создания более мощного ядерного оружия, использующего энергию ядерного синтеза – термоядерной (водородной) бомбы. Термоядерное оружие (водородная бомба) — тип ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия. Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления.
Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
При этом плотность термоядерного топлива обычно - дейтерид лития-6 возрастает в 1000 раз. В результате колоссального давления радиационной имплозии центральный стержень-инициатор из урана-235 также подвергается обжатию, хотя и в меньшей степени, и переходит в надкритическое состояние. К этому времени термоядерный блок подвергается бомбардировке быстрыми нейтронами ядерного взрыва. Пройдя через дейтерид лития-6, они замедляются и интенсивно поглощаются урановым стержнем. В стержне начинается цепная реакция деления, быстро приводящая к ядерному взрыву внутри контейнера. Поскольку дейтерид лития-6 при этом подвергается абляционному обжатию снаружи и давлению ядерного взрыва изнутри, его плотность и температура еще больше возрастает.
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. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом.
Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HБ заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. 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. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление.
В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах. Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных "осколка". В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным.
Почему стала необходима супербомба Начавшееся в конце 1950-х годов потепление отношений между СССР и США в том числе благодаря визиту советского лидера Никиты Хрущева в Америку и его встрече с американским президентом Дуайтом Эйзенхауэром осенью 1959 года уже через несколько месяцев сменилось резким обострением по вине Вашингтона. В результате сорвалась намеченная на май встреча глав правительств четырех ведущих стран в Париже. Также отменился ответный визит Эйзенхауэра в Москву. Неспокойно было и в Африке, где также сталкивались интересы ведущих держав. Главной же проблемой в отношениях между Москвой и Вашингтоном стала задача мирного урегулирования германского вопроса, в котором основным было определение статуса Западного Берлина — то, что потом будет названо Берлинским кризисом, сопровождавшимся неприкрытыми угрозами в адрес СССР со стороны США. Это был период ядерного превосходства Соединенных Штатов, которые использовали мораторий для резкого наращивания числа ядерных боеприпасов разного типа и суммарного мегатоннажа своего ядерного арсенала. Так, если к началу моратория в арсенал Вашингтона входило 7,5 тысячи ядерных и термоядерных зарядов общим мегатоннажем 17,3 гигатонны тротилового эквивалента, то во время моратория в 1960 году число зарядов увеличилось до 18,6 тысячи, а общий мегатоннаж возрос до 20,5 гигатонны. На фоне сложной военно-политической обстановки советское руководство приняло решение выйти из моратория на ядерные испытания. Об этом Хрущев сообщил ведущим советским физикам-атомщикам на закрытой встрече в Кремле 10 июля 1961 года. Как создавали супермощную термоядерную бомбу Работы над созданием мощной термоядерной бомбы начались задолго до 1961 года — в 1956-м в специально созданном НИИ-1011 приступили к созданию советской "Царь-бомбы" АН602, которая, по мнению Москвы, должна была стать самым надежным средством сдерживания. Авторы изделия предусмотрели для нее трехступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени расчетный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны запускал термоядерную реакцию во второй ступени вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн. Она же в свою очередь инициировала так называемую ядерную реакцию Джекила — Хайда деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза в третьей ступени еще 50 мегатонн мощности. Так что общая расчетная мощность АН602 должна была составить 101,5 мегатонны. Такое оружие устрашило даже разработчиков — они пришли к выводу, что взрыв подобной конструкции вызовет чрезвычайно мощное радиационное загрязнение.
Ядерный триггер - по сути "обычная" ядерная бомба, которая используется для пуска термоядерной реакции. Этот поток излучения испаряет тепловой экран и рентгеновское излучение начинает интенсивно поглощаться ураном контейнера термоядерного заряда. В результате так называемой абляции уноса массы с поверхности нагретого контейнера возникает реактивная сила, сжимающая контейнер в 10 раз. Этот эффект называется радиационной имплозией или обжатием излучением. При этом плотность термоядерного топлива обычно - дейтерид лития-6 возрастает в 1000 раз. В результате колоссального давления радиационной имплозии центральный стержень-инициатор из урана-235 также подвергается обжатию, хотя и в меньшей степени, и переходит в надкритическое состояние.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
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. Самое важное - в нашем Telegram-канале.
Стоит задуматься, можно ли допустить подобные последствия ради испытаний водородной бомбы. И, если между странами, обладающими этим оружием, произойдет глобальный конфликт, на планете не останется ни самих государств, ни людей, ни вообще ничего, Земля превратится в чистый лист. И если рассматривать, чем отличается ядерная бомба от термоядерной, главным пунктом можно назвать количество разрушений, а также последующий эффект. Теперь небольшой вывод. Мы разобрались, что ядерная и атомная бомба - это одно и тоже.
А еще, она является основой для термоядерной боеголовки. Но использовать ни то, ни другое не рекомендуется даже для испытаний. Звук от взрыва и то, как выглядят последствия, не является самым страшным. Это грозит ядерной зимой, смертью сотен тысяч жителей в один момент и многочисленными последствиями для человечества. Хотя между такими зарядами, как атомная и ядерная бомба различия есть, действие обеих разрушительно для всего живого.
Атомная бомба и водородная бомбы являются мощным оружием, которое использует ядерные реакции в качестве источника взрывной энергии. Ученые впервые разработали технологию ядерного оружия в ходе Второй мировой войны. Атомные бомбы в реальной войне использовались только дважды, и оба раза Соединенными Штатами — против Японии в конце Второй мировой войны. После войны последовал период распространения ядерного оружия, а во время «холодной войны» Соединенные Штаты и Советский Союз боролись за господство в глобальной гонке ядерных вооружений. Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже.
Как устроена атомная бомба После того, как в Берлине, в 1938 году, германские физики Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман открыли явление ядерного деления, появилась возможность создания оружия необычайной мощности. Когда атом радиоактивного материала расщепляется на более легкие атомы, происходит внезапное, мощное высвобождение энергии. Открытие ядерного деления открыло возможность использования ядерных технологий, включая оружие. Атомная бомба — оружие, которое получает свою взрывную энергию только от реакции деления. Принцип действия водородной бомбы или термоядерного заряда, основаны на комбинации ядерного деления и ядерного синтеза.
Ядерный синтез — еще один тип реакции, в котором более легкие атомы объединяются для высвобождения энергии. Например, в результате реакции ядерного синтеза из атомов дейтерия и трития образуется атом гелия с высвобождением энергии. Проект «Манхэттен» Проект «Манхэттен» — кодовое название американского проекта по разработке практической атомной бомбы во время Второй мировой войны. Проект «Манхэттен» был начат как ответ усилиям немецких ученых, работавших над оружием, использующим ядерную технологию, с 1930-х годов. Большая часть работы была выполнена в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, под руководством физика-теоретика Дж.
Роберта Оппенгеймера. Взрыв водородной бомбы создал огромное грибоподобное облако высотой около 150 метров и открыл атомный век. Единственное фото первого в мире атомного взрыва, сделанное американским физиком Джеком Аэби Малыш и Толстяк Ученые из Лос-Аламоса разработали два различных типа атомных бомб к 1945 году — проект на основе урана под названием «Малыш» и оружие на основе плутония под названием «Толстяк». В то время как война в Европе закончилась в апреле, боевые действия в Тихоокеанском регионе продолжались между японскими войсками и войсками США. В конце июля президент Гарри Трумэн призвал к капитуляции Японии в Потсдамской декларации.
Декларация обещала «быстрое и полное уничтожение», если бы Япония не сдалась. Взрыв «Малыша» соответствовал 13 килотоннам в тротиловом эквиваленте, сравнял с землёй пять квадратных миль города и мгновенно убил 80 000 человек. Десятки тысяч людей позже умрут от радиационного облучения. Японцы продолжали сражаться, и Соединенные Штаты сбросили вторую атомную бомбу через три дня в городе Нагасаки. Взрыв «Толстяка» убил около 40 000 человек.
Ссылаясь на разрушительную силу «новой и самой жестокой бомбы», японский император Хирохито объявил о капитуляции своей страны 15 августа, закончив Вторую мировую войну. Холодная Война В послевоенные годы Соединенные Штаты были единственной страной с ядерным оружием. Сначала у СССР не хватало научных наработок и сырья для создания ядерных боеголовок. Но, благодаря усилиям советских учёных, данным разведки и обнаруженным региональным источникам урана в Восточной Европе, 29 августа 1949 года СССР опробовал свою первую ядерную бомбу. Устройство водородной бомбы разработано академиком Сахаровым.
От атомного оружия к термоядерному Соединенные Штаты ответили в 1950 запуском программы разработки более совершенного термоядерного оружия. Началась гонка вооружений «холодной войны», а ядерные испытания и исследования стали широкомасштабными целями для нескольких стран, особенно для Соединенных Штатов и Советского Союза. Но главные успехи советского ВПК были впереди. Только в 1958 году СССР испытал 36 ядерных бомб различного класса. Но ничто из того, что испытал Советский Союз, не сравнится с Царь — бомбой.
Испытание и первый врыв водородной бомбы в СССР Утром 30 октября 1961 года советский бомбардировщик Ту-95 взлетел с аэродрома Оленя на Кольском полуострове на крайнем севере России. Самолёт был специально измененной версией, появившейся в эксплуатации несколько лет назад — огромный четырехмоторный монстр, которому поручено носить советский ядерный арсенал. Модифицированная версия ТУ-95 «Медведь», специально подготовленная для первого испытания водородной Царь-бомбы в СССР Ту-95 нёс под собой огромную 58-мегатонную бомбу, устройство слишком большое, чтобы вместить внутри бомбового отсека самолета, где такие боеприпасы обычно перевозились. Бомба длиной 8 м имела диаметр около 2,6 м и весила более 27 тонн и в истории осталась с именем Царь-бомба — «Tsar Bomba». Царь-бомба не была обычной ядерной бомбой.
Это был результат напряженных усилий ученых СССР создать самое мощное ядерное оружие. Царь Бомба взорвалась в 11:32 по московскому времени. Результаты испытания водородной бомбы в СССР продемонстрировали весь букет поражающих факторов данного вида оружия. Прежде, чем ответить на вопрос, что мощнее, атомная или водородная бомба, следует знать, что мощность последней ихмеряется мегатоннами, а у атомных — килотоннами. 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.
В итоге успешной будет именно «сахаровская слойка», а американская идея окажется тупиковой. Уже через несколько дней после принятия секретной правительственной директивы многие талантливые физики и математики окажутся в Арзамасе-16. Среди них будет выпускник физического факультета Ленинградского университета Юрий Трутнев.
Они говорят: "Мы хотим вас отправить в очень интересное место, и очень интересная работа. Как вы? Мне объяснили: "Вам нужно пройти на бульвар. Напротив ресторана "Узбекистан" пройдете, двор 13, в дворницкую, там вам объяснят". Пошел, прихожу туда.
Открыл дверь, смотрю - газовые горелки, кирпичи на них греются, и бабка какая-то сидит. Я говорю: "Сюда я попал? Пришел парень и говорит мне: "Вам нужно завтра с утра ехать во Внуково, встать около статуи Сталина. Там к вам подойдут, и вы дальше полетите туда, куда нужно"», - делится воспоминаниями Юрий Трутнев, первый зам. Для разработчиков супероружия были созданы самые комфортные условия.
За этим лично следил Лаврентий Берия. Сахарову выделили отдельный коттедж с обстановкой, кухарку и экономку. Создатели водородной бомбы могли позволить себе все, чего лишены были обычные граждане. Но быт их заботил мало. Все внимание уделялось работе.
В августе 1953 года на Семипалатинском полигоне в центре опытного поля была построена 37-метровая испытательная вышка.
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. Слайд 5 Описание слайда: 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. 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. 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. Слайд 6 Описание слайда: Механизм действия водородной бомбы. Механизм действия водородной бомбы.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. 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. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Атомная бомба и Манхэтенский проект упомянуты в тексте дважды, но нет ни слова о водородной бомбе, которая в ту пору ещё находилась на этапе создания в Лос-Аламосе.
Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Полностью же на использование твёрдого термоядерного горючего советские разработчики перешли только в водородной бомбе, взорванной в 1955 году.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
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 советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородные бомбы — наиболее разрушительный его вариант — имеют теоретически неограниченную мощность, и потому при их разработке между СССР и США развернулась гонка. 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. Водородная, или термоядерная бомба, стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными.