Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
Термоя́дерное ору́жие — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые. Принцип работы атомной бомбы основан на явлении радиоактивного распада. Получение нового химического соединения, позволившего создать водородную бомбу, показывает, что может быть в принципе создано еще более страшное оружие — кобальтовая бомба. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим. Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции — высокой температуры и давления. Сам контейнер может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва. По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий. Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва. Вот вам схема: A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу.
Оба компонента термоядерной бомбы. B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола. D: Вторая ступень сжимается вследствие абляции испарения под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла. E: В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. В носовом обтекателе — управляющая электроника. За ним отсек с зарядом, внешне выглядящим как совершенно неброский металлический цилиндр. Потом еще относительно небольшой отсек с электроникой и хвостовик с жестко закрепленными стабилизаторами, содержащий тормозной стабилизирующий парашют, для замедления скорости падения, чтобы сбросивший бомбу самолет получил время уйти из зоны воздействия взрыва.
Кстати, на авиабазе Рамштайн в Германии лежит 12 штук бомб В61.
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. Под влиянием температуры в 50 млн.
При этом выделяется незначительное количество опасных радиоактивных осадков. Как отмечалось в докладе Комиссии по атомной энергии июль 1956 г. Но бомба даже в одну или две мегатонны является достаточно мощной, чтобы разрушить любой большой город, и, таким образом, она выполняет свою миссию как мощное сдерживающее средство в нашем оборонительном арсенале. Более того, устранение «грязного» элемента делает бомбу гораздо легче.
Действительно, тихоокеанские испытания 1956 г. Эти небольшие водородные бомбы намного увеличили потенциал «чистого» оружия как средства обороны. Их можно использовать как боеголовки в радиоуправляемых ракетах, как мощное оборонительное средство в случае воздушного нападения и как транспортабельное оружие, которое может доставляться сверхзвуковыми реактивными самолетами. Все эти известные факты позволяют сделать вывод, что нам удалось сделать водородную бомбу более «гуманной», ограничив ее громадную убийственную силу одним только огнем и взрывом и превратив ее из радиоактивного чудовища, которое черпает большую часть своих сил из «грязного» элемента, в оружие локального действия.
Алиса в стране грома В момент испытания многомегатонной бомбы в атолле Эниветок, в нескольких сотнях километров от места испытаний, в самый момент взрыва у туземки Маршальских островов родилась девочка. Ее назвали Алисой, в честь Алисы Страусс — жены тогдашнего председателя Комиссии по атомной энергии, которая подарила молодой матери целое состояние из десяти свиней. Рано или поздно кто-нибудь будет называть эту девочку «Алисой в стране грома» по-английски созвучно названию популярной детской книги Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес». Ее земные владения состоят из двух атоллов — Эниветок и Бикини — цепочки крохотных коралловых островков, окружающих огромные лагуны площадью в сотни квадратных километров.
Когда приезжаешь туда, то попадаешь на остатки разбитых надежд созидателей Германской, а затем Японской империй. Например, на Энау — одном из островков атолла Эниветок — растет лес аккуратно посаженных кокосовых пальм. Все коралловое основание острова на несколько акров покрыто толстым слоем жирного чернозема. Тысячи тонн этого чернозема были перевезены до первой мировой войны из Шварцвальда для выполнения честолюбивого плана по превращению коралловых островков в богатые сельскохозяйственные колонии Германии.
Японцы, в свою очередь, превратили эти острова в опорные базы Микронезийской крепости, которая должна была служить одним из плацдармов для завоевания Тихоокеанского пространства. Сейчас Энау является местом отдыха американских обитателей «страны грома». Здесь есть клуб и бар с большим запасом напитков. Я хорошо запомнил эти атоллы еще со своего первого посещения их во время операции «Перекресток» — первого атомного испытания па Бикини летом 1946 г.
Главный остров атолла Бикини, под названием Бикини, был тогда настоящим маленьким раем. Покрытый высокими тенистыми пальмами и рощами кокосовых деревьев, остров со всех сторон омывался зелеными водами океана, в которых отражались кораллы. Мое внимание тогда привлекла одна из рощ около пляжа. В свое время я предсказал, что ее сметет атомный взрыв, но ошибся.
С тех пор роща получила название «роща Уильяма Л. Роща сохранилась во всем своем великолепии. Но в остальном рай на острове напоминает библейский в двух отношениях: вход туда запрещен, так как на острове находятся совершенно секретные установки, а на пляже — крупная надпись: «Не ешьте плодов с деревьев, они отравлены». Почва, деревья и все их плоды стали опасно радиоактивными.
Аналогичные объявления висят на деревьях, которые растут в «перевезенном Шварцвальде». Они предупреждают о запретных плодах с древа знания атомного века. День, намеченный для взрыва, получил условное название «День Д». Нам потребовалось целых четыре дня, чтобы завершить согласование перемещения кораблей, самолетов, материалов и людей, необходимых для проведения испытания.
Эти четыре дня подготовки были известны как «Д минус 4», «Д минус 3», «Д минус 2» и «Д минус 1». После того как испытания пришлось несколько раз переносить на другой день из-за ветра, который от поверхности земли до высоты 30,5 тысячи метров дул в нежелательном направлении, уже нельзя было возвращаться к «Д минус 4», и мы застыли на «Д минус 2». Так как окончательное решение о взрыве должно было быть принято в последнюю минуту, мы, ложась спать, не знали, что принесет ночь. Испытание должно было состояться за час до рассвета, поэтому мы каждый раз просили разбудить нас в четыре пятнадцать ночи.
Моряк, на обязанности которого лежало будить нас, прибывал точно в положенное время и объявлял: «Четыре пятнадцать, сэр, вам вставать не надо». Даже утром в день «Д», назначенный для испытания, когда моряк сказал только: «Четыре пятнадцать», я не знал, не отменят ли испытание в последнюю минуту. Так уже происходило дважды. Фотографам было запрещено делать снимки, пока не пройдет пятнадцать секунд после взрыва.
Когда сотрудник безопасности отсчитывал четверть минуты, на небе появилось маленькое облачко, а к пятнадцатой секунде оно уже почти скрыло величественное зрелище огненного шара. Проклятия фотографов все еще звучат в моих ушах. Я никогда не забуду заголовка к заметке одного корреспондента вечерней газеты.
Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов. Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии. Водородная бомба самая мощная - это неоспоримый факт.
Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме. Взрыв такого боеприпаса сопоставим с процессами, которые наблюдается внутри Солнца и звезд. Быстрые нейтроны с огромной скоростью расщепляют урановые оболочки самой бомбы. Выделяется не только тепло, но и радиоактивные осадки. Насчитывают до 200 изотопов. Производство такого ядерного оружия дешевле, чем атомного, а его действие может быть усилено во сколько угодно раз.
Это самая мощная взорванная бомба, которую испытали в Советском Союзе 12 августа 1953 года. Последствия взрыва Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер. Самое первое, что происходит - наблюдается мощнейшая взрывная волна. Ее мощность зависит от высоты проводимого взрыва и типа местности, а также степени прозрачности воздуха. Могут образовываться большие огненные ураганы, которые не успокаиваются в течение нескольких часов. И все же вторичное и наиболее опасное последствие, которое может вызвать самая мощная термоядерная бомба - это радиоактивное излучение и заражение окружающей местности на длительное время.
Радиоактивные остатки после взрыва водородной бомбы При взрыве огненный шар содержит в себе множество очень маленьких радиоактивных частиц, которые задерживаются в атмосферном слое земли и надолго там остаются. При соприкосновении с землей этот огненный шар создает раскаленную пыль, состоящую из частиц распада. Сначала оседает крупная, а затем более легкая, которая при помощи ветра разносится на сотни километров. Эти частицы можно разглядеть невооруженным глазом, например, такую пыль можно заметить на снегу. Она приводит к летальному исходу, если кто-либо окажется поблизости. Самые мелкие частицы могут много лет находиться в атмосфере и так «путешествовать», несколько раз облетая всю планету.
Их радиоактивное излучение станет более слабым к тому моменту, когда они выпадут в виде осадков.
Термоядерный заряд был сброшен с переоборудованного стратегического бомбардировщика Ту-95 и подорван на высоте 3,7 тыс. Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран-235, либо плутоний-239 реже - уран-233. Термоядерное оружие водородные бомбы предусматривает использование энергии неуправляемой реакции ядерного синтеза, то есть преобразования легких элементов в более тяжелые например, двух атомов "тяжелого водорода", дейтерия, в один атом гелия. Термоядерное оружие имеет большую возможную мощность взрыва по сравнению с обычными ядерными бомбами. В 1949 г. Первая советская водородная бомба РДС-6с мощностью 400 килотонн, была испытана 12 августа 1953 г. Ivy Mike весило 73,8 т и по своим габаритам больше напоминало небольшой завод, однако мощность его взрыва составила на тот момент рекордные 10,4 мегатонны. Ракетное вооружение на тот момент было несовершенным; бомбардировщиками, способными доставлять тяжелые заряды, ВВС СССР не располагали.
Поэтому 12 сентября 1952 г. Первоначально предполагалось, что она будет носителем торпеды с термоядерным зарядом Т-15 мощностью до 100 мегатонн, основной целью которой будут базы ВМС и портовые города противника. Главным разработчиком торпеды был Андрей Сахаров. Впоследствии в своей книге "Воспоминания" ученый писал, что контр-адмирал Петр Фомин, который отвечал за проект 627 со стороны флота, был шокирован "людоедским характером" Т-15. По словам Сахарова, Фомин говорил ему, "что военные моряки привыкли бороться с вооруженным противником в открытом бою" и что для него "отвратительна сама мысль о таком массовом убийстве". Впоследствии этот разговор повлиял на решение Сахарова заняться правозащитной деятельностью. Т-15 так и не была принята на вооружение из-за неудачных испытаний в середине 1950-х гг. С конца 1955 г.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
| Какая бомба мощнее: ядерная или водородная | ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. |
| Как устроена водородная бомба — Старый Русский Топ | После успешных испытаний первой советской термоядерной бомбы в 1961 году у академика Андрея Сахарова возникла идея, с помощью которой в перспективе можно было бы разрешить любой глобальный кризис. |
Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
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. Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов.
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел? Отметим, что реализация ключевого для водородной бомбы принципа сжатия термоядерной взрывчатки в «Слойке» был иным, чем в бомбе Теллера-Улама. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». Изменение ситуации с работами по водородной бомбе в СССР в 1948 году было связано с поступлением новой разведывательной информации. 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. Принцип действия «сухой» водородной бомбы открыли не Тамм, Сахаров и Гинзбург?
Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки. Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами.
Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными - в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар.
К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире. Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей.
Длительное заражение местности радиоактивными осадками. В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок. При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров. Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия.
В самом начале Манхэттенского проекта Ферми поделился своими соображениями с коллегой Эдвардом Теллером, которого заинтересовала такая идея. Теллер посвятил приличное количество своего времени на обдумывание замысла Ферми. Чуть позже команда Эдварда Теллера стала предлагать практические идеи реализации термоядерного синтеза. Некий Станислав Улам выработал основные принципы, предложив разместить отдельно термоядерный заряд и атомный заряд-катализатор, при этом сжимая термоядерное топливо до начала его нагрева. Такие умозаключения позволили приступить к практическим исследованиям. Известно, что ученые в Германии также плотно занимались возможностью подобных зарядов, но, к счастью, прикладных успехов они не достигли. Начало 50-х годов охарактеризовалось динамичными успехами с водородным зарядом у американских и советских ученых. Уже в 1952 году американцы провели первое испытание термоядерной реакции. Однако устройство заняло двухэтажное строение, что очень удаленно навевало практическое применение. Исследователи бросили весь свой интеллектуальный запал на уменьшение габаритов и веса водородного заряда. Уже в 70-х годах американские баллистические ракеты могли нести более 10 термоядерных боеголовок одновременно. Отстав на старте разработки водородной бомбы, СССР довольно быстро догнал соперника. Заслуга в такой прыти принадлежит выдающемуся физику Андрею Сахарову. Еще в 1949 году он спроектировал первое советское термоядерное устройство, которое получило название «Слойка». Сахаров предложил принципиально новую концепцию реализации термоядерной реакции, которая в корне отличалась от раздельной схемы Теллера-Улама. Физик разработал схему чередования расщепляющегося материала со слоями топлива-зачинщика реакции.
К тому же в 1962 году на отношения между державами повлиял Карибский кризис. Огненное облако взрыва РДС-6с ССО В этих обстоятельствах СССР была необходима своеобразная гарантия защиты: строительство ядерных баз, усовершенствование ядерных боеприпасов и разработка стратегических бомбардировщиков. Мощнейший арсенал, с которым Советский Союз вступил в новое десятилетие, стал сдерживающим фактором для Запада. Прорыв в науке, совершенный советскими учеными, которые создали первую в мире водородную бомбу, позволил избежать новых военных конфликтов. На основе исследований ученых разработка бомбы началась по двум направлениям. Первый — «слойка», представляющая собой атомный заряд, который окружен несколькими слоями легких и тяжелых элементов. Второй — «труба», в которой плутониевая бомба погружалась в жидкий лейтерий. Впоследствии именно первую модель выбрали для дальнейших испытаний. К моменту взрыва полигон быль тщательно подготовлен: 16 самолетов, 7 танков, орудий и минометов, 1300 измерительных, регистрирующих и киносъемочных приборов, 1700 различных индикаторов.
Куратором от правительства стал Лаврентий Берия. Просите всё что угодно! Отказа не будет. Только дайте бомбу», — сказал Сталин. Уже через год, в 1946-м, Игорь Курчатов с коллегами запустили первый в Евразии уран-графитовый реактор. А в 1949-м состоялись первые испытания советского ядерного оружия — появилась наша атомная бомба, началось их серийное производство. Но для победы в гонке вооружений Советскому Союзу понадобилась разработка оружия, превышавшего по мощности ядерное. Лебедева ФИАН , других ученых. За основу взяли американскую разработку водородной бомбы: в 1947 году в Лондоне немецкий физик-теоретик Клаус Фукс передал информацию о новом оружии сотруднику советской разведки Александру Феликсову. Фото: РИА Новости Игорь Васильевич Курчатов Разработка бомбы велась в режиме секретности, ученых поселили недалеко от Семипалатинского полигона в Казахстане, работники между собой называли это место объектом. Благодаря кропотливой работе команды Игоря Курчатова, советские ученые превзошли своих американских коллег. Американская водородная бомба была большой и не поддавалась транспортировке, а советский вариант помещался в бомбардировщик. В первый день тренировок пуски успешно выполнили все компоненты российской триады О прорыве СССР в термоядерных исследованиях заявил 8 августа 1953 года председатель Совета министров СССР Георгий Маленков, выступая на закрытом заседании Верховного Совета. Испытание водородной бомбы провели под научным руководством Игоря Курчатова 12 августа 1953 года. Полигон представлял собой поле, на котором построили объекты разного назначения: небольшие дома, многоэтажки, мост.