Тепловой эффект Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. Рассекреченные кадры взрыва водородной бомбы мощностью 50 млн тонн. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Английского физика, передавшего СССР секреты водородной бомбы, предали советские академики-ядерщики
или почему при термоядерном взрыве не начинается самоподдерживающаяся термоядерная реакция в воде и в воздухе В своё время Нильс Бор говорил, что теоретически возможно запустить такой мощности, такого объема термоядерную реакцию. Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях термоядерного синтеза. В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
Водородная, или термоядерная бомба, стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза.
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
США не рассчитывали на быстрое развитие научно-технического прогресса в Союзе. Первая атомная бомба, взорванная на территории СССР уже 29 августа 1949 года, дала понять, чего стоит опасаться Америке. Этим взрывом ознаменовалось начало ядерной гонки между двумя державами. К началу 1960-х в мире сложилась довольно непростая политическая ситуация. Спасшегося летчика Фрэнсиса Пауэрса арестовали. На это американский президент ответил отменой встречи глав правительств четырех держав в Париже и других инициатив по сближению государств. Пилот Френсис Пауэрс U. Air Force photo , by commons. Интересы США и Страны Советов расходились в процессе деколонизации Африки, германского мирного урегулирования и прочего.
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.
Андрей Сахаров с первой женой у своего дома на объекте. Начало 1950-х. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6». Источник: wikipedia. И снова важную роль сыграли идеи Сахарова.
Первая атомная бомба «Малыш» сверху относилась к пушечному типу. Но вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк» снизу , уже имела шаровой заряд Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия. Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы. Внутрь полой алюминиевой сферы вкладывается тампер — полая сфера из обеднённого урана, которая служит массивным поршнем.
Через тампер концентрическая ударная волна передаётся на третью, самую маленькую полую сферу, изготовленную из ядерной взрывчатки — урана или плутония. В самом же центре находится миниатюрный источник нейтронов на основе трития. Масса «ядерной взрывчатки» в шаровом заряде обычно в полтора-три раза меньше критической. Развитие цепной реакции в боеприпасе происходит благодаря дополнительным нейтронам, испускаемым тритием, увеличению плотности металла в момент максимального сжатия, а также потому, что урановый тампер отражает рождающиеся при распаде ядер нейтроны внутрь, не позволяя им покидать зону реакции. Шаровая конструкция позволяет безопасно заложить в боеприпас и сверхкритический заряд расщепляющегося изотопа. Рекорд здесь принадлежит британцам: они изготовили тонкостенную плутониевую сферу, масса которой превышала критическую в 12 раз! Но тогда сынов Туманного Альбиона просто заели амбиции: как же так, у Советов и Штатов есть водородная бомба, а у них нет. На изготовление этого чуда техники королевство потратило годичный запас расщепляющихся материалов. Повысить мощность боеприпаса можно и без такой траты дефицитных материалов.
В активированным шаровом заряде цепной распад продолжается не до исчерпания горючего, как в обычной бомбе, а до разрушения устройства. Испарившийся урановый шар уже не обладает достаточной плотностью, чтобы поддерживать цепную реакцию.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
| Как устроена водородная бомба | В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР | В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия. |
| Какая бомба мощнее: ядерная или водородная | СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. |
| Самые тяжелые семьдесят пять лет. Предновогодний пост о бомбах доктора Силарда / Хабр | Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. |
| Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле | Американская водородная бомба была громоздкой — с трехэтажный дом — а наша, превосходя все ожидания, могла доставляться на бомбардировщиках в любую точку планеты. |
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
Водородную бомбу можно собрать таким образом, что выгорание каждого из трёх компонентов — плутония, дейтрида лития и обеднённого урана — превысит 90%. 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). Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. Атомные бомбы середины прошлого века, сконструированные в основном по модели «Толстяк» (инициирующий тротиловый заряд приводит к схлопыванию контура, образованного дольками из оружейного плутония), а тем более первая бомба модели «Малыш» были оружием массового. Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов.
«Отец» водородной бомбы
Слойка Сахарова стала прорывом в ядерной науке. После испытания первой бомбы было и второе, и третье. Последнее испытание состоялось 30 октября 1961 года на Новой Земле. Ударная волна несколько раз облетела землю и была зафиксирована всеми сейсмостанциями планеты. Новую водородную бомбу назвали Царь-бомбой.
Последствия на месте взрыва были ужасающими: все выжжено, земля и скалы спеклись в стекло.
Почему при взрыве образуется "гриб"? На самом деле облако грибовидной формы — обыкновенное физическое явление.
Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов. Горячий воздух всегда поднимается выше холодного, однако тут его нагрев происходит настолько быстро и так мощно, что он видимым столбом поднимается вверх, закручивается в кольцеобразный вихрь и тянет за собой "ножку" — столб пыли и дыма с поверхности земли. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды.
Однако это еще не все. Гораздо опаснее для человека ударная взрывная волна, расходящаяся по поверхности земли от эпицентра взрыва по окружности радиусом, достигающим 700 км, и радиоактивные осадки, выпадающие из того самого грибовидного облака. В день на полигонах могли производиться по три-четыре эксперимента, в ходе которых изучалась динамика взрыва, поражающие способности, потенциальный ущерб противника.
Первый опытный образец был взорван 27 августа 1949 года, а последнее испытание ядерного оружия в СССР произвели 25 декабря 1962-го. Все испытания проходили в основном на двух полигонах — на Семипалатинском полигоне или "Сияпе", расположенном на территории Казахстана, и на Новой земле, архипелаге в Северном Ледовитом океане. Там осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны, что в 450 раз превышало мощность бомбы "Толстяк", сброшенной на Нагасаки.
Если сравнивать энергию, которая образуется при ядерном делении и ядерном синтезе, то в теории разрыв будет не таким огромным, как думают многие. Это примерно равно энергии взрыва 20 тыс. Из 1 кг дейтерида лития-6 после полного синтеза выделяется энергия, эквивалентная взрыву 60 тыс. Как видите, разница между энергией атомного деления и ядерного синтеза отличается всего в три раза. Хотя разница в теории невелика, в действительности это все равно что сравнивать рай и ад. Самая мощная атомная бомба, когда-либо созданная людьми, — это атомная бомба мощностью, эквивалентной 450 000 тонн тротила, которая была взорвана в ходе операции «Плющ» в США в 1955 году.
Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Взрыв этой бомбы поразил всех экспертов в мире. Ее мощность составила 50 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. То есть фактически мощность водородной бомбы была в 111 раз больше самой мощной в мире атомной бомбы. Слева — грибовидное облако водородной бомбы, а справа — грибовидное облако атомной бомбы Почему же если потенциальная энергия ядерного деления урана-235 и ядерного синтеза дейтерид лития-6 отличается всего в 3 раза на деле разница при взрыве оказывается колоссальной? Все дело в различной критической массе ядерного топлива , а также в различии процессов высвобождения энергии.
В ядерной бомбе процесс начинается после детонации заряда, расположенного внутри атомной бомбы, в которой находится уран или плутоний. После мини-взрыва, который приводит к детонации, изотопы начинают распадаться, захватывая нейтроны.
Этот момент — начало запуска реакции синтеза.
Дальнейшее ее поддержание определяется тем, как долго контейнер будет удерживать термоядерные процессы внутри себя, не давая выхода тепловой энергии наружу. Выгорание термоядерного топлива идет от оси цилиндра к его краю. Температура фронта горения достигает 300 миллионов кельвин.
Полное развитие взрыва вплоть до выгорания термоядерного топлива и разрушения контейнера занимает пару сотен наносекунд. Последствия схожие с обычными ядерными боеприпасами, с двумя поправками.