Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Водородная бомба – это термоядерный боеприпас комбинированного действия, использующий оба указанных принципа ядерных реакций. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Изменение ситуации с работами по водородной бомбе в СССР в 1948 году было связано с поступлением новой разведывательной информации. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов.
Принцип работы водородной бомбы
Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии. К созданию водородной бомбы Советский Союз подтолкнула непростая политическая ситуация. Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов.
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной. Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. Принцип работы водородной бомбы. Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании.
Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее. 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. Чтобы атомные ядра сливались друг с другом, их надо нагреть до миллионов градусов. Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году проект неофициально назывался Super , но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу.
Ядра тяжелого водорода начнут сливаться друг с другом и после множества промежуточных реакций превратятся в ядра гелия. Таким образом человечество впервые получило в руки контроль над настоящим ядерным взрывом. Научный руководитель советского ядерного проекта Арзамас-16 Юлий Харитон говорил Стиллману, что русские придумали все сами. Согласно словам Харитона, в марте или апреле 1954 года принцип радиационного сжатия предложил один из главных разработчиков ядерного оружия Яков Зельдович , в будущем великий космолог. Академик Сахаров в своих мемуарах отметил, что тогда же к этой мысли одновременно пришли он сам и еще несколько засекреченных теоретиков.
Но Рид со Стиллманом полагают, что информация о радиационном сжатии прибыла от Персея. Правда, только эта информация — остальное советские ученые сделали самостоятельно. Если это действительно так, то Эдварда Теллера можно считать отцом и американской, и советской водородной бомбы. Но об этом я напишу немного позже.
Однако, прицельная дальность стрельбы ТОСов составляет 6-8км, а иногда до 15 км. Относительно низкая дальнобойность ТОС делает их уязвимыми перед натовскими артиллерийскими орудиями, которые превосходит ТОС по этому параметру. Например, гаубица М777, массово используемая ВСУ, доносит свои снаряды на расстояние 30-40 км. Бомба может быть сброшена с самолёта с безопасного расстояния. Новые конструкторские идеи позволили бомбе стать точнее. Дальность полёта при этом, по заявлениям разработчика, составляет внушительные 3000 км, что перекрывает всю территорию Украины.
Когда бомба опускается на высоту 30-50 м, происходит раскрытие парашюта. На высоте 7-9 м от поверхности земли осуществляется подача импульса от радиовысотометра для подрыва заряда. За мгновение содержимое бомбы вступает в контакт с кислородом и в хвостовой её части происходит подрыв при помощи вторичного заряда. Такой принцип действия ОДАБ называется двухтактным.
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. Первая водородная бомба была испытана Соединенными Штатами 1 ноября 1952 года на Маршалловых островах с мощностью взрыва 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте, что более чем в 500 раз превышает мощность атомной бомбы, разрушившей Хиросиму.
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.
Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба
| Уроки водородной бомбы для мирного термоядерного синтеза | Отметим, что реализация ключевого для водородной бомбы принципа сжатия термоядерной взрывчатки в «Слойке» был иным, чем в бомбе Теллера-Улама. |
| История создания первой водородной бомбы: последствия термоядерного взрыва | В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. |
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы. Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Водородная бомба (термоядерное оружие) — вид ядерного оружия, основанного на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Термоя́дерное ору́жие — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
Мощность водородной бомбы измеряется в мегатоннах TNT и может достигать нескольких сотен мегатонн. Это означает, что одна водородная бомба способна создать разрушения на огромной площади. Воздействие и радиационная опасность: Взрыв водородной бомбы вызывает огромный огненный шар, ударную волну и радиационное излучение. Радиационное излучение включает гамма-излучение и нейтронное излучение, что делает водородные бомбы особенно опасными для здоровья людей и окружающей среды из-за возможного радиоактивного загрязнения.
Испытания и настоящее время: Водородные бомбы были разработаны и испытаны различными ядерными державами в прошлом. В настоящее время большинство стран, включая США и Россию, не проводят ядерные испытания и сосредоточены на ядерном разоружении и нераспространении ядерного оружия. Важно отметить, что водородная бомба представляет собой одно из самых разрушительных и опасных видов ядерного оружия, и ее использование имеет потенциально катастрофические последствия.
Международные усилия направлены на контроль распространения ядерного оружия и достижение ядерного разоружения с целью обеспечения мира и безопасности.
При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами. Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру.
Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными — в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар. К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире.
Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей. Устройство термоядерной бомбы по принципу Теллера-Улама Многие его детали по-прежнему остаются засекреченными, но есть достаточная уверенность, что все имеющееся ныне термоядерное оружие использует в качестве прототипа устройство, созданное Эдвардом Теллерос и Станиславом Уламом, в котором атомная бомба т. Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже. 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. H-bomb А вот горючее для термоядерного синтеза критической массы не имеет. Вот Солнце, наполненное термоядерным топливом, висит над головой, внутри его уже миллиарды лет идет термоядерная реакция, — и ничего, не взрывается.
К тому же при реакции синтеза, например, дейтерия и трития тяжелого и сверхтяжелого изотопа водорода энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при сгорании такой же массы урана-235. Изготовление атомной бомбы было скорее экспериментальным, чем теоретическим процессом. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Прежде чем начинать конструировать бомбу, надо было досконально разобраться в природе явлений, происходящих только в ядре звезд. Никакие эксперименты тут помочь не могли — инструментами исследователей были только теоретическая физика и высшая математика. Не случайно гигантская роль в разработке термоядерного оружия принадлежит именно математикам: Уламу, Тихонову, Самарскому и т. Классический супер К концу 1945 года Эдвард Теллер предложил первую конструкцию водородной бомбы, получившую название «классический супер».
Для создания чудовищного давления и температуры, необходимых для начала реакции синтеза, предполагалось использовать обычную атомную бомбу. Сам «классический супер» представлял собой длинный цилиндр, наполненный дейтерием. Предусматривалась также промежуточная «запальная» камера с дейтериевотритиевой смесью — реакция синтеза дейтерия и трития начинается при более низком давлении. По аналогии с костром, дейтерий должен был играть роль дров, смесь дейтерия с тритием — стакана бензина, а атомная бомба — спички. Такая схема получила название «труба» — своеобразная сигара с атомной зажигалкой с одного конца. По такой же схеме начали разрабатывать водородную бомбу и советские физики. Однако математик Станислав Улам на обыкновенной логарифмической линейке доказал Теллеру, что возникновение реакции синтеза чистого дейтерия в «супере» вряд ли возможно, а для смеси потребовалось бы такое количество трития, что для его наработки нужно было бы практически заморозить производство оружейного плутония в США.
Чистое термоядерное оружие Основная статья: Чистое термоядерное оружие Теоретически возможный тип термоядерного оружия, в котором условия для начала реакции термоядерного синтеза создаются без применения ядерного триггера. Таким образом, чистая термоядерная бомба вообще не включает распадающихся материалов и не создаёт долговременного радиоактивного поражения. Ввиду технической сложности инициирования термоядерной реакции в требуемом масштабе — в настоящее время создать чистый термоядерный боеприпас разумных размеров и веса не представляется практически возможным. Достижение предельной мощности Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала. Наконец, 30.
Зельдовича, А. Теллера, он приходит к схеме, аналогичной схеме «будильника». Предложенная А. Лежащий в ее основе принцип ионизационного сжатия термоядерного горючего назвали «сахаризацией».
Правда, надо заметить, что до предложения А. Сахарова в журнале «Science New Letter» от 17 июля 1948 года, в статье W. Сахаров выпустил свой первый отчет по «слойке». А пока Ю. Харитон, ознакомившись с результатами расчетов группы И. Тамм и А. Компанеец получают значения ядерных реакций без ссылки на источник. Берию о предложенной А. Харитон направляет Б.
По указанию Л. Берии в работе совещаний принимает участие А. Это был первый приезд А. Сахарова в Арзамас-16. Был установлен срок изготовления первого экземпляра изделия РДС-6с - 1954 год. Харитон, а его заместителями - И. Тамм и Я. В марте 1950 года на работу в КБ-11 прибывают А. Сахаров и Ю.
Романов, а в апреле - И. Несмотря на успешный ход работ по РДС-6с, в 1951 году стало ясно, что провести испытания модели РДС-6с в 1952 году не удастся. Это испытание было четвертым в серии ядерных испытаний СССР, начатых 29 августа 1949 года.
Всё дело в том, Ivy Mike был бесполезен с практической точки зрения.
Он весил слишком много по разным источникам, 82 или 62 тонны , а поэтому не годился для транспортировки. СССР произвёл первый термоядерный взрыв 12 августа 1953-го. Мощность была существенно ниже — всего 0,4 мегатонны. Однако советский боеприпас был компактным и в сравнении с американским лёгким.
Бомбу мог перевозить Ту-16, она весила только 7 тонн.
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
Термоядерный заряд был сброшен с переоборудованного стратегического бомбардировщика Ту-95 и подорван на высоте 3,7 тыс. Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран-235, либо плутоний-239 реже - уран-233. 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. Термоядерное оружие имеет большую возможную мощность взрыва по сравнению с обычными ядерными бомбами. В 1949 г. Первая советская водородная бомба РДС-6с мощностью 400 килотонн, была испытана 12 августа 1953 г. Ivy Mike весило 73,8 т и по своим габаритам больше напоминало небольшой завод, однако мощность его взрыва составила на тот момент рекордные 10,4 мегатонны. Ракетное вооружение на тот момент было несовершенным; бомбардировщиками, способными доставлять тяжелые заряды, ВВС СССР не располагали.
Поэтому 12 сентября 1952 г. Первоначально предполагалось, что она будет носителем торпеды с термоядерным зарядом Т-15 мощностью до 100 мегатонн, основной целью которой будут базы ВМС и портовые города противника. Главным разработчиком торпеды был Андрей Сахаров. Впоследствии в своей книге "Воспоминания" ученый писал, что контр-адмирал Петр Фомин, который отвечал за проект 627 со стороны флота, был шокирован "людоедским характером" Т-15. По словам Сахарова, Фомин говорил ему, "что военные моряки привыкли бороться с вооруженным противником в открытом бою" и что для него "отвратительна сама мысль о таком массовом убийстве". Впоследствии этот разговор повлиял на решение Сахарова заняться правозащитной деятельностью. Т-15 так и не была принята на вооружение из-за неудачных испытаний в середине 1950-х гг.
С конца 1955 г.
Разместили по периметру военную технику от каждого рода войск. Всего в зоне поражения разместилось 190 различных объектов недвижимого и движимого имущества.
Вместе с этим учёные подготовили более 500 видов всевозможной измерительной аппаратуры на полигоне и в воздухе, на самолётах наблюдателях. Были установлены кинокамеры. Бомбу РДС-6 установили на 40-метровой железной башне с возможностью дистанционного подрыва.
Все следы прошлых испытаний, радиационный грунт и т. Наблюдательные бункеры усилили, а рядом с башней, всего в 5 метрах, соорудили капитальное укрытие для аппаратуры, регистрирующей термоядерные реакции и процессы. Ударная волна снесла всё, что было установлено на полигоне в радиусе 4 км.
Такой заряд смог бы свободно превратить в пыль 30-тысячнй городок. Это зашкаливающие показатели радионуклидов. Мощность взрыва оценили в 400 килотонн, что 20 раз превзошло американский аналог Ivy Mike.
По исследованиям 2005 года, от испытаний на Семипалатинском полигоне пострадало более 1 млн человек. Но эти цифры намеренно занижены. Главные последствия — онкология.
После тестирования разработчику водородной бомбы Андрею Сахарову были присвоены степень академика физико-математических наук и звание Героя Социалистического труда. Снаряд был сброшен самолётом Ту-16А с высоты 10,5 км на парашюте. После подрыва ударная волна трижды обогнула планету.
Огненный шар достиг в диаметре 5 км. Световое излучение обладало поражающей силой в радиусе 100 км. Ядерный гриб вырос на 70 км.
Грохот распространился на 800 км. Мощность взрыва составила 58,6 мегатонны. Учёные признались, они подумали о том, что начала гореть атмосфера и выгорать кислород, а это бы означало конец всему живому на земле.
Он описал некоторые конструктивные особенности и передал схему с данными о термоядерном зажигании и топливе, которое используется в заряде водородной бомбы. Материалы, полученные от агента «Чарльза» - а именно под таким псевдонимом Фукс войдет в историю атомного шпионажа - спустя уже несколько дней окажутся на столе у Берии. После того, как с полученными документами ознакомился Курчатов, для наших ученых-ядерщиков создание водородной бомбы вышло на первый план. Они работали в Сарове, где еще в 1946 году здесь возвели объект, который вошел в историю как «Конструкторское бюро-11» - КБ-11, а сам городок превратился в закрытый Арзамас-16. Он был окружен колючей проволокой в несколько рядов, его охраняли военные, а режимность соблюдалась буквально во всем. Мне говорили, если тебя спрашивают, где ты живешь, то живешь в почтовом ящике», - вспоминает дочь физика Виктора Адамского Елена Адамская. Привлечь к работам по водородной бомбе физиков, занимавшихся проблемами термоядерной реакции, предложил Игорь Курчатов - научный руководитель Атомного проекта СССР.
Вопрос решался на самом высоком уровне. Вавилов выбрал некоторое количество людей, во главе с выдающимся физиком Игорем Таммом. Тамм подобрал небольшую группу, Сахаров, кстати, входил в эту группу», - рассказывает Владимир Визгин. В документе упоминалось два варианта. Одна из бомб должна быть создана, по сути, по американским лекалам. Это изделие проходит под кодовым названием РДС-6Т. В ней предполагалось цилиндрическое расположение заряда.
Второе изделие РДС-6С. Ее конструкция представляла собой «слоеный пирог» из урана и термоядерного горючего, окруженных взрывчатым веществом. Эту альтернативную схему водородной бомбы предложил Андрей Сахаров. В итоге успешной будет именно «сахаровская слойка», а американская идея окажется тупиковой. Уже через несколько дней после принятия секретной правительственной директивы многие талантливые физики и математики окажутся в Арзамасе-16.
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.
Вопрос заключался в том, как это организовать. Простое размещение термоядерного заряда рядом с ядерным положительных результатов не давало. Когда бомба взрывалась, водород лишь рассеивался, не нагреваясь до нужной температуры. Термоядерное горючее требовалось каким-то образом обжать взрывом. В 1951 году американцы даже почти сделали это, испытав чрезвычайно сложный в изготовлении тороидальный, а не сферический, имплозивный заряд, в центр которого помещалась ёмкость с жидким водородом. Водород частично сдетонировал, но для изготовления термоядерных боеприпасов такой метод явно не годился. Не годилась и идея британцев — изготовить большой полый шар из сверхкритической массы плутония и поместить капсулу с термоядерным горючим внутрь. Взорвалось сильно — 700 килотонн даже без капсулы.
Принцип действия термоядерного синтеза
Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако. При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища. Выгорание кислорода образует везде вакуум. 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.
В июне 1948 года приступила к работе специальная группа И. Тамма, в состав которой вошли С. Беленький и А. Вскоре к работе группы примкнули В. Гинзбург и Ю. Группа не имела доступа к разведданным. Участвуя в анализе расчетов группы Я.
Зельдовича, А. Теллера, он приходит к схеме, аналогичной схеме «будильника». Предложенная А. Лежащий в ее основе принцип ионизационного сжатия термоядерного горючего назвали «сахаризацией». Правда, надо заметить, что до предложения А. Сахарова в журнале «Science New Letter» от 17 июля 1948 года, в статье W. Сахаров выпустил свой первый отчет по «слойке».
А пока Ю. Харитон, ознакомившись с результатами расчетов группы И. Тамм и А. Компанеец получают значения ядерных реакций без ссылки на источник. Берию о предложенной А. Харитон направляет Б. По указанию Л.
Берии в работе совещаний принимает участие А. Это был первый приезд А. Сахарова в Арзамас-16. Был установлен срок изготовления первого экземпляра изделия РДС-6с - 1954 год.
Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза. 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.
Теллер посвятил приличное количество своего времени на обдумывание замысла Ферми. Чуть позже команда Эдварда Теллера стала предлагать практические идеи реализации термоядерного синтеза. Некий Станислав Улам выработал основные принципы, предложив разместить отдельно термоядерный заряд и атомный заряд-катализатор, при этом сжимая термоядерное топливо до начала его нагрева. Такие умозаключения позволили приступить к практическим исследованиям. Известно, что ученые в Германии также плотно занимались возможностью подобных зарядов, но, к счастью, прикладных успехов они не достигли.
Начало 50-х годов охарактеризовалось динамичными успехами с водородным зарядом у американских и советских ученых. Уже в 1952 году американцы провели первое испытание термоядерной реакции. Однако устройство заняло двухэтажное строение, что очень удаленно навевало практическое применение. Исследователи бросили весь свой интеллектуальный запал на уменьшение габаритов и веса водородного заряда. Уже в 70-х годах американские баллистические ракеты могли нести более 10 термоядерных боеголовок одновременно. Отстав на старте разработки водородной бомбы, СССР довольно быстро догнал соперника. Заслуга в такой прыти принадлежит выдающемуся физику Андрею Сахарову.
Еще в 1949 году он спроектировал первое советское термоядерное устройство, которое получило название «Слойка». Сахаров предложил принципиально новую концепцию реализации термоядерной реакции, которая в корне отличалась от раздельной схемы Теллера-Улама. Физик разработал схему чередования расщепляющегося материала со слоями топлива-зачинщика реакции. В 1953 году «Слойка» была испытана.
Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
Полностью же на использование твёрдого термоядерного горючего советские разработчики перешли только в водородной бомбе, взорванной в 1955 году. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
| ВС РФ применили самый мощный неядерный боеприпас за всё время СВО - что представляет собой ОДАБ | Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР | Термоя́дерное ору́жие — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые. |
| Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова | Возможность использования в качестве детонатора водородной бомбы ядерного заряда обсуждалась ещё физиками работающими в рамках Манхеттенского проекта. |
| Последствия взрыва водородной бомбы | Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. |
| Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика | Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. |
Please wait while your request is being verified...
| Водородная бомба | Наука | Дзен | В конструкции фон Неймана-Фукса уже заложено то, что стало основным принципом действия водородной бомбы: «радиационная имплозия». |
| Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы | Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. |
Термоядерная бомба: устройство. Первая термоядерная бомба. Испытание термоядерной бомбы
В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах. Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных "осколка". В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности. Последствия взрыва.
Ударная волна и тепловой эффект. Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий - это ударная волна огромной интенсивности. Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха - туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды.
Радиоактивные осадки. Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени.
В бункере присутствовал сам Берия». Дело было сделано: русские доказали, что обладают секретом атомной бомбы. Но дальше, в широкую серию, советский вариант «Толстяка» не пошел.
Через два года в Сарове создали более легкую бомбу РДС-2, но с мощностью заряда почти 40 килотонн — вдвое сильнее предыдущей. Ее и начали сбрасывать с самолетов, запустили в серийное производство, чем очень расстроили американцев: научные круги Соединенных Штатов рассчитывали, что русские могут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. В чем секрет «сахаровской слойки»? Сами же янки к этому сроку подготовили нам новый сюрприз: взорвали первую в мире термоядерную водородную бомбу, а точнее, ее прототип. В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце. Она основана не на расщеплении ядер, а на синтезе. На фоне дома, в котором жил Андрей Сахаров.
Устройство это было слишком массивным, высотой с трехэтажный дом, нагревалось так, что, опасаясь самосрабатывания, специалисты ставили возле него охлаждающую криостанцию. И военные сказали: «Ну и что? Как воевать-то с такой махиной? Давайте нам компактный заряд». Но ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории, которой руководил талантливый физик Эдвард Теллер, не смогли этого сделать раньше нас. Впрочем, есть мнение, что первоначально идею «слойки» предложил не Сахаров, а Виталий Гинзбург, но это, как говорится, внутренняя кухня физиков, разобраться в которой под силу только им самим. На выходе случился успех, а победителей у нас не судят… Говорят, Теллер долго не мог успокоиться по этому поводу и даже 39 лет спустя, в 1992 году, встретившись с Харитоном, высказал свое крайнее удивление тем, что советские ученые смогли обойти американских, используя свои оригинальные разработки.
После первой термоядерной бомбы в 400 килотонн последовало испытание более мощной советской термоядерной бомбы РДС-37 мощностью уже в 3 мегатонны. Однако во время эксперимента во избежание нежелательных последствий мощность была снижена до 1,5 Мт. И даже эта мера, по словам Трутнева, не помогла избежать разрушения Семипалатинского мясокомбината. Стекла в домах, как свидетельствуют открытые источники, вылетали в радиусе 200 км от эпицентра взрыва. Естественно, были и пострадавшие. Мы работали с киловольтами, миллионами градусов, с невероятными давлениями и временами. Чтобы вы могли представить, мы оперировали в мигах миг равен 10 в минус 7-й степени секунды.
И весь процесс взрыва происходил у нас за 10—40 мигов. Испытание проводилось в 1955 году». Если при испытании атомной бомбы ученые и партийные деятели находились в 10 километрах от эпицентра, то при испытании РДС-37 это расстояние пришлось увеличить в 4 раза. Когда мы увидели взрыв, то закричали: «Ура! Как нас грохнуло тогда! Кто попадал, кто остался стоять, кто лег и со страху лежал до конца… Я вскочил — и потом снова едва удержался на ногах, потому что пришла вторая волна, отразившаяся от земли. Ударная волна сопровождалась двукратным резким звуком, напоминающим грозовой разряд.
Юрий Алексеевич не рассказывает про машины с погибшими козами и овцами, которых начали свозить после взрыва к командному пункту: животных держали на поле для изучения воздействия поражающих факторов на разных расстояниях от эпицентра. Тяжелое было зрелище, непросто вспоминать такие моменты, но у ученых выхода не было. Надо было изучать ядерное оружие, проводить экспериментальные взрывы, чтобы потом в роли подопытных животных не оказались тысячи мирных жителей нашей страны… Моему собеседнику было тогда всего 27 лет.
На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях. Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии.
Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF. В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение. Получается миниатюрный термоядерный взрыв. Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. Взрывная камера NIF слева. Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований.
Можно было бы много сказать о политике магнитного и инерционного синтеза, но это не моя тема здесь. ОтSuper-бомбы к радиационному взрыву Пока что единственной доступной технологией генерирования большого количества избыточной энергии с помощью реакций ядерного синтеза является водородная бомба, также известная как термоядерная бомба. Впервые эта технология была успешно испытана 31 октября 1952 года. Во время американского Манхэттенского проекта создания атомной бомбы, использующей реакции ядерного деления, физик Эдвард Теллер задумал потенциально гораздо более разрушительное оружие, основанное не на делении урана, а на синтезе изотопов водорода. Его называли Super. Поскольку было ясно, что химические взрывчатые вещества не могут генерировать температуру в десятки миллионов градусов, необходимую для зажигания термоядерных реакций, единственным вариантом было использование бомбы деления. Название изобретения — «Совершенствование методов и средств использования ядерной энергии».
Что и говорить, устройство не предназначалось для гражданского использования! Содержание патента фон Неймана-Фукса до сих пор официально является секретом правительства США, но его можно найти в увлекательной серии томов, опубликованных в России в 2008 году «Атомный проект СССР: Документы и материалы». Там можно найти подробный текст с расчетами и диаграммами в переводе на английский и русский языки, а также комментарии к нему ведущих советских исследователей с 1948 года. Как такое возможно?
Вопрос заключался в том, как это организовать. Простое размещение термоядерного заряда рядом с ядерным положительных результатов не давало. Когда бомба взрывалась, водород лишь рассеивался, не нагреваясь до нужной температуры. Термоядерное горючее требовалось каким-то образом обжать взрывом. В 1951 году американцы даже почти сделали это, испытав чрезвычайно сложный в изготовлении тороидальный, а не сферический, имплозивный заряд, в центр которого помещалась ёмкость с жидким водородом. Водород частично сдетонировал, но для изготовления термоядерных боеприпасов такой метод явно не годился. Не годилась и идея британцев — изготовить большой полый шар из сверхкритической массы плутония и поместить капсулу с термоядерным горючим внутрь. Взорвалось сильно — 700 килотонн даже без капсулы. Но бомба сожрала 120 килограммов плутония — это столько, сколько Британия могла произвести за год. Термоядерный заряд должен был располагаться отдельно от инициирующего, соответственно, для осуществления радиационного обжатия требовались решения нетривиальные. В современной конструкции оба заряда — инициирующий и термоядерный — помещаются в заполненную рентгенопрозрачным пластиком общую оболочку из обеднённого урана. При подрыве ядерного заряда внешняя оболочка, в том числе и её затенённый термоядерной капсулой участок, «освещённый» благодаря рассеянию излучения в пластике, предсказуемо превращается в плазму также излучающую соответствующий своей температуре рентген. И давление направленного внутрь излучения симметрично — именно равномерное давление со всех направлений требует изощрённых методов — обжимает капсулу.