термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР.
Водородная бомба
Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. 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.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. В термоядерных бомбах используется другой принцип — термоядерный синтез, при котором такие лёгкие элементы, как водород или литий, сливаются в более тяжёлые, за счёт чего выделяется энергия, необходимая для взрыва.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона — нейтральной частицы, по массе близкой к протону. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли , где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.
Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB.
Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия.
Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции.
Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом.
Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития — соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. 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.
Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа — более чем достаточный сдерживающий фактор. Александр Березин Браво Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова. В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом и стала канонической.
А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом. Разве что рождение сверхновой звезды. Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества. На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления. Схематически эта реакция показана на рисунке ниже.
Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении. Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти. А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба. Термоядерное оружие Современное термоядерное оружие относится к стратегическому оружию, которое может применяться авиацией для разрушения в тылу противника важнейших промышленных, военных объектов, крупных городов как цивилизационных центров. Наиболее известным типом термоядерного оружия являются термоядерные водородные бомбы, которые могут доставляться к цели самолетами. Термоядерными зарядами могут начиняться также боевые части ракет различного назначения, в том числе межконтинентальных баллистических ракет.
Впервые подобная ракета была испытана в СССР еще в 1957 году, в настоящее время на вооружения Ракетных Войск Стратегического Назначения состоят ракеты нескольких типов, базирующиеся на мобильных пусковых установках, в шахтных пусковых установках, на подводных лодках. Атомная бомба В основе действия термоядерного оружия лежит использование термоядерной реакции с водородом или его соединениями. В этих реакциях, протекающих при сверхвысоких температурах и давлении, энергия выделяется за счет образования ядер гелия из ядер водорода, или из ядер водорода и лития. Для образования гелия используется, в основном, тяжелый водород — дейтерий, ядра которого имеют необычную структуру — один протон и один нейтрон. При нагревании дейтерия до температур в несколько десятков миллионов градусов его атому теряют свои электронные оболочки при первых же столкновениях с другими атомами. В результате этого среда оказывается состоящей лишь из протонов и движущихся независимо от них электронов. Скорость теплового движения частиц достигает таких величин, что ядра дейтерия могут сближаться и благодаря действию мощных ядерных сил соединяться друг с другом, образуя ядра гелия. Результатом этого процесса и становится выделения энергии.
Принципиальная схема водородной бомбы такова. Дейтерий и тритий в жидком состоянии помещаются в резервуар с теплонепроницаемой оболочкой, которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном состоянии для поддержания из жидкостного агрегатного состояния. Теплонепроницаемая оболочка может содержать 3 слоя, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота. Вблизи резервуара с изотопами водорода помещается атомный заряд. При подрыве атомного заряда изотопы водорода нагреваются до высоких температур, создаются условия для протекания термоядерной реакции и взрыва водородной бомбы. Однако, в процессе создания водородных бомб было установлено, что непрактично использовать изотопы водорода, так как в таком случае бомба приобретает слишком большой вес более 60 т. Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики водородной бомбы была радиоактивность трития, которая делала невозможным его длительное хранение. В ходе исследования 2 вышеуказанные проблемы были решены.
Жидкие изотопы водорода были заменены твердым химическим соединением дейтерия с литием-6. Это позволило значительно уменьшить размеры и вес водородной бомбы. Кроме того, гидрид лития был использован вместо трития, что позволило размещать термоядерные заряды на истребителях бомбардировщиках и баллистических ракетах. Создание водородной бомбы не стало концом развития термоядерного оружия, появлялись все новые и новые его образцы, была создана водородно- урановая бомба, а также некоторые ее разновидности — сверхмощные и, наоборот, малокалиберные бомбы. Последним этапом совершенствования термоядерного оружия стало создания так называемой «чистой» водородной бомбы. Длительное заражение местности радиоактивными осадками.
Начало 1950-х. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6». Источник: wikipedia.
И снова важную роль сыграли идеи Сахарова. Благодаря его идеям советские физики-ядерщики смогли создать самую мощную из термоядерных бомб — «Царь-бомбу».
Концентрация энергии луча таким образом позволяет достичь очень высоких интенсивностей. Коммерчески доступны лазерные системы, которые могут мгновенно испарять любой известный материал.
Каков предел этой возможности? Можно ли достичь температуры в диапазоне 100 миллионов градусов, необходимых для получения ядерной реакции синтеза? Ответ положительный. Уже в 1968 году — всего через восемь лет после изобретения первого лазера — группа Николая Басова из Физического института им.
Лебедева в СССР сообщила о первом наблюдении термоядерных реакций, запускаемых лазерным облучением мишени из гидрида лития. Советские результаты были быстро повторены в лабораториях Франции и США. В США Джон Наколлс думал в некотором роде параллельным образом о том, как миниатюризировать термоядерные взрывы до такой степени, чтобы их можно было вызвать без использования атомной бомбы в качестве «запала». Нобелевский лауреат Николай Геннадьевич Басов слева — автор идеи 1961 г.
Джон Наколлс справа и Джон Эммет, пионеры в области лазерного синтеза в США Основной подход к лазерному синтезу, появившийся после первоначальных предложений Басова и Наколлса, основывается на том же принципе радиационного взрыва, который использовался в водородной бомбе Теллера-Улама. Мы бомбардируем сферическую топливную таблетку со всех сторон одновременными лазерными импульсами. Энергия лазера первоначально поглощается внешним слоем мишени, вызывая ее взрывное расширение. По принципу действие-противодействие «эффект ракеты» соседние слои мишени с огромной силой толкаются внутрь, генерируя ударные волны, которые сжимают ядро до сверхвысокой плотности и создают температуру в сто миллионов градусов, необходимую для запуска процесса ядерного синтеза.
Начало цикла: Часть 2. Это самый большой в мире лазер. В своих решающих экспериментах NIF использовала модифицированную установку, в которой энергия лазера сначала преобразуется в рентгеновские лучи за счет взаимодействия света лазера с металлической оболочкой топливной таблетки. Была надежда, что это будет способствовать более эффективному взрыву топливной мишени.
Однако возникли огромные трудности: процесс радиационной имплозии страдает из-за гидродинамических нестабильностей, которые препятствуют эффективному сжатию, эффективность передачи лазерной энергии в мишень мала, имеются радиационные потери и т. Наиболее успешные эксперименты, проведенные на NIF, позволили произвести значительное количество термоядерной энергии, но все же намного меньше, чем требуется для «окупаемости» энергии, затраченной на создание лазерного импульса. К сожалению, Национальный центр зажигания также не смог достичь заявленной цели по достижению зажигания, без которого вместо полноценного термоядерного микровзрыва получается «пшик». Отказ от тепловой парадигмы Сегодня появились новые стратегии, которые обещают устранить как технологические, так и концептуальные камни преткновения, которые с самого начала препятствовали развитию термоядерной энергетики.
Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
Сегодня на сцене доминирует проект гигантского Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР , который сейчас строится в Кадараше, Франция. На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии. Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF.
В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение. Получается миниатюрный термоядерный взрыв. Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. Взрывная камера NIF слева.
Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований. Можно было бы много сказать о политике магнитного и инерционного синтеза, но это не моя тема здесь. ОтSuper-бомбы к радиационному взрыву Пока что единственной доступной технологией генерирования большого количества избыточной энергии с помощью реакций ядерного синтеза является водородная бомба, также известная как термоядерная бомба. Впервые эта технология была успешно испытана 31 октября 1952 года. Во время американского Манхэттенского проекта создания атомной бомбы, использующей реакции ядерного деления, физик Эдвард Теллер задумал потенциально гораздо более разрушительное оружие, основанное не на делении урана, а на синтезе изотопов водорода.
Его называли Super. Поскольку было ясно, что химические взрывчатые вещества не могут генерировать температуру в десятки миллионов градусов, необходимую для зажигания термоядерных реакций, единственным вариантом было использование бомбы деления. Название изобретения — «Совершенствование методов и средств использования ядерной энергии». Что и говорить, устройство не предназначалось для гражданского использования! Содержание патента фон Неймана-Фукса до сих пор официально является секретом правительства США, но его можно найти в увлекательной серии томов, опубликованных в России в 2008 году «Атомный проект СССР: Документы и материалы».
Там можно найти подробный текст с расчетами и диаграммами в переводе на английский и русский языки, а также комментарии к нему ведущих советских исследователей с 1948 года.
На сотни километров вокруг прервалась радиосвязь. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. Почему стала необходима супербомба Начавшееся в конце 1950-х годов потепление отношений между СССР и США в том числе благодаря визиту советского лидера Никиты Хрущева в Америку и его встрече с американским президентом Дуайтом Эйзенхауэром осенью 1959 года уже через несколько месяцев сменилось резким обострением по вине Вашингтона. В результате сорвалась намеченная на май встреча глав правительств четырех ведущих стран в Париже. Также отменился ответный визит Эйзенхауэра в Москву. Неспокойно было и в Африке, где также сталкивались интересы ведущих держав. Главной же проблемой в отношениях между Москвой и Вашингтоном стала задача мирного урегулирования германского вопроса, в котором основным было определение статуса Западного Берлина — то, что потом будет названо Берлинским кризисом, сопровождавшимся неприкрытыми угрозами в адрес СССР со стороны США.
Это был период ядерного превосходства Соединенных Штатов, которые использовали мораторий для резкого наращивания числа ядерных боеприпасов разного типа и суммарного мегатоннажа своего ядерного арсенала. Так, если к началу моратория в арсенал Вашингтона входило 7,5 тысячи ядерных и термоядерных зарядов общим мегатоннажем 17,3 гигатонны тротилового эквивалента, то во время моратория в 1960 году число зарядов увеличилось до 18,6 тысячи, а общий мегатоннаж возрос до 20,5 гигатонны. На фоне сложной военно-политической обстановки советское руководство приняло решение выйти из моратория на ядерные испытания. Об этом Хрущев сообщил ведущим советским физикам-атомщикам на закрытой встрече в Кремле 10 июля 1961 года. Как создавали супермощную термоядерную бомбу Работы над созданием мощной термоядерной бомбы начались задолго до 1961 года — в 1956-м в специально созданном НИИ-1011 приступили к созданию советской "Царь-бомбы" АН602, которая, по мнению Москвы, должна была стать самым надежным средством сдерживания. Авторы изделия предусмотрели для нее трехступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени расчетный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны запускал термоядерную реакцию во второй ступени вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн. Она же в свою очередь инициировала так называемую ядерную реакцию Джекила — Хайда деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза в третьей ступени еще 50 мегатонн мощности.
Корпус бомбы, выполненный из стальных или алюминиевых сплавов. В него помещают наполнитель с основными элементами бомбы. При взрыве инициирующего ядерного заряда возникает поток рентгеновского излучения, приводящий к мгновенному испарению оборочки контейнера с термоядерным топливом. При её испарении происходит мощное обжатие находящегося внутри термоядерного топлива и запального стержня. Запальный стержень переходит в сверхкритическое состояние, тем самым инициируя цепную реакцию деления, следствием которой является выделение огромного количества тепла. В разогретом и сжатом термоядерном топливе происходит реакция синтеза ядер гелия из ядер водорода с выделением большого количества энергии электромагнитной энергии различного спектра, а также потока нейтронов. Если оболочка контейнера изготовлена из изотопов урана поток нейтронов вызовет цепную реакцию его деления, тем самым увеличив мощность взрыва. Последствия применения водородной бомбы Прямые — они зависят от непосредственного воздействия основных поражающих факторов термоядерного взрыва: Многочисленные пожары на обширные местности, вызванные одним из поражающих факторов термоядерного взрыва — световым излучением. Оно представляет собой поток лучистой энергии, состоящий из ультрафиолетового, видимого, а также инфракрасного излучения. 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.
В чем разница между атомной, водородной и нейтронной бомбами. Это оружие способно высвобождать огромное количество энергии в результате ядерных реакций, что приводит к катастрофическим повреждениям и разрушениям. Среди различных типов ядерного оружия широко известны три: атомная бомба, водородная бомба и нейтронная бомба. Хотя все они разрушительны, они различаются по своей взрывной силе, механизмам детонации и радиационному воздействию. Атомные бомбы, также известные как бомбы деления, были первым ядерным оружием, разработанным людьми. Они работают по принципу ядерного деления, то есть процесса расщепления тяжелых атомных ядер на более легкие путем бомбардировки их нейтронами. Когда критическая масса делящегося материала, такого как уран-235 или плутоний-239, собирается вместе, начинается цепная реакция, высвобождающая огромное количество энергии в виде тепла, взрыва и излучения. Энергия, выделяемая атомной бомбой, эквивалентна тысячам тонн тротила, этого достаточно, чтобы сровнять с землей целые города и убить миллионы людей. Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 года в Аламогордо, штат Нью-Мексико, Соединенными Штатами в рамках Манхэттенского проекта. Бомба по прозвищу «Тринити» имела взрывную мощность около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте и произвела огненный шар, который был виден за много миль.
Последствия взрыва водородной бомбы
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. |
| Водородная бомба | Водородные бомбы, считающиеся ядерным оружием, работают с использованием комбинации ядерного деления и термоядерного синтеза. |
| Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба | ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. |
| Водородная бомба и ядерная бомба отличия | Чтобы разобраться, как работает водородная бомба, разберемся в устройстве атомного оружия. |
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться в особенностях тех или иных бомб. Атомные электростанции работают по принципу высвобождения и сковывания ядерной энергии. Этот процесс обязательно контролируется. Высвобожденная энергия переходит в электричество. Атомная бомба приводит к тому, что происходит цепная реакция, которая совершенно не поддается контролю, а огромное количество освобожденной энергии наносит чудовищные разрушения. Уран и плутоний - не такие уж и безобидные элементы таблицы Менделеева, они приводят к глобальным катастрофам. Чтобы понять, какая самая мощная атомная бомба на планете, узнаем обо всем подробнее. Водородные и атомные бомбы относятся к атомной энергетике.
Если объединить два кусочка урана, но каждый будет иметь массу ниже критической, то этот «союз» намного превысит критическую массу. Каждый нейтрон участвует в цепной реакции, потому что расщепляет ядро и высвобождает еще 2-3 нейтрона, которые вызывают новые реакции распада. Нейтронная сила совершенно не поддается контролю человека. 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.
Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса. Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого. Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения. Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической.
В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. К аналогичному выводу в группе Я. Зельдовича пришли к концу 1953 года. То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия. Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия.
Как развивались события дальше? В 1954 году США испытали боевую водородную бомбу, осуществив тем самым окончательный поворот к новой технологии, уцелевшей в основных чертах до наших дней. Но уже в ноябре 1955 года на Семипалатинском полигоне взорвали нашу водородную бомбу новейшего образца. Стало ясно, что в споре с американскими учёными русские сумели ликвидировать разрыв. Притом в столь короткие сроки, что это не поддавалось, с точки зрения американцев, какому-либо разумному объяснению, кроме одного — шпионаж. Было выдвинуто немало и других версий, так или иначе объясняющих успех советских учёных, но спор и по сей день не закончен. Виднейший теоретик Лос-Аламоса Г. Бете считает, что открытие Улама-Теллера имело случайный характер. И потому признать, что русский проект развивался по аналогичному пути без американского влияния, — значит уверовать в совершенно невероятное совпадение. Однако вскоре разобрались, что Фукс был разоблачён и прекратил свою деятельность в пользу Советского Союза раньше, чем возникла идея Улама.
В радиоактивных продуктах взрыва содержится определённая информация — это известно учёным. К примеру, количество трансурановых элементов, рождённых в результате взаимодействия ядерных и термоядерных нейтронов с тяжёлыми атомами, сильно зависит от того, насколько быстро протекают реакции. Скорость же реакции пропорциональна плотности вещества, и наличие далёких трансуранов может свидетельствовать о высокой степени сжатия. Это теоретически. А на практике дело обстоит следующим образом. Во-первых, трансуранов мало, их улавливание из атмосферного облака — дело хлопотливое и требует большой тщательности. Определённо нет, т. Во-вторых, сведения о сжатии не дают возможности сделать заключение о том, как оно достигнуто, то есть носят косвенный характер. Если бы из анализа радиоактивности последовали тогда глубокие революционные выводы, как представляет себе Г. Бете, то это носило бы характер сенсации.
Информация непременно пришла бы к исполнителям в своём первичном виде, так как в самой по себе в ней не содержится для нас элементов секретности. Но тут я со всей определённостью утверждаю, что за всё время наших радиохимических поисков в атмосфере никаких необычных сведений мы не извлекли. Наконец, в-третьих.
Теперь, как оно работает. Пишу в расчете на то, что принцип работы ядерной бомбы и основные понятия ядерной физики вам известны.
Ядерный триггер - по сути "обычная" ядерная бомба, которая используется для пуска термоядерной реакции. Этот поток излучения испаряет тепловой экран и рентгеновское излучение начинает интенсивно поглощаться ураном контейнера термоядерного заряда. В результате так называемой абляции уноса массы с поверхности нагретого контейнера возникает реактивная сила, сжимающая контейнер в 10 раз. Этот эффект называется радиационной имплозией или обжатием излучением.
Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва.
Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра. При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет.
И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь. Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир. Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория.
Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле.
Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета. Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых: Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто.
А вот на количестве осадков это отразится. Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было. Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета.
Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов. Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты. На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах. После наступит ледниковый период.
Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения. Те, кто выживут, не переживут последнего периода — необратимого похолодания.
Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР. В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза.
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных "осколка". В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности. 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. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки.
Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч.
Именно благодаря этим частицам, которые могут приобретать после распада атома высокую скорость, и возможны цепные реакции, лежащие в основе атомного оружия. В результате образуются осколки деления и два нейтрона, каждый из которых также может поразить атом урана. Таким образом количество распадов начинает увеличиваться в геометрической прогрессии. Однако, чтобы запустить такой процесс, нужно достичь критической массы материала. Если в атомном заряде масса урана будет меньше критической, то никакого взрыва не произойдет.
Поэтому в атомную бомбу закладывают несколько кусочков радиоактивного материала, отделенных друг от друга. В момент взрыва детонирующие заряды сталкивают эти кусочки, достигается критическая масса и начинается взрывной процесс. В водородной бомбе вместо радиоактивного распада используется реакция ядерного синтеза. В ходе нее ядра атомов сливаются воедино, образуя более тяжелый элемент.
В совместном советско-индийском заявлении от 13 декабря 1955 г. В своем рождественском послании 1955 г. Эдлай Стивенсон, выступая в апреле и мае 1956 г. Впоследствии он заменил это предложение проектом заключения соглашения с СССР о прекращении испытаний мощных водородных бомб. Истинный смысл вопроса «испытывать или не испытывать» был разъяснен выдающимся внешнеполитическим экспертом, бывшим послом в Советском Союзе Джорджем Ф.
Кеннэном, профессором Института прогрессивных исследований в Принстоне. Нельзя игнорировать чувства этих миллионов». То, что ужасные радиоактивные осадки действительно вызывали беспокойство наших руководителей, стало ясно после выступления президента Эйзенхауэра на пресс-конференции за несколько дней до тихоокеанских испытаний 1956 г. Он заявил, что одна из основных целей программы предстоящих ядерных испытаний состоит в создании оружия с «меньшим количеством осадков». В заявлении Льюиса Л. Страусса, бывшего тогда председателем Комиссии по атомной энергии, а затем в заявлении самого президента Эйзенхауэра в ходе избирательной кампании 1956 г. Испытания именно этого «чистого» оружия я наблюдал утром 21 мая с палубы флагманского корабля «Маунт Мак-Кинли» у атолла Бикини. Как сообщил Страусс, «максимальный эффект оружия, испытанного в Тихом океане весной и летом 1956 г. Эти испытания «подтвердили,— добавил Страусс,— что существует много факторов, включая оперативные, которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах до таких размеров, о которых до сих пор и не подозревали».
Под «оперативными факторами», о которых говорил Страусс, подразумевался взрыв многомегатонной водородной бомбы на большой высоте, примерно девять тысяч метров, т. Когда взрыв происходит на высоте, превышающей этот радиус от 5 до 6,5 километра , огненный шар не касается земли или водной поверхности и поэтому не поднимает при взрыве тысячи тонн земли или воды, зараженных радиоактивными частицами и образующих гигантское облако, дающее смертоносные осадки. Однако предположение Страусса о том, что существует много факторов, кроме чисто оперативных, «которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах», может означать только одно — уменьшение количества используемого расщепляющегося материала, прежде всего урана, который является основным источником опасных осадков. Эта мысль была еще. Можно надеяться на дальнейший прогресс в этом направлении». Так как в качестве детонаторов водородных бомб служат обычные атомные бомбы и так как все атомные бомбы в зависимости от их размеров вызывают образование определенного количества осадков, то ясно, что и любая водородная бомба образует при взрыве радиоактивные осадки. С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена. Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения.
Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми. Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах. Анализы, проведенные японцами, показали, что тайна «грязной» водородной бомбы заключается в успешном превращении урана «Доктор Джекилл» в уран «Мистер Хайд» названия «Доктор Джекилл» и «Мистер Хайд» взяты из фантастического рассказа Р. Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238. В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв.
Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента. Так как наличие вещества «Джекилл и Хайд» определяет степень загрязненности водородной бомбы это в основном бомба из урана-238 , очевидно, что единственной возможностью создать «чистую» водородную бомбу является удаление «грязного» элемента. Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3. Но водород-3, или тритий, вес которого в три раза больше обычного водорода, исчез на Земле миллионы лет назад. Нейтрон, выделяемый при делении урана-235 в реакторе, попадает в ядро лития-6, которое состоит из трех протонов и трех нейтронов. При этом образуются два газа — тритий, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов, и гелий, ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. На общую массу ядер трития и гелия приходится, таким образом, три протона и три нейтрона ядра бывшего лития-6 плюс дополнительный нейтрон, образовавшийся при делении урана.
Получение трития в большом количестве, необходимом для создания запаса «чистых» водородных бомб порядка нескольких мегатонн с взрывной силой, создаваемой исключительно за счет синтеза дейтерия и трития не принимая во внимание взрывную силу атомной бомбы-детонатора ,— процесс исключительно дорогой, требующий наличия большого числа ядерных реакторов стоимостью много миллионов долларов. Однако, как уже отмечалось, есть основания предполагать, что наши ученые разработали простой и дешевый метод получения трития в самой бомбе в ходе процесса синтеза. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. Когда атомная бомба-детонатор взрывается, нейтроны, выделяемые в ходе этого процесса, попадают в литий-6 и превращают его в тритий и гелий, как об этом уже ранее говорилось. Под влиянием температуры в 50 млн. При этом выделяется незначительное количество опасных радиоактивных осадков. Как отмечалось в докладе Комиссии по атомной энергии июль 1956 г. Но бомба даже в одну или две мегатонны является достаточно мощной, чтобы разрушить любой большой город, и, таким образом, она выполняет свою миссию как мощное сдерживающее средство в нашем оборонительном арсенале. Более того, устранение «грязного» элемента делает бомбу гораздо легче.
Действительно, тихоокеанские испытания 1956 г. Эти небольшие водородные бомбы намного увеличили потенциал «чистого» оружия как средства обороны. Их можно использовать как боеголовки в радиоуправляемых ракетах, как мощное оборонительное средство в случае воздушного нападения и как транспортабельное оружие, которое может доставляться сверхзвуковыми реактивными самолетами. Все эти известные факты позволяют сделать вывод, что нам удалось сделать водородную бомбу более «гуманной», ограничив ее громадную убийственную силу одним только огнем и взрывом и превратив ее из радиоактивного чудовища, которое черпает большую часть своих сил из «грязного» элемента, в оружие локального действия. Алиса в стране грома В момент испытания многомегатонной бомбы в атолле Эниветок, в нескольких сотнях километров от места испытаний, в самый момент взрыва у туземки Маршальских островов родилась девочка. Ее назвали Алисой, в честь Алисы Страусс — жены тогдашнего председателя Комиссии по атомной энергии, которая подарила молодой матери целое состояние из десяти свиней. Рано или поздно кто-нибудь будет называть эту девочку «Алисой в стране грома» по-английски созвучно названию популярной детской книги Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес». Ее земные владения состоят из двух атоллов — Эниветок и Бикини — цепочки крохотных коралловых островков, окружающих огромные лагуны площадью в сотни квадратных километров. Когда приезжаешь туда, то попадаешь на остатки разбитых надежд созидателей Германской, а затем Японской империй.
Например, на Энау — одном из островков атолла Эниветок — растет лес аккуратно посаженных кокосовых пальм. Все коралловое основание острова на несколько акров покрыто толстым слоем жирного чернозема. Тысячи тонн этого чернозема были перевезены до первой мировой войны из Шварцвальда для выполнения честолюбивого плана по превращению коралловых островков в богатые сельскохозяйственные колонии Германии.
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. Дополнительным преимуществом было то, что из лития после бомбардировки нейтронами получается еще один изотоп водорода — тритий.
Вступая в реакцию с дейтерием, тритий выделяет гораздо больше энергии.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. эдакий "дедушка" многих уникальных разработок. Принцип действия «сухой» водородной бомбы открыли не Тамм, Сахаров и Гинзбург? Отстав на старте разработки водородной бомбы, СССР довольно быстро догнал соперника.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
| Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба | Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. |
| One moment, please... | 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. |
| Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная? | Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США | Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. |
| Самая мощная бомба в мире сильнее ядерной | Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР. |