Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза.
Водородная бомба
Водородная бомба, также известная как термоядерная, использует ядерную реакцию слияния, которая основана на ядерном расщеплении. В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов. научный руководитель Атомного проекта СССР. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба.
Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда (это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне) и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. эдакий "дедушка" многих уникальных разработок. Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
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. Иллюстрация принцип работы атомной бомбы. Разбираясь в том, как выглядит ядерная боеголовка и почему, необходимо рассмотреть принцип ее работы, основанный на реакции деления. Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии. Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. К созданию водородной бомбы Советский Союз подтолкнула непростая политическая ситуация. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». научный руководитель Атомного проекта СССР. термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте.
Принцип работы водородной бомбы
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. В своих решающих экспериментах NIF использовала модифицированную установку, в которой энергия лазера сначала преобразуется в рентгеновские лучи за счет взаимодействия света лазера с металлической оболочкой топливной таблетки.
Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода - дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития. 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.
К созданию водородной бомбы Советский Союз подтолкнула непростая политическая ситуация. После Второй мировой войны только США обладали ядерным оружием. Это не могло не повлиять на взаимоотношения на политической арене. И пока СССР предпринимал попытки приблизиться к Штатам, «ядерная держава» пыталась диктовать свои условия игры. США не рассчитывали на быстрое развитие научно-технического прогресса в Союзе. Первая атомная бомба, взорванная на территории СССР уже 29 августа 1949 года, дала понять, чего стоит опасаться Америке. Этим взрывом ознаменовалось начало ядерной гонки между двумя державами. К началу 1960-х в мире сложилась довольно непростая политическая ситуация.
Спасшегося летчика Фрэнсиса Пауэрса арестовали.
Они работают по принципу ядерного деления, то есть процесса расщепления тяжелых атомных ядер на более легкие путем бомбардировки их нейтронами. Когда критическая масса делящегося материала, такого как уран-235 или плутоний-239, собирается вместе, начинается цепная реакция, высвобождающая огромное количество энергии в виде тепла, взрыва и излучения. Энергия, выделяемая атомной бомбой, эквивалентна тысячам тонн тротила, этого достаточно, чтобы сровнять с землей целые города и убить миллионы людей. Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 года в Аламогордо, штат Нью-Мексико, Соединенными Штатами в рамках Манхэттенского проекта. Бомба по прозвищу «Тринити» имела взрывную мощность около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте и произвела огненный шар, который был виден за много миль. Вторые и последние атомные бомбы, когда-либо использовавшиеся в военных действиях, были сброшены Соединенными Штатами над японскими городами Хиросима и Нагасаки 6 и 9 августа 1945 года соответственно, в результате чего мгновенно погибло около 200 000 человек, а из-за радиации возникли долгосрочные последствия для здоровья. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Слияние происходит, когда два легких атомных ядра, таких как изотопы водорода дейтерий и тритий, сливаются вместе, образуя более тяжелое ядро, высвобождая при этом огромное количество энергии. Энергия, выделяемая водородной бомбой, эквивалентна миллионам тонн тротила, что делает ее самым разрушительным оружием, когда-либо созданным людьми.
Первая водородная бомба была испытана Соединенными Штатами 1 ноября 1952 года на Маршалловых островах с мощностью взрыва 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте, что более чем в 500 раз превышает мощность атомной бомбы, разрушившей Хиросиму.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Однако тот взрыв трудно назвать взрывом термоядерной бомбы в современном понимании: по сути, устройство представляло собой крупную ёмкость размером с трёхэтажный дом , наполненную жидким дейтерием. В России тоже взялись за усовершенствование атомного оружия, и первая водородная бомба проекта А. Сахарова была испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. РДС-6 данный тип оружия массового поражения прозвали «слойкой» Сахарова, так как его схема подразумевала последовательное размещение слоёв дейтерия, окружающих заряд-инициатор имела мощность 10 Мт. Однако в отличие от американского «трёхэтажного дома», советская бомба была компактной, и её можно было оперативно доставить к месту выброски на территории противника на стратегическом бомбардировщике. Приняв вызов, США в марте 1954 произвели взрыв более мощной авиабомбы 15 Мт на испытательном полигоне на атолле Бикини Тихий океан. Испытание стало причиной выброса в атмосферу большого количества радиоактивных веществ, часть из которых выпало с осадками за сотни километров от эпицентра взрыва. Японское судно «Счастливый дракон» и приборы, установленные на острове Рогелап, зафиксировали резкое повышение радиации. Так как в результате процессов, происходящих при детонации водородной бомбы, образуется стабильный, безопасный гелий, ожидалось, что радиоактивные выбросы не должны превышать уровень загрязнения от атомного детонатора термоядерного синтеза.
Но расчёты и замеры реальных радиоактивных осадков сильно разнились, причём как по количеству, так и по составу.
Царь-бомба могла бы полностью уничтожить такой город, как Лос-Анджелес. Связи не было в течение 40 минут. Огненный шар взрыва накрыл землю своей тенью в радиусе почти пяти километров, а ядерный гриб поднялся на высоту 67 км, чуть не достав до ближнего космоса. Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар. Свидетели того события почувствовали удар и «раскаты грома» от него на расстоянии тысячи километров. Пульт управления первой атомной бомбой.
Так СССР доказал всем, что наращивание мощи бомб возможно, но абсолютно бессмысленно. Кстати, Никита Хрущев долго сопротивлялся снижению силы заряда, и лишь доводы Сахарова о том, что мы сильно навредим прежде всего себе, а затем — скандинавским странам, в конце концов пересилили. Бывают ли «чистые» бомбы? Параллельно с созданием сокрушительных ядерных зарядов для обороны страны ученые думали о том, как использовать их энергию в мирных целях. Ликвидировать радиоактивность или сильно уменьшить мощность заряда? Взрыв этой бомбы оказался чище аналогичного американского взрыва, произведенного в 1962 году. Наш, мощностью 170 килотонн, был осуществлен в январе 1965-го в пойме реки Чаган, что в ста километрах от Семипалатинска.
На берегу образовавшегося озера построили ГЭС, которая до сих пор обеспечивает местных жителей водой. Ну а после, когда весенний паводок заполнил воронку взрыва, и появилось озеро Чаган, я лично в нем купался… Академик показывает мне образцы известняка, привезенные с берега того самого озера. Он хранит их у себя в доме в обычном шкафу. В конце 60-х — начале 70-х годов Юрий Алексеевич работал над преодолением американской системы ПРО противоракетной обороны. Позже, в 80-е годы, у американцев появились рентгеновские лазеры для поражения космических объектов с Земли программа СОИ , и Трутнев снова активно включился в процесс для получения у нас аналогичных результатов. Результаты, которые Михаил Горбачев позже назвал «асимметричным ответом», были потрясающими, и ядерщики до сих пор не раскрывают всех прежних научных секретов. На мой вопрос по поводу новых задач, которые стоят сейчас перед физиками-ядерщиками, собеседник дипломатично приводит в пример не наших военных, а северокорейских, которые «рвут китайские бомбы», запуская их ракетами на большие высоты.
Зачем, спрашивается? Для вывода из строя космических спутников. Ученые, занимающиеся вопросами ядерного вооружения, изучают сейчас различное воздействие ядерных взрывов в зависимости от их направленности. О чем я его и не преминула спросить. Накоплены большой опыт и заряды. Несмотря на уход от практического испытания в область теоретических расчетов, мы не разучились делать реальное ядерное оружие, как и его носители. Важнейшие ее дела — приборостроение, вычислительные машины — переданы не в те руки.
Когда-то в области создания вычислительных машин мы шли с американцами вровень, создав первую советскую суперЭВМ на полупроводниковых транзисторах. Зеленоград был тогда назван городом, который должен был продвигать вперед это направление. А что там сделали? Они пошли совсем по другому пути. Я считаю, что вычислительные машины должны делать такие институты, как наш, мы в этом заинтересованы в высшей степени, а не в извлечении сиюминутной выгоды: купил — продал — спрятал в карман. Советского Союза нет, нас загнали в «вечную мерзлоту», а кругом сидят те, кто нас с удовольствием бы уничтожил. Мы, по моему мнению, живем только благодаря Китаю.
Советские ракеты с Кубы уже вернули, но страсти вокруг еще кипели. Москва требовала от Вашингтона убрать американские ракеты из Турции и не размещать их в Западной Германии. Неспокойно было в Африке - там началась деколонизация, и "два мира - две системы" боролись за влияние на вновь образующиеся государства и те, что традиционно были в русле их внешней политики. В Европе тех лет камнем преткновения была проблема германского урегулирования. По обе стороны Берлинской стены, спешно возведенной за полтора года до описываемых событий и разделившей мир в прямом и переносном смыслах, пытались доказать правоту своего выбора, преимущества своей идеологии и своего государственного устройства. Зигфрид Майсгайер, главный редактор еженедельника "Вохенпост", в репортаже из Берлина для журнала "Огонек" так описывал январь 63-го и настроения в Германской Демократической Республике: "Тот, кто был в Берлине, никогда не забудет этих дней.
В город пришел небывалый для нас мороз. Но в белом зале на Аллее Ленина все было проникнуто теплом страстных объединяющих идей... Была ли в них какая-то сенсация? Попробуем разобраться. О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. Да и советские лидеры этого не скрывали.
Отношение протон-электрон всегда один к одному, поэтому атом в целом имеет нейтральный заряд. Например, атом углерода имеет шесть протонов и шесть электронов. Частицы удерживаются вместе фундаментальной силой — сильным ядерным взаимодействием. Свойства атома могут значительно меняться в зависимости от того, сколько различных частиц в нем содержится. Если изменить количество протонов, у вас будет уже другой химический элемент. Если же изменить количество нейтронов, вы получите изотоп того же элемента, что у вас в руках. Большинство атомных ядер стабильны, но некоторые из них неустойчивы радиоактивны. Эти ядра спонтанно излучают частицы, которые ученые называют радиацией. Этот процесс называется радиоактивным распадом.
Бета-распад: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Выброшенный электрон является бета-частицей. Спонтанное деление: ядро распадается на несколько частей и выбрасывает нейтроны, а также излучает импульс электромагнитной энергии — гамма-луч. Именно последний тип распада используется в ядерной бомбе. Свободные нейтроны, выброшенные в результате деления, начинают цепную реакцию, которая высвобождает колоссальное количество энергии. Из чего делают ядерные бомбы? Их могут делать из урана-235 и плутония-239. Наиболее распространенный 238U не поддерживает цепную реакцию: на это способен лишь 235U. Поэтому уран приходится искусственно обогащать.
Для этого смесь урановых изотопов разделяют на две части так, чтобы в одной из них оказалось больше 235U. Обычно при разделении изотопов остается много обедненного урана, не способного вступить в цепную реакцию — но есть способ заставить его это сделать. Дело в том, что плутоний-239 в природе не встречается. Зато его можно получить, бомбардируя нейтронами 238U. Как измеряется их мощность? Она измеряется в килотоннах кт и мегатоннах Мт. Мощность сверхмалых ядерных боеприпасов составляет менее 1 кт, в то время как сверхмощные бомбы дают более 1 Мт. Мощность советской «Царь-бомбы» составляла по разным данным от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте, мощность термоядерной бомбы, которую в начале сентября испытала КНДР, составила около 100 килотонн. Кто создал ядерное оружие?
Американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми продемонстрировал, что элементы, подвергшиеся бомбардировке нейтронами, могут быть преобразованы в новые элементы.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
| День рождения водородной бомбы | Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. |
| Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы | В заключение, вероятно, взорвем водородную бомбу мощностью в 50 миллионов тонн тротила. |
| Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы | Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. |
| Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной | 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. |
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Статья И.И. Никитчука в газете «Правда» к 60-летию создания водородной бомбы в СССР. 2015.11.20 Новости ЦК КПРФ. |
Водородная бомба и ядерная бомба отличия
В отличие от Фукса и Холла, после войны Персей остался в Лос-Аламосе и сильно поднялся по служебной лестнице. К этому времени он порвал с советской разведкой и чувствовал себя в полной безопасности. Но весной 1954 года к нему обратился советский агент с просьбой последний раз помочь друзьям прошлых лет по всей видимости, под угрозой разоблачения — и Персей не смог отказаться. Почему эта дата столь важна? Радиохимический анализ убедил советских физиков, что это была настоящая водородная бомба, которой у СССР еще не было. Советский Союз располагал лишь 400-килотонной атомной бомбой с водородным усилением, то есть менее мощной почти в сорок раз. С помощью Персея разведка решила выведать, как действует новое оружие. И тот выдал главный секрет , открытый за три года до того Эдвардом Теллером и Станиславом Уламом. Эти ученые пришли к выводу, что капсулу с тяжелым водородом и атомный запал надо развести в пространстве.
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 Термоядерный синтез — процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы — самый мощный тип доступной человечеству энергии.
В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее. Первое испытание И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.
Полученного количества энергии достаточно для того, чтобы запустить цепную реакцию, вовлекая в нее весь возможный водород. Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой.
Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию. Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками". Именно из-за них все живое, оказавшееся даже на расстоянии сотен километров от взрыва и уцелевшее при взрыве, может получить дозу облучения, которая приведет к тяжелым заболеваниям и летальному исходу. Почему при взрыве образуется "гриб"?
На самом деле облако грибовидной формы — обыкновенное физическое явление. Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов.
Сам по себе литий, в действительности, не «горит».
Но захватывая нейтрон появившийся в результате распада плутония , он распадается на тритий и гелий. И уже тритий вступает в реакцию с дейтерием, порождая ещё одно ядро гелия и релятивистский нейтрон на бонус. И здесь в игру вступает уран из внешней и внутренней оболочек.
Релятивистские нейтроны не захватываются ядрами, а разбивают их. Разваливающиеся ядра урана порождают тучи новых нейтронов уже подходящей для разложения лития энергии. Если ядерное взрывное устройство поддерживает цепную реакцию лишь до момента своего разрушения, то термоядерный заряд запускается уже в плазменном агрегатном состоянии.
В момент «горения» бомба напоминает звезду, являясь каплей более плотного, чем ртуть, полностью ионизированного вещества. Это настоящее чудо. Но нужен изотоп литий-6.
Основной изотоп — литий-7 бесполезен и даже вредит… И это обстоятельство позволяет говорить о водородной бомбе, как о сугубо российской технологии. Потому что американцы, умудрились эту технологию утратить вместе с технологией обогащения урана.