12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва.
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
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. Теперь поговорим об устройстве бомбы. Она представляет собой «слоеный пирог». Снаружи у неё плутониевый заряд. Его задача — обжать внутреннюю часть бомбы, где хранится термоядерное горючее, чтобы создать давление и высокую температуру, и послужить источником нейтронов для получения трития. Эта внутренняя камера имеет в сердцевине еще один кусочек плутония, который начинает сжимать его изнутри наружу. Зажатый между двумя атомными зарядами, как кусок железа между молотом и наковальней, горючее начинает термоядерную реакцию. A - бомба до взрыва; B - подрывается плутониевый заряд; C - жесткое рентгеновское излучение проникает внутрь второй ступени дейтерида лития ; D - стрежень из плутония в самом центре второй ступени также начинает расщепляться; E - начинается термоядерная реакция. Такой пирог можно покрывать новыми слоями, которые будут обжимать внутренности всё сильнее и сильнее, обеспечивая продолжение реакции внутри бомбы.
Так что теоретически можно создать термоядерную бомбу с какой-угодно мощностью — здесь нет «потолка». Доля атомного заряда в итоговой мощности невелика, ведь он служит только для активации процесса. Но сколько же термоядерного горючего закладывается в бомбу? Столько же энергии выделится, если перевести в энергию … 2,65 кг вещества. Это и есть тот самый дефект массы, который превратился в энергию взрыва. Если пересчитать это значение на водород, то получится, что при взрыве Царь-бомбы 372,2 кг водорода превратилось в 369,5 кг гелия. При этом учтите, что не весь дейтерид прореагировал, то есть горючего закладывали больше. К счастью, человек создает не только оружие, но и энергетику на основе термоядерной реакции.
Для неё уже не подойдет дейтерид лития, так как в реактор будут добавлять «реагенты» постепенно, чтобы удержать реакцию под контролем — ведь нам нужно медленное горение, а не взрыв.
Сахаровым и И. Таммом , согласно которой в камере тороидальной формы плазменный шнур создается протекающим через него током и дополнительно нагревается высокочастотным излучением и пучками нейтральных атомов. Магнитное удержание может обеспечить квазистационарное протекание реакции: при плотности плазмы около 1014 на 1 см-3 время удержания составляет секунды. Инерциальный способ предполагает создание термоядерной плазмы за счет столкновения высокоскоростных потоков вещества в центре сферической мишени, а необходимое для зажигания число реакций синтеза должно произойти за время разлета сжатого и нагретого таким образом вещества.
Инерциальный способ относится к импульсному режиму термоядерного горения. Использование излучения лазера для реализации инерциального способа создания и удержания плазмы было предложено Н. Басовым в 1961 году. Таким образом, оба направления магнитное и инерциальное с использованием лазера зародились в Физическом институте им. Басов предложил использовать способность лазера концентрировать в очень малых объемах вещества очень большое количество энергии для создания термоядерной плазмы.
При таком способе происходит сжатие очень маленькой сферической мишени с радиусом около 1-2 мм и массой около нескольких миллиграммов. Это на 12 порядков больше, чем на токамаке! Но удерживается эта плазма в момент удара в центре всего лишь десятки пикосекунд. А в чем преимущества и недостатки обеих схем? Главная физическая проблема обоих способов — это неустойчивости процессов, лежащих в основе создания плазмы.
В магнитном удержании — это плазменные неустойчивости. В инерциальном — это гидродинамические неустойчивости. Поэтому сжимать мишень необходимо очень аккуратно, обеспечивая высокую степень сферической симметрии воздействия. Главная техническая проблема — это утилизация термоядерной энергии, которая в реакции изотопов водорода — дейтерия и трития — выделяется в виде энергии альфа-частиц 3. Представляется, что в случае лазерного термоядерного синтеза собрать эту энергию окажется легче, поскольку лазер располагается далеко от области выделения энергии.
Расскажите подробнее про американскую схему? На установке Ливерморской лаборатории имеются 192 лазерных пучка с общей энергией около 2 МДж, которые вводятся в так называемый конвертор — устройство, преобразующее лазерное излучение в рентгеновское. Конвертор представляет собой цилиндр из золота длиной около 9 и диаметром около 6 миллиметров. На торцах цилиндра есть специальные отверстия, через которые вводятся лазерные пучки. Пучки фокусируются на внутренней поверхности этого цилиндра, а в середине конвертора находится термоядерная мишень.
Мишень представляет собой полую оболочку, которая состоит из двух основных элементов — внешнего слоя, так называемого аблятора и намороженного на его внутреннюю поверхность слоя дейтерий-тритиевого льда. Внешняя часть аблятора нагревается рентгеновским излучением, которым заполнен конвертор, до очень высоких температур — около 1 кэВ около 10 млн.
Но те материалы, из которых создается сердечник атомного оружия не просто радиоактивны — они также склонны к возникновению цепной реакции. Ядра радиоактивных элементов достаточно тяжелы: в них много нейтронов и протонов. Но такие системы нестабильны: протоны в ядре сильно отталкиваются друг от друга, из-за чего со временем они распадаются на более мелкие и более стабильные «осколки». В результате такого распада выделяется значительное количество энергии. В некоторых реакциях, например, при распаде урана, в качестве побочного продукта также получаются нейтроны. Именно благодаря этим частицам, которые могут приобретать после распада атома высокую скорость, и возможны цепные реакции, лежащие в основе атомного оружия. В результате образуются осколки деления и два нейтрона, каждый из которых также может поразить атом урана. Таким образом количество распадов начинает увеличиваться в геометрической прогрессии.
Однако, чтобы запустить такой процесс, нужно достичь критической массы материала.
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. В заключение, вероятно, взорвем водородную бомбу мощностью в 50 миллионов тонн тротила. Мы говорили, что имеем бомбу в 100 миллионов тонн тротила. И это верно. Но взрывать такую бомбу мы не будем".
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
Термоядерное оружие (водородная бомба) — тип ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия. «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза. создания более мощного ядерного оружия, использующего энергию ядерного синтеза – термоядерной (водородной) бомбы. Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер.
Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
А кроме того, испытывались оперативно-тактическая ракета Р-12, зенитные и самонаводящиеся крылатые ракеты. Но об этих идущих на вооружение боевых системах в открытой печати не сообщалось. В августе-декабре 1962 года, включая самые тревожные дни Карибского кризиса, "грибной сезон" продолжился. Всего в СССР, включая Семипалатинский полигон, в период с 20 октября по 5 ноября 1962 года было проведено пятнадцать ядерных взрывов. А завершилась программа таких испытаний декабрьской серией из 11 термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса, взорванных над мысом Сухой Нос у западного побережья Новой Земли. Причем 18, 24 и 25 декабря проводили по два испытания в день, а 23-го было проведено три... В 1961-1963 годах США провели как минимум 125 ядерных испытаний Справедливости ради отметим, что Соединенные Штаты за период 1961-1963 годов провели на трех своих полигонах в Неваде, на острове Рождества и острове Джонстона как минимум 125 ядерных испытаний в атмосфере и под водой. Советский Союз в 1963 году ядерных испытаний не проводил. А серия мощных взрывов над Новой Землей в конце декабря 1962 года вообще стала последним для нашей страны эпизодом ядерных испытаний в открытых средах: с 1964 года в СССР проводились только подземные испытания. Так что Никита Хрущев ничуть не лукавил, когда заявил в Берлине, что в Советском Союзе в интересах всего социалистического содружества создано, испытано и поставлено на боевое дежурство, передано в войска оружие невиданной силы - "и пусть только господа-империалисты сунутся". Первые американские "штучки": урановый "Малыш", жертвой которого 06.
Фото: Соцсети Многие эксперты солидарны в том, что нарочито громкое, демонстративное заявление советского лидера в Берлине имело целью подтолкнуть американцев к переговорам и заключению обязывающих соглашений.
Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода , дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе. Кроме того, при синтезе дейтерия и трития выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана -235. Словом, водородная бомба - гораздо более мощное оружие, чем атомная бомба. Работа над водородной бомбой стала первой интеллектуальной гонкой в истории человечества.
При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура. Отличие вакуумной бомбы американской от российской Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров. После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться. Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов. Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии. Водородная бомба самая мощная - это неоспоримый факт. Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме. Взрыв такого боеприпаса сопоставим с процессами, которые наблюдается внутри Солнца и звезд. Быстрые нейтроны с огромной скоростью расщепляют урановые оболочки самой бомбы. Выделяется не только тепло, но и радиоактивные осадки.
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. Стараясь все дальше отходить от вопросов разработки нового вооружения, академик продолжал научную работу как физик-теоретик. Он оставался до последних дней жизни сотрудником ФИАНа, написал в разные годы труды по магнитной гидродинамике, элементарным частицам, астрофизике, гравитации, космологии, управляемому термоядерному синтезу, физике плазмы и так далее. Его справедливо можно назвать одним из основоположников идеи использования управляемого термоядерного синтеза для промышленных целей. Еще в 1951 году Тамм и Сахаров разработали теоретическую основу термоядерного реактора, где плазма имела бы форму тора ее называли "магнитной бутылкой" и удерживалась магнитным полем. Развитие исследования С тех пор прошло 70 лет, и идея Тамма — Сахарова получила дальнейшее развитие, воплотившись под руководством Льва Арцимовича в установку "Токамак" только в ней для удержания плазмы используется электрический ток.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
Атомные бомбы, также известные как бомбы деления, были первым ядерным оружием, разработанным людьми. Они работают по принципу ядерного деления, то есть процесса расщепления тяжелых атомных ядер на более легкие путем бомбардировки их нейтронами. Когда критическая масса делящегося материала, такого как уран-235 или плутоний-239, собирается вместе, начинается цепная реакция, высвобождающая огромное количество энергии в виде тепла, взрыва и излучения. Энергия, выделяемая атомной бомбой, эквивалентна тысячам тонн тротила, этого достаточно, чтобы сровнять с землей целые города и убить миллионы людей.
Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 года в Аламогордо, штат Нью-Мексико, Соединенными Штатами в рамках Манхэттенского проекта. Бомба по прозвищу «Тринити» имела взрывную мощность около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте и произвела огненный шар, который был виден за много миль. Вторые и последние атомные бомбы, когда-либо использовавшиеся в военных действиях, были сброшены Соединенными Штатами над японскими городами Хиросима и Нагасаки 6 и 9 августа 1945 года соответственно, в результате чего мгновенно погибло около 200 000 человек, а из-за радиации возникли долгосрочные последствия для здоровья.
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Слияние происходит, когда два легких атомных ядра, таких как изотопы водорода дейтерий и тритий, сливаются вместе, образуя более тяжелое ядро, высвобождая при этом огромное количество энергии. Энергия, выделяемая водородной бомбой, эквивалентна миллионам тонн тротила, что делает ее самым разрушительным оружием, когда-либо созданным людьми.
Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно "Счастливый дракон", а другая покрыла остров Ронгелап. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. 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.
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. 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 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. Теперь поговорим об устройстве бомбы. Она представляет собой «слоеный пирог». Снаружи у неё плутониевый заряд. Его задача — обжать внутреннюю часть бомбы, где хранится термоядерное горючее, чтобы создать давление и высокую температуру, и послужить источником нейтронов для получения трития. Эта внутренняя камера имеет в сердцевине еще один кусочек плутония, который начинает сжимать его изнутри наружу. Зажатый между двумя атомными зарядами, как кусок железа между молотом и наковальней, горючее начинает термоядерную реакцию. A - бомба до взрыва; B - подрывается плутониевый заряд; C - жесткое рентгеновское излучение проникает внутрь второй ступени дейтерида лития ; D - стрежень из плутония в самом центре второй ступени также начинает расщепляться; E - начинается термоядерная реакция.
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. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Водородная бомба химическая формула. Термоядерная реакция в водородной бомбе. 30 октября 1961 года в СССР прошли испытания самой мощной в мире термоядерной бомбы (устаревшее название – водородная бомба), принцип действия которой основан. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку.
«Отец» водородной бомбы
55 лет назад Никита Хрущев объявил о создании в СССР водородной бомбы. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Водородную бомбу можно собрать таким образом, что выгорание каждого из трёх компонентов — плутония, дейтрида лития и обеднённого урана — превысит 90%. Уже при подготовке к взрыву термоядерной авиационной "Царь-бомбы" АН602 в 1961 году между Сахаровым и Никитой Хрущевым были сильно испорчены отношения.
ГЛАВА 24 „Чистая" водородная бомба
Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития — его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости например, вокруг или, наоборот, внутри ядерный заряд. Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития. Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово. Оба компонента термоядерной бомбы. Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления. В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола. Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции испарения под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется… Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием. Проблема в том, что оба они — газы, которые сложно содержать и перевозить, не говоря уже о том, чтобы запихнуть в бомбу. Получающаяся конструкция вполне пригодна для взрыва на испытаниях, таковые производились. Проблема только в том, что ее невозможно доставить «адресату» — размеры сооружения исключают такую возможность напрочь. Дейтерид лития, будучи твердым веществом, позволяет элегантно обойти эту проблему. Термоядерная установка Ivy Mike незадолго до испытаний. Атолл Эниветок, 1952 г.
В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально. Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же — это дейтерид легкого изотопа лития. Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было. Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию.
Увы, даже это не сделало бы его автором открытия. Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы — это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог. Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что?
Заморозить врагов — милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности.
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. Вклад энергии от распада ядер урана не так уж велик, но этот процесс порождает новые тучи нейтронов.
А чем плотнее нейтронный поток, тем больше лития перейдёт в тритий, тем выше будет КПД взрывного устройства. А это чудовищная энергия. Субкилотонные боеприпасы «Малыш», первая атомная бомба, применённая в бою, относилась к пушечному типу Ядерные боеприпасы ценятся в первую очередь за мощь, но иногда компактность оказывается важнее. Как следствие, некоторое распространение практически только в США получили так называемые пушечные заряды.
Они состоят из плутониевого цилиндра с отверстием в центре, стержня из того же металла, небольшого количества пороха, который вколачивает стержень в отверстие, единственного детонатора для инициации процессов и… всё. Очевидными преимуществами пушечной схемы были предельная простота, безукоризненная надёжность срабатывания и крошечные размеры. Но заряд пушечного типа не просто надёжен, а слишком надёжен. Это его главный недостаток.
Тепловое или механическое повреждение боеприпаса не выведет его из строя, а напротив — может заставить сработать. В СССР посчитали, что янки — crazy, и копировать этот ужас не стали. Американцы действительно намеревались отстреливаться «Крокеттами» от советских танков и наклепали немало этих боеприпасов. Смешной тротиловый эквивалент — всего 10 тонн — позволял бить прямой наводкой Вторым недостатком пушечных зарядов стала их расточительность.
Количество ядерной взрывчатки обязательно должно быть сверхкритическим. То есть расщепляющегося металла «на выстрел» уходит в среднем в три раза больше, чем при другой схеме. Таким он был у единственного в истории стратегического боеприпаса с зарядом пушечного типа — бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму. Но там всё устройство весило четыре тонны, а урановые детали были помещены в обрезок орудийного ствола.
Американцы, впрочем, считали, что крайне низкая — от 10 до 150 тонн в тротиловом эквиваленте — мощность для тактического ядерного боеприпаса не изъян, а достоинство. Примитивное устройство пушечного заряда породило миф, что ядерную бомбу можно собрать в гараже. Но частному лицу достать несколько десятков килограммов почти чистого урана-235 невозможно.
Эта мысль была еще. Можно надеяться на дальнейший прогресс в этом направлении». 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 радиоактивные осадки. С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн пять миллионов тонн тротила.
Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена. Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения. Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми. Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238.
В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв. Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента. Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда. Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3.
Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода , дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе. Кроме того, при синтезе дейтерия и трития выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана -235. Словом, водородная бомба - гораздо более мощное оружие, чем атомная бомба. Работа над водородной бомбой стала первой интеллектуальной гонкой в истории человечества.