Водородная бомба — ядерное оружие, которое использует процесс термоядерного синтеза для создания огромного количества энергии. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. 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. 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.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Работы начались под руководством Уильяма Пеннея, который ранее занимался Манхэттенским проектом. США мало делились информацией об атомном оружии, ссылаясь на одноименный закон от 1946 года, однако все же позволили проводить наблюдения во время ядерных испытаний. Для сбора проб использовался самолет, а впоследствии был начат Олдермастонский проект. В 1957 году Великобритания провела серию испытаний под названием Operation Grapple. Первым испытанием стал взрыв Short Granite мощностью 300 килотонн, а уже в ходе операции Orange Herald британцы испытали атомную бомбу мощностью 700 килотонн.
Она до сих пор является самой мощной среди атомных бомб, когда либо созданных человеком. Впоследствии проведены испытания Purple Granite, мощность взрыва составила 150 килотонн. В 1957 году Великобритания также взорвала двухступенчатое устройство мощностью 1,8 мегатонны, а 28 апреля 1958 года над островом Рождества взорвали термоядерную бомбу мощностью 3 мегатонны — крупнейший успех британских ученых. Китай взорвал свою термоядерную бомбу в 1967 году.
Заряд был произведен по принципу Теллера-Улама, его мощность составила 3,36 мегатонны. Примечательно, что взрыв водородной бомбы в КНР был произведен через 32 месяца после испытаний атомной бомбы — очень короткий срок для развивающегося в то время Китая. Франция провела испытание под названием «Канопус» в 1968 году. Термоядерная бомба мощностью 2,6 мегатонны была произведена по принципу Теллера-Улама.
Испытания провели на атолле Фангатауфа, после чего Франция стала пятой ядерной державой мира на тот момент. О Северной Корее стоит поговорить отдельно, поэтому пока что нужно лишь упомянуть эту страну. На фоне испытаний сейсмологи фиксировали небольшие очаги землетрясения. В начале сентября 2017 года в КНДР заявили о наличии термоядерного заряда, который можно использовать в боеголовках на межконтинентальных баллистических ракетах.
В тот же день, 3 сентября, были проведены испытания бомбы, мощность которой составила 100 килотонн.
В письме к инициатору обращения Лео Силарду он объяснил свою позицию тем, что необходимо «довести результаты нашей работы до сведения людей. Это помогло бы убедить всех в том, что следующая война будет фатальной». Впрочем, потом Теллер вроде бы выразил сожаление по поводу Хиросимы и Нагасаки. Тем не менее он придерживался мнения, что дело ученых — разрабатывать оружие, а уж его применение — прерогатива государства.
В этом он расходился с Оппенгеймером, который после войны стал поборником идеи международного контроля над ядерными технологиями и, кроме того, скептически относился к возможности создания термоядерного оружия. Между двумя корифеями росла взаимная неприязнь, но испытание советской атомной бомбы в 1949 году сыграло на руку Теллеру — у него появился серьезный довод, чтобы побудить власти США не медлить с созданием термоядерного оружия. В 1951 году с коллегой по Лос-Аламосу, выдающимся математиком Станиславом Уламом, Теллер подготовил доклад под названием «О гетерокаталитических детонациях: гидродинамические линзы и радиационные зеркала». По сути, это был черновой проект водородной бомбы. Оппенгеймер наконец признал его осуществимость, но Теллер, находясь в размолвке с Оппенгеймером, добился от Белого дома решения о создании независимой от Лос-Аламоса лаборатории.
Стараниями Эдварда Теллера и еще одного «бомбиста», нобелевского лауреата Эрнеста Лоуренса, в 1952 году появилась Ливерморская лаборатория. Теллер возглавлял ее в 1958—1960 годы, впоследствии став почетным директором. Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. Принципиальная схема первого американского термоядерного взрывного устройства известна как схема Теллера — Улама. Она подразумевает радиационную имплозию — сжатие термоядерного горючего плазмой, образующейся при воздействии на урановую или свинцовую оболочку рентгеновского излучения взорвавшегося ядерного запала то есть «просто» ядерного, без «термо-».
Хотя это была еще не бомба как таковая, а скорее гигантский термос-холодильник с жидким дейтерием, энерговыделение составило недостижимые в атомных зарядах 10,4 Мт. Штуку весом 80 т и высотой с двухэтажный дом невозможно было запихнуть ни в один носитель. Секретная «слойка» Андрея Сахарова судьба уберегла от коллизий, с которыми столкнулся на заре своей карьеры Эдвард Теллер. С отличием окончив в 1942 году МГУ, он отказался от предложения стать аспирантом и отправился работать в оборонку — заниматься качеством бронебойных снарядов. Так что в том, что от немецких танков «Тигр» и «Пантера» летели стальные щепки, есть и его заслуга.
В 1944-м Сахаров поступил в аспирантуру Физического института. В 1947 году под руководством Игоря Тамма защитил кандидатскую по тематике ядерных переходов. Работа имела прямое отношение к атомному проекту, и Андрей Сахаров попал в спецгруппу Тамма, проверявшую выкладки по водородной бомбе коллектива Зельдовича. К тому моменту Андрей Сахаров предложил гетерогенную схему термоядерного заряда из слоев дейтерия и природного урана-238. При этом, как в схеме Теллера — Улама, дейтерий сжимался бы за счет имплозии из-за давления, создаваемого ионизированным ураном.
К схеме, получившей технико-документальное название «слойка», Сахаров пришел независимо от заокеанских конкурентов.
В 90-е годы в печать проникли слухи, что Москва пользовалась услугами еще одного сотрудника лос-аламосской лаборатории законспирированного под кличкой Персей , но о нем до сих пор ничего доподлинно не известно. Рид и Стиллман утверждают, что этот агент действительно существовал, и даже приводят кое-какие факты его биографии американец, провел детство с родителями за рубежом, в 30-е годы закончил университет в США, несколько лет работал в другой стране, с 1942 года — в Лос-Аламосе, тогда же был завербован советским агентом Моррисом Коэном. Имени Персея они не называют, поскольку его уже нет в живых и опровергнуть эти обвинения он не в состоянии. В отличие от Фукса и Холла, после войны Персей остался в Лос-Аламосе и сильно поднялся по служебной лестнице. К этому времени он порвал с советской разведкой и чувствовал себя в полной безопасности. Но весной 1954 года к нему обратился советский агент с просьбой последний раз помочь друзьям прошлых лет по всей видимости, под угрозой разоблачения — и Персей не смог отказаться. Почему эта дата столь важна?
Радиохимический анализ убедил советских физиков, что это была настоящая водородная бомба, которой у СССР еще не было. Советский Союз располагал лишь 400-килотонной атомной бомбой с водородным усилением, то есть менее мощной почти в сорок раз.
В 1946 году Клаус Фукс при участии Джона Фон-Неймана предложил использовать новую систему инициирования. Она включала в себя дополнительный вторичный узел из жидкой DT-смеси, которая зажигалась в результате излучения первичной атомной бомбы. Сотрудник Теллера польский математик Станислав Улам высказал предложения, которые позволили перевести разработку термоядерной бомбы в практическую плоскость. Так, он для инициирования термоядерного синтеза предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, использовав для этого первичную реакцию расщепления и разместив термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента.
Исходя из этих расчётов, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, вызванное первичным взрывом, сможет передать достаточно энергии во вторичный компонент, позволит инициировать термоядерную реакцию. В январе 1950 года американский президент Гарри Трумен заявил о том, что США будут вести работу над всеми видами атомного оружия, включая водородную бомбу «сверхбомбу». Было принято решение провести в 1951 году первые полигонные испытания с термоядерными реакциями. Так, планировали испытать «усиленную» атомную бомбу «Пункт», а также модель «классического супера» с бинарным инициирующим отсеком. Это испытание получило название «Джордж» само устройство назвали «Цилиндр». В ходе подготовки испытания «Джорж» был использован классический принцип конструирования термоядерного устройства, где удерживается и используется энергия первичной атомной бомбы для сжатия и инициирования второго компонента с термоядерным горючим.
На Земле вспыхнуло первое маленькое термоядерное пламя. В 1952 году началось строительство завода по производству лития-6. В 1953 году производство было запущено. В сентябре 1951 года в Лос-Аламосе приняли решение о разработке термоядерного устройства «Майк». Мощность взрыва оценили в 10-12 мегатонн тротилового эквивалента. В качестве топлива для термоядерного синтеза использовали жидкий дейтерий.
Идея двухступенчатого устройства с конфигурацией Теллера-Улама себя оправдала. Устройство состояло из обычного ядерного заряда и криогенной ёмкости со смесью жидких дейтерия и трития. Испытание было успешным. Однако была проблема — сверхбомба была сконструирована в нетранспортабельном варианте. Общая масса конструкции составляла более 70 тонн. Её нельзя было использовать во время войны.
Главной задачей стало создание транспортабельного термоядерного оружия. Для этого необходимо было накопить достаточное количество лития-6. Достаточное количество накопили к весне 1954 года. В качестве термоядерного горючего применили дейтерид лития. Это был двухступенчатый заряд: инициирующий атомный заряд и термоядерное горючее. Испытание признали успешным.
Хотя и ошиблись в мощности взрыва. Он был намного мощнее, чем предполагали. Дальнейшие испытания позволили усовершенствовать термоядерный заряд. Масса заряда была сокращена, что позволило уменьшить бомбу. Уже к 1960 году США смогли создать боеголовки мегатонного класса, которые развернули на атомных подводных лодках. Айви Майк - первые атмосферные испытания водородной бомбы, проведенные США на атоллле Эниветок 1 ноября 1952 года.
Как устроено это оружие, что оно может и чего не может? Мы расскажем об истории ее создания и разберёмся, правда ли, что такой боеприпас почти не загрязняет среду, но может уничтожить мир. Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы физикам Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.
Приблизительно понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно и по тому факту, что работающие АЭС давно обыденность, а работающие и практичные термоядерные электростанции - 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. Президент США Гарри Трумэн заявил, что на советский рывок нужно ответить «так называемой водородной, или супербомбой». К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием «Джордж». Конструкция представляла собой тор - проще говоря, бублик - с тяжелыми изотопами водорода, дейтерием и тритием.
Выбрали их потому, что такие ядра сливать проще, чем ядра обычного водорода. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана. В обычной атомной бомбе он не делится: там есть только медленные нейтроны, которые не могут заставить делиться стабильный изотоп урана. За счет дополнительного урана взрыв получился вдвое мощнее, чем с обычной атомной бомбой.
Последствия испытания[править | править код]
- Последствия взрыва водородной бомбы | Плюсы и минусы
- Водородная бомба принцип действия. Термоядерное оружие. Принцип действия атомной бомбы
- «Отец» водородной бомбы
- История создания первой водородной бомбы в СССР
- Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
- Читайте также
Термоядерное оружие: защита суверенитета или угроза человечеству
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. Принцип действия и устройство. Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным. Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра. При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается.
Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь. Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир.
Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория. Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле.
Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета. Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых: Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится.
Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было. Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета. Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов.
Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты. На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах. После наступит ледниковый период. Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки.
Первая советская водородная бомба РДС-6с мощностью 400 килотонн, была испытана 12 августа 1953 г.
Ivy Mike весило 73,8 т и по своим габаритам больше напоминало небольшой завод, однако мощность его взрыва составила на тот момент рекордные 10,4 мегатонны. Ракетное вооружение на тот момент было несовершенным; бомбардировщиками, способными доставлять тяжелые заряды, ВВС СССР не располагали. Первоначально предполагалось, что она будет носителем торпеды с термоядерным зарядом Т-15 мощностью до 100 мегатонн, основной целью которой будут базы ВМС и портовые города противника. 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. Проекты сверхмощных зарядов Решение о создании авиационного сверхмощного термоядерного заряда было принято правительством СССР в ноябре 1955 г. 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.
Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества - но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. 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.
Операция получила секретное название Ivy Mike. Специалисты накачали 3-этажное строение жидким дейтерием. Полная мощность заряда составила 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте. Получилось в 1 000 раз мощнее, чем было в сброшенной на Хиросиму бомбе. После подрыва островок Элугелаб, который стал центром размещения заряда, бесследно исчез с лица земли. На его месте образовалась воронка диаметром в 1 милю. За всю историю разработок ядерного оружия на Земле было произведено более 2 000 подрывов: в надземном, подземном, воздушном и подводном положениях. Экосистеме нанесён колоссальный ущерб. Аналогичный процесс происходит внутри звезды, где воздействие сверхвысоких температур вместе с гигантским давлением заставляют ядра водорода сталкиваться. На выходе образуются утяжелённые ядра гелия.
В процессе часть массы водорода преображается в энергию исключительной силы. Именно поэтому звёзды являются постоянными источниками энергии. Физики переняли схему деления, заменив изотопы водорода таким элементами, как дейтерий и тритий. Однако изделию всё равно дали название водородная бомба на основании базовой схемы. В ранних разработках ещё использовались жидкие изотопы водорода. Но впоследствии основным компонентом стал твёрдый дейтерий лития-6. Дейтерий лития-6 уже содержит тритий. Но чтобы его выделить, требуется создать пиковую температуру и грандиозное давление. Для этого под термоядерное горючее конструируется оболочка из урана-238 и полистирола. По соседству устанавливается небольшой ядерный заряд мощностью несколько килотонн.
Он служит триггером. При взрыве заряда оболочка урана переходит в плазменное состояние, создавая пиковую температуру и грандиозное давление. В процессе нейтроны плутония контактируют с литием-6, что позволяет выделяться тритию.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
| Как устроена водородная бомба — Старый Русский Топ | Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. |
| Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова - Hi-Tech | Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях термоядерного синтеза. |
| Водородная бомба и ядерная бомба отличия | Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Научным руководителем стал Юлий Харитон, а его заместителями — Игорь Тамм и Яков Зельдович (Андрей Сахаров трудился в группе Тамма). |
| Как работает водородная бомба, последствия ее взрыва. Инфографика | В термоядерных бомбах используется другой принцип — термоядерный синтез, при котором такие лёгкие элементы, как водород или литий, сливаются в более тяжёлые, за счёт чего выделяется энергия, необходимая для взрыва. |
| Последствия взрыва водородной бомбы | Плюсы и минусы | К истории создания водородной бомбы в СССР. |
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
| Водородная бомба - состав и принцип действий | Термоядерную («водородную») бомбу в принципе можно сделать любых размеров. |
| Что опаснее водородная или ядерная бомба. Разница между атомной и водородной бомбой | Принцип действия водородной бомбы. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |
| Первая водородная бомба / Основные достижения // Эволюция отрасли /// История Росатома | 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. |
Принцип работы водородной бомбы
Принцип действия водородной бомбы. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Водородная бомба принцип действия и факторы поражения. К истории создания водородной бомбы в СССР. По первым оценкам, создание водородной бомбы казалось чисто инженерной задачей.
Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза
Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба – сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу, пригодную к практическому военному применению. используют ядерное деление. Sputnik Молдова. К истории создания водородной бомбы в СССР. Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
| Как работает водородная бомба | | ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы. |
| Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения | Лаврентьев описал принцип действия водородной бомбы, где в качестве горючего использовался твёрдый дейтерид лития. Такой выбор позволял сделать компактный заряд – вполне «по плечу» самолёту. |
| ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Энциклопедия Кругосвет | Принцип действия и устройство. |
| Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР | Кобальтовая бомба — это в сущности та же водородная бомба, но в качестве материала для корпуса, внутри которого находятся активные вещества, вместо стали, превращающейся при взрыве в слабо радиоактивное облако пара, используется кобальт. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР – Москва 24, 16.01.2018 | 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. |
Последствия взрыва водородной бомбы
Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. По похожему принципу, что и водородная бомба, работает и наше Солнце (предположительно, как и любая другая звезда). Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии.
Истинное происхождение советской водородной бомбы
Бомбардировщик Ту-95. Поэтому возможности проверять любую интересную идею на практике просто не было. Но в итоге Сахарова в приказном порядке включили в рабочую группу. Андрей Сахаров, начало 1950-х.
А ведь среди физиков-ядерщиков он был самым молодым и наименее именитым.
Американская термоядерная бомба основана на принципе Теллера-Улама. С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим.
Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции — высокой температуры и давления. Сам контейнер может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва.
По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий.
Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва. Вот вам схема: A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола. D: 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.
E: В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. В носовом обтекателе — управляющая электроника. За ним отсек с зарядом, внешне выглядящим как совершенно неброский металлический цилиндр.
Потом еще относительно небольшой отсек с электроникой и хвостовик с жестко закрепленными стабилизаторами, содержащий тормозной стабилизирующий парашют, для замедления скорости падения, чтобы сбросивший бомбу самолет получил время уйти из зоны воздействия взрыва.
Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г. Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам. Принцип термоядерной бомбы Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной.
Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века: вариант Теллера, известный как "классический супер"; более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер; окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия. Он, по-видимому, вполне самостоятельно и независимо от американцев чего нельзя сказать о советской атомной бомбе, созданной совместными усилиями ученых и разведчиков, работавших в США прошел все вышеперечисленные этапы проектирования. Первые два поколения обладали тем свойством, что они имели последовательность сцепленных "слоев", каждый из которых усиливал некоторый аспект предыдущего, и в некоторых случаях устанавливалась обратная связь. Там не было четкого разделения между первичной атомной бомбой и вторичной термоядерной. В отличие от этого, схема термоядерной бомбы разработки Теллера-Улама резко различает первичный взрыв, вторичный, и при необходимости, дополнительный.
Устройство термоядерной бомбы по принципу Теллера-Улама Многие его детали по-прежнему остаются засекреченными, но есть достаточная уверенность, что все имеющееся ныне термоядерное оружие использует в качестве прототипа устройство, созданное Эдвардом Теллерос и Станиславом Уламом, в котором атомная бомба т. Андрей Сахаров в Советском Союзе, по-видимому, независимо придумал аналогичную концепцию, которую он назвал "третьей идеей". Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. Она имела цилиндрическую форму, с примерно сферической первичной атомной бомбой на одном конце. Вторичный термоядерный заряд в первых, еще непромышленных образцах, был из жидкого дейтерия, несколько позднее он стал твердым из химического соединения под названием дейтерид лития.
Дело в том, что в промышленности давно используется гидрид лития LiH для безбалонной транспортировки водорода. Разработчики бомбы эта идея сначала была использована в СССР просто предложили брать вместо обычного водорода его изотоп дейтерий и соединять с литием, поскольку с твердым термоядерным зарядом выполнить бомбу гораздо проще. По форме вторичный заряд представлял собой цилиндр, помещенный в контейнер со свинцовой или урановой оболочкой. Между зарядами находится щит нейтронной защиты. Пространство, между стенками контейнера с термоядерным топливом и корпусом бомбы заполнено специальным пластиком, как правило, пенополистиролом.
Сам корпус бомбы выполнен из стали или алюминия. Эти формы изменились в последних конструкциях, таких как показанная на рисунке ниже. В ней первичный заряд сплюснут, как арбуз или мяч в американском футболе, а вторичный заряд — сферический. Такие формы гораздо более эффективно вписываются во внутренний объем конических ракетных боеголовок. Последовательность термоядерного взрыва Когда первичная атомная бомба детонирует, то в первые мгновения этого процесса генерируется мощное рентгеновское излучение поток нейтронов , которое частично блокируется щитом нейтронной защиты, и отражается от внутренней облицовки корпуса, окружающего вторичный заряд, так что рентгеновские лучи симметрично падают на него по всей его длине.
На начальных этапах термоядерной реакции нейтроны от атомного взрыва поглощаются пластиковым заполнителем, чтобы не допустить чересчур быстрого разогрева топлива. Рентгеновские лучи вызвают появление вначале плотной пластиковой пены, заполняющей пространство между корпусом и вторичным зарядом, которая быстро переходит в состояние плазмы, нагревающей и сжимающей вторичный заряд.
Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее. Приблизительно понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно и по тому факту, что работающие АЭС давно обыденность, а работающие и практичные термоядерные электростанции - 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. Президент США Гарри Трумэн заявил, что на советский рывок нужно ответить «так называемой водородной, или супербомбой». К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием «Джордж». Конструкция представляла собой тор - проще говоря, бублик - с тяжелыми изотопами водорода, дейтерием и тритием.
Выбрали их потому, что такие ядра сливать проще, чем ядра обычного водорода. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана. В обычной атомной бомбе он не делится: там есть только медленные нейтроны, которые не могут заставить делиться стабильный изотоп урана. За счет дополнительного урана взрыв получился вдвое мощнее, чем с обычной атомной бомбой.
Тогда математик Станислав Улам предложил другой подход - двухступенчатый ядерный запал. Его задумка заключалась в том, чтобы поместить в «водородной» зоне устройства плутониевый стержень. Взрыв первого запала «поджигал» плутоний, две ударные волны и два потока рентгеновских лучей сталкивались - давление и температура подскакивали достаточно, чтобы начался термоядерный синтез. Новое устройство испытали на атолле Эниветок в Тихом океане в 1952 году - взрывная мощность бомбы составила уже десять мегатонн в тротиловом эквиваленте. Тем не менее и это устройство было непригодно для использования в качестве боевого оружия.
Чтобы ядра водорода сливались, расстояние между ними должно быть минимальным, поэтому дейтерий и тритий охлаждали до жидкого состояния , почти до абсолютного нуля. Для этого требовалась огромная криогенная установка. Второе термоядерное устройство, по сути увеличенная модификация «Джорджа», весило 70 тонн - с самолета такое не сбросишь. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. В ней предполагалось использовать дейтерид лития.
Это металл, твердое вещество , его не надо сжижать, а потому громоздкий холодильник, как в американском варианте, уже не требовался. Не менее важно и то, что литий-6 при бомбардировке нейтронами от взрыва давал гелий и тритий, что еще больше упрощает дальнейшее слияние ядер. Бомба РДС-6с была готова в 1953 году. В отличие от американских и современных термоядерных устройств плутониевого стержня в ней не было. Такая схема известна как «слойка»: слои дейтерида лития перемежались урановыми.
Мощность взрыва составила 400 килотонн в тротиловом эквиваленте - в 25 раз меньше, чем во второй попытке американцев. Зато РДС-6с можно было сбросить с воздуха. Такую же бомбу собирались использовать и на межконтинентальных баллистических ракетах. А уже в 1955 году СССР усовершенствовал свое термоядерное детище, оснастив его плутониевым стержнем. Сегодня практически все термоядерные устройства - судя по всему, даже северокорейские - представляют собой нечто среднее между ранними советскими и американскими моделями.
Все они используют дейтерид лития как топливо и поджигают его двухступенчатым ядерным детонатором. Как известно из утечек, даже самая современная американская термоядерная боеголовка W88 похожа на РДС-6c: слои дейтерида лития перемежаются ураном. Разница в том, что современные термоядерные боеприпасы - это не многомегатонные монстры вроде «Царь-бомбы», а системы мощностью в сотни килотонн, как РДС-6с. Мегатонных боеголовок в арсеналах ни у кого нет, так как в военном отношении десяток менее мощных зарядов ценнее одного сильного: это позволяет поразить больше целей. Техники работают с американской термоядерной боеголовкой W80 Чего не может термоядерная бомба Водород - элемент чрезвычайно распространенный, достаточно его и в атмосфере Земли.
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. Зона возможного тотального поражения «Царь-бомбой», нанесенная на карту Парижа. Красный круг - зона полного разрушения радиус 35 км.
Водородная бомба. История создания мощного оружия
Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. По первым оценкам, создание водородной бомбы казалось чисто инженерной задачей.
Ядерное оружие
- День рождения водородной бомбы
- Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
- Как работает водородная бомба (6 фото + видео)
- Принцип работы водородной бомбы
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Относительно низкая дальнобойность ТОС делает их уязвимыми перед натовскими артиллерийскими орудиями, которые превосходит ТОС по этому параметру. Например, гаубица М777, массово используемая ВСУ, доносит свои снаряды на расстояние 30-40 км. Бомба может быть сброшена с самолёта с безопасного расстояния. Новые конструкторские идеи позволили бомбе стать точнее. Дальность полёта при этом, по заявлениям разработчика, составляет внушительные 3000 км, что перекрывает всю территорию Украины. Когда бомба опускается на высоту 30-50 м, происходит раскрытие парашюта.
На высоте 7-9 м от поверхности земли осуществляется подача импульса от радиовысотометра для подрыва заряда. За мгновение содержимое бомбы вступает в контакт с кислородом и в хвостовой её части происходит подрыв при помощи вторичного заряда. Такой принцип действия ОДАБ называется двухтактным. Инфографика зарубежного издания напомним, что "вакуумная" - технически неверный термин В ходе первого такта происходит распыление топливной массы, в ходе второго — подрывается образовавшаяся воздушно-топливная смесь.
Как всем известно из учебников истории, урановая бомба под прозвищем «Little Boy» была сброшена американцами в 1945 году на японский город Хиросиму, а спустя три дня плутониевый «Fat Man» полетел на Нагасаки. Советский Союз начал разработку атомного оружия практически одновременно с США, но из-за войны работы были окончены позже: первое испытание состоялось в 1949 году. Как же работает атомная бомба? Все мы из школы помним, что атом — мельчайшая частица вещества — состоит из ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. При этом само ядро состоит из положительных протонов и нейтральных нейтронов: Чаще всего число положительных протонов и отрицательных электронов совпадает, и атом остается электрически нейтральным. Но нас интересуют прежде всего нейтроны. Дело в том, что число нейтронов в атоме одного и того же вещества может быть разным. Атомный номер вещества в таблице Менделеева будет один и тот же, а вот массовые числа — разные. Чем больше нейтронов будет иметь ядро, тем, масса будет больше. Такие вещества с «нестандартным» количеством нейтронов называются изотопами. Изотопы встречаются в природе. Некоторые из них весьма стабильны. А другие изотопы называемые радиоактивными крайне нестабильны и склонны к распаду — когда изначально тяжелые ядра вещества теряют свои частицы, испуская их в окружающее пространство с выделением энергии. При этом излучение ядер может быть трех типов: альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Последние — самые опасные, так как они способны выбивать электроны из атомов живых клеток, что приводит к их гибели лучевая болезнь. Важным свойством ядер изотопов является их способность к расщеплению под воздействием потоков нейтронов. При этом процессе выделяется энергия, а также новые нейтроны, которые действуют на соседние атомы, которые опять-таки распадаются, выделяя энергию и новые нейтроны. Этот процесс лавинообразно нарастает и называется цепной реакцией. Так и работает атомная бомба, выделяя в процессе расщепления ядер чудовищную энергию и смертельное излучение.
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. Испытания 1952 года представляли собой, скорее, лабораторный эксперимент. Энерговыделение при взрыве на испытания «Касл Браво» составило 15 мегатонн, что является самым мощным взрывом, проведенным в США. Испытания были проведены на архипелаге Новая Земля. Термоядерное оружие в других странах В 1954 году испытания и разработки термоядерного оружия были развернуты в Великобритании.
Собственно, именно с появлением доступного 6Li и появилась возможность реализовать на практике в виде оружия. Американская термоядерная бомба основана на принципе Теллера-Улама. С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим. Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции — высокой температуры и давления. Сам контейнер может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва. По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий. Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва. Вот вам схема: A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы. B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола. D: 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. E: В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. В носовом обтекателе — управляющая электроника. За ним отсек с зарядом, внешне выглядящим как совершенно неброский металлический цилиндр.