Принцип действия и устройство. Действие водородной бомбы основано на выделении энергии при реакциях. Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка.
Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне
- Что такое реакция слияния ядер?
- Что мощнее: ядерная или водородная бомба?
- Последствия обогащения
- Последствия обогащения
- Массовый ядерный уничтожитель: неизвестные секреты первой водородной бомбы
Истинное происхождение советской водородной бомбы
Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров. Огненный шар Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала. Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.
Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия.
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. В радиоактивных продуктах взрыва содержится определённая информация — это известно учёным.
К примеру, количество трансурановых элементов, рождённых в результате взаимодействия ядерных и термоядерных нейтронов с тяжёлыми атомами, сильно зависит от того, насколько быстро протекают реакции. Скорость же реакции пропорциональна плотности вещества, и наличие далёких трансуранов может свидетельствовать о высокой степени сжатия. Это теоретически. А на практике дело обстоит следующим образом. Во-первых, трансуранов мало, их улавливание из атмосферного облака — дело хлопотливое и требует большой тщательности.
Кандидат технических наук историк Виктор Рохлин в интервью телеканалу «Звезда» отметил, что о привычной гонке вооружений в случае с изделием В речь уже не шла. Ядерная бомба мощностью, скажем, где-нибудь 30—35 мегатонн, сброшенная на густонаселенный район, могла не просто истребить все живое термоядерным взрывом, но и обеспечить нужный психологический эффект от него. А групповое применение таких бомб гарантировало бы полное отсутствие у противника желания к сопротивлению. Примерно в конце 50-х годов такая концепция окончательно сформировалась и приобрела законченный вид», — отметил Рохлин. Тридцатого октября 1961 года самолет-носитель самой крупной советской термоядерной бомбы вылетел в район Новой Земли на испытания, в результате которых через несколько часов под ядерным грибом был похоронен не только сам смысл ядерной войны, но и стремление Соединенных Штатов диктовать всем свою волю. Взрыв экспериметального изделия не до конца рассчитали даже сами разработчики. Бомба, опустившаяся в район подрыва на специальной парашютной системе, позволила выиграть экипажу Ту-95В лишь незначительное количество времени. Историки отмечают, что даже доставщика боеприпаса и летающую лабораторию, находившихся на удалении 100 и 200 километров, после подрыва серьезно протрясло. Чего стоит только мощность взрыва, которая значительно превзошла расчетную: согласно данным специалистов, вместо 51,5 мегатонны она составила почти 59 мегатонн. Практически любой американский, равно как и любой другой крупный город с высокой плотностью населения, после такого взрыва мог испариться в буквальном смысле этого слова. Однако ядерный гриб от взрыва и обогнувшая планету сейсмическая волна, зарегистрированная всеми возможными мировыми службами и агентствами, не были для советской науки пределом. Просто не стали этого делать», — поясняют специалисты. Специфика разработки подобного оружия, по словам экспертов, заключается в том, что мощность боеприпасов ограничивается не столько законами физики и отсутствием сырья, сколько здравым смыслом разработчиков. Вопреки расхожему мнению, практическое применение боеприпаса такой мощности было невозможным просто потому, что самолету-доставщику на базе Ту-95 ввиду конструктивных изменений и габаритов боеприпаса было сложно добраться через океан до территории потенциального врага. Однако на вероятного противника в холодной войне это произвело необычайный психологический эффект: советская наука продемонстрировала, что любая, даже, на первый взгляд, невозможная задача может быть реализована. Эксперты поясняют, что после сбора данных о результатах испытания американские военные существенно пересмотрели собственные планы о превентивном ударе по СССР.
Оба пошли далеко: Рид стал министром авиации и специальным помощником президента Рейгана по национальной безопасности, а Стиллман в течение 13 лет возглавлял отдел технической разведки в Лос-Аламосе. Они уверены — секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой. Давно не секрет, что в военные годы советская разведка раздобыла подробные сведения о конструкции американских атомных бомб и технологиях получения оружейного урана и плутония. Фукс летом 1946 года возвратился в Англию, в 1950 году был разоблачен, приговорен к 14 годам тюрьмы, досрочно освобожден через 9 лет и отпущен в ГДР. Скончавшийся 10 лет назад Холл после войны занялся биологией и за два года до смерти письменно признался в былых прегрешениях. В 90-е годы в печать проникли слухи, что Москва пользовалась услугами еще одного сотрудника лос-аламосской лаборатории законспирированного под кличкой Персей , но о нем до сих пор ничего доподлинно не известно. Рид и Стиллман утверждают, что этот агент действительно существовал, и даже приводят кое-какие факты его биографии американец, провел детство с родителями за рубежом, в 30-е годы закончил университет в США, несколько лет работал в другой стране, с 1942 года — в Лос-Аламосе, тогда же был завербован советским агентом Моррисом Коэном. Имени Персея они не называют, поскольку его уже нет в живых и опровергнуть эти обвинения он не в состоянии. В отличие от Фукса и Холла, после войны Персей остался в Лос-Аламосе и сильно поднялся по служебной лестнице.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Информация о работах американцев над термоядерной бомбой и ее испытании поступала в Советский Союз очень оперативно: над ее добычей работал специальный отдел научно-технической разведки в структуре внешней разведки НКВД. В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления. Водородная или термоядерная бомба является на сегодняшний день самым мощным оружием массового поражения. Принцип действия этого типа оружия основан на высвобождении огромного количества энергии при синтезе легких химических элементов в более тяжелые.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
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. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония. Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива.
Контейнер с первичным и вторичным зарядами был помещен в стальной корпус 80 дюймов шириной и 244 дюйма длиной со стенками в 10-12 дюймов толщиной, что было крупнейшим примером кованого изделия до того времени. Внутренняя поверхность корпуса был выстлана листами свинца и полиэтилена для отражения излучения после взрыва первичного заряда и создания плазмы, разогревающей вторичный заряд. Все устройство весило 82 тонны. Вид устройства незадолго до взрыва показан на фото ниже. Первое испытание термоядерной бомбы состоялось 31 октября 1952 г. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны. Аттол Эниветок, на котором он был произведен, был полностью разрушен. Момент взрыва показан на фото ниже. Из описания выше становится ясно, что американцами на Эниветоке была взорвана собственно не бомба, как вид готового к применению боеприпаса, а скорее лабораторное устройство, громоздкое и весьма несовершенное.
Советские же ученые, несмотря на небольшую мощность всего 400 кг, испытали вполне законченный боеприпас с термоядерным топливом в виде твердого дейтерида лития, а не жидкого дейтерия, как у американцев. Кстати, следует отметить, что в составе дейтерида лития используется только изотоп 6Li это связано с особенностями прохождения термоядерных реакций , а в природе он находится в смеси с изотопом 7Li. Поэтому были построены специальные производства для разделения изотопов лития и отбора только 6Li. Достижение предельной мощности Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала. Наконец, 30. Этот трехступенчатый боеприпас разрабатывался на самом деле как 101,5-мегатонная бомба, но стремление снизить радиоактивное заражение территории заставило разработчиков отказаться от третьей ступени мощностью в 50 мегатонн и снизить расчетную мощность устройства до 51,5 мегатонн. При этом 1,5 мегатонны составляла мощность взрыва первичного атомного заряда, а вторая термоядерная ступень должна была дать еще 50.
Придумывались разные хитроумные схемы, например, делать бомбу не из двух частей, а из множества, отчего бомба начинала напоминать распотрошенный апельсин, а потом одним взрывом собирать ее в один кусок, но все равно при мощности свыше 100 килотонн проблемы становились непреодолимыми. Возможные последствия взрыва водородной бомбы В первую очередь водородная бомба — это оружие массового поражения. Оно способно уничтожать не только взрывной волной, как на это способны тротиловые снаряды, но и радиационными последствиями. Что происходит после взрыва термоядерного заряда: ударная волна, сметающая всё на своём пути, оставляя после себя масштабные разрушения; тепловой эффект — невероятная тепловая энергия, способна расплавить даже бетонные конструкции; радиоактивные осадки — облачная масса с каплями радиационной воды, элементами распада заряда и радионуклидами, движется по ветру и выпадает в виде осадков на любом удалении от эпицентра подрыва. Вблизи ядерных полигонов или техногенных катастроф на протяжении десятилетий наблюдается радиоактивный фон. Последствия применения водородной бомбы очень серьёзные, способные нанести вред будущим поколениям. Всем спасибо! Одно время поговаривали, что достаточно мощный термоядерный взрыв может запустить цепную реакцию и весь воздух на нашей планете выгорит. Но это миф. Не то что газообразный, но и жидкий водород недостаточно плотный, чтобы начался термоядерный синтез. Его нужно сжимать и нагревать ядерным взрывом, желательно c разных сторон, как это делается двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны. Это не единственное заблуждение о термоядерном оружии. Часто говорят, что взрыв «чище» ядерного: мол, при слиянии ядер водорода «осколков» — опасных короткоживущих ядер атомов, дающих радиоактивное загрязнение, — получается меньше, чем при делении ядер урана. Заблуждение это основано на том, что при термоядерном взрыве большая часть энергии якобы выделяется за счет слияния ядер. Это неправда. Да, «Царь-бомба» была такой, но только потому, что ее урановую «рубашку» для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению. Правда, зерно истины в мифе о «чистой» бомбе все же есть. Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При ее взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации. Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это тоже практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в тысячу раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз — мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем тактическая, килотонная. Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа — более чем достаточный сдерживающий фактор. Александр Березин Браво Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова. В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом и стала канонической. А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом. Разве что рождение сверхновой звезды. Что такое реакция слияния ядер? Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества. На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления. Схематически эта реакция показана на рисунке ниже. Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении. Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти. А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба.
В 1947 году под руководством Игоря Тамма защитил кандидатскую по тематике ядерных переходов. Работа имела прямое отношение к атомному проекту, и Андрей Сахаров попал в спецгруппу Тамма, проверявшую выкладки по водородной бомбе коллектива Зельдовича. К тому моменту Андрей Сахаров предложил гетерогенную схему термоядерного заряда из слоев дейтерия и природного урана-238. При этом, как в схеме Теллера — Улама, дейтерий сжимался бы за счет имплозии из-за давления, создаваемого ионизированным ураном. К схеме, получившей технико-документальное название «слойка», Сахаров пришел независимо от заокеанских конкурентов. С этими соображениями отлично гармонировала предложенная Виталием Гинзбургом идея использовать дейтерид лития-6 6LiD как твердое термоядерное горючее для реакции синтеза дейтерия и трития. Так был открыт путь к созданию компактных боевых термоядерных зарядов. Первый из них, РДС-6с, и был взорван на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. От «Айви Майка» заряд отличался готовностью к снаряжению спецбоеприпасов. Мощность взрыва составила 400 кт. Это был колоссальный успех, и нужно отметить, что сведения об американском водородном заряде, полученные разведкой от британского ученого Клауса Фукса, при всей их важности оказались малоприменимыми для создания термоядерного оружия. А 22 ноября 1955 года Ту-16 на том же полигоне сбросил экспериментальную авиабомбу с РДС-37. Это был заряд, основанный на принципе радиационной имплозии первичного ядерного и термоядерного материала, заключенного в отдельный «слоеный», как в РДС-6с, вторичный модуль. Сжатие обеспечивалось рентгеновским излучением при взрыве первичного ядерного модуля. Но и это еще не все. Корпус заряда был изготовлен из природного урана-238, и в этой бомбе энерговыделение в результате реакции синтеза дейтерия и трития суммировалось с энерговыделением от деления ядер урана-238. Мощность взрыва при испытании РДС-37 составила 1,6 Мт в тротиловом эквиваленте. Расчетная была 3 Мт, однако по соображениям безопасности ввели ограничение. А на объекты в Европе и Азии нацелились ракеты средней дальности Р-12. Они несли двухмегатонные заряды типа РДС-37. Что касается американцев, то их первыми водородными бомбами, доставляемыми стратегическими бомбардировщиками типа B-36, были Mk-14 7 Мт и Mk-17 15 Mт , принятые на вооружение в 1954 году. Особенность бомб типа Mk-17 — система обеспечения безопасности эксплуатации, нашедшая применение и в термоядерных авиабоеприпасах: первичный атомный запал из делящегося материала вводился в тело бомбы на борту самолета перед сбросом. 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.
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. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах. 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 H2O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует "тяжелая" вода, содержащая "тяжелый изотоп" водорода - дейтерий 2H. 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. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4е8 Мт в тротиловом эквиваленте. 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. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно "Счастливый дракон", а другая покрыла остров Ронгелап. 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 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.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
А вот первая ступень водородной бомбы не может быть произвольно уменьшена, по крайней мере, каким-либо прямым образом, потому что самоподдерживающаяся реакция деления требует определенной минимальной критической массы, что приводит к слишком сильному взрыву. Даже если бы мы могли производить микровзрывы деления, то они все равно генерировали бы значительную радиоактивность, предотвращение которойкак раз и является главной мотивацией для достижения термоядерного синтеза. Соответственно, поскольку мы выбираем водородную бомбу в качестве отправной точки для разработки термоядерных реакторов — включая с трудом полученные физические знания, лежащие в основе бомбы, — необходимо найти замену спусковому механизму деления. Введите лазер Одно из самых полезных свойств лазеров заключается в том, что лазерный луч может быть сфокусирован до крошечного пятна, сравнимого по размеру с длиной световой волны. Концентрация энергии луча таким образом позволяет достичь очень высоких интенсивностей. Коммерчески доступны лазерные системы, которые могут мгновенно испарять любой известный материал.
Каков предел этой возможности? Можно ли достичь температуры в диапазоне 100 миллионов градусов, необходимых для получения ядерной реакции синтеза? Ответ положительный. Уже в 1968 году — всего через восемь лет после изобретения первого лазера — группа Николая Басова из Физического института им. Лебедева в СССР сообщила о первом наблюдении термоядерных реакций, запускаемых лазерным облучением мишени из гидрида лития.
Советские результаты были быстро повторены в лабораториях Франции и США. В США Джон Наколлс думал в некотором роде параллельным образом о том, как миниатюризировать термоядерные взрывы до такой степени, чтобы их можно было вызвать без использования атомной бомбы в качестве «запала». Нобелевский лауреат Николай Геннадьевич Басов слева — автор идеи 1961 г. Джон Наколлс справа и Джон Эммет, пионеры в области лазерного синтеза в США Основной подход к лазерному синтезу, появившийся после первоначальных предложений Басова и Наколлса, основывается на том же принципе радиационного взрыва, который использовался в водородной бомбе Теллера-Улама. Мы бомбардируем сферическую топливную таблетку со всех сторон одновременными лазерными импульсами.
Энергия лазера первоначально поглощается внешним слоем мишени, вызывая ее взрывное расширение. По принципу действие-противодействие «эффект ракеты» соседние слои мишени с огромной силой толкаются внутрь, генерируя ударные волны, которые сжимают ядро до сверхвысокой плотности и создают температуру в сто миллионов градусов, необходимую для запуска процесса ядерного синтеза. Начало цикла: Часть 2. Это самый большой в мире лазер. В своих решающих экспериментах NIF использовала модифицированную установку, в которой энергия лазера сначала преобразуется в рентгеновские лучи за счет взаимодействия света лазера с металлической оболочкой топливной таблетки.
Была надежда, что это будет способствовать более эффективному взрыву топливной мишени.
Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона — нейтральной частицы, по массе близкой к протону. 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. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы.
Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ё 8 Мт в тротиловом эквиваленте. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ.
Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. 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.
Подготовка к испытанию "Царь-бомбы" АН602 было решено испытать в конце октября 1961 года на полигоне на Новой Земле. Супербомбу собирали в первом советском ядерном центре, родине отечественного ядерного оружия Конструкторском бюро — 11 в Арзамасе-16, прямо на специальной железнодорожной платформе. Для этого даже пришлось проложить железнодорожную ветку внутрь цеха. В двадцатых числах октября вагон с бомбой выглядевший снаружи как совершенно обычный вагон в составе литерного поезда под усиленной охраной отправился к месту своего назначения — станции Оленьей на Кольском полуострове. Тот поезд состоял из нескольких вагонов, расположенных спереди и сзади вагона с бомбой.
Любые неожиданности были исключены. Маршрутные документы несколько раз менялись для того, чтобы невозможно было определить ни станцию отправления, ни пункт назначения. На станции Оленьей бомба прошла тщательный контроль и была приведена в боевое положение. Испытание "Царь-бомбы" Для испытания "Царь-бомбы" подготовили специальную парашютную систему и самолет. 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".
Благодаря этому мощность взрыва термоядерного оружия более чем в пять раз выше, чем у атомной бомбы, а площадь распространения радиоактивных осадков увеличивается в 5-10 раз. Сам, вероятно, не знает 0 Николай Николаев 03 Декабря 2021, 03:16 Каков механизм получения из реакции ядерного синтеза энергии большей, чем затрачивается на этот синтез? Если в реакции ядерного распада используются свертяжёлые неустойчивые ядра, уже созданные природой, то есть, природа уже затратила энергию на создание критического состояния, то лёгкие ядра очень устойчивы и чтобы заставить их вступить в синтез, необходимо затратить энергии больше, чем может быть получено из этого синтеза. В любом советском учебнике по гражданской обороне написано гораздо понятнее и правильнее 1 Nicolay1 30 Апреля 2021, 16:43 При взрыве водородной бомбы основная энергия выделяется в виде выделения нейтронов при слиянии двух изотопов водорода из которых образуется один атом гелия. Автор именно эту подробность скрыл. Во сколько раз дейтерид лития сжимается,? В миллиард? Москва, Большой Саввинский пер. II; Адрес редакции: 119435, г.
Почему предпочтительнее слияние ядер?
- 50 лет назад была испытана водородная бомба - CNews
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА
- Водородная бомба принцип действия. Термоядерное оружие. Принцип действия атомной бомбы
- Изотопы водорода.
- Как работает водородная бомба (6 фото + видео)
- Принцип работы водородной бомбы
Содержание
- Водородная бомба и ядерная бомба отличия
- Водородная бомба принцип действия. Термоядерное оружие. Принцип действия атомной бомбы
- Почему предпочтительнее слияние ядер?
- Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
- Атомная бомба
- ВОДОРОДНАЯ БОМБА | Энциклопедия Кругосвет
«Отец» водородной бомбы
Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце. Водородная бомба принцип действия и факторы поражения. Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения. как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Научным руководителем стал Юлий Харитон, а его заместителями — Игорь Тамм и Яков Зельдович (Андрей Сахаров трудился в группе Тамма). это конструкция ядерного оружия второго поколения.
Принцип работы водородной бомбы
это конструкция ядерного оружия второго поколения. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. Водородная бомба – это термоядерный боеприпас комбинированного действия, использующий оба указанных принципа ядерных реакций. Мощность взрыва ядерного оружия измеряется в тысячах или миллионах тонн тротилового эквивалента (килотоннах или. Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Принцип действия водородной бомбы. vodorbombaShema. Основой термоядерного взрыва является энергия, которая выделяется при реакции термоядерного синтеза легких ядер.