Принцип действия водородной бомбы РДС-6С "СЛОЙКА". Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу, пригодную к практическому военному применению. Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода, дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце. Принцип ее действия основан на термоядерной реакции.
"Царь-бомба": как СССР показал миру "Кузькину мать"
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
Грибовидное облако поднялось на 41 километр. В историю американцы вошли как первые создатели водородной бомбы чем они, несомненно, очень гордятся , но это была не победа, а проигрыш. Русские оказались умнее. Всё дело в том, Ivy Mike был бесполезен с практической точки зрения. Он весил слишком много по разным источникам, 82 или 62 тонны , а поэтому не годился для транспортировки.
СССР произвёл первый термоядерный взрыв 12 августа 1953-го.
Как всем известно из учебников истории, урановая бомба под прозвищем «Little Boy» была сброшена американцами в 1945 году на японский город Хиросиму, а спустя три дня плутониевый «Fat Man» полетел на Нагасаки. Советский Союз начал разработку атомного оружия практически одновременно с США, но из-за войны работы были окончены позже: первое испытание состоялось в 1949 году. Как же работает атомная бомба? Все мы из школы помним, что атом — мельчайшая частица вещества — состоит из ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. При этом само ядро состоит из положительных протонов и нейтральных нейтронов: Чаще всего число положительных протонов и отрицательных электронов совпадает, и атом остается электрически нейтральным. Но нас интересуют прежде всего нейтроны. Дело в том, что число нейтронов в атоме одного и того же вещества может быть разным. Атомный номер вещества в таблице Менделеева будет один и тот же, а вот массовые числа — разные.
Чем больше нейтронов будет иметь ядро, тем, масса будет больше. Такие вещества с «нестандартным» количеством нейтронов называются изотопами. Изотопы встречаются в природе. Некоторые из них весьма стабильны. А другие изотопы называемые радиоактивными крайне нестабильны и склонны к распаду — когда изначально тяжелые ядра вещества теряют свои частицы, испуская их в окружающее пространство с выделением энергии. При этом излучение ядер может быть трех типов: альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Последние — самые опасные, так как они способны выбивать электроны из атомов живых клеток, что приводит к их гибели лучевая болезнь. Важным свойством ядер изотопов является их способность к расщеплению под воздействием потоков нейтронов. При этом процессе выделяется энергия, а также новые нейтроны, которые действуют на соседние атомы, которые опять-таки распадаются, выделяя энергию и новые нейтроны.
Этот процесс лавинообразно нарастает и называется цепной реакцией. Так и работает атомная бомба, выделяя в процессе расщепления ядер чудовищную энергию и смертельное излучение.
Для транспортировки авиабомбы был переоборудован тяжелый стратегический бомбардировщик Ту-95, получивший индекс "В". Из-за невозможности ее размещения в бомбовом отсеке машины было разработано специальное устройство на подвеске, обеспечивавшее подъем бомбы к фюзеляжу и закрепление его на трех синхронно управляемых замках. Безопасность экипажа самолета-носителя обеспечивала специально разработанная система из нескольких парашютов у бомбы: вытяжных, тормозных и основного площадью 1,6 тыс. За это время Ту-95В успевал отлететь от места взрыва на безопасное расстояние. Руководство СССР не скрывало намерение провести испытание мощного термоядерного устройства. О предстоящем испытании Никита Хрущев объявил 17 октября 1961 г. Скоро мы завершим эти испытания. Очевидно, в конце октября.
В заключение, вероятно, взорвем водородную бомбу мощностью в 50 миллионов тонн тротила. Мы говорили, что имеем бомбу в 100 миллионов тонн тротила. И это верно. Но взрывать такую бомбу мы не будем". Генеральная ассамблея ООН приняла 27 октября 1961 г. Испытание Испытание экспериментального "изделия 602" состоялось 30 октября 1961 г. Ту-95В с экипажем из девяти человек ведущий летчик - Андрей Дурновцев, ведущий штурман - Иван Клещ вылетел с военного аэродрома Оленья на Кольском полуострове. Сброс авиабомбы был осуществлен с высоты 10,5 км на площадку Северного острова архипелага, в районе пролива Маточкин Шар.
По результатам работ над первой водородной бомбой Андрей Сахаров получил звание Героя Соцтруда и лауреата Сталинской премии.
Для сравнения — бомба, созданная американцами, весила 54 тонн и была размером с трехэтажный дом. Чтобы оценить разрушительные воздействия новой бомбы, на Семипалатинском полигоне построили город из промышленных и административных зданий. В общей сложности на поле имелось 190 различных сооружений. В этом испытании впервые были применены вакуумные заборники радиохимических проб, автоматически открывавшиеся под действием ударной волны. Подрыв бомбы осуществлялся дистанционно, подачей сигнала с пульта, который находился в бункере. Было решено произвести взрыв на стальной башне высотой 40 метров, заряд был расположен на высоте 30 метров. Радиоактивный грунт от прошлых испытаний был удален на безопасное расстояние, специальные сооружения были отстроены на своих же местах на старых фундаментах, в 5 метрах от башни был сооружен бункер для установки разработанной в ИХФ АН СССР аппаратуры, регистрирующей термоядерные процессы. На поле установили военную технику всех родов войск. В ходе испытаний были уничтожены все опытные сооружения в радиусе до четырех километров.
Взрыв водородной бомбы мог бы полностью разрушить город в 8 километров в поперечнике. Уничтожение последнего ядерного заряда в Семипалатинске. Справка 31 мая 1995 г. Семипалатинский полигон был создан в 1948 г. Полигон располагался в северо-восточном Казахстане. Работа по созданию водородной бомбы стала первой в мире интеллектуальной "битвой умов" поистине мирового масштаба. Создание водородной бомбы инициировало появление совершенно новых научных направлений — физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. Впервые в истории человечества было масштабно использовано математическое моделирование. Водородная бомба сахаровской конструкции не только стала серьезным контраргументом в политическом противостоянии между США и СССР, но и послужила причиной бурного развития советской космонавтики тех лет.
Именно после успешных ядерных испытаний ОКБ Королева получило важное правительственное задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для доставки к цели созданного заряда. В дальнейшем ракета, получившая название "семерка", вывела в космос первый искусственный спутник Земли , и именно на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах. Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода , находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок.
Изотопы водорода. Атом водорода — простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H 2 O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода — дейтерий 2 H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона — нейтральной частицы, по массе близкой к протону. Существует третий изотоп водорода — тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. 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. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. 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. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах. 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. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами. Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу.
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
К истории создания водородной бомбы в СССР. Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов. Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления.
Как устроена водородная бомба
В это время в бомбе все больше увеличивается температура, а в синтезе участвует все большее количество водорода. Если следить за временем протекания этих реакций, то скорость их действия можно охарактеризовать, как мгновенную. Впоследствии ученые стали применять не синтез ядер, а их деление. При делении одной тонны урана создается энергия, эквивалентная 18 Мт. Такая бомба обладает колоссальной мощностью.
Самая мощная бомба, созданная человечеством, принадлежала СССР. Она даже попала в книгу рекордов Гиннесса. Ее взрывная волна приравнивалась к 57 примерно мегатоннам вещества тротил. Взорвана она была в 1961 году в районе архипелага Новая Земля.
В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах , высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее. Первое испытание И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу , изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков. Ударная волна Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.
Когда атом радиоактивного материала расщепляется на более легкие атомы, происходит внезапное, мощное высвобождение энергии. Открытие ядерного деления открыло возможность использования ядерных технологий, включая оружие. Атомная бомба — оружие, которое получает свою взрывную энергию только от реакции деления. Принцип действия водородной бомбы или термоядерного заряда, основаны на комбинации ядерного деления и ядерного синтеза. Ядерный синтез — еще один тип реакции, в котором более легкие атомы объединяются для высвобождения энергии. Например, в результате реакции ядерного синтеза из атомов дейтерия и трития образуется атом гелия с высвобождением энергии. Проект «Манхэттен» Проект «Манхэттен» — кодовое название американского проекта по разработке практической атомной бомбы во время Второй мировой войны. Проект «Манхэттен» был начат как ответ усилиям немецких ученых, работавших над оружием, использующим ядерную технологию, с 1930-х годов. Большая часть работы была выполнена в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, под руководством физика-теоретика Дж. Роберта Оппенгеймера. Взрыв водородной бомбы создал огромное грибоподобное облако высотой около 150 метров и открыл атомный век. Единственное фото первого в мире атомного взрыва, сделанное американским физиком Джеком Аэби Малыш и Толстяк Ученые из Лос-Аламоса разработали два различных типа атомных бомб к 1945 году — проект на основе урана под названием «Малыш» и оружие на основе плутония под названием «Толстяк». В то время как война в Европе закончилась в апреле, боевые действия в Тихоокеанском регионе продолжались между японскими войсками и войсками США. В конце июля президент Гарри Трумэн призвал к капитуляции Японии в Потсдамской декларации. Декларация обещала «быстрое и полное уничтожение», если бы Япония не сдалась. Взрыв «Малыша» соответствовал 13 килотоннам в тротиловом эквиваленте, сравнял с землёй пять квадратных миль города и мгновенно убил 80 000 человек. Десятки тысяч людей позже умрут от радиационного облучения. Японцы продолжали сражаться, и Соединенные Штаты сбросили вторую атомную бомбу через три дня в городе Нагасаки. Взрыв «Толстяка» убил около 40 000 человек. Ссылаясь на разрушительную силу «новой и самой жестокой бомбы», японский император Хирохито объявил о капитуляции своей страны 15 августа, закончив Вторую мировую войну. Холодная Война В послевоенные годы Соединенные Штаты были единственной страной с ядерным оружием. Сначала у СССР не хватало научных наработок и сырья для создания ядерных боеголовок. Но, благодаря усилиям советских учёных, данным разведки и обнаруженным региональным источникам урана в Восточной Европе, 29 августа 1949 года СССР опробовал свою первую ядерную бомбу. Устройство водородной бомбы разработано академиком Сахаровым. От атомного оружия к термоядерному Соединенные Штаты ответили в 1950 запуском программы разработки более совершенного термоядерного оружия. Началась гонка вооружений «холодной войны», а ядерные испытания и исследования стали широкомасштабными целями для нескольких стран, особенно для Соединенных Штатов и Советского Союза. Но главные успехи советского ВПК были впереди. Только в 1958 году СССР испытал 36 ядерных бомб различного класса. Но ничто из того, что испытал Советский Союз, не сравнится с Царь — бомбой. Испытание и первый врыв водородной бомбы в СССР Утром 30 октября 1961 года советский бомбардировщик Ту-95 взлетел с аэродрома Оленя на Кольском полуострове на крайнем севере России. Самолёт был специально измененной версией, появившейся в эксплуатации несколько лет назад — огромный четырехмоторный монстр, которому поручено носить советский ядерный арсенал. Модифицированная версия ТУ-95 «Медведь», специально подготовленная для первого испытания водородной Царь-бомбы в СССР Ту-95 нёс под собой огромную 58-мегатонную бомбу, устройство слишком большое, чтобы вместить внутри бомбового отсека самолета, где такие боеприпасы обычно перевозились. Бомба длиной 8 м имела диаметр около 2,6 м и весила более 27 тонн и в истории осталась с именем Царь-бомба — «Tsar Bomba». Царь-бомба не была обычной ядерной бомбой. Это был результат напряженных усилий ученых СССР создать самое мощное ядерное оружие. Царь Бомба взорвалась в 11:32 по московскому времени. Результаты испытания водородной бомбы в СССР продемонстрировали весь букет поражающих факторов данного вида оружия. Прежде, чем ответить на вопрос, что мощнее, атомная или водородная бомба, следует знать, что мощность последней ихмеряется мегатоннами, а у атомных — килотоннами. Световое излучение В мгновение ока бомба создала огненный шар шириной в семь километров. Огненный шар пульсировал от силы собственной ударной волны. Вспышку можно было увидеть за тысячи километров — на Аляске, в Сибири и в Северной Европе. Ударная волна Последствия взрыва водородной бомбы Новой Земле были катастрофическими. В селе Северный, примерно в 55 км от Ground Zero, все дома были полностью разрушены. Сообщалось о том, что на советской территории в сотнях километров от зоны взрыва было повреждено все — разрушались дома, падали крыши, повреждались двери, разрушались окна. Радиус действия водородной бомбы несколько сотен километров. В зависимости от мощности заряда и поражающих факторов. Датчики регистрировали взрывную волну, обернувшуюся вокруг Земли не один раз, не дважды, а три раза. Звуковую волну зафиксировали у острова Диксон на расстоянии около 800 км. Электромагнитный импульс Более часа была нарушена радиосвязь во всей Арктике. Проникающая радиация Получил некоторую дозу радиации экипаж. Радиоактивное заражение местности Взрыв Царь-бомбы на Новой Земле оказался на удивление «чистым». Испытатели прибыли в точку взрыва через два часа. Причинами были особенности конструкции бомбы и выполнение взрыва на достаточно большом расстоянии от поверхности. Тепловое излучение Несмотря на то, что самолет-носитель, покрытый особой свето- и теплоотражающей краской, в момент подрыва бомбы ушёл на расстояние 45 км, он вернулся на базу со значительными термическими повреждениями обшивки. У незащищенного человека излучение вызвало бы ожоги третьей степени на расстоянии до 100 км. Гриб после взрыва виден на расстоянии 160 км, диаметр облака в момент съёмки — 56 км Вспышка от взрыва Царь-бомбы, около 8 км в диаметре Принцип действия водородной бомбы Устройство водородной бомбы. Первичная ступень выполняет роль включателя — триггера. Происходит термоядерный взрыв. Первое испытание водородной бомбы шокировало мировое сообщество своей разрушительной силой. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым». Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления. 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. Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития: В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше. Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру порядка 50 млн градусов , в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба. Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий. Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию 234 , которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной термоядерной бомбы. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности. Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы. Устройство термоядерного боеприпаса Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб водородная или термоядерная бомба , так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет. История СССР Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом 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 малоэффективно увеличивал общую мощность устройства современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз. Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки. Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа Джозефа Сталина «Дядя Джо». Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн. После проведения Соединенными Штатами испытаний «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 Гинзбургом еще 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 объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом «лучевая имплозия». 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 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95.
Там не было четкого разделения между первичной атомной бомбой и вторичной термоядерной. В отличие от этого, схема термоядерной бомбы разработки Теллера-Улама резко различает первичный взрыв, вторичный, и при необходимости, дополнительный. Устройство термоядерной бомбы по принципу Теллера-Улама Многие его детали по-прежнему остаются засекреченными, но есть достаточная уверенность, что все имеющееся ныне термоядерное оружие использует в качестве прототипа устройство, созданное Эдвардом Теллерос и Станиславом Уламом, в котором атомная бомба т. Андрей Сахаров в Советском Союзе, по-видимому, независимо придумал аналогичную концепцию, которую он назвал "третьей идеей". Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. Она имела цилиндрическую форму, с примерно сферической первичной атомной бомбой на одном конце. Вторичный термоядерный заряд в первых, еще непромышленных образцах, был из жидкого дейтерия, несколько позднее он стал твердым из химического соединения под названием дейтерид лития. Дело в том, что в промышленности давно используется гидрид лития LiH для безбалонной транспортировки водорода. Разработчики бомбы эта идея сначала была использована в СССР просто предложили брать вместо обычного водорода его изотоп дейтерий и соединять с литием, поскольку с твердым термоядерным зарядом выполнить бомбу гораздо проще. По форме вторичный заряд представлял собой цилиндр, помещенный в контейнер со свинцовой или урановой оболочкой. Между зарядами находится щит нейтронной защиты. Пространство, между стенками контейнера с термоядерным топливом и корпусом бомбы заполнено специальным пластиком, как правило, пенополистиролом. Сам корпус бомбы выполнен из стали или алюминия. Эти формы изменились в последних конструкциях, таких как показанная на рисунке ниже. В ней первичный заряд сплюснут, как арбуз или мяч в американском футболе, а вторичный заряд — сферический. Такие формы гораздо более эффективно вписываются во внутренний объем конических ракетных боеголовок. Последовательность термоядерного взрыва Когда первичная атомная бомба детонирует, то в первые мгновения этого процесса генерируется мощное рентгеновское излучение поток нейтронов , которое частично блокируется щитом нейтронной защиты, и отражается от внутренней облицовки корпуса, окружающего вторичный заряд, так что рентгеновские лучи симметрично падают на него по всей его длине. На начальных этапах термоядерной реакции нейтроны от атомного взрыва поглощаются пластиковым заполнителем, чтобы не допустить чересчур быстрого разогрева топлива. Рентгеновские лучи вызвают появление вначале плотной пластиковой пены, заполняющей пространство между корпусом и вторичным зарядом, которая быстро переходит в состояние плазмы, нагревающей и сжимающей вторичный заряд. Кроме того, рентгеновские лучи испаряют поверхность контейнера, окружающего вторичный заряд. Симметрично испаряющееся относительно этого заряда вещество контейнера приобретает некоторый импульс, направленный от его оси, а слои вторичного заряда согласно закону сохранения количества движения получают импульс, направленный к оси устройства. Принцип здесь тот же, что и в ракете, только если представить, что ракетное топливо разлетается симметрично от ее оси, а корпус сжимается внутрь. В результате такого сжатия термоядерного топлива, его объем уменьшается в тысячи раз, а температура достигает уровня начала реакции слияния ядер. Происходит взрыв термоядерной бомбы. Реакция сопровождается образованием ядер трития, которые сливаются с ядрами дейтерия, изначально имеющимися в составе вторичного заряда. Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого "свечой", который вступал в реакцию ядерного деления, т.
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
К истории создания водородной бомбы в СССР. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления. Такой принцип действия ОДАБ называется двухтактным. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. 6. Механизм действия водородной бомбы. Лаврентьев описал принцип действия водородной бомбы, где в качестве горючего использовался твёрдый дейтерид лития. Такой выбор позволял сделать компактный заряд – вполне «по плечу» самолёту.
Принцип работы водородной бомбы
Внешний вид бомбы показан на фото ниже. Последствия его были впечатляющими. Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км. Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме.
Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км. Фото момента взрыва показано ниже.
При этом было показано, что мощность термоядерного заряда действительно не имеет ограничений. Ведь достаточно было выполнить третью ступень, и расчетная мощность была бы достигнута. А ведь можно наращивать число ступеней и далее, так как вес «Царь-бомбы» составил не более 27 тонн.
Вид этого устройства показан на фото ниже. После этих испытаний многим политикам и военным как в СССР, так и в США стало ясно, что наступил предел гонки ядерных вооружений и ее нужно остановить. Сегодня термоядерные бомбы России продолжают служить сдерживающим фактором для тех, кто стремится к мировой гегемонии.
Будем надеяться, что они сыграют свою роль только в виде средства устрашения и никогда не будут взорваны. Водородная бомба Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии.
Силы, отталкивающие ядра, колоссальны, поэтому для того, чтобы атомы сблизилась достаточно близко для слияния, температура должна быть просто огромной. Ученые уже который век ломают голову над холодным термоядерным синтезом, так сказать пытаются сбросить температуру синтеза до комнатной, в идеале. В этом случае человечеству откроется доступ к энергии будущего.
Что же до термоядерной реакции в настоящее время, то для ее запуска по-прежнему нужно зажигать миниатюрное солнце здесь на Земле — обычно в бомбах используют урановый или плутониевый заряд для старта синтеза. Водородная бомба Принцип действия Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. 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.
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. 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.
Теоретически запустить такую реакцию можно и в среде жидкого дейтерия, но это сложно с точки зрения конструкции.
Хотя первые испытательные взрывы на полигоне производились именно так. Но получить изделие, которое бы можно было доставить к цели самолетом, удалось только благодаря соединению тяжелого изотопа водорода дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6, известного сегодня как дейтерид лития-6. Собственно, именно с появлением доступного 6Li и появилась возможность реализовать на практике в виде оружия. Американская термоядерная бомба основана на принципе Теллера-Улама.
С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим. Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции — высокой температуры и давления. Сам контейнер может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва.
По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий. Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва.
Вот вам схема: A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы. B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
D: 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.
Потрясены событиями 18 июня 1982 года были только в генеральных штабах стран НАТО. Шок от успеха испытаний советского атомного оружия был колоссальным. В мировую историю этот день вошел под названием «семичасовая ядерная война» В общей сложности в тот судьбоносный день советскими войсками было выпущено девять баллистических ракет, противоракет и ракет-носителей, которые перед этим вывели в космос спутники-разведчики. Формально цель мероприятия была простой: отработать действия разных элементов советской ядерной триады на случай удара врага. Уже спустя несколько месяцев после учений США начали работать над новой системой противоракетной обороны. План американских военных получил название «Стратегическая оборонная инициатива» СОИ. Куда больше, впрочем, она известна под своим народным названием «Звездные войны».
Как раз в то время в кинотеатрах всего мира шла заключительная часть классической трилогии Джорджа Лукаса «Звездные войны. Эпизод 6: Возвращение Джедая». Конечно, строить «Звезды смерти» в Америке не собирались, но в центре стратегии тем не менее лежала идея разместить в космосе системы противоракетной обороны. Угроза применения баллистических ракет с ядерными боеголовками должна быть полностью ликвидирована. Новая система противоракетной обороны будет надежно защищать американских граждан от советского ядерного удара», — заявил президент США Рональд Рейган в марте 1983 года. В том же 1983 году Америка решила ответить на «семичасовую ядерную войну» демонстрацией своей военной силы. Испытания, проходившие под названием «Гордый пророк», развернулись сразу на нескольких континентах. Эксперты Пентагона и аналитических центров прорабатывали сразу несколько сценариев развития событий.
Один предполагал ядерный удар по Москве. По другому плану большая группировка американских наземных войск вторгалась в Восточную Европу. Впрочем, все варианты при ближайшем рассмотрении оказались провальными. Бомбардировка Москвы была обречена на отражение мощнейшим кольцом ПВО, окружавшим столицу. Американские военные прорабатывали самые разные варианты, но итог при каждом из них оказывался одним и тем же: Москва оставалась в безопасности и наносила ответный ядерный удар Был отметен и сценарий с наземным вторжением: даже самая большая группировка из тех, что могли собрать в НАТО, по численности уступала Советской армии. Наступление против превосходящих по силам войск было признано бесперспективным. Вся американская стратегия, построенная на концепции превентивного удара по противнику, оказалась несостоятельной. По всем заключениям экспертов, варианта, при котором НАТО удалось бы избежать ответного пуска советских ракет, не существовало.
Это была бы катастрофа. Полмиллиарда человек оказались бы убиты из-за первоначальных обменов ударами. Еще больше людей умерли бы впоследствии от радиации и голода. НАТО больше не было бы. Почти все Северное полушарие стало бы непригодными для проживания на десятилетия Пол Брэкенпрофессор Йельского университета Смертельная гонка События 1982 и 1983 годов стали кульминацией процесса, который начался еще до окончания Второй мировой войны. Так в потсдамском дворце Цецилиенхоф в 07:30 вечера 24 июля 1945 года началась настоящая гонка ядерных вооружений XX века. На тот момент проект «Манхэттен» уже был на финальной стадии. Все шло к бомбардировке Японии.
Он не стал просить о частной встрече и просто, как бы между делом, сообщил, что США обладают новым оружием необычайной разрушительной силы. Сказав это, Трумэн внутренне напрягся. Он не знал, как отреагирует Сталин. Но тот ответил лишь, что рад слышать такую новость, и выразил надежду, что Соединенные Штаты "удачно используют это против японцев". И все. Никаких вопросов о принципе действия оружия. Ни слова о том, что хорошо бы поделиться им с русскими. Американцы и британцы были шокированы», — пишет в своей книге «Обратный отсчет: 116 дней до атомной бомбардировки Хиросимы» Крис Уоллес.
В реакции Сталина, однако, не было ничего удивительного. К тому моменту работы над ядерным оружием велись в СССР уже три года. Более того, знали в Москве и обо всех достижениях США. Информатором служил Клаус Фукс — один из ученых, непосредственно занятых в проекте «Манхэттен». За шесть недель до встречи Сталина с Трумэном он передал советским разведчикам все, что знал о «Толстяке»: документы о плутониевой начинке, взрывателе и электроприводе и даже эскиз атомной бомбы. После бомбардировок Хиросимы и Нагасаки в США считали, что надолго останутся единственным ядерным государством в мире. Но в Советском Союзе работы над ядерным оружием шли стремительными темпами И в 1949 году, когда прошли успешные испытания первой советской ядерной бомбы РДС-1, мир был потрясен. С этого момента СССР начал стремительно ускорять темпы производства ядерного оружия.
Если к концу 1949-го были изготовлены две РДС-1, то к концу 1951 года их было уже 29. Вовсю шло строительство баз для хранения атомных бомб. Параллельно появились и первые бомбардировщики, способные переносить это оружие. В США такое развитие событий вызвало неслыханную тревогу. Уже 31 января 1950 года Трумэн выступил перед американским народом. Президент сообщил нации, что будет продолжена «работа над всеми видами атомного оружия, включая так называемую водородную или сверхбомбу». Испытаний водородной бомбы пришлось ждать еще два года — до 1 ноября 1952-го.