Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. Термоядерное оружие (водородные бомбы) предусматривает использование энергии неуправляемой реакции ядерного синтеза, то есть преобразования легких элементов в более тяжелые (например, двух атомов "тяжелого водорода", дейтерия, в один атом гелия). Понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно по тому факту, что работающие АЭС давно уже стали обыденностью, а работающие и практичные термоядерные электростанции — это все еще научная фантастика.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
Кратно наращивать мощность ядерного заряда довольно сложно, а нарастить мощность термоядерной бомбы — относительно легко. Ещё у термоядерных бомб нет такого поражающего фактора, как радиация. А вот при взрыве ядерной бомбы образуется много нестабильных элементов и происходит радиационное загрязнение местности. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. Если подытожить: атомная и ядерная бомба — это одно и то же; в атомных бомбах используются реакции тяжёлых элементов, в термоядерных — лёгких; наращивать мощность термоядерных бомб легче, чем атомных; при ядерном и термоядерном взрыве одинаковой мощности меньшее радиационное загрязнение будет во втором случае.
Как ядерное оружие активизируют и направляют к цели? В радиоактивном веществе, которое содержится внутри атомной бомбы, реакция деления идёт постоянно в тлеющем режиме. Однако энергии, выделяющейся при этом, недостаточно, чтобы произошёл большой взрыв. Сделать так, чтобы процесс пошёл активнее, можно.
Для этого реакция деления должна быть цепной и самоподдерживающейся — то есть чтобы разрыв одной связи между частицами ядра провоцировал разрыв другой, и так далее по нарастающей. Тогда это лавинообразное воздействие за микродоли секунды приведёт к высвобождению большого количества энергии и, соответственно, взрыву. Существует такое понятие, как критическая масса — минимальная масса вещества, необходимая для начала цепной реакции деления. То есть, чтобы бомба взорвалась, необходимо превысить критическую массу.
То есть если критическая масса равна 10 кг, а каждый брусок весит по 6 кг, то, соединив их, мы получим брусок весом 12 кг, что превысит критическую массу, и начнётся цепная ядерная реакция. Так, например, сделали создатели первой бомбы «Малыш», которую сбросили на Хиросиму. Шар, который имеет массу меньше критической, окружают взрывчаткой и создают направленный взрыв. Ударная волна сжимает этот шар, его плотность увеличивается.
Масса для этой новой плотности становится выше критической, запускается реакция. Этот способ называется имплозивным, его применили для активации «Толстяка», сброшенного на Нагасаки, а также для «Гаджета» — самой первой бомбы, взорванной в пустыне США. В фильме «Оппенгеймер» показан этот момент. Как бомбу направляют к цели — вопрос аэродинамики и космической баллистики.
Сейчас существуют баллистические ракеты с ядерными или термоядерными боеголовками, которые запускают в воздух как космические ракеты, но на орбиту они не выходят. Вместо этого — начинают по определённой, заранее рассчитанной траектории падать к цели. Что происходит после взрыва? После того как бомба взорвалась, сначала выделяется много светового излучения, которое сжигает всё в определённом радиусе.
Эта вспышка такой силы, что её можно сравнить с излучением от звезды в космосе. Поэтому всё, что находится в эпицентре, моментально сгорает. Затем доходит ударная волна. Она движется со скоростью выше скорости звука, но ниже скорости света, сметая всё на своём пути: разрушает постройки, выкорчёвывает деревья, переворачивает машины.
В Советском Союзе тоже велись работы по созданию ядерного оружия, и в 1949 году испытали первую атомную бомбу, рабочим веществом в которой был плутоний. Еще во время ее разработки советская разведка выяснила, что США переключились на разработку более мощной бомбы. Это подтолкнуло СССР заняться изготовлением термоядерного оружия. Выяснить, каких результатов достигли американцы, разведчики не смогли, да и попытки советских ядерщиков не увенчались успехом. Поэтому было решено создать бомбу, взрыв которой происходил бы за счет синтеза легких ядер, а не деления тяжелых, как в атомной бомбе. Весной 1950 года начались работы над созданием бомбы, получившей в дальнейшем название РДС-6с. В числе ее разработчиков оказался и будущий лауреат Нобелевской премии мира Андрей Сахаров, предложивший идею конструкции заряда еще в 1948 году, но позднее выступавший против ядерных испытаний. Впоследствии, правда, дейтерий предложили заменить на дейтерид лития — это значительно упростило конструкцию заряда и его эксплуатацию.
Энергия и элементы питания В детстве я любил читать журнал «Наука и Жизнь», в деревне лежала подшивка начиная с 60-х годов. Там часто рассказывали про термоядерный синтез в радостном ключе — вот уже почти, и оно будет! Многие страны, чтобы успеть на раздачу бесплатной энергии строили у себя Токамаки и настроили их суммарно 300 штук по всему миру. Годы шли… Сейчас 2013-й год, а человечество до сих пор получает бОльшую часть энергии от сжигания угля, как в 19-м веке. Почему так получилось, что мешает создать термоядерный реактор, и чего нам ждать в будущем — под катом. Для того, чтобы от атома оторвать все нейтроны и протоны — нужно затратить определенную энергию — энергию связи ядра. Эта энергия отличается у различных изотопов, и естественно, при ядерных реакциях баланс энергии должен сохраняться. Если построить график энергии связи для всех изотопов из расчета на 1 нуклон , получим следующее: Отсюда мы видим, что получать энергию мы можем или разделяя тяжелые атомы вроде 235U , или соединяя легкие. Гелий-3 — вроде-бы на Луне, как мы все уже знаем. По реакциям 1 и 2 — получается много очень высокоэнергетических нейтронов, которые всю конструкцию реактора делают радиоактивной. А вот реакции 3 и 4 — «без-нейтронные» aneutronic — не дают наведенной радиации. К сожалению, побочные реакции все равно остаются, например из реакции 3 — дейтерий будет и сам с собой реагировать, и небольшое нейтронное излучение все-же будет. В общем, интересных реакций достаточно. Вопрос лишь в том, насколько просто их осуществить в реальности? О сложности проведения реакции Человечество относительно легко освоило деление 235U: никакой сложности тут нет — поскольку нейтроны не обладают зарядом, они могут буквально «проползать» сквозь ядро даже с очень маленькой скоростью. В большинстве реакторов деления и используются как раз такие, тепловые нейтроны — у которых скорость движения сравнима со скоростью теплового движения атомов. А вот при реакции синтеза — у нас есть 2 ядра имеющие заряд, и они отталкиваются друг от друга. Для того, чтобы сблизить их на нужное для реакции расстояние — нужно, чтобы они двигались с достаточной скоростью. Скорости такой можно либо достичь в ускорителе когда все атомы в результате двигаются с одной оптимальной скоростью , или нагреванием когда атомы летают как попало в случайных направлениях и случайной скоростью. Но как вы понимаете, взять и нагреть что-то до ста миллионов градусов и оставить реагировать не выйдет — любые нагретые предметы излучают свет, и таким образом быстро остывают. Плазма нагретая до сотни миллионов градусов — светит в рентгеновском диапазоне, и что самое печальное — она прозрачна для него. Впрочем, из-за того, что в термоядерном реакторе газа очень мало например в ITER — всего пол грамма , все получается не так плохо: чтобы нагреть 0. Есть еще критерий Лоусона , показывающий, будет ли реакция давать больше энергии, чем тратится. Помимо температуры важна еще плотность само собой выше плотность плазмы — быстрее реакция идет и время удержания плазмы чтобы успело прореагировать. Соответственно, системы могут быть импульсные Z-Machine, NIF, термоядерный заряд — короткое время реакции, высокая температура и плотность и постоянные токамак — низкая плотность и температура, длительное время реакции. Посмотрим теперь, какие подходы есть к реализации термоядерного реактора. Конструкции Звезда — естественный термоядерный реактор.
Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Слайд 8 Слайд 9 Описание слайда: Последствия взрыва. Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект. Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий - это ударная волна огромной интенсивности. Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха - туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды. Слайд 11 Описание слайда: Самая мощная водородная бомба В 1961 году был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию. Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками". Именно из-за них все живое, оказавшееся даже на расстоянии сотен километров от взрыва и уцелевшее при взрыве, может получить дозу облучения, которая приведет к тяжелым заболеваниям и летальному исходу. Почему при взрыве образуется "гриб"? На самом деле облако грибовидной формы — обыкновенное физическое явление. Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов.
Горячий воздух всегда поднимается выше холодного, однако тут его нагрев происходит настолько быстро и так мощно, что он видимым столбом поднимается вверх, закручивается в кольцеобразный вихрь и тянет за собой "ножку" — столб пыли и дыма с поверхности земли. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды.
Площадь и сила пожаров тем выше, чем мощнее термоядерный взрыв и ближе к земле его эпицентр.
Значительное количество пострадавших с термическими ожогами разной степени тяжести — от сравнительно лёгких ожогов 1 и 2 степени, до тяжелейших ожогов 4 степени гибель подкожно-жировой клетчатки, обугливание мышц и костей. К отдельной категории можно отнести ожоги сетчатки глаза, приводящие временной или постоянной потере зрения. Причины — световое излучение взрыва и пожары на местности.
Разрушение зданий и сооружений включая подземные , вызванные ударной волной термоядерного взрыва. Большое количество пострадавших с травмами различного характера и степени тяжести переломы костей, множественные порезы, контузии и разрывы внутренних органов , полученными, как от непосредственного воздействия ударной волны, так и от вторичных факторов удары обломков зданий, битого стекла, металлической арматуры и т. Наличие пострадавших, которые подверглись воздействию проникающей радиации гамма-излучения и потока нейтронов.
Люди, оказавшиеся на расстоянии 2-3 км от эпицентра взрыва, вне защитных сооружений, мгновенно получат значительные дозы облучения во многих случаях смертельные. Радиоактивное заражение местности продуктами деления ядерного заряда, элементами ядерного заряда не вступившими в реакцию и радиоактивными изотопами, образовавшимися в различных материалах и окружающем или выброшенном грунте в результате воздействия нейтронного излучения наведенная радиация. Выход из строя большинства электронных приборов и значительной части электрических приборов вследствие воздействия электромагнитного импульса, возникающего при взрыве.
Косвенные — они зависят от мощности взорвавшейся бомбы и высоты её подрыва: Практически полный выход из строя систем центрального водоснабжения, что приведет значительным людским потерям из-за невозможности вести борьбу с пожарами, а также употребления воды заражённой радионуклидами и не прошедшей необходимой дезинфекции от возбудителей различных болезней. Потеря большей части продовольственного запаса под завалами, вследствие радиоактивного заражения, из-за нарушений правил хранения и воздействия факторов окружающей среды. Полный выход из строя почти всей сложной электроники без возможности восстановления и большей части электроприборов за исключением наиболее простых бытового назначения под воздействием электромагнитного импульса.
Боеголовки имели массу 320 кг и диаметр 50 см. Более поздние испытания показали низкую надёжность боеголовок, установленных на ракеты Поларис, и необходимость их доработок. Дополнительные сведения: Царь-бомба Взрыв первого советского термоядерного устройства РДС-6с «слойка», оно же «Джо-4» Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоёный пирог , в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году ещё до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера — Улама. В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза — дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления, имел коэффициент умножения до 30 раз меньший по сравнению с современными устройствами по схеме Теллер — Улам.
Расчёты показали, что разлёт не прореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн. После проведения США испытания « Иви Майк » в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Харитоном ещё в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объёмах, повторив таким образом схему Теллера — Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Франк-Каменецким , Трутневым , Сахаровым и Зельдовичем в 1953 году. А именно, был выполнен «Проект 49», предполагающий использование рентгеновского излучения реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом, то есть была разработана идея радиационной имплозии.
Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов. Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 58 мегатонн «мощного» изделия [12] , доставленная бомбардировщиком Ту-95. Однако такой вариант отвергли, так как он бы привёл к сильнейшему загрязнению полигона осколками деления, и урановая оболочка была заменена на свинцовую [8]. Это было самое мощное взрывное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Великобритания[ править править код ] В Великобритании разработки термоядерного оружия были начаты в 1954 году в Олдермастоне группой под руководством сэра Уильяма Пеннея, ранее участвовавшего в Манхэттенском проекте в США. В целом информированность британской стороны по термоядерной проблеме находилась на зачаточном уровне, так как Соединённые Штаты не делились информацией, ссылаясь на закон об Атомной энергии 1946 года.
В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров. Огненный шар Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала. Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение.
Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты. Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
Момент взрыва водородной бомбы в акватории Тихого океана. РИА Новости. Иллюстрация взрыва водородной бомбы После взрыва в Хиросиме и Нагасаки, окончания Второй Мировой Войны, началась гонка между Америкой и СССР и мировое сообщество поняло, что мощнее ядерная или водородная бомба. Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Водородные бомбы, считающиеся ядерным оружием, работают с использованием комбинации ядерного деления и термоядерного синтеза.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Термоядерная (водородная) бомба — также достаточно проста по конструкции. это все те же РДС-6с.
Как создавали супермощную термоядерную бомбу
- Термоядерные реакции.
- Атомная бомба
- Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Презентация по физике на тему: "Термоядерные реакции. Водородная бомба"
Неизвестно, чему и как там на самом деле учили, но сомневаться в качестве образования младшего сержанта Лаврентьева не приходится — результат был нужен ему самому. Младший сержант О. Лаврентьев около 1950 года. В январе 1950 года Президент Трумэн, выступая перед Конгрессом, призвал к скорейшему созданию водородной бомбы. Это было ответом на первое советское ядерное испытание в августе предыдущего года. Ну а для младшего сержанта Лаврентьева это было толчком к немедленным действиям: ведь он-то знал, как ему на тот момент думалось, как сделать эту бомбу и опередить потенциального противника.
Первое письмо с описанием идеи, адресованное Сталину, осталось без ответа, и какие-либо его следы впоследствии найдены не были. Скорее всего, оно просто потерялось. В этот раз реакция была заинтересованной. Из Москвы через Сахалинский обком пришла команда выделить настойчивому солдату охраняемую комнату и все необходимое для подробного описания предложений. Спецработа На этом месте уместно прервать рассказ о датах и событиях и обратиться к содержанию сделанных высшей советской инстанции предложений.
Как писал летом 1950 года сам автор, его работа состояла из четырех частей, а именно: Основные идеи. Опытная установка по преобразованию энергии литиево-водородных реакций в электрическую. Опытная установка по преобразованию энергии урановых и трансурановых реакций в электрическую. Литиево-водородная бомба конструкция. Далее О.
Лаврентьев пишет, что подготовить части 2 и 3 в подробном виде не успел и вынужден ограничиться кратким конспектом, часть 1 тоже сыровата «написана весьма поверхностно». По сути, в предложениях рассматриваются два устройства: бомба и реактор, при этом последняя, четвертая, часть — там, где предлагается бомба, — крайне лаконична, это всего несколько фраз, смысл которых сводится к тому, что все уже разобрано в первой части. В таком виде, «на 12 листах», предложения Ларионова в Москве попали на рецензию к А. Сахарову , тогда еще кандидату физматнаук, а главное, одному из тех людей, которые в СССР тех лет занимались вопросами термоядерной энергии, в основном подготовкой бомбы. Сахаров выделил в предложении два основных момента: осуществление термоядерной реакции лития с водородом их изотопов и конструкция реактора.
В написанном, вполне благожелательном, отзыве о первом пункте говорилось кратко — это не подходит. Непростая бомба Чтобы ввести читателя в контекст, необходимо сделать краткий экскурс в реальное положение дел. В современной а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития — твердое белое вещество, бурно реагирующее с водой с образованием гидроксида лития и водорода. Последнее свойство дает возможность широко применять гидрид там, где нужно временно связать водород. Хорошим примером является воздухоплавание, но им список, конечно, не исчерпывается.
Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития — его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости например, вокруг или, наоборот, внутри ядерный заряд. Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития.
Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово. Оба компонента термоядерной бомбы. Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции испарения под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла. Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется… Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием.
Теоретическая возможность получения энергии путем термоядерного синтеза была известна еще до Второй мировой войны. Также известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путем сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества, но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии. Именно эта реакция протекает в недрах звезд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжелые ядра гелия. Полученного количества энергии достаточно для того, чтобы запустить цепную реакцию, вовлекая в нее весь возможный водород. Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой.
Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию. Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками".
Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы.
Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер.
А вот при реакции синтеза — у нас есть 2 ядра имеющие заряд, и они отталкиваются друг от друга. Для того, чтобы сблизить их на нужное для реакции расстояние — нужно, чтобы они двигались с достаточной скоростью. Скорости такой можно либо достичь в ускорителе когда все атомы в результате двигаются с одной оптимальной скоростью , или нагреванием когда атомы летают как попало в случайных направлениях и случайной скоростью. Но как вы понимаете, взять и нагреть что-то до ста миллионов градусов и оставить реагировать не выйдет — любые нагретые предметы излучают свет, и таким образом быстро остывают. Плазма нагретая до сотни миллионов градусов — светит в рентгеновском диапазоне, и что самое печальное — она прозрачна для него. Впрочем, из-за того, что в термоядерном реакторе газа очень мало например в ITER — всего пол грамма , все получается не так плохо: чтобы нагреть 0. Есть еще критерий Лоусона , показывающий, будет ли реакция давать больше энергии, чем тратится.
Помимо температуры важна еще плотность само собой выше плотность плазмы — быстрее реакция идет и время удержания плазмы чтобы успело прореагировать. Соответственно, системы могут быть импульсные Z-Machine, NIF, термоядерный заряд — короткое время реакции, высокая температура и плотность и постоянные токамак — низкая плотность и температура, длительное время реакции. Посмотрим теперь, какие подходы есть к реализации термоядерного реактора. Конструкции Звезда — естественный термоядерный реактор. Горячая плазма под высоким давлением удерживается гравитацией, а все излучаемое рентгеновское излучение — за счет огромной плотности и размеров поглощается. Таким образом ядро не остывает даже при относительно маленьких скоростях реакции. Из-за этого в ядре сгорает не только водород и дейтерий, но и гораздо более тяжелые элементы. К сожалению, на земле такую конструкцию реализовать затруднительно. Термоядерная водородная бомба — также достаточно проста по конструкции.
С помощью 2-х типов взрывчатки «медленной» и «быстрой» и двух детонаторов формируется сферическая ударная волна, которая переводит плутоний в альфа-фазу меньшего размера, в которой возможна цепная реакция деления. По желанию можно добавить внешний импульсный нейтронный инициатор о нем ниже — в момент наибольшего сжатия он выдаст кучу нейтронов, которые должны дать резкий старт реакции. Они начинают реагировать друг с другом — и удерживает их от разлетания сила инерции относительно тяжелого корпуса заряда из урана. Помимо этого, урановый корпус непрозрачен для рентгеновского излучения — соответственно потери тепла меньше. Вся реакция заканчивается за 1 микросекунду — и корпус только-только начинает разлетаться в разные стороны. Это была так называемая «бустерная схема» ядерного заряда, где вклад термоядерной реакции невелик, и лишь позволяет немного поднять мощность «задешево» плутоний — страшно дорогой, а литий — в сравнении с ним дешев как грязь. Тритий напрямую не используют поскольку он радиоактивный и соответственно долго не хранится. А литий-6 стабилен, и ядерный заряд всегда готов к бою. Можно использовать и литий-7 — он не только дает тритий, но и еще один лишний нейтрон.
Об этой реакции не знали, когда американцы тестировали бомбу «Shrimp» «Креветка». Существует и схема радиационной имплозии — когда первичный ядерный взрыв рентгеновским излучением обжимает и нагревает отдельную сферу с термоядерным топливом.
Как устроена водородная бомба
Меньше чем за секунду сотни миллиардов новообразованных распадов не только освобождают огромное количество энергии, но и становятся источниками сильнейшей радиации. Этот радиоактивный дождь покрывает толстым слоем землю, поля, растения и все живое. Если говорить о бедствиях в Хиросиме, то можно заметить, что 1 грамм взрывчатого вещества стал причиной гибели 200 тысяч человек. Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы Считается, что вакуумная бомба, созданная по новейшим технологиям, может конкурировать с ядерной. Дело в том, что вместо тротила здесь используется газовое вещество, которое мощнее в несколько десятков раз. Авиационная бомба повышенной мощности - самая мощная вакуумная бомба в мире, которая не относится к ядерному оружию.
Она может уничтожить противника, но при этом не пострадают дома и техника, а продуктов распада не будет. Каков принцип ее работы? Сразу после сбрасывания с бомбардировщика срабатывает детонатор на некотором расстоянии от земли. Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако. При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища.
Выгорание кислорода образует везде вакуум. При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура. Отличие вакуумной бомбы американской от российской Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров. После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться.
Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов.
Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии.
Аналогичный процесс происходит внутри звезды, где воздействие сверхвысоких температур вместе с гигантским давлением заставляют ядра водорода сталкиваться. На выходе образуются утяжелённые ядра гелия. В процессе часть массы водорода преображается в энергию исключительной силы. Именно поэтому звёзды являются постоянными источниками энергии. Физики переняли схему деления, заменив изотопы водорода таким элементами, как дейтерий и тритий. Однако изделию всё равно дали название водородная бомба на основании базовой схемы. В ранних разработках ещё использовались жидкие изотопы водорода. Но впоследствии основным компонентом стал твёрдый дейтерий лития-6. Дейтерий лития-6 уже содержит тритий.
Но чтобы его выделить, требуется создать пиковую температуру и грандиозное давление. Для этого под термоядерное горючее конструируется оболочка из урана-238 и полистирола. По соседству устанавливается небольшой ядерный заряд мощностью несколько килотонн. Он служит триггером. При взрыве заряда оболочка урана переходит в плазменное состояние, создавая пиковую температуру и грандиозное давление. В процессе нейтроны плутония контактируют с литием-6, что позволяет выделяться тритию. Ядра дейтерия и лития коммуницируют, образуя термоядерный взрыв. Таков принцип действия водородной бомбы. Некоторые люди склонны считать, что водородная бомба — «более чистое оружие», чем обычная бомба. Возможно, это связано с названием.
Люди слышат слово «водо» и думают, что это как-то связано с водой и водородом, а следовательно последствия не такие плачевные. На самом деле это конечно не так, ведь действие водородной бомбы основано на крайне радиоактивных веществах. Теоретически возможно сделать бомбу без уранового заряда, но это нецелесообразно ввиду сложности процесса, поэтому чистую реакцию синтеза «разбавляют» ураном, для увеличения мощности. Все, что попадает в огненный шар, будет уничтожено, зона в радиусе поражения станет необитаемой для людей на десятилетия. Радиоактивные осадки могут нанести вред здоровью людей в сотнях и тысячах километров. Конкретные цифры, площадь заражения можно рассчитать, зная силу заряда. Последствия использования Общее описание Термоядерное взрывное устройство может быть построено как с использованием жидкого дейтерия , так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития — дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода — дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6. Дейтерид лития-6 — твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий обычное состояние которого в нормальных условиях — газ при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент — литий-6 — это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода — трития.
Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше. Термоядерная бомба, действующая по принципу Теллера-Улама, состоит из двух ступеней: триггера и контейнера с термоядерным горючим. Ядерная зима Однако разрушение городов — не самое страшное, что может случиться «благодаря» оружию массового поражения. После ядерной войны мир не будет полностью уничтожен. На планете останутся тысячи крупных городов, миллиарды людей и лишь небольшой процент территорий потеряет свой статус «пригодная для жизни». В долгосрочной перспективе весь мир окажется под угрозой из-за так называемой «ядерной зимы». Подрыв ядерного арсенала «клуба» может спровоцировать выброс в атмосферу достаточного количества вещества пыли, сажи, дыма , чтобы «убавить» яркость солнца. Пелена, которая может разнестись по всей планете, уничтожит урожаи на несколько лет вперед, провоцируя голод и неизбежное сокращение населения. В истории уже был «год без лета», после крупного извержения вулкана в 1816, поэтому ядерная зима выглядит более чем реально. Опять же в зависимости от того, как будет протекать война, мы можем получить следующие виды глобального изменения климата: похолодание на 1 градус, пройдет незаметно; ядерная осень — похолодание на 2-4 градуса, возможны неурожаи и усиление образования ураганов; аналог «года без лета» — когда температура упала значительно, на несколько градусов на год; малый ледниковый период — температура может упасть на 30 — 40 градусов на значительное время, будет сопровождаться депопуляцией ряда северных зон и неурожаями; ледниковый период — развитие малого ледникового периода, когда отражение солнечных лучей от поверхности может достичь некой критической отметки и температура продолжит падать, отличие лишь в температуре; необратимое похолодание — это совсем печальный вариант ледникового периода, который под влиянием множества факторов превратит Землю в новую планету.
Теория ядерной зимы постоянно подвергается критике, ее последствия выглядят немного раздутыми. Однако не стоит сомневаться в ее неминуемом наступлении при каком-либо глобальном конфликте с применением водородных бомб. Современные опасности Холодная война давно позади, и поэтому ядерную истерию можно увидеть разве что в старых голливудских фильмах и на обложках раритетных журналов и комиксов. Несмотря на это, мы можем находиться на пороге, пусть и не большого, но серьезного ядерного конфликта. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики. Конечно, правительство Северной Кореи постоянно сообщает о том, что им удалось изготовить новые бомбы, пока что в живую их никто не видел. Реалии таковы, что на данный момент у КНДР не достаточно технологий для успешной атаки на США, о которой они каждый год заявляют на весь мир. Даже атака на соседние Японию или Юг могут быть не очень успешными, если вообще состоятся, но с каждым годом опасность возникновения нового конфликта на корейском полуострова растет. Современные опасности Как устроена атомная бомба После того, как в Берлине, в 1938 году, германские физики Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман открыли явление ядерного деления, появилась возможность создания оружия необычайной мощности. Отто Ган и Лиза Мейтнер в лаборатории, где-то между 1912 т 1914 годами Когда атом радиоактивного материала расщепляется на более легкие атомы, происходит внезапное, мощное высвобождение энергии.
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Слияние происходит, когда два легких атомных ядра, таких как изотопы водорода дейтерий и тритий, сливаются вместе, образуя более тяжелое ядро, высвобождая при этом огромное количество энергии. Энергия, выделяемая водородной бомбой, эквивалентна миллионам тонн тротила, что делает ее самым разрушительным оружием, когда-либо созданным людьми. Первая водородная бомба была испытана Соединенными Штатами 1 ноября 1952 года на Маршалловых островах с мощностью взрыва 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте, что более чем в 500 раз превышает мощность атомной бомбы, разрушившей Хиросиму. Советский Союз последовал их примеру и в 1953 году испытал свою первую водородную бомбу, положив начало новой эре гонки ядерных вооружений между двумя сверхдержавами. К счастью, водородные бомбы до сих пор не применялись в боевых действиях, и их разрушительный потенциал остается серьезной угрозой глобальной безопасности. Нейтронные бомбы, также известные как усиленное радиационное оружие, представляют собой тип ядерного оружия, предназначенного для высвобождения большого количества нейтронного излучения при минимальном взрывном и тепловом эффектах. Нейтроны — это нейтральные субатомные частицы, которые могут проникать сквозь твердые объекты и ионизовать атомы, вызывая повреждение биологических тканей и электронных цепей.
Нейтронное излучение нейтронной бомбы может убить или вывести из строя людей и животных в радиусе нескольких сотен метров, оставив нетронутыми здания и инфраструктуру. Идея нейтронных бомб заключалась в том, чтобы разработать оружие, которое могло бы нейтрализовать солдат и танки противника, не вызывая массовых разрушений в городах или инфраструктуре.
Сахаров сразу же был направлен в лабораторию И. Тамма в качестве аспиранта и начал интенсивно работать над проектом в содружестве с В. Гинзбургом и Ю. Группу И. Саров к сожалению, по причине «политической неблагонадежности» жены В. Гинзбург был отстранен от участия в проекте, хотя именно ему принадлежала идея использования в качестве термоядерного топлива дейтерида лития LiD6, в обиходе физиков-ядерщиков называвшегося «Лидочка». Зельдовичем; - РДС-6С «слойка» - во главе с к.
После проведения расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, разработка РДС-6Т была приостановлена как неперспективная. К работе были привлечены такие гиганты науки, как академики Келдыш М. В 1952 г. В этом экспериментальном устройстве термоядерное топливо дейтерий и тритий находилось в жидком виде в огромных сосудах Дьюара. Для инициирования реакции синтеза использовался атомный заряд. Мы пошли своим путем… Первая советская водородная 12 августа 1953 г. В РДС-6С была успешно реализована физическая идея, получившая название «слойка» одноступенчатая схема термоядерного заряда. Созданный научно-технический и производственный задел обеспечил прогресс в области конструирования термоядерного оружия. Основные результаты создания РДС-6С: - впервые в СССР было реализовано зажигание и горение термоядерного горючего, практически показана возможность создания одностадийного термоядерного заряда; - схема РДС-6С оказала прямое влияние на выбор схемы термоядерного узла в будущих термоядерных зарядах на принципах радиационной имплозии.
За разработку первого одноступенчатого водородного заряда большая группа сотрудников КБ-11 и смежных организаций была удостоена звания Героя Социалистического Труда в том числе, первая Звезда Героя у будущего академика А. По сути, эти параметры послужили отправной точкой, определившей полезную нагрузку и стартовую массу ракеты Р-7 созданной ОКБ-1, главный конструктор С. Королев — первой советской межконтинентальной баллистической ракеты. Но с учетом расчетной точности стрельбы ракеты Р-7, мощность заряда РДС-6С была недостаточной для требуемой боевой эффективности. Требовалось форсировать энерговыделение заряда. Кроме того, РДС-6С имел невысокие эксплуатационные характеристики. Расчетно-теоретические оценки показали, что в заданных массогабаритных ограничениях РДС-6С при одноступенчатой схеме, на принципе химической имплозии кардинально повысить энерговыделение заряда практически невозможно. Это инициировало поиски новых идей. Решение было найдено при использовании принципа радиационной имплозии «третья идея», как назвал в своих воспоминаниях ее автор А.
На этой основе была разработана двухступенчатая схема термоядерного заряда. Правильность данного выбора подтвердило успешное испытание двухступенчатого термоядерного заряда РДС-37, проведенное 22 ноября 1953 г. Проведение испытаний Разработчики заряда РДС-37 были настолько уверены в правильности его физической схемы и конструкции, что заряд сразу испытывался в составе авиационной бомбы корпус с некоторыми техническими доработками был позаимствован от серийной бомбы РДС-6С , сбрасываемой в штатном режиме с реактивного бомбардировщика среднего радиуса действия ТУ-16.
2. Чем отличаются атомная, ядерная и термоядерная бомбы?
- 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США - Российская газета
- «Отец» водородной бомбы
- Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
- Как работает водородная бомба
- Спецработа
Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба
| Что произойдет после взрыва ядерной бомбы? | Из истории создания водородной бомбы в США и СССР. |
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. |
| «Отец» водородной бомбы | Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер. |
Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
| Термоядерное оружие — Википедия | Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |
| Водородная бомба - состав и принцип действий | Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. |
| Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба | Водородная бомба — ядерное оружие, которое использует процесс термоядерного синтеза для создания огромного количества энергии. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР | СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. |
| Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы | Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. |