неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Полностью же на использование твёрдого термоядерного горючего советские разработчики перешли только в водородной бомбе, взорванной в 1955 году.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
Эксперты называют В61-12 одной из наиболее точных термоядерных бомб, а сама она использует корректировку при помощи GPS, где для повышения точности задействуются хвостовые рули. Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях.
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. это все те же РДС-6с. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза. Чем термоядерная бомба отличается от атомной?
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
У нас был громадный запас космического топлива — водорода, но, к сожалению, не было спички, чтобы зажечь его: ни одна спичка не могла бы дать пламя по крайней мере в 20 млн. Когда ученые Лос-Аламоса, одним из руководителей которых был Бете, работали над созданием атомной бомбы из урана-235 или плутония, они знали, что успех в создании атомной бомбы даст им ключ к космической сокровищнице энергии синтеза, до сих пор являющейся монополией Солнца и звезд. Эксперименты и расчеты показывали, что при взрыве атомной бомбы из урана-235 или плутония развивается температура в 55 млн. Наконец- то удалось найти «спичку», способную зажечь космический огонь ядерного синтеза! Это означало также, что усовершенствованная атомная бомба может служить детонатором для взрыва гораздо более мощной водородной бомбы, взрывная мощность которой практически неограниченна. Однако между Солнцем и атомной бомбой была существенная разница, которая казалась непреодолимым препятствием на пути осуществления ядерного синтеза на Земле.
Внутри Солнца температура в 20 миллионов градусов поддерживается постоянно, поэтому процесс синтеза гелия идет с постоянной скоростью. Хотя температура внутри атомной бомбы в три раза выше, чем в центре Солнца, она удерживается в течение времени, совершенно недостаточного для превращения обычного водорода в гелий. Это все равно, что зажигать сигарету на ветру, когда у вас всего одна спичка: если ветер достигает ураганной скорости, то совершенно ясно, что вы не успеете зажечь сигарету. Этот неумолимый фактор времени с самого начала заставил ученых прийти к выводу, что на Земле нельзя осуществить процесс синтеза, происходящий на Солнце с обычным водородом, атомный вес которого равен единице. В январе 1950 г.
Исследования в Лос-Аламосе в 1944 и 1945 гг. Это сразу же создало большие трудности, так как тритий не существует в природе и для его создания необходимы затраты больших средств и дорогих стратегических материалов. Так, для производства одного килограмма трития требуется восемьдесят килограммов плутония — расщепляющегося элемента, искусственно созданного для атомной бомбы. Дело осложнялось еще и тем, что тритий — это радиоактивный элемент с периодом полураспада 12 лет. Другими словами, один килограмм трития в 1958 г.
Другое серьезное препятствие заключалось в том, что как дейтерий, так и тритий не может быть синтезирован в обычном для него газообразном состоянии, а должен быть сначала превращен в жидкое вещество. Жидкий же водород кипит т. Транспортировать газообразный водород можно только в герметическом баллоне, находящемся внутри сосуда с жидким воздухом. Эти требования создавали большие трудности при его производстве, транспортировке и хранении. Создавалось парадоксальное положение.
Перед синтезом двух разновидностей водорода, который происходит при температуре выше 50 млн. Естественно, возникал вопрос: удастся ли сохранить вещество в жидком состоянии даже в течение одной миллионной доли секунды при температуре 50 млн. К июню 1951 г. Именно тогда покойный Гордон Дин, бывший в то время председателем Комиссии по атомной энергии, решил провести совещание руководителей работ. На это совещание, состоявшееся в Институте прогрессивных исследований в Принстоне штат Нью-Джерси , «прибыли доктора фон Нейманн, Ферми, Бете, Теллер, Уиллер, Норрис Брэдбери, Лотар Норхайм, и каждый из них мог внести большой вклад в это дело».
За столом сидели руководители всех лабораторий во главе с доктором Оппенгеймером. В гнетущей обстановке поднялся доктор Теллер и спокойно подошел к доске. На доске чертились схемы. Делались расчеты». У участников совещания появилась надежда.
К концу второго дня у «всех присутствующих появилось ощущение, что впервые мы что-то имеем хотя бы в области идей». Уныние сменилось энтузиазмом, и у всех создалось впечатление, что, наконец, «мы можем на что-то надеяться в будущем». С этого дня работы по созданию водородной бомбы пошли полным ходом. Через четыре дня Комиссия по атомной энергии приняла обязательство построить новый завод, хотя в то время у нее, как заявил Дин, не было на это средств. Через год, в июне, мы были в состоянии, говоря словами Дина, «завершить работу над этим устройством».
Устройство перевели на атолл Эниветок и взорвали 1 ноября 1952 г. Мощность взрыва составляла пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Затем в марте и в апреле 1954 г. С тех пор было испытано много других конструкций бомб. Хотя открытие, которое совершило переворот в науке и сделало возможным создание водородной бомбы, все еще является секретом, легко отгадать основные принципы ее устройства.
Казалось совершенно нелепым, что до осуществления реакции между веществами при температуре 50 млн. Единственным путем устранить такое невозможное требование был отказ от превращения водорода в жидкое состояние. Надо было соединить газообразный водород с каким- то веществом так, чтобы водород стал частью твердого соединения, способного сохраняться при обычной комнатной температуре. Существуют различные твердые соединения, содержащие водород. Одно из них кажется наиболее подходящим и фактически единственным соединением, которое может служить основной составной частью водородной бомбы.
Это специально созданное новое вещество, известное под названием дейтерид лития-6, представляет собой соединение редкого легкого изотопа металлического лития, состоящего из трех протонов и трех нейтронов, с дейтерием, или тяжелым водородом, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Соединение лития и дейтерия при комнатной температуре является твердым веществом. Один атом лития-6 в этом соединении связан с одним атомом дейтерия водород-2 , поэтому общий молекулярный вес соединения равен 8. Другими словами, в восьми килограммах соединения содержится шесть килограммов легкого лития-6. Литий-6 не встречается в природе в чистом виде.
Как и расщепляющийся элемент уран-235, литий существует в смеси двух своих разновидностей: одного — с атомным весом 6 и другого — с атомным весом 7. Так как различные виды одного и того же элемента невозможно разделить химическим путем, необходимо было построить специальный завод по разделению изотопов для получения чистого лития-6. Этот завод и являлся тем «новым заводом», контракт на строительство которого, как сообщил Дин, был подписан через четыре дня после заседания Комиссии в июне 1951 г. Дейтерид лития-6 очень важен по двум причинам. Он не только обеспечивает возможность хранения дейтерия при комнатной температуре и, таким образом, исключает необходимость превращения его в жидкое состояние при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Он также делает возможным получение трития — второго элемента, необходимого для создания водородной бомбы в конечной стадии — в самый момент ее взрыва. Дело в том, что в дейтериде лития содержится в виде твердого вещества не только водород-2, но потенциально имеется и водород-3. Это чудо совершают нейтроны, выделяемые детонатором — атомным «снарядом». Нейтрон, попадающий в ядро атома лития-6, образует составной элемент из трех протонов и четырех нейтронов. При попадании нейтрона большой энергии составное ядро становится крайне неустойчивым и немедленно распадается на две части: водород-3 тритий с ядром из одного протона и двух нейтронов и гелий с ядром из двух протонов и двух нейтронов.
Меньше чем за миллионную долю секунды взрыв атомной бомбы освобождает дейтерий и тритий и в тоже время создает температуру более чем в 50 млн.
В ее основе лежал принцип радиационной имплозии. Этот проект будет реализован в СССР через два года, в 1955-м.
Водородная бомба была его детищем - именно он предложил революционные те технические решения , которые позволили успешно завершить испытания на Семипалатинском полигоне. В 1953 испытание водородной бомбы показало, что советская наука может преодолеть то, что еще совсем недавно казалось выдумкой и фантастикой. Поэтому сразу после успешного взрыва РДС-6с началась разработка еще более мощных снарядов.
На этот раз она была двухступенчатой и соответствовала схеме Теллера-Улама. Бомбу РДС-37 собирались сбросить с самолета. Однако, когда он поднялся в воздух, стало ясно что испытания придется проводить при нештатной ситуации.
Вопреки прогнозам синоптиков, заметно испортилась погода, из-за чего полигон накрыла плотная облачность. Впервые специалисты оказались вынуждены сажать самолет с термоядерной бомбой на борту. Некоторое время на Центральном командном пункте шла дискуссия о том, что делать дальше.
Рассматривалось предложение сбросить бомбу в горах неподалеку, однако этот вариант был отклонен, как слишком рискованный. Меж тем самолет продолжал кружить рядом с полигоном, вырабатывая горючее. Решающее слово получили Зельдович и Сахаров.
Водородная бомба, взорвавшаяся не на полигоне, привела бы к катастрофе. Ученые понимали всю степень риска и собственной ответственности, и все-таки дали письменное подтверждение того, что посадка самолета будет безопасной. Наконец, командир экипажа Ту-16 Федор Головашко получил команду приземляться.
Посадка была очень плавной. Летчики проявили все свои умения и не запаниковали в критической ситуации. Маневр был идеальным.
В Центральном командном пункте облегченно выдохнули. Создатель водородной бомбы Сахаров и его команда перенесли испытания. Вторая попытка была намечена на 22 ноября.
В этот день все прошло без внештатных ситуаций. Бомбу сбросили с высоты в 12 километров. Пока снаряд падал, самолет успел удалиться на безопасное расстояние от эпицентра взрыва.
Через несколько минут ядерный гриб достиг высоты 14 километров, а его диаметр - 30 километров. Взрыв не обошелся без трагических происшествий. От ударной волны на расстоянии в 200 километров выбивало стекла, из-за чего пострадало несколько человек.
Также погибла девочка, жившая в соседнем ауле, на которую обвалился потолок. Еще одной жертвой стал солдат, находившийся в специальном выжидательном районе. Солдата засыпало в землянке, и он умер от удушья до того, как товарищи смогли вытащить его.
Разработка «Царь-бомбы» В 1954 году лучшие физики-ядерщики страны под руководством начали разработку мощнейшей в истории человечества термоядерной бомбы. Благодаря своей мощности и размеру бомба стала известна как «Царь-бомба». Участники проекта позже вспоминали, что эта фраза появилась после знаменитого высказывания Хрущева о «Кузькиной матери» в ООН.
Официально же проект назывался АН602. За семь лет разработок бомба пережила несколько реинкарнаций. Сначала ученые планировали использовать компоненты из урана и реакцию Джекилла-Хайда, однако позже от этой идеи пришлось отказаться из-за опасности радиоактивного загрязнения.
Испытание на Новой Земле На некоторое время проект «Царь-бомба» был заморожен, так как Хрущев собирался в США, а в холодной войне наступила короткая пауза. В 1961 году конфликт между странами разгорелся вновь и в Москве снова вспомнили о термоядерном оружии. Самолет добирался до цели два часа.
Очередная советская водородная бомба была сброшена на высоте в 10,5 тысяч метров над ядерным полигоном «Сухой Нос». Снаряд взорвался еще в воздухе. Возник огненный шар, который достиг диаметра трех километров и почти коснулся земли.
Согласно подсчетам, ученых сейсмическая волна от взрыва три раза пересекла планету. Удар чувствовался за тысячу километров, а все живое на расстоянии ста километров могло получить ожоги третьей степени этого не произошло, так как данный район был необитаемым. На тот момент наиболее мощная термоядерная бомба США в мощности уступала «Царю-бомбе» в четыре раза.
Советское руководство было довольно результатом эксперимента. В Москве получили то, чего так хотели от очередной водородной бомбы. В дальнейшем разрушительный рекорд «Царя-бомбы» так и не был побит.
Самый мощный взрыв водородной бомбы стал важнейшей вехой в истории науки и холодной войны. Термоядерное оружие других стран Британские разработки водородной бомбы начались в 1954 году. Руководителем проекта был Уильям Пенней, который до того был участником манхэттенского проекта в США.
Англичане обладали крохами информации о строении термоядерного оружия. Американские союзники не делились этой информацией. В Вашингтоне ссылались на закон об атомной энергии , принятый в 1946 году.
Единственным исключением для британцев было разрешение вести наблюдения за испытаниями. Кроме того, они использовали самолеты для сбора проб, оставшихся после взрывов американских снарядов. Сперва в Лондоне решили ограничиться созданием очень мощной атомной бомбы.
Так начались испытания «Оранжевый вестник». В ходе них была сброшена самая мощная из не термоядерных бомб в истории человечества. Ее недостатком была чрезмерная дороговизна.
История создания британского двухступенчатого устройства - это пример успешного прогресса в условиях отставания от двух споривших между собой сверхдержав. В Китае водородная бомба появилась в 1967 году, во Франции - в 1968-м. Таким образом, в клубе стран-обладательниц термоядерного оружия сегодня пять государств.
Спорными остаются сведения о водородной бомбе в Северной Корее. Глава КНДР заявлял, что его ученые смогли разработать такой снаряд. В ходе испытаний сейсмологи разных стран зафиксировали сейсмическую активность, вызванную ядерным взрывом.
Но никакой конкретной информации о водородной бомбе в КНДР до сих пор нет. В 1961 году был произведен самый мощный взрыв водородной бомбы. Утром 30 октября в 11 ч.
Советский Союз провел испытание самого мощного в истории термоядерного устройства. Даже в "половинном" варианте а максимальная мощность такой бомбы составляет 100 мегатонн энергия взрыва десятикратно превышала суммарную мощность всех взрывчатых веществ, использованных всеми воюющими сторонами за годы Второй мировой войны включая атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Ударная волна от взрыва трижды обогнула земной шар, первый раз - за 36 ч.
Световая вспышка была настолько яркой, что, несмотря на сплошную облачность, была видна даже с командного пункта в поселке Белушья Губа отдаленном от эпицентра взрыва почти на 200 км. Грибовидное облако выросло до высоты 67 км. К моменту взрыва, пока на огромном парашюте бомба медленно опускалась с высоты 10500 до расчетной точки подрыва, самолет-носитель Ту-95 с экипажем и его командиром майором Андреем Егоровичем Дурновцевым уже был в безопасной зоне.
Командир возвращался на свой аэродром подполковником, Героем Советского Союза. В заброшенном поселке - 400 км от эпицентра - были порушены деревянные дома, а каменные лишились крыш, окон и дверей. На многие сотни километров от полигона в результате взрыва почти на час изменились условия прохождения радиоволн, и прекратилась радиосвязь.
Бомба была разработана В. Адамским, Ю. Смирновым, А.
Сахаровым, Ю. Бабаевым и Ю. Трутневым за что Сахаров был награжден третьей медалью Героя Социалистического Труда.
Курчатов поручает Ю. Харитону совместно с другими физиками - И. Гуревичем, Я. Зельдовичем и И. Померанчуком - рассмотреть вопрос о возможности освобождения энергии легких элементов. Докладчиком был Я.
Фукса с советским разведчиком А. Теллера и Э. Однако А. Арзамас-16 Саров. В этом постановлении, помимо конкретных мероприятий, предусматривалась командировка Я. Зельдовича для работы в КБ-11.
Фукса с А. Среди переданных К. Фуксом материалов были новые теоретические сведения, относящиеся к сверхбомбе. Фукса в адрес И. Сталина, В. Молотова, Л.
Политическое руководство страны отнеслось к ним с большим вниманием, и уже 23 апреля Л. Берия поручил Б. Курчатову и Ю. Заключение и предложения главных специалистов были готовы 5 мая 1948 года. Предложения Б. Ванникова, И.
Курчатова и Ю.
Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее. Понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно по тому факту, что работающие АЭС давно уже стали обыденностью, а работающие и практичные термоядерные электростанции — это все еще научная фантастика. Чтобы атомные ядра сливались друг с другом, их надо нагреть до миллионов градусов. Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году проект неофициально назывался Super , но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу.
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
Американцы на атолле Бикини провели испытания тогда ещё просто взрывного устройства, не годного для практического применения. Как и в случае «космической гонки», целью которой было создание не столько ракет-носителей, сколько баллистических ракет, СССР имел очень веские основания спешить с созданием водородной бомбы. И позже у Хрущёва были не менее веские и вполне рациональные основания для создания не принятой на вооружение и изначально не предназначавшейся для этого «Царь-бомбы» потенциальной мощностью 100 Мегатонн. Прогремевший над Новой Землёй сильнейший в истории человечества взрыв, сопровождавшийся хвастовством о семи бомбах, которых достаточно, для того чтобы над Британскими островами снова плескалось море, произвёл нужный эффект. Причина, по которой без водородной бомбы СССР не мог никак, была прежде всего экономической. Уже в 50-х годах продолжение гонки вооружений по правилам «поддержания паритета» стало проблематичным ввиду банальной нехватки электроэнергии, которая для обогащения урана г азодиффузным методом требовалась в немыслимом количестве.
В абсолютном исчислении СССР мог ответить лишь в 10 раз меньшим количеством киловатт, и отставал по темпам производства ядерных зарядов на порядок. Соответственно, если США готовились к использованию тактических «пушечных» зарядов, в которых 10 кг плутония взрывались как 50-150 тонн тротилла, советские конструкторы ломали головы над тем, как выдавить лютой имплозией 50 килотонн из всего 6 кг плутония. Успехи наличествовали, но переломить ситуацию таким образом было невозможно… Другое дело, если мощность боеприпаса при прежнем расходе ядерного горючего исчисляется десятками Мегатонн. В такой ситуации отставание по количеству зарядов уже не имело значения. На это Хрущёв и намекал.
Ещё в 1942 году наивные немцы пытались взорвать замороженный дейтерий, закладывая его в кумулятивную воронку. Это не работало.
Весной 1950 года начались работы над созданием бомбы, получившей в дальнейшем название РДС-6с. 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.
Но счёт идёт не на года, а на десятки тысяч лет. Что это значит? Это значит, что лишь через это время активного вещества в бомбе станет в два раза меньше. То есть на горизонте сотен лет ядерная бомба остаётся опасной.
Однако помимо этого в бомбе есть дополнительные элементы, у каждого из которых — свой срок годности. Эти элементы тоже устаревают. Например, самая обычная взрывчатка может отсыреть, электроника — прийти в негодность. Поэтому срок годности каждой конкретной бомбы зависит от её конструкции. Может ли атомная бомба взорваться сама? Крайне маловероятно. Будет просто маленький «пшик». Несколько бомбардировщиков с атомными бомбами на борту постоянно находились в воздухе и готовы были в любой момент нанести удар по СССР.
Во время этой операции произошло несколько аварий. Один раз у них из люка выпала атомная бомба, и её осколки упали на испанский посёлок Паломарес. Был пожар, но, к счастью, взрыва не произошло, и никто из жителей не пострадал. Также бомба падала в море, и её вытаскивали с привлечением водолазов. Каждый из этих случаев, несмотря на другие негативные последствия, не привёл к активации ядерной бомбы. Можно ли купить ядерное оружие? Приобрести или произвести ядерное оружие, скорее, нельзя — это сложно, дорого и незаконно. В 1968 году большинство существующих на тот момент стран подписали Договор о нераспространении ядерного оружия.
Он ограничивает производство и продажу такого вооружения. Однако сейчас некоторые страны подозреваются в его нарушении. Например, поступали сообщения о том, что Иран хочет войти в клуб ядерных держав. Якобы на его территории идёт разработка атомной бомбы. Что точно можно сказать — частным предприятиям разработка ядерного оружия вряд ли под силу. Чаще всего это национальные проекты, доступные только странам с крупными экономиками. Ведь для того, чтобы создать атомную бомбу с нуля, нужно сначала обогатить руду, чтобы из обычного урана получился нужный его изотоп. Кроме того, нужны очень точные приборы, которые измеряли бы наличие взрывчатого вещества в составе оружия.
К тому же за оборотом радиоактивных элементов следит особая «радиоактивная полиция».
Последствия воздействия водородной бомбы могут быть катастрофическими, причиняя разрушения в радиусе нескольких километров и оставляя долгосрочное радиоактивное загрязнение. Международные соглашения: Существуют различные международные соглашения, направленные на контроль и ограничение использования ядерного оружия, включая водородные бомбы. Некоторые из них включают Договор об всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний и Договор о нераспространении ядерного оружия. Важно отметить, что водородная бомба представляет собой чрезвычайно разрушительное оружие, и ее использование имеет потенциально катастрофические последствия для человечества. В настоящее время глобальное сообщество стремится к ядерному разоружению и созданию мира без ядерного оружия.
Этот процесс освобождает огромное количество энергии по сравнению с ядерным расщеплением, которое используется в атомных бомбах. Детонатор: Для инициирования термоядерной реакции в водородной бомбе используется атомная бомба в качестве детонатора. Взрыв атомной бомбы создает необходимые условия высокую температуру и давление , чтобы запустить термоядерную реакцию во второй ступени водородной бомбы.
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. В водородной бомбе применяется не чистый водород, а дейтерид лития-6, содержащий в себе изотоп водорода дейтерий и изотоп лития, служащий для выделения еще одного изотопа водорода – трития. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной. Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. термоядерные (термоядерные бомбы, водородные бомбы) — более современное оружие, в котором принцип действия «атомной бомбы» усиливается термоядерным синтезом. Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне. Термоядерная (водородная) бомба — также достаточно проста по конструкции.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии. Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF. В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение. Получается миниатюрный термоядерный взрыв. Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. Взрывная камера NIF слева. Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований.
Можно было бы много сказать о политике магнитного и инерционного синтеза, но это не моя тема здесь. ОтSuper-бомбы к радиационному взрыву Пока что единственной доступной технологией генерирования большого количества избыточной энергии с помощью реакций ядерного синтеза является водородная бомба, также известная как термоядерная бомба. Впервые эта технология была успешно испытана 31 октября 1952 года. Во время американского Манхэттенского проекта создания атомной бомбы, использующей реакции ядерного деления, физик Эдвард Теллер задумал потенциально гораздо более разрушительное оружие, основанное не на делении урана, а на синтезе изотопов водорода. Его называли Super. Поскольку было ясно, что химические взрывчатые вещества не могут генерировать температуру в десятки миллионов градусов, необходимую для зажигания термоядерных реакций, единственным вариантом было использование бомбы деления. Название изобретения — «Совершенствование методов и средств использования ядерной энергии». Что и говорить, устройство не предназначалось для гражданского использования! Содержание патента фон Неймана-Фукса до сих пор официально является секретом правительства США, но его можно найти в увлекательной серии томов, опубликованных в России в 2008 году «Атомный проект СССР: Документы и материалы». Там можно найти подробный текст с расчетами и диаграммами в переводе на английский и русский языки, а также комментарии к нему ведущих советских исследователей с 1948 года.
Как такое возможно?
Главным разработчиком торпеды был Андрей Сахаров. Впоследствии в своей книге "Воспоминания" ученый писал, что контр-адмирал Петр Фомин, который отвечал за проект 627 со стороны флота, был шокирован "людоедским характером" Т-15. По словам Сахарова, Фомин говорил ему, "что военные моряки привыкли бороться с вооруженным противником в открытом бою" и что для него "отвратительна сама мысль о таком массовом убийстве".
Впоследствии этот разговор повлиял на решение Сахарова заняться правозащитной деятельностью. Т-15 так и не была принята на вооружение из-за неудачных испытаний в середине 1950-х гг. С конца 1955 г. Однако в 1958 г.
Спустя два года, 10 июля 1961 г. Работы были поручены сотрудникам КБ-11. Под руководством Андрея Сахарова группой физиков-теоретиков было разработано "изделие 602" АН-602. Для него был использован корпус, уже изготовленный в НИИ-1011.
Габариты "изделия 602" были такими же, как и у "изделия 202". Длина - 8 м, диаметр - 2,1 м, масса - 26,5 т. Расчетная мощность заряда составляла 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Но после оценки экспертами влияния такого взрыва на экологию было решено испытывать бомбу с уменьшенным зарядом.
Для транспортировки авиабомбы был переоборудован тяжелый стратегический бомбардировщик Ту-95, получивший индекс "В".
Наука Как спят слоны? Собственно схема работы бомбы простая: берем две полусферы урана или плутония, каждая чуть меньше критической массы, располагаем их на расстоянии 45 см, обкладываем взрывчаткой и взрываем. Уран или плутоний спекается в кусок надкритической массы, и начинается ядерная реакция. Существует другой способ запустить ядерную реакцию — обжать мощным взрывом кусок плутония: расстояние между атомами уменьшится, и реакция начнется при меньшей критической массе. На этом принципе работают все современные атомные детонаторы. Проблемы атомной бомбы начинаются с того момента, когда мы хотим нарастить мощность взрыва. Простым увеличением делящегося материала не обойтись — как только его масса достигает критической, он детонирует. Придумывались разные хитроумные схемы, например, делать бомбу не из двух частей, а из множества, отчего бомба начинала напоминать распотрошенный апельсин, а потом одним взрывом собирать ее в один кусок, но все равно при мощности свыше 100 килотонн проблемы становились непреодолимыми.
Возможные последствия взрыва водородной бомбы В первую очередь водородная бомба — это оружие массового поражения. Оно способно уничтожать не только взрывной волной, как на это способны тротиловые снаряды, но и радиационными последствиями. Что происходит после взрыва термоядерного заряда: ударная волна, сметающая всё на своём пути, оставляя после себя масштабные разрушения; тепловой эффект — невероятная тепловая энергия, способна расплавить даже бетонные конструкции; радиоактивные осадки — облачная масса с каплями радиационной воды, элементами распада заряда и радионуклидами, движется по ветру и выпадает в виде осадков на любом удалении от эпицентра подрыва. Вблизи ядерных полигонов или техногенных катастроф на протяжении десятилетий наблюдается радиоактивный фон. Последствия применения водородной бомбы очень серьёзные, способные нанести вред будущим поколениям. Всем спасибо! Одно время поговаривали, что достаточно мощный термоядерный взрыв может запустить цепную реакцию и весь воздух на нашей планете выгорит. Но это миф. Не то что газообразный, но и жидкий водород недостаточно плотный, чтобы начался термоядерный синтез.
Его нужно сжимать и нагревать ядерным взрывом, желательно c разных сторон, как это делается двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны. Это не единственное заблуждение о термоядерном оружии. Часто говорят, что взрыв «чище» ядерного: мол, при слиянии ядер водорода «осколков» — опасных короткоживущих ядер атомов, дающих радиоактивное загрязнение, — получается меньше, чем при делении ядер урана. Заблуждение это основано на том, что при термоядерном взрыве большая часть энергии якобы выделяется за счет слияния ядер. Это неправда. Да, «Царь-бомба» была такой, но только потому, что ее урановую «рубашку» для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению. Правда, зерно истины в мифе о «чистой» бомбе все же есть.
Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При ее взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации. Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это тоже практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в тысячу раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз — мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем тактическая, килотонная. Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа — более чем достаточный сдерживающий фактор.
Александр Березин Браво Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова. В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом и стала канонической. А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом. Разве что рождение сверхновой звезды. Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий.
Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества.
Как такое возможно? Клаус Фукс позже признал, что был советским агентом! В конструкции фон Неймана-Фукса уже заложено то, что стало основным принципом действия водородной бомбы: «радиационная имплозия». Вместо того, чтобы оборачивать термоядерное топливо вокруг бомбы деления, как это было изначально задумано для Super, поместите топливо в отдельный контейнер и используйте интенсивный импульс излучения, генерируемый взрывом деления, чтобы нагреть, сжать и воспламенить его. Устройство, которое, наконец, использовалось в успешном испытании 1952 года, основывалось на этом радиационном взрыве в более продвинутой форме, разработанном Эдвардом Теллером и Станиславом Уламом.
Это знаменитая двухступенчатая «конфигурация Теллера-Улама», проиллюстрированная на прилагаемой диаграмме. Он стал своего рода моделью для более позднего развития термоядерного синтеза с лазерным управлением. 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.