В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. 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. Идея создания термоядерной («водородной») бомбы принадлежит американским ученым, участникам «Манхэттенского проекта», создавшим и испытавшим в 1945 г. в Аламогордо первую в мире атомную бомбу. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом.
Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
создания более мощного ядерного оружия, использующего энергию ядерного синтеза – термоядерной (водородной) бомбы. 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. Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. Хотя водородные бомбы огромной разрушительной силы и ранее взрывались на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах, это была первая транспортабельная бомба, которая могла нанести катастрофический удар по любому агрессору.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
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. Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. Мощность термоядерной ВВ 30 кт/кг, хотя я считал по формулам и получилось 70 кт/кг.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Мощность термоядерной ВВ 30 кт/кг, хотя я считал по формулам и получилось 70 кт/кг. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях термоядерного синтеза. Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка.
Калужские милиционеры изъяли купальники с символикой сочинской олимпиады
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. На фоне дома, в котором жил Андрей Сахаров. Устройство это было слишком массивным, высотой с трехэтажный дом, нагревалось так, что, опасаясь самосрабатывания, специалисты ставили возле него охлаждающую криостанцию. И военные сказали: «Ну и что? Как воевать-то с такой махиной? Давайте нам компактный заряд».
Но ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории, которой руководил талантливый физик Эдвард Теллер, не смогли этого сделать раньше нас.
После испытания первой бомбы было и второе, и третье. Последнее испытание состоялось 30 октября 1961 года на Новой Земле. Ударная волна несколько раз облетела землю и была зафиксирована всеми сейсмостанциями планеты.
Новую водородную бомбу назвали Царь-бомбой. Последствия на месте взрыва были ужасающими: все выжжено, земля и скалы спеклись в стекло. С тех пор легендарный физик, отец водородной бомбы Андрей Сахаров всегда и везде выступал за запрет термоядерного оружия.
Хорошим примером является воздухоплавание, но им список, конечно, не исчерпывается. Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития — его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости например, вокруг или, наоборот, внутри ядерный заряд.
Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития. Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово. Оба компонента термоядерной бомбы. 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.
Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако. При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища. Выгорание кислорода образует везде вакуум. При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура.
Отличие вакуумной бомбы американской от российской Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров. После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться. Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие.
Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов. Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии. Водородная бомба самая мощная - это неоспоримый факт. Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
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.
Когда протоны сталкиваются, то начинает действовать другая сила — сильное взаимодействие, которое и удерживает эти элементарные частицы вместе. Оно настолько сильное, что атомы могут существовать очень долго — вспомните, что и мы состоим из атомов. Проблема заключается в том, что ядро гелия состоит и из нейтронов, которых в природе в свободном состоянии практически не существует они «живут» максимум 15 минут. Они получаются тут же, на месте, из протона, электрона и небольшого количества энергии. Но откуда получается энергия, если процесс требует нагрева, а в итоге просто образуется новое вещество? Ведь вы затратите на нагрев гораздо больше, разве не так? Так, да не так. Вся прелесть термоядерной реакции заключается в том, что вы получаете больше энергии, чем затрачиваете на неё. Всё дело в том, что нейтроны и протоны при соединении в ядре становятся немного легче. Это явление называется «дефект массы».
Вот эта масса и превращается в энергию согласно знаменитого уравнения Эйнштейна. В земных условиях воссоздать этот процесс полностью не получится. Причина этого кроется в том, что на звездах превращение водорода в гелий происходит в несколько стадий. Сначала получаются нейтроны, а уже затем они вместе с протонами соединяются в ядро гелия. Сами протоны очень маленькие, и ждать, пока они «найдут» друг друга, придется очень долго. Вот почему звезды существуют на протяжении миллионов и миллиардов лет — чтобы столкнулись все протоны, должно пройти очень много времени.
Разработка и первые испытания водородной бомбы В результате тщательного теоретического анализа, специалисты из СССР и США пришли к выводу, что смесь дейтерия и трития позволяет легче всего запускать реакцию термоядерного синтеза. Вооружившись этими знаниями, учёные из США в 50-х годах прошлого века принялись за создание водородной бомбы. И уже весной 1951 года, на полигоне Эниветок атолл в Тихом океане было проведено тестовое испытание, однако тогда удалось добиться лишь частичного термоядерного синтеза. 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.
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 радиоактивные осадки. С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена. Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения. Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми. Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238. В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв. Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента. Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда. Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3. Но водород-3, или тритий, вес которого в три раза больше обычного водорода, исчез на Земле миллионы лет назад. Нейтрон, выделяемый при делении урана-235 в реакторе, попадает в ядро лития-6, которое состоит из трех протонов и трех нейтронов.
Самая охраняемая тайна
Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. Водородные бомбы используют комбинацию ядерного деления и термоядерного синтеза и намного мощнее атомных бомб. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Госкорпорация «Росатом» показала ранее засекреченный фильм об испытаниях термоядерной водородной бомбы АН602.
Принцип работы водородной бомбы
| Сколько водорода в водородной бомбе? | Объясню на пальцах | Дзен | Рассекреченные кадры взрыва водородной бомбы мощностью 50 млн тонн. |
| Самая охраняемая тайна | 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. |
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее. 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. Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер.