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. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений.
Калужские милиционеры изъяли купальники с символикой сочинской олимпиады
30 октября 1961 года в СССР прошли испытания самой мощной в мире термоядерной бомбы (устаревшее название – водородная бомба), принцип действия которой основан. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба.
Формула водородной бомбы. Водородная бомба
В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Водородная, или термоядерная бомба, стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. тип ядерного оружия, разрушительная сила которого Разработка водородной бомбы. тип ядерного оружия, разрушительная сила которого Разработка водородной бомбы.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. 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. Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера.
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
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.
Впервые пришлось прибегнуть к помощи математического моделирования. Отставание от США в области компьютеров за океаном уже были в ходу аппараты фон Неймана наши ученые компенсировали остроумными вычислительными методами на примитивных арифмометрах. Первая водородная бомба послужила причиной бурного развития советской космонавтики. После ядерных испытаний ОКБ Королева получило задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для этого заряда. Эта ракета, названная "семеркой", вывела в космос первый искусственный спутник Земли , на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин.
Теллер разработал схему прямолинейной реализации «зажигалки» — атомной бомбы в толще жидкого дейтерия. Для реализации проекта нужно было много трития. Пришлось построить ряд реакторов. Термоядерное устройство его назвали Mike начали разрабатывать лишь полгода спустя. Американцы справились быстро. Её мощность составляла 10,4 мегатонны, что приблизительно в тысячу раз больше, чем Little Boy — атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.
Это примерно равно энергии взрыва 20 тыс. Из 1 кг дейтерида лития-6 после полного синтеза выделяется энергия, эквивалентная взрыву 60 тыс. Как видите, разница между энергией атомного деления и ядерного синтеза отличается всего в три раза. Хотя разница в теории невелика, в действительности это все равно что сравнивать рай и ад. Самая мощная атомная бомба, когда-либо созданная людьми, — это атомная бомба мощностью, эквивалентной 450 000 тонн тротила, которая была взорвана в ходе операции «Плющ» в США в 1955 году. Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Взрыв этой бомбы поразил всех экспертов в мире. Ее мощность составила 50 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. То есть фактически мощность водородной бомбы была в 111 раз больше самой мощной в мире атомной бомбы. Слева — грибовидное облако водородной бомбы, а справа — грибовидное облако атомной бомбы Почему же если потенциальная энергия ядерного деления урана-235 и ядерного синтеза дейтерид лития-6 отличается всего в 3 раза на деле разница при взрыве оказывается колоссальной? Все дело в различной критической массе ядерного топлива , а также в различии процессов высвобождения энергии. В ядерной бомбе процесс начинается после детонации заряда, расположенного внутри атомной бомбы, в которой находится уран или плутоний. После мини-взрыва, который приводит к детонации, изотопы начинают распадаться, захватывая нейтроны. Начинается цепной процесс деления атомных ядер.
Ученые придумали, из чего можно было бы создать бомбу мощнее водородной
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». Ведь радиация всегда оставляет следы. Чем взрыв на АЭС отличается от взрыва атомной бомбы? При взрыве ядерной бомбы происходит цепная реакция и выделяется энергия, запасённая в ядре атома. А при аварии на АЭС внутри ядерного реактора с радиоактивным веществом возникает большое давление, которое приводит к разрыву.
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.
У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности. Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания.
Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора. Реактор Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой.
В рабочую камеру помешается два концентрических один в другом электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5—1 мегавольт, причем внутренний электрод сетка является отрицательным полюсом, а внешний — положительным.
Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы преимущественно, продукты реакции , двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, — это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки. В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это.
Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля.
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. С этими соображениями отлично гармонировала предложенная Виталием Гинзбургом идея использовать дейтерид лития-6 6LiD как твердое термоядерное горючее для реакции синтеза дейтерия и трития. Так был открыт путь к созданию компактных боевых термоядерных зарядов. Первый из них, РДС-6с, и был взорван на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. От «Айви Майка» заряд отличался готовностью к снаряжению спецбоеприпасов. Мощность взрыва составила 400 кт.
Пришло время ещё одного вида оружия. Для этого в апреле 1946-го на базе Лос-Аламосской национальной лаборатории начала работать группа специалистов, которую возглавил физик Эдвард Теллер. Теллер разработал схему прямолинейной реализации «зажигалки» — атомной бомбы в толще жидкого дейтерия. Для реализации проекта нужно было много трития. Пришлось построить ряд реакторов. Термоядерное устройство его назвали Mike начали разрабатывать лишь полгода спустя.
Как устроена водородная бомба
Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. Тепловой эффект Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Создать водородную (термоядерную) бомбу решили участники «Манхэттенского проекта». это все те же РДС-6с. Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция.
Формула водородной бомбы. Водородная бомба
В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах. Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных «осколка». В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб.
Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности. Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект. Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий — это ударная волна огромной интенсивности.
Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха — туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва — это радиоактивное заражение окружающей среды.
Радиоактивные осадки. Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц.
Насчитывают до 200 изотопов. Производство такого ядерного оружия дешевле, чем атомного, а его действие может быть усилено во сколько угодно раз.
Это самая мощная взорванная бомба, которую испытали в Советском Союзе 12 августа 1953 года. Последствия взрыва Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер. Самое первое, что происходит - наблюдается мощнейшая взрывная волна. Ее мощность зависит от высоты проводимого взрыва и типа местности, а также степени прозрачности воздуха. Могут образовываться большие огненные ураганы, которые не успокаиваются в течение нескольких часов.
И все же вторичное и наиболее опасное последствие, которое может вызвать самая мощная термоядерная бомба - это радиоактивное излучение и заражение окружающей местности на длительное время. Радиоактивные остатки после взрыва водородной бомбы При взрыве огненный шар содержит в себе множество очень маленьких радиоактивных частиц, которые задерживаются в атмосферном слое земли и надолго там остаются. При соприкосновении с землей этот огненный шар создает раскаленную пыль, состоящую из частиц распада. Сначала оседает крупная, а затем более легкая, которая при помощи ветра разносится на сотни километров. Эти частицы можно разглядеть невооруженным глазом, например, такую пыль можно заметить на снегу.
Она приводит к летальному исходу, если кто-либо окажется поблизости. Самые мелкие частицы могут много лет находиться в атмосфере и так «путешествовать», несколько раз облетая всю планету. Их радиоактивное излучение станет более слабым к тому моменту, когда они выпадут в виде осадков.
Также при взрыве большая часть энергии бомбы уходит в космос. Испытание бомбы состоялось 30 октября 1961 года на ядерном полигоне «Сухой Нос», расположенном на острове Новая Земля. Мощность взрыва составила 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Несмотря на мощность, взрыв АН602 считается одним из самых чистых за всю историю.
Принцип действия водородной бомбы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии — благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно. Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития. Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий.
Как устроена водородная бомба
В 1945—1946 годах Фукс участвовал в теоретических работах по разработке водородной бомбы, в анализе результатов применения атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки, в разработке программы исследований со взрывами атомных бомб на атолле Бикини. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее — первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва.