Водородная или термоядерная бомба является на сегодняшний день самым мощным оружием массового поражения. За полтора года до этого в СССР был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы в мире — на Новой Земле был взорван заряд мощностью свыше 50 мегатонн. Водородные бомбы, считающиеся ядерным оружием, работают с использованием комбинации ядерного деления и термоядерного синтеза. Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Энциклопедия Кругосвет | «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза. |
| Водородная бомба и ядерная бомба отличия | Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. |
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
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. Термоядерную бомбу иначе еще называют водородной бомбой. Водородная или термоядерная бомба является на сегодняшний день самым мощным оружием массового поражения. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба.
Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
Для сравнения — типичная КТ брюшной полости подвергает людей менее 1 рентген. Выжившие, которые попадут под радиоактивные осадки, подвергаются высокому риску развития рака на протяжении всей оставшейся жизни. Экологическая катастрофа Радиоактивные осадки, осевшие на посевных угодьях, могут оказаться в пищевой цепи. Например, радиоактивный йод, попавший в детский организм с коровьим молоком, вызывает рак щитовидной железы. Пепел и сажа, выброшенные в атмосферу во время ядерной войны, могут охладить климат, если будет сброшено достаточное количество бомб. Один или два ядерных взрыва не будут иметь глобальных последствий. Но детонация 100 боеприпасов размером с те, что были сброшены на Японию в 1945 году, снизит глобальные температуры до уровня ниже, чем в Малый ледниковый период с 1300 по 1850 год. Внезапное похолодание может повлиять на сельское хозяйство и снабжение продовольствием.
Так, Малый ледниковый период стал причиной неурожая и голода тогда, когда население Земли было в семь раз меньше, чем сейчас. Кстати, ранее ученые решили выяснить, у каких государств больше шансов на выживание во время ядерной зимы. Подробнее об этом мы писали в материале « Какие пять стран переживут ядерную зиму ».
При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Слияние или синтез ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь.
Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества. На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления. Схематически эта реакция показана на рисунке ниже. Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении.
Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти. А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба. Как все начиналось Еще летом 1942 г. В США сторонником этого подхода, и даже, можно сказать, его апологетом, был уже упомянутый выше Эдвард Теллер. Для Теллера его увлечение термоядерным синтезом в годы создания атомной бомбы сыграло скорее медвежью услугу. Будучи участником Манхэтенского проекта, он настойчивые призывал к перенаправлению средств на реализацию собственных идей, целью которых была водородная и термоядерная бомба, что не понравилось руководству и вызвало напряженность в отношениях. Поскольку в то время термоядерное направление исследований не было поддержано, то после создания атомной бомбы Теллер покинул проект и занялся преподавательской деятельностью, а также исследованиями элементарных частиц.
Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г. Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам. Принцип термоядерной бомбы Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века: вариант Теллера, известный как "классический супер"; более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер; окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия.
Она измеряется в килотоннах кт и мегатоннах Мт. Мощность сверхмалых ядерных боеприпасов составляет менее 1 кт, в то время как сверхмощные бомбы дают более 1 Мт. Мощность советской «Царь-бомбы» составляла по разным данным от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте, мощность термоядерной бомбы, которую в начале сентября испытала КНДР, составила около 100 килотонн. Кто создал ядерное оружие? Американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми продемонстрировал, что элементы, подвергшиеся бомбардировке нейтронами, могут быть преобразованы в новые элементы.
Результатом этой работы стало обнаружение медленных нейтронов, а также открытие новых элементов, не представленных на периодической таблице. Вскоре после открытия Ферми немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами, в результате чего образовался радиоактивный изотоп бария. Эта работа взбудоражила умы всего мира. В Принстонском университете Нильс Бор работал с Джоном Уилером для разработки гипотетической модели процесса деления. Они предположили, что уран-235 подвергается делению. Примерно в то же время другие ученые обнаружили, что процесс деления привел к образованию еще большего количества нейтронов. Это побудило Бора и Уилера задать важный вопрос: могли ли свободные нейтроны, созданные в результате деления, начать цепную реакцию, которая высвободила бы огромное количество энергии? Если это так, то можно создать оружие невообразимой силы. Их предположения подтвердил французский физик Фредерик Жолио-Кюри. Его заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия.
Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал президенту США Франклину Рузвельту о том, что нацистская Германия планирует очистить уран-235 и создать атомную бомбу. Сейчас выяснилось, что Германия была далека от проведения цепной реакции: они работали над «грязной», сильно радиоактивной бомбой. Как бы то ни было, правительство США бросило все силы на создание атомной бомбы в кратчайшие сроки. Был запущен «Манхэттенский проект», которым руководили американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс. В нем участвовали крупные ученые, эмигрировавшие из Европы. К лету 1945 года было создано атомное оружие, основанное на двух видах делящегося материала — урана-235 и плутония-239. Одну бомбу, плутониевую «Штучку», взорвали на испытаниях, а еще две, уранового «Малыша» и плутониевого «Толстяка» сбросили на японские города Хиросиму и Нагасаки. Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел? Термоядерная бомба основана на реакции ядерного синтеза. В отличие от ядерного деления, которое может проходить как самопроизвольно, так и вынужденно, ядерный синтез невозможен без подвода внешней энергии.
Атомные ядра заряжены положительно — поэтому они отталкиваются друг от друга. Эта ситуация называется кулоновским барьером. Чтобы преодолеть отталкивание, необходимо разогнать эти частицы до сумасшедших скоростей.
Собственно, Li-6 — единственный промышленный источник получения трития : Слайд 9 В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотопе лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше. Слайд 10 Триггер Триггер — это небольшой плутониевый ядерный заряд с термоядерным усилением и мощностью в несколько килотонн. Задача триггера — создать необходимые условия для разжигания термоядерной реакции — высокую температуру и давление.
Слайд 11 Контейнер с термоядерным горючим Контейнер с термоядерным горючим — основной элемент бомбы. 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.
«Отец» водородной бомбы
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Атомная бомба
- Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
- Атомная, водородная и нейтронная бомбы
- «Настоящая водородная» (к 55-летию испытаний термоядерного заряда РДС-37)
- Ядерный клуб
- Принцип действия термоядерного оружия
- Ответы : Что такое водородная бомба и какие от неё последствия?
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами.
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
Реакция синтеза производит большой поток нейтронов, который облучает буфер, и если он состоит из расщепляющихся материалов например, 238 U , произойдет реакция деления, вызывающая новое высвобождение энергии того же порядка, что и при синтезе. Последовательность взрыва водородной бомбы: A: Бомба до взрыва; верхняя стадия деления первичная , нижняя стадия плавления вторичная , все подвешены в пенополистироле. B: Взрывчатое вещество большой мощности детонирует в первичной обмотке, сжимая плутоний в сверхкритическом режиме и инициируя реакцию деления. C: грунтовка излучает рентгеновские лучи, которые отражаются внутри корпуса и облучают поверхность прокладки пенополистирол прозрачен для рентгеновских лучей и служит только опорой. D: Рентгеновские лучи испаряют поверхность подушки, сжимая вторичную обмотку, и плутоний начинает делиться.
E: Сжатый и нагретый дейтерид лития 6 запускает реакцию синтеза, а поток нейтронов начинает деление буфера. Начинает формироваться огненный шар... Мощность и эффект взрыва Термоядерные бомбы имеют качественно аналогичные эффекты с другим ядерным оружием. Однако они, как правило, более мощные, чем бомбы класса А, поэтому количественные эффекты могут быть намного сильнее.
А «классическое» значение энергии , выделяемое при взрыве бомбы деления составляет около 14 кт от TNT или 14000 т , одну тонны тротила развивающейся 10 9 кала , или 4. Конструктивно максимальное значение едва ли превышает 700 узлов. Для сравнения, водородные бомбы теоретически были бы по крайней мере в 1000 раз мощнее, чем « Маленький мальчик» , бомба деления, сброшенная в 1945 году на Хиросиму. Например, первая американская термоядерная бомба « Айви Майк» высвободила около 10 400 кт 10,4 Мт энергии.
Самым мощным взрывом в истории был взрыв Царь-бомбового совета, который должен был послужить испытанием для бомбардировки 100 Мт : его мощность составляла 57 Мт. Это была бомба типа «FFF» деление-синтез-деление , но «сдержанная»: 3- й этаж был инертным. Хрущев объяснит, что речь шла о том, чтобы не «разбивать все зеркала Москвы». Максимальную энергию, выделяемую термоядерной бомбой, можно увеличивать до бесконечности по крайней мере, на бумаге.
Другие водородные бомбы Русские бомбы В конструкции некоторых советских, а затем и российских водородных бомб используется другой подход, состоящий из слоев вместо отдельных компонентов, что позволило СССР иметь первые переносные водородные бомбы и, следовательно, пригодные для использования при бомбардировке. Первый взрыв советской водородной бомбы произошел 12 августа 1953 г.
Физика плазмы: рай или кошмар? В ядерной физике до сих пор в основном говорят о термоядерном синтезе: о термоядерных реакциях, вызванных повышением температуры топлива до миллионов градусов. Отсюда и термин «термоядерное оружие», использующийся для обозначения того, что более широко известно как «водородная бомба». Однако здесь требуется гораздо больше, чем простой нагрев. Уже при намного более низких температурах топливо превращается в плазму: электроны или большинство из них больше не связаны с ядрами, а более или менее свободно роятся вокруг них, как и ядра, хотя они по-прежнему находятся под воздействием сил притяжения и отталкивания, имеющихся вокруг них. Их движение вызывает электрические токи и магнитные поля, которые, в свою очередь, действуют на всю плазму. В этом случае говорят о «магнитогидродинамике».
Поведение плазмы по самой своей природе крайне нелинейно. Плазма демонстрирует огромное разнообразие различных типов волн и колебаний; она испускает электромагнитное излучение, проявляет коллективные, самоорганизующиеся свойства. В ней наблюдаются эффекты столкновения частиц, квантовые эффекты и т. Все это есть в плазме. Для физика плазма — рай или кошмар, в зависимости от того, как на это смотреть. Предсказание и управление поведением плазмы при высоких энергиях — сложная задача даже при использовании самых быстрых суперкомпьютеров. Магнитный и инерционный синтез Температура в миллион градусов создает астрономически высокое давление. Без механизмов его ограничения нагретое топливо будет взрывным образом расширяться и быстро потеряет плотность, необходимую для протекания значительного числа реакций. Попытка решить эту проблему привела к двум очень различающимся стратегиям.
Первая стратегия — удержать горячую плазму в «магнитной бутылке», то есть использовать магнитные поля для противодействия её огромной силе расширения. Сегодня на сцене доминирует проект гигантского Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР , который сейчас строится в Кадараше, Франция. На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии.
Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий — это ударная волна огромной интенсивности.
Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха — туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги.
Частицы удерживаются вместе фундаментальной силой — сильным ядерным взаимодействием. Свойства атома могут значительно меняться в зависимости от того, сколько различных частиц в нем содержится. Если изменить количество протонов, у вас будет уже другой химический элемент. Если же изменить количество нейтронов, вы получите изотоп того же элемента, что у вас в руках. Большинство атомных ядер стабильны, но некоторые из них неустойчивы радиоактивны. Эти ядра спонтанно излучают частицы, которые ученые называют радиацией.
Этот процесс называется радиоактивным распадом. Бета-распад: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Выброшенный электрон является бета-частицей. Спонтанное деление: ядро распадается на несколько частей и выбрасывает нейтроны, а также излучает импульс электромагнитной энергии — гамма-луч. Именно последний тип распада используется в ядерной бомбе. Свободные нейтроны, выброшенные в результате деления, начинают цепную реакцию, которая высвобождает колоссальное количество энергии. Из чего делают ядерные бомбы? Их могут делать из урана-235 и плутония-239.
Наиболее распространенный 238U не поддерживает цепную реакцию: на это способен лишь 235U. Поэтому уран приходится искусственно обогащать. Для этого смесь урановых изотопов разделяют на две части так, чтобы в одной из них оказалось больше 235U. Обычно при разделении изотопов остается много обедненного урана, не способного вступить в цепную реакцию — но есть способ заставить его это сделать. Дело в том, что плутоний-239 в природе не встречается. Зато его можно получить, бомбардируя нейтронами 238U. Как измеряется их мощность? Она измеряется в килотоннах кт и мегатоннах Мт.
Мощность сверхмалых ядерных боеприпасов составляет менее 1 кт, в то время как сверхмощные бомбы дают более 1 Мт. Мощность советской «Царь-бомбы» составляла по разным данным от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте, мощность термоядерной бомбы, которую в начале сентября испытала КНДР, составила около 100 килотонн. Кто создал ядерное оружие? Американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми продемонстрировал, что элементы, подвергшиеся бомбардировке нейтронами, могут быть преобразованы в новые элементы. Результатом этой работы стало обнаружение медленных нейтронов, а также открытие новых элементов, не представленных на периодической таблице. Вскоре после открытия Ферми немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами, в результате чего образовался радиоактивный изотоп бария.
Водородная бомба
Возможность использования в качестве детонатора водородной бомбы ядерного заряда обсуждалась ещё физиками работающими в рамках Манхеттенского проекта. 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. Работать над созданием водородной бомбы начали сразу после войны в конце 1945 года.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва.