Термоядерную бомбу иначе еще называют водородной бомбой. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте.
Подписи к слайдам:
- Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
- Виды ядерных зарядов (ядерных бомб)
- Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
- Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
- Радиоактивные осадки
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
Есть еще критерий Лоусона , показывающий, будет ли реакция давать больше энергии, чем тратится. Помимо температуры важна еще плотность само собой выше плотность плазмы — быстрее реакция идет и время удержания плазмы чтобы успело прореагировать. 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.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.
Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же — это дейтерид легкого изотопа лития.
Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было. Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию. Увы, даже это не сделало бы его автором открытия. Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы — это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей.
Выполнить их автор предложения не мог. Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что? Заморозить врагов — милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем.
Не рассказывать же ей все известные ему подробности. Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора. Реактор Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических один в другом электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой.
На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5—1 мегавольт, причем внутренний электрод сетка является отрицательным полюсом, а внешний — положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы преимущественно, продукты реакции , двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, — это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки. В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна — главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, — ничуть не меняет значения этого факта. Схема термоядерной реакции.
Рисунок О. Лаврентьева, 1950 г. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле — магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях. А автора все равно надо поощрить за научную смелость. Особый студент Мы покинули автора предложений на Сахалине. Самое время вернуться к его судьбе.
Вскоре после отсылки предложений Олег Лаврентьев демобилизуется из армии, отправляется в Москву и становится студентом первого курса физфака МГУ. Имеющиеся источники говорят с его слов , что сделал это он полностью самостоятельно, без протекции каких-либо инстанций. В сентябре Лаврентьев встречается с И. По его поручению он описывает свое видение проблемы еще раз, обстоятельнее.
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. Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км.
Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме. Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км. Фото момента взрыва показано ниже. При этом было показано, что мощность термоядерного заряда действительно не имеет ограничений. Ведь достаточно было выполнить третью ступень, и расчетная мощность была бы достигнута. А ведь можно наращивать число ступеней и далее, так как вес «Царь-бомбы» составил не более 27 тонн. Вид этого устройства показан на фото ниже. После этих испытаний многим политикам и военным как в СССР, так и в США стало ясно, что наступил предел гонки ядерных вооружений и ее нужно остановить. Сегодня термоядерные бомбы России продолжают служить сдерживающим фактором для тех, кто стремится к мировой гегемонии.
«Отец» водородной бомбы
| Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения | 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). |
| Как работает водородная бомба (6 фото + видео) | Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. |
| Презентация по физике на тему: "Термоядерные реакции. Водородная бомба" | Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. |
| «Отец» водородной бомбы | термоядерные (термоядерные бомбы, водородные бомбы) — более современное оружие, в котором принцип действия «атомной бомбы» усиливается термоядерным синтезом. |
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США | Чем термоядерная бомба отличается от атомной? |
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
55 лет назад Никита Хрущев объявил о создании в СССР водородной бомбы. Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. 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. Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера.
Принцип действия термоядерного оружия
- 10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский - Лайфхакер
- "Царь-бомба": как самое мощное оружие спасло мир — 05.04.2023 — Статьи на РЕН ТВ
- Что такое ядерное оружие и сколько его у России. Простыми словами
- Как создавали супермощную термоядерную бомбу
- Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
- Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Взрыв водородной бомбы рожден реакцией синтеза легких ядер, так называемого термоядерного синтеза.
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
Сахарова была испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. РДС-6 данный тип оружия массового поражения прозвали «слойкой» Сахарова, так как его схема подразумевала последовательное размещение слоёв дейтерия, окружающих заряд-инициатор имела мощность 10 Мт. Однако в отличие от американского «трёхэтажного дома», советская бомба была компактной, и её можно было оперативно доставить к месту выброски на территории противника на стратегическом бомбардировщике. Приняв вызов, США в марте 1954 произвели взрыв более мощной авиабомбы 15 Мт на испытательном полигоне на атолле Бикини Тихий океан. Испытание стало причиной выброса в атмосферу большого количества радиоактивных веществ, часть из которых выпало с осадками за сотни километров от эпицентра взрыва. Японское судно «Счастливый дракон» и приборы, установленные на острове Рогелап, зафиксировали резкое повышение радиации. Так как в результате процессов, происходящих при детонации водородной бомбы, образуется стабильный, безопасный гелий, ожидалось, что радиоактивные выбросы не должны превышать уровень загрязнения от атомного детонатора термоядерного синтеза.
Но расчёты и замеры реальных радиоактивных осадков сильно разнились, причём как по количеству, так и по составу. Поэтому в руководстве США было принято решение временно приостановить проектирование данного вооружения до полного изучения его влияния на окружающую среду и человека. Посмотрите также.
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. Впрочем, называть это устройство бомбой в прямом смысле слова нельзя.
Это была конструкция с трехэтажный дом, заполненная жидким дейтерием. А вот первое термоядерное оружие в СССР было испытано в августе 1953 года на Семипалатинском полигоне. Это была уже настоящая бомба, сброшенная с самолета. Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном.
Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода.
При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы.
Внешний вид бомбы показан на фото ниже. Последствия его были впечатляющими. Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км. Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме. Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км. Фото момента взрыва показано ниже. При этом было показано, что мощность термоядерного заряда действительно не имеет ограничений. Ведь достаточно было выполнить третью ступень, и расчетная мощность была бы достигнута.
А ведь можно наращивать число ступеней и далее, так как вес «Царь-бомбы» составил не более 27 тонн. Вид этого устройства показан на фото ниже. После этих испытаний многим политикам и военным как в СССР, так и в США стало ясно, что наступил предел гонки ядерных вооружений и ее нужно остановить. Сегодня термоядерные бомбы России продолжают служить сдерживающим фактором для тех, кто стремится к мировой гегемонии. Будем надеяться, что они сыграют свою роль только в виде средства устрашения и никогда не будут взорваны. Водородная бомба Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии. Силы, отталкивающие ядра, колоссальны, поэтому для того, чтобы атомы сблизилась достаточно близко для слияния, температура должна быть просто огромной. Ученые уже который век ломают голову над холодным термоядерным синтезом, так сказать пытаются сбросить температуру синтеза до комнатной, в идеале. В этом случае человечеству откроется доступ к энергии будущего.
Что же до термоядерной реакции в настоящее время, то для ее запуска по-прежнему нужно зажигать миниатюрное солнце здесь на Земле — обычно в бомбах используют урановый или плутониевый заряд для старта синтеза. Водородная бомба Принцип действия Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Аналогичный процесс происходит внутри звезды, где воздействие сверхвысоких температур вместе с гигантским давлением заставляют ядра водорода сталкиваться. На выходе образуются утяжелённые ядра гелия. В процессе часть массы водорода преображается в энергию исключительной силы. Именно поэтому звёзды являются постоянными источниками энергии. Физики переняли схему деления, заменив изотопы водорода таким элементами, как дейтерий и тритий. Однако изделию всё равно дали название водородная бомба на основании базовой схемы. В ранних разработках ещё использовались жидкие изотопы водорода. Но впоследствии основным компонентом стал твёрдый дейтерий лития-6.
Дейтерий лития-6 уже содержит тритий. Но чтобы его выделить, требуется создать пиковую температуру и грандиозное давление. Для этого под термоядерное горючее конструируется оболочка из урана-238 и полистирола. По соседству устанавливается небольшой ядерный заряд мощностью несколько килотонн. Он служит триггером. При взрыве заряда оболочка урана переходит в плазменное состояние, создавая пиковую температуру и грандиозное давление. В процессе нейтроны плутония контактируют с литием-6, что позволяет выделяться тритию. Ядра дейтерия и лития коммуницируют, образуя термоядерный взрыв. Таков принцип действия водородной бомбы. Некоторые люди склонны считать, что водородная бомба — «более чистое оружие», чем обычная бомба.
Возможно, это связано с названием. Люди слышат слово «водо» и думают, что это как-то связано с водой и водородом, а следовательно последствия не такие плачевные. На самом деле это конечно не так, ведь действие водородной бомбы основано на крайне радиоактивных веществах. Теоретически возможно сделать бомбу без уранового заряда, но это нецелесообразно ввиду сложности процесса, поэтому чистую реакцию синтеза «разбавляют» ураном, для увеличения мощности. Все, что попадает в огненный шар, будет уничтожено, зона в радиусе поражения станет необитаемой для людей на десятилетия. Радиоактивные осадки могут нанести вред здоровью людей в сотнях и тысячах километров. Конкретные цифры, площадь заражения можно рассчитать, зная силу заряда. Последствия использования Общее описание Термоядерное взрывное устройство может быть построено как с использованием жидкого дейтерия , так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития — дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода — дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.
Как работает водородная бомба
Эксперты называют В61-12 одной из наиболее точных термоядерных бомб, а сама она использует корректировку при помощи GPS, где для повышения точности задействуются хвостовые рули. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики. Отметим, что реализация ключевого для водородной бомбы принципа сжатия термоядерной взрывчатки в «Слойке» был иным, чем в бомбе Теллера-Улама.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. B-53 — американская термоядерная бомба, наиболее старое и мощное ядерное оружие находившееся в арсенале стратегических ядерных сил США вплоть до 1997 года. Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер.