Хотя водородные бомбы огромной разрушительной силы и ранее взрывались на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах, это была первая транспортабельная бомба, которая могла нанести катастрофический удар по любому агрессору.
Объективные проблемы
- Изотопы водорода
- Формула водородной бомбы. Почему предпочтительнее слияние ядер? Опасность ядерной войны
- Самая охраняемая тайна
- Как создавали супермощную термоядерную бомбу
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
Эти условия обеспечивают следующим образом. Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву. Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности.
Для создания атомной бомбы было важно прежде всего решить инженерные задачи, развернуть масштабные работы на рудниках и комбинатах. Водородная же бомба привела к появлению новых научных направлений - физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. 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.
Территория в 200 с лишним квадратных километров охраняется «по советским ГОСТам», тремя рядами колючей проволоки и самыми современными электронными средствами слежения. Город, в котором 18 тысяч жителей являются сотрудниками ядерного центра, охраняет целая дивизия Росгвардии.
Как монахи с физиками подружились Когда в 1946 году заместитель председателя Совнаркома Лаврентий Берия, который курировал атомный проект СССР, приехал сюда с академиками Игорем Курчатовым и Юлием Харитоном строить экспериментальный центр, местечко называлось Свято-Успенская Саровская пустынь. Намоленная земля, мужской монастырь — и вдруг ядерный центр, место создания смертоносного оружия. Не кощунство ли? В этом монастырском приюте работали в первые годы участники атомного проекта. Но, как выяснилось, выбор был предопределен: после войны спрятанный в саровских лесах святой уголок, который к тому же не очень далеко располагался от столицы, оказался идеальным местом для создания секретного ВНИИ. Во-первых, тут уже существовала материально-техническая база — завод-550 по производству снарядов для «катюш»; во-вторых, строителям и ученым надо было где-то жить, и монастырь, где после войны чудом сохранились почти все постройки, в буквальном смысле приютил физиков. Помнится, в 90-е годы, когда первый зампредседателя правительства Егор Гайдар выдвинул идею об уничтожении Россией всего ядерного оружия, именно церковь в лице патриарха Алексия II заступилась за ученых… И сейчас, спустя 70 с лишним лет, руководство института базируется в монастырских корпусах, ранее предназначавшихся для паломников. Говорят, монахи на возвращение построек церкви пока даже не намекают.
История про двух «толстяков» К 1949 году у американцев уже готов был план уничтожения 20 самых крупных советских городов. К этому времени в Арзамасе-16, в секретном КБ-11 как именовали тогда ВНИИЭФ , полным ходом шла разработка атомной бомбы по техзаданию, занявшему всего… один лист бумаги. Перед руководителем центра Юлием Харитоном стояла задача: не просто создать бомбу, но создать ее быстро. Потому ставка была сделана на данные, которые раздобыли наши разведчики у американцев. Используя их, ученым удалось создать оружие массового поражения не за пять лет, как планировалось сначала, а за неполные три года. Из двух бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки американцы называли их «Малышом» и «Толстяком» , наши выбрали для заимствования более сложного, но более эффективного «Толстяка», в котором вместо урана-235 использовался плутоний. Однако советские конструкторы внесли свои дополнения: систему предохранения экипажа, которая не позволяла бомбе подрываться в течение 20 секунд после сброса, систему самоликвидации и др. В Музее ядерного оружия до сих пор хранится натуральный корпус той бомбы под зашифрованным названием РДС-1 реактивный двигатель специальный.
Его разрешают фотографировать, а вот что касается самого заряда — черного шара, который размещался под оболочкой, — его экскурсоводы охраняют от камер как зеницу ока. Дело в том, что первый атомный взрыв в СССР был взрывом именно такого черного шара — заряда, который создатели не решились сбрасывать с самолета в виде бомбы потому корпус и остался невредим. Рисковать было нельзя, а потому решили взорвать заряд аккуратно, не выбрасывая с самолета. Черный шар привезли в Семипалатинск, установили на 37-метровую вышку взрыв должен был быть только над землей и со специального пульта, который располагался в бункере в 10 километрах от вышки, произвели принудительный подрыв. В бункере присутствовал сам Берия». Дело было сделано: русские доказали, что обладают секретом атомной бомбы. Но дальше, в широкую серию, советский вариант «Толстяка» не пошел. Через два года в Сарове создали более легкую бомбу РДС-2, но с мощностью заряда почти 40 килотонн — вдвое сильнее предыдущей.
Ее и начали сбрасывать с самолетов, запустили в серийное производство, чем очень расстроили американцев: научные круги Соединенных Штатов рассчитывали, что русские могут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. В чем секрет «сахаровской слойки»? Сами же янки к этому сроку подготовили нам новый сюрприз: взорвали первую в мире термоядерную водородную бомбу, а точнее, ее прототип. В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце. Она основана не на расщеплении ядер, а на синтезе. На фоне дома, в котором жил Андрей Сахаров. Устройство это было слишком массивным, высотой с трехэтажный дом, нагревалось так, что, опасаясь самосрабатывания, специалисты ставили возле него охлаждающую криостанцию. И военные сказали: «Ну и что?
Дальнейшее ее поддержание определяется тем, как долго контейнер будет удерживать термоядерные процессы внутри себя, не давая выхода тепловой энергии наружу. Выгорание термоядерного топлива идет от оси цилиндра к его краю. Температура фронта горения достигает 300 миллионов кельвин. Полное развитие взрыва вплоть до выгорания термоядерного топлива и разрушения контейнера занимает пару сотен наносекунд. Последствия схожие с обычными ядерными боеприпасами, с двумя поправками. При чисто термоядерном взрыве образуются в основном гелий и поток быстрых нейтронов, вызывающих незначительную наведенную радиацию.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд правда, последнее испытывалось только на макетах. В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт. Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия. Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы. Внутрь полой алюминиевой сферы вкладывается тампер — полая сфера из обеднённого урана, которая служит массивным поршнем Через тампер концентрическая ударная волна передаётся на третью, самую маленькую полую сферу, изготовленную из ядерной взрывчатки — урана или плутония. В самом же центре находится миниатюрный источник нейтронов на основе трития.
Масса «ядерной взрывчатки» в шаровом заряде обычно в полтора-три раза меньше критической. Развитие цепной реакции в боеприпасе происходит благодаря дополнительным нейтронам, испускаемым тритием, увеличению плотности металла в момент максимального сжатия, а также потому, что урановый тампер отражает рождающиеся при распаде ядер нейтроны внутрь, не позволяя им покидать зону реакции. Рекорд здесь принадлежит британцам: они изготовили тонкостенную плутониевую сферу, масса которой превышала критическую в 12 раз! Но тогда сынов Туманного Альбиона просто заели амбиции: как же так, у Советов и Штатов есть водородная бомба, а у них нет. На изготовление этого чуда техники королевство потратило годичный запас расщепляющихся материалов.
Повысить мощность боеприпаса можно и без такой траты дефицитных материалов. В активированном шаровом заряде цепной распад продолжается не до исчерпания горючего, как в обычной бомбе, а до разрушения устройства. Испарившийся урановый шар уже не обладает достаточной плотностью, чтобы поддерживать цепную реакцию. Увеличить степень выгорания можно, обеспечив дополнительное сжатие. Для этого используется большой — до четверти тонны — заряд химической взрывчатки.
Хорошо помогает и увеличение толщины тампера. Конечно, дополнительная инертная масса лишь краткий миг способна противостоять рвущемуся из зоны реакции ядерному пламени. Но когда интенсивность реакции нарастает по экспоненте, даже этот миг имеет огромное значение. Водородная бомба На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду. Она полностью состоит из плазмы — раскалённого ионизированного газа, но при этом плотнее свинца Ещё сильнее разрушительную силу современных ядерных боеприпасов можно повысить капсулой с термоядерным горючим.
Рядом с первым шаровым зарядом, играющим роль детонатора, размещается второй, устроенный несколько иначе. Вместо слоя химической взрывчатки он покрыт инертным пластиком. Сразу под ним располагается тампер из обеднённого урана. А между тампером и центральной полой сферой, изготовленной из плутония, размещается слой дейтерида лития-6 — соединения лёгкого изотопа лития с тяжёлым водородом. Этот белый порошок не радиоактивен и совершенно безопасен, если не поливать его водой.
Подрыв первого шарового заряда превращает пластиковый слой в перегретую плазму, давление которой приводит к имплозии термоядерной капсулы. Её плутониевая сердцевина достигает критической плотности и тоже взрывается. Литий, поглощая образовавшиеся нейтроны, разлагается на гелий и сверхтяжёлый водород — тритий. Температура на фронте столкновения ударных волн в этот момент оказывается достаточной, чтобы началась реакция термоядерного синтеза с участием дейтерия и трития. А это означает третий взрыв — примерно в сто раз сильнее двух первых.
Если ядерный взрыв прекращается после разрушения взрывного устройства, то механизм водородной бомбы продолжает работать и после перехода в плазменное агрегатное состояние. При синтезе ядер тяжёлого и сверхтяжёлого водорода рождаются ядра гелия и нейтроны. Энергия нейтронов настолько велика, что они не захватываются тяжёлыми ядрами, а разбивают их, как бильярдный шар пирамиду. Под градом нейтронов в реакцию вступает уран-238, в обычных условиях вполне безопасный. Это третья фаза взрыва, увеличивающая его мощность ещё впятеро.
Водородная же бомба привела к появлению новых научных направлений - физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. 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.
Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии.
Именно эта реакция протекает в недрах звезд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжелые ядра гелия. Полученного количества энергии достаточно для того, чтобы запустить цепную реакцию, вовлекая в нее весь возможный водород. Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой. Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию.
Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками". Именно из-за них все живое, оказавшееся даже на расстоянии сотен километров от взрыва и уцелевшее при взрыве, может получить дозу облучения, которая приведет к тяжелым заболеваниям и летальному исходу. Почему при взрыве образуется "гриб"?
Бомба была разработана В. Адамским, Ю. Смирновым, А. Сахаровым, Ю. Бабаевым и Ю. Трутневым за что Сахаров был награжден третьей медалью Героя Социалистического Труда. Масса "устройства" составляла 26 тонн, для ее транспортировки и сброса использовался специально модифицированный стратегический бомбардировщик Ту-95. Сахаров, не помещалась в бомбовом отсеке самолета ее длина составляла 8 метров, а диаметр - около 2 метров , поэтому несиловую часть фюзеляжа вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы; при этом в полете она все равно больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, был покрыт специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории. Огненный шар разрыва достиг земли и почти достиг высоты сброса бомбы то есть, радиус огненного шара взрыва был примерно 4,5 километра. Также, ударная волна в какой-то степени сохранила разрушительную силу на расстоянии тысячи километров от эпицентра. Политическим результатом этого испытания была демонстрация Советским Союзом владения неограниченным по мощности оружием массового уничтожения -- максимальный мегатоннаж бомбы из испытанных к тому моменту США был вчетверо меньше, чем у «Царь-бомбы». В самом деле, увеличение мощности водородной бомбы достигается простым увеличением массы рабочего материала, так что, в принципе, нет никаких факторов, препятствующих созданию 100-мегатонной или 500-мегатонной водородной бомбы. На самом деле, «Царь-бомба» была рассчитана на 100-мегатонный эквивалент; планируемую мощность взрыва урезали вдвое, по словам Хрущёва, «Чтобы не разбить все стёкла в Москве». Этим испытанием Советский Союз продемонстрировал способность создать водородную бомбу любой мощности и средства доставки бомбы к точке подрыва. Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. Изотопы водорода. Атом водорода - простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H 2 O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая « тяжелый изотоп » водорода - дейтерий 2 H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона - нейтральной частицы, по массе близкой к протону. Существует третий изотоп водорода - тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
| ГЛАВА 24 „Чистая" водородная бомба | эдакий "дедушка" многих уникальных разработок. |
| Английского физика, передавшего СССР секреты водородной бомбы, предали советские академики-ядерщики | В водородной бомбе используется уран-238, который под действием быстрых нейтронов распадается и даёт радиоактивные осколки. |
| Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир | Термоядерное оружие (водородные бомбы) предусматривает использование энергии неуправляемой реакции ядерного синтеза, то есть преобразования легких элементов в более тяжелые (например, двух атомов "тяжелого водорода", дейтерия, в один атом гелия). |
| Формула водородной бомбы. Почему предпочтительнее слияние ядер? Опасность ядерной войны | Водородная, или термоядерная бомба, стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. |
Принцип работы водородной бомбы
Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Водородные бомбы — наиболее разрушительный его вариант — имеют теоретически неограниченную мощность, и потому при их разработке между СССР и США развернулась гонка. Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой.
Как устроена водородная бомба
В тротиловом эквиваленте сила удара была всего несколько десятком килотонн. Поэтому здания были уничтожены только в двух городах, а в остальной части страны услышали звук ядерной бомбы. Если это была бы водородная ракета, всю Японию бы разрушили полностью всего одной боеголовкой. Ядерная бомба со слишком сильным зарядом может взорваться непроизвольно. Начнется цепная реакция и произойдет взрыв. Рассматривая, чем отличаются ядерная атомная и водородная бомбы, стоит отметить данный пункт. Ведь термоядерную боеголовку можно сделать какой угодно мощности, не боясь самопроизвольного подрыва. Это заинтересовало Хрущева, который приказал сделать самую мощную водородную боеголовку в мире и таким образом приблизиться к выигрышу гонки. Ему показалось оптимальным 100 мегатонн. Советские ученые поднатужились и у них получилось вложиться в 50 мегатонн. Испытания начались на острове Новая Земля, где был военный полигон.
До сих пор Царь-бомбу называют крупнейшим зарядом, взорванным на планете. Огненный шар от применения такой боеголовки, как универсальный уничтожитель руническая ядерная бомба в Японии, был виден только в городах. А вот от водородной ракеты он поднялся на 5 километров в диаметре. Гриб из пыли, радиации и сажи вырос на 67 километров. По подсчетам ученых, его шапка в диаметре составляла сотню километров. Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте. Современные опасности использования водородной бомбы Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа. По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы.
Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду. 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. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения.
Те, кто выживут, не переживут последнего периода - необратимого похолодания. Этот вариант совсем печальный. Он станет настоящим концом человечества. Земля превратится в новую планету, непригодную для обитания человеческого существа. Теперь о еще одной опасности. Стоило России и США выйти из стадии холодной войны, как появилась новая угроза. Если вы слышали о том, кто такой Ким Чен Ир, значит понимаете, что на достигнутом он не остановится. Этот любитель ракет, тиран и правитель Северной Кореи в одном флаконе, может с легкостью спровоцировать ядерный конфликт. О водородной бомбе он говорит постоянно и отмечает, что в его части страны уже есть боеголовки. К счастью, в живую их пока никто не видел.
Россия, Америка, а также ближайшие соседи - Южная Корея и Япония, очень обеспокоены даже такими гипотетическими заявлениями. Поэтому надеемся, что наработки и технологии у Северной Кореи еще долго будут на недостаточном уровне, чтобы разрушить весь мир. Для справки. На дне мирового океана лежат десятки бомб, которые были утеряны при транспортировке. А в Чернобыле, который не так далеко от нас, до сих пор хранятся огромные запасы урана. Стоит задуматься, можно ли допустить подобные последствия ради испытаний водородной бомбы. И, если между странами, обладающими этим оружием, произойдет глобальный конфликт, на планете не останется ни самих государств, ни людей, ни вообще ничего, Земля превратится в чистый лист. И если рассматривать, чем отличается ядерная бомба от термоядерной, главным пунктом можно назвать количество разрушений, а также последующий эффект. Теперь небольшой вывод. Мы разобрались, что ядерная и атомная бомба - это одно и тоже.
А еще, она является основой для термоядерной боеголовки. Но использовать ни то, ни другое не рекомендуется даже для испытаний. Звук от взрыва и то, как выглядят последствия, не является самым страшным. Это грозит ядерной зимой, смертью сотен тысяч жителей в один момент и многочисленными последствиями для человечества. Хотя между такими зарядами, как атомная и ядерная бомба различия есть, действие обеих разрушительно для всего живого. Атомная бомба и водородная бомбы являются мощным оружием, которое использует ядерные реакции в качестве источника взрывной энергии. Ученые впервые разработали технологию ядерного оружия в ходе Второй мировой войны. Атомные бомбы в реальной войне использовались только дважды, и оба раза Соединенными Штатами — против Японии в конце Второй мировой войны. После войны последовал период распространения ядерного оружия, а во время «холодной войны» Соединенные Штаты и Советский Союз боролись за господство в глобальной гонке ядерных вооружений. Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже.
Как устроена атомная бомба После того, как в Берлине, в 1938 году, германские физики Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман открыли явление ядерного деления, появилась возможность создания оружия необычайной мощности.
Проект реализовывать не стали. Предсказание Интернета Среди научных предвидений академика я бы особенно отметил его видение современного интернета. В 1974 году в статье "Мир через полвека" Андрей Сахаров писал: "В перспективе, быть может, поздней, чем через 50 лет, я предполагаю создание всемирной информационной системы ВИС , которая сделает доступным для каждого в любую минуту содержание любой книги, когда-либо и где-либо опубликованной, содержание любой статьи, получение любой справки. ВИС должна включать индивидуальные миниатюрные запросные приемники-передатчики, диспетчерские пункты, управляющие потоками информации, каналы связи, включающие тысячи искусственных спутников связи, кабельные и лазерные линии. Даже частичное осуществление ВИС окажет глубокое воздействие на жизнь каждого человека, на его досуг, на его интеллектуальное и художественное развитие. В отличие от телевизора, который является главным источником информации многих современников, ВИС будет предоставлять каждому максимальную свободу в выборе информации и требовать индивидуальной активности". Правда, интернет стал общественно значимым явлением намного ранее, чем через полвека, как писал Сахаров, — в середине 1990-х годов, но все же это случилось после его смерти. Показать ещё Неоднозначность взглядов В 1960-е годы мировоззрение Андрея Сахарова претерпевает все большие изменения. Уже при подготовке к взрыву термоядерной авиационной "Царь-бомбы" АН602 в 1961 году между Сахаровым и Никитой Хрущевым были сильно испорчены отношения.
Ученый возражал против дальнейшей гонки вооружений, считая ее разорительной для страны. Позже Сахаров стал еще и активным сторонником прекращения испытания ядерного оружия, способствовал подписанию в 1963 году Московского договора о запрещении испытаний в трех средах.
Её мощность составляла 10,4 мегатонны, что приблизительно в тысячу раз больше, чем Little Boy — атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Остров Элугелаб был полностью разрушен. Грибовидное облако поднялось на 41 километр. В историю американцы вошли как первые создатели водородной бомбы чем они, несомненно, очень гордятся , но это была не победа, а проигрыш. Русские оказались умнее.
Всё дело в том, Ivy Mike был бесполезен с практической точки зрения.
Андрей Сахаров с первой женой у своего дома на объекте. Начало 1950-х. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6». Источник: wikipedia. И снова важную роль сыграли идеи Сахарова.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
Водородные бомбы используют комбинацию ядерного деления и термоядерного синтеза и намного мощнее атомных бомб. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Идея создания термоядерной («водородной») бомбы принадлежит американским ученым, участникам «Манхэттенского проекта», создавшим и испытавшим в 1945 г. в Аламогордо первую в мире атомную бомбу.
Формула водородной бомбы. Водородная бомба
В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов. Хотя водородные бомбы огромной разрушительной силы и ранее взрывались на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах, это была первая транспортабельная бомба, которая могла нанести катастрофический удар по любому агрессору. Формула LiD, в советском водородном проекте нежно названная Лидочкой.
Сколько водорода в водородной бомбе?
Роберта Оппенгеймера. Взрыв водородной бомбы создал огромное грибоподобное облако высотой около 150 метров и открыл атомный век. Единственное фото первого в мире атомного взрыва, сделанное американским физиком Джеком Аэби Малыш и Толстяк Ученые из Лос-Аламоса разработали два различных типа атомных бомб к 1945 году — проект на основе урана под названием «Малыш» и оружие на основе плутония под названием «Толстяк». В то время как война в Европе закончилась в апреле, боевые действия в Тихоокеанском регионе продолжались между японскими войсками и войсками США. В конце июля президент Гарри Трумэн призвал к капитуляции Японии в Потсдамской декларации. Декларация обещала «быстрое и полное уничтожение», если бы Япония не сдалась. Взрыв «Малыша» соответствовал 13 килотоннам в тротиловом эквиваленте, сравнял с землёй пять квадратных миль города и мгновенно убил 80 000 человек. Десятки тысяч людей позже умрут от радиационного облучения. Японцы продолжали сражаться, и Соединенные Штаты сбросили вторую атомную бомбу через три дня в городе Нагасаки. Взрыв «Толстяка» убил около 40 000 человек.
Ссылаясь на разрушительную силу «новой и самой жестокой бомбы», японский император Хирохито объявил о капитуляции своей страны 15 августа, закончив Вторую мировую войну. Холодная Война В послевоенные годы Соединенные Штаты были единственной страной с ядерным оружием. Сначала у СССР не хватало научных наработок и сырья для создания ядерных боеголовок. Но, благодаря усилиям советских учёных, данным разведки и обнаруженным региональным источникам урана в Восточной Европе, 29 августа 1949 года СССР опробовал свою первую ядерную бомбу. Устройство водородной бомбы разработано академиком Сахаровым. От атомного оружия к термоядерному Соединенные Штаты ответили в 1950 запуском программы разработки более совершенного термоядерного оружия. Началась гонка вооружений «холодной войны», а ядерные испытания и исследования стали широкомасштабными целями для нескольких стран, особенно для Соединенных Штатов и Советского Союза. Но главные успехи советского ВПК были впереди. Только в 1958 году СССР испытал 36 ядерных бомб различного класса.
Но ничто из того, что испытал Советский Союз, не сравнится с Царь — бомбой. Испытание и первый врыв водородной бомбы в СССР Утром 30 октября 1961 года советский бомбардировщик Ту-95 взлетел с аэродрома Оленя на Кольском полуострове на крайнем севере России. Самолёт был специально измененной версией, появившейся в эксплуатации несколько лет назад — огромный четырехмоторный монстр, которому поручено носить советский ядерный арсенал. Модифицированная версия ТУ-95 «Медведь», специально подготовленная для первого испытания водородной Царь-бомбы в СССР Ту-95 нёс под собой огромную 58-мегатонную бомбу, устройство слишком большое, чтобы вместить внутри бомбового отсека самолета, где такие боеприпасы обычно перевозились. Бомба длиной 8 м имела диаметр около 2,6 м и весила более 27 тонн и в истории осталась с именем Царь-бомба — «Tsar Bomba». Царь-бомба не была обычной ядерной бомбой. Это был результат напряженных усилий ученых СССР создать самое мощное ядерное оружие. Царь Бомба взорвалась в 11:32 по московскому времени. Результаты испытания водородной бомбы в СССР продемонстрировали весь букет поражающих факторов данного вида оружия.
Прежде, чем ответить на вопрос, что мощнее, атомная или водородная бомба, следует знать, что мощность последней ихмеряется мегатоннами, а у атомных — килотоннами. Световое излучение В мгновение ока бомба создала огненный шар шириной в семь километров. Огненный шар пульсировал от силы собственной ударной волны. Вспышку можно было увидеть за тысячи километров — на Аляске, в Сибири и в Северной Европе. Ударная волна Последствия взрыва водородной бомбы Новой Земле были катастрофическими. В селе Северный, примерно в 55 км от Ground Zero, все дома были полностью разрушены. Сообщалось о том, что на советской территории в сотнях километров от зоны взрыва было повреждено все — разрушались дома, падали крыши, повреждались двери, разрушались окна. Радиус действия водородной бомбы несколько сотен километров. В зависимости от мощности заряда и поражающих факторов.
Датчики регистрировали взрывную волну, обернувшуюся вокруг Земли не один раз, не дважды, а три раза. Звуковую волну зафиксировали у острова Диксон на расстоянии около 800 км. Электромагнитный импульс Более часа была нарушена радиосвязь во всей Арктике. Проникающая радиация Получил некоторую дозу радиации экипаж. Радиоактивное заражение местности Взрыв Царь-бомбы на Новой Земле оказался на удивление «чистым». Испытатели прибыли в точку взрыва через два часа. Причинами были особенности конструкции бомбы и выполнение взрыва на достаточно большом расстоянии от поверхности. Тепловое излучение Несмотря на то, что самолет-носитель, покрытый особой свето- и теплоотражающей краской, в момент подрыва бомбы ушёл на расстояние 45 км, он вернулся на базу со значительными термическими повреждениями обшивки. У незащищенного человека излучение вызвало бы ожоги третьей степени на расстоянии до 100 км.
Гриб после взрыва виден на расстоянии 160 км, диаметр облака в момент съёмки — 56 км Вспышка от взрыва Царь-бомбы, около 8 км в диаметре Принцип действия водородной бомбы Устройство водородной бомбы. Первичная ступень выполняет роль включателя — триггера. Происходит термоядерный взрыв. Первое испытание водородной бомбы шокировало мировое сообщество своей разрушительной силой. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым». Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления.
Общее описание Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития - дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода - дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6. Дейтерид лития-6 - твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий обычное состояние которого в нормальных условиях - газ при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент - литий-6 - это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития. Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития: В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше. Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру порядка 50 млн градусов , в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба. Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий.
Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию 234 , которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной термоядерной бомбы. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности. Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы. Устройство термоядерного боеприпаса Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб водородная или термоядерная бомба , так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет. История СССР Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера-Улама. В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза - дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления малоэффективно увеличивал общую мощность устройства современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз.
Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки. Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа Джозефа Сталина «Дядя Джо». Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн. После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом «лучевая имплозия». Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов.
Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95. Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы. США Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта. Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь. Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам. Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость.
Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию обжатие и инициировать термоядерную реакцию.
Грибообразное облако взметнулось на 67 километров, а диаметр его купола составил 20 километров. Зрелище было ужасным", — рассказывал впоследствии участник испытания Юрий Лысенко. Последствия испытания "Царь-бомбы" Сейсмическая волна от взрыва три раза обогнула земной шар. Несмотря на густую облачность, вспышку света от взрыва можно было увидеть за тысячу километров. На острове Диксон в почти 800 километрах от эпицентра выбило стекла в окнах.
Из-за электромагнитного излучения на территории в сотни километров от полигона примерно на 50 минут пропала радиосвязь. Измеренная мощность взрыва 58,6 мегатонны заметно превысила проектную 51,5 мегатонны. Это в десять раз больше суммарной мощности всех взрывов за время Второй мировой войны, включая американскую атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки. Старшина сверхсрочной службы Талгат Аюпов наблюдал за взрывом термоядерной бомбы 30 октября 1961 года из поселка Белушья Губа в юго-западной части Южного острова — это крупнейший населенный пункт на всем архипелаге. Он запомнил огромный ядерный шар и громоподобные мощные звуки. Достигнутый паритет Испытание "Царь-бомбы" продемонстрировало, что Советский Союз успешно решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа своего ядерного арсенала.
Разработчики и руководство СССР хорошо понимали, что подобная бомба не будет использована в военных целях. Ее создание преследовало одну цель — добиться ядерного паритета с США. После этого Соединенные Штаты прекратили наращивать свой ядерный мегатоннаж, а 5 августа 1963 года в Москве представители США, СССР и Великобритании подписали Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в космическом пространстве, под водой и на поверхности Земли Московский договор.
Всё дело в том, что нейтроны и протоны при соединении в ядре становятся немного легче. Это явление называется «дефект массы». Вот эта масса и превращается в энергию согласно знаменитого уравнения Эйнштейна. В земных условиях воссоздать этот процесс полностью не получится. Причина этого кроется в том, что на звездах превращение водорода в гелий происходит в несколько стадий. Сначала получаются нейтроны, а уже затем они вместе с протонами соединяются в ядро гелия. Сами протоны очень маленькие, и ждать, пока они «найдут» друг друга, придется очень долго.
Вот почему звезды существуют на протяжении миллионов и миллиардов лет — чтобы столкнулись все протоны, должно пройти очень много времени. Чтобы обойти это, ученые решили начать процесс на полпути, то есть с того момента, когда нейтроны уже созданы — такие ядра несколько больше, и вероятность их столкновения повышается. В обычном водороде, который есть у нас на Земле, на каждые 7-8 тысяч атомов «обычного» вещества попадается «необычный»: у него, помимо протона, есть еще и нейтрон. Такой изотоп водорода назвали «дейтерий». Но и тут есть небольшой нюанс: чтобы реакция началась, дейтерий должен прореагировать еще с одним изотопом водорода — тритием, у которого уже два нейтрона. Проблема в том, что на Земле его не достать, да и разрушается он очень быстро — приблизительно за 25 лет. Вопрос: где достать тритий? Из-за того, что он радиоактивен, тритий используется как источник питания Обойти это препятствие получилось с помощью вещества под названием дейтерид лития-6. С одной стороны, это твердое вещество, и его удобно хранить, в отличие от газообразного дейтерия, а с другой — литий, если его бомбардировать нейтронами, распадается на нужный нам тритий, ненужный гелий и нейтрон.
В арсенале ВВС США они продержались недолго, уступив место менее габаритным двухмегатонным Mk-15 и другим боеприпасам, порожденным гением Теллера со товарищи. Американские ученые быстро наверстали отставание от СССР в создании термоядерных боеприпасов. И Нобель, и Шнобель В начале 1950-х в Штатах развернулась травля Оппенгеймера, которого обвинили в неблагонадежности и чуть ли не в антиамериканской деятельности. Теллер на слушаниях по делу Оппенгеймера выразился в том смысле, что его лояльность сомнений вроде бы и не вызывает, но лучше держать его подальше от государственных интересов. Оппенгеймера лишили допуска, да и сам он, изрядно напуганный спецслужбами, дал показания о подозрительном поведении некоторых коллег. Будучи отстраненным от ядерных оружейных дел, Оппенгеймер выглядел в глазах научного сообщества США жертвой, а вот Теллеру многие ученые объявили форменный бойкот, причем некоторые так его и не простили. Эдвард Теллер был убежденным антисоветчиком и милитаристом и в 1980-м поддержал рейгановскую Стратегическую оборонную инициативу по развертыванию глобальной системы противоракетной обороны США, ядро которой составил бы космический эшелон боевых средств, включая рентгеновские лазеры с ядерной накачкой. Ученый рисовал перспективы миниатюризации ядерных боеприпасов, расширяющей диапазон применения, и ни в грош не ставил теорию глобальной катастрофы — ядерной зимы. Нужно сказать, что и Андрей Сахаров не всегда был бескомпромиссным поборником мира, противником ядерных испытаний и сторонником разоружения: это пришло со временем. В период, когда у нас еще не было ракетных средств гарантированной доставки ядерных зарядов за океан, он предложил вооружать подводные лодки гигантскими торпедами с термоядерным зарядом катастрофической мощностью 100 Мт. Война на море проиграна, если уничтожены порты, в этом нас заверяют моряки, — писал Сахаров. Одним из первых, с кем я обсуждал этот проект, был контр-адмирал Фомин. Он был шокирован «людоедским» характером проекта и заметил, что военные моряки привыкли бороться с вооруженным противником в открытом бою и что для него отвратительна сама мысль о таком массовом убийстве. Я устыдился и больше никогда ни с кем не обсуждал своего проекта». На самом деле упрек адмирала выглядел лицемерным. Появившиеся в начале 1960-х у США и СССР атомные подлодки с баллистическими ракетами в ядерном снаряжении были совершенно «людоедскими». Да и стрельба по береговым объектам торпедами с ядерными боезарядами входит в перечень боевых задач, которые могут быть поставлены перед моряками атомного подводного флота. Ну а ответом на сахаровскую идею мирного сближения СССР и Запада стало предложение Теллера о создании глобальной системы защиты от ракетных ядерных ударов. Может быть, оно и не лишено логики, но сегодня, увы, до согласованного управления такой системой далеко. Вероятно, поэтому Сахаров был удостоен в 1975 году Нобелевской премии мира, а Теллер в 1991-м — пародийной Шнобелевской «за претворение в жизнь нового понимания мира». Пародия пародией, но мир сегодня скорее теллеровский, чем сахаровский. Однако отцами глобального стратегического равновесия их вполне можно считать до сих пор. Теллер послужил одним из прототипов главного героя фильма Стенли Кубрика «Доктор Стрейнджлав, или Как я научился не волноваться и полюбил атомную бомбу». В 1984 году главред «Техники — молодежи» был уволен за публикацию романа «2010: Одиссея два». Захарченко не придал необходимого политического значения тому факту, что роман был посвящен автором, кроме космонавта Леонова, Сахарову».
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой. В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия. 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. Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой. 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.