или почему при термоядерном взрыве не начинается самоподдерживающаяся термоядерная реакция в воде и в воздухе В своё время Нильс Бор говорил, что теоретически возможно запустить такой мощности, такого объема термоядерную реакцию.
Как устроена водородная бомба
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. 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». СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Лаврентьев описал принцип действия водородной бомбы, где в качестве горючего использовался твердый дейтерид лития. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. В конструкции фон Неймана-Фукса уже заложено то, что стало основным принципом действия водородной бомбы: «радиационная имплозия». Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел?
Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
Однако это был лабораторный образец, непригодный в боевых действиях. Год спустя Советский Союз взорвал первую в мире термоядерную бомбу, собранную по конструкции физиков Андрея Сахарова и Юлия Харитона. Устройство напоминало слоёный пирог, поэтому грозное оружие прозвали «Слойкой». В ходе дальнейших разработок на свет появилась самая мощная бомба на Земле, «Царь-бомба» или «Кузькина мать». В октябре 1961 года ее испытали на архипелаге Новая Земля. Из чего делают термоядерные бомбы? Если вы думали, что водородные и термоядерные бомбы — это разные вещи, вы ошибались. Эти слова синонимичны. Именно водород а точнее, его изотопы — дейтерий и тритий требуется для проведения термоядерной реакции. Однако есть сложность: чтобы взорвать водородную бомбу, необходимо сначала в ходе обычного ядерного взрыва получить высокую температуру — лишь тогда атомные ядра начнут реагировать. Поэтому в случае с термоядерной бомбой большую роль играет конструкция.
Широко известны две схемы. Первая — сахаровская «слойка». В центре располагался ядерный детонатор, который был окружен слоями дейтерида лития в смеси с тритием, которые перемежались со слоями обогащенного урана. Такая конструкция позволяла достичь мощности в пределах 1 Мт. Вторая — американская схема Теллера — Улама, где ядерная бомба и изотопы водорода располагались раздельно. Выглядело это так: снизу — емкость со смесью жидких дейтерия и трития, по центру которой располагалась «свеча зажигания» — плутониевый стержень, а сверху — обычный ядерный заряд, и все это в оболочке из тяжелого металла например, обедненного урана. Быстрые нейтроны, образовавшиеся при взрыве, вызывают в урановой оболочке реакции деления атомов и добавляют энергию в общую энергию взрыва. Надстраивание дополнительных слоев дейтерида лития урана-238 позволяет создавать снаряды неограниченной мощности. В 1953 году советский физик Виктор Давиденко случайно повторил идею Теллера — Улама, и на ее основе Сахаров придумал многоступенчатую схему, которая позволила создавать оружие небывалых мощностей. Именно по такой схеме работала «Кузькина мать».
Какие еще бомбы бывают? Еще бывают нейтронные, но это вообще страшно. Это выглядит как обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок с изотопом бериллия — источником нейтронов. При взрыве ядерного заряда запускается термоядерная реакция. Этот вид оружия разрабатывал американский физик Сэмюэль Коэн. Считалось, что нейтронное оружие уничтожает все живое даже в укрытиях, однако дальность поражения такого оружия невелика, так как атмосфера рассеивает потоки быстрых нейтронов, и ударная волна на больших расстояниях оказывается сильнее. А как же кобальтовая бомба?
И именно американцы продемонстрировали всю его разрушительную силу летом 1945-го: 6 августа на Хиросиму сбросили бомбу под кодовым названием «Малыш», а 9 августа на Нагасаки — «Толстяк». Правда, американские газеты пестрели яркими заголовками, в которых акцент делался на мощности оружия. Некоторые издания обвиняли руководство Японии в том, что оно вынудило США пойти на такие меры. Иосиф Сталин собрал совещание, на котором поручил ускорить работы по созданию советской атомной бомбы. Куратором от правительства стал Лаврентий Берия. Просите всё что угодно! Отказа не будет. Только дайте бомбу», — сказал Сталин. Уже через год, в 1946-м, Игорь Курчатов с коллегами запустили первый в Евразии уран-графитовый реактор. А в 1949-м состоялись первые испытания советского ядерного оружия — появилась наша атомная бомба, началось их серийное производство. Но для победы в гонке вооружений Советскому Союзу понадобилась разработка оружия, превышавшего по мощности ядерное. Лебедева ФИАН , других ученых. За основу взяли американскую разработку водородной бомбы: в 1947 году в Лондоне немецкий физик-теоретик Клаус Фукс передал информацию о новом оружии сотруднику советской разведки Александру Феликсову. Фото: РИА Новости Игорь Васильевич Курчатов Разработка бомбы велась в режиме секретности, ученых поселили недалеко от Семипалатинского полигона в Казахстане, работники между собой называли это место объектом. Благодаря кропотливой работе команды Игоря Курчатова, советские ученые превзошли своих американских коллег.
Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты. Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.
В 1945 году США, первыми негласно вступившие в гонку, сбросили ядерные бомбы на печально известные города Хиросима и Нагасаки. В Советском Союзе тоже велись работы по созданию ядерного оружия, и в 1949 году испытали первую атомную бомбу, рабочим веществом в которой был плутоний. Еще во время ее разработки советская разведка выяснила, что США переключились на разработку более мощной бомбы. Это подтолкнуло СССР заняться изготовлением термоядерного оружия. Выяснить, каких результатов достигли американцы, разведчики не смогли, да и попытки советских ядерщиков не увенчались успехом. Поэтому было решено создать бомбу, взрыв которой происходил бы за счет синтеза легких ядер, а не деления тяжелых, как в атомной бомбе. 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.
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. 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. Принцип работы атомной бомбы основан на явлении радиоактивного распада. Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году.
Водородная бомба
А ведь среди физиков-ядерщиков он был самым молодым и наименее именитым. Здесь и разместили лаборатории. Андрей Сахаров с первой женой у своего дома на объекте. Начало 1950-х. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6».
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. Впервые эта технология была успешно испытана 31 октября 1952 года. Во время американского Манхэттенского проекта создания атомной бомбы, использующей реакции ядерного деления, физик Эдвард Теллер задумал потенциально гораздо более разрушительное оружие, основанное не на делении урана, а на синтезе изотопов водорода. Его называли Super. Поскольку было ясно, что химические взрывчатые вещества не могут генерировать температуру в десятки миллионов градусов, необходимую для зажигания термоядерных реакций, единственным вариантом было использование бомбы деления. Название изобретения — «Совершенствование методов и средств использования ядерной энергии». Что и говорить, устройство не предназначалось для гражданского использования! Содержание патента фон Неймана-Фукса до сих пор официально является секретом правительства США, но его можно найти в увлекательной серии томов, опубликованных в России в 2008 году «Атомный проект СССР: Документы и материалы». Там можно найти подробный текст с расчетами и диаграммами в переводе на английский и русский языки, а также комментарии к нему ведущих советских исследователей с 1948 года. Как такое возможно? Клаус Фукс позже признал, что был советским агентом! В конструкции фон Неймана-Фукса уже заложено то, что стало основным принципом действия водородной бомбы: «радиационная имплозия». Вместо того, чтобы оборачивать термоядерное топливо вокруг бомбы деления, как это было изначально задумано для Super, поместите топливо в отдельный контейнер и используйте интенсивный импульс излучения, генерируемый взрывом деления, чтобы нагреть, сжать и воспламенить его. Устройство, которое, наконец, использовалось в успешном испытании 1952 года, основывалось на этом радиационном взрыве в более продвинутой форме, разработанном Эдвардом Теллером и Станиславом Уламом. Это знаменитая двухступенчатая «конфигурация Теллера-Улама», проиллюстрированная на прилагаемой диаграмме. Он стал своего рода моделью для более позднего развития термоядерного синтеза с лазерным управлением. Конфигурация Теллера-Улама слева. Первое испытание водородной бомбы «Айви Майк» Избавляемся от триггера деления Учитывая успех водородной бомбы в высвобождении большого количества термоядерной энергии, естественно спросить, в какой степени термоядерные взрывы можно уменьшить до такой степени, что они могут быть использованы для коммерческого производства электроэнергии. Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза. А вот первая ступень водородной бомбы не может быть произвольно уменьшена, по крайней мере, каким-либо прямым образом, потому что самоподдерживающаяся реакция деления требует определенной минимальной критической массы, что приводит к слишком сильному взрыву. Даже если бы мы могли производить микровзрывы деления, то они все равно генерировали бы значительную радиоактивность, предотвращение которойкак раз и является главной мотивацией для достижения термоядерного синтеза.
Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом. Вспышка взрыва бомбы АН602 сразу после отделения ударной волны. В это мгновение диаметр шара составлял около 5,5 км, а через несколько секунд он увеличился до 10 км. Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн - его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву. Световое излучение вспышки взрыва могло вызвать ожоги третьей степени на расстоянии до ста километров.
Первое испытание водородной бомбы «Айви Майк» Избавляемся от триггера деления Учитывая успех водородной бомбы в высвобождении большого количества термоядерной энергии, естественно спросить, в какой степени термоядерные взрывы можно уменьшить до такой степени, что они могут быть использованы для коммерческого производства электроэнергии. Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза. А вот первая ступень водородной бомбы не может быть произвольно уменьшена, по крайней мере, каким-либо прямым образом, потому что самоподдерживающаяся реакция деления требует определенной минимальной критической массы, что приводит к слишком сильному взрыву. Даже если бы мы могли производить микровзрывы деления, то они все равно генерировали бы значительную радиоактивность, предотвращение которойкак раз и является главной мотивацией для достижения термоядерного синтеза. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления. Введите лазер Одно из самых полезных свойств лазеров заключается в том, что лазерный луч может быть сфокусирован до крошечного пятна, сравнимого по размеру с длиной световой волны. Концентрация энергии луча таким образом позволяет достичь очень высоких интенсивностей. Коммерчески доступны лазерные системы, которые могут мгновенно испарять любой известный материал. Каков предел этой возможности? Можно ли достичь температуры в диапазоне 100 миллионов градусов, необходимых для получения ядерной реакции синтеза? Ответ положительный. 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.
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
Несмотря на изолированное положение полигона, население региона на себе прочувствовало всю прелесть ядерных испытаний. Люди, жившие сравнительно недалеко от полигона на протяжение десятков лет, вплоть до закрытия полигона в 1991 году, подвергались радиационному облучению, а территории за много километров от полигона оказались загрязнены продуктами ядерного распада. Радиоактивный грунт с самого полигона увезли, а ближайшие сооружения и наблюдательные пункты восстановили. Водородную бомбу было решено взорвать на поверхности земли, несмотря на то, что конфигурация позволяла сбросить ее с самолета. Предыдущие испытания атомных зарядов разительно отличались от того, что зафиксировали ядерщики после испытания «слойки Сахарова». Энерговыход бомбы, которую критики называют не термоядерной бомбой, а атомной бомбой с термоядерным усилением, оказался в 20 раз больше, чем у предыдущих зарядов.
Это было заметно невооруженным взглядом в солнечных очках: от уцелевших и восстановленных зданий после испытания водородной бомбы осталась только пыль. Нужно еще отметить, что американцы испытали именно устройство, а не готовую к применению бомбу: РДС-6с была готова к боевому применению.
Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива - дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термоядерная бомба. В 1957 году испытания водородной бомбы провели в Великобритании. В октябре 1961 года в СССР на Новой Земле была взорвана термоядерная бомба мощностью 58 мегатонн - самая мощная бомба из когда-либо испытанных человечеством, вошедшая в историю под названием «Царь-бомба». Дальнейшее развитие было направлено на уменьшение размеров конструкции водородных бомб, чтобы обеспечить их доставку к цели баллистическими ракетами. Уже в 60-е годы массу устройств удалось уменьшить до нескольких сотен килограммов, а к 70-м годам баллистические ракеты могли нести свыше 10 боеголовок одновременно - это ракеты с разделяющимися головными частями, каждая из частей может поражать свою собственную цель.
На сегодняшний день термоядерным арсеналом обладают США, Россия и Великобритания, испытания термоядерных зарядов были проведены также в Китае в 1967 году и во Франции в 1968 году. Принцип действия водородной бомбы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии - благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно.
Мощность водородной бомбы измеряется в мегатоннах TNT эквивалент тротилового эквивалента , что означает, что она способна создать разрушения, эквивалентные множеству миллионов тонн тротила. Разработка и испытания: Разработка водородной бомбы требует значительных научных знаний и технологического уровня. Первая успешная испытанная водородная бомба была проведена в 1952 году Соединенными Штатами Америки.
С тех пор несколько стран провели свои собственные испытания водородных бомб. Воздействие и последствия: Взрыв водородной бомбы имеет разрушительные последствия, включая огромный огненный шар, ударную волну и радиационное излучение. Последствия воздействия водородной бомбы могут быть катастрофическими, причиняя разрушения в радиусе нескольких километров и оставляя долгосрочное радиоактивное загрязнение. Международные соглашения: Существуют различные международные соглашения, направленные на контроль и ограничение использования ядерного оружия, включая водородные бомбы. Некоторые из них включают Договор об всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний и Договор о нераспространении ядерного оружия.
Запальный стержень переходит в сверхкритическое состояние, тем самым инициируя цепную реакцию деления, следствием которой является выделение огромного количества тепла. В разогретом и сжатом термоядерном топливе происходит реакция синтеза ядер гелия из ядер водорода с выделением большого количества энергии электромагнитной энергии различного спектра, а также потока нейтронов. Если оболочка контейнера изготовлена из изотопов урана поток нейтронов вызовет цепную реакцию его деления, тем самым увеличив мощность взрыва. Последствия применения водородной бомбы Прямые — они зависят от непосредственного воздействия основных поражающих факторов термоядерного взрыва: Многочисленные пожары на обширные местности, вызванные одним из поражающих факторов термоядерного взрыва — световым излучением. Оно представляет собой поток лучистой энергии, состоящий из ультрафиолетового, видимого, а также инфракрасного излучения. Площадь и сила пожаров тем выше, чем мощнее термоядерный взрыв и ближе к земле его эпицентр. Значительное количество пострадавших с термическими ожогами разной степени тяжести — от сравнительно лёгких ожогов 1 и 2 степени, до тяжелейших ожогов 4 степени гибель подкожно-жировой клетчатки, обугливание мышц и костей. К отдельной категории можно отнести ожоги сетчатки глаза, приводящие временной или постоянной потере зрения. Причины — световое излучение взрыва и пожары на местности. Разрушение зданий и сооружений включая подземные , вызванные ударной волной термоядерного взрыва. Большое количество пострадавших с травмами различного характера и степени тяжести переломы костей, множественные порезы, контузии и разрывы внутренних органов , полученными, как от непосредственного воздействия ударной волны, так и от вторичных факторов удары обломков зданий, битого стекла, металлической арматуры и т. Наличие пострадавших, которые подверглись воздействию проникающей радиации гамма-излучения и потока нейтронов. Люди, оказавшиеся на расстоянии 2-3 км от эпицентра взрыва, вне защитных сооружений, мгновенно получат значительные дозы облучения во многих случаях смертельные.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Принцип действия «сухой» водородной бомбы открыли не Тамм, Сахаров и Гинзбург? Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. 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.