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. КНДР пригрозила США «мощнейшим» испытанием водородной бомбы Пхеньян может провести «самое мощное испытание» водородной бомбы в ответ на угрозу Трампа «полностью уничтожить» КНДР, заявил глава МИД страны. КНДР пригрозила США «мощнейшим» испытанием водородной бомбы Пхеньян может провести «самое мощное испытание» водородной бомбы в ответ на угрозу Трампа «полностью уничтожить» КНДР, заявил глава МИД страны. 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.
Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле
«Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Предпочтительно топливный бак 4 выполнить тороидальной формы. Также внутри корпуса 1, вдоль его оси, в центральной части установлен газотурбинный двигатель 5, работающий на жидком топливе возможно применение сверхзвукового газотурбинного двигателя. Атомная бомба имеет систему управления, установленную внутри корпуса 1. Газотурбинный двигатель 5 состоит из воздухозаборника 6, компрессора 7, состоящего в свою очередь из статора компрессора 8 и ротора компрессора 9, камеры сгорания 10 с форсунками 11, к которым подключен топливопровод 12 с топливным насосом 13, имеющим привод насоса 14. За камерой сгорания 10 установлена турбина 15, содержащая сопловой аппарат 16 и рабочее колесо турбины 17. На выходе турбины 15 установлены газовод 18 и реактивное сопло 19. На валу 20 установлены все узлы ротора, а именно ротор компрессора 9 и рабочее колесо турбины 17.
Все остальные узлы газотурбинного двигателя 5 образуют статор 21, в который входят воздухозаборник 6, статор компрессора 8, камера сгорания 10 и реактивное сопло 19. Термоядерный заряд 3 содержит конвенторный взрыватель 22, плутоний или уран 23 и резервуар бериллиевой смеси 24, который предпочтительно установить по центру вдоль оси бомбы, внутри газовода 18. Контейнер с дейтерием 25 установлен внутри резервуара бериллиевой смеси 24. Система управления содержит бортовой компьютер 26, соединенный с контроллером двигателя 27, который соединен с приводом насоса 14. В систему управления входят поворотные лопасти 28, установленные внутри цилиндрического обтекателя 29 хвостового стабилизатора 2 с приводами 30. Система управления также содержит датчик датчики инициирования взрыва 31.
Система управления содержит акселерометр 32 и магнетометр 33 для измерения углов ориентации снаряда в полете, которые соединены с бортовым компьютером 26. К бортовому компьютеру 26 может быть подсоединено приемно-передающее устройство 34 фиг.
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. 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.
Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H 2 O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая « тяжелый изотоп » водорода - дейтерий 2 H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона - нейтральной частицы, по массе близкой к протону.
Существует третий изотоп водорода - тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB.
Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4? Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции.
Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.
Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление.
Температура фронта горения достигает 300 миллионов кельвин. Полное развитие взрыва вплоть до выгорания термоядерного топлива и разрушения контейнера занимает пару сотен наносекунд. Последствия схожие с обычными ядерными боеприпасами, с двумя поправками. При чисто термоядерном взрыве образуются в основном гелий и поток быстрых нейтронов, вызывающих незначительную наведенную радиацию.
Остальные ответы.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. | Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. |
| Самая мощная бомба в мире сильнее ядерной | создания более мощного ядерного оружия, использующего энергию ядерного синтеза – термоядерной (водородной) бомбы. |
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика | В процессе получался целый каскад взрывов — обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. |
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Водородная «Царь-бомба» Мощнейшая в истории человечества водородная бомба была взорвана. |
| Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле | Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов. |
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
| 10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский | Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. | Испытания советской водородной бомбы, для иллюстрации. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. | Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее. |
| Ученые придумали, из чего можно было бы создать бомбу мощнее водородной | Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса. |
| Как устроена водородная бомба? - YouTube | Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. |
Самая охраняемая тайна
Басовым в 1961 году. Таким образом, оба направления магнитное и инерциальное с использованием лазера зародились в Физическом институте им. Басов предложил использовать способность лазера концентрировать в очень малых объемах вещества очень большое количество энергии для создания термоядерной плазмы. При таком способе происходит сжатие очень маленькой сферической мишени с радиусом около 1-2 мм и массой около нескольких миллиграммов. Это на 12 порядков больше, чем на токамаке! Но удерживается эта плазма в момент удара в центре всего лишь десятки пикосекунд. А в чем преимущества и недостатки обеих схем? Главная физическая проблема обоих способов — это неустойчивости процессов, лежащих в основе создания плазмы. В магнитном удержании — это плазменные неустойчивости. В инерциальном — это гидродинамические неустойчивости.
Поэтому сжимать мишень необходимо очень аккуратно, обеспечивая высокую степень сферической симметрии воздействия. Главная техническая проблема — это утилизация термоядерной энергии, которая в реакции изотопов водорода — дейтерия и трития — выделяется в виде энергии альфа-частиц 3. Представляется, что в случае лазерного термоядерного синтеза собрать эту энергию окажется легче, поскольку лазер располагается далеко от области выделения энергии. Расскажите подробнее про американскую схему? На установке Ливерморской лаборатории имеются 192 лазерных пучка с общей энергией около 2 МДж, которые вводятся в так называемый конвертор — устройство, преобразующее лазерное излучение в рентгеновское. Конвертор представляет собой цилиндр из золота длиной около 9 и диаметром около 6 миллиметров. На торцах цилиндра есть специальные отверстия, через которые вводятся лазерные пучки. Пучки фокусируются на внутренней поверхности этого цилиндра, а в середине конвертора находится термоядерная мишень. Мишень представляет собой полую оболочку, которая состоит из двух основных элементов — внешнего слоя, так называемого аблятора и намороженного на его внутреннюю поверхность слоя дейтерий-тритиевого льда.
Внешняя часть аблятора нагревается рентгеновским излучением, которым заполнен конвертор, до очень высоких температур — около 1 кэВ около 10 млн. В результате на поверхности мишени образуется давление порядка 50 мегабар 50 млн. Это громадное давление за короткое время несколько наносекунд сжимает неиспаренную часть мишени, включая дейтерий-тритиевое горючее к центру. В качестве вещества аблятора используется либо пластик, либо бериллий, в последнее время используется углерод повышенной плотности, грубо говоря — алмаз. Радиус всей мишени около одного миллиметра, толщины аблятора и слоя дейтерий-тритиевого льда составляют около 100 мкм. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. Да, эти схемы имеют один общий инерциальный подход, основанный на использовании рентгеновского излучения.
Это стало принципиально новым оружием. В Москве понимали, что у Вашингтона появился новый козырь в нарастающем противостоянии с Советским Союзом. Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. Слияние атомов водорода инициирует огненный шторм, который может обратить в пар все живое, стереть с лица земли города и даже целые страны. Берия уверен, что у Советского Союза такая бомба может появиться через год-два. У СССР была агентура внутри «Манхэттенского проекта», в рамках которого сотни ученых и инженеров в секретных лабораториях Лос-Аламоса трудились над созданием и совершенствованием ядерного оружия. Поэтому никто его не вербовал. Это человек, который из идейных соображений эту информацию поставлял, причем из первых рук», - объясняет Владимир Визгин, зав. С середины 1944-го и до начала 1945 года Фукс работал в секретном атомном центре в Лос-Аламосе. Он знал, в каком направлении движутся американцы в создании супербомбы. После победы союзников ученый вернулся в Англию и возглавил отдел теоретической физики в центре ядерных исследований в Харуэлле. В сентябре 1947 года в Лондон прибыл советский резидент - специалист по научно-технической разведке - Александр Феклисов. Именно с ним и будет сотрудничать Фукс. Ученый встречается с Феклисовым в Лондоне раз в 3-4 месяца. Каждый такой контакт тщательно готовится и продолжается не более 20 минут. Пожалуй, самая главная встреча Клауса Фукса с советским резидентом состоялась 13 марта 1948 года в Лондоне в кинотеатре «Одеон». Более того, Фукс рассказал о ходе работ и назвал имена тех, кто работает над созданием водородной бомбы. Он описал некоторые конструктивные особенности и передал схему с данными о термоядерном зажигании и топливе, которое используется в заряде водородной бомбы. Материалы, полученные от агента «Чарльза» - а именно под таким псевдонимом Фукс войдет в историю атомного шпионажа - спустя уже несколько дней окажутся на столе у Берии.
Но и тут есть небольшой нюанс: чтобы реакция началась, дейтерий должен прореагировать еще с одним изотопом водорода — тритием, у которого уже два нейтрона. Проблема в том, что на Земле его не достать, да и разрушается он очень быстро — приблизительно за 25 лет. Вопрос: где достать тритий? Из-за того, что он радиоактивен, тритий используется как источник питания Обойти это препятствие получилось с помощью вещества под названием дейтерид лития-6. С одной стороны, это твердое вещество, и его удобно хранить, в отличие от газообразного дейтерия, а с другой — литий, если его бомбардировать нейтронами, распадается на нужный нам тритий, ненужный гелий и нейтрон. Теперь поговорим об устройстве бомбы. Она представляет собой «слоеный пирог». Снаружи у неё плутониевый заряд. Его задача — обжать внутреннюю часть бомбы, где хранится термоядерное горючее, чтобы создать давление и высокую температуру, и послужить источником нейтронов для получения трития. Эта внутренняя камера имеет в сердцевине еще один кусочек плутония, который начинает сжимать его изнутри наружу. Зажатый между двумя атомными зарядами, как кусок железа между молотом и наковальней, горючее начинает термоядерную реакцию. A - бомба до взрыва; B - подрывается плутониевый заряд; C - жесткое рентгеновское излучение проникает внутрь второй ступени дейтерида лития ; D - стрежень из плутония в самом центре второй ступени также начинает расщепляться; E - начинается термоядерная реакция. Такой пирог можно покрывать новыми слоями, которые будут обжимать внутренности всё сильнее и сильнее, обеспечивая продолжение реакции внутри бомбы. Так что теоретически можно создать термоядерную бомбу с какой-угодно мощностью — здесь нет «потолка». Доля атомного заряда в итоговой мощности невелика, ведь он служит только для активации процесса. Но сколько же термоядерного горючего закладывается в бомбу?
Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы — это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог. Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что? Заморозить врагов — милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности. Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора. Реактор Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических один в другом электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5—1 мегавольт, причем внутренний электрод сетка является отрицательным полюсом, а внешний — положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы преимущественно, продукты реакции , двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, — это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки. В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна — главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, — ничуть не меняет значения этого факта. Схема термоядерной реакции. Рисунок О. Лаврентьева, 1950 г. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле — магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях. А автора все равно надо поощрить за научную смелость. Особый студент Мы покинули автора предложений на Сахалине. Самое время вернуться к его судьбе. Вскоре после отсылки предложений Олег Лаврентьев демобилизуется из армии, отправляется в Москву и становится студентом первого курса физфака МГУ. Имеющиеся источники говорят с его слов , что сделал это он полностью самостоятельно, без протекции каких-либо инстанций. В сентябре Лаврентьев встречается с И. По его поручению он описывает свое видение проблемы еще раз, обстоятельнее. В самом начале следующего, 1951 года первокурсник Лаврентьев был вызван к министру измерительного приборостроения СССР Махневу , где познакомился с самим министром и своим рецензентом А. Надо заметить, что возглавляемое Махневым ведомство имело к измерительным приборам довольно отвлеченное отношение, его действительным назначением было обеспечение ядерной программы СССР. Сам Махнев был секретарем Специального комитета, председателем которого был всемогущий в ту пору Л. С ним наш студент познакомился через несколько дней. Сахаров снова присутствовал при встрече, но о его роли в ней практически ничего сказать нельзя. По воспоминаниям О.
ГЛАВА 24 „Чистая" водородная бомба
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. 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. Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу. 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия».
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Внешний сферический слой образует обычная «химическая» взрывчатка, по поверхности которой равномерно распределены 64 детонатора. Все детонаторы должны сработать одновременно — тогда происходит взрыв, который порождает направленную к центру ударную волну. Если хотя бы один детонатор не сработает вовремя, сжатие будет ассиметричным и приведёт лишь к разрушению боеприпаса. И это служит надёжной защитой. Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд правда, последнее испытывалось только на макетах. В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт.
Первая атомная бомба «Малыш» сверху относилась к пушечному типу. Но вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк» снизу , уже имела шаровой заряд Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия. Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы. Внутрь полой алюминиевой сферы вкладывается тампер — полая сфера из обеднённого урана, которая служит массивным поршнем. Через тампер концентрическая ударная волна передаётся на третью, самую маленькую полую сферу, изготовленную из ядерной взрывчатки — урана или плутония.
В самом же центре находится миниатюрный источник нейтронов на основе трития. Масса «ядерной взрывчатки» в шаровом заряде обычно в полтора-три раза меньше критической. Развитие цепной реакции в боеприпасе происходит благодаря дополнительным нейтронам, испускаемым тритием, увеличению плотности металла в момент максимального сжатия, а также потому, что урановый тампер отражает рождающиеся при распаде ядер нейтроны внутрь, не позволяя им покидать зону реакции. Шаровая конструкция позволяет безопасно заложить в боеприпас и сверхкритический заряд расщепляющегося изотопа.
Протоны имеют положительный заряд, и, по идее, должны отталкиваться друг от друга, как отталкиваются два магнита, если поднести их друг к другу одинаковыми полюсами. Когда протоны сталкиваются, то начинает действовать другая сила — сильное взаимодействие, которое и удерживает эти элементарные частицы вместе.
Оно настолько сильное, что атомы могут существовать очень долго — вспомните, что и мы состоим из атомов. Они получаются тут же, на месте, из протона, электрона и небольшого количества энергии. Но откуда получается энергия, если процесс требует нагрева, а в итоге просто образуется новое вещество? Ведь вы затратите на нагрев гораздо больше, разве не так? Так, да не так. Вся прелесть термоядерной реакции заключается в том, что вы получаете больше энергии, чем затрачиваете на неё.
Всё дело в том, что нейтроны и протоны при соединении в ядре становятся немного легче. Это явление получило название «дефект массы». Вот эта масса и превращается в энергию согласно знаменитому уравнению Эйнштейна. Причина этого кроется в том, что на звездах превращение водорода в гелий происходит в несколько стадий. Сначала получаются нейтроны, а уже затем они вместе с протонами соединяются в ядро гелия. Сами протоны очень маленькие, и ждать, пока они «найдут» друг друга, придется очень долго.
Вот почему звезды существуют на протяжении миллионов и миллиардов лет — чтобы столкнулись все протоны, должно пройти очень много времени. В обычном водороде, который есть у нас на Земле, на каждые 7-8 тысяч атомов «обычного» вещества попадается «необычный»: у него, помимо протона, есть еще и нейтрон. Такой изотоп водорода назвали «дейтерий». Но и тут есть небольшой нюанс: чтобы реакция началась, дейтерий должен прореагировать еще с одним изотопом водорода — тритием, у которого уже два нейтрона.
Подробнее об этом можно прочитать здесь. Кстати, в нашей стране во времена СССР было взорвано немало водородных бомб в качестве испытаний термоядерного оружия. Во время испытаний в радиусе 1000 километров от эпицентра взрыва не раз было зафиксировано нарушение радиосвязи. В пределах 100 км от взрыва здания были полностью уничтожены.
Ударная волна, создаваемая водородной бомбой, три раза проходила вокруг всего Земного шара, заставив весь мир содрогнуться, посеяв беспрецедентный страх. Ядерные бомбы идеальным образом уравновешивают мир на Земле. Также ядерное вооружение, которым владеют многие страны, позволяет избегать крупномасштабных военных действий между государствами. Хотя сила ядерного оружия чрезвычайно ужасна, нашей стране ядерное вооружение позволяет чувствовать себя в безопасности. Долгое время наличие ядерного арсенала России удерживало другие страны от соблазна напасть на наши территории. К сожалению, в последние годы некоторые страны как-то позабыли о нашем большом арсенале, считая, что многое вооружение устарело. Но это не так. За последние 20 лет наша страна создала массу новых вооружений.
В том числе и ядерных. Естественно, большинство технологий держится в секрете.
Таким образом, атомные бомбы, водородные бомбы и нейтронные бомбы — это все типы ядерного оружия, которые различаются по своей взрывной мощности, механизмe детонации и радиационному эффекту. Атомные бомбы основаны на делении ядер и выделяют огромное количество энергии в виде тепла, взрыва и излучения. Водородные бомбы, с другой стороны, основаны на ядерном синтезе и намного мощнее атомных бомб, высвобождая энергию, эквивалентную миллионам тонн тротила.
Наконец, нейтронные бомбы предназначены для испускания большого количества нейтронного излучения при минимальных взрывах и тепловых эффектах, что делает их потенциально полезными для военных целей. Однако разработка и развертывание ядерного оружия имеют серьезные этические, политические и экологические последствия. Использование атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки во время Второй мировой войны привело к гибели сотен тысяч людей и оставило долгосрочные последствия для здоровья из-за радиационного облучения. Продолжающееся обладание ядерными арсеналами и их модернизация несколькими странами сопряжены со значительным риском случайного или преднамеренного применения, что приведет к глобальным разрушениям и человеческим жертвам. Кроме того, при производстве, испытаниях и хранении ядерного оружия образуется большое количество радиоактивных отходов, что представляет долгосрочную угрозу для здоровья населения и окружающей среды.
Ядерное оружие также отвлекает ресурсы от социального и экономического развития, усугубляя нищету, неравенство и конфликты. Поэтому крайне важно, чтобы международное сообщество работало над достижением цели ядерного разоружения и нераспространения, чтобы уменьшить риск ядерной катастрофы и содействовать построению более мирного и устойчивого мира.
Принцип водородной бомбы
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.
В чем разница между атомной, водородной и нейтронной бомбами.
Это оружие способно высвобождать огромное количество энергии в результате ядерных реакций, что приводит к катастрофическим повреждениям и разрушениям. Среди различных типов ядерного оружия широко известны три: атомная бомба, водородная бомба и нейтронная бомба. Хотя все они разрушительны, они различаются по своей взрывной силе, механизмам детонации и радиационному воздействию. Атомные бомбы, также известные как бомбы деления, были первым ядерным оружием, разработанным людьми. 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.
Эта внутренняя камера имеет в сердцевине еще один кусочек плутония, который начинает сжимать его изнутри наружу. Зажатый между двумя атомными зарядами, как кусок железа между молотом и наковальней, горючее начинает термоядерную реакцию. A - бомба до взрыва; B - подрывается плутониевый заряд; C - жесткое рентгеновское излучение проникает внутрь второй ступени дейтерида лития ; D - стрежень из плутония в самом центре второй ступени также начинает расщепляться; E - начинается термоядерная реакция. Такой пирог можно покрывать новыми слоями, которые будут обжимать внутренности всё сильнее и сильнее, обеспечивая продолжение реакции внутри бомбы.
Так что теоретически можно создать термоядерную бомбу с какой-угодно мощностью — здесь нет «потолка». Доля атомного заряда в итоговой мощности невелика, ведь он служит только для активации процесса. Но сколько же термоядерного горючего закладывается в бомбу? Столько же энергии выделится, если перевести в энергию … 2,65 кг вещества. Это и есть тот самый дефект массы, который превратился в энергию взрыва. Если пересчитать это значение на водород, то получится, что при взрыве Царь-бомбы 372,2 кг водорода превратилось в 369,5 кг гелия. При этом учтите, что не весь дейтерид прореагировал, то есть горючего закладывали больше. К счастью, человек создает не только оружие, но и энергетику на основе термоядерной реакции.
Для неё уже не подойдет дейтерид лития, так как в реактор будут добавлять «реагенты» постепенно, чтобы удержать реакцию под контролем — ведь нам нужно медленное горение, а не взрыв. В качестве горючего будет использоваться чистый тритий, который получают в специальных реакторах, где облучают изотоп лития. Выход его небольшой: всего лишь несколько килограммов в год, в то время как для запуска термоядерного реактора понадобятся уже сотни «кэгэ». Международный проект термоядерного реактора. Он всего лишь для экспериментов, промышленное получение энергии на нем не планируется: слишком маленький... Многие связывают прорыв в термоядерной энергетике с добычей на Луне гелия-3 — изотопа гелия только с одним нейтроном.
Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.
Огненный шар Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала. 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.
Истинное происхождение советской водородной бомбы
При этом океан и морская жизнь пострадает от кобальтовых осадков значительно меньше, чем суша; вероятно, отравлены будут только самые мелкие прибрежные воды. На эту тему также есть произведение в жанре постапокалипсиса. В 1957 году Невил Шют написал роман «На берегу» On The Beach , где описывает последние месяцы Мельбурна в 1964 году после советско-китайской войны, в которой применялись кобальтовые бомбы. Роман был экранизирован два года спустя с Грегори Пеком и Авой Гарднер в главных ролях, а в 2000 году вышел двухсерийный римейк с Армандом Ассанте. Современность и недалекое прошлое Официально считается, что по сей день ни одна кобальтовая бомба не была ни сконструирована, ни испытана. Единственная оговорка в данном случае допускается по поводу британских испытаний на полигоне Маралинга в 1957 году: Тогда была проведена серия из 4 испытаний , в ходе которых изотопы кобальта-59 использовались в качестве трассировочных элементов для оценки скорости протекания процессов.
Оказалось, что кобальт-59 подхватывает нейтроны гораздо слабее, чем предполагалось, и кобальт-60 образуется в незначительных количествах. Аналогичные косвенные данные были получены в СССР в рамках проекта « Тайга », когда в Чердынском районе Пермской области в марте 1971 года было подорвано три подземных ядерных заряда: В результате испытаний произошла сильная нейтронная активация окружающих минералов, и на месте взрывов образовались не только плутоний и америций, но и кобальт-60 а также другие сравнительно легкие изотопы европия и ниобия. Заметные количества кобальта-60 были объяснены тем, что в породах на месте испытания содержится значительный объем кобальта, а также этот металл входил в состав труб, проложенных на месте испытания. В дальнейшем ядерные испытания там не проводились, поскольку повышение радиационного фона фиксировалось даже в Москве. Что касается кобальта-60, его количество и в этом случае оказалось невелико, за пределы региона он почти не просочился.
Тем не менее, в наше время до предела наэлектризованной дипломатии взаимных подозрений то и дело звучат обвинения в возможной подготовке кобальтовой бомбы или аналогичных зарядов. Один из наиболее известных случаев произошел в 2015 году, когда возникла утечка презентации о «Многоцелевой океанической системе Статус-6», позже получившей название « Посейдон ».
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. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли , где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития.
Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. 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.
Исследования в сфере ядерного оружия велись в СССР с конца 1930-х, а уже вскоре после начала Великой Отечественной войны руководство страны окончательно сориентировало учёных на изготовление атомного оружия и настоятельно попросило ускорить этот процесс. Параллельно с физиками не покладая рук трудились и советские разведчики. Они искали симпатизирующих СССР западных учёных, которые уже привлекались к работе над ядерной бомбой.
Кроме того, советские агенты внедрялись в те военные и научные центры, где «друзей» было недостаточно. По мнению российского историка спецслужб и писателя Александра Колпакиди, было бы ошибочно полагать, что весь советский ядерный проект основывался исключительно на данных разведки, но и недооценивать их роль нельзя. И они принялись меня убеждать, что, даже если бы не было информации от разведки, то через определённый срок ядерная бомба в СССР всё равно была бы создана. Однако кто может гарантировать, что срок был бы именно таким, как рассчитывали! В 1945 году американцы выпустили уже три готовые к использованию ядерные бомбы. При этом всего через несколько дней после того, как была завершена сборка первой бомбы, советская разведка уже доставила её схему в Москву.
Японский город Хиросима, август 1945 года AFP На фоне успехов ядерной программы, в которой помимо США активное участие принимали Великобритания и Канада, западные лидеры стали делать недвусмысленные намёки на переговорах с Иосифом Сталиным. При этом они даже не могли себе представить, насколько хорошо советское руководство осведомлено об их реальных достижениях. В 1945 году военно-политическое руководство стран Запада начало разработку планов атомной бомбардировки СССР. К концу года было определено 20 крупнейших городов Советского Союза, которые должны были повторить судьбу Хиросимы и Нагасаки. В 1947—1948 годах был разработан целый ряд новых военных планов. Согласно документу под названием «Чариотир», принятому летом 1948-го, 133 ядерные бомбы должны были упасть сразу на 70 городов Советского Союза.
За атомным ударом могли последовать массированные бомбардировки обычными боеприпасами. План «Дропшот», разработанный в 1949 году, был ещё более масштабным: предполагалось уничтожить сразу 100 млн советских граждан 300 атомными бомбами. Советский ответ Внести кардинальные коррективы в своё военное планирование властям США и Великобритании пришлось осенью 1949 года.
Устройство ядерной бомбы имплозивного типа. Атомная бомба Пушечная схема. Имплозивная схема атомной бомбы. Чистый заряд. Чистый заряд ядерное оружие.
Виды ядерных зарядов. Конструкция атомной бомбы. Принципиальная схема ядерной бомбы. Схема действия ядерной бомбы. Устройство атомной бомбы. Конструкцияаьомной бомбы. Из чего состоит водородная бомба. Ядерная и атомная бомба разница.
Термоядерная бомба и ядерная отличия. Разница водородной и атомной бомбы и ядерной бомбы. Реакция атомной бомбы формула. Схема термоядерной боеголовки. Схема первой атомной бомбы. Термоядерная реакция бомба. Термоядерная реакция в водородной бомбе. Водородная бомба реакция.
Строение ядерной боеголовки. Принцип действия ядерного оружия схема. Как работает ядерная бомба. Как работает атомная бомба. Ядерное оружие схема действия взрыва. Принципиальная схема боеприпаса. Термоядерные двухступенчатые бомбы. Принцип действия атомной бомбы схема.
Устройство ядерного боеприпаса схема. У каких стран есть водородная бомба. Атомная бомба схема. Плутоний для атомной бомбы. Плутоний в ядерной бомбе. Строение атомной бомбы плутонием. Формула атомной бомбы. Основные элементы ядерных боеприпасов.
Устройство ядерных боеприпасов. Основные элементы ядерной бомбы. Устройство ядерного боеприпаса. Схема устройства ядерного заряда пушечного типа. Отличия ядерной и атомной бомбы.
Принцип работы водородной бомбы
Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер. Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой.