка от пламък те се смесват и свързват с радиоактивни частици. Радиоактивният прах, с изключение на най-големия, не се утаява веднага. По-финият прах се отнася от получения облак и постепенно изпада, докато се движи с вятъра. Директно на мястото на експлозията радиоактивните утайки могат да бъдат изключително интензивни - основно голям прах, който се утаява на земята. На стотици километри от мястото на експлозията и на по-големи разстояния малки, но все още видими частици пепел падат на земята. Те често образуват покривка, подобна на паднал сняг, смъртоносна за всеки, който се намира наблизо. Дори по-малки и невидими частици, преди да се утаят на земята, могат да се скитат в атмосферата месеци и дори години, обикаляйки земното кълбо многократно. Докато изпаднат, тяхната радиоактивност е значително отслабена. Най-опасната радиация остава стронций-90 с период на полуразпад 28 години. Загубата му се наблюдава ясно в целия свят. Настанявайки се върху листа и трева, той се озовава в хранителни вериги, включително хора. В резултат на това в костите на жителите на повечето страни са открити забележими, макар и все още не опасни, количества стронций-90. Натрупване на стронций-90 в човешките кости в дългосрочен планмного опасно, тъй като води до образуването на злокачествени костни тумори.

Дълготрайно замърсяване на района с радиоактивни отпадъци.

В случай на военни действия използването на водородна бомба ще доведе до незабавно радиоактивно замърсяване на зона в радиус от прибл. 100 км от епицентъра на експлозията. Ако избухне супербомба, ще бъде замърсена площ от десетки хиляди квадратни километра. Такава огромна площ на унищожение с една бомба го прави напълно нов тип оръжие. Дори супербомбата да не порази целта, т.е. няма да удари обекта с ударно-термични ефекти, проникващата радиация и радиоактивните отлагания, придружаващи експлозията, ще направят околното пространство необитаемо. Такива валежи могат да продължат много дни, седмици и дори месеци. В зависимост от тяхното количество интензитетът на радиацията може да достигне смъртоносни нива. Сравнително малък брой супербомби са достатъчни за пълно покриване голяма странаслой радиоактивен прах, който е смъртоносен за всички живи същества. Така създаването на супербомбата бележи началото на една ера, когато стана възможно да се направят цели континенти необитаеми. Дори дълго след спирането пряко въздействиерадиоактивните утайки ще останат опасни поради високата радиотоксичност на изотопи като стронций-90. С храна, отглеждана върху почви, замърсени с този изотоп, радиоактивността ще навлезе в човешкото тяло.