процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы - самый мощный тип доступной человечеству энергии. Далеко не каждому обывателю известно, чем именно отличается атомная бомба от водородной.
В чем отличия водородной бомбы от атомной
Есть ядерное оружие. Это оружие, основанное на ядерных реакциях. Ядерные бомбы подразделяются на: - атомные их иногда называют просто "ядерные" ; - водородные их называют еще "термоядерные" ; - нейтронные. Атомная бомба - это бомба, в которой происходит реакция ядерного деления. Атом тяжелого изотопа, к примеру, плутония-239, делится на более легкие химические элементы с выделением колоссальной энергии. Существует критическая масса плутония-239. Грубо говоря, кусок плутония массой больше этого значения не может существовать - он сразу дает цепную реакцию, то есть взрыв.
Такие условия могут быть созданы при подрыве ядерного заряда и некоторого каскада реакций, которые я не буду описывать. В результате начинается реакция слияния с выделением трития, который ещё лучше подходит для термоядерных реакций, также выделяется дополнительно литий, гелий и ещё больше энергии, чем при делении ядер. Также мощность термоядерной бомбы ограничена, разве что, больной фантазией конструктора. Стоит также отметить, что термоядерная реакция не создает дополнительного радиационного заражения территории, а повышенная мощность зарядов "разбрасывает" остатки реакции деления на большую площадь, чем обычная атомная бомба.
Чем отличается водородная бомба от ядерной Любое ядерное оружие основывается на внутриядерной реакции, мощь которой способна почти мгновенно уничтожить как большое количество живой единицы, так и технику, и всевозможные здания и сооружения. Рассмотрим классификацию ядерных боеголовок, находящихся на вооружении некоторых стран: Ядерная атомная бомба. В процессе ядерной реакции и деления плутония и урана, происходит выделение энергии колоссальных масштабов. Обычно в одной боеголовке находится от двух зарядов плутония одинаковой массы, которые взрываются друга от друга. Водородная термоядерная бомба.
Энергия выделяется на основе синтеза ядер водорода отсюда пошло и название. Интенсивность ударной волны и количество выделяемой энергии превышает атомную в разы. Что мощнее: ядерная или водородная бомба? Пока ученые ломали голову над тем, как пустить атомную энергию полученную в процессе термоядерного синтеза водорода в мирные цели, военные уже провели не с один десяток испытаний. Выяснилось, что заряд в несколько мегатонн водородной бомбы мощнее атомной в тысячи раз.
Даже трудно представить, что было бы с Хиросимой да и с самой Японией , если бы в брошенной на нее 20-ти килотонной бомбе был водород. Рассмотрим мощную разрушительную силу, которая получается при взрыве водородной бомбы в 50 мегатонн: Огненный шар: диаметр в 4,5 -5 километра в диаметре.
Для запуска термоядерного синтеза требуется невообразимая температура и давление для слияния ядер дейтерия и лития, которые являются первоначальным топливом, требуется температура выше, чем в ядре Солнца. Такие условия могут быть созданы при подрыве ядерного заряда и некоторого каскада реакций, которые я не буду описывать. В результате начинается реакция слияния с выделением трития, который ещё лучше подходит для термоядерных реакций, также выделяется дополнительно литий, гелий и ещё больше энергии, чем при делении ядер. Также мощность термоядерной бомбы ограничена, разве что, больной фантазией конструктора.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом. Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву. Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как иногда называемой водородной.
Вместо выделения энергии взрыва при расщеплении ядер тяжелых элементов, вроде урана, она генерирует даже большее ее количество путем слияния ядер легких элементов например, изотопов водорода в один тяжелый например, гелий. Почему предпочтительнее слияние ядер? При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления. В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Слияние или синтез ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь.
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. Как все начиналось Еще летом 1942 г. В США сторонником этого подхода, и даже, можно сказать, его апологетом, был уже упомянутый выше Эдвард Теллер. Для Теллера его увлечение термоядерным синтезом в годы создания атомной бомбы сыграло скорее медвежью услугу. Будучи участником Манхэтенского проекта, он настойчивые призывал к перенаправлению средств на реализацию собственных идей, целью которых была водородная и термоядерная бомба, что не понравилось руководству и вызвало напряженность в отношениях. Поскольку в то время термоядерное направление исследований не было поддержано, то после создания атомной бомбы Теллер покинул проект и занялся преподавательской деятельностью, а также исследованиями элементарных частиц. Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г. Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам.
Принцип термоядерной бомбы Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века: вариант Теллера, известный как "классический супер"; более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер; окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия. Он, по-видимому, вполне самостоятельно и независимо от американцев чего нельзя сказать о советской атомной бомбе, созданной совместными усилиями ученых и разведчиков, работавших в США прошел все вышеперечисленные этапы проектирования. Первые два поколения обладали тем свойством, что они имели последовательность сцепленных "слоев", каждый из которых усиливал некоторый аспект предыдущего, и в некоторых случаях устанавливалась обратная связь. 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. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы. Операция Плющ Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г. Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония. Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива.
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 качестве побочного продукта выделяется огромное количество энергии — намного больше, чем при ядерном распаде.
Однако для осуществления такого слияния нужно сжать вещество так, чтобы ядра его атомов буквально «вошли» друг в друга. В водородных бомбах для этого используются ядерные заряды.
Здания в секунду превращались в песок. В радиусе 800 километров был слышен ужасный взрыв. Если вы думаете, что атомная боеголовка является самым страшным оружием человечества, значит еще не знаете об водородной бомбе. Мы решили исправить эту оплошность и рассказать о том, что же это такое. Мы уже рассказывали о количестве ядерных боеголовках в странах мира и количестве ядерных боеголовок России. Немного о терминологии и принципах работы в картинках Разбираясь в том, как выглядит ядерная боеголовка и почему, необходимо рассмотреть принцип ее работы, основанный на реакции деления. Сначала в атомной бомбе происходит детонация.
В оболочке располагаются изотопы урана и плутония. Они распадаются на частички, захватывая нейтроны. Далее разрушается один атом и инициируется деление остальных. Делается это при помощи цепного процесса. В конце начинается сама ядерная реакция. Части бомбы становятся одним целым. Заряд начинает превышать критическую массу. При помощи такой структуры освобождается энергия и происходит взрыв. Кстати, ядерную бомбу еще называют атомной.
А водородная получила название термоядерной. Поэтому вопрос, чем отличается атомная бомба от ядерной, по сути своей является некорректным. Это одно и то же. Отличие ядерной бомбы от термоядерной же заключается не только в названии. Термоядерная реакция основана не на реакции деления, а сжатия тяжелых ядер. Ядерная боеголовка является детонатором или запалом для водородной бомбы. Другими словами, представьте себе огромную бочку с водой. В нее погружают атомную ракету. Вода представляет собой тяжелую жидкость.
Тут протон со звуком замещается в ядре водорода на два элемента - дейтерий и тритий: Дейтерий представляет собой один протон и нейтрон. Их масса вдвое тяжелее, чем водород; Тритий состоит из одного протона и двух нейтронов. Они тяжелее водорода в три раза. Сначала взрывается атомный запал из двух кусков урана-235 или плутония-239. Находятся они в хвостовой части бочки. При соединении они достигают критической массы и начинается цепная реакция. Это и есть атомный взрыв. За счет него выделяется тепло, которое начинает термоядерный синтез гелия из дейтерия. Подробнее о самых мощных атомных бомбах.
Испытания термоядерной бомбы После взрыва в Хиросиме и Нагасаки , окончания Второй Мировой Войны, началась гонка между Америкой и СССР и мировое сообщество поняло, что мощнее ядерная или водородная бомба. Разрушительная сила атомного оружия начала привлекать каждую из сторон.
Больше по теме: Как подготовиться к ядерной войне, чтобы выжить? У ядерного взрыва три механизма поражения: ударная волна, вспышка видимого и инфракрасного излучения, а также гамма-излучение. В конечном итоге ветер разносит высокорадиоактивную смесь расщепленных по округе, подвергая выживших почти смертельной дозой ионизирующего излучения. Степень радиационного загрязнения зависит от мощности бомбы: для оружия мощностью в сотни килотонн зона непосредственной опасности может охватить тысячи квадратных километров. Еще больше интересных статей о новейшем оружии, включая биологическое, читайте на нашем канале в Яндекс. Дзен — там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте! Несмотря на то, что мировой ядерный арсенал значительно сократился, разработка новых, более эффективных атомных бомб продолжается в мире существуют разные виды этого смертельного оружия.
Однако компактность атомной бомбы не изменит последствия взрыва и приведет к гибели сотен тысяч, а возможно и миллионов человек. Термоядерное оружие Термоядерное оружие или водородная бомба обладает чрезвычайной взрывной силой в результате ядерного синтеза — процесса формирования более тяжелого ядра из двух легких при крайне высокой температуре. Взрыв водородной бомбы может разрушить строения в радиусе полутора километров и вызвать огненные бури, а от яркого белого света можно ослепнуть. Радиоактивные осадки после взрыва водородной бомбы заражают воду и почву на сотни лет. Термоядерное оружие может быть в тысячи раз мощнее атомных бомб — его мощность измеряется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. В 1952 году США были первой страной, успешно испытавшей водородную бомбу мощностью 10 Мт. И хотя последствия взрыва термоядерной бомбы более разрушительны, создать их намного сложнее. Взрыв компактной водородной бомбы приведет к масштабному заражению радиацией. Малогабаритное термоядерное оружие называют нейтронной бомбой или усиленными радиационными боеголовками.
Водородная Бомба Против Атомной Бомбы: В Чем Разница?
Разница в том, что современные термоядерные боеприпасы — это не многомегатонные монстры вроде «Царь-бомбы», а системы мощностью в сотни килотонн, как РДС-6с. 2. Чем отличаются атомная, ядерная и термоядерная бомбы? Водородная бомба и атомная бомба – это два типа ядерного оружия, но их механизмы действия очень сильно отличаются друг от друга.
В чем разница между атомной и водородной бомбами
Какое отличие атомной бомбы от водородной ввергло в ужас мировую супердержаву? Водородные и атомные бомбы относятся к атомной энергетике. Термоядерное оружие нового поколения может резко снизить порог применимости ядерных вооружений и нарушить сложившийся стратегический баланс. Основное различие между атомной и водородной бомбой состоит в том, что водородная бомба управляется синтезом изотопов водорода, тогда как изотопы урана или плутония выбираются для реакции атомного деления. Чем водородная бомба отличается от атомной.
Термоядерная бомба и ядерная отличия
А в арсенале США уже в 1950 году насчитывалось свыше четырехсот ядерных бомб, причем производили их серийно. Американцы объявили о таком испытании почти на год раньше. Но они, по выражению их же специалистов, взорвали "дом с тритием" - громоздкий лабораторный образец. А в СССР провели испытание компактного, практически готового к применению боевого устройства: бомбу РДС-6с испытали, сбросив с самолета. В последующие 5-7 лет этот перелом удалось закрепить. Инициативные разработки конструкторов-ядерщиков обеспечили создание в СССР новейших систем вооружения для целей обороны и стратегического сдерживания. Поэтому заявление Хрущева в Берлине, сделанное 16 января 1963 года, отражало реальную расстановку сил и принципиально отличалось от того, что было сообщено от имени советского руководства в марте 1950-го. Так или иначе, но уже 5 августа 1963 года в Кремле лидеры СССР, США и Великобритании подписали первый международный договор, который ограничивал процесс разработки атомного оружия.
Документ, вошедший в историю как Московский договор 1963 года, запрещал проводить ядерные испытания в атмосфере, в космосе и под водой. Это стало фундаментом для дальнейших переговоров. А паритет в ядерных вооружениях США и СССР, обеспеченный 60 лет назад, был и остается сдерживающим фактором от развязывания новой мировой войны.
Там же, в районе г. Данное событие вызвало настоящую истерику и панику не только на Капитолийском холме, но и во всех 50 штатах «оплота мировой демократии». Какое отличие атомной бомбы от водородной ввергло в ужас мировую супердержаву? Ответим сразу. Водородная бомба по своей боевой мощи намного превосходит атомную. При этом она обходится значительно дешевле, чем эквивалентный атомный образец. Рассмотрим эти различия более подробно. Принцип действия атомной бомбы основан на использовании энергии, возникающей в результате нарастающей цепной реакции, вызванной делением расщеплением тяжелых ядер плутония или урана-235 с последующим образованием более легких ядер. Сам процесс называют однофазным, и протекает он следующим образом: После детонации заряда вещество, находящееся внутри бомбы изотопы урана или плутония , переходит в стадию распада и начинает захват нейтронов. Процесс распада нарастает, как снежная лавина. Расщепление одного атома приводит к распаду нескольких. Возникает цепная реакция, ведущая к разрушению всех атомов, находящихся в бомбе. Начинается ядерная реакция. Весь заряд бомбы превращается в единое целое, и его масса переходит свою критическую отметку.
В Хиросиме, например, она охватила 11,4 квадратных километра. Выжившим в районе взрыва не смогут оказать помощь, поскольку попасть в зону бедствия будет сложно из-за высокой радиации. Сами пострадавшие будут нести на себе радиоактивную пыль. Радиоактивные осадки Бомбы, сброшенные на Японию, вызвали локальные радиоактивные осадки. Современное термоядерное оружие выбрасывает радиоактивный материал высоко в стратосферу, что может привести к осадкам по всему миру. Макет бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму. Источник: U. National Archives Риск радиоактивных осадков наиболее высок в течение 48 часов после взрыва. За это время область, которая первоначально подвергалась воздействию 1000 рентген в час, будет подвергаться только 10 рентгенам в час. Около половины людей, получивших общую дозу облучения около 350 рентген в течение нескольких дней, скорее всего, умрут от острого радиационного отравления. Для сравнения — типичная КТ брюшной полости подвергает людей менее 1 рентген.
При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища. Выгорание кислорода образует везде вакуум. При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура. Отличие вакуумной бомбы американской от российской Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров. После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться. Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов. Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии. Водородная бомба самая мощная - это неоспоримый факт. Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме. Взрыв такого боеприпаса сопоставим с процессами, которые наблюдается внутри Солнца и звезд.
Чем отличается атомная бомба от ядерной?
Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов. Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии.
Водородная бомба самая мощная - это неоспоримый факт. Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме. Взрыв такого боеприпаса сопоставим с процессами, которые наблюдается внутри Солнца и звезд. Быстрые нейтроны с огромной скоростью расщепляют урановые оболочки самой бомбы. Выделяется не только тепло, но и радиоактивные осадки.
Насчитывают до 200 изотопов. Производство такого ядерного оружия дешевле, чем атомного, а его действие может быть усилено во сколько угодно раз. Это самая мощная взорванная бомба, которую испытали в Советском Союзе 12 августа 1953 года. Последствия взрыва Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер.
Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как иногда называемой водородной. Вместо выделения энергии взрыва при расщеплении ядер тяжелых элементов, вроде урана, она генерирует даже большее ее количество путем слияния ядер легких элементов например, изотопов водорода в один тяжелый например, гелий. Почему предпочтительнее слияние ядер? При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления. В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Слияние или синтез ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь. 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. Как все начиналось Еще летом 1942 г. В США сторонником этого подхода, и даже, можно сказать, его апологетом, был уже упомянутый выше Эдвард Теллер. Для Теллера его увлечение термоядерным синтезом в годы создания атомной бомбы сыграло скорее медвежью услугу. Будучи участником Манхэтенского проекта, он настойчивые призывал к перенаправлению средств на реализацию собственных идей, целью которых была водородная и термоядерная бомба, что не понравилось руководству и вызвало напряженность в отношениях. Поскольку в то время термоядерное направление исследований не было поддержано, то после создания атомной бомбы Теллер покинул проект и занялся преподавательской деятельностью, а также исследованиями элементарных частиц. Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г. Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам. Принцип термоядерной бомбы Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века: вариант Теллера, известный как "классический супер"; более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер; окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия. Он, по-видимому, вполне самостоятельно и независимо от американцев чего нельзя сказать о советской атомной бомбе, созданной совместными усилиями ученых и разведчиков, работавших в США прошел все вышеперечисленные этапы проектирования. Первые два поколения обладали тем свойством, что они имели последовательность сцепленных "слоев", каждый из которых усиливал некоторый аспект предыдущего, и в некоторых случаях устанавливалась обратная связь. 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. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы. Операция Плющ Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г. Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония. Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива. Контейнер с первичным и вторичным зарядами был помещен в стальной корпус 80 дюймов шириной и 244 дюйма длиной со стенками в 10-12 дюймов толщиной, что было крупнейшим примером кованого изделия до того времени. Внутренняя поверхность корпуса был выстлана листами свинца и полиэтилена для отражения излучения после взрыва первичного заряда и создания плазмы, разогревающей вторичный заряд. Все устройство весило 82 тонны. Вид устройства незадолго до взрыва показан на фото ниже. Первое испытание термоядерной бомбы состоялось 31 октября 1952 г. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны. Аттол Эниветок, на котором он был произведен, был полностью разрушен. Момент взрыва показан на фото ниже.
Объем энергии, которая высвобождается от реакции, составляет от 1 тонны до 500 килотонн. Также этот вид оружия является источником радиации. Она считается результатом разделения тяжелых фрагментов на мелкие. Описание водородной бомбы Этот вид устройства взрывается под влиянием огромной энергии, которая продуцируется ядерным синтезом. Это обусловлено выработкой изотопов водорода. Ими являются дейтерий и тритий. В основе механизма функционирования такого устройства лежит применение энергии, которая продуцируется в процессе термоядерного синтеза. Она, в частности, протекает в звездных недрах. Там под влиянием крайне высоких температур и огромного давления происходит столкновение ядер водорода, которые сливаются в компоненты гелия — они тяжелее. В ходе реакции некоторая масса водорода трансформируется в огромный поток энергии. Исследователи выполнили копирование этой реакции с применением изотопов водорода. Именно с этим связано наименование рассматриваемого вида оружия. Вначале для изготовления зарядов применяли жидкие изотопы водорода. Но затем стали пользоваться дейтеридом лития-6.
Были применены только атомные бомбы "Малыш" и "Толстяк", сброшенные на Хиросиму и Нагасаки соответственно. Радиус взрыва этих устройств составлял около 1,6 км, в результате чего погибло в общей сложности около 160-200 тыс. Это остается единственным случаем применения ядерного оружия в боевых условиях. Водородные бомбы, напротив, применялись только в ходе испытаний. В 1961 году в Советском Союзе было проведено испытание " Царь-бомбы ", которая до сих пор остается самым крупным ядерным оружием, когда-либо взорванным. Однако это мощное термоядерное оружие никогда не применялось в реальных конфликтах. Что такое атомная бомба? Атомная бомба — это ядерное оружие, предназначенное для создания мощного взрыва в результате процесса деления ядер. Бомбы на основе деления работают за счет детонации нескольких ядер урана или плутония. В качестве топлива в атомных бомбах обычно используется крайне нестабильный ядерный материал, такой как уран-235 или плутоний-239. Эти изотопы нестабильны, поскольку имеют избыток нейтронов по сравнению со стабильными изотопами того же элемента.
Зона поражения — вся планета: почему атомные бомбы такие мощные?
Работа имела прямое отношение к атомному проекту, и Андрей Сахаров попал в спецгруппу Тамма, проверявшую выкладки по водородной бомбе коллектива Зельдовича. Поэтому вопрос, чем отличается атомная бомба от ядерной, по сути своей является некорректным. Термоядерные бомбы зачастую оборачивают в дополнительный урановый слой, чтобы их использовать.
Сборник ответов на ваши вопросы
| В чем разница между атомной и водородной бомбами | B-53 — американская термоядерная бомба, наиболее старое и мощное ядерное оружие находившееся в арсенале стратегических ядерных сил США вплоть до 1997 года. |
| Чем водородная бомба отличается от атомной? | 2. Чем отличаются атомная, ядерная и термоядерная бомбы? |
| Инфографика: отличия атомной и водородной бомб | Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |