Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно по тому факту, что работающие АЭС давно уже стали обыденностью, а работающие и практичные термоядерные электростанции — это все еще научная фантастика. Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер. Понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно по тому факту, что работающие АЭС давно уже стали обыденностью, а работающие и практичные термоядерные электростанции — это все еще научная фантастика.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР – Москва 24, 16.01.2018 | Идея создания термоядерной («водородной») бомбы принадлежит американским ученым, участникам «Манхэттенского проекта», создавшим и испытавшим в 1945 г. в Аламогордо первую в мире атомную бомбу. |
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США - Российская газета | Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. |
Как устроена водородная бомба
Водородная бомба — ядерное оружие, которое использует процесс термоядерного синтеза для создания огромного количества энергии. 55 лет назад Никита Хрущев объявил о создании в СССР водородной бомбы. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза.
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов. Горячий воздух всегда поднимается выше холодного, однако тут его нагрев происходит настолько быстро и так мощно, что он видимым столбом поднимается вверх, закручивается в кольцеобразный вихрь и тянет за собой "ножку" — столб пыли и дыма с поверхности земли. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды. Однако это еще не все. Гораздо опаснее для человека ударная взрывная волна, расходящаяся по поверхности земли от эпицентра взрыва по окружности радиусом, достигающим 700 км, и радиоактивные осадки, выпадающие из того самого грибовидного облака. В день на полигонах могли производиться по три-четыре эксперимента, в ходе которых изучалась динамика взрыва, поражающие способности, потенциальный ущерб противника. Первый опытный образец был взорван 27 августа 1949 года, а последнее испытание ядерного оружия в СССР произвели 25 декабря 1962-го. Все испытания проходили в основном на двух полигонах — на Семипалатинском полигоне или "Сияпе", расположенном на территории Казахстана, и на Новой земле, архипелаге в Северном Ледовитом океане. Там осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны, что в 450 раз превышало мощность бомбы "Толстяк", сброшенной на Нагасаки.
Впрочем, называть это устройство бомбой в прямом смысле слова нельзя. Это была конструкция с трехэтажный дом, заполненная жидким дейтерием.
Такой подход используется в современном оружии для обеспечения достаточной мощности, несмотря на значительное уменьшение габаритов и веса. Сама бомба окружена конструкцией, которая позволит сохранить массивный вклад рентгеновских лучей, возникающих при взрыве бомбы деления. Затем эти волны перенаправляются, чтобы сжать термоядерный материал, и тогда может начаться полный взрыв бомбы. Архитектурная бомба Теллера-Улама - это то же самое, что и бомба деления-синтеза-деления.
Самого по себе этого недостаточно для начала термоядерного взрыва, но его можно использовать для ускорения реакции: несколько граммов дейтерия и трития в центре делящейся активной зоны произведут большой поток нейтронов, что значительно увеличит скорость горения материал делящийся. Полученные нейтроны имеют энергию 14,1 МэВ , что достаточно, чтобы вызвать деление U-238, что приведет к реакции деления-синтеза-деления. Другие реакции могут продолжаться только тогда, когда первичный ядерный взрыв создал необходимые условия температуры и сжатия. Для реакции деления требуется 550 нс, а для реакции синтеза - 50 нс. После воспламенения химического взрывчатого вещества срабатывает бомба деления. Взрыв вызывает появление рентгеновских лучей , которые отражаются от оболочки и ионизируют полистирол, переходящий в плазменное состояние.
Рентгеновские лучи облучают буфер, сжимающий термоядерное топливо 6 LiD , и праймер из плутония, который под действием этого сжатия и нейтронов начинает трескаться. Сжатый и доведенный до очень высоких температур дейтерид лития 6 LiD запускает реакцию синтеза. Обычно наблюдается такой тип реакции синтеза: Когда термоядерный материал плавится при температуре более ста миллионов градусов, он выделяет огромное количество энергии. При данной температуре количество реакций увеличивается как функция квадрата плотности: таким образом, более высокое сжатие в тысячу раз приводит к образованию в миллион раз большего количества реакций. Реакция синтеза производит большой поток нейтронов, который облучает буфер, и если он состоит из расщепляющихся материалов например, 238 U , произойдет реакция деления, вызывающая новое высвобождение энергии того же порядка, что и при синтезе. Последовательность взрыва водородной бомбы: A: Бомба до взрыва; верхняя стадия деления первичная , нижняя стадия плавления вторичная , все подвешены в пенополистироле.
B: Взрывчатое вещество большой мощности детонирует в первичной обмотке, сжимая плутоний в сверхкритическом режиме и инициируя реакцию деления. C: грунтовка излучает рентгеновские лучи, которые отражаются внутри корпуса и облучают поверхность прокладки пенополистирол прозрачен для рентгеновских лучей и служит только опорой. D: Рентгеновские лучи испаряют поверхность подушки, сжимая вторичную обмотку, и плутоний начинает делиться.
Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие. По сути, внутри термоядерной бомбы содержится небольшая атомная бомба, которая взрывается во время детонации, а высвобождаемая при этом энергия используется в качестве своеобразного термоядерного «детонатора». Топливо для ядерного синтеза нагревается до невероятно огромной температуры. Но этого мало для запуска термоядерного синтеза. Создание необходимых условий обеспечивает плутониевый стержень, который в результате сжатия переходит в надкритическое состояние — начинается ядерная реакция внутри контейнера. Испускаемые плутониевым стержнем в результате деления ядер плутония нейтроны взаимодействуют с ядрами лития-6, в результате чего получается тритий, который далее взаимодействует с дейтерием. Если оболочка контейнера была изготовлена из природного урана, то быстрые нейтроны, образующиеся в результате реакции синтеза, вызывают в ней реакции деления атомов урана-238, добавляющие свою энергию в общую энергию взрыва.
Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности, так как за оболочкой могут располагаться еще другие слои дейтерида лития и слои урана-238 слойка. Подробнее об этом можно прочитать здесь. Кстати, в нашей стране во времена СССР было взорвано немало водородных бомб в качестве испытаний термоядерного оружия. Во время испытаний в радиусе 1000 километров от эпицентра взрыва не раз было зафиксировано нарушение радиосвязи. В пределах 100 км от взрыва здания были полностью уничтожены. Ударная волна, создаваемая водородной бомбой, три раза проходила вокруг всего Земного шара, заставив весь мир содрогнуться, посеяв беспрецедентный страх. Ядерные бомбы идеальным образом уравновешивают мир на Земле.
Габариты изделия поражали воображение: длина — около 8 метров, диаметр — 2,1 метра, вес — 26 тонн. Для того чтобы поместить бомбу в Ту-95, конструкторам пришлось вырезать часть корпуса стратегического бомбардировщика и установить в нем специальное крепление. Но даже при этом "Царь-бомба" наполовину торчала из самолета. Самолет-носитель сопровождал самолет-лаборатория Ту-16А. Через два часа после вылета бомбу сбросили с парашютом на высоте примерно 10 тысяч метров в пределах ядерного полигона "Сухой Нос". Парашютная система была крайне необходима — она позволила экипажу самолета-носителя удалиться на относительно безопасное расстояние. 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.
Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии
В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. Термоядерная (водородная) бомба — также достаточно проста по конструкции. Полностью же на использование твёрдого термоядерного горючего советские разработчики перешли только в водородной бомбе, взорванной в 1955 году.
Как работает водородная бомба
И позже у Хрущёва были не менее веские и вполне рациональные основания для создания не принятой на вооружение и изначально не предназначавшейся для этого «Царь-бомбы» потенциальной мощностью 100 Мегатонн. Прогремевший над Новой Землёй сильнейший в истории человечества взрыв, сопровождавшийся хвастовством о семи бомбах, которых достаточно, для того чтобы над Британскими островами снова плескалось море, произвёл нужный эффект. Причина, по которой без водородной бомбы СССР не мог никак, была прежде всего экономической. Уже в 50-х годах продолжение гонки вооружений по правилам «поддержания паритета» стало проблематичным ввиду банальной нехватки электроэнергии, которая для обогащения урана г азодиффузным методом требовалась в немыслимом количестве. В абсолютном исчислении СССР мог ответить лишь в 10 раз меньшим количеством киловатт, и отставал по темпам производства ядерных зарядов на порядок. Соответственно, если США готовились к использованию тактических «пушечных» зарядов, в которых 10 кг плутония взрывались как 50-150 тонн тротилла, советские конструкторы ломали головы над тем, как выдавить лютой имплозией 50 килотонн из всего 6 кг плутония. Успехи наличествовали, но переломить ситуацию таким образом было невозможно… Другое дело, если мощность боеприпаса при прежнем расходе ядерного горючего исчисляется десятками Мегатонн. В такой ситуации отставание по количеству зарядов уже не имело значения. На это Хрущёв и намекал. Ещё в 1942 году наивные немцы пытались взорвать замороженный дейтерий, закладывая его в кумулятивную воронку.
Это не работало. Требовалась температура на пару порядков более высокая, чем достижимая при использовании химической взрывчатки. Возможность использования в качестве детонатора водородной бомбы ядерного заряда обсуждалась ещё физиками работающими в рамках Манхеттенского проекта.
За полтора года до этого в СССР был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы в мире - на Новой Земле был взорван заряд мощностью свыше 50 мегатонн. Во многом именно это заявление советского лидера заставило мир осознать угрозу дальнейшей эскалации гонки ядерных вооружений : уже 5 августа 1963 г. История создания Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. 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. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн. Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива - дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термоядерная бомба.
Водородная бомба основана на совершенно ином процессе высвобождения энергии. Для начала в водородной бомбе начинается процесс расщепления тяжелых ядер дейтерида лития-6, который распадается на тритий и гелий. И только потом происходит процесс термоядерного синтеза, что приводит к резкому нагреву боевого заряда с последующим мощнейшим взрывом. Теоретически максимальный верхний предел мощности атомной бомбы, которую люди в настоящий момент могут изготовить, составляет около 800 000 тонн в тротиловом эквиваленте.
Но такую бомбу никто не делает, так как мощность в 500 000 тонн — уже вершина безумия. Кстати, ядерное топливо уран-235, который используется в атомной бомбе, делится не полностью. Например, атомная бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, Япония, содержала 60 килограммов урана-235. Но успешному делению подверглось только 700 граммов топлива. Поэтому, если вы хотите создать крупную ядерную бомбу с большой мощностью и оснастить ею боеголовку управляемой ракеты, вы должны овладеть технологией водородной бомбы. Водородная бомба более сложная для изготовления. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие. По сути, внутри термоядерной бомбы содержится небольшая атомная бомба, которая взрывается во время детонации, а высвобождаемая при этом энергия используется в качестве своеобразного термоядерного «детонатора». Топливо для ядерного синтеза нагревается до невероятно огромной температуры.
Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Слайд 6 Описание слайда: Механизм действия водородной бомбы. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы: Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HБ заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Слайд 7 Описание слайда: Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.
Презентация по физике на тему: "Термоядерные реакции. Водородная бомба"
Выжившим в районе взрыва не смогут оказать помощь, поскольку попасть в зону бедствия будет сложно из-за высокой радиации. Сами пострадавшие будут нести на себе радиоактивную пыль. Радиоактивные осадки Бомбы, сброшенные на Японию, вызвали локальные радиоактивные осадки. Современное термоядерное оружие выбрасывает радиоактивный материал высоко в стратосферу, что может привести к осадкам по всему миру. Макет бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму. Источник: U. National Archives Риск радиоактивных осадков наиболее высок в течение 48 часов после взрыва. За это время область, которая первоначально подвергалась воздействию 1000 рентген в час, будет подвергаться только 10 рентгенам в час. Около половины людей, получивших общую дозу облучения около 350 рентген в течение нескольких дней, скорее всего, умрут от острого радиационного отравления.
Для сравнения — типичная КТ брюшной полости подвергает людей менее 1 рентген. Выжившие, которые попадут под радиоактивные осадки, подвергаются высокому риску развития рака на протяжении всей оставшейся жизни.
Советский Союз последовал их примеру и в 1953 году испытал свою первую водородную бомбу, положив начало новой эре гонки ядерных вооружений между двумя сверхдержавами.
К счастью, водородные бомбы до сих пор не применялись в боевых действиях, и их разрушительный потенциал остается серьезной угрозой глобальной безопасности. Нейтронные бомбы, также известные как усиленное радиационное оружие, представляют собой тип ядерного оружия, предназначенного для высвобождения большого количества нейтронного излучения при минимальном взрывном и тепловом эффектах. Нейтроны — это нейтральные субатомные частицы, которые могут проникать сквозь твердые объекты и ионизовать атомы, вызывая повреждение биологических тканей и электронных цепей.
Нейтронное излучение нейтронной бомбы может убить или вывести из строя людей и животных в радиусе нескольких сотен метров, оставив нетронутыми здания и инфраструктуру. Идея нейтронных бомб заключалась в том, чтобы разработать оружие, которое могло бы нейтрализовать солдат и танки противника, не вызывая массовых разрушений в городах или инфраструктуре. Соединенные Штаты испытали свою первую нейтронную бомбу в 1963 году, но это оружие так и не было развернуто в полевых условиях из-за политических и этических соображений.
Однако, как сообщается, Советский Союз произвел и развернул небольшое количество нейтронных бомб во время холодной войны, и несколько других стран, таких как Франция и Китай, также заявили, что обладают ими. Таким образом, атомные бомбы, водородные бомбы и нейтронные бомбы — это все типы ядерного оружия, которые различаются по своей взрывной мощности, механизмe детонации и радиационному эффекту. Атомные бомбы основаны на делении ядер и выделяют огромное количество энергии в виде тепла, взрыва и излучения.
Это была конструкция с трехэтажный дом, заполненная жидким дейтерием. А вот первое термоядерное оружие в СССР было испытано в августе 1953 года на Семипалатинском полигоне. Это была уже настоящая бомба, сброшенная с самолета. Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном. Курчатова 30 октября 1961 года на полигоне "Сухой Нос" на архипелаге Новая земля. Измеренная мощность взрыва составила 58,6 мегатонны, что многократно превышало все опытные взрывы, произведенные на территории СССР или США. Изначально планировалось, что бомба будет еще больше и мощнее, однако не существовало ни одного самолета, который мог бы поднять больший вес в воздух. Огненный шар взрыва достиг радиуса примерно 4,6 километра.
Теоретически он мог бы вырасти до поверхности земли, однако этому воспрепятствовала отраженная ударная волна, поднявшая низ шара и отбросившая его от поверхности. Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 67 километров для сравнения: современные пассажирские самолеты летают на высоте 8-11 километров. Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар, распространившись всего за несколько секунд, а звуковая волна докатилась до острова Диксон на расстоянии около 800 километров от эпицентра взрыва расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга.
Пенополистирол 7. Дейтерид лития 6 термоядерное топливо 8. Плутоний зажигание 9. Отражающая оболочка отражает рентгеновские лучи к стадии слияния Типичное термоядерное устройство имеет две стадии: первичную стадию, на которой инициируется взрыв, и вторичную стадию, место основного термоядерного взрыва. Верхняя часть или первичная часть: это бомба деления типа бомбы А , которая, взорвавшись, вызывает очень сильное повышение температуры и тем самым запуск термоядерного синтеза. В частности, в США будет использоваться праймер цеце. Нижняя часть или вторичная часть: это материал, который будет плавиться, в данном случае литий, вместе с плутониевым сердечником и оболочкой из урана-238.
Эта часть окружена пенополистиролом, который позволяет очень сильно нагреваться. Наконец, можно использовать третью ступень того же типа, что и вторая, для создания гораздо более мощной водородной бомбы. Эта дополнительная ступень намного больше в среднем в десять раз больше , и ее синтез инициируется энергией, выделяемой при синтезе второй ступени. Таким образом, мы можем производить водородные бомбы очень высокой мощности, добавляя несколько ступеней. Мощность первичной ступени и ее способность вызывать взрыв вторичной повышаются подпитываются смесью трития , который вступает в реакцию ядерного синтеза с дейтерием. Синтез генерирует большое количество нейтронов , которые существенно увеличивают деление высокообогащенного плутония или урана, присутствующего в ступенях. Такой подход используется в современном оружии для обеспечения достаточной мощности, несмотря на значительное уменьшение габаритов и веса. Сама бомба окружена конструкцией, которая позволит сохранить массивный вклад рентгеновских лучей, возникающих при взрыве бомбы деления. Затем эти волны перенаправляются, чтобы сжать термоядерный материал, и тогда может начаться полный взрыв бомбы. Архитектурная бомба Теллера-Улама - это то же самое, что и бомба деления-синтеза-деления.
Самого по себе этого недостаточно для начала термоядерного взрыва, но его можно использовать для ускорения реакции: несколько граммов дейтерия и трития в центре делящейся активной зоны произведут большой поток нейтронов, что значительно увеличит скорость горения материал делящийся. Полученные нейтроны имеют энергию 14,1 МэВ , что достаточно, чтобы вызвать деление U-238, что приведет к реакции деления-синтеза-деления.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения.
Водородная бомба
Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. Термоя́дерное ору́жие — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. 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). 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. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте.
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
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. Кроме того, рентгеновские лучи испаряют поверхность контейнера, окружающего вторичный заряд. Симметрично испаряющееся относительно этого заряда вещество контейнера приобретает некоторый импульс, направленный от его оси, а слои вторичного заряда согласно закону сохранения количества движения получают импульс, направленный к оси устройства. Принцип здесь тот же, что и в ракете, только если представить, что ракетное топливо разлетается симметрично от ее оси, а корпус сжимается внутрь. В результате такого сжатия термоядерного топлива, его объем уменьшается в тысячи раз, а температура достигает уровня начала реакции слияния ядер. Происходит взрыв термоядерной бомбы. Реакция сопровождается образованием ядер трития, которые сливаются с ядрами дейтерия, изначально имеющимися в составе вторичного заряда.
Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого "свечой", который вступал в реакцию ядерного деления, т. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы. Операция Плющ Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г. Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама.
Спустя два года, 10 июля 1961 г. Работы были поручены сотрудникам КБ-11. Под руководством Андрея Сахарова группой физиков-теоретиков было разработано "изделие 602" АН-602. Для него был использован корпус, уже изготовленный в НИИ-1011. Габариты "изделия 602" были такими же, как и у "изделия 202".
Длина - 8 м, диаметр - 2,1 м, масса - 26,5 т. Расчетная мощность заряда составляла 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Но после оценки экспертами влияния такого взрыва на экологию было решено испытывать бомбу с уменьшенным зарядом. Для транспортировки авиабомбы был переоборудован тяжелый стратегический бомбардировщик Ту-95, получивший индекс "В". Из-за невозможности ее размещения в бомбовом отсеке машины было разработано специальное устройство на подвеске, обеспечивавшее подъем бомбы к фюзеляжу и закрепление его на трех синхронно управляемых замках. Безопасность экипажа самолета-носителя обеспечивала специально разработанная система из нескольких парашютов у бомбы: вытяжных, тормозных и основного площадью 1,6 тыс. За это время Ту-95В успевал отлететь от места взрыва на безопасное расстояние. Руководство СССР не скрывало намерение провести испытание мощного термоядерного устройства. О предстоящем испытании Никита Хрущев объявил 17 октября 1961 г.
Скоро мы завершим эти испытания. Очевидно, в конце октября.
Некоторые из них включают Договор об всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний и Договор о нераспространении ядерного оружия. Важно отметить, что водородная бомба представляет собой чрезвычайно разрушительное оружие, и ее использование имеет потенциально катастрофические последствия для человечества. В настоящее время глобальное сообщество стремится к ядерному разоружению и созданию мира без ядерного оружия. Этот процесс освобождает огромное количество энергии по сравнению с ядерным расщеплением, которое используется в атомных бомбах. Детонатор: Для инициирования термоядерной реакции в водородной бомбе используется атомная бомба в качестве детонатора. Взрыв атомной бомбы создает необходимые условия высокую температуру и давление , чтобы запустить термоядерную реакцию во второй ступени водородной бомбы.
Размер и мощность: Водородная бомба может быть значительно более мощной, чем атомная бомба. Мощность водородной бомбы измеряется в мегатоннах TNT и может достигать нескольких сотен мегатонн.
Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития — соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. 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.
Что произойдет после взрыва ядерной бомбы?
Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации — индекс РДС-6с. Водородная или термоядерная бомба является на сегодняшний день самым мощным оружием массового поражения. Чем термоядерная бомба отличается от атомной?
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
| Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной | Водородную бомбу можно собрать таким образом, что выгорание каждого из трёх компонентов — плутония, дейтрида лития и обеднённого урана — превысит 90%. |
| Состоялось испытание первой Советской водородной бомбы | 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. |
«Настоящая водородная» (к 55-летию испытаний термоядерного заряда РДС-37)
Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Именно тогда, вскоре после появления атомных бомб, Э. Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения детонации в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое незатухающее горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли? В 1951 году, когда я после окончания Московского университета оказался в группе Я. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса. Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д.
Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения? Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер радиус детонационного шнура , ниже которого устойчивого режима не существует. Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса. Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение.
Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого. Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения. Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической. В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы.
К аналогичному выводу в группе Я. Зельдовича пришли к концу 1953 года. То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия. Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия.
Как развивались события дальше? В 1954 году США испытали боевую водородную бомбу, осуществив тем самым окончательный поворот к новой технологии, уцелевшей в основных чертах до наших дней. Но уже в ноябре 1955 года на Семипалатинском полигоне взорвали нашу водородную бомбу новейшего образца. Стало ясно, что в споре с американскими учёными русские сумели ликвидировать разрыв. Притом в столь короткие сроки, что это не поддавалось, с точки зрения американцев, какому-либо разумному объяснению, кроме одного — шпионаж. Было выдвинуто немало и других версий, так или иначе объясняющих успех советских учёных, но спор и по сей день не закончен. Виднейший теоретик Лос-Аламоса Г. Бете считает, что открытие Улама-Теллера имело случайный характер.
И потому признать, что русский проект развивался по аналогичному пути без американского влияния, — значит уверовать в совершенно невероятное совпадение. Однако вскоре разобрались, что Фукс был разоблачён и прекратил свою деятельность в пользу Советского Союза раньше, чем возникла идея Улама.
Выход из строя большинства электронных приборов и значительной части электрических приборов вследствие воздействия электромагнитного импульса, возникающего при взрыве. Косвенные — они зависят от мощности взорвавшейся бомбы и высоты её подрыва: Практически полный выход из строя систем центрального водоснабжения, что приведет значительным людским потерям из-за невозможности вести борьбу с пожарами, а также употребления воды заражённой радионуклидами и не прошедшей необходимой дезинфекции от возбудителей различных болезней. Потеря большей части продовольственного запаса под завалами, вследствие радиоактивного заражения, из-за нарушений правил хранения и воздействия факторов окружающей среды. Полный выход из строя почти всей сложной электроники без возможности восстановления и большей части электроприборов за исключением наиболее простых бытового назначения под воздействием электромагнитного импульса. Как следствие — невозможность вести эффективные спасательные работы, а также сколь-нибудь значимую хозяйственную деятельность. Итоги применения водородной бомбы, рекомендации для тех, кто выжил Итоги применения: Невозможность использования большей части зданий и сооружений вследствие их сильного или полного разрушения.
Невозможность восстановления большей части поврежденных зданий ввиду разрушения всех коммуникаций, отсутствия необходимого количества работоспособной тяжёлой техники, строительных материалов. Невозможность и нецелесообразность доставки необходимого количества продуктов питания, воды, медикаментов, а также прочего обеспечения в зону поражения. Наличие остаточного радиоактивного заражения, не позволяющего долговременное проживание в зоне поражения в течение нескольких месяцев или лет после взрыва. Рекомендации тем, кто выжил: Выждать в каком-либо изолированном защищенном месте убежище, подвал, погреб не менее двух суток лучше больше после взрыва водородной бомбы, ожидая спада наружного радиационного фона. Уровень радиации уменьшается примерно в 2 раза каждые 7 часов. Следует учитывать, что наземный термоядерный взрыв вызывает гораздо большее радиационное заражение, чем воздушный. Во время нахождения в зараженной местности обязательно защищать органы дыхания средства индивидуальной защиты обрывками ткани, ватно-марлевыми повязками, респираторами и т.
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. Плодом переговорного процесса стал Договор об ограничении стратегических вооружений ОСВ-1.
И все. Никаких вопросов о принципе действия оружия. Ни слова о том, что хорошо бы поделиться им с русскими. Американцы и британцы были шокированы», — пишет в своей книге «Обратный отсчет: 116 дней до атомной бомбардировки Хиросимы» Крис Уоллес. В реакции Сталина, однако, не было ничего удивительного. К тому моменту работы над ядерным оружием велись в СССР уже три года. Более того, знали в Москве и обо всех достижениях США. Информатором служил Клаус Фукс — один из ученых, непосредственно занятых в проекте «Манхэттен». За шесть недель до встречи Сталина с Трумэном он передал советским разведчикам все, что знал о «Толстяке»: документы о плутониевой начинке, взрывателе и электроприводе и даже эскиз атомной бомбы. После бомбардировок Хиросимы и Нагасаки в США считали, что надолго останутся единственным ядерным государством в мире. Но в Советском Союзе работы над ядерным оружием шли стремительными темпами И в 1949 году, когда прошли успешные испытания первой советской ядерной бомбы РДС-1, мир был потрясен. С этого момента СССР начал стремительно ускорять темпы производства ядерного оружия. Если к концу 1949-го были изготовлены две РДС-1, то к концу 1951 года их было уже 29. Вовсю шло строительство баз для хранения атомных бомб. Параллельно появились и первые бомбардировщики, способные переносить это оружие. В США такое развитие событий вызвало неслыханную тревогу. Уже 31 января 1950 года Трумэн выступил перед американским народом. Президент сообщил нации, что будет продолжена «работа над всеми видами атомного оружия, включая так называемую водородную или сверхбомбу». Испытаний водородной бомбы пришлось ждать еще два года — до 1 ноября 1952-го. Взорванное в тот день термоядерное оружие было по-настоящему монструозным. Оно весило 60 тонн и по размерам превосходило трехэтажный дом. Мощность этой чудовищной разработки, названной «Айви Майк», впечатляла не меньше: она в 450 раз превышала возможности «Толстяка», который в 1945 году стер с лица земли Нагасаки. Советские ученые работали над собственной водородной бомбой параллельно с американцами Уже 8 августа 1953 года глава Совета министров СССР Георгий Маленков во всеуслышание объявил о том, что эти труды увенчались успехом. На Западе заявление произвело фурор, хотя и было встречено сомнениями. The New York Times даже вышла с заголовком «Маленков говорит правду? Утвердительный ответ был дан всего через четыре дня: 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне испытали водородную бомбу РДС-6с. Жуткое оружие потом назовут «слойкой Сахарова» — ее конструкция предполагала чередование легких и тяжелых реактивных веществ. Взрыв прогремел в 07:30 утра. Спустя несколько секунд в небо поднялся гриб высотой 12 километров, а пыль разлетелась на десятки километров. Близлежащий железнодорожный мост со стотонными пролетами был отброшен на 200 метров. В радиусе четырех километров были полностью разрушены все кирпичные здания. Жар от вспышки ощущался на расстоянии 25 километров. Земля содрогнулась под нами, а в лицо ударил тугой, крепкий, как удар хлыста, звук раскатистого взрыва. От толчка ударной волны трудно было устоять на ногах Владимир Комельковучастник атомного проекта «Слойка Сахарова» была значительно слабее американского образца. Ее заряд составлял всего 400 килотонн — против 10 мегатонн «Айви Майка». Но РДС-6с была куда компактнее и легко помещалась в отсеке бомбардировщика Ту-16. Да, взрыв действительно получился куда сильнее взрыва атомной бомбы. Впечатление от него, по-видимому, превзошло какой-то психологический барьер. Следы первого взрыва атомной бомбы не внушали такого содрогающего ужаса, хотя и они были несравненно страшнее всего виденного еще недавно на прошедшей войне», — писал сотрудник Радиевого института АН СССР Николай Власов. Гарантированное уничтожение Но по-настоящему ход гонки вооружений изменила даже не водородная бомба РДС-6с, а первая межконтинентальная баллистическая ракета Р-7. Она появилась в 1957 году и была способна достичь другого конца Земли. Перехватить ее на тот момент не могла ни одна система защиты в мире Эта же ракета чуть позже станет отправной точкой для освоения Советским Союзом космоса. Именно на ее основе создали семейство ракет-носителей, которое позволило СССР сначала отправить на орбиту искусственный спутник Земли, а затем осуществить и первый полет человека к звездам. К концу 1950-х арсеналы ядерного оружия обеих сверхдержав уже были достаточными для того, чтобы погубить все живое на планете. Причем и у СССР, и у США были проекты, которые позволяли нанести ответный удар даже в том случае, если бы их центры принятия решений были поражены. Обе страны получили гарантии взаимного уничтожения. Эта концепция предполагала, что если одна страна начнет агрессию против другой, то неминуемо будут уничтожены оба участника конфликта. Угроза апокалипсиса, в свою очередь, станет такой явной, что в реальности никто на этот опасный шаг не решится. Такой порядок вещей, впрочем, все же не стал залогом стабильности. Терпение Политбюро лопнуло после того, как под турецким Измиром были размещены ракеты средней дальности PGM-19 «Юпитер», которые могли долететь до европейской части СССР за считаные минуты. Генштаб разработал операцию «Анадырь». На Кубу отправили 44 тысячи военнослужащих, 40 ядерных баллистических ракет Р-12 и Р-14, 80 крылатых ракет в ядерном снаряжении, 3 дивизиона тактических ядерных ракетных комплексов «Луна», а также бомбардировщики Ил-28, оснащенные атомными бомбами. Разумеется, этот шаг привел к созданию нового очага напряженности. Военные стали уговаривать президента Кеннеди вторгнуться на Кубу.