Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
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. Даже если супербомба не попадет в цель, то есть не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания.
Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев. В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня. Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли.
Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты. Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90. С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека.
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. 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.
Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. 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. H-bomb А вот горючее для термоядерного синтеза критической массы не имеет.
Вот Солнце, наполненное термоядерным топливом, висит над головой, внутри его уже миллиарды лет идет термоядерная реакция, — и ничего, не взрывается. К тому же при реакции синтеза, например, дейтерия и трития тяжелого и сверхтяжелого изотопа водорода энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при сгорании такой же массы урана-235. Изготовление атомной бомбы было скорее экспериментальным, чем теоретическим процессом.
Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Прежде чем начинать конструировать бомбу, надо было досконально разобраться в природе явлений, происходящих только в ядре звезд. Никакие эксперименты тут помочь не могли — инструментами исследователей были только теоретическая физика и высшая математика.
Не случайно гигантская роль в разработке термоядерного оружия принадлежит именно математикам: Уламу, Тихонову, Самарскому и т. Классический супер К концу 1945 года Эдвард Теллер предложил первую конструкцию водородной бомбы, получившую название «классический супер». Для создания чудовищного давления и температуры, необходимых для начала реакции синтеза, предполагалось использовать обычную атомную бомбу.
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.
Вид устройства незадолго до взрыва показан на фото ниже. Первое испытание термоядерной бомбы состоялось 31 октября 1952 г. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны. Аттол Эниветок, на котором он был произведен, был полностью разрушен. Момент взрыва показан на фото ниже.
Из описания выше становится ясно, что американцами на Эниветоке была взорвана собственно не бомба, как вид готового к применению боеприпаса, а скорее лабораторное устройство, громоздкое и весьма несовершенное. Советские же ученые, несмотря на небольшую мощность всего 400 кг, испытали вполне законченный боеприпас с термоядерным топливом в виде твердого дейтерида лития, а не жидкого дейтерия, как у американцев. Кстати, следует отметить, что в составе дейтерида лития используется только изотоп 6Li это связано с особенностями прохождения термоядерных реакций , а в природе он находится в смеси с изотопом 7Li. Поэтому были построены специальные производства для разделения изотопов лития и отбора только 6Li. Достижение предельной мощности Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала.
Наконец, 30. Этот трехступенчатый боеприпас разрабатывался на самом деле как 101,5-мегатонная бомба, но стремление снизить радиоактивное заражение территории заставило разработчиков отказаться от третьей ступени мощностью в 50 мегатонн и снизить расчетную мощность устройства до 51,5 мегатонн. При этом 1,5 мегатонны составляла мощность взрыва первичного атомного заряда, а вторая термоядерная ступень должна была дать еще 50. Реальная мощность взрыва составила до 58 мегатонн. Внешний вид бомбы показан на фото ниже.
Последствия его были впечатляющими.
Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году проект неофициально назывался Super , но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу. О том, какие секреты хранит в себе это опаснейшее ядерное оружие, смотрите в сегодняшнем видео на канале NewSoldat.
Также смотрите другие видео на нашем канале: 14 самых крупных ядерных взрывов. Показать больше.
Большое количество пострадавших с травмами различного характера и степени тяжести переломы костей, множественные порезы, контузии и разрывы внутренних органов , полученными, как от непосредственного воздействия ударной волны, так и от вторичных факторов удары обломков зданий, битого стекла, металлической арматуры и т. Наличие пострадавших, которые подверглись воздействию проникающей радиации гамма-излучения и потока нейтронов. Люди, оказавшиеся на расстоянии 2-3 км от эпицентра взрыва, вне защитных сооружений, мгновенно получат значительные дозы облучения во многих случаях смертельные.
Радиоактивное заражение местности продуктами деления ядерного заряда, элементами ядерного заряда не вступившими в реакцию и радиоактивными изотопами, образовавшимися в различных материалах и окружающем или выброшенном грунте в результате воздействия нейтронного излучения наведенная радиация. Выход из строя большинства электронных приборов и значительной части электрических приборов вследствие воздействия электромагнитного импульса, возникающего при взрыве. Косвенные — они зависят от мощности взорвавшейся бомбы и высоты её подрыва: Практически полный выход из строя систем центрального водоснабжения, что приведет значительным людским потерям из-за невозможности вести борьбу с пожарами, а также употребления воды заражённой радионуклидами и не прошедшей необходимой дезинфекции от возбудителей различных болезней. Потеря большей части продовольственного запаса под завалами, вследствие радиоактивного заражения, из-за нарушений правил хранения и воздействия факторов окружающей среды. Полный выход из строя почти всей сложной электроники без возможности восстановления и большей части электроприборов за исключением наиболее простых бытового назначения под воздействием электромагнитного импульса.
Как следствие — невозможность вести эффективные спасательные работы, а также сколь-нибудь значимую хозяйственную деятельность. Итоги применения водородной бомбы, рекомендации для тех, кто выжил Итоги применения: Невозможность использования большей части зданий и сооружений вследствие их сильного или полного разрушения. Невозможность восстановления большей части поврежденных зданий ввиду разрушения всех коммуникаций, отсутствия необходимого количества работоспособной тяжёлой техники, строительных материалов. Невозможность и нецелесообразность доставки необходимого количества продуктов питания, воды, медикаментов, а также прочего обеспечения в зону поражения. Наличие остаточного радиоактивного заражения, не позволяющего долговременное проживание в зоне поражения в течение нескольких месяцев или лет после взрыва.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
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.
Бете, то это носило бы характер сенсации. Информация непременно пришла бы к исполнителям в своём первичном виде, так как в самой по себе в ней не содержится для нас элементов секретности. Но тут я со всей определённостью утверждаю, что за всё время наших радиохимических поисков в атмосфере никаких необычных сведений мы не извлекли. Наконец, в-третьих.
Так вот, никакого трёхлетнего интервала не было. Максимум год-полтора. Бомба подготавливалась к испытанию сразу в боевом варианте. Вроде того, что американцы богатые: нагромоздили кубометры — и шарахнули, лишь бы произвести эффект.
Так всегда была настроена внутренняя наша пропаганда. Всегда говорилось именно так — и никогда по-другому. Я никого не хочу обвинять — может, в той ситуации это было оправданно и разумно. Да, её взорвали на земле, но они всё проверили и подтвердили то, что сумели сделать новую бомбу.
К ней было приковано всеобщее внимание, она подготавливалась к испытаниям и была нашей национальной гордостью. В состав атомного заряда включались слои из водородонесущего материала дейтерид лития для усиления деления по схеме деление-синтез-деление. Исходно плотность лёгких и тяжёлых слоёв отличалась в десятки раз. При взрыве, когда материал разогревался и ионизировался, происходило сильное сжатие лёгких слоёв со стороны тяжёлых, что способствовало резкому возрастанию скорости термоядерных реакций.
Рассуждали примерно так: есть водородная бомба, чего мы будем ещё какую-то следующую громоздить — с неизвестным исходом и огромной затратой и своих усилий, и материальных средств?! Так что с благословения Зельдовича и Франк-Каменецкого мы это дело прекратили. А уже в августе 1953 года на башне Семипалатинского полигона была успешно испытана первая советская водородная бомба. Подтвердились расчёты, полный триумф.
Уже по этой причине испытанный заряд поднимал уровень ядерного оружия на новую ступень. Более того, схема этого заряда допускала создание водородной бомбы мощностью до одной мегатонны. Никто не сомневался в то время, что и дальше мы будем идти по своему, отечественному пути, развивая первый успех. Однако к концу 1953 года, в самый разгар эйфории и, казалось бы, вопреки логике, события стали стремительно развиваться совсем в другом направлении.
Такой поворот был неожиданным не только для меня. По-видимому, аналогичное ощущение испытывал и А. Конечно, мне следовало отказаться: сказать, что подобные вещи не делаются с ходу и одним человеком, что необходимо осмотреться, подумать. Но у меня была идея, не слишком оригинальная и удачная, но в тот момент она казалась мне многообещающей.
Посоветоваться мне было не с кем. Одно из них обязывало наше Министерство в 1954 amp;ndash;1955 гг. Существенно, что вес заряда, а следовательно, и весь масштаб ракеты был принят на основе моей докладной записки. Это предопределило работу всей огромной конструкторско-производственной организации на долгие годы.
Именно эта ракета вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли в 1957 г. Но, как теперь проясняется, они имели лишь косвенное влияние на реальное развитие последовавших вскоре событий. Что случилось за короткий промежуток времени конца 1953-го — самого начала 1954 года? Запомнилось одно не совсем обычное совещание у руководства.
Скорее всего — по прихоти Я. Детали обсуждения стёрлись из памяти, но главный мотив, ради чего собрались, отчётливо запомнился. Тамма, выраженное в энергичной форме и потому хорошо запомнившееся. Если ему оставить старое и поручить новое, то он будет делать только старое.
Я уверен, что через несколько месяцев мы достигнем цели… Мудрый И. Тамм оказался прав. Должен оговориться, что в то время мне очень нравился революционный характер совещания и последовавший затем бурный порыв.
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. 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.
Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. Изотопы водорода.
Атом водорода — простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H2O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода — дейтерий 2H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона — нейтральной частицы, по массе близкой к протону. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли , где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития.
Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы.
Что произойдет после взрыва ядерной бомбы?
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB, — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце. Водородная бомба – это термоядерный боеприпас комбинированного действия, использующий оба указанных принципа ядерных реакций. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера.
Как работает водородная бомба
Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB, — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Термоядерная бомба "Кузькина мать". Она была разработана в Советском Союзе в 1954-1961 годах. Имела самое мощное взрывное устройство за все время существования человечества. Работа по ее созданию проводилась в течение нескольких лет в особо засекреченной лаборатории под названием «Арзамас-16». Водородная бомба мощностью 100 мегатонн превосходит в 10 тысяч раз мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму. Ее взрыв способен в считаные секунды стереть Москву с лица земли. Центр города запросто бы испарился в прямом смысле слова, а все остальное могло бы превратиться в мельчайший щебень. Самая мощная бомба в мире стерла бы и Нью-Йорк со всеми небоскребами.
После него остался бы двадцатикилометровый расплавленный гладкий кратер. При таком взрыве не получилось бы спастись, спустившись в метро. Вся территория в радиусе 700 километров получила бы разрушения и заразилась радиоактивными частицами. Взрыв «Царь-бомбы» - быть или не быть? Летом 1961 года ученые решили провести испытание и понаблюдать за взрывом. Самая мощная бомба в мире должна была взорваться на полигоне, расположенном на самом севере России. Огромная площадь полигона занимает всю территорию острова Новая Земля.
Масштаб поражения должен был составить 1000 километров. При взрыве зараженными могли остаться такие промышленные центры, как Воркута, Дудинка и Норильск. Ученые, осмыслив масштабы бедствия, взялись за головы и поняли, что испытание отменяется. Места для испытания знаменитой и невероятно мощной бомбы не было нигде на планете, оставалась только Антарктида. Но на ледяном континенте тоже не получилось провести взрыв, так как территория считается международной и получить разрешение на подобные испытания просто нереально. Пришлось снизить заряд этой бомбы в 2 раза. Бомбу все-таки взрывали 30 октября 1961 года в том же месте - на острове Новая Земля на высоте около 4 километров.
Группа не имела доступа к разведданным. Участвуя в анализе расчетов группы Я. Зельдовича, А. Теллера, он приходит к схеме, аналогичной схеме «будильника». Предложенная А.
Лежащий в ее основе принцип ионизационного сжатия термоядерного горючего назвали «сахаризацией». Правда, надо заметить, что до предложения А. Сахарова в журнале «Science New Letter» от 17 июля 1948 года, в статье W. Сахаров выпустил свой первый отчет по «слойке». А пока Ю.
Харитон, ознакомившись с результатами расчетов группы И. Тамм и А. Компанеец получают значения ядерных реакций без ссылки на источник. Берию о предложенной А. Харитон направляет Б.
По указанию Л. Берии в работе совещаний принимает участие А. Это был первый приезд А. Сахарова в Арзамас-16. Был установлен срок изготовления первого экземпляра изделия РДС-6с - 1954 год.
Харитон, а его заместителями - И. Тамм и Я. В марте 1950 года на работу в КБ-11 прибывают А. Сахаров и Ю. Романов, а в апреле - И.
Внутри него находится термоядерное горючее — дейтерид лития-6 — и расположенный по оси контейнера плутониевый стержень, играющий роль запала термоядерной реакции. Контейнер покрывается слоем нейтронного поглотителя соединений бора для защиты термоядерного топлива от преждевременного разогрева потоками нейтронов после взрыва триггера. Расположенные соосно триггер и контейнер заливаются специальным пластиком, проводящим излучение от триггера к контейнеру, и помещаются в корпус бомбы, изготовленный из стали или алюминия. Слайд 12 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. Огненный шар расширяется… Слайд 13 История Первая в мире водородная бомба — советская РДС-6 была взорвана 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске. Устройство, испытанное США в 1952 году, фактически не являлось «бомбой», а представляла собой лабораторный образец, «3-этажный дом, наполненный жидким дейтерием», выполненный в виде специальной конструкции.
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. При возникновении ядерной войны с применением водородной бомбы зараженные частицы приведут к уничтожению жизни в радиусе сотни километров от эпицентра. Если будет использоваться супербомба, тогда загрязнится территория в несколько тысяч километров, что сделает землю совершенно необитаемой. Получается, что созданная человеком самая мощная бомба в мире способна к уничтожению целых континентов. Термоядерная бомба "Кузькина мать". Она была разработана в Советском Союзе в 1954-1961 годах. Имела самое мощное взрывное устройство за все время существования человечества. Работа по ее созданию проводилась в течение нескольких лет в особо засекреченной лаборатории под названием «Арзамас-16».
Водородная бомба мощностью 100 мегатонн превосходит в 10 тысяч раз мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму. Ее взрыв способен в считаные секунды стереть Москву с лица земли. Центр города запросто бы испарился в прямом смысле слова, а все остальное могло бы превратиться в мельчайший щебень.
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
Из истории создания водородной бомбы в США и СССР. термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. это все те же РДС-6с. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной.
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
При такой запредельной плотности и температуре плазмы ядра атомов водорода хаотически сталкиваются друг с другом. Результатом столкновений становится слияние ядер, и как следствие, образование ядер более тяжёлого элемента — гелия. Реакции такого типа именуют термоядерным синтезом, для них характерно выделение колоссального количества энергии. Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах.
Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. Изотопы водорода Самым простым из всех существующих атомов является атом водорода. В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него.
В результате научных исследований воды H2O , было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода. Она содержит «тяжёлые» изотопы водорода 2H или дейтерий , ядра которых, помимо одного протона, содержат так же один нейтрон частицу, близкую по массе к протону, но лишённую заряда. Науке известен также тритий — третий изотоп водорода, ядро которого содержит 1 протон и сразу 2 нейтрона.
Соответственно, системы могут быть импульсные Z-Machine, NIF, термоядерный заряд — короткое время реакции, высокая температура и плотность и постоянные токамак — низкая плотность и температура, длительное время реакции. Посмотрим теперь, какие подходы есть к реализации термоядерного реактора. Конструкции Звезда — естественный термоядерный реактор. Горячая плазма под высоким давлением удерживается гравитацией, а все излучаемое рентгеновское излучение — за счет огромной плотности и размеров поглощается.
Таким образом ядро не остывает даже при относительно маленьких скоростях реакции. Из-за этого в ядре сгорает не только водород и дейтерий, но и гораздо более тяжелые элементы. К сожалению, на земле такую конструкцию реализовать затруднительно. Термоядерная водородная бомба — также достаточно проста по конструкции.
С помощью 2-х типов взрывчатки «медленной» и «быстрой» и двух детонаторов формируется сферическая ударная волна, которая переводит плутоний в альфа-фазу меньшего размера, в которой возможна цепная реакция деления. По желанию можно добавить внешний импульсный нейтронный инициатор о нем ниже — в момент наибольшего сжатия он выдаст кучу нейтронов, которые должны дать резкий старт реакции. Они начинают реагировать друг с другом — и удерживает их от разлетания сила инерции относительно тяжелого корпуса заряда из урана. Помимо этого, урановый корпус непрозрачен для рентгеновского излучения — соответственно потери тепла меньше.
Вся реакция заканчивается за 1 микросекунду — и корпус только-только начинает разлетаться в разные стороны. Это была так называемая «бустерная схема» ядерного заряда, где вклад термоядерной реакции невелик, и лишь позволяет немного поднять мощность «задешево» плутоний — страшно дорогой, а литий — в сравнении с ним дешев как грязь. Тритий напрямую не используют поскольку он радиоактивный и соответственно долго не хранится. А литий-6 стабилен, и ядерный заряд всегда готов к бою.
Можно использовать и литий-7 — он не только дает тритий, но и еще один лишний нейтрон. Об этой реакции не знали, когда американцы тестировали бомбу «Shrimp» «Креветка». Существует и схема радиационной имплозии — когда первичный ядерный взрыв рентгеновским излучением обжимает и нагревает отдельную сферу с термоядерным топливом. Линейные ускорители: идея проста — берем мишень из любого удобного дейтерида металла, и в маленьком линейном ускорителе разгоняем до нужной скорости атомы трития.
Получаем настоящую термоядерную реакцию, и выходом энергии и 14. Такой источник можно использовать для поиска нефти и воды например на марсианском ровере MSL стоит российский импульсный источник нейтронов DAN , и в качестве внешнего импульсного нейтронного инициатора в ядерных зарядах. Почему-же так нельзя вырабатывать электричество? На разгон атомов тратится намного больше энергии, чем мы получаем в результате реакции далеко не все разгоняемые атомы реагируют.
Токамак тороидальная камера с магнитными катушками — идея уже немного сложнее, в плазменном торе как в трансформаторе наводим ток. Вокруг тора — сверхпроводящие магниты, которые «обжимают» плазму и не дают ей коснуться стенок. Плазма нагревается микроволновым излучением, и резистивным нагревом от протекающего тока.
Перед премьерой «Оппенгеймера» мы поговорили с физиком Дмитрием Побединским об атомных бомбах.
Надеемся, теперь фильм будет понятнее. Дмитрий Побединский Физик, популяризатор науки, автор канала « Физика от Побединского », владелец магазина конструкторов по физике. Чем атомная бомба отличается от обычной? Бомба в принципе — это снаряд, начинённый взрывчатым веществом, которое может вступать в химическую реакцию очень быстро.
Когда это происходит, случается взрыв — то есть выделяется большое количество энергии за короткое время. До активации бомбы эта энергия как бы хранится в «спящем состоянии». В обычных бомбах она запасена в виде связей между атомами молекул. В ядерной бомбе — в виде связей между частицами ядра, протонами и нейтронами.
Связи между последними намного сильнее, поэтому и энергии, которая будет выделяться при активации бомбы, будет больше — при прочих равных — примерно в миллион раз. Чем отличаются атомная, ядерная и термоядерная бомбы? Понятия «атомная» и «ядерная бомба» чаще всего взаимозаменяемы и в нашем контексте означают одно и то же: для их взрыва используется реакция деления ядер тяжёлых элементов, таких как уран или плутоний. В термоядерных бомбах используется другой принцип — термоядерный синтез, при котором такие лёгкие элементы, как водород или литий, сливаются в более тяжёлые, за счёт чего выделяется энергия, необходимая для взрыва.
По уровню энерговыделения термоядерные бомбы, в отличие от ядерных, можно сделать очень большими. Кратно наращивать мощность ядерного заряда довольно сложно, а нарастить мощность термоядерной бомбы — относительно легко. Ещё у термоядерных бомб нет такого поражающего фактора, как радиация. А вот при взрыве ядерной бомбы образуется много нестабильных элементов и происходит радиационное загрязнение местности.
Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. Если подытожить: атомная и ядерная бомба — это одно и то же; в атомных бомбах используются реакции тяжёлых элементов, в термоядерных — лёгких; наращивать мощность термоядерных бомб легче, чем атомных; при ядерном и термоядерном взрыве одинаковой мощности меньшее радиационное загрязнение будет во втором случае. Как ядерное оружие активизируют и направляют к цели? В радиоактивном веществе, которое содержится внутри атомной бомбы, реакция деления идёт постоянно в тлеющем режиме.
Однако энергии, выделяющейся при этом, недостаточно, чтобы произошёл большой взрыв. Сделать так, чтобы процесс пошёл активнее, можно. Для этого реакция деления должна быть цепной и самоподдерживающейся — то есть чтобы разрыв одной связи между частицами ядра провоцировал разрыв другой, и так далее по нарастающей. Тогда это лавинообразное воздействие за микродоли секунды приведёт к высвобождению большого количества энергии и, соответственно, взрыву.
Существует такое понятие, как критическая масса — минимальная масса вещества, необходимая для начала цепной реакции деления. То есть, чтобы бомба взорвалась, необходимо превысить критическую массу. То есть если критическая масса равна 10 кг, а каждый брусок весит по 6 кг, то, соединив их, мы получим брусок весом 12 кг, что превысит критическую массу, и начнётся цепная ядерная реакция. Так, например, сделали создатели первой бомбы «Малыш», которую сбросили на Хиросиму.
В самолете заменили все электрические разъемы, крылья и фюзеляж покрыли светоотражающей краской. Для обеспечения безопасности самолета-носителя московские конструкторы парашютно-десантной техники разработали специальную систему из шести парашютов площадь самого большого равнялась 1,6 тысячи квадратных метров. Они выбрасывались из хвостовой части корпуса бомбы один за другим и замедляли снижение бомбы, так что самолет успевал к моменту взрыва отойти на безопасное расстояние. Ту-95-202 сначала использовался как учебный на аэродроме в городе Энгельсе, а затем был списан за ненадобностью. Однако в 1961 году, с началом нового витка «холодной войны», испытания «супербомбы» вновь стали актуальными. После принятия постановления Правительства СССР о возобновлении испытаний ядерного заряда в июле 1961 года началась авральная работа в КБ-11 ныне Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, РФЯЦ-ВНИИЭФ , которому в 1960 году была поручена дальнейшая разработка супербомбы, где ей было присвоено обозначение «изделие 602».
В конструкции самой супербомбы и ее заряда было применено большое число серьезных новшеств. Первоначально мощность заряда составляла 100 мегатонн тротилового эквивалента. По инициативе Андрея Сахарова мощность заряда была снижена вдвое. Самолет-носитель из списанных возвратили в строй. На нем срочно заменили все разъемы в системе электроавтоматики сброса, сняли створки грузоотсека, так как реальная бомба по габаритам и массе оказалась несколько больше макета длина бомбы — 8,5 метра, ее масса — 24 тонны, парашютной системы — 800 килограмм. Особое внимание было уделено специальной подготовке экипажа самолета-носителя.
Никто не мог дать летчикам гарантию благополучного возвращения после сброса бомбы. Специалисты опасались, что после взрыва может возникнуть неконтролируемая термоядерная реакция в атмосфере. Руководила испытаниями Государственная комиссия. Следом взлетел самолет-лаборатория Ту-16 для записи явлений взрыва и полетел ведомым за самолетом-носителем. Весь ход полета и сам взрыв снимались с борта Ту-95В, с сопровождавшего Ту-16 и с различных точек на Земле. Фото: www.
Огненный шар при взрыве превысил радиус четыре километра, достичь поверхности земли ему помешала мощная отраженная ударная волна, отбросившая огненный шар от земли. Огромное облако, образовавшееся в результате взрыва, достигло высоты 67 километров, а диаметр купола из раскаленных продуктов — 20 километров. Взрыв был такой силы, что сейсмическая волна в земной коре, порожденная ударной волной, три раза обошла вокруг Земли. Вспышка была видна на расстоянии более 1000 километров. В брошенном поселке, расположенном на расстоянии 400 километров от эпицентра, были вырваны деревья, выбиты стекла и снесены крыши домов. Ударной волной самолет-носитель, который к тому времени находился на расстоянии 45 километров от точки сброса, скинуло до высоты 8000 метров, и в течение некоторого времени после взрыва Ту-95В был неуправляем.
Экипаж получил некоторую дозу радиации. За счет ионизации, на 40 мин была потеряна связь с Ту-95В и Ту-16. Что случилось с самолетами и экипажами, все это время никто не знал. Через какое-то время оба самолета вернулись на базу, на фюзеляже Ту-95В виднелись подпалы. Фото: defence. Участники испытаний прибыли в точку, над которой произошел термоядерный взрыв, уже через два часа; уровень радиации в этом месте большой опасности не представлял.
В этом сказались конструктивные особенности советской бомбы, а также то, что взрыв произошел на достаточно большом удалении от поверхности. По итогам самолетных и наземных измерений энерговыделение взрыва было оценено в 50 мегатонн тротилового эквивалента, что совпало с ожидаемым по расчетам значением. Испытание 30 октября 1961 года показало, что разработки в области ядерного оружия могут быстро перешагнуть критический предел. Основной целью, которая ставилась и была достигнута этим испытанием, стала демонстрация возможности создания СССР неограниченных по мощности термоядерных зарядов.