В процессе получался целый каскад взрывов — обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва.
Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях термоядерного синтеза. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Идея создания термоядерной («водородной») бомбы принадлежит американским ученым, участникам «Манхэттенского проекта», создавшим и испытавшим в 1945 г. в Аламогордо первую в мире атомную бомбу. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса.
Как устроена водородная бомба
| Сколько водорода в водородной бомбе? | Объясню на пальцах | Дзен | Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. |
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США | Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. |
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США - Российская газета | Но мирно собрать и использовать выделившуюся таким образом энергию сложновато: в термоядерном реакторе, в отличие от бомбы, энергия должна выделяться постепенно, небольшими порциями, то есть, быть устойчивой. |
| Принцип водородной бомбы | Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». |
Царь-бомба АН602. Рассекреченные кадры взрыва водородной бомбы мощностью 50 млн тонн
Возможна установка в передней части корпуса видеокамеры 40, которая соединена с бортовым компьютером 26 фиг. При применении водородной бомбы в оперативную память бортового компьютера 26 вводят исходные данные полета. Водородную бомбу сбрасывают с самолета с высоты 20…30 км. Потом запускают газотурбинный двигатель 5, при этом бортовой компьютер 26 подает команду на привод насоса 14 и на топливный насос 13. Топливо подается из топливного бака 3 в камеру сгорания 10, где воспламеняется при помощи электрозапальника на фиг. Продукты сгорания приводят в действие рабочее колесо турбины 17, которое раскручивает через вал 20 ротор компрессора 9. Применение жидкого топлива, а также кислорода атмосферного воздуха позволяет получить преимущество в дальности полета по сравнению с твердотопливными реактивными снарядами, так как теплотворная способность жидкого топлива больше, чем у твердого в 3…4 раза, а окислитель в форме кислорода воздуха берется из атмосферы.
Автономное управление осуществляет компьютер 26, подавая сигналы на привод насоса 12 и на приводы 30. Для варианта фиг. Используя заложенную программу посредством воздействия бортового компьютера 26 на приводы насосов 14 и далее на топливные насосы 13, можно уменьшить или увеличить тягу газотурбинного двигателя 5 и тем самым изменить траекторию полета атомной бомбы по дальности. Управление по всем углам: тангажу, рысканию и крену выполняют приводы 30. По команде с бортового компьютера 26, переданной на датчик инициирования взрыва 22 фиг. При взрыве в первую очередь взрывается конвенторный взрыватель 22, который сжимает плутоний или уран 23.
Мгновенно разрушаются газовод 18 и резервуар с бериллиевой смесью 24. Также разрушается контейнер с тритием 25, атомы которого вступают в реакцию синтеза. Исходные данные об угловой ориентации атомной бомбы постоянно контролируют акселерометр 32 и магнетометр 33. Магнетометр 33 определяет азимут движения атомной бомбы, а акселерометр 32 - ее отклонение от направления вектора тяжести.
Термоядерная установка Ivy Mike незадолго до испытаний. Атолл Эниветок, 1952 г. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально. Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. 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.
Заметные количества кобальта-60 были объяснены тем, что в породах на месте испытания содержится значительный объем кобальта, а также этот металл входил в состав труб, проложенных на месте испытания. В дальнейшем ядерные испытания там не проводились, поскольку повышение радиационного фона фиксировалось даже в Москве. Что касается кобальта-60, его количество и в этом случае оказалось невелико, за пределы региона он почти не просочился. Тем не менее, в наше время до предела наэлектризованной дипломатии взаимных подозрений то и дело звучат обвинения в возможной подготовке кобальтовой бомбы или аналогичных зарядов. Один из наиболее известных случаев произошел в 2015 году, когда возникла утечка презентации о «Многоцелевой океанической системе Статус-6», позже получившей название « Посейдон ». Зона поражения и характер загрязнения, которые может давать «Посейдон» позволяют предположить, что этот малозаметный «подводный дрон» не только может вызывать цунами, обрушивающееся на прибрежный город в месте подрыва, но и содержать элементы, гарантирующие долговременное загрязнение по тому же принципу, что и кобальт-60. На сайте «Naked Science» есть очень подробная и обоснованная статья , поясняющая, почему вооружение «Посейдона» кобальтовыми зарядами — маловероятный сценарий. Если коротко, длительное заражение действительно не имеет смысла, а теоретически возможный подрыв такой торпеды на глубине будет иметь катастрофические последствия. Правда, не исключается, что «Посейдон» можно использовать в качестве натриевой бомбы, начинив раствором с обычным натрием-23, который при поглощении нейтронов превращается в радиоактивный натрий-24. Натриевая бомба гораздо эффективнее кобальтовой, поскольку исходный уровень гамма-излучения у натрия-24 в 3000 раз выше, чем у кобальта-60, а период полураспада натрия-24 — всего 15 часов. Уже через 1500 часов около 2 месяцев никакой радиации от натриевой бомбы не останется, и территория будет пригодна для восстановления. Наконец, в 2018 году мировое сообщество было обеспокоено китайскими опытами в Институте современной физики в Ланьчжоу: в ускорителе проводились некие опыты по ускорению ионизированных изотопов тантала-181. Руководитель проекта Ду Гуаньхуа подтвердил, что проект проводится в рамках «критически важного государственного оборонного заказа», но подробности сообщить отказался.
Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты. Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду. 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.
Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
Минимальное взрывоопасное количество вещества — 47 килограммов для урана-235 и 10 килограммов для плутония-239: на практике только эти два металла используются для создания ядерных взрывных устройств. Уже вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк», имела шаровой заряд Может показаться, что создать критическую массу легко: взять два слитка урана, каждый пуда по полтора, и соединить. Но это не лучшая идея, поэтому при изготовлении ядерных боеприпасов используются сложно устроенные имплозивные, или шаровые заряды. Их эффект основан на том, что при воздействии силы на поверхность сферы по мере приближения к её центру давление будет возрастать в квадрате. Как следствие, шаровой заряд представляет собой «матрёшку». Внешний сферический слой образует обычная «химическая» взрывчатка, по поверхности которой равномерно распределены 64 детонатора. Все детонаторы должны сработать одновременно — тогда происходит взрыв, который порождает направленную к центру ударную волну.
Если хотя бы один детонатор не сработает вовремя, сжатие будет ассиметричным и приведёт лишь к разрушению боеприпаса. И это служит надёжной защитой. Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд правда, последнее испытывалось только на макетах. В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт. 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. 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 активированном 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. Увеличить степень выгорания можно, обеспечив дополнительное сжатие. Для этого используется большой — до четверти тонны — заряд химической взрывчатки.
Хорошо помогает и увеличение толщины тампера. Конечно, дополнительная инертная масса лишь краткий миг способна противостоять рвущемуся из зоны реакции ядерному пламени. Но когда интенсивность реакции нарастает по экспоненте, даже этот миг имеет огромное значение. Водородная бомба На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду. Она полностью состоит из плазмы — раскалённого ионизированного газа, но при этом плотнее свинца Ещё сильнее разрушительную силу современных ядерных боеприпасов можно повысить капсулой с термоядерным горючим. Рядом с первым шаровым зарядом, играющим роль детонатора, размещается второй, устроенный несколько иначе.
Вместо слоя химической взрывчатки он покрыт инертным пластиком. Сразу под ним располагается тампер из обеднённого урана. А между тампером и центральной полой сферой, изготовленной из плутония, размещается слой дейтерида лития-6 — соединения лёгкого изотопа лития с тяжёлым водородом. Этот белый порошок не радиоактивен и совершенно безопасен, если не поливать его водой. Подрыв первого шарового заряда превращает пластиковый слой в перегретую плазму, давление которой приводит к имплозии термоядерной капсулы.
Световое излучение В мгновение ока бомба создала огненный шар шириной в семь километров. Огненный шар пульсировал от силы собственной ударной волны. Вспышку можно было увидеть за тысячи километров — на Аляске, в Сибири и в Северной Европе. Ударная волна Последствия взрыва водородной бомбы Новой Земле были катастрофическими. В селе Северный, примерно в 55 км от Ground Zero, все дома были полностью разрушены.
Сообщалось о том, что на советской территории в сотнях километров от зоны взрыва было повреждено все — разрушались дома, падали крыши, повреждались двери, разрушались окна. Радиус действия водородной бомбы несколько сотен километров. В зависимости от мощности заряда и поражающих факторов. Датчики регистрировали взрывную волну, обернувшуюся вокруг Земли не один раз, не дважды, а три раза. Звуковую волну зафиксировали у острова Диксон на расстоянии около 800 км. Электромагнитный импульс Более часа была нарушена радиосвязь во всей Арктике. Проникающая радиация Получил некоторую дозу радиации экипаж. Радиоактивное заражение местности Взрыв Царь-бомбы на Новой Земле оказался на удивление «чистым». Испытатели прибыли в точку взрыва через два часа. Причинами были особенности конструкции бомбы и выполнение взрыва на достаточно большом расстоянии от поверхности.
Тепловое излучение Несмотря на то, что самолет-носитель, покрытый особой свето- и теплоотражающей краской, в момент подрыва бомбы ушёл на расстояние 45 км, он вернулся на базу со значительными термическими повреждениями обшивки. У незащищенного человека излучение вызвало бы ожоги третьей степени на расстоянии до 100 км. Гриб после взрыва виден на расстоянии 160 км, диаметр облака в момент съёмки — 56 км Вспышка от взрыва Царь-бомбы, около 8 км в диаметре Принцип действия водородной бомбы Устройство водородной бомбы. Первичная ступень выполняет роль включателя — триггера. Происходит термоядерный взрыв. Первое испытание водородной бомбы шокировало мировое сообщество своей разрушительной силой. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым».
Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления. 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. Дейтерид лития-6 - твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий обычное состояние которого в нормальных условиях - газ при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент - литий-6 - это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития. Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития: В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше. Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру порядка 50 млн градусов , в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба. Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий.
Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию 234 , которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной термоядерной бомбы. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности. Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы. Устройство термоядерного боеприпаса Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб водородная или термоядерная бомба , так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет. История СССР Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера-Улама. В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза - дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления малоэффективно увеличивал общую мощность устройства современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз. Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки.
Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа Джозефа Сталина «Дядя Джо». Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн. После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом «лучевая имплозия». Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов. Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95. Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле.
Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы. США Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта. Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь. Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам. Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость. Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию обжатие и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах.
Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. 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. Существует третий изотоп водорода - тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. 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 4е8 Мт в тротиловом эквиваленте.
Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. 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.
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.
Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки. Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени.
Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами. Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными - в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар.
К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире. Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей.
После Второй мировой войны говорить о фактическом наступлении мира было еще нельзя — две крупные мировые державы вступили в гонку вооружений. В 1945 году США, первыми негласно вступившие в гонку, сбросили ядерные бомбы на печально известные города Хиросима и Нагасаки. В Советском Союзе тоже велись работы по созданию ядерного оружия, и в 1949 году испытали первую атомную бомбу, рабочим веществом в которой был плутоний.
Еще во время ее разработки советская разведка выяснила, что США переключились на разработку более мощной бомбы. Это подтолкнуло СССР заняться изготовлением термоядерного оружия. Выяснить, каких результатов достигли американцы, разведчики не смогли, да и попытки советских ядерщиков не увенчались успехом. Поэтому было решено создать бомбу, взрыв которой происходил бы за счет синтеза легких ядер, а не деления тяжелых, как в атомной бомбе. Весной 1950 года начались работы над созданием бомбы, получившей в дальнейшем название РДС-6с.
Популярные
- Литературные дневники / Проза.ру
- 50 лет назад была испытана водородная бомба - CNews
- Как один солдат водородную бомбу изобрел
- RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
- Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
- ФИАН - 17.12.2022 RTVI. Мирный термояд для военных. В чем смысл ливерморского прорыва
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва.
| Формула водородной бомбы. Водородная бомба | СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. |
| Формула ядерной бомбы. Водородная бомба | Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Энциклопедия Кругосвет | В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. |
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. |
| Формула водородной бомбы. Почему предпочтительнее слияние ядер? Опасность ядерной войны | Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. |
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии — благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно. Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития. Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола. Г 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. Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется… Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием. Проблема в том, что оба они — газы, которые сложно содержать и перевозить, не говоря уже о том, чтобы запихнуть в бомбу. Получающаяся конструкция вполне пригодна для взрыва на испытаниях, таковые производились.
Проблема только в том, что ее невозможно доставить «адресату» — размеры сооружения исключают такую возможность напрочь. Дейтерид лития, будучи твердым веществом, позволяет элегантно обойти эту проблему. Термоядерная установка Ivy Mike незадолго до испытаний. Атолл Эниветок, 1952 г. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально.
Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. 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.
Первый — «слойка», представляющая собой атомный заряд, который окружен несколькими слоями легких и тяжелых элементов. Второй — «труба», в которой плутониевая бомба погружалась в жидкий лейтерий. Впоследствии именно первую модель выбрали для дальнейших испытаний. К моменту взрыва полигон быль тщательно подготовлен: 16 самолетов, 7 танков, орудий и минометов, 1300 измерительных, регистрирующих и киносъемочных приборов, 1700 различных индикаторов. Специально для аппаратуры, регистрирующей термоядерные процессы, в 5 м от места подрыва соорудили бункер.
Сам заряд установили на стальной башне, на высоте 30 м закрепили бомбу. Около 7:30 утра 12 августа 1953 года горизонт озарила вспышка света от взрыва. Мощность взрыва в 20 раз превысила показатели первой атомной бомбы. В то время "противник" не обладал ничем подобным.
Прошло ещё чуть более года, и в ноябре 1952 года было проведено второе испытание водородной бомбы мощностью порядка 10 Мт в тротиловом эквиваленте. Однако тот взрыв трудно назвать взрывом термоядерной бомбы в современном понимании: по сути, устройство представляло собой крупную ёмкость размером с трёхэтажный дом , наполненную жидким дейтерием. В России тоже взялись за усовершенствование атомного оружия, и первая водородная бомба проекта А.
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.
Формула водородной бомбы. Почему предпочтительнее слияние ядер? Опасность ядерной войны
Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса. Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Если вы посмотрели эту новость «США разрабатывают новую термоядерную бомбу», обязательно расскажи свои впечатления о ней, своим друзьям в соцсетях и в комментариях ниже. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия».
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
| RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents | Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. | Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. |