Мировое сообщество было разочаровано новостью о создании водородной бомбы, считает историк Клим Жуков.
Смертельная гонка
- Почему предпочтительнее слияние ядер?
- Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба
- Как один солдат водородную бомбу изобрел
- Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
- Термоядерная «Царь-бомба»
- Почему стала необходима супербомба
Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
Взрыв термоядерных или водородных бомб способен вызвать яркий шар огня с температурой, сравнимой с температурой центра Солнца. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6». Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Термоядерные реакции.
- Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии | Futurist - будущее уже здесь
- Водородная бомба и ядерная бомба отличия
- «Настоящая водородная» (к 55-летию испытаний термоядерного заряда РДС-37) | Атомная энергия 2.0
- Последствия взрыва водородной бомбы
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
Тротиловый эквивалент атомной бомбы среднего калибра составляет десятки тысяч, а бомбы крупного калибра — сотни тысяч тонн тротила. Еще большей мощностью может обладать термоядерное водородное оружие, его тротиловый эквивалент может достигать миллионов и даже десятков миллионов тонн. Атомные бомбы, тротиловый эквивалент которых равен 1- 50 тыс. К тактическому оружию относят также: артиллерийские снаряды с атомным зарядом мощность 10 — 15 тыс. Атомные и водородные бомбы мощностью свыше 50 тыс. Нужно отметить,что подобная классификация атомного оружия является лишь условной, поскольку в действительности последствие применения тактического атомного оружия могут быть не меньшими, чем те, которые испытало на себе население Хиросимы и Нагасаки, а даже большими. Сейчас очевидно, что взрыв только одной водородной бомбы способен вызвать такие тяжелые последствия на огромных территориях, каких не несли с собой десятки тысяч снарядов и бомб, применявшихся в прошлых мировых войнах. А нескольких водородных бомб вполне достаточно, чтобы превратить в зону пустыни огромные территории.
Ядерное оружие подразделяется на 2 основных типа: атомное и водородное термоядерное. В атомном оружии выделение энергии происходит за счет реакции деления ядер атомов тяжелых элементов урана или плутония. В водородном оружии энергия выделяется в результате образования или синтеза ядер атомов гелия из атомов водорода. Термоядерное оружие Современное термоядерное оружие относится к стратегическому оружию, которое может применяться авиацией для разрушения в тылу противника важнейших промышленных, военных объектов, крупных городов как цивилизационных центров. Наиболее известным типом термоядерного оружия являются термоядерные водородные бомбы, которые могут доставляться к цели самолетами. Термоядерными зарядами могут начиняться также боевые части ракет различного назначения, в том числе межконтинентальных баллистических ракет. Впервые подобная ракета была испытана в СССР еще в 1957 году, в настоящее время на вооружения Ракетных Войск Стратегического Назначения состоят ракеты нескольких типов, базирующиеся на мобильных пусковых установках, в шахтных пусковых установках, на подводных лодках.
Атомная бомба В основе действия термоядерного оружия лежит использование термоядерной реакции с водородом или его соединениями. В этих реакциях, протекающих при сверхвысоких температурах и давлении, энергия выделяется за счет образования ядер гелия из ядер водорода, или из ядер водорода и лития.
Да, «Царь-бомба» была такой, но только потому, что ее урановую «рубашку» для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению. Правда, зерно истины в мифе о «чистой» бомбе все же есть.
Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При ее взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации. Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это тоже практически исключено.
Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в тысячу раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз — мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем тактическая, килотонная. Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа — более чем достаточный сдерживающий фактор. Александр Березин Браво Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова.
В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом и стала канонической. А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом.
Разве что рождение сверхновой звезды. Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества.
На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления. Схематически эта реакция показана на рисунке ниже. Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении. Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти.
А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба. Термоядерное оружие Современное термоядерное оружие относится к стратегическому оружию, которое может применяться авиацией для разрушения в тылу противника важнейших промышленных, военных объектов, крупных городов как цивилизационных центров. Наиболее известным типом термоядерного оружия являются термоядерные водородные бомбы, которые могут доставляться к цели самолетами. Термоядерными зарядами могут начиняться также боевые части ракет различного назначения, в том числе межконтинентальных баллистических ракет.
Впервые подобная ракета была испытана в СССР еще в 1957 году, в настоящее время на вооружения Ракетных Войск Стратегического Назначения состоят ракеты нескольких типов, базирующиеся на мобильных пусковых установках, в шахтных пусковых установках, на подводных лодках. Атомная бомба В основе действия термоядерного оружия лежит использование термоядерной реакции с водородом или его соединениями. В этих реакциях, протекающих при сверхвысоких температурах и давлении, энергия выделяется за счет образования ядер гелия из ядер водорода, или из ядер водорода и лития. Для образования гелия используется, в основном, тяжелый водород — дейтерий, ядра которого имеют необычную структуру — один протон и один нейтрон. При нагревании дейтерия до температур в несколько десятков миллионов градусов его атому теряют свои электронные оболочки при первых же столкновениях с другими атомами.
В результате этого среда оказывается состоящей лишь из протонов и движущихся независимо от них электронов. Скорость теплового движения частиц достигает таких величин, что ядра дейтерия могут сближаться и благодаря действию мощных ядерных сил соединяться друг с другом, образуя ядра гелия. Результатом этого процесса и становится выделения энергии. Принципиальная схема водородной бомбы такова. Дейтерий и тритий в жидком состоянии помещаются в резервуар с теплонепроницаемой оболочкой, которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном состоянии для поддержания из жидкостного агрегатного состояния.
Теплонепроницаемая оболочка может содержать 3 слоя, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота. Вблизи резервуара с изотопами водорода помещается атомный заряд. При подрыве атомного заряда изотопы водорода нагреваются до высоких температур, создаются условия для протекания термоядерной реакции и взрыва водородной бомбы.
Справка 31 мая 1995 г.
Семипалатинский полигон был создан в 1948 г. Полигон располагался в северо-восточном Казахстане. Работа по созданию водородной бомбы стала первой в мире интеллектуальной "битвой умов" поистине мирового масштаба. Создание водородной бомбы инициировало появление совершенно новых научных направлений — физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений.
Впервые в истории человечества было масштабно использовано математическое моделирование. Водородная бомба сахаровской конструкции не только стала серьезным контраргументом в политическом противостоянии между США и СССР, но и послужила причиной бурного развития советской космонавтики тех лет. Именно после успешных ядерных испытаний ОКБ Королева получило важное правительственное задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для доставки к цели созданного заряда. В дальнейшем ракета, получившая название "семерка", вывела в космос первый искусственный спутник Земли , и именно на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин.
Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах. Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода , находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия.
Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. Изотопы водорода.
Атом водорода — простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H 2 O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода — дейтерий 2 H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона — нейтральной частицы, по массе близкой к протону.
Существует третий изотоп водорода — тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли , где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе , облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.
Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным.
Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ.
Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы.
Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития — соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.
Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах.
Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных «осколка».
В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности.
Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект. Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий — это ударная волна огромной интенсивности.
Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха — туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар.
В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва — это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки. Как они образуются.
При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами.
Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. 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.
Длительное заражение местности радиоактивными осадками.
D Вторая ступень сжимается вследствие абляции испарения под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла. E В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется… Слайд 13 История Первая в мире водородная бомба — советская РДС-6 была взорвана 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске. Устройство, испытанное США в 1952 году, фактически не являлось «бомбой», а представляла собой лабораторный образец, «3-этажный дом, наполненный жидким дейтерием», выполненный в виде специальной конструкции. Советские же ученые разработали именно бомбу — законченное устройство, пригодное к практическому применению. РДС-6 Слайд 14 Самая крупная когда-либо взорванная водородная бомба — советская 58-мегатонная « царь-бомба », взорванная 30 октября 1961 года на полигоне архипелага Новая Земля. Конструктивно бомба действительно была рассчитана на 100 мегатонн и этой мощности можно было добиться заменой свинцового тампера на урановый.
Бомба была взорвана на высоте 4000 метров над полигоном «Новая Земля». Ударная волна после взрыва три раза обогнула земной шар. Несмотря на успешное испытание, бомба на вооружение не поступила. Царь-бомба Слайд 15.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Возможность использования в качестве детонатора водородной бомбы ядерного заряда обсуждалась ещё физиками работающими в рамках Манхеттенского проекта. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Термоядерную бомбу иначе еще называют водородной бомбой.
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Взрыв термоядерных или водородных бомб способен вызвать яркий шар огня с температурой, сравнимой с температурой центра Солнца. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB, — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании.
Водородная бомба и ядерная бомба отличия
Весной 1950 года начались работы над созданием бомбы, получившей в дальнейшем название РДС-6с. В числе ее разработчиков оказался и будущий лауреат Нобелевской премии мира Андрей Сахаров, предложивший идею конструкции заряда еще в 1948 году, но позднее выступавший против ядерных испытаний. Впоследствии, правда, дейтерий предложили заменить на дейтерид лития — это значительно упростило конструкцию заряда и его эксплуатацию. Дополнительным преимуществом было то, что из лития после бомбардировки нейтронами получается еще один изотоп водорода — тритий. Вступая в реакцию с дейтерием, тритий выделяет гораздо больше энергии. К тому же литий еще и замедляет нейтроны лучше. Такая структура бомбы и подарила ей прозвище «Слойка».
Определенная сложность состояла в том, что толщина каждого слоя и их окончательное количество также были очень важны для успешного испытания.
George , в котором было взорвано экспериментальное устройство, представлявшее собой ядерный заряд в виде тора с небольшим количеством жидкого водорода, помещённым в центре. Основная часть мощности взрыва была получена именно за счёт водородного синтеза, что подтвердило на практике общую концепцию двухступенчатых устройств. Ivy Mike было проведено полномасштабное испытание двухступенчатого устройства с конфигурацией Теллера-Улама.
Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны, что в 450 раз превысило мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на японский город Нагасаки. Устройство общей массой 62 тонны включало в себя криогенную ёмкость со смесью жидких дейтерия и трития и обычный ядерный заряд, расположенный сверху. По центру криогенной ёмкости проходил плутониевый стержень, являвшийся «свечой зажигания» для термоядерной реакции. Оба компонента заряда были помещены в общую оболочку из урана массой 4,5 тонны, заполненную полиэтиленовой пеной, игравшей роль проводника для рентгеновского и гамма-излучения от первичного заряда к вторичному.
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.
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». Профессор Сциллард подсчитал, что 400 однотонных кобальтовых бомб выделят такое количество радиоактивного излучения, которого будет достаточно, чтобы уничтожить все живое на Земле. Почему не может быть новой войны? Это произошло за час до рассвета в понедельник 21 мая 1956 г. Я стоял на палубе флагманского военного корабля «Маунт МакКинли» и наблюдал за взрывом первой экспериментальной американской водородной бомбы. Бомба была сброшена в районе острова Наму атолла Бикини с бомбардировщика «Б-52», имевшего в то время самую высокую скорость в мире.
Взрыв произошел на высоте около 5 тысяч метров, в то время как бомба была сброшена с высоты 16 километров. Хотя водородные бомбы огромной разрушительной силы и ранее взрывались на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах, это была первая транспортабельная бомба, которая могла нанести катастрофический удар по любому агрессору. 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.
Уже в 1968 году — всего через восемь лет после изобретения первого лазера — группа Николая Басова из Физического института им. Лебедева в СССР сообщила о первом наблюдении термоядерных реакций, запускаемых лазерным облучением мишени из гидрида лития.
Советские результаты были быстро повторены в лабораториях Франции и США. В США Джон Наколлс думал в некотором роде параллельным образом о том, как миниатюризировать термоядерные взрывы до такой степени, чтобы их можно было вызвать без использования атомной бомбы в качестве «запала». Нобелевский лауреат Николай Геннадьевич Басов слева — автор идеи 1961 г. Джон Наколлс справа и Джон Эммет, пионеры в области лазерного синтеза в США Основной подход к лазерному синтезу, появившийся после первоначальных предложений Басова и Наколлса, основывается на том же принципе радиационного взрыва, который использовался в водородной бомбе Теллера-Улама.
Мы бомбардируем сферическую топливную таблетку со всех сторон одновременными лазерными импульсами. Энергия лазера первоначально поглощается внешним слоем мишени, вызывая ее взрывное расширение. По принципу действие-противодействие «эффект ракеты» соседние слои мишени с огромной силой толкаются внутрь, генерируя ударные волны, которые сжимают ядро до сверхвысокой плотности и создают температуру в сто миллионов градусов, необходимую для запуска процесса ядерного синтеза. Начало цикла: Часть 2.
Это самый большой в мире лазер. В своих решающих экспериментах NIF использовала модифицированную установку, в которой энергия лазера сначала преобразуется в рентгеновские лучи за счет взаимодействия света лазера с металлической оболочкой топливной таблетки. Была надежда, что это будет способствовать более эффективному взрыву топливной мишени. Однако возникли огромные трудности: процесс радиационной имплозии страдает из-за гидродинамических нестабильностей, которые препятствуют эффективному сжатию, эффективность передачи лазерной энергии в мишень мала, имеются радиационные потери и т.
Наиболее успешные эксперименты, проведенные на NIF, позволили произвести значительное количество термоядерной энергии, но все же намного меньше, чем требуется для «окупаемости» энергии, затраченной на создание лазерного импульса. К сожалению, Национальный центр зажигания также не смог достичь заявленной цели по достижению зажигания, без которого вместо полноценного термоядерного микровзрыва получается «пшик». Отказ от тепловой парадигмы Сегодня появились новые стратегии, которые обещают устранить как технологические, так и концептуальные камни преткновения, которые с самого начала препятствовали развитию термоядерной энергетики. Одна из них, которая реализуется профессором Генрихом Хора и его сотрудниками, отходит от стандартного рецепта «нагревание и сжатие топлива» см.
Естественно, выдвижение новой парадигмы мало что значит, если у человека нет технических средств для ее реализации на практике. В этом случае существенные средства были предоставлены изобретением «усиления чирпированных импульсов» лазерных импульсов, которое я объясню в следующей статье. Продолжение цикла:.
Как устроена водородная бомба
Термоядерная реакция Солнце содержит в себе огромные запасы водорода, находящегося под постоянным действием сверхвысокого давления и температуры порядка 15 млн градусов Кельвина. При такой запредельной плотности и температуре плазмы ядра атомов водорода хаотически сталкиваются друг с другом. Результатом столкновений становится слияние ядер, и как следствие, образование ядер более тяжёлого элемента — гелия. Реакции такого типа именуют термоядерным синтезом, для них характерно выделение колоссального количества энергии. Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах. Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. Изотопы водорода Самым простым из всех существующих атомов является атом водорода. В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него. В результате научных исследований воды H2O , было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода. Она содержит «тяжёлые» изотопы водорода 2H или дейтерий , ядра которых, помимо одного протона, содержат так же один нейтрон частицу, близкую по массе к протону, но лишённую заряда.
Облако долго сохраняло свою форму и было видно на расстоянии нескольких сотен километров. Несмотря на сплошную облачность, световая вспышка наблюдалась на расстоянии более 1 тыс. Ударная волна трижды обогнула земной шар, из-за электромагнитного излучения на 40-50 мин. Радиоактивное загрязнение в районе эпицентра оказалось небольшим 1 миллирентген в час поэтому исследовательский персонал смог работать там без опасности для здоровья через 2 часа после взрыва.
По оценкам специалистов, мощность супербомбы составила около 58 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это примерно в три тысячи раз мощнее атомной бомбы, сброшенной США на Хиросиму в 1945 г. Съемка испытания велась как с земли, так и с борта Ту-95В, который на момент взрыва успел отойти на расстояние более 45 км, а также с самолета Ил-14 на момент взрыва был на расстоянии 55 км. После продолжительных переговоров 5 августа 1963 г.
С момента его вступления в силу СССР производил только подземные ядерные испытания. Последний взрыв был проведен 24 октября 1990 г. В настоящее время этого моратория придерживается и Россия. Восьми сотрудникам КБ-11 присвоено звание Героя Социалистического Труда из них Андрей Сахаров получил его в третий раз , 40 сотрудников стали лауреатами Ленинской премии.
В сентябре 2015 г. Цепная реакция успеха" в Центральном Манеже. Военное обозрение.
Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап.
Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза.
Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития — соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы.
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.
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.
Но об этих идущих на вооружение боевых системах в открытой печати не сообщалось. В августе-декабре 1962 года, включая самые тревожные дни Карибского кризиса, "грибной сезон" продолжился. Всего в СССР, включая Семипалатинский полигон, в период с 20 октября по 5 ноября 1962 года было проведено пятнадцать ядерных взрывов. А завершилась программа таких испытаний декабрьской серией из 11 термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса, взорванных над мысом Сухой Нос у западного побережья Новой Земли.