Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже.
История создания первой водородной бомбы в СССР
- «Сахаровская слойка»: секреты появления в СССР водородной бомбы
- Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
- Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
- Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы ::
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. Водородные бомбы — наиболее разрушительный его вариант — имеют теоретически неограниченную мощность, и потому при их разработке между СССР и США развернулась гонка.
Смертельная гонка
- Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
- «Отец» водородной бомбы
- Следующие этапы советской программы
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
- Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
Кадр аэрофотосъемки с борта бомбардировщика B-29 «Enola Gay» Первый взрыв стал практическим результатом трехлетних усилий американских ученых, но о возможности военного применения атомных реакций теоретики задумались гораздо раньше. История создания оружия Теоретические начала военного применения атомного распада были заложены открытием радиоактивности семьей Кюри 1898 г. Резерфорда 1911 г. Практически ядро атома сумели расщепить ирландец Э. Уолтон и англичанин Д.
Кокрофт 1932 г. В английском Бирмингемском университете О. Фриш и Р. Пайерлс 1939 г.
Она составила 10 килограммов урана -235. Работы по конструированию атомной бомбы США и Германия начали практически одновременно август, сентябрь 1939 г. Но Германия, не имевшая собственных запасов урановой руды и занятая военными действиями, не могла уделять первоочередного внимания ядерному оружию. Работы В.
Гейзенберга по строительству ядерного реактора двигались медленно. Из пяти методов разделения изотопов эффективным оказался только один. Практическому эксперименту получения цепной реакции январь 1945 г. Силарда, Ю.
Вигнера, А. Эйнштейна президенту, работали не только американские физики. Прорывным моментом проекта стало строительство под руководством Энрико Ферми Лос-Аламосского реактора, позволившего получить оружейный плутоний и уран. Перед этим итальянец, эмигрировавший в США из-за преследования евреев 1939 г.
Энрико Ферми читает лекцию в Чикагском институте ядерных исследований Такие масштабные работы, как создание оружия совершенного нового типа, не по силам одному человеку или небольшому коллективу ученых. В американском «Манхеттенском проекте» работало более 100000 человек, из которых 40000 составляли ученые, техники, женщины-вычислители. Тем не менее, американцы считают «отцом бомбы» Роберта Оппенгеймера. Роберт Оппенгеймер на заседании сенатской комиссии США В лаборатории Лос-Аламоса Оппенгеймер руководил научной частью проекта, координировал работы ученых, За организацию строительства, секретность, охрану отвечал генерал Л.
Гровс, впоследствии — главный инициатор ядерной бомбардировки Японии. К началу работы над ядерным проектом Р. Оппенгеймер был автором ряда научных работ по квантовым переходам, гравитационному коллапсу, расчету свойств мезонов, доказательству теоремы Эренфеста — Оппенгеймера. Результаты практического применения атомного оружия настолько поразили Р.
Оппенгеймера, что он стал активным противником военного использования атома. Высказывания ученого о необходимости сдерживания, ограничения ядерной гонки привели к отстранению Оппенгеймера от секретных программ Соединенных Штатов 1954 г. Сырьем для получения урана-235 была урановая руда из конголезского рудника бельгийской компании. Количество руды, вывезенной перед затоплением рудника в США, было ограничено.
Использовать технологию разделения разных изотопов урана на центрифуге не удалось. Для получения чистого урана-235, вступающего в реакцию расщепления, были использованы газовая диффузия, электромагнитное разделение, термодиффузия. К запланированному сроку лето 1945 г. Для подрывного устройства «Малыша» применили пушечную схему, при которой критическая масса заряда достигалась соединением двух блоков докритической массы при помощи порохового заряда.
В срабатывании пушечной схемы конструкторы не сомневались, поэтому испытания единственной бомбы не проводились. Подобных трудностей не было при производстве плутония-239. Его получали из урана-238, которого было накоплено достаточно. Плутониевые заряды были изготовлены для двух бомб, названных «Штучка» и «Толстяк».
Но пушечная схема для плутониевых зарядов была непригодна. Конструкторам пришлось использовать имплозивную схему подрыва, при которой десятки взрывных линз сжимали фрагменты оружейного плутония до критической массы. Первые испытания, практическое применение ядерного оружия Первое испытание безоболочечной бомбы «Штучка» 16 июля 1945 г.
Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие.
По сути, внутри термоядерной бомбы содержится небольшая атомная бомба, которая взрывается во время детонации, а высвобождаемая при этом энергия используется в качестве своеобразного термоядерного «детонатора». Топливо для ядерного синтеза нагревается до невероятно огромной температуры. Но этого мало для запуска термоядерного синтеза. Создание необходимых условий обеспечивает плутониевый стержень, который в результате сжатия переходит в надкритическое состояние — начинается ядерная реакция внутри контейнера.
Испускаемые плутониевым стержнем в результате деления ядер плутония нейтроны взаимодействуют с ядрами лития-6, в результате чего получается тритий, который далее взаимодействует с дейтерием. Если оболочка контейнера была изготовлена из природного урана, то быстрые нейтроны, образующиеся в результате реакции синтеза, вызывают в ней реакции деления атомов урана-238, добавляющие свою энергию в общую энергию взрыва. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности, так как за оболочкой могут располагаться еще другие слои дейтерида лития и слои урана-238 слойка. 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.
Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы двум физикам: Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, позднее сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.
Термоядерное горючее требовалось каким-то образом обжать взрывом. В 1951 году американцы даже почти сделали это, испытав чрезвычайно сложный в изготовлении тороидальный, а не сферический, имплозивный заряд, в центр которого помещалась ёмкость с жидким водородом. Водород частично сдетонировал, но для изготовления термоядерных боеприпасов такой метод явно не годился. Не годилась и идея британцев — изготовить большой полый шар из сверхкритической массы плутония и поместить капсулу с термоядерным горючим внутрь. Взорвалось сильно — 700 килотонн даже без капсулы.
Но бомба сожрала 120 килограммов плутония — это столько, сколько Британия могла произвести за год. Термоядерный заряд должен был располагаться отдельно от инициирующего, соответственно, для осуществления радиационного обжатия требовались решения нетривиальные. В современной конструкции оба заряда — инициирующий и термоядерный — помещаются в заполненную рентгенопрозрачным пластиком общую оболочку из обеднённого урана. При подрыве ядерного заряда внешняя оболочка, в том числе и её затенённый термоядерной капсулой участок, «освещённый» благодаря рассеянию излучения в пластике, предсказуемо превращается в плазму также излучающую соответствующий своей температуре рентген. И давление направленного внутрь излучения симметрично — именно равномерное давление со всех направлений требует изощрённых методов — обжимает капсулу.
Капсула, в свою очередь, для обеспечения равномерного сжатия могла представлять собой цилиндр, усеченный конус, яйцо, — лишь в 80-х удалось добиться равномерного действия излучения, позволяющего использовать капсулы в форме сферы. Внешний её слой, опять-таки, состоит из обеднённого урана, средний из термоядерного горючего, внутренний же из подкритической массы плутония. В результате обжатия плотность плутония увеличивается, критическая масса достигается и происходит второй ядерный взрыв.
Please wait while your request is being verified...
В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной. Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее.
История создания первой водородной бомбы: последствия термоядерного взрыва
Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Такой стереотип работы нейтронной бомбы возник еще во времена СССР из-за непонимания принципа ее работы. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
| One moment, please... | неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. |
| Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают | Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика | Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. |
| Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР | Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой. |
Последствия взрыва водородной бомбы
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.
И это очередной повод вспомнить о масштабах ее разрушительных последствий и о том, какую угрозу представляет собой оружие массового поражения. Карибский кризис 1962 года показал, насколько хрупким и беззащитным может быть мир на фоне ядерной угрозы, поэтому в бессмысленной гонке на уничтожение друг друга СССР и США смогли прийти к компромиссу и подписать первый договор, регламентировавший разработку ядерного оружия, — Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой, к которому впоследствии подключились многие страны мира. Теоретическая возможность получения энергии путем термоядерного синтеза была известна еще до Второй мировой войны.
Также известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путем сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества, но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. 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. Именно эта реакция протекает в недрах звезд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжелые ядра гелия. 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.
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. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.
Огненный шар «Апельсина» рос медленнее, и его сияние, которое не было столь ярким, как у «Тика», появилось лишь после того, как шар поднялся. Взрыв прервал радиосвязь на тысячи километров вокруг, вызвал затемнение на экранах радаров и частично ослепил кроликов на растоянии более 480 километров от места взрыва. Это смертоносное оружие, которое, постоянно совершенствуясь, уменьшается в размерах и увеличивается в мощности, является гарантией того, что ни одна страна, какой бы сильной она ни была, не рискнет начать термоядерную войну.
Чистая водородная бомба В течение 1954—1955 гг. В течение двух роковых лет мы чуть было не потеряли водородную бомбу. Фактически мы ее потеряли, хотя ни мы, ни русские в то время этого полностью не сознавали. Лишь сейчас, когда опасность, к счастью, миновала, можно, не выходя за рамки дозволенного, рассказать об одном из самых роковых кризисов современности. Как это ни парадоксально, наше тяжелое положение в деле создания самого мощного оборонительного оружия— единственного оружия, которое могло уравновесить подавляющее превосходство противника в живой силе,— сложилось не в результате шпионской или диверсионной вражеской деятельности, это не было также результатом нашей халатности или небрежности. Как ни странно, все произошло из-за того, что водородная бомба оказалась слишком «хорошим» оружием — настолько мощным, что оно может уничтожить сотни миллионов людей, не разбирая, кто друг, а кто враг.
Но самым ужасным было то, что водородное оружие оказалось настолько «грязным», что его применение грозило отразиться на наследственности человека, на будущих поколениях. Очевидно, столь грязное оружие, способное калечить и убивать несметные миллионы людей, равно как и нерожденные поколения, не могло быть применено ни при каких условиях. Даже если мы открыто и не заявим об отказе от этого оружия, Советский Союз и другие страны знают, что применение его нашей или любой другой страной немыслимо. Это, разумеется, означает, что такое оружие нельзя рассматривать как средство отражения агрессии, и поэтому обладание им стало бы бессмысленным. В своем докладе, сделанном при закрытых дверях перед сенатской подкомиссией 25 мая 1956 г. Гэвин заявил, что «тотальное ядерное нападение военно-воздушных сил на Советский Союз приведет к нескольким сотням миллионов жертв, которые могут быть и с той, и с другой стороны, в зависимости от направления ветра».
Наш запас водородных бомб мог не только стать бесполезным как средство сдерживания агрессии, но и превратиться в самое мощное пропагандистское оружие, направленное против нас самих. Эта идея завоевала миллионы сторонников не только в коммунистическом мире и среди нейтральных стран, но и в нашей стране, где проблема запрещения дальнейших испытаний мощных водородных бомб превратилась в один из главных вопросов предвыборной президентской кампании 1956 г. В совместном советско-индийском заявлении от 13 декабря 1955 г. В своем рождественском послании 1955 г. Эдлай Стивенсон, выступая в апреле и мае 1956 г. Впоследствии он заменил это предложение проектом заключения соглашения с СССР о прекращении испытаний мощных водородных бомб.
Истинный смысл вопроса «испытывать или не испытывать» был разъяснен выдающимся внешнеполитическим экспертом, бывшим послом в Советском Союзе Джорджем Ф. Кеннэном, профессором Института прогрессивных исследований в Принстоне. Нельзя игнорировать чувства этих миллионов». То, что ужасные радиоактивные осадки действительно вызывали беспокойство наших руководителей, стало ясно после выступления президента Эйзенхауэра на пресс-конференции за несколько дней до тихоокеанских испытаний 1956 г. Он заявил, что одна из основных целей программы предстоящих ядерных испытаний состоит в создании оружия с «меньшим количеством осадков». В заявлении Льюиса Л.
Страусса, бывшего тогда председателем Комиссии по атомной энергии, а затем в заявлении самого президента Эйзенхауэра в ходе избирательной кампании 1956 г. Испытания именно этого «чистого» оружия я наблюдал утром 21 мая с палубы флагманского корабля «Маунт Мак-Кинли» у атолла Бикини. Как сообщил Страусс, «максимальный эффект оружия, испытанного в Тихом океане весной и летом 1956 г. Эти испытания «подтвердили,— добавил Страусс,— что существует много факторов, включая оперативные, которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах до таких размеров, о которых до сих пор и не подозревали». Под «оперативными факторами», о которых говорил Страусс, подразумевался взрыв многомегатонной водородной бомбы на большой высоте, примерно девять тысяч метров, т. Когда взрыв происходит на высоте, превышающей этот радиус от 5 до 6,5 километра , огненный шар не касается земли или водной поверхности и поэтому не поднимает при взрыве тысячи тонн земли или воды, зараженных радиоактивными частицами и образующих гигантское облако, дающее смертоносные осадки.
Однако предположение Страусса о том, что существует много факторов, кроме чисто оперативных, «которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах», может означать только одно — уменьшение количества используемого расщепляющегося материала, прежде всего урана, который является основным источником опасных осадков. Эта мысль была еще. Можно надеяться на дальнейший прогресс в этом направлении». Так как в качестве детонаторов водородных бомб служат обычные атомные бомбы и так как все атомные бомбы в зависимости от их размеров вызывают образование определенного количества осадков, то ясно, что и любая водородная бомба образует при взрыве радиоактивные осадки. С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена.
Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения. Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми. Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах. Анализы, проведенные японцами, показали, что тайна «грязной» водородной бомбы заключается в успешном превращении урана «Доктор Джекилл» в уран «Мистер Хайд» названия «Доктор Джекилл» и «Мистер Хайд» взяты из фантастического рассказа Р.
Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238. В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв. Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента. Так как наличие вещества «Джекилл и Хайд» определяет степень загрязненности водородной бомбы это в основном бомба из урана-238 , очевидно, что единственной возможностью создать «чистую» водородную бомбу является удаление «грязного» элемента.
Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3. Но водород-3, или тритий, вес которого в три раза больше обычного водорода, исчез на Земле миллионы лет назад. Нейтрон, выделяемый при делении урана-235 в реакторе, попадает в ядро лития-6, которое состоит из трех протонов и трех нейтронов. При этом образуются два газа — тритий, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов, и гелий, ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов.
На общую массу ядер трития и гелия приходится, таким образом, три протона и три нейтрона ядра бывшего лития-6 плюс дополнительный нейтрон, образовавшийся при делении урана. Получение трития в большом количестве, необходимом для создания запаса «чистых» водородных бомб порядка нескольких мегатонн с взрывной силой, создаваемой исключительно за счет синтеза дейтерия и трития не принимая во внимание взрывную силу атомной бомбы-детонатора ,— процесс исключительно дорогой, требующий наличия большого числа ядерных реакторов стоимостью много миллионов долларов. Однако, как уже отмечалось, есть основания предполагать, что наши ученые разработали простой и дешевый метод получения трития в самой бомбе в ходе процесса синтеза. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. Когда атомная бомба-детонатор взрывается, нейтроны, выделяемые в ходе этого процесса, попадают в литий-6 и превращают его в тритий и гелий, как об этом уже ранее говорилось.