Ключевое отличие: Основное различие между водородной бомбой и атомной бомбой состоит в том, что атомная бомба использовала ядерное деление для создания энергетического взрыва, тогда как водородная бомба использует ядерный синтез. Водородная бомба. Бомба атомная — синоним бомбы ядерной, бомба водородная — термоядерной. Термоядерное оружие нового поколения может резко снизить порог применимости ядерных вооружений и нарушить сложившийся стратегический баланс.
В чем разница между атомной и ядерной бомбой?
В качестве топлива в атомных бомбах обычно используется крайне нестабильный ядерный материал, такой как уран-235 или плутоний-239. Эти изотопы нестабильны, поскольку имеют избыток нейтронов по сравнению со стабильными изотопами того же элемента. Для того чтобы произошел взрыв, бомба должна быть воспламенена, чтобы ядерный материал быстро сжался. Это можно сделать несколькими способами, но одним из наиболее распространенных является использование обычных взрывчатых веществ например, тротила для создания высокого давления и температуры в центре бомбы. После взрыва в атомной бомбе начинается интенсивная цепная реакция деления ядер. В ходе этой реакции ядра атомов урана или плутония расщепляются на более мелкие ядра с выделением большого количества энергии. Эти более мелкие ядра, называемые продуктами деления, также испускают дополнительные нейтроны, которые могут вызвать деление других ядер, что еще больше усиливает реакцию. Помимо первоначального взрыва, при взрыве атомных бомб выделяется вредное ионизирующее излучение, которое может нанести долгосрочный ущерб людям и окружающей среде.
Это излучение может вызывать такие заболевания, как рак, и оказывать длительное генетическое воздействие. Что такое ядерная бомба? К ядерным бомбам относятся как атомные бомбы, работающие за счет деления ядер, так и термоядерные бомбы, известные как водородные или термоядерные бомбы.
Другие изотопы предлагались, но реальных изделий не создано были, например, предложения сделать бомбу на калифорнии, ввиду крайне малой критической массы были бы возможны даже атомные пули. Термоядерная водородная используют энергию синтеза.
При этом для инициирования синтеза требуется высокая температура, даваемая атомной бомбой отсюда - термоядерная, а водородная она оттого, что употребляются изотопы водорода - дейтерий и тритий; в первом американском испытании использовались именно они, однако система оказалась непрактична, и принятые на вооружении используют дейтрид лития, а тритий образуется при нейтронном облучении лития. Принципиальная возможность получить нужную температуру не посредством ядерного взрыва существует, и, по некоторым утверждениям, это было реализовано по программе "мирных ядерных взрывов" для нефтедобычи, рытья каналов и т. Дело в том, что изотопы при ядерном взрыве радиоактивны, и создают загрязнение, особенно опасное при попадании вовнутрь организма с водой, едой, воздухом... При термоядерном же образуется гамма-излучение и нейтроны, последние могут, действуя на материалы бомбы, превращать их в радиактивные изотопы, но соответствующим подбором этого можно избежать.
Теплонепроницаемая оболочка может содержать 3 слоя, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота. Вблизи резервуара с изотопами водорода помещается атомный заряд. При подрыве атомного заряда изотопы водорода нагреваются до высоких температур, создаются условия для протекания термоядерной реакции и взрыва водородной бомбы. Однако, в процессе создания водородных бомб было установлено, что непрактично использовать изотопы водорода, так как в таком случае бомба приобретает слишком большой вес более 60 т.
Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики водородной бомбы была радиоактивность трития, которая делала невозможным его длительное хранение. В ходе исследования 2 вышеуказанные проблемы были решены. Жидкие изотопы водорода были заменены твердым химическим соединением дейтерия с литием-6. Это позволило значительно уменьшить размеры и вес водородной бомбы. Кроме того, гидрид лития был использован вместо трития, что позволило размещать термоядерные заряды на истребителях бомбардировщиках и баллистических ракетах. Создание водородной бомбы не стало концом развития термоядерного оружия, появлялись все новые и новые его образцы, была создана водородно- урановая бомба, а также некоторые ее разновидности — сверхмощные и, наоборот, малокалиберные бомбы. Последним этапом совершенствования термоядерного оружия стало создания так называемой «чистой» водородной бомбы. Водородная бомба Первые разработки этой модификации термоядерной бомбы появились еще в 1957 году, на волне пропагандистских заявлений США о создании некоего «гуманного» термоядерного оружия, которое не несет столько вреда для будущих поколений, сколько обычная термоядерная бомба.
В претензиях на «гуманность» была доля истины. Хотя разрушительная сила бомбы не была меньшей, в то же время она могла быть взорвана так, чтобы не распространялся стронций-90, который при обычном водородном взрыве в течение длительного времени отравляем земную атмосферу. Все, что находится в радиусе действия подобной бомбы, будет уничтожено, однако опасность для живых организмов, которые удалены от взрыва, а также для будущих поколений, уменьшится. Однако данные утверждения были опровергнуты учеными, которые напомнили, что при взрывах атомных или водородных бомб образуется большое количество радиоактивной пыли, которая поднимается мощным потоком воздуха на высоту до 30 км, а потом постепенно оседает на землю на большой площади, заражая её. Исследования, проведенные учеными, показывают, что понадобится от 4 до 7 лет, чтобы половина этой пыли выпала на землю.
В обоих случаях используется энергия преобразования ядер. Но принцип «работы» термоядерного заряда отличается: это термоядерный синтез, а не распад. Наиболее совершенные модели термоядерных бомб имеют «начинку» из плутония, либо обеднённого урана, газообразного дейтерия, дейтерида лития. Данный процесс происходит весьма стремительно. Сила же взрыва зависит от того, какой объём дейтерида лития-6 успеет вступить в реакцию. Нарастить же «силу» ядерной бомбы так быстро и легко не удастся. Зона поражения водородной бомбы в разы больше, чем радиус поражения ядерной. Только вот разработчики подобного вооружения идут на хитрость: внутри термоядерной бомбы находится ядерная не всегда , что приводит и к мощному поражению взрывом, и радиационным заражением территории. Атомная бомба внутри водородной может также использоваться для «запуска» термоядерного синтеза. Мощность советской водородной бомбы, созданной в 1961 году, превысила 58 мегатонн. Высота «ядерного гриба» составила не менее 67 км, а огненный шар от взрыва имел диаметр 4,6 км. Облако взрыва распространилось на расстояние 800 км, а ударную волну почувствовали даже самолёты, находившиеся на расстоянии в 250 км от эпицентра взрыва. В перспективе СССР собирался создать и водородную бомбу мощностью в 100 мегатонн, но мощность итоговой конструкции уменьшили, чтобы, как сказал Никита Хрущёв «окошки в Москве не побить».
Что такое ядерное оружие и сколько его у России. Простыми словами
Атомная бомба vs Водородная бомба. Атомная бомба — это ядерное оружие, основанное на делении, реакции, при которой ядро или атом распадается на две части. Атомная бомба и водородная бомбы являются мощным оружием, которое использует ядерные реакции в качестве источника взрывной энергии. Ученые впервые разработали технологию ядерного оружия в ходе Второй мировой войны. Ядерный гриб от атомной бомбы мощностью 23 кт. на испытаниях (Невада, 1953 год).
Термоядерный заряд. Отличие водородной бомбы от атомной: список различий, история создания
Интенсивность ударной волны и количество выделяемой энергии превышает атомную в разы. Что мощнее: ядерная или водородная бомба? Пока ученые ломали голову над тем, как пустить атомную энергию полученную в процессе термоядерного синтеза водорода в мирные цели, военные уже провели не с один десяток испытаний. Выяснилось, что заряд в несколько мегатонн водородной бомбы мощнее атомной в тысячи раз. Даже трудно представить, что было бы с Хиросимой да и с самой Японией , если бы в брошенной на нее 20-ти килотонной бомбе был водород. Рассмотрим мощную разрушительную силу, которая получается при взрыве водородной бомбы в 50 мегатонн: Огненный шар: диаметр в 4,5 -5 километра в диаметре. Звуковая волна: взрыв можно услышать, находясь на расстоянии в 800 километров.
Энергия: от освобожденной энергии, человек может получить ожоги кожного покрова, находясь от эпицентра взрыва до 100 километров. Ядерный гриб: высота более 70 км в высоту, радиус шапки — около 50 км. Атомные бомбы такой мощности еще ни разу не взрывали. Есть показатели бомбы сброшенной на Хиросиму в 1945 году, но своими размерами она значительно уступала водородному разряду описанному выше: Огненный шар: диаметр около 300 метров. Ядерный гриб: высота 12 км, радиус шапки — около 5 км.
Как атомный, так и водород отличаются несколькими сравнительными способами. Водородная бомба считается более мощной, чем атомная бомба, из-за их соответствующих принципов и относительных сил. Обе эти бомбы используют радиоактивные элементы урана и плутония для создания ядерной энергии, но отличаются тем, как используются эти элементы. Водородная бомба также известна как «термоядерные» бомбы и генерирует энергию от бомбы деления для сжатия и термоплавкого топлива. Атомная бомба работает путем атомного деления или расщепления атомного ядра, а водородная бомба работает путем атомного синтеза или объединения атомных ядер. По принципу деление делает радиоактивные элементы расщепляемыми от больших атомов до более мелких, в то время как слияние объединяет небольшие атомы для создания больших, что приводит к тому, что водородная бомба высвобождает больше энергии, чем атомная бомба. Энергия, выделяемая атомной бомбой, в миллионы раз больше, чем выброшенная в химических реакциях, тогда как водородная бомба может выпустить в три-четыре раза больше атомной бомбы. Считается, что атомные бомбы имеют тонну TNT до 500 000 тонн тротила, поэтому мы можем грубо оценить, насколько опасна водородная бомба. Атомные бомбы задерживаются взрывом от детонационного устройства TNT. Это приводит к тому, что радиоактивные элементы Уран-235 и Плутоний-239 сталкиваются друг с другом в большом количестве энергии. Это приводит к цепной реакции, когда больше атомов разрушается, и энергия высвобождается.
Для начала реакций синтеза требовалось введение в смесь трития. Реакция дейтерия с тритием должна была обеспечить повышение температуры до условий дейтериево-дейтериевого синтеза. Но тритий, ввиду своей радиоактивности период полураспада всего 12 лет в природе практически не встречается и его приходится получать искусственным путем в реакторах деления. Это делало его на порядок дороже оружейного плутония. Кроме того каждые 12 лет половина полученного трития просто исчезала в результате радиоактивного распада. Применение газообразных дейтерия и трития в качестве ядерного топлива было невозможно и приходилось применять сжи- женный газ, что делало взрывные устройства малопригодными для практического приме- нения. Исследования проблем «классического супера» продолжалось в США до конца 1950г. Исследования зашли в тупик. В апреле 1946г. Через какое-то время после совещания он передал материалы, связанные с этими рабо- тами, представителям советской разведки и они попали к нашим физикам. В начале 1950г. Фукс был арестован и этот источник информации «иссяк». В конце августа 1946г. Теллер выдвинул идею, альтернативную «классическому суперу», которую он назвал «Alarm Clock». Сахаровым под названием «слойка», а в США никогда не реализовывался. Идея заклю- чалась в окружении ядра делящейся атомной бомбы слоем термоядерного горючего из смеси дейтерия с тритием. Излучение от атомного взрыва способно сжать 7-16 слоев горючего, перемежающегося со слоями делящегося материала и нагреть его примерно до такой же температуры, как и само делящиеся ядро. Это опять же требовало исполь- зования очень дорогого и неудобного трития. Термоядерное топливо окружала оболочка из урана-238 которая на первом этапе выполняла роль теплоизолятора, не давая энер- гии выйти за пределы капсулы с топливом. Без нее горючие, состоящие из легких элементов было бы абсолютно прозрачно для теплового излучения, и не прогрелось бы до высоких температур. Непрозрачный уран, поглощая эту энергию, возвращал часть ее обратно в топливо. Кроме того, они увеличивают сжатие горючего путем сдерживания его теплового расширения. На втором этапе, уран подвергался распаду за счет нейтро- нов, появившихся при синтезе, выделяя дополнительную энергию. В сентябре 1947г. Теллер предложил использовать новое термоядерное горючее - дейтерид лития-6 являющееся при нормальных условиях твердым веществом. Литий поглощая нейтрон делился на гелий и тритий с выделением дополнительной энергии, что еще больше повышало температуру, помогая начаться синтезу. Идею «слойки», использовали и британские физики при создании при создании своей первой бомбы. Но будучи тупиковой ветвью развития термоядерных систем эта схема отмерла. Перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость позволила предложенная в 1951г. Для инициирования термоядерного синтеза предполагалось сжимать термоядерное топливо, используя излучение от первичной реакции расщепления, а не ударную волну т. Эта модель американской водородной бомбы получила название Улама-Теллера. На практике все происходит следующим образом. Компоненты бомбы помещаются в цилиндрический корпус с триггером на одном конце. Термоядерное топливо в виде ци- линдра или эллипсоида помещается в корпус из очень плотного материала — урана, свинца или вольфрама. Внутри цилиндра аксиально помещен стержень из Pu-239 или U-235, 2-3 см. Все оставшееся пространство корпуса заполняется пласт- массой. При подрыве триггера испускаемые рентгеновские лучи нагревают урановый корпус бомбы он начинает расширяться и охлаждаться путем уноса массы абляции. Явление уноса, подобно струе кумулятивного заряда направленного внутрь капсулы, развивает огромное давление на термоядерное горючие. Два других источника давления движение плазмы после срабатывания первичного заряда корпус капсулы как и всё устройство представляет собой ионизированную плазму и давление рентгеновских фотонов не оказывают значительного влияния на обжатие. При обжатии стержня из делящегося материала он переходит в надкритическое состояние. Быстрые нейтроны, образующиеся при делении триггера и замедленные дейтеридом лития до тепловых скоростей начинают цепную реакцию в стержне. Происходит еще один атомный взрыв действующий наподобие «запальной свечи» и вызывающий еще большее увеличивает дав- ления и температуры в центре капсулы, делая их достаточными для разжигания термо- ядерной реакции. Урановый корпус мешает выходу теплового излучения за его пределы, значительно увеличивая эффективность горения. Температуры, возникающие в ходе термоядерной реакции многократно превышают образующиеся при цепном делении до 300 млн. Все это происходит примерно за несколько сотен нано- секунд. Описанная выше последовательность процессов на этом заканчивается, если корпус заряда изготовлен из вольфрама или свинца. Однако если изготовить его из U-238 то образующиеся при синтезе быстрые нейтроны, вызывают деление ядер U-238. Деление одной тонны U-238 дает энергию, эквивалентную 18 Мт. При этом обраэуется много радиоактивных продуктов деления. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрыв водородной бомбы. Чисто термоядерные заряды создают значи- тельно меньшее заражение обусловленное только взрывом триггера. Для дальнейшего увеличения величины заряда можно использовать энергию второй ступени для сжатия третьей. На каждой стадии в таких устройствах возможно усиление мощности в 10-100 раз. Модель требовала большого количества трития, и для его производства американцы построили новые реакторы. Работы шли в большой спешке, ведь Советский Союз к тому времени уже создал атомную бомбу. Штатам оставалось только надеяться, что СССР пошел по украденному Фуксом тупиковому пути который был арестован в Англии в январе 1950г. И эти надежды оправдались. Первые термоядерные устройства были взорваны в ходе операции Greenhouse Оран- жерея на атолле Эниветок Маршалловы острова. Операция включала четыре испытания. В ходе первых двух «Dog» и «Easy» в апреле1951г. Это был чисто исследовательский эксперимент по изучению термоядерного горения дейтерия. Устройство представляло собой ядерный заряд в виде тора 2,6м. Выход энергии от синтеза в этом устройстве очень невелик по сравнению с выходом энергии от деления ядер урана. В нем в качестве термоядерного топлива использова- лась смесь дейтерия с тритием, охлажденная до жидкого состояния, и находящаяся внутри ядра из обогащенного урана. Устройство создавалось для испытания принципа увеличения мощности атомного заряда за счет дополнительных нейтронов возникающих в реакции синтеза. Эти нейтроны, попадая в зону реакции деления, увеличивали их интенсивность увеличивалась доля ращепившихся ядер урана а следовательно и силу взрыва. Для ускорения разработок в июле 1952г. Лоуренса в Калифорнии. Это было первое устройство, созданное по принципу Теллера-Улама. Весило оно около 80т. Термоядерное горю- чее дейтерий — тритий находилось в жидком состоянии при температуре, близкой к абсолютному нулю в дьюаровском сосуде по центру которого проходил плутониевый стр- ежень. Сам сосуд окружал корпус-толкатель из природного урана, массой более 5т. Целиком сборка помещалась в огромную стальную оболочку, 2м. Эксперимент стал промежуточным шагом амери- канских физиков на пути к созданию транспортабельного водородного оружия. В этом плане впереди оказались советские ученые, использовавшие дейтерид Li6 уже в первой советской термоядерная бомбе испытанной в августе 1953г. Американский же завод по производ- ству Li6 в Ок-Ридже был пущен в эксплуатацию только к середине 1953г. После операции «Ivy Mike» оба ядерных центра в Лос- Аламосе и Калифорнии приступили к спешной разработке более компактных зарядов с использованием дейтерида лития, которые возможно было бы применять в боевых усло- виях. В 1954г. Однако для скорейшего оснащения вооруженных сил новым ору- жием три типа устройств, были сразу, без испытаний, изготовлены малой серией по 5 изделий. Одним из них стла бомба EC-16 ее испытание под именем «Jughead» планиро- валось провести в ходе операции «Castle». Это была транспортабельная версия криогенной системы «Mike» масса бомбы 19т. Но после первых успеш- ных испытаний устройств с дейтеридом лития EC-16 моментально устарела и даже не испытывалась. Такое горючие применялось в США впервые поэтому мощность взрыва сильно превысила ожидаемую в 4-8Мт. Причина неожиданно высокой мощности состояла в Li7 который по ожиданиям должен был быть достаточно инертным, но в действительности при поглощении быстрых нейтронов атом Li7 тоже делился на тритий и гелий. Этот «незапланированный» тритий и обеспечил 2-х крат- ное усиление мощности. Кратер от взрыва получился 2км. Масса устройства составляла 10. Успешный результат первого испытаня привел к отказу от криогенных проектов «Jughead» EC-16 и «Ramrod» криогенного близнеца устройства «Morgenstern». Из-за дефицита обогащенного Li6 в следующем испытани «Castle Romeo» исполь- зовался заряд из природного 7. Термоядерное устройство под именем «Runt I» было взорвано 26 Марта 1954г. Одновременно это было контрольное испытание термоядерной бомбы получившей обозначение EC-17. Мощность взрыва составила 11Мт. Как и в случае с «Bravo», выделившаяся мощность намного превысила ожидаемые 1. Масса устройства - 18т. Энерговыделение — 6,9 Мт. Взрыв оставил на дне лагуны кратер 100м. Масса устройства — 12,5 т. Испытание было неудачным. Вместо планировавшейся 1Мт. Это произошло из-за того, что нейтронный поток от триггера достиг второй ступени, пред- варительно разогрев ее и помешав эффективному обжатию. Остальные изделия, испытан- ные в «Castle», содержали бор-10, служащий хорошим поглотителем нейтронов и снижа- ющим эффект предварительного разогрева термоядерного топлива. Это дало прибавку мощности в 2. Мощность взрыва составила 13. Масса «Runt II» 17,8т. Вклю- чение в график испытания этого заряда произошло из-за чрезвычайного успеха «Castle Romeo» и исключения испытаний устройств «Ramrod» и «Jughead». По сравнению с весом остальных зарядов, эта бомба выглядит совсем небольшой масса - 2. Первона- чально она разрабатывалось как чисто атомная бомба с мощностью в диапазоне сотен килотонн в которой применялось радиационное обжатие одного атомного заряда другим. Идея была сохранена но в проект добавили термоядерное горючее для увеличения мощ- ности. Проект выиграл в весе, но применение в нем дорогого и отсутствующего на тот момент в должных количествах материала - высокообогащенного лития сдерживало его производство до 1955г. Таким образом на вооружение США уже в 1954г поступили в ограниченном коли- честве первые термоядерные бомбы. Это были огромные и тяжелые мастодонты ЕС-14 «Alarm Clock» масса 14т. Эти заряды изготовлены сериями по 5 шт. Термоядерная бомба Mk. Взять ее в полет мог только B-36. Для ее эксплуатации требовались специальные машины, средства и приспособления. Подве- сить ее в самолет могли лишь на одной авиабазе, что было крайне неудобно и снижало гибкость применения этого оружия. Поэтому все пять Mk. После операции «Castle» было развернуто серийное производство новых термоя- дерных зарядов, начавших поступать на вооружение в 1955г. Серийная версия «Zombie» «Castle Nectar» - Mk. В 1955- 1957гг. В 1955 — 56гг. Наследник «Castle Yankee» - Mk. В 1954-55 гг. В 1956г. Энерговыделение составило 3. Важное отличие этого заряда от испытанных ранее то, что он был сразу конструктивно оформлен в виде авиабомбы и впервые в США было произведено бом- бометание термоядерного устройства с самолета. Самая мощная американская бомба была разработана по программе B-41. Работы начались в 1955г. Прототипы бомбы TX-41, ис- пытывался в тестах "Sycamore", "Poplar" и "Pine" операции "Hardtack" на полигоне в Тихом океане, между 31 маем и 27 июлем 1958г.
Именно благодаря этим частицам, которые могут приобретать после распада атома высокую скорость, и возможны цепные реакции, лежащие в основе атомного оружия. В результате образуются осколки деления и два нейтрона, каждый из которых также может поразить атом урана. Таким образом количество распадов начинает увеличиваться в геометрической прогрессии. Однако, чтобы запустить такой процесс, нужно достичь критической массы материала. Если в атомном заряде масса урана будет меньше критической, то никакого взрыва не произойдет. Поэтому в атомную бомбу закладывают несколько кусочков радиоактивного материала, отделенных друг от друга. В момент взрыва детонирующие заряды сталкивают эти кусочки, достигается критическая масса и начинается взрывной процесс. В водородной бомбе вместо радиоактивного распада используется реакция ядерного синтеза. В ходе нее ядра атомов сливаются воедино, образуя более тяжелый элемент.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Есть ли какая-то разница между атомными и водородными бомбами? Почему водородная бомба сильнее атомной бомбы? И атом, и водород различаются несколькими сравнительными способами. Водородная бомба считается более мощной, чем атомная бомба из-за их соответствующих принципов и относительной силы. Обе эти бомбы используют урановые и плутониевые радиоактивные элементы для создания ядерной энергетики, но различаются по тому, как эти элементы используются. Водородная бомба также известна как «термоядерные» бомбы и генерирует энергию из бомбы деления для сжатия и нагревания термоядерного топлива.. Атомная бомба работает атомным делением или расщеплением атомного ядра, в то время как водородная бомба работает атомным синтезом или объединением атомных ядер. В принципе, в результате деления радиоактивные элементы распадаются от крупных атомов на более мелкие, в то время как синтез объединяет мелкие атомы в более крупные, в результате чего водородная бомба выделяет больше энергии, чем атомная бомба.
Что такое бомба? Атомные электростанции работают по принципу высвобождения и сковывания ядерной энергии. Этот процесс обязательно контролируется. Высвобожденная энергия переходит в электричество. Атомная бомба приводит к тому, что происходит цепная реакция, которая совершенно не поддается контролю, а огромное количество освобожденной энергии наносит чудовищные разрушения. Уран и плутоний - не такие уж и безобидные элементы таблицы Менделеева, они приводят к глобальным катастрофам.
Атомная бомба Чтобы понять, какая самая мощная атомная бомба на планете, узнаем обо всем подробнее. Водородные и атомные бомбы относятся к атомной энергетике. Если объединить два кусочка урана, но каждый будет иметь массу ниже критической, то этот «союз» намного превысит критическую массу. Каждый нейтрон участвует в цепной реакции, потому что расщепляет ядро и высвобождает еще 2-3 нейтрона, которые вызывают новые реакции распада. Нейтронная сила совершенно не поддается контролю человека. Меньше чем за секунду сотни миллиардов новообразованных распадов не только освобождают огромное количество энергии, но и становятся источниками сильнейшей радиации.
Этот радиоактивный дождь покрывает толстым слоем землю, поля, растения и все живое. Если говорить о бедствиях в Хиросиме, то можно заметить, что 1 грамм взрывчатого вещества стал причиной гибели 200 тысяч человек. Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы Считается, что вакуумная бомба, созданная по новейшим технологиям, может конкурировать с ядерной. Дело в том, что вместо тротила здесь используется газовое вещество, которое мощнее в несколько десятков раз. Авиационная бомба повышенной мощности - самая мощная вакуумная бомба в мире, которая не относится к ядерному оружию. Она может уничтожить противника, но при этом не пострадают дома и техника, а продуктов распада не будет.
Каков принцип ее работы? Сразу после сбрасывания с бомбардировщика срабатывает детонатор на некотором расстоянии от земли. Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако. При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища.
Теоретически максимальный верхний предел мощности атомной бомбы, которую люди в настоящий момент могут изготовить, составляет около 800 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Но такую бомбу никто не делает, так как мощность в 500 000 тонн — уже вершина безумия. Кстати, ядерное топливо уран-235, который используется в атомной бомбе, делится не полностью. Например, атомная бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, Япония, содержала 60 килограммов урана-235. Но успешному делению подверглось только 700 граммов топлива.
Поэтому, если вы хотите создать крупную ядерную бомбу с большой мощностью и оснастить ею боеголовку управляемой ракеты, вы должны овладеть технологией водородной бомбы. Водородная бомба более сложная для изготовления. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. 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.
Бомба была взорвана на высоте 4000 метров над полигоном «Новая Земля». Ударная волна после взрыва три раза обогнула земной шар. Несмотря на успешное испытание, бомба на вооружение не поступила [9] ; тем не менее, создание и испытание сверхбомбы имели большое политическое значение, продемонстрировав, что СССР решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа ядерного арсенала. Основная статья: История создания схемы Теллера — Улама Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом, была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру осенью 1941 года [10] , в самом начале Манхэттенского проекта. Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь. Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам. Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость.
Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма-излучение, порождённые первичным взрывом, могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию обжатие и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма. Взрыв «Джордж» В 1951 году была проведена серия испытаний под общим наименованием Операция «Парник» англ. Operation Greenhouse , в ходе которой отрабатывались вопросы миниатюризации ядерных зарядов при увеличении их мощности. Одним из испытаний в этой серии стал взрыв под кодовым наименованием « Джордж » англ. George , в котором было взорвано экспериментальное устройство, представлявшее собой ядерный заряд в виде тора с небольшим количеством жидкого водорода, помещённым в центре. Основная часть мощности взрыва была получена именно за счёт водородного синтеза, что подтвердило на практике общую концепцию двухступенчатых устройств. Ivy Mike было проведено полномасштабное испытание двухступенчатого устройства с конфигурацией Теллера-Улама. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны, что в 450 раз превысило мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на японский город Нагасаки.
Атомный и ядерный взрыв в чем разница. Чем отличаются атомная, ядерная и водородная бомбы
путем ядерного синтеза. Термоядерное оружие (водородная бомба) — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия). на реакциях синтеза. Новость декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы.
Ядерный взрыв — есть ли защита от атомной бомбы?
Атомная и водородная бомбы отличие. Если сравнивать выделяемую энергию между ядерным делением и ядерном синтезе, то водородная бомба мощнее в 3 раза атомной. Так работают взрывные заряды атомных бомб, а также ядерные реакторы АЭС. Что касается термоядерной реакции или термоядерного взрыва, то там ключевое место отводится совсем иному процессу, а именно – синтезу гелия.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
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.
Вторые и последние атомные бомбы, когда-либо использовавшиеся в военных действиях, были сброшены Соединенными Штатами над японскими городами Хиросима и Нагасаки 6 и 9 августа 1945 года соответственно, в результате чего мгновенно погибло около 200 000 человек, а из-за радиации возникли долгосрочные последствия для здоровья. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Слияние происходит, когда два легких атомных ядра, таких как изотопы водорода дейтерий и тритий, сливаются вместе, образуя более тяжелое ядро, высвобождая при этом огромное количество энергии.
Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий.
Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву. Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как иногда называемой водородной. Вместо выделения энергии взрыва при расщеплении ядер тяжелых элементов, вроде урана, она генерирует даже большее ее количество путем слияния ядер легких элементов например, изотопов водорода в один тяжелый например, гелий. Почему предпочтительнее слияние ядер?
При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления. В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Слияние или синтез ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно.
Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь. Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества. На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления.
Схематически эта реакция показана на рисунке ниже. Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении. Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти. А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба.
Как все начиналось Еще летом 1942 г. В США сторонником этого подхода, и даже, можно сказать, его апологетом, был уже упомянутый выше Эдвард Теллер. Для Теллера его увлечение термоядерным синтезом в годы создания атомной бомбы сыграло скорее медвежью услугу. Будучи участником Манхэтенского проекта, он настойчивые призывал к перенаправлению средств на реализацию собственных идей, целью которых была водородная и термоядерная бомба, что не понравилось руководству и вызвало напряженность в отношениях. Поскольку в то время термоядерное направление исследований не было поддержано, то после создания атомной бомбы Теллер покинул проект и занялся преподавательской деятельностью, а также исследованиями элементарных частиц. Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г.
Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам. Принцип термоядерной бомбы Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века: вариант Теллера, известный как "классический супер"; более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер; окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия. Он, по-видимому, вполне самостоятельно и независимо от американцев чего нельзя сказать о советской атомной бомбе, созданной совместными усилиями ученых и разведчиков, работавших в США прошел все вышеперечисленные этапы проектирования. Первые два поколения обладали тем свойством, что они имели последовательность сцепленных "слоев", каждый из которых усиливал некоторый аспект предыдущего, и в некоторых случаях устанавливалась обратная связь.
Там не было четкого разделения между первичной атомной бомбой и вторичной термоядерной. В отличие от этого, схема термоядерной бомбы разработки Теллера-Улама резко различает первичный взрыв, вторичный, и при необходимости, дополнительный. Устройство термоядерной бомбы по принципу Теллера-Улама Многие его детали по-прежнему остаются засекреченными, но есть достаточная уверенность, что все имеющееся ныне термоядерное оружие использует в качестве прототипа устройство, созданное Эдвардом Теллерос и Станиславом Уламом, в котором атомная бомба т. Андрей Сахаров в Советском Союзе, по-видимому, независимо придумал аналогичную концепцию, которую он назвал "третьей идеей". Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. 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. Контейнер с первичным и вторичным зарядами был помещен в стальной корпус 80 дюймов шириной и 244 дюйма длиной со стенками в 10-12 дюймов толщиной, что было крупнейшим примером кованого изделия до того времени. Внутренняя поверхность корпуса был выстлана листами свинца и полиэтилена для отражения излучения после взрыва первичного заряда и создания плазмы, разогревающей вторичный заряд. Все устройство весило 82 тонны.
Последнее взаимодействие приводит к еще более мощному выделению энергии. Для сравнения, такая же реакция происходит в недрах звезд. Какая бомба мощнее?
Водородная или термоядерная бомба является более совершенным и мощным оружием, чем атомная. Разница взрывной силы может достигать в 1000 раз. Для примера, мощность взрыва ядерной бомбы «Толстяк», сброшенной в Японии составляла 0,021 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Мощность советской термоядерной «Царь-бомбы», испытанной в 1961 году, достигала 58,6 мегатонн.
Принципиальная возможность получить нужную температуру не посредством ядерного взрыва существует, и, по некоторым утверждениям, это было реализовано по программе "мирных ядерных взрывов" для нефтедобычи, рытья каналов и т. Дело в том, что изотопы при ядерном взрыве радиоактивны, и создают загрязнение, особенно опасное при попадании вовнутрь организма с водой, едой, воздухом... При термоядерном же образуется гамма-излучение и нейтроны, последние могут, действуя на материалы бомбы, превращать их в радиактивные изотопы, но соответствующим подбором этого можно избежать. Такая водородная бомба именуется "чистой", хотя ядерный запал некоторое заражение всё же создаёт если существует неядерный запал - то и этого заражения нет. Простое помещение дейтрида лития рядом с атомной бомбой-запалом приведёт к разбросу его без существенного выделения энергии, поэтому он окружается оболочками тяжёлого металла, не допускающими быстрого разлёта. Основная схема для современных бомб более сложна, и включает в себя металлический цилиндр, в котором находится стержень из дейтрида лития с плутониевым сердечником, окружённый слоем пластмассы.
Ядерный взрыв — есть ли защита от атомной бомбы?
Если в атомном заряде масса урана будет меньше критической, то никакого взрыва не произойдет. Поэтому в атомную бомбу закладывают несколько кусочков радиоактивного материала, отделенных друг от друга. В момент взрыва детонирующие заряды сталкивают эти кусочки, достигается критическая масса и начинается взрывной процесс. В водородной бомбе вместо радиоактивного распада используется реакция ядерного синтеза. В ходе нее ядра атомов сливаются воедино, образуя более тяжелый элемент. В качестве побочного продукта выделяется огромное количество энергии — намного больше, чем при ядерном распаде. Однако для осуществления такого слияния нужно сжать вещество так, чтобы ядра его атомов буквально «вошли» друг в друга. В водородных бомбах для этого используются ядерные заряды.
В момент взрыва они сжимают и нагревают находящийся в сердечнике бомбы дейтерий так, чтобы произошла реакция синтеза.
Принципиальная возможность получить нужную температуру не посредством ядерного взрыва существует, и, по некоторым утверждениям, это было реализовано по программе "мирных ядерных взрывов" для нефтедобычи, рытья каналов и т. Дело в том, что изотопы при ядерном взрыве радиоактивны, и создают загрязнение, особенно опасное при попадании вовнутрь организма с водой, едой, воздухом... При термоядерном же образуется гамма-излучение и нейтроны, последние могут, действуя на материалы бомбы, превращать их в радиактивные изотопы, но соответствующим подбором этого можно избежать. Такая водородная бомба именуется "чистой", хотя ядерный запал некоторое заражение всё же создаёт если существует неядерный запал - то и этого заражения нет. Простое помещение дейтрида лития рядом с атомной бомбой-запалом приведёт к разбросу его без существенного выделения энергии, поэтому он окружается оболочками тяжёлого металла, не допускающими быстрого разлёта.
Основная схема для современных бомб более сложна, и включает в себя металлический цилиндр, в котором находится стержень из дейтрида лития с плутониевым сердечником, окружённый слоем пластмассы.
После разрушения структуры атомов происходит ядерное возбуждение энергии с момента, когда ядерный заряд достигнет критической отметки. Это и приводит к ядерному взрыву. Водородная бомба основана на совершенно ином процессе высвобождения энергии. Для начала в водородной бомбе начинается процесс расщепления тяжелых ядер дейтерида лития-6, который распадается на тритий и гелий. И только потом происходит процесс термоядерного синтеза, что приводит к резкому нагреву боевого заряда с последующим мощнейшим взрывом. Теоретически максимальный верхний предел мощности атомной бомбы, которую люди в настоящий момент могут изготовить, составляет около 800 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Но такую бомбу никто не делает, так как мощность в 500 000 тонн — уже вершина безумия.
Кстати, ядерное топливо уран-235, который используется в атомной бомбе, делится не полностью. Например, атомная бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, Япония, содержала 60 килограммов урана-235. Но успешному делению подверглось только 700 граммов топлива. Поэтому, если вы хотите создать крупную ядерную бомбу с большой мощностью и оснастить ею боеголовку управляемой ракеты, вы должны овладеть технологией водородной бомбы. Водородная бомба более сложная для изготовления. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие.
Чем водородная бомба отличается от атомной Термоядерный синтез — процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы — самый мощный тип доступной человечеству энергии. В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее. Первое испытание И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков. Ударная волна Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна.