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, бурно. Термоядерное оружие (оно же водородное) – это тип ЯО, разрушительная мощь которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (к примеру, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия). Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер.
"Царь-бомба": как СССР показал миру "Кузькину мать"
используют ядерное деление. Каков принцип действия водородной бомбы? В отличие от ядерного взрыва, взрыв термоядерной бомбы спровоцирован не делением атомов, а синтезом двух легких ядер в один тяжелый элемент. Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. Водородная бомба была создана в двух вариантах: § однофазная (однокамерная, одноступенчатая).
Как работает водородная бомба
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях. |
| Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР | Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце. |
| Термоядерное оружие | Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. |
| Самая мощная бомба в мире сильнее ядерной | ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. |
Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
Слайды и текст этой презентации Слайд 1 Презентация на тему: «Изобретатель водородной бомбы и их последователи» Выполнил учащийся 9А класса Дурягин Максим Слайд 2 Описание слайда: 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 , при которой выделяется колоссальное количество энергии. 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 , при которой выделяется колоссальное количество энергии. Слайд 3 Слайд 4 Описание слайда: Разработка водородной бомбы. 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. 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.
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. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности. Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект. 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. 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.
Такая бомба обладает огромным разрушительным действием. Принцип действия этого типа оружия основан на высвобождении огромного количества энергии при синтезе легких химических элементов в более тяжелые. Сегодня термоядерное оружие представлено в виде боеголовок для крылатых ракет, боеголовок для баллистических ракет и в виде авиационных бомб. История создания термоядерного оружия Исследованиями в области термоядерного оружия занимались многие страны мира, но основными являлись Соединенные Штаты Америки , СССР и Великобритания и происходило это приблизительно в одно и то же время с 40-х годов 20 века.
Идея о создании бомбы с термоядерной реакцией принадлежит Станиславу Уламу и Эдварду Таллеру, которые заговорили об этом еще в 1941 году. Первый проект по разработке термоядерного оружия получил название «Классический супер». Начало этому проекту положил Таллер, которого в 1942 году отстранили от создания атомной бомбы и перевели на изучение создания нового оружия — водородной бомбы. В 1945 году ученый уже представил практически готовый проект, по которому термоядерная реакция должна была проходить при разжигании жидкого дейтерия от тепла атомного заряда.
Однако ученые встали с двумя проблемами, которые им предстояло решить: как разжечь дейтерий и будет ли реакция горения поддерживаться самостоятельно до прохождения термоядерной реакции. Найти решение этих проблем ученые не смогли и поэтому проект «супер» был закрыт. Еще во время работы над созданием проекта «Классический супер» в 1946 году Таллер придумал еще один проект, получивший название «Будильник». Однако этот проект не получил должного внимания и работы по нему в США не проводились.
Конфигурация Теллера-Улама слева. Первое испытание водородной бомбы «Айви Майк» Избавляемся от триггера деления Учитывая успех водородной бомбы в высвобождении большого количества термоядерной энергии, естественно спросить, в какой степени термоядерные взрывы можно уменьшить до такой степени, что они могут быть использованы для коммерческого производства электроэнергии. Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза. А вот первая ступень водородной бомбы не может быть произвольно уменьшена, по крайней мере, каким-либо прямым образом, потому что самоподдерживающаяся реакция деления требует определенной минимальной критической массы, что приводит к слишком сильному взрыву. Даже если бы мы могли производить микровзрывы деления, то они все равно генерировали бы значительную радиоактивность, предотвращение которойкак раз и является главной мотивацией для достижения термоядерного синтеза. 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.
Введите лазер Одно из самых полезных свойств лазеров заключается в том, что лазерный луч может быть сфокусирован до крошечного пятна, сравнимого по размеру с длиной световой волны. Концентрация энергии луча таким образом позволяет достичь очень высоких интенсивностей. Коммерчески доступны лазерные системы, которые могут мгновенно испарять любой известный материал. Каков предел этой возможности? Можно ли достичь температуры в диапазоне 100 миллионов градусов, необходимых для получения ядерной реакции синтеза? Ответ положительный.
Уже в 1968 году — всего через восемь лет после изобретения первого лазера — группа Николая Басова из Физического института им. Лебедева в СССР сообщила о первом наблюдении термоядерных реакций, запускаемых лазерным облучением мишени из гидрида лития. Советские результаты были быстро повторены в лабораториях Франции и США. В США Джон Наколлс думал в некотором роде параллельным образом о том, как миниатюризировать термоядерные взрывы до такой степени, чтобы их можно было вызвать без использования атомной бомбы в качестве «запала». Нобелевский лауреат Николай Геннадьевич Басов слева — автор идеи 1961 г. Джон Наколлс справа и Джон Эммет, пионеры в области лазерного синтеза в США Основной подход к лазерному синтезу, появившийся после первоначальных предложений Басова и Наколлса, основывается на том же принципе радиационного взрыва, который использовался в водородной бомбе Теллера-Улама.
Мы бомбардируем сферическую топливную таблетку со всех сторон одновременными лазерными импульсами. Энергия лазера первоначально поглощается внешним слоем мишени, вызывая ее взрывное расширение. По принципу действие-противодействие «эффект ракеты» соседние слои мишени с огромной силой толкаются внутрь, генерируя ударные волны, которые сжимают ядро до сверхвысокой плотности и создают температуру в сто миллионов градусов, необходимую для запуска процесса ядерного синтеза. Начало цикла: Часть 2.
Как работает водородная бомба
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. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». В их активе уже было создание атомной бомбы. Пришло время ещё одного вида оружия. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера.
Водородная бомба и ядерная бомба отличия
На выходе случился успех, а победителей у нас не судят… Говорят, Теллер долго не мог успокоиться по этому поводу и даже 39 лет спустя, в 1992 году, встретившись с Харитоном, высказал свое крайнее удивление тем, что советские ученые смогли обойти американских, используя свои оригинальные разработки. После первой термоядерной бомбы в 400 килотонн последовало испытание более мощной советской термоядерной бомбы РДС-37 мощностью уже в 3 мегатонны. Однако во время эксперимента во избежание нежелательных последствий мощность была снижена до 1,5 Мт. И даже эта мера, по словам Трутнева, не помогла избежать разрушения Семипалатинского мясокомбината. Стекла в домах, как свидетельствуют открытые источники, вылетали в радиусе 200 км от эпицентра взрыва. Естественно, были и пострадавшие. Мы работали с киловольтами, миллионами градусов, с невероятными давлениями и временами. Чтобы вы могли представить, мы оперировали в мигах миг равен 10 в минус 7-й степени секунды.
И весь процесс взрыва происходил у нас за 10—40 мигов. Испытание проводилось в 1955 году». Если при испытании атомной бомбы ученые и партийные деятели находились в 10 километрах от эпицентра, то при испытании РДС-37 это расстояние пришлось увеличить в 4 раза. Когда мы увидели взрыв, то закричали: «Ура! Как нас грохнуло тогда! Кто попадал, кто остался стоять, кто лег и со страху лежал до конца… Я вскочил — и потом снова едва удержался на ногах, потому что пришла вторая волна, отразившаяся от земли. Ударная волна сопровождалась двукратным резким звуком, напоминающим грозовой разряд.
Юрий Алексеевич не рассказывает про машины с погибшими козами и овцами, которых начали свозить после взрыва к командному пункту: животных держали на поле для изучения воздействия поражающих факторов на разных расстояниях от эпицентра. Тяжелое было зрелище, непросто вспоминать такие моменты, но у ученых выхода не было. Надо было изучать ядерное оружие, проводить экспериментальные взрывы, чтобы потом в роли подопытных животных не оказались тысячи мирных жителей нашей страны… Моему собеседнику было тогда всего 27 лет. На его груди после взрыва 1955 года появился орден Ленина. Потом, за последующие разработки, были другие награды: Золотая медаль им. А недавно, в день своего 90-летия, Юрий Алексеевич получил орден «За заслуги перед Отечеством» I степени, став, таким образом, полным кавалером этого ордена. Еще в 1954 году Эдвард Теллер высказывал идею о возможности создания термоядерных зарядов неограниченной мощности — до тысяч мегатонн.
В СССР же задались реальной целью создании сверхбомбы. Ученые работали, не жалея времени и сил, что позволило Хрущеву в 1959 году сказать, обращаясь к вице-президенту США Ричарду Никсону, свою коронную фразу: «В нашем распоряжении имеются средства, которые будут иметь для вас тяжелые последствия. Мы вам покажем кузькину мать! Конечно, названия у будущей царь-бомбы тогда еще не было, однако американцы поняли перевод слов первого секретаря ЦК КПСС буквально: новое секретное оружие русских будет называться «Мать Кузьмы». С тех пор за изделием так и закрепилось шутливое неофициальное: «Кузькина мать». В 1961 году проект под кодовым названием «Иван», или «Изделие-602», был реализован с учетом разработок Сахарова, Трутнева и еще нескольких ученых. Супербомбу взорвали в октябре над Новой Землей.
Ее масса составляла 26 тонн, она не помещалась в отсек самолета, а потому была подвешена под его бортом. Она могла обеспечить взрыв мощностью в 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте то есть стать в 10 тысяч раз мощнее атомной бомбы, взорванной над Хиросимой , однако по настоянию академика Сахарова, который был убежден, что подобный взрыв может привести к необратимым климатическим последствиям из-за рассеивания радиоактивных изотопов или, того хуже, сдвигу земной оси, сила бомбы была снижена до 50 мегатонн. Но даже после этого она осталась самым мощным смертельным оружием, которое когда-либо испытывало человечество. Как вспоминали после летчики, у которых было всего 30 с небольшим секунд, чтобы уйти от царь-бомбы на безопасное расстояние, их самолет просел на полкилометра под действием догнавшей их ударной волны, а белая краска, которой был выкрашен их Ту-95-В для отражения светового облучения, полностью обгорела… Если бы на расстоянии 50 километров от эпицентра взрыва находились люди, все бы они получили ожоги третьей степени. Царь-бомба могла бы полностью уничтожить такой город, как Лос-Анджелес.
Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза. А вот первая ступень водородной бомбы не может быть произвольно уменьшена, по крайней мере, каким-либо прямым образом, потому что самоподдерживающаяся реакция деления требует определенной минимальной критической массы, что приводит к слишком сильному взрыву. Даже если бы мы могли производить микровзрывы деления, то они все равно генерировали бы значительную радиоактивность, предотвращение которойкак раз и является главной мотивацией для достижения термоядерного синтеза. 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. Введите лазер Одно из самых полезных свойств лазеров заключается в том, что лазерный луч может быть сфокусирован до крошечного пятна, сравнимого по размеру с длиной световой волны. Концентрация энергии луча таким образом позволяет достичь очень высоких интенсивностей. Коммерчески доступны лазерные системы, которые могут мгновенно испарять любой известный материал. Каков предел этой возможности? Можно ли достичь температуры в диапазоне 100 миллионов градусов, необходимых для получения ядерной реакции синтеза? Ответ положительный. Уже в 1968 году — всего через восемь лет после изобретения первого лазера — группа Николая Басова из Физического института им. Лебедева в СССР сообщила о первом наблюдении термоядерных реакций, запускаемых лазерным облучением мишени из гидрида лития. Советские результаты были быстро повторены в лабораториях Франции и США. В США Джон Наколлс думал в некотором роде параллельным образом о том, как миниатюризировать термоядерные взрывы до такой степени, чтобы их можно было вызвать без использования атомной бомбы в качестве «запала». Нобелевский лауреат Николай Геннадьевич Басов слева — автор идеи 1961 г. Джон Наколлс справа и Джон Эммет, пионеры в области лазерного синтеза в США Основной подход к лазерному синтезу, появившийся после первоначальных предложений Басова и Наколлса, основывается на том же принципе радиационного взрыва, который использовался в водородной бомбе Теллера-Улама. Мы бомбардируем сферическую топливную таблетку со всех сторон одновременными лазерными импульсами. Энергия лазера первоначально поглощается внешним слоем мишени, вызывая ее взрывное расширение. По принципу действие-противодействие «эффект ракеты» соседние слои мишени с огромной силой толкаются внутрь, генерируя ударные волны, которые сжимают ядро до сверхвысокой плотности и создают температуру в сто миллионов градусов, необходимую для запуска процесса ядерного синтеза. Начало цикла: Часть 2. Это самый большой в мире лазер. В своих решающих экспериментах NIF использовала модифицированную установку, в которой энергия лазера сначала преобразуется в рентгеновские лучи за счет взаимодействия света лазера с металлической оболочкой топливной таблетки.
Теперь историческое название возвращено, горожане уже забыли то время, когда произносили слово «Саров» шепотом. Но, пожалуй, на этом вольности и заканчиваются. Город по-прежнему считается закрытым, в него впускают по особым спискам, и напрямую в кассе билет вы сюда никогда не купите. Территория в 200 с лишним квадратных километров охраняется «по советским ГОСТам», тремя рядами колючей проволоки и самыми современными электронными средствами слежения. Город, в котором 18 тысяч жителей являются сотрудниками ядерного центра, охраняет целая дивизия Росгвардии. Как монахи с физиками подружились Когда в 1946 году заместитель председателя Совнаркома Лаврентий Берия, который курировал атомный проект СССР, приехал сюда с академиками Игорем Курчатовым и Юлием Харитоном строить экспериментальный центр, местечко называлось Свято-Успенская Саровская пустынь. Намоленная земля, мужской монастырь — и вдруг ядерный центр, место создания смертоносного оружия. Не кощунство ли? В этом монастырском приюте работали в первые годы участники атомного проекта. Но, как выяснилось, выбор был предопределен: после войны спрятанный в саровских лесах святой уголок, который к тому же не очень далеко располагался от столицы, оказался идеальным местом для создания секретного ВНИИ. Во-первых, тут уже существовала материально-техническая база — завод-550 по производству снарядов для «катюш»; во-вторых, строителям и ученым надо было где-то жить, и монастырь, где после войны чудом сохранились почти все постройки, в буквальном смысле приютил физиков. Помнится, в 90-е годы, когда первый зампредседателя правительства Егор Гайдар выдвинул идею об уничтожении Россией всего ядерного оружия, именно церковь в лице патриарха Алексия II заступилась за ученых… И сейчас, спустя 70 с лишним лет, руководство института базируется в монастырских корпусах, ранее предназначавшихся для паломников. Говорят, монахи на возвращение построек церкви пока даже не намекают. История про двух «толстяков» К 1949 году у американцев уже готов был план уничтожения 20 самых крупных советских городов. К этому времени в Арзамасе-16, в секретном КБ-11 как именовали тогда ВНИИЭФ , полным ходом шла разработка атомной бомбы по техзаданию, занявшему всего… один лист бумаги. Перед руководителем центра Юлием Харитоном стояла задача: не просто создать бомбу, но создать ее быстро. Потому ставка была сделана на данные, которые раздобыли наши разведчики у американцев. Используя их, ученым удалось создать оружие массового поражения не за пять лет, как планировалось сначала, а за неполные три года. Из двух бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки американцы называли их «Малышом» и «Толстяком» , наши выбрали для заимствования более сложного, но более эффективного «Толстяка», в котором вместо урана-235 использовался плутоний. Однако советские конструкторы внесли свои дополнения: систему предохранения экипажа, которая не позволяла бомбе подрываться в течение 20 секунд после сброса, систему самоликвидации и др. В Музее ядерного оружия до сих пор хранится натуральный корпус той бомбы под зашифрованным названием РДС-1 реактивный двигатель специальный. Его разрешают фотографировать, а вот что касается самого заряда — черного шара, который размещался под оболочкой, — его экскурсоводы охраняют от камер как зеницу ока. Дело в том, что первый атомный взрыв в СССР был взрывом именно такого черного шара — заряда, который создатели не решились сбрасывать с самолета в виде бомбы потому корпус и остался невредим. Рисковать было нельзя, а потому решили взорвать заряд аккуратно, не выбрасывая с самолета. Черный шар привезли в Семипалатинск, установили на 37-метровую вышку взрыв должен был быть только над землей и со специального пульта, который располагался в бункере в 10 километрах от вышки, произвели принудительный подрыв. В бункере присутствовал сам Берия». Дело было сделано: русские доказали, что обладают секретом атомной бомбы. Но дальше, в широкую серию, советский вариант «Толстяка» не пошел. Через два года в Сарове создали более легкую бомбу РДС-2, но с мощностью заряда почти 40 килотонн — вдвое сильнее предыдущей. Ее и начали сбрасывать с самолетов, запустили в серийное производство, чем очень расстроили американцев: научные круги Соединенных Штатов рассчитывали, что русские могут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. В чем секрет «сахаровской слойки»? Сами же янки к этому сроку подготовили нам новый сюрприз: взорвали первую в мире термоядерную водородную бомбу, а точнее, ее прототип. 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. Она основана не на расщеплении ядер, а на синтезе.
Сахарова было проведено в Советском Союзе на полигоне под Семипалатинском. Термоядерная реакция Солнце содержит в себе огромные запасы водорода, находящегося под постоянным действием сверхвысокого давления и температуры порядка 15 млн градусов Кельвина. При такой запредельной плотности и температуре плазмы ядра атомов водорода хаотически сталкиваются друг с другом. Результатом столкновений становится слияние ядер, и как следствие, образование ядер более тяжёлого элемента — гелия. Реакции такого типа именуют термоядерным синтезом, для них характерно выделение колоссального количества энергии. Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах. Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. Изотопы водорода Самым простым из всех существующих атомов является атом водорода. В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него. В результате научных исследований воды H2O , было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода.
Принцип действия термоядерного оружия
- Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
- Термоядерное оружие
- Принцип работы водородной бомбы
- Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
- Как устроена водородная бомба: принцип и мощность
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
В числе ее разработчиков оказался и будущий лауреат Нобелевской премии мира Андрей Сахаров, предложивший идею конструкции заряда еще в 1948 году, но позднее выступавший против ядерных испытаний. Впоследствии, правда, дейтерий предложили заменить на дейтерид лития — это значительно упростило конструкцию заряда и его эксплуатацию. Дополнительным преимуществом было то, что из лития после бомбардировки нейтронами получается еще один изотоп водорода — тритий. Вступая в реакцию с дейтерием, тритий выделяет гораздо больше энергии. К тому же литий еще и замедляет нейтроны лучше. Такая структура бомбы и подарила ей прозвище «Слойка». Определенная сложность состояла в том, что толщина каждого слоя и их окончательное количество также были очень важны для успешного испытания. Предполагалось также, что мощность заряда составит от 200 до 400 килотонн, практический результат оказался на верхней границе прогнозов.
К идее применения обжатия с помощью радиационной имплозии пришли и ученые СССР в 1954-1955 гг. Испытания термоядерного оружия Первые испытания термоядерного оружия был проведены Соединенными Штатами Америки 1 ноября 1952 года. Заряд был взорван на атолле Эниветок в Тихом океане. Это была не бомба, а лабораторный образец, который внешне походил на некое сооружение. Испытания устройства готового к использованию проводились на полигоне в Семипалатинске 12 августа 1953 года. Самой крупной водородной обмой, которую испытывали, была водородная 50-мгатонная бомба, которую называют «царь-бомба». Ее испытание проводили на полигоне, расположенном на архипелаге Новая Земля 30 октября 1961 года. Первоначально планировалось испытывать 100-мегатонную бомбу, но потом было решено вполовину уменьшить мощность испытуемого оружия. Бомбу взорвали на высоте 4 километров, после чего взрывная волна обогнула земной шар три раза. Испытания прошли успешно, но оружие не было взято на вооружение, зато эти испытания дали понять Америке, что Советский Союз может создавать термоядерные бомбы любого мегатоннажа. Последнему пришлось произвести аварийный сброс водородной бомбы МАРК 15 в океан. Бомба до сих пор не была найдена.
Кроме того, при синтезе дейтерия и трития выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана -235. Словом, водородная бомба - гораздо более мощное оружие, чем атомная бомба. Работа над водородной бомбой стала первой интеллектуальной гонкой в истории человечества. Для создания атомной бомбы было важно прежде всего решить инженерные задачи, развернуть масштабные работы на рудниках и комбинатах. Водородная же бомба привела к появлению новых научных направлений - физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений.
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. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы: 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. Слайд 7 Описание слайда: Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.
Что опаснее водородная или ядерная бомба. Разница между атомной и водородной бомбой
О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда (это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне) и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. Принцип действия этого типа оружия основан на высвобождении огромного количества энергии при синтезе легких химических элементов в более тяжелые. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
Испытаний водородной бомбы. Водородная бомба. Водородная бомба (термоядерное оружие) — вид ядерного оружия, основанного на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. тэги: бомба, водородная бомба, как работает, кто придумал, оружие массового поражения, принцип действия. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х. В 1952 году на атолле Эниветок США осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны что в 450 раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки , а в 1953 году в СССР было испытано устройство мощностью 400 килотонн. Конструкции первых термоядерных устройств были плохо приспособленными для реального боевого использования. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн.
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.
Длительное заражение местности радиоактивными осадками. В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок. При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров. Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия. Даже если супербомба не попадет в цель, то есть не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания. Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев. В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня. Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли. Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты.
Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90. С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека. 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.
Две сверхдержавы несколько лет спорили о том, кто станет первым обладателем нового вида разрушительного оружия. В Москве хотели достичь ядерного паритета с Вашингтоном и вкладывали в гонку вооружений огромные средства. Впрочем, работы по созданию водородной бомбы начались не благодаря щедрому финансированию, а из-за донесений законспирированной агентуры в Америке. В 1945 года в Кремле узнали о том, что в США идет подготовка к созданию нового оружия. Это была сверхбомба, проект которой получил название Super. Он передал Советскому Союзу конкретные сведения, которые касались секретных американских разработок сверхбомбы. К 1950 году проект Super был выброшен в корзину, так как западным ученым стало ясно, что такая схема нового оружия не может быть реализована. Руководителем этой программы был Эдвард Теллер. В 1946 году Клаус Фукс и Джон развили идеи проекта Super и запатентовали собственную систему.
Принципиально новым в ней был принцип радиоактивной имплозии. В СССР эту схему начали рассматривать несколько позже - в 1948 году. В целом можно сказать, что на стартовом этапе полностью базировался на американских информации, полученной разведкой. Но, продолжая исследования уже на основе этих материалов, советские ученые заметно опередили своих западных коллег, то позволило СССР получить сначала первую, а потом и самую мощную термоядерную бомбу. В этом документе рассматривалась возможность использования бомбы с дейтерием. Данное выступление стало началом советской ядерной программы. В 1946 году теоретические исследования тали проводиться в Институте химической физики. Первые результаты этой работы были обсуждены на одном из заседаний Научно-технического совета в Первом главном управлении.
Примечательно, что таким способом можно получить взрыв практически неограниченной мощности. Отличие атомной и водородной бомбы В первую очередь, главным отличием между атомной и водородной бомбой является мощность взрыва. Термоядерный заряд может быть в сотни раз мощнее, чем атомный. Ранее уже говорилось, что мощность взрыва атомной бомбы измеряется в килотоннах, тогда как водородной — в мегатоннах. При взрыве атомной бомбы также энергия выделяется после деления тяжелых ядер плутония или урана-235, после чего образуются более мелкие ядра. Принцип действия водородной бомбы описан выше. Чистое термоядерное оружие Отдельно нужно упомянуть о чистой термоядерной энергии. Этот тип не подразумевает под собой использование уранового или плутониевого инициатора взрыва. Данное оружие также не создает долговременного радиоактивного заражения, так как в нем отсутствуют распадающиеся вещества. Сегодня чистое термоядерное оружия существует лишь на бумаге, и пути реализации проекта на практике пока что не выяснены до конца. В Снежинске был разработан самый чистый ядерный заряд, который служит в мирных целях. Еще в СССР продвигали термин «мирный атом», и эти исследования продолжаются по сей день. История создания США первыми испытали термоядерный заряд. Это произошло 1 октября 1952 года на атолле Эниветок. Бомба была изготовлена по принципу Теллера-Улама. Она была изготовлена по схеме «слойка» и носила название РДС-6с. Советскую бомбу изготовили под руководством Андрея Сахарова и Юлия Харитона. На Западе советскую бомбу называют не водородной, а атомной с использованием бустерного усиления.
Харитона упоминается, что и в отношении американской водородной бомбы имеется от разведки документ. Но никак не раскрывается его содержание. Возможно, прав А. Не располагая точными данными, можно только догадываться, случайно это происходило или причины были более глубокими. Ни мы, ни американцы эту загадку пока не решили. Хирта и У. Поступаю я так умышленно, потому что в мои намерения входит сопоставление различных взглядов на этот острый вопрос. В своё время в полемику с американцами вступил патриарх советской атомной науки академик Ю. Смирновым формируют определённый взгляд на историю развития отечественного водородного оружия, который практически ни в одном пункте не совпадает с американским. По материалам юбилейной сессии Курчатовским центром издан доклад. Выдержки из него цитируются под цифрой II. Я постараюсь максимально точно передать позиции сторон и выразить свою, которая, как оказалось, не совпадает с двумя предыдущими. При этом я прошу читателя быть снисходительным — любое воспоминание субъективно, а одни и те же события по-разному воспринимаются разными людьми. Тем более, если учесть, что автор располагал далеко не всей возможной информацией. Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Именно тогда, вскоре после появления атомных бомб, Э. Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения детонации в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое незатухающее горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли? В 1951 году, когда я после окончания Московского университета оказался в группе Я. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса. Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д. Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения? Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер радиус детонационного шнура , ниже которого устойчивого режима не существует. Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса. Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого. Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения. Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической. В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. К аналогичному выводу в группе Я. Зельдовича пришли к концу 1953 года. То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия.