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. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно. В водородной бомбе применяется не чистый водород, а дейтерид лития-6, содержащий в себе изотоп водорода дейтерий и изотоп лития, служащий для выделения еще одного изотопа водорода – трития. Принцип действия этого типа оружия основан на высвобождении огромного количества энергии при синтезе легких химических элементов в более тяжелые.
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
Работы по созданию советской водородной бомбы начались в 1950 году, однако первыми «к столу» успели американцы. используют ядерное деление. Каков принцип действия водородной бомбы? В отличие от ядерного взрыва, взрыв термоядерной бомбы спровоцирован не делением атомов, а синтезом двух легких ядер в один тяжелый элемент. точно такой же процесс происходит на Солнце. Чем водородная бомба отличается от атомной.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
В водородной бомбе применяется не чистый водород, а дейтерид лития-6, содержащий в себе изотоп водорода дейтерий и изотоп лития, служащий для выделения еще одного изотопа водорода – трития. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Научным руководителем стал Юлий Харитон, а его заместителями — Игорь Тамм и Яков Зельдович (Андрей Сахаров трудился в группе Тамма). Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. Работы по созданию советской водородной бомбы начались в 1950 году, однако первыми «к столу» успели американцы. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
| Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова - Hi-Tech | Информация о работах американцев над термоядерной бомбой и ее испытании поступала в Советский Союз очень оперативно: над ее добычей работал специальный отдел научно-технической разведки в структуре внешней разведки НКВД. |
| Водородная бомба: история создания, принцип действия | 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. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика | 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. |
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер. В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку. Во внешнем слое — взрывчатое вещество, в середине между слоями — термоядерное горючее, в центре — ядерный заряд. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно. 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 (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва.
Новое советское оружие страшной разрушительной мощи – термоядерная (водородная) бомба
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.
Она имела цилиндрическую форму, с примерно сферической первичной атомной бомбой на одном конце. Вторичный термоядерный заряд в первых, еще непромышленных образцах, был из жидкого дейтерия, несколько позднее он стал твердым из химического соединения под названием дейтерид лития. Дело в том, что в промышленности давно используется гидрид лития LiH для безбалонной транспортировки водорода. Разработчики бомбы эта идея сначала была использована в СССР просто предложили брать вместо обычного водорода его изотоп дейтерий и соединять с литием, поскольку с твердым термоядерным зарядом выполнить бомбу гораздо проще. По форме вторичный заряд представлял собой цилиндр, помещенный в контейнер со свинцовой или урановой оболочкой.
Между зарядами находится щит нейтронной защиты. Пространство, между стенками контейнера с термоядерным топливом и корпусом бомбы заполнено специальным пластиком, как правило, пенополистиролом. Сам корпус бомбы выполнен из стали или алюминия. Эти формы изменились в последних конструкциях, таких как показанная на рисунке ниже. В ней первичный заряд сплюснут, как арбуз или мяч в американском футболе, а вторичный заряд — сферический. Такие формы гораздо более эффективно вписываются во внутренний объем конических ракетных боеголовок.
Последовательность термоядерного взрыва Когда первичная атомная бомба детонирует, то в первые мгновения этого процесса генерируется мощное рентгеновское излучение поток нейтронов , которое частично блокируется щитом нейтронной защиты, и отражается от внутренней облицовки корпуса, окружающего вторичный заряд, так что рентгеновские лучи симметрично падают на него по всей его длине. На начальных этапах термоядерной реакции нейтроны от атомного взрыва поглощаются пластиковым заполнителем, чтобы не допустить чересчур быстрого разогрева топлива. Рентгеновские лучи вызвают появление вначале плотной пластиковой пены, заполняющей пространство между корпусом и вторичным зарядом, которая быстро переходит в состояние плазмы, нагревающей и сжимающей вторичный заряд. Кроме того, рентгеновские лучи испаряют поверхность контейнера, окружающего вторичный заряд. Симметрично испаряющееся относительно этого заряда вещество контейнера приобретает некоторый импульс, направленный от его оси, а слои вторичного заряда согласно закону сохранения количества движения получают импульс, направленный к оси устройства. Принцип здесь тот же, что и в ракете, только если представить, что ракетное топливо разлетается симметрично от ее оси, а корпус сжимается внутрь.
В результате такого сжатия термоядерного топлива, его объем уменьшается в тысячи раз, а температура достигает уровня начала реакции слияния ядер. Происходит взрыв термоядерной бомбы. Реакция сопровождается образованием ядер трития, которые сливаются с ядрами дейтерия, изначально имеющимися в составе вторичного заряда. Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого "свечой", который вступал в реакцию ядерного деления, т. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы. Операция Плющ Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г.
Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония. Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива.
Эти ученые пришли к выводу, что капсулу с тяжелым водородом и атомный запал надо развести в пространстве. В этом случае после подрыва запала до капсулы первым дойдет рентгеновское излучение, которое распространяется со скоростью света и посему обгоняет взрывную волну. Оно обрушит на капсулу давление в десятки и сотни миллионов атмосфер и разогреет ее содержимое до ста миллионов градусов. Ядра тяжелого водорода начнут сливаться друг с другом и после множества промежуточных реакций превратятся в ядра гелия. Таким образом человечество впервые получило в руки контроль над настоящим ядерным взрывом. Научный руководитель советского ядерного проекта Арзамас-16 Юлий Харитон говорил Стиллману, что русские придумали все сами. Согласно словам Харитона, в марте или апреле 1954 года принцип радиационного сжатия предложил один из главных разработчиков ядерного оружия Яков Зельдович , в будущем великий космолог. Академик Сахаров в своих мемуарах отметил, что тогда же к этой мысли одновременно пришли он сам и еще несколько засекреченных теоретиков. Но Рид со Стиллманом полагают, что информация о радиационном сжатии прибыла от Персея.
Как нас грохнуло тогда! Кто попадал, кто остался стоять, кто лег и со страху лежал до конца… Я вскочил — и потом снова едва удержался на ногах, потому что пришла вторая волна, отразившаяся от земли. Ударная волна сопровождалась двукратным резким звуком, напоминающим грозовой разряд. Юрий Алексеевич не рассказывает про машины с погибшими козами и овцами, которых начали свозить после взрыва к командному пункту: животных держали на поле для изучения воздействия поражающих факторов на разных расстояниях от эпицентра. Тяжелое было зрелище, непросто вспоминать такие моменты, но у ученых выхода не было. Надо было изучать ядерное оружие, проводить экспериментальные взрывы, чтобы потом в роли подопытных животных не оказались тысячи мирных жителей нашей страны… Моему собеседнику было тогда всего 27 лет. На его груди после взрыва 1955 года появился орден Ленина. Потом, за последующие разработки, были другие награды: Золотая медаль им. А недавно, в день своего 90-летия, Юрий Алексеевич получил орден «За заслуги перед Отечеством» I степени, став, таким образом, полным кавалером этого ордена. Еще в 1954 году Эдвард Теллер высказывал идею о возможности создания термоядерных зарядов неограниченной мощности — до тысяч мегатонн. В СССР же задались реальной целью создании сверхбомбы. Ученые работали, не жалея времени и сил, что позволило Хрущеву в 1959 году сказать, обращаясь к вице-президенту США Ричарду Никсону, свою коронную фразу: «В нашем распоряжении имеются средства, которые будут иметь для вас тяжелые последствия. Мы вам покажем кузькину мать! Конечно, названия у будущей царь-бомбы тогда еще не было, однако американцы поняли перевод слов первого секретаря ЦК КПСС буквально: новое секретное оружие русских будет называться «Мать Кузьмы». С тех пор за изделием так и закрепилось шутливое неофициальное: «Кузькина мать». В 1961 году проект под кодовым названием «Иван», или «Изделие-602», был реализован с учетом разработок Сахарова, Трутнева и еще нескольких ученых. Супербомбу взорвали в октябре над Новой Землей. Ее масса составляла 26 тонн, она не помещалась в отсек самолета, а потому была подвешена под его бортом. Она могла обеспечить взрыв мощностью в 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте то есть стать в 10 тысяч раз мощнее атомной бомбы, взорванной над Хиросимой , однако по настоянию академика Сахарова, который был убежден, что подобный взрыв может привести к необратимым климатическим последствиям из-за рассеивания радиоактивных изотопов или, того хуже, сдвигу земной оси, сила бомбы была снижена до 50 мегатонн. Но даже после этого она осталась самым мощным смертельным оружием, которое когда-либо испытывало человечество. Как вспоминали после летчики, у которых было всего 30 с небольшим секунд, чтобы уйти от царь-бомбы на безопасное расстояние, их самолет просел на полкилометра под действием догнавшей их ударной волны, а белая краска, которой был выкрашен их Ту-95-В для отражения светового облучения, полностью обгорела… Если бы на расстоянии 50 километров от эпицентра взрыва находились люди, все бы они получили ожоги третьей степени. 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.
«Отец» водородной бомбы
Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения детонации в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое незатухающее горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли? В 1951 году, когда я после окончания Московского университета оказался в группе Я. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса.
Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д. Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения? Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер радиус детонационного шнура , ниже которого устойчивого режима не существует.
Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса. Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение.
Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого. Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения. Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической.
В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. К аналогичному выводу в группе Я. Зельдовича пришли к концу 1953 года. То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений.
Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия. Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия.
Как развивались события дальше? В 1954 году США испытали боевую водородную бомбу, осуществив тем самым окончательный поворот к новой технологии, уцелевшей в основных чертах до наших дней. Но уже в ноябре 1955 года на Семипалатинском полигоне взорвали нашу водородную бомбу новейшего образца. Стало ясно, что в споре с американскими учёными русские сумели ликвидировать разрыв. Притом в столь короткие сроки, что это не поддавалось, с точки зрения американцев, какому-либо разумному объяснению, кроме одного — шпионаж.
Было выдвинуто немало и других версий, так или иначе объясняющих успех советских учёных, но спор и по сей день не закончен. Виднейший теоретик Лос-Аламоса Г. Бете считает, что открытие Улама-Теллера имело случайный характер. И потому признать, что русский проект развивался по аналогичному пути без американского влияния, — значит уверовать в совершенно невероятное совпадение. Однако вскоре разобрались, что Фукс был разоблачён и прекратил свою деятельность в пользу Советского Союза раньше, чем возникла идея Улама.
В радиоактивных продуктах взрыва содержится определённая информация — это известно учёным. К примеру, количество трансурановых элементов, рождённых в результате взаимодействия ядерных и термоядерных нейтронов с тяжёлыми атомами, сильно зависит от того, насколько быстро протекают реакции.
Вторая ветвь - «труба» или РДС-6т , в ней плутониевая бомба находилась в жидком дейтерии. Впоследствии было сделано очень важное открытие, доказавшее, что направление «труба» является тупиковым.
Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. При этом процесс сопровождается высвобождением высокой температуры, которая нужна для дальнейшего термоядерного синтеза. Нейтроны начинают бомбардировку вкладыша из дейтерида лития, а он в свою очередь под непосредственным действием нейтронов расщепляется на два элемента: тритий и гелий. Используемый атомный запал образует нужные для протекания синтеза составляющие в уже приведенной в действие бомбе.
Вот такой непростой принцип действия водородной бомбы. После этого предварительного действия начинается непосредственно термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием. В это время в бомбе все больше увеличивается температура, а в синтезе участвует все большее количество водорода. Если следить за временем протекания этих реакций, то скорость их действия можно охарактеризовать, как мгновенную.
Испытание состоялось на Семипалатинском полигоне. Взрывная волна уничтожила все в радиусе 4 километров. Работать над созданием водородной бомбы начали сразу после войны в конце 1945 года. Американская бомба, созданная в 1952 году, была названа «Майк», мощность ее взрыва составляла 10,4 мегатонны. Это была огромная конструкция размером с двухэтажный дом. Перед советскими учеными поставили задачу создать похожее устройство, но минимального размера.
Из-за невозможности ее размещения в бомбовом отсеке машины было разработано специальное устройство на подвеске, обеспечивавшее подъем бомбы к фюзеляжу и закрепление его на трех синхронно управляемых замках. Безопасность экипажа самолета-носителя обеспечивала специально разработанная система из нескольких парашютов у бомбы: вытяжных, тормозных и основного площадью 1,6 тыс. За это время Ту-95В успевал отлететь от места взрыва на безопасное расстояние. Руководство СССР не скрывало намерение провести испытание мощного термоядерного устройства. О предстоящем испытании Никита Хрущев объявил 17 октября 1961 г. Скоро мы завершим эти испытания. Очевидно, в конце октября.
В заключение, вероятно, взорвем водородную бомбу мощностью в 50 миллионов тонн тротила. Мы говорили, что имеем бомбу в 100 миллионов тонн тротила. И это верно. Но взрывать такую бомбу мы не будем". Генеральная ассамблея ООН приняла 27 октября 1961 г. Испытание Испытание экспериментального "изделия 602" состоялось 30 октября 1961 г. Ту-95В с экипажем из девяти человек ведущий летчик - Андрей Дурновцев, ведущий штурман - Иван Клещ вылетел с военного аэродрома Оленья на Кольском полуострове.
Сброс авиабомбы был осуществлен с высоты 10,5 км на площадку Северного острова архипелага, в районе пролива Маточкин Шар. Взрыв произошел на высоте 3,7 км от земли и 4,2 км над уровнем моря, на 188 сек.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». Термоядерную («водородную») бомбу в принципе можно сделать любых размеров. Американская водородная бомба была большой и не поддавалась транспортировке, а советский вариант помещался в бомбардировщик. 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. Работы над созданием мощной термоядерной бомбы начались задолго до 1961 года — в 1956-м в специально созданном НИИ-1011 приступили к созданию советской "Царь-бомбы" АН602, которая, по мнению Москвы, должна была стать самым надежным средством сдерживания. По похожему принципу, что и водородная бомба, работает и наше Солнце (предположительно, как и любая другая звезда).