По похожему принципу, что и водородная бомба, работает и наше Солнце (предположительно, как и любая другая звезда). В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце. Каков принцип действия водородной бомбы? В отличие от ядерного взрыва, взрыв термоядерной бомбы спровоцирован не делением атомов, а синтезом двух легких ядер в один тяжелый элемент.
Водородная бомба - состав и принцип действий
Взрыв водородной бомбы рожден реакцией синтеза легких ядер, так называемого термоядерного синтеза. Лаврентьев описал принцип действия водородной бомбы, где в качестве горючего использовался твёрдый дейтерид лития. Такой выбор позволял сделать компактный заряд – вполне «по плечу» самолёту. В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. используют ядерное деление.
Как устроена водородная бомба
точно такой же процесс происходит на Солнце. Чем водородная бомба отличается от атомной. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях термоядерного синтеза. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце. Чем водородная бомба отличается от атомной. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно.
Истинное происхождение советской водородной бомбы
Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце. Чем водородная бомба отличается от атомной. Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. это неоспоримый факт. По похожему принципу, что и водородная бомба, работает и наше Солнце (предположительно, как и любая другая звезда). Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
В термоядерных бомбах используется другой принцип — термоядерный синтез, при котором такие лёгкие элементы, как водород или литий, сливаются в более тяжёлые, за счёт чего выделяется энергия, необходимая для взрыва. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». В их активе уже было создание атомной бомбы. Пришло время ещё одного вида оружия. 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.
Водородная бомба. История создания мощного оружия
Интенсивность ударной волны и количество выделяемой энергии превышает атомную в разы. Что мощнее: ядерная или водородная бомба? Пока ученые ломали голову над тем, как пустить атомную энергию полученную в процессе термо ядерного синтеза водорода в мирные цели, военные уже провели не с один десяток испытаний. Выяснилось, что заряд в несколько мегатонн водородной бомбы мощнее атомной в тысячи раз. Даже трудно представить, что было бы с Хиросимой да и с самой Японией , если бы в брошенной на нее 20-ти килотонной бомбе был водород.
Рассмотрим мощную разрушительную силу, которая получается при взрыве водородной бомбы в 50 мегатонн: Огненный шар : диаметр в 4,5 -5 километра в диаметре. Звуковая волна : взрыв можно услышать, находясь на расстоянии в 800 километров. Энергия : от освобожденной энергии, человек может получить ожоги кожного покрова, находясь от эпицентра взрыва до 100 километров.
По подсчетам ученых, его шапка в диаметре составляла сотню километров. Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте. Современные опасности использования водородной бомбы Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа.
По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы. Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду. Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным. Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра.
При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь. Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир.
Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория. Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле. Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально.
Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета. Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых: Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится. Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было.
В заявлении Льюиса Л. Страусса, бывшего тогда председателем Комиссии по атомной энергии, а затем в заявлении самого президента Эйзенхауэра в ходе избирательной кампании 1956 г. Испытания именно этого «чистого» оружия я наблюдал утром 21 мая с палубы флагманского корабля «Маунт Мак-Кинли» у атолла Бикини. Как сообщил Страусс, «максимальный эффект оружия, испытанного в Тихом океане весной и летом 1956 г. Эти испытания «подтвердили,— добавил Страусс,— что существует много факторов, включая оперативные, которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах до таких размеров, о которых до сих пор и не подозревали». Под «оперативными факторами», о которых говорил Страусс, подразумевался взрыв многомегатонной водородной бомбы на большой высоте, примерно девять тысяч метров, т. Когда взрыв происходит на высоте, превышающей этот радиус от 5 до 6,5 километра , огненный шар не касается земли или водной поверхности и поэтому не поднимает при взрыве тысячи тонн земли или воды, зараженных радиоактивными частицами и образующих гигантское облако, дающее смертоносные осадки. Однако предположение Страусса о том, что существует много факторов, кроме чисто оперативных, «которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах», может означать только одно — уменьшение количества используемого расщепляющегося материала, прежде всего урана, который является основным источником опасных осадков. Эта мысль была еще. Можно надеяться на дальнейший прогресс в этом направлении». Так как в качестве детонаторов водородных бомб служат обычные атомные бомбы и так как все атомные бомбы в зависимости от их размеров вызывают образование определенного количества осадков, то ясно, что и любая водородная бомба образует при взрыве радиоактивные осадки. С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена. Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения. Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми. Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах. Анализы, проведенные японцами, показали, что тайна «грязной» водородной бомбы заключается в успешном превращении урана «Доктор Джекилл» в уран «Мистер Хайд» названия «Доктор Джекилл» и «Мистер Хайд» взяты из фантастического рассказа Р. Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238. В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв. Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента. Так как наличие вещества «Джекилл и Хайд» определяет степень загрязненности водородной бомбы это в основном бомба из урана-238 , очевидно, что единственной возможностью создать «чистую» водородную бомбу является удаление «грязного» элемента. Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3. Но водород-3, или тритий, вес которого в три раза больше обычного водорода, исчез на Земле миллионы лет назад. Нейтрон, выделяемый при делении урана-235 в реакторе, попадает в ядро лития-6, которое состоит из трех протонов и трех нейтронов. При этом образуются два газа — тритий, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов, и гелий, ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. На общую массу ядер трития и гелия приходится, таким образом, три протона и три нейтрона ядра бывшего лития-6 плюс дополнительный нейтрон, образовавшийся при делении урана. Получение трития в большом количестве, необходимом для создания запаса «чистых» водородных бомб порядка нескольких мегатонн с взрывной силой, создаваемой исключительно за счет синтеза дейтерия и трития не принимая во внимание взрывную силу атомной бомбы-детонатора ,— процесс исключительно дорогой, требующий наличия большого числа ядерных реакторов стоимостью много миллионов долларов. Однако, как уже отмечалось, есть основания предполагать, что наши ученые разработали простой и дешевый метод получения трития в самой бомбе в ходе процесса синтеза. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. Когда атомная бомба-детонатор взрывается, нейтроны, выделяемые в ходе этого процесса, попадают в литий-6 и превращают его в тритий и гелий, как об этом уже ранее говорилось. Под влиянием температуры в 50 млн. При этом выделяется незначительное количество опасных радиоактивных осадков. Как отмечалось в докладе Комиссии по атомной энергии июль 1956 г. Но бомба даже в одну или две мегатонны является достаточно мощной, чтобы разрушить любой большой город, и, таким образом, она выполняет свою миссию как мощное сдерживающее средство в нашем оборонительном арсенале. Более того, устранение «грязного» элемента делает бомбу гораздо легче. Действительно, тихоокеанские испытания 1956 г. Эти небольшие водородные бомбы намного увеличили потенциал «чистого» оружия как средства обороны. Их можно использовать как боеголовки в радиоуправляемых ракетах, как мощное оборонительное средство в случае воздушного нападения и как транспортабельное оружие, которое может доставляться сверхзвуковыми реактивными самолетами. Все эти известные факты позволяют сделать вывод, что нам удалось сделать водородную бомбу более «гуманной», ограничив ее громадную убийственную силу одним только огнем и взрывом и превратив ее из радиоактивного чудовища, которое черпает большую часть своих сил из «грязного» элемента, в оружие локального действия. Алиса в стране грома В момент испытания многомегатонной бомбы в атолле Эниветок, в нескольких сотнях километров от места испытаний, в самый момент взрыва у туземки Маршальских островов родилась девочка. Ее назвали Алисой, в честь Алисы Страусс — жены тогдашнего председателя Комиссии по атомной энергии, которая подарила молодой матери целое состояние из десяти свиней. Рано или поздно кто-нибудь будет называть эту девочку «Алисой в стране грома» по-английски созвучно названию популярной детской книги Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес». Ее земные владения состоят из двух атоллов — Эниветок и Бикини — цепочки крохотных коралловых островков, окружающих огромные лагуны площадью в сотни квадратных километров. Когда приезжаешь туда, то попадаешь на остатки разбитых надежд созидателей Германской, а затем Японской империй. Например, на Энау — одном из островков атолла Эниветок — растет лес аккуратно посаженных кокосовых пальм. Все коралловое основание острова на несколько акров покрыто толстым слоем жирного чернозема. Тысячи тонн этого чернозема были перевезены до первой мировой войны из Шварцвальда для выполнения честолюбивого плана по превращению коралловых островков в богатые сельскохозяйственные колонии Германии. Японцы, в свою очередь, превратили эти острова в опорные базы Микронезийской крепости, которая должна была служить одним из плацдармов для завоевания Тихоокеанского пространства. Сейчас Энау является местом отдыха американских обитателей «страны грома». Здесь есть клуб и бар с большим запасом напитков. Я хорошо запомнил эти атоллы еще со своего первого посещения их во время операции «Перекресток» — первого атомного испытания па Бикини летом 1946 г. Главный остров атолла Бикини, под названием Бикини, был тогда настоящим маленьким раем. Покрытый высокими тенистыми пальмами и рощами кокосовых деревьев, остров со всех сторон омывался зелеными водами океана, в которых отражались кораллы. Мое внимание тогда привлекла одна из рощ около пляжа. В свое время я предсказал, что ее сметет атомный взрыв, но ошибся. С тех пор роща получила название «роща Уильяма Л.
Но сами эти поршневые бомбардировщики, представлявшие собой «пиратские копии» американских В-29 «Суперфортресс» тех самых, что сожгли Хиросиму и Нагасаки , как отмечено выше, уже безнадежно устарели и из-за низкой скорости представляли собой легкую добычу для истребителей противника. Это, кстати, доказали советские летчики, легко расправлявшиеся на МиГ-15 с американскими В-29 во время войны в Корее. Дальнейшее развитие ядерного бомбового вооружения в СССР шло по пути повышения мощности зарядов с одновременным обеспечением их компактности, что позволило бы размещать боеприпас на легких реактивных бомбардировщиках и даже истребителях фронтовой авиации, решавшей тактические задачи. В некоторых ситуациях если особо важные цели на территории противника находились в пределах радиуса действия самолетов тактические крылатые машины приобретали определенный стратегический статус. В последующем были созданы и пущены в серию усовершенствованные ядерные авиабомбы типа РДС-2 38 килотонн с плутониевой и РДС-3 42 килотонны с уран-плутониевой начинкой, причем все ранее выпущенные бомбы типа РДС-1 переделали в РДС-2. Прогресс был налицо: мощность зарядов удалось увеличить в два раза, а массу, наоборот, уменьшить. Бомба РДС-3, получившая еще и женское имя «Мария», стала первым в нашей стране ядерным боеприпасом, испытанным не в экспериментальном наземном варианте, а сбросом с борта самолета Ту-4 18 октября 1951-го. По опубликованным материалам ветерана отечественного атомного проекта Е. Ударная волна Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда. Разработка самолёта-носителя[править править код] Основная статья: Ту-95 Для доставки бомбы коллективом под руководством Александра Надашкевича в 1955 г. Этот самолёт был изготовлен в единственном экземпляре[1]. Первые проработки по этой теме начались сразу после переговоров И. Курчатова осенью 1954 года с А. Туполевым, который назначил руководителем темы своего заместителя по системам вооружения А. Анализ показал, что подвеска такой большой бомбы потребует серьёзных изменений в самолёте. В первой половине 1955 года были согласованы габариты, вес и размещение АН202 в самолёте. Для подвески АН202 был разработан новый балочный держатель на основе БД-206. Разработанный новый БД7-95-242 БД-242 был значительно грузоподъёмнее БД-206, он имел три бомбардировочных замка Дер5-6 грузоподъёмностью 9 тонн каждый. Три замка создали проблему безопасного сброса бомбы и она была решена — электроавтоматика обеспечила синхронное открытие всех трёх замков[20]. Затем Ту-95В был принят заказчиком и передан для проведения лётных испытаний, которые велись включая сброс макета «супербомбы» под руководством полковника С. Куликова до 1959 года и прошли без особых замечаний[20]. Ту-95В перегнали на аэродром в Узин, где он использовался как учебный самолёт и уже не числился как боевая машина. В 1961 г. Самолёт был также покрыт специальной светоотражающей краской белого цвета[21]. Осенью 1961 года самолёт был доработан для испытаний АН602 на Куйбышевском авиазаводе[1]. Тепловой эффект Водородная бомба всего в 20 мегатонн размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров. Поражающими факторами при ее взрыве являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение. Бомбу разработала в середине 1950-х годов группа физиков под руководством академика Игоря Курчатова. У бомбы, помимо официального обозначения АН602, было еще кодовое «Ваня» или «Иван», а также есть широко распространенные неофициальные названия — «Царь-бомба» и «Кузькина мать». Название «Царь-бомба» подчеркивает, что это самое мощное оружие в истории. Название «Кузькина мать», как считается, появилось под впечатлением от известных слов советского лидера Никиты Хрущева, который в 1959 году заявил вице-президенту США Ричарду Никсону: «В нашем распоряжении имеются средства, которые будут иметь для вас тяжелые последствия.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
После испытания Курчатов с глубоким поклоном обратился к 32-летнему Сахарову: "Тебе, спасителю России, спасибо! Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода , дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе. Кроме того, при синтезе дейтерия и трития выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана -235. Словом, водородная бомба - гораздо более мощное оружие, чем атомная бомба.
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.
Для сравнения: температура в крематории составляет чуть более 1000 градусов. Облако топливовоздушной смеси обладает дисковидной формой, что позволяет направить ударную волну в стороны и, соответственно, усилить поражающий эффект. Последняя впервые была продемонстрирована осенью 2007 года, однако опыт её дальнейшего применения неизвестен. Её эффективность поражения сопоставима с ядерным оружием.
Действительно, тротиловый эквивалент в 44 тонны слабым не назовёшь. Однако применение такой бомбы не сказывается на радиационном фоне, в отличие от боеприпаса с ядерной начинкой. В горах такие бомбы отличаются особой эффективностью: скальная поверхность способствуют значительному усилению ударной волны благодаря переотражениям. В теории, используя ударный беспилотник "Сириус" или С-70 "Охотник" российская армия может поразить цель в любом уголке Украины. Вероятность использования такого оружия по целям в черте города крайне низка — слишком высок шанс поражения мирного населения. Человеческий организм поражается не только ударной волной, но также и тепловым воздействием.
Похудение Что опаснее водородная или ядерная бомба.
Разница между атомной и водородной бомбой 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.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
У незащищенного человека излучение вызвало бы ожоги третьей степени на расстоянии до 100 км. Гриб после взрыва виден на расстоянии 160 км, диаметр облака в момент съёмки — 56 км Вспышка от взрыва Царь-бомбы, около 8 км в диаметре Принцип действия водородной бомбы Устройство водородной бомбы. Первичная ступень выполняет роль включателя — триггера. Происходит термоядерный взрыв.
Первое испытание водородной бомбы шокировало мировое сообщество своей разрушительной силой. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов.
Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым». Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления.
Общее описание Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития - дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода - дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.
Дейтерид лития-6 - твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий обычное состояние которого в нормальных условиях - газ при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент - литий-6 - это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития. Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития: В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше.
Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру порядка 50 млн градусов , в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба. Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий.
Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию 234 , которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной термоядерной бомбы. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности.
Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы. Устройство термоядерного боеприпаса Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб водородная или термоядерная бомба , так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет. История СССР Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка».
Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера-Улама. В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза - дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления малоэффективно увеличивал общую мощность устройства современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз.
Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки. Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа Джозефа Сталина «Дядя Джо». Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн.
После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама.
Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом «лучевая имплозия». Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов.
Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95. 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".
Объективные проблемы Идти по самому простому пути — сделать бомбу в десять раз больше, а значит и в десять раз мощнее — было бессмысленно. Бомбардировщик Ту-95. Поэтому возможности проверять любую интересную идею на практике просто не было.
Но в итоге Сахарова в приказном порядке включили в рабочую группу. Андрей Сахаров, начало 1950-х.
После того, как мир увидел разрушительную силу ядерного оружия, в августе 1945 года, СССР начало гонку, которая продолжалась до момента его распада. США первыми создали, испытали и применили ядерное оружие, первыми произвели подрыв водородной бомбы, но на счет СССР можно записать первое изготовление компактной водородной бомбы, которую можно доставить противнику на обычном Ту-16.
Первая бомба США была размером с трехэтажный дом, от водородной бомбы такого размер мало толку. Советы получили такое оружие уже в 1952, в то время как первая «адекватная» бомба Штатов была принята на вооружение лишь в 1954. Если оглянуться назад и проанализировать взрывы в Нагасаки и Хиросиме, то можно прийти к выводу, что они не были такими уж мощными. Две бомбы в сумме разрушили оба города и убили по разным данным до 220 000 человек.
Ковровые бомбардировки Токио в день могли уносить жизни 150-200 000 человек и без всякого ядерного оружия. Это связано с малой мощностью первых бомб — всего несколько десятков килотонн в тротиловом эквиваленте. Водородные же бомбы испытывали с прицелом на преодоление 1 мегатонны и более. Первая Советская бомба была испытана с заявкой на 3 Мт, но в итоге испытывали 1.
Мощнейшая водородная бомба была испытана Советами в 1961 году. Ее мощность достигла 58-75 Мт, при заявленных 51 Мт. Ударная волна обошла планету три раза. На полигоне Новая Земля не осталось ни одной возвышенности, взрыв было слышно на расстоянии 800км.
Огненный шар достиг диаметра почти 5км, «гриб» вырос на 67км, а диаметр его шапки составил почти 100км. Последствия такого взрыва в крупном городе тяжело представить. По мнению многих экспертов, именно испытание водородной бомбы такой мощности Штаты располагали на тот момент бомбами вчетверо меньше по силе стало первым шагом к подписанию различных договоров по запрету ядерного оружия, его испытания и сокращению производства. Мир впервые задумался о собственной безопасности, которая действительно стояла под угрозой.
Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии. Силы, отталкивающие ядра, колоссальны, поэтому для того, чтобы атомы сблизилась достаточно близко для слияния, температура должна быть просто огромной. Ученые уже который век ломают голову над холодным термоядерным синтезом, так сказать пытаются сбросить температуру синтеза до комнатной, в идеале.
В этом случае человечеству откроется доступ к энергии будущего. Что же до термоядерной реакции в настоящее время, то для ее запуска по-прежнему нужно зажигать миниатюрное солнце здесь на Земле — обычно в бомбах используют урановый или плутониевый заряд для старта синтеза. Помимо описанных выше последствий от использования бомбы в десятки мегатонн, водородная бомба, как и любое ядерное оружие, имеет ряд последствий от применения. Некоторые люди склонны считать, что водородная бомба — «более чистое оружие», чем обычная бомба.
Возможно, это связано с названием. Люди слышат слово «водо» и думают, что это как-то связано с водой и водородом, а следовательно последствия не такие плачевные. На самом деле это конечно не так, ведь действие водородной бомбы основано на крайне радиоактивных веществах. Теоретически возможно сделать бомбу без уранового заряда, но это нецелесообразно ввиду сложности процесса, поэтому чистую реакцию синтеза «разбавляют» ураном, для увеличения мощности.
Все, что попадает в огненный шар, будет уничтожено, зона в радиусе поражения станет необитаемой для людей на десятилетия. Радиоактивные осадки могут нанести вред здоровью людей в сотнях и тысячах километров. Конкретные цифры, площадь заражения можно рассчитать, зная силу заряда. Однако разрушение городов — не самое страшное, что может случиться «благодаря» оружию массового поражения.
После ядерной войны мир не будет полностью уничтожен. На планете останутся тысячи крупных городов , миллиарды людей и лишь небольшой процент территорий потеряет свой статус «пригодная для жизни». В долгосрочной перспективе весь мир окажется под угрозой из-за так называемой «ядерной зимы». Подрыв ядерного арсенала «клуба» может спровоцировать выброс в атмосферу достаточного количества вещества пыли, сажи, дыма , чтобы «убавить» яркость солнца.
Пелена, которая может разнестись по всей планете, уничтожит урожаи на несколько лет вперед, провоцируя голод и неизбежное сокращение населения. В истории уже был «год без лета», после крупного извержения вулкана в 1816, поэтому ядерная зима выглядит более чем реально. Опять же в зависимости от того, как будет протекать война, мы можем получить следующие виды глобального изменения климата: похолодание на 1 градус, пройдет незаметно; ядерная осень — похолодание на 2-4 градуса, возможны неурожаи и усиление образования ураганов; аналог «года без лета» — когда температура упала значительно, на несколько градусов на год; малый ледниковый период — температура может упасть на 30 — 40 градусов на значительное время, будет сопровождаться депопуляцией ряда северных зон и неурожаями; ледниковый период — развитие малого ледникового периода , когда отражение солнечных лучей от поверхности может достичь некой критической отметки и температура продолжит падать, отличие лишь в температуре; необратимое похолодание — это совсем печальный вариант ледникового периода, который под влиянием множества факторов превратит Землю в новую планету. Теория ядерной зимы постоянно подвергается критике, ее последствия выглядят немного раздутыми.
Однако не стоит сомневаться в ее неминуемом наступлении при каком-либо глобальном конфликте с применением водородных бомб. Холодная война давно позади, и поэтому ядерную истерию можно увидеть разве что в старых голливудских фильмах и на обложках раритетных журналов и комиксов. Несмотря на это, мы можем находиться на пороге, пусть и не большого, но серьезного ядерного конфликта. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики.
Конечно, правительство Северной Кореи постоянно сообщает о том, что им удалось изготовить новые бомбы, пока что в живую их никто не видел. Реалии таковы, что на данный момент у КНДР не достаточно технологий для успешной атаки на США, о которой они каждый год заявляют на весь мир. Даже атака на соседние Японию или Юг могут быть не очень успешными, если вообще состоятся, но с каждым годом опасность возникновения нового конфликта на корейском полуострова растет. Мощность этого взрыва была эквивалентна взрыву тысячи бомб, которые были сброшены на японские города Хиросиму и Нагасаки.
Это было самое мощное испытание из когда-либо произведённых в Соединенных Штатах.
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. Вот Солнце, наполненное термоядерным топливом, висит над головой, внутри его уже миллиарды лет идет термоядерная реакция, — и ничего, не взрывается. К тому же при реакции синтеза, например, дейтерия и трития тяжелого и сверхтяжелого изотопа водорода энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при сгорании такой же массы урана-235. Изготовление атомной бомбы было скорее экспериментальным, чем теоретическим процессом. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений.
Прежде чем начинать конструировать бомбу, надо было досконально разобраться в природе явлений, происходящих только в ядре звезд. Никакие эксперименты тут помочь не могли — инструментами исследователей были только теоретическая физика и высшая математика. Не случайно гигантская роль в разработке термоядерного оружия принадлежит именно математикам: Уламу, Тихонову, Самарскому и т. Классический супер К концу 1945 года Эдвард Теллер предложил первую конструкцию водородной бомбы, получившую название «классический супер». Для создания чудовищного давления и температуры, необходимых для начала реакции синтеза, предполагалось использовать обычную атомную бомбу. Сам «классический супер» представлял собой длинный цилиндр, наполненный дейтерием. Предусматривалась также промежуточная «запальная» камера с дейтериевотритиевой смесью — реакция синтеза дейтерия и трития начинается при более низком давлении. По аналогии с костром, дейтерий должен был играть роль дров, смесь дейтерия с тритием — стакана бензина, а атомная бомба — спички.
Такая схема получила название «труба» — своеобразная сигара с атомной зажигалкой с одного конца. По такой же схеме начали разрабатывать водородную бомбу и советские физики. Однако математик Станислав Улам на обыкновенной логарифмической линейке доказал Теллеру, что возникновение реакции синтеза чистого дейтерия в «супере» вряд ли возможно, а для смеси потребовалось бы такое количество трития, что для его наработки нужно было бы практически заморозить производство оружейного плутония в США. Чистое термоядерное оружие Основная статья: Чистое термоядерное оружие Теоретически возможный тип термоядерного оружия, в котором условия для начала реакции термоядерного синтеза создаются без применения ядерного триггера. Таким образом, чистая термоядерная бомба вообще не включает распадающихся материалов и не создаёт долговременного радиоактивного поражения. Ввиду технической сложности инициирования термоядерной реакции в требуемом масштабе — в настоящее время создать чистый термоядерный боеприпас разумных размеров и веса не представляется практически возможным. Достижение предельной мощности Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала.
Водородная бомба РДС-6С "СЛОЙКА"
В ней наблюдаются эффекты столкновения частиц, квантовые эффекты и т. Все это есть в плазме. Для физика плазма — рай или кошмар, в зависимости от того, как на это смотреть. Предсказание и управление поведением плазмы при высоких энергиях — сложная задача даже при использовании самых быстрых суперкомпьютеров. Магнитный и инерционный синтез Температура в миллион градусов создает астрономически высокое давление. Без механизмов его ограничения нагретое топливо будет взрывным образом расширяться и быстро потеряет плотность, необходимую для протекания значительного числа реакций. Попытка решить эту проблему привела к двум очень различающимся стратегиям. Первая стратегия — удержать горячую плазму в «магнитной бутылке», то есть использовать магнитные поля для противодействия её огромной силе расширения. Сегодня на сцене доминирует проект гигантского Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР , который сейчас строится в Кадараше, Франция.
На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии. Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF. В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение. Получается миниатюрный термоядерный взрыв.
Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. Взрывная камера NIF слева. Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований. Можно было бы много сказать о политике магнитного и инерционного синтеза, но это не моя тема здесь. ОтSuper-бомбы к радиационному взрыву Пока что единственной доступной технологией генерирования большого количества избыточной энергии с помощью реакций ядерного синтеза является водородная бомба, также известная как термоядерная бомба.
В некоторых реакциях, например, при распаде урана, в качестве побочного продукта также получаются нейтроны. Именно благодаря этим частицам, которые могут приобретать после распада атома высокую скорость, и возможны цепные реакции, лежащие в основе атомного оружия.
В результате образуются осколки деления и два нейтрона, каждый из которых также может поразить атом урана. Таким образом количество распадов начинает увеличиваться в геометрической прогрессии. Однако, чтобы запустить такой процесс, нужно достичь критической массы материала. Если в атомном заряде масса урана будет меньше критической, то никакого взрыва не произойдет. Поэтому в атомную бомбу закладывают несколько кусочков радиоактивного материала, отделенных друг от друга. В момент взрыва детонирующие заряды сталкивают эти кусочки, достигается критическая масса и начинается взрывной процесс. В водородной бомбе вместо радиоактивного распада используется реакция ядерного синтеза.
После детонации наблюдается стремительное повышение температуры до 2000-3000 градусов. Для сравнения: температура в крематории составляет чуть более 1000 градусов. Облако топливовоздушной смеси обладает дисковидной формой, что позволяет направить ударную волну в стороны и, соответственно, усилить поражающий эффект.
Последняя впервые была продемонстрирована осенью 2007 года, однако опыт её дальнейшего применения неизвестен. Её эффективность поражения сопоставима с ядерным оружием. Действительно, тротиловый эквивалент в 44 тонны слабым не назовёшь.
Однако применение такой бомбы не сказывается на радиационном фоне, в отличие от боеприпаса с ядерной начинкой. В горах такие бомбы отличаются особой эффективностью: скальная поверхность способствуют значительному усилению ударной волны благодаря переотражениям. В теории, используя ударный беспилотник "Сириус" или С-70 "Охотник" российская армия может поразить цель в любом уголке Украины.
Вероятность использования такого оружия по целям в черте города крайне низка — слишком высок шанс поражения мирного населения.
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. 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.
Состоялось испытание первой Советской водородной бомбы
Поведение плазмы по самой своей природе крайне нелинейно. Плазма демонстрирует огромное разнообразие различных типов волн и колебаний; она испускает электромагнитное излучение, проявляет коллективные, самоорганизующиеся свойства. В ней наблюдаются эффекты столкновения частиц, квантовые эффекты и т. Все это есть в плазме. Для физика плазма — рай или кошмар, в зависимости от того, как на это смотреть. Предсказание и управление поведением плазмы при высоких энергиях — сложная задача даже при использовании самых быстрых суперкомпьютеров. Магнитный и инерционный синтез Температура в миллион градусов создает астрономически высокое давление. Без механизмов его ограничения нагретое топливо будет взрывным образом расширяться и быстро потеряет плотность, необходимую для протекания значительного числа реакций.
Попытка решить эту проблему привела к двум очень различающимся стратегиям. Первая стратегия — удержать горячую плазму в «магнитной бутылке», то есть использовать магнитные поля для противодействия её огромной силе расширения. Сегодня на сцене доминирует проект гигантского Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР , который сейчас строится в Кадараше, Франция. На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии.
Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF. В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение. Получается миниатюрный термоядерный взрыв. Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. Взрывная камера NIF слева. Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований.
Американское испытание прошло 1 марта 1954 года. В качестве полигона был выбран атолл Бикини на Маршалловых островах. Тихоокеанские архипелаги выбирались не случайно. Здесь почти не было населения а те немногие люди, которые жили на близлежащих островах, были выселена накануне эксперимента.
Самый разрушительный взрыв водородной бомбы американцев стал известен как «Кастл Браво». Мощность заряда оказалась в 2,5 раза выше предполагаемой. Взрыв привел к радиационному заражению значительной площади множества островов и Тихого океана , что привело к скандалу и пересмотру ядерной программы. План был написан выдающимся физиком Андреем Сахаровым.
Согласно этому решению, группа ученых под руководством Игоря Тамма отправилась в закрытый Арзамас-16. Специально для этого грандиозного проекта был подготовлен Семипалатинский полигон. Перед тем как началось испытание водородной бомбы, там были установлены многочисленные измерительные, киносъемочные и регистрирующие приборы. Кроме того, по поручению ученых там появились почти две тысячи индикаторов.
Область, которую затронуло испытание водородной бомбы, включала в себя 190 сооружений. Семипалатинский эксперимент был уникальным не только из-за нового вида оружия. Использовались уникальные заборники, предназначенные для химических и радиоактивных проб. Их могла открыть только мощная ударная волна.
Регистрирующие и киносъемочные приборы были установлены в специально подготовленных укрепленных сооружениях на поверхности и в подземных бункерах. Он получил название Alarm Clock. Первоначально проект этого устройства был предложен как альтернатива Super. В апреле 1947 года в лаборатории в Лос-Аламосе началась целая серия экспериментов, предназначенная для исследования природы термоядерных принципов.
От Alarm Clock ученые ожидали наибольшего энерговыделения. Осенью Теллер решил использовать в качестве горючего для устройства дейтерид лития. Исследователи еще не использовали это вещество, но ожидали, что оно позволит повысить эффективность Интересно, что Теллер уже тогда отмечал в своих служебных записках зависимость ядерной программы от дальнейшего развития компьютеров. Эта техника была необходима ученым для более точных и сложных расчетов.
Alarm Clock и РДС-6с имели много общего, но многим и отличались. Американский вариант не был столь практичным как советский из-за своей величины. Большие размеры он унаследовал от проекта Super. В конце концов, американцам пришлось отказаться от этой разработки.
Последние исследования прошли в 1954 году, после чего стало ясно, что проект нерентабелен. Взрыв первой термоядерной бомбы Первое в человеческой истории испытание водородной бомбы произошло 12 августа 1953 года. Утром на горизонте появилась ярчайшая вспышка, которая слепила даже через защитные очки. Взрыв РДС-6с оказался в 20 раз мощнее атомной бомбы.
Эксперимент был признан удачным. Ученые смогли достичь важного технологического прорыва. Впервые в качестве горючего был использован гидрид лития. В радиусе 4 километров от эпицентра взрыва волной уничтожило все постройки.
Это разрушительное оружие было не только самым мощным. Важным достоинством бомбы являлась ее компактность. Снаряд помещался в бомбардировщик Ту-16. Успех позволил советским ученым опередить американцев.
В США в это время было термоядерное устройство, размером с дом. Оно было нетранспортабельным. Главным аргументом американцев был тот факт, что термоядерная бомба должна быть изготовлена по схеме Теллера-Улама. В ее основе лежал принцип радиационной имплозии.
Этот проект будет реализован в СССР через два года, в 1955-м. Водородная бомба была его детищем - именно он предложил революционные те технические решения , которые позволили успешно завершить испытания на Семипалатинском полигоне. В 1953 испытание водородной бомбы показало, что советская наука может преодолеть то, что еще совсем недавно казалось выдумкой и фантастикой. Поэтому сразу после успешного взрыва РДС-6с началась разработка еще более мощных снарядов.
На этот раз она была двухступенчатой и соответствовала схеме Теллера-Улама. Бомбу РДС-37 собирались сбросить с самолета. Однако, когда он поднялся в воздух, стало ясно что испытания придется проводить при нештатной ситуации. Вопреки прогнозам синоптиков, заметно испортилась погода, из-за чего полигон накрыла плотная облачность.
Впервые специалисты оказались вынуждены сажать самолет с термоядерной бомбой на борту. Некоторое время на Центральном командном пункте шла дискуссия о том, что делать дальше. Рассматривалось предложение сбросить бомбу в горах неподалеку, однако этот вариант был отклонен, как слишком рискованный. Меж тем самолет продолжал кружить рядом с полигоном, вырабатывая горючее.
Решающее слово получили Зельдович и Сахаров. Водородная бомба, взорвавшаяся не на полигоне, привела бы к катастрофе. Ученые понимали всю степень риска и собственной ответственности, и все-таки дали письменное подтверждение того, что посадка самолета будет безопасной. Наконец, командир экипажа Ту-16 Федор Головашко получил команду приземляться.
Посадка была очень плавной. Летчики проявили все свои умения и не запаниковали в критической ситуации. Маневр был идеальным. В Центральном командном пункте облегченно выдохнули.
Создатель водородной бомбы Сахаров и его команда перенесли испытания. Вторая попытка была намечена на 22 ноября. В этот день все прошло без внештатных ситуаций. Бомбу сбросили с высоты в 12 километров.
Пока снаряд падал, самолет успел удалиться на безопасное расстояние от эпицентра взрыва. Через несколько минут ядерный гриб достиг высоты 14 километров, а его диаметр - 30 километров. Взрыв не обошелся без трагических происшествий. От ударной волны на расстоянии в 200 километров выбивало стекла, из-за чего пострадало несколько человек.
Также погибла девочка, жившая в соседнем ауле, на которую обвалился потолок. Еще одной жертвой стал солдат, находившийся в специальном выжидательном районе. Солдата засыпало в землянке, и он умер от удушья до того, как товарищи смогли вытащить его. Разработка «Царь-бомбы» В 1954 году лучшие физики-ядерщики страны под руководством начали разработку мощнейшей в истории человечества термоядерной бомбы.
Благодаря своей мощности и размеру бомба стала известна как «Царь-бомба». Участники проекта позже вспоминали, что эта фраза появилась после знаменитого высказывания Хрущева о «Кузькиной матери» в ООН. Официально же проект назывался АН602. За семь лет разработок бомба пережила несколько реинкарнаций.
Сначала ученые планировали использовать компоненты из урана и реакцию Джекилла-Хайда, однако позже от этой идеи пришлось отказаться из-за опасности радиоактивного загрязнения. Испытание на Новой Земле На некоторое время проект «Царь-бомба» был заморожен, так как Хрущев собирался в США, а в холодной войне наступила короткая пауза. В 1961 году конфликт между странами разгорелся вновь и в Москве снова вспомнили о термоядерном оружии. Самолет добирался до цели два часа.
Очередная советская водородная бомба была сброшена на высоте в 10,5 тысяч метров над ядерным полигоном «Сухой Нос». Снаряд взорвался еще в воздухе.
На фоне сложной военно-политической обстановки советское руководство приняло решение выйти из моратория на ядерные испытания. Об этом Хрущев сообщил ведущим советским физикам-атомщикам на закрытой встрече в Кремле 10 июля 1961 года. Как создавали супермощную термоядерную бомбу Работы над созданием мощной термоядерной бомбы начались задолго до 1961 года — в 1956-м в специально созданном НИИ-1011 приступили к созданию советской "Царь-бомбы" АН602, которая, по мнению Москвы, должна была стать самым надежным средством сдерживания. Авторы изделия предусмотрели для нее трехступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени расчетный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны запускал термоядерную реакцию во второй ступени вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн. Она же в свою очередь инициировала так называемую ядерную реакцию Джекила — Хайда деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза в третьей ступени еще 50 мегатонн мощности. Так что общая расчетная мощность АН602 должна была составить 101,5 мегатонны. Такое оружие устрашило даже разработчиков — они пришли к выводу, что взрыв подобной конструкции вызовет чрезвычайно мощное радиационное загрязнение. В итоге конструкторский коллектив, в который входили Виктор Адамский, Андрей Сахаров, Юрий Бабаев, Юрий Смирнов и Юрий Трутнев, решил отказаться от реакции Джекила — Хайда в третьей ступени бомбы и заменить урановые компоненты на их свинцовый эквивалент.
Это должно было уменьшить расчетную общую мощность взрыва почти вдвое до 51,5 мегатонны. Я решил, что это изделие будет испытываться в "чистом варианте" — с искусственно уменьшенной мощностью, но тем не менее существенно большей, чем у какого-либо испытанного ранее кем-либо изделия. Даже в этом варианте его мощность превосходила бомбу Хиросимы в несколько тысяч раз! Подготовка к испытанию "Царь-бомбы" АН602 было решено испытать в конце октября 1961 года на полигоне на Новой Земле. Супербомбу собирали в первом советском ядерном центре, родине отечественного ядерного оружия Конструкторском бюро — 11 в Арзамасе-16, прямо на специальной железнодорожной платформе. Для этого даже пришлось проложить железнодорожную ветку внутрь цеха.
Постоянно и неостановимо. Из-за альфа-распада ядра Плутония-239 «теряют» альфа-частицы, представляющие из себя ядра атома Гелия , вместо него образуется примесь Урана 235. Соответственно, растёт критическая масса.
Для чистого Плутония 239 — это 11кг 10см сфера , для урана — 47 кг 17см сфера. Уран -235 также распадается это как и в случае с Плутонием-239, тоже альфа-распад , загрязняя плутониевую сферу Торием-231 и Гелием. Примесь плутония 241 а оно всегда есть, хоть и доли процентов с периодом полураспада в 14 лет, также распадается в этом случае идет уже бета-распад — Плутоний-241 «теряет» электрон и нейтрино , давая Америций 241, ещё более ухудшающий критические показатели Америций-241 распадается по альфа-варианту до Нептуния-237 и все того же Гелия. Когда я говорил про ржавчину, я не сильно-то и шутил. Да, теоретически, можно поменять конструкцию инициатора, расплавить 3 старых шарика, сплавить из них 2 новых… Увеличив массу с учётом деградации плутония. Таким образом, мы приходим к выводу о том, что для обновления парка B61 Штатам нужны новые, свежие плутониевые инициаторы. Но официально — реакторы-размножители в Америке были закрыты еще в 1988 году. То есть нового плутония-239 взять неоткуда. Приходится чистить от примесей старый — а это процесс не без потерь.
Плутоний у США «усыхает», как шагренева кожа. Впрочем, судя по информации открытых источников, пока ядерная начинка в В61 еще не совсем до конца «протухла». Лет 15—20 изделие еще кое-как срабатывать будет — но про установку на максимальную мощность можно забыть. Значит, что? Значит, надо придумать, как ту же бомбу можно класть точнее. По поводу точности и дальности применения.