Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений.
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Научным руководителем советского атомного проекта стал 40-летний физик Игорь Курчатов, в команду которого вошли Юлий Харитон, Исаак Кикоин, Яков Зельдович и ряд других ученых. Но в условиях жесточайшей войны достаточное финансирование проекта было невозможным. И именно американцы продемонстрировали всю его разрушительную силу летом 1945-го: 6 августа на Хиросиму сбросили бомбу под кодовым названием «Малыш», а 9 августа на Нагасаки — «Толстяк». Правда, американские газеты пестрели яркими заголовками, в которых акцент делался на мощности оружия. Некоторые издания обвиняли руководство Японии в том, что оно вынудило США пойти на такие меры. Иосиф Сталин собрал совещание, на котором поручил ускорить работы по созданию советской атомной бомбы. Куратором от правительства стал Лаврентий Берия. Просите всё что угодно! Отказа не будет. Только дайте бомбу», — сказал Сталин.
Уже через год, в 1946-м, Игорь Курчатов с коллегами запустили первый в Евразии уран-графитовый реактор. А в 1949-м состоялись первые испытания советского ядерного оружия — появилась наша атомная бомба, началось их серийное производство. Но для победы в гонке вооружений Советскому Союзу понадобилась разработка оружия, превышавшего по мощности ядерное. Лебедева ФИАН , других ученых. За основу взяли американскую разработку водородной бомбы: в 1947 году в Лондоне немецкий физик-теоретик Клаус Фукс передал информацию о новом оружии сотруднику советской разведки Александру Феликсову.
За полтора года до этого в СССР был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы в мире - на Новой Земле был взорван заряд мощностью свыше 50 мегатонн. Во многом именно это заявление советского лидера заставило мир осознать угрозу дальнейшей эскалации гонки ядерных вооружений : уже 5 августа 1963 г. История создания Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества - но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х.
В 1952 году на атолле Эниветок США осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны что в 450 раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки , а в 1953 году в СССР было испытано устройство мощностью 400 килотонн. Конструкции первых термоядерных устройств были плохо приспособленными для реального боевого использования. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн. Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива - дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термоядерная бомба.
Однако полностью проблему обеспечения безопасности СССР это не решило — американцы всё ещё располагали более внушительным ядерным арсеналом и более совершенными средствами доставки. Теперь многое зависело от того, кто окажется лидером гонки в области разработки значительно более мощного термоядерного или водородного оружия. В обычной атомной бомбе происходит детонация находящегося внутри заряда, состоящего из изотопов урана или плутония, которые, распадаясь, выделяют огромное количество энергии. В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов.
Основное преимущество термоядерного оружия в том, что в отличие от атомного у него теоретически нет ограничений по мощности. Первый в мире термоядерный заряд испытали американцы. Это произошло 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок. Однако заокеанские учёные, не сумев создать достаточно компактную бомбу, взорвали лабораторное устройство размером с трёхэтажный дом. Также по теме Ядерный пацифизм: насколько оправданны призывы запретить атомное оружие 16 июля 1945 года Соединённые Штаты впервые в истории человечества провели испытание атомной бомбы. В 1949 году обладателем самого... Советский физик Андрей Сахаров предложил создать сферическую водородную бомбу, начинка которой состояла из слоёв урана и термоядерного горючего, окружённых взрывчатым веществом. Компактный термоядерный заряд мощностью 400 кт под названием «изделие РДС-6c» был разработан в КБ-11 в городе Арзамас-16 современный Саров Нижегородской области. Для того чтобы оценить мощность нового оружия, на полигоне построили макет населённого пункта из 190 сооружений, между которыми поместили образцы военной техники, а также около 3 тыс. Заряд подняли на стальной мачте на 30 м от земли.
В результате взрыва в радиусе 4 км были снесены все кирпичные здания, а железобетонный мост, находившийся в 1 км от эпицентра, сместился на 200 м. Советский Союз вышел в лидеры военно-технической гонки. За океаном компактный термоядерный заряд появился только в 1954 году. Значение и последствия «За восемь лет до описываемых событий произошла первая атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки.
Это и приводит к ядерному взрыву. Водородная бомба основана на совершенно ином процессе высвобождения энергии. Для начала в водородной бомбе начинается процесс расщепления тяжелых ядер дейтерида лития-6, который распадается на тритий и гелий.
И только потом происходит процесс термоядерного синтеза, что приводит к резкому нагреву боевого заряда с последующим мощнейшим взрывом. Теоретически максимальный верхний предел мощности атомной бомбы, которую люди в настоящий момент могут изготовить, составляет около 800 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Но такую бомбу никто не делает, так как мощность в 500 000 тонн — уже вершина безумия. Кстати, ядерное топливо уран-235, который используется в атомной бомбе, делится не полностью. Например, атомная бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, Япония, содержала 60 килограммов урана-235. Но успешному делению подверглось только 700 граммов топлива. Поэтому, если вы хотите создать крупную ядерную бомбу с большой мощностью и оснастить ею боеголовку управляемой ракеты, вы должны овладеть технологией водородной бомбы.
Водородная бомба более сложная для изготовления. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие. По сути, внутри термоядерной бомбы содержится небольшая атомная бомба, которая взрывается во время детонации, а высвобождаемая при этом энергия используется в качестве своеобразного термоядерного «детонатора».
Что такое реакция слияния ядер?
- Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
- Водородная бомба
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА | это... Что такое ВОДОРОДНАЯ БОМБА?
- Принцип действия водородной бомбы
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
Это была первая бомба, способная донести до потенциального противника апокалипсическую силу мегатонною разрушения, эквивалентную миллионам тонн тротила. Через темные очки я наблюдал за тем, как над сине-черными просторами Тихого океана поднималось сверхсолнце, заливая все ослепительным зелено-белым светом, сила которого в какой-то миг была равна свету пятисот полуденных солнц. Потрясенный, я смотрел, как на глазах рос огромный огненный шар, диаметр которого в доли секунды достиг шести с половиной километров, что в двадцать раз превышало диаметр огненного шара атомных бомб, разрушивших Хиросиму и Нагасаки. Почти в течение часа после исчезновения огненного шара я с изумлением следил за громадным многоцветным облаком, рожденным в гигантской колонне огня. Это облако поднималось и расширялось, пока кипящий гриб на ее вершине не поднялся примерно на сорок километров в стратосферу и не закрыл участок неба длиной в полторы сотни километров, окрашенный лучами восходящего солнца.
Я видел своими глазами, что огненный шар и грибообразное облако меньших размеров сделали с городом Нагасаки, и был потрясен, представив, что может сделать водородная бомба, взрыв которой я сейчас наблюдал, с такими великими городами мира, как Нью-Йорк, Вашингтон, Чикаго, Париж, Лондон, Рим или Москва. Но тут мне пришла в голову утешительная мысль, в правоте которой я все более убеждался после этого исторического утра. Это громадное сверкающее облако и его грибообразная вершина, думал я, в действительности являются как бы зонтиком, который навсегда защитит человечество от угрозы уничтожения в случае любой атомной войны. Растущее сверхсолнце казалось мне символом восхода новой эры, в которой станет невозможным любая большая война, потому что ни один агрессор не сможет теперь развязать войну, не рискуя, что сам будет немедленно полностью уничтожен.
Этот покрывающий весь мир «зонтик», как я впоследствии убедился, будет защищать нас повсеместно до тех пор, пока не настанет время, а оно должно настать, когда человечество сможет перековать атомные мечи на орала, обуздав гигантскую силу водорода в океанах и вступив в эру такого изобилия, о котором мир никогда еще не осмеливался мечтать. Тем, кто хотел бы прекращения нами испытания в Тихом океане, я бы сказал: «Эти испытания и испытания других будущих совершенных моделей являются эффективным суррогатом войны. Я уверен, и история это засвидетельствует, что третья мировая война произошла и была выиграна на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах без потери единой человеческой жизни и без нанесения малейшего ущерба какому-либо населенному пункту на Земле». То, что это не просто пустые мечты, может быть подтверждено рядом простых фактов.
Атомная бомба, взорванная в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 г. Эта бомба несла заряд, эквивалентный двадцати тысячам тонн тротила, т. Сейчас, когда мы измеряем мощность бомбы мегатоннами— величиной, эквивалентной миллионам тонн тротила,— бомба мощностью порядка нескольких килотонн кажется по сравнению с ней сущим пустяком, к тому же устаревшим. Тем не менее это устаревшее сейчас атомное оружие равнялось 2000 десятитонных фугасок, казавшихся в начале второй мировой войны настоящими чудовищами.
Чтобы осуществить бомбардировку, равноценную бомбардировке Нагасаки, потребовалось бы по крайней мере две тысячи самолетов «Б-29» — самых больших бомбардировщиков времен второй мировой войны, каждый из которых стоил около одного миллиона долларов. С экипажем из девяти человек на каждом бомбардировщике такой налет потребовал бы 18 тысяч хорошо обученных молодых американских летчиков. Нагасакскую же бомбу вез всего один «Б-29» с экипажем из девяти человек. Через несколько лет этот эквивалент в виде фугасных бомб настолько устарел, что не годился даже в качестве сравнения для детонатора многомегатонной водородной бомбы.
Для взрыва такой водородной бомбы у нас существуют усовершенствованные модели обычных атомных бомб с применением урана-235 или плутония мощностью в пятьсот килотонн тротиловый эквивалент 500 тысяч тонн или меньшие бомбы, но гораздо большей мощности, чем бомбы, сброшенные на города Японии. После успешного испытания нашей первой транспортабельной многомегатонной водородной бомбы мы вступили в мегатонный век, когда сила взрыва одной водородной бомбы, находящейся на борту самолета и сброшенной на цель, намного превосходит мощность всех взрывчатых веществ, сброшенных на Германию, Италию и Японию, вместе взятых, в течение всей второй мировой войны. Действительно, мощность десятимегатонной бомбы, примерно равной той, взрыв которой я наблюдал на Бикини, в пять раз больше мощности всех взрывчатых веществ, сброшенных в течение второй мировой войны военно-воздушными силами всех ее участников. Что произойдет, если десятимегатонная бомба будет сброшена на город?
Мы можем себе это представить на основании официальных данных Комиссии по атомной энергии, где приводятся последствия взрыва бомбы мощностью в пять мегатонн тротиловый эквивалент пять миллионов тонн во время испытаний в ноябре 1952 г. Этот взрыв, известный под условным названием «Майк», причинил самые большие разрушения, которые когда- либо наблюдались во время испытаний,— полное уничтожение всего в радиусе пяти километров, сильные и умеренные повреждения в радиусе одиннадцати километров, легкий ущерб в радиусе до шестнадцати километров. Если бы такой взрыв произошел в Вашингтоне с эпицентром в Капитолии, это стерло бы с лица Земли территорию от Арлингтонского кладбища на западе до реки Анакоста на востоке и от Солдатского дома на севере до Боллинг Филд на юге. При взрыве этой пятимегатонной бомбы образовался бы самый большой огненный шар с максимальным диаметром пять с половиной километров, который смог бы занять площадь, равную одной четвертой части острова Манхэттен — сердца Нью-Йорка.
Если бы эпицентр взрыва находился там, где расположен Эмпайр Стейт Билдинг, то огненный шар занял бы пространство между Вашингтон-сквером и Центральным парком. Такой взрыв стер с лица Земли остров Элугелаб, на котором происходили испытания, оставив вместо него кратер диаметром в полтора километра, куда можно было бы поместить четырнадцать зданий Пентагона. Глубина кратера равняется 52 метрам, т. Через две минуты после взрыва появилось грибообразное облако, которое поднялось на высоту 12 000 метров— это высота 32 зданий Эмпайр Стейт Билдинг.
Через десять минут основание облака поднялось в стратосферу на высоту 40 километров, а шляпка гриба высотой в шестнадцать километров растянулась на полторы сотни километров. Однако и это апокалипсическое оружие кажется пигмеем по сравнению с двумя водородными бомбами, взорванными на большой высоте над островом Джонстон в 1120 километрах к юго-западу от Гонолулу во время испытаний под шифром «Хардтэк» в 1958 г. Первое испытание— «Тик» — было произведено около полуночи 31 июля 1958 г. Второе — «Апельсин» — на высоте 30,5 тысяч метров в ночь на 11 августа 1958 г.
Оба термоядерных устройства — первые мегатонные бомбы, взорванные Соединенными Штатами в стратосфере. Во время испытания «Тика» возник яркий огненный шар, который стал быстро расти и подниматься со скоростью примерно до 1,6 километра в секунду. У основания шара появилось сияние — первое небесное сияние, созданное человеком, которое быстро распространилось к северу. Диаметр огненного шара увеличился до 17 километров за 0,3 секунды и до 28 километров за 3,5 секунды.
Шар ослепительно сверкал в течение пяти минут. Огненный шар «Апельсина» рос медленнее, и его сияние, которое не было столь ярким, как у «Тика», появилось лишь после того, как шар поднялся. Взрыв прервал радиосвязь на тысячи километров вокруг, вызвал затемнение на экранах радаров и частично ослепил кроликов на растоянии более 480 километров от места взрыва. Это смертоносное оружие, которое, постоянно совершенствуясь, уменьшается в размерах и увеличивается в мощности, является гарантией того, что ни одна страна, какой бы сильной она ни была, не рискнет начать термоядерную войну.
Чистая водородная бомба В течение 1954—1955 гг. В течение двух роковых лет мы чуть было не потеряли водородную бомбу. Фактически мы ее потеряли, хотя ни мы, ни русские в то время этого полностью не сознавали. Лишь сейчас, когда опасность, к счастью, миновала, можно, не выходя за рамки дозволенного, рассказать об одном из самых роковых кризисов современности.
Как это ни парадоксально, наше тяжелое положение в деле создания самого мощного оборонительного оружия— единственного оружия, которое могло уравновесить подавляющее превосходство противника в живой силе,— сложилось не в результате шпионской или диверсионной вражеской деятельности, это не было также результатом нашей халатности или небрежности. Как ни странно, все произошло из-за того, что водородная бомба оказалась слишком «хорошим» оружием — настолько мощным, что оно может уничтожить сотни миллионов людей, не разбирая, кто друг, а кто враг. Но самым ужасным было то, что водородное оружие оказалось настолько «грязным», что его применение грозило отразиться на наследственности человека, на будущих поколениях. Очевидно, столь грязное оружие, способное калечить и убивать несметные миллионы людей, равно как и нерожденные поколения, не могло быть применено ни при каких условиях.
Даже если мы открыто и не заявим об отказе от этого оружия, Советский Союз и другие страны знают, что применение его нашей или любой другой страной немыслимо. Это, разумеется, означает, что такое оружие нельзя рассматривать как средство отражения агрессии, и поэтому обладание им стало бы бессмысленным. В своем докладе, сделанном при закрытых дверях перед сенатской подкомиссией 25 мая 1956 г. Гэвин заявил, что «тотальное ядерное нападение военно-воздушных сил на Советский Союз приведет к нескольким сотням миллионов жертв, которые могут быть и с той, и с другой стороны, в зависимости от направления ветра».
Наш запас водородных бомб мог не только стать бесполезным как средство сдерживания агрессии, но и превратиться в самое мощное пропагандистское оружие, направленное против нас самих. Эта идея завоевала миллионы сторонников не только в коммунистическом мире и среди нейтральных стран, но и в нашей стране, где проблема запрещения дальнейших испытаний мощных водородных бомб превратилась в один из главных вопросов предвыборной президентской кампании 1956 г. 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.
Монтаж боеголовок Смесь жидких изотопов водорода не имела практического применения для термоядерных боеприпасов, и последующий прогресс в развитии термоядерного оружия связан с использованием твёрдого топлива — дейтерида лития-6. В 1954 эта концепция была проверена на атолле Бикини в ходе испытаний « Bravo » из серии Операция «Замок» при взрыве устройства под кодовым названием «Креветка» от англ «Shrimp». Реальность оказалась гораздо более драматичной: при расчётной мощности в 6 мегатонн реальная составила 15, и это испытание стало самым мощным взрывом из когда-либо произведённых Соединёнными Штатами [11].
К 1960 году на вооружение были приняты боеголовки мегатонного класса W47, развёрнутые на подводных лодках, оснащённых баллистическими ракетами Поларис. Боеголовки имели массу 320 кг и диаметр 50 см. Более поздние испытания показали низкую надёжность боеголовок, установленных на ракеты Поларис, и необходимость их доработок. Дополнительные сведения: Царь-бомба Взрыв первого советского термоядерного устройства РДС-6с «слойка», оно же «Джо-4» Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоёный пирог , в связи с чем получил условное наименование «Слойка».
Проект был разработан в 1949 году ещё до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера — Улама. В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза — дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления, имел коэффициент умножения до 30 раз меньший по сравнению с современными устройствами по схеме Теллер — Улам. Расчёты показали, что разлёт не прореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн.
После проведения США испытания « Иви Майк » в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Харитоном ещё в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объёмах, повторив таким образом схему Теллера — Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Франк-Каменецким , Трутневым , Сахаровым и Зельдовичем в 1953 году.
А именно, был выполнен «Проект 49», предполагающий использование рентгеновского излучения реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом, то есть была разработана идея радиационной имплозии. Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов. Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 58 мегатонн «мощного» изделия [12] , доставленная бомбардировщиком Ту-95.
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».
К этому времени термоядерный блок подвергается бомбардировке быстрыми нейтронами ядерного взрыва.
Пройдя через дейтерид лития-6, они замедляются и интенсивно поглощаются урановым стержнем. В стержне начинается цепная реакция деления, быстро приводящая к ядерному взрыву внутри контейнера. Поскольку дейтерид лития-6 при этом подвергается абляционному обжатию снаружи и давлению ядерного взрыва изнутри, его плотность и температура еще больше возрастает. Этот момент — начало запуска реакции синтеза.
Дальнейшее ее поддержание определяется тем, как долго контейнер будет удерживать термоядерные процессы внутри себя, не давая выхода тепловой энергии наружу.
Как работает водородная бомба
Самая мощная атомная бомба, когда-либо созданная людьми, — это атомная бомба мощностью, эквивалентной 450 000 тонн тротила, которая была взорвана в ходе операции «Плющ» в США в 1955 году. Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Взрыв этой бомбы поразил всех экспертов в мире. Ее мощность составила 50 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте.
То есть фактически мощность водородной бомбы была в 111 раз больше самой мощной в мире атомной бомбы. Слева — грибовидное облако водородной бомбы, а справа — грибовидное облако атомной бомбы Почему же если потенциальная энергия ядерного деления урана-235 и ядерного синтеза дейтерид лития-6 отличается всего в 3 раза на деле разница при взрыве оказывается колоссальной? Все дело в различной критической массе ядерного топлива , а также в различии процессов высвобождения энергии.
В ядерной бомбе процесс начинается после детонации заряда, расположенного внутри атомной бомбы, в которой находится уран или плутоний. После мини-взрыва, который приводит к детонации, изотопы начинают распадаться, захватывая нейтроны. Начинается цепной процесс деления атомных ядер.
После разрушения структуры атомов происходит ядерное возбуждение энергии с момента, когда ядерный заряд достигнет критической отметки. Это и приводит к ядерному взрыву. Водородная бомба основана на совершенно ином процессе высвобождения энергии.
Для начала в водородной бомбе начинается процесс расщепления тяжелых ядер дейтерида лития-6, который распадается на тритий и гелий.
Мастерство и Самосовершенствование 7 подписчиков Подписаться Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы 66 лет назад Советский Союз взорвал свою первую термоядерную бомбу. Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы двум физикам: Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, позднее сброшенные на Хиросиму и Нагасаки.
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. Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы. США Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта. Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь. Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам. Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы.
Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость. Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию обжатие и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма. 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 H2O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует "тяжелая" вода, содержащая "тяжелый изотоп" водорода - дейтерий 2H. 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 4е8 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 HБ 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.
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. В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок. При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров. Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия. Даже если супербомба не попадет в цель, то есть не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания. Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев. В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня. Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли. Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты. Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90. С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека. 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. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными — в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар. К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире. Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей. 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. Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. 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. H-bomb А вот горючее для термоядерного синтеза критической массы не имеет.
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
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.
В Европе тех лет камнем преткновения была проблема германского урегулирования. По обе стороны Берлинской стены, спешно возведенной за полтора года до описываемых событий и разделившей мир в прямом и переносном смыслах, пытались доказать правоту своего выбора, преимущества своей идеологии и своего государственного устройства. Зигфрид Майсгайер, главный редактор еженедельника "Вохенпост", в репортаже из Берлина для журнала "Огонек" так описывал январь 63-го и настроения в Германской Демократической Республике: "Тот, кто был в Берлине, никогда не забудет этих дней. В город пришел небывалый для нас мороз. Но в белом зале на Аллее Ленина все было проникнуто теплом страстных объединяющих идей... Была ли в них какая-то сенсация? Попробуем разобраться. О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. Да и советские лидеры этого не скрывали.
Более того, еще 17 октября 1961 года, когда в Москве начал работу XXII съезд КПСС, а на Новой Земле готовились испытать самую мощную термоядерную бомбу, Никита Хрущев публично, прямо в докладе, предупредил об ожидаемом "подарке съезду". Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса. А кроме того, испытывались оперативно-тактическая ракета Р-12, зенитные и самонаводящиеся крылатые ракеты.
Другое серьезное препятствие заключалось в том, что как дейтерий, так и тритий не может быть синтезирован в обычном для него газообразном состоянии, а должен быть сначала превращен в жидкое вещество. Жидкий же водород кипит т. Транспортировать газообразный водород можно только в герметическом баллоне, находящемся внутри сосуда с жидким воздухом.
Эти требования создавали большие трудности при его производстве, транспортировке и хранении. Создавалось парадоксальное положение. Перед синтезом двух разновидностей водорода, который происходит при температуре выше 50 млн. Естественно, возникал вопрос: удастся ли сохранить вещество в жидком состоянии даже в течение одной миллионной доли секунды при температуре 50 млн. К июню 1951 г. Именно тогда покойный Гордон Дин, бывший в то время председателем Комиссии по атомной энергии, решил провести совещание руководителей работ.
На это совещание, состоявшееся в Институте прогрессивных исследований в Принстоне штат Нью-Джерси , «прибыли доктора фон Нейманн, Ферми, Бете, Теллер, Уиллер, Норрис Брэдбери, Лотар Норхайм, и каждый из них мог внести большой вклад в это дело». За столом сидели руководители всех лабораторий во главе с доктором Оппенгеймером. В гнетущей обстановке поднялся доктор Теллер и спокойно подошел к доске. На доске чертились схемы. Делались расчеты». У участников совещания появилась надежда.
К концу второго дня у «всех присутствующих появилось ощущение, что впервые мы что-то имеем хотя бы в области идей». Уныние сменилось энтузиазмом, и у всех создалось впечатление, что, наконец, «мы можем на что-то надеяться в будущем». С этого дня работы по созданию водородной бомбы пошли полным ходом. Через четыре дня Комиссия по атомной энергии приняла обязательство построить новый завод, хотя в то время у нее, как заявил Дин, не было на это средств. Через год, в июне, мы были в состоянии, говоря словами Дина, «завершить работу над этим устройством». Устройство перевели на атолл Эниветок и взорвали 1 ноября 1952 г.
Мощность взрыва составляла пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Затем в марте и в апреле 1954 г. С тех пор было испытано много других конструкций бомб. Хотя открытие, которое совершило переворот в науке и сделало возможным создание водородной бомбы, все еще является секретом, легко отгадать основные принципы ее устройства. Казалось совершенно нелепым, что до осуществления реакции между веществами при температуре 50 млн. Единственным путем устранить такое невозможное требование был отказ от превращения водорода в жидкое состояние.
Надо было соединить газообразный водород с каким- то веществом так, чтобы водород стал частью твердого соединения, способного сохраняться при обычной комнатной температуре. Существуют различные твердые соединения, содержащие водород. Одно из них кажется наиболее подходящим и фактически единственным соединением, которое может служить основной составной частью водородной бомбы. Это специально созданное новое вещество, известное под названием дейтерид лития-6, представляет собой соединение редкого легкого изотопа металлического лития, состоящего из трех протонов и трех нейтронов, с дейтерием, или тяжелым водородом, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Соединение лития и дейтерия при комнатной температуре является твердым веществом. Один атом лития-6 в этом соединении связан с одним атомом дейтерия водород-2 , поэтому общий молекулярный вес соединения равен 8.
Другими словами, в восьми килограммах соединения содержится шесть килограммов легкого лития-6. Литий-6 не встречается в природе в чистом виде. Как и расщепляющийся элемент уран-235, литий существует в смеси двух своих разновидностей: одного — с атомным весом 6 и другого — с атомным весом 7. Так как различные виды одного и того же элемента невозможно разделить химическим путем, необходимо было построить специальный завод по разделению изотопов для получения чистого лития-6. Этот завод и являлся тем «новым заводом», контракт на строительство которого, как сообщил Дин, был подписан через четыре дня после заседания Комиссии в июне 1951 г. Дейтерид лития-6 очень важен по двум причинам.
Он не только обеспечивает возможность хранения дейтерия при комнатной температуре и, таким образом, исключает необходимость превращения его в жидкое состояние при температуре, близкой к абсолютному нулю. Он также делает возможным получение трития — второго элемента, необходимого для создания водородной бомбы в конечной стадии — в самый момент ее взрыва. Дело в том, что в дейтериде лития содержится в виде твердого вещества не только водород-2, но потенциально имеется и водород-3. Это чудо совершают нейтроны, выделяемые детонатором — атомным «снарядом». Нейтрон, попадающий в ядро атома лития-6, образует составной элемент из трех протонов и четырех нейтронов. При попадании нейтрона большой энергии составное ядро становится крайне неустойчивым и немедленно распадается на две части: водород-3 тритий с ядром из одного протона и двух нейтронов и гелий с ядром из двух протонов и двух нейтронов.
Меньше чем за миллионную долю секунды взрыв атомной бомбы освобождает дейтерий и тритий и в тоже время создает температуру более чем в 50 млн. Возможна и другая, хотя и менее вероятная, реакция синтеза. Две ядерные частицы дейтерия один протон и один нейтрон могут при высокой температуре ядер- ного деления соединиться с ядром лития три протона и три нейтрона , образовав ядро из четырех протонов и четырех нейтронов. Это ядро очень неустойчивой разновидности бериллия, которое немедленно распадется на два ядра гелия, содержащих по два протона и два нейтрона. При синтезе одного килограмма исходных продуктов освободится огромная энергия, эквивалентная 60 000 тонн тротила, что в три раза больше взрывной силы атомной бомбы. Получение нового химического соединения, позволившего создать водородную бомбу, показывает, что может быть в принципе создано еще более страшное оружие — кобальтовая бомба.
Кобальтовая бомба — это в сущности та же водородная бомба, но в качестве материала для корпуса, внутри которого находятся активные вещества, вместо стали, превращающейся при взрыве в слабо радиоактивное облако пара, используется кобальт. Превратившись при взрыве в пар, кобальт образует радиоактивное облако в 320 раз смертоноснее радия. Об этом виде водородной бомбы Альберт Эйнштейн сказал: «Если удастся ее создать, то радиоактивное отравление атмосферы, а следовательно, уничтожение всякой жизни на Земле станет в пределах технических возможностей». При синтезе ядер 600 граммов трития с ядрами 400 граммов дейтерия, т. Это небольшое количество нейтронов вызовет образование 12 килограммов смертоносного кобальта атомный вес его 60 , радиоактивность которого эквивалентна громадному количеству 3832 килограмма! Кобальтовую бомбу можно взорвать на пустой барже в середине океана; вес ее может быть любым.
Если к обычным компонентам добавить около тонны дейтерия в виде твердого соединения, то такое чудовище, синтезируясь в гелий, выделит до ИЗ килограммов свободных нейтронов. Они сделают радиоактивными 7,5 тонны радиоактивного кобальта, что эквивалентно почти 2,3 миллиона килограммов радия. По мнению профессора Гаррисона Брауна, радиохимика из Калифорнийского технологического института, если кобальтовую бомбу с одной тонной дейтерия взорвать в Тихом океане в тысяче километров к западу от Калифорнии, то через день после взрыва радиоактивная пыль достигнет Калифорнии, а через четыре-пять дней — Нью-Йорка и уничтожит жизнь на всем своем пути. Он добавляет: «Аналогичным образом, если западные державы взорвут водородно-кобальтовые бомбы на долготе Праги, то они уничтожат всю жизнь на площади в 2300 километров ширины от Ленинграда до Одессы и в 3000—4800 километров длины от Праги до Уральских гор. Это привело бы к созданию невиданной в истории «выжженной земли».
Грибообразное облако взметнулось на 67 километров, а диаметр его купола составил 20 километров. Зрелище было ужасным", — рассказывал впоследствии участник испытания Юрий Лысенко. Последствия испытания "Царь-бомбы" Сейсмическая волна от взрыва три раза обогнула земной шар. Несмотря на густую облачность, вспышку света от взрыва можно было увидеть за тысячу километров. На острове Диксон в почти 800 километрах от эпицентра выбило стекла в окнах. Из-за электромагнитного излучения на территории в сотни километров от полигона примерно на 50 минут пропала радиосвязь. Измеренная мощность взрыва 58,6 мегатонны заметно превысила проектную 51,5 мегатонны. Это в десять раз больше суммарной мощности всех взрывов за время Второй мировой войны, включая американскую атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки. Старшина сверхсрочной службы Талгат Аюпов наблюдал за взрывом термоядерной бомбы 30 октября 1961 года из поселка Белушья Губа в юго-западной части Южного острова — это крупнейший населенный пункт на всем архипелаге. Он запомнил огромный ядерный шар и громоподобные мощные звуки. Достигнутый паритет Испытание "Царь-бомбы" продемонстрировало, что Советский Союз успешно решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа своего ядерного арсенала. Разработчики и руководство СССР хорошо понимали, что подобная бомба не будет использована в военных целях. Ее создание преследовало одну цель — добиться ядерного паритета с США. После этого Соединенные Штаты прекратили наращивать свой ядерный мегатоннаж, а 5 августа 1963 года в Москве представители США, СССР и Великобритании подписали Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в космическом пространстве, под водой и на поверхности Земли Московский договор.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
Но почти сто тысяч местных жителей именуют свой город «зоной» с любовью и не мыслят жить где-нибудь еще. Юрий Трутнев показывает образцы породы из озера Чаган. Здесь действительно очень уютно тем, кто ценит спокойствие, порядок и полное отсутствие приезжих с Кавказа и Средней Азии. И, о чудо, улицы все подметены и подъезды вымыты! Поводов было как минимум два: 90-летний юбилей физика-ядерщика, создателя термоядерной бомбы, академика Юрия Трутнева и посещение стройки века — самого мощного лазера в мире, который, как надеются наши ученые, должен переломить тенденцию к затуханию передовых научных исследований в России. Научный обозреватель «МК» оказался в числе немногих допущенных на этот самый засекреченный российский объект можно сказать, до нас тут еще не ступала нога журналиста. Здесь, в Сарове, мы услышали историю развития российского атомного проекта из первых уст.
Город Саров вновь появился на географической карте нашей страны только в 1995 году. Теперь историческое название возвращено, горожане уже забыли то время, когда произносили слово «Саров» шепотом. Но, пожалуй, на этом вольности и заканчиваются. Город по-прежнему считается закрытым, в него впускают по особым спискам, и напрямую в кассе билет вы сюда никогда не купите. Территория в 200 с лишним квадратных километров охраняется «по советским ГОСТам», тремя рядами колючей проволоки и самыми современными электронными средствами слежения. Город, в котором 18 тысяч жителей являются сотрудниками ядерного центра, охраняет целая дивизия Росгвардии.
Как монахи с физиками подружились Когда в 1946 году заместитель председателя Совнаркома Лаврентий Берия, который курировал атомный проект СССР, приехал сюда с академиками Игорем Курчатовым и Юлием Харитоном строить экспериментальный центр, местечко называлось Свято-Успенская Саровская пустынь. Намоленная земля, мужской монастырь — и вдруг ядерный центр, место создания смертоносного оружия. Не кощунство ли? В этом монастырском приюте работали в первые годы участники атомного проекта. Но, как выяснилось, выбор был предопределен: после войны спрятанный в саровских лесах святой уголок, который к тому же не очень далеко располагался от столицы, оказался идеальным местом для создания секретного ВНИИ. Во-первых, тут уже существовала материально-техническая база — завод-550 по производству снарядов для «катюш»; во-вторых, строителям и ученым надо было где-то жить, и монастырь, где после войны чудом сохранились почти все постройки, в буквальном смысле приютил физиков.
Помнится, в 90-е годы, когда первый зампредседателя правительства Егор Гайдар выдвинул идею об уничтожении Россией всего ядерного оружия, именно церковь в лице патриарха Алексия II заступилась за ученых… И сейчас, спустя 70 с лишним лет, руководство института базируется в монастырских корпусах, ранее предназначавшихся для паломников. Говорят, монахи на возвращение построек церкви пока даже не намекают. История про двух «толстяков» К 1949 году у американцев уже готов был план уничтожения 20 самых крупных советских городов. К этому времени в Арзамасе-16, в секретном КБ-11 как именовали тогда ВНИИЭФ , полным ходом шла разработка атомной бомбы по техзаданию, занявшему всего… один лист бумаги. Перед руководителем центра Юлием Харитоном стояла задача: не просто создать бомбу, но создать ее быстро. Потому ставка была сделана на данные, которые раздобыли наши разведчики у американцев.
Используя их, ученым удалось создать оружие массового поражения не за пять лет, как планировалось сначала, а за неполные три года. Из двух бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки американцы называли их «Малышом» и «Толстяком» , наши выбрали для заимствования более сложного, но более эффективного «Толстяка», в котором вместо урана-235 использовался плутоний. Однако советские конструкторы внесли свои дополнения: систему предохранения экипажа, которая не позволяла бомбе подрываться в течение 20 секунд после сброса, систему самоликвидации и др. В Музее ядерного оружия до сих пор хранится натуральный корпус той бомбы под зашифрованным названием РДС-1 реактивный двигатель специальный. Его разрешают фотографировать, а вот что касается самого заряда — черного шара, который размещался под оболочкой, — его экскурсоводы охраняют от камер как зеницу ока. Дело в том, что первый атомный взрыв в СССР был взрывом именно такого черного шара — заряда, который создатели не решились сбрасывать с самолета в виде бомбы потому корпус и остался невредим.
Рисковать было нельзя, а потому решили взорвать заряд аккуратно, не выбрасывая с самолета. Черный шар привезли в Семипалатинск, установили на 37-метровую вышку взрыв должен был быть только над землей и со специального пульта, который располагался в бункере в 10 километрах от вышки, произвели принудительный подрыв. В бункере присутствовал сам Берия».
К началу работы над ядерным проектом Р. Оппенгеймер был автором ряда научных работ по квантовым переходам, гравитационному коллапсу, расчету свойств мезонов, доказательству теоремы Эренфеста — Оппенгеймера. Результаты практического применения атомного оружия настолько поразили Р. Оппенгеймера, что он стал активным противником военного использования атома.
Высказывания ученого о необходимости сдерживания, ограничения ядерной гонки привели к отстранению Оппенгеймера от секретных программ Соединенных Штатов 1954 г. Сырьем для получения урана-235 была урановая руда из конголезского рудника бельгийской компании. Количество руды, вывезенной перед затоплением рудника в США, было ограничено. Использовать технологию разделения разных изотопов урана на центрифуге не удалось. Для получения чистого урана-235, вступающего в реакцию расщепления, были использованы газовая диффузия, электромагнитное разделение, термодиффузия. К запланированному сроку лето 1945 г. Для подрывного устройства «Малыша» применили пушечную схему, при которой критическая масса заряда достигалась соединением двух блоков докритической массы при помощи порохового заряда.
В срабатывании пушечной схемы конструкторы не сомневались, поэтому испытания единственной бомбы не проводились. Подобных трудностей не было при производстве плутония-239. Его получали из урана-238, которого было накоплено достаточно. Плутониевые заряды были изготовлены для двух бомб, названных «Штучка» и «Толстяк». Но пушечная схема для плутониевых зарядов была непригодна. Конструкторам пришлось использовать имплозивную схему подрыва, при которой десятки взрывных линз сжимали фрагменты оружейного плутония до критической массы. Первые испытания, практическое применение ядерного оружия Первое испытание безоболочечной бомбы «Штучка» 16 июля 1945 г.
Наземный взрыв устройства показал мощность, равную подрыву 21 тысячи тонн тротиловой взрывчатки. Для испытательного подрыва была выбрана безжизненная, ненаселенная пустыня Нью-Мексико. Кроме человеческих жертв, несколько ученых опасались возникновения бесконтрольной реакции выгорания кислорода в атмосфере Земли. Взрыв «Штучки» в проекте «Тринити» Температура на месте взрыва расплавила кварцевые породы в зеленую стекловидную массу, получившую название «тринитит». Ободренное успехом, правительство США отдало приказ подготовить ядерные боеприпасы к сбросу на Японию. Урановый и плутониевый заряды «одели» в оболочки авиабомб. При этом «Толстяк», из-за имплозивной конструкции подрыва, по размеру и весу был значительно больше «Малыша».
Макеты «Толстяка» и «Малыша» в современном музее ядерного оружия Бомбы были оборудованы барометрическими и часовыми взрывателями, обеспечивающими воздушный подрыв заряда на высоте 500-700 метров. На обслуживании ядерного проекта работал отдельный авиационный полк под номером 509 с 1944 г. Именно командир этого полка Пол Тиббетс выполнил приказ военного министра завизированный президентом Трумэном о бомбардировке Японии. Экипаж «Энолы Гей». Полковник Пол Тиббетс в центре с трубкой в зубах Ночью 6 августа с американской авиабазы на Марианских островах вылетела группа самолетов в составе основного бомбардировщика B-29 номер 44-86292, название «Энола Гей» , трех разведчиков, двух самолетов аэрофотосъемки, запасного бомбардировщика. Через 6 часов полета, пролетев около 2500 миль, группа достигла берегов Южной Японии. Высланные вперед разведчики сообщили об отсутствии облачности над Хиросимой, основной целью полета.
В 8 утра «Энола Гей», пилотируемая П. Тиббетсом, сбросила урановую бомбу над центром Хиросимы. В момент бомбардировки в Хиросиме жило до 250 тысяч человек, базировались крупные военные склады, штаб фельдмаршала С. Хаты, командующего обороной Южной Японии. В результате взрыва мощность оценивается 10—17 килотоннами от светового излучения, взрывной волны, огненного смерча погибло до 140 тысяч японцев, город выгорел в диаметре 2 километров. Документальный снимок разрушений в Хиросиме Не менее ужасающим был взрыв плутониевого заряда над Нагасаки. Облачность не дала экипажу точно прицелиться, бомба была сброшена над холмами и промзоной.
Поэтому, несмотря на большую мощность 21 килотонна , плутониевый заряд убил «всего» 74 тысячи японцев. Впоследствии в Японии от радиационного заражения умерло не менее 450 тысяч человек. Атомные бомбардировки не принесли немедленной капитуляции Японии, но подтолкнули СССР к объявлению войны и началу Маньчжурской операции. Только после потери Квантунской армии разбита за 10 дней , полного освобождения Маньчжурии и севера Кореи от японских войск император согласился на капитуляцию подписана 2 сентября 1945 г. Но на некоторое время агрессивные военные круги США почувствовали себя монополистом, который может диктовать условия всему миру.
Ее масса составляла 26 тонн, она не помещалась в отсек самолета, а потому была подвешена под его бортом. Она могла обеспечить взрыв мощностью в 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте то есть стать в 10 тысяч раз мощнее атомной бомбы, взорванной над Хиросимой , однако по настоянию академика Сахарова, который был убежден, что подобный взрыв может привести к необратимым климатическим последствиям из-за рассеивания радиоактивных изотопов или, того хуже, сдвигу земной оси, сила бомбы была снижена до 50 мегатонн. Но даже после этого она осталась самым мощным смертельным оружием, которое когда-либо испытывало человечество.
Как вспоминали после летчики, у которых было всего 30 с небольшим секунд, чтобы уйти от царь-бомбы на безопасное расстояние, их самолет просел на полкилометра под действием догнавшей их ударной волны, а белая краска, которой был выкрашен их Ту-95-В для отражения светового облучения, полностью обгорела… Если бы на расстоянии 50 километров от эпицентра взрыва находились люди, все бы они получили ожоги третьей степени. Царь-бомба могла бы полностью уничтожить такой город, как Лос-Анджелес. Связи не было в течение 40 минут. Огненный шар взрыва накрыл землю своей тенью в радиусе почти пяти километров, а ядерный гриб поднялся на высоту 67 км, чуть не достав до ближнего космоса. Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар. Свидетели того события почувствовали удар и «раскаты грома» от него на расстоянии тысячи километров. Пульт управления первой атомной бомбой. Так СССР доказал всем, что наращивание мощи бомб возможно, но абсолютно бессмысленно.
Кстати, Никита Хрущев долго сопротивлялся снижению силы заряда, и лишь доводы Сахарова о том, что мы сильно навредим прежде всего себе, а затем — скандинавским странам, в конце концов пересилили. Бывают ли «чистые» бомбы? Параллельно с созданием сокрушительных ядерных зарядов для обороны страны ученые думали о том, как использовать их энергию в мирных целях. Ликвидировать радиоактивность или сильно уменьшить мощность заряда? Взрыв этой бомбы оказался чище аналогичного американского взрыва, произведенного в 1962 году. Наш, мощностью 170 килотонн, был осуществлен в январе 1965-го в пойме реки Чаган, что в ста километрах от Семипалатинска. На берегу образовавшегося озера построили ГЭС, которая до сих пор обеспечивает местных жителей водой. Ну а после, когда весенний паводок заполнил воронку взрыва, и появилось озеро Чаган, я лично в нем купался… Академик показывает мне образцы известняка, привезенные с берега того самого озера.
Он хранит их у себя в доме в обычном шкафу. В конце 60-х — начале 70-х годов Юрий Алексеевич работал над преодолением американской системы ПРО противоракетной обороны. Позже, в 80-е годы, у американцев появились рентгеновские лазеры для поражения космических объектов с Земли программа СОИ , и Трутнев снова активно включился в процесс для получения у нас аналогичных результатов. Результаты, которые Михаил Горбачев позже назвал «асимметричным ответом», были потрясающими, и ядерщики до сих пор не раскрывают всех прежних научных секретов. На мой вопрос по поводу новых задач, которые стоят сейчас перед физиками-ядерщиками, собеседник дипломатично приводит в пример не наших военных, а северокорейских, которые «рвут китайские бомбы», запуская их ракетами на большие высоты. Зачем, спрашивается? Для вывода из строя космических спутников. Ученые, занимающиеся вопросами ядерного вооружения, изучают сейчас различное воздействие ядерных взрывов в зависимости от их направленности.
О чем я его и не преминула спросить. Накоплены большой опыт и заряды. Несмотря на уход от практического испытания в область теоретических расчетов, мы не разучились делать реальное ядерное оружие, как и его носители. Важнейшие ее дела — приборостроение, вычислительные машины — переданы не в те руки. Когда-то в области создания вычислительных машин мы шли с американцами вровень, создав первую советскую суперЭВМ на полупроводниковых транзисторах. Зеленоград был тогда назван городом, который должен был продвигать вперед это направление. А что там сделали?
В день Х, 12 августа 1953 года, первую советскую водородную бомбу проверили в действии.
Семипалатинский испытательный полигон, на котором произошел взрыв, находился в Восточно-Казахстанской области. Испытанию РДС-6с предшествовала попытка 1949 года тогда на полигоне провели наземный взрыв бомбы мощностью 22,4 килотонны. Несмотря на изолированное положение полигона, население региона на себе прочувствовало всю прелесть ядерных испытаний. Люди, жившие сравнительно недалеко от полигона на протяжение десятков лет, вплоть до закрытия полигона в 1991 году, подвергались радиационному облучению, а территории за много километров от полигона оказались загрязнены продуктами ядерного распада. Радиоактивный грунт с самого полигона увезли, а ближайшие сооружения и наблюдательные пункты восстановили. Водородную бомбу было решено взорвать на поверхности земли, несмотря на то, что конфигурация позволяла сбросить ее с самолета. Предыдущие испытания атомных зарядов разительно отличались от того, что зафиксировали ядерщики после испытания «слойки Сахарова».
История создания первой водородной бомбы: последствия термоядерного взрыва
В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Водородная бомба (термоядерное оружие) — вид ядерного оружия, основанного на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки».
Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба
Кураторство над всеми работами по водородной бомбе осуществлял (на тот момент профессор) Юрий Харитон. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба.
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
| Принцип работы водородной бомбы » ЯУстал - Источник Хорошего Настроения | Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР | К созданию водородной бомбы Советский Союз подтолкнула непростая политическая ситуация. |
| Как работает водородная бомба » Вестник К | Информация о работах американцев над термоядерной бомбой и ее испытании поступала в Советский Союз очень оперативно: над ее добычей работал специальный отдел научно-технической разведки в структуре внешней разведки НКВД. |
| Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная? | неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. |
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Энциклопедия Кругосвет | Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел? |
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. Из истории создания водородной бомбы в США и СССР. Водородная бомба, также известная как термоядерная, использует ядерную реакцию слияния, которая основана на ядерном расщеплении. В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку. Чтобы разобраться, как работает водородная бомба, разберемся в устройстве атомного оружия.