К созданию водородной бомбы Советский Союз подтолкнула непростая политическая ситуация. В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами.
Д.т.н. И.И.Никитчук. Термоядерный прорыв. К истории создания водородной бомбы в СССР
научный руководитель Атомного проекта СССР. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда (это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне) и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов.
Водородная бомба и ядерная бомба отличия
Статья И.И. Никитчука в газете «Правда» к 60-летию создания водородной бомбы в СССР. 2015.11.20 Новости ЦК КПРФ. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Работа создателей первой водородной бомбы, в том числе и сотрудников КБ-11, была высоко оценена советским правительством.
Истинное происхождение советской водородной бомбы
Она пришла в головы двум физикам: Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, позднее сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. 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.
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".
Парашютная система была крайне необходима — она позволила экипажу самолета-носителя удалиться на относительно безопасное расстояние. Грибообразное облако взметнулось на 67 километров, а диаметр его купола составил 20 километров. Зрелище было ужасным", — рассказывал впоследствии участник испытания Юрий Лысенко.
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. Но опасения оказались напрасными. Впоследствии было доказано, что цепная реакция от термоядерного подрыва не грозит атмосфере. Корпус АН602 был рассчитан на 100 мегатонн. Никита Хрущёв впоследствии шутил, что объём заряда был уменьшен из-за боязни «побить все окна в Москве». На вооружение оружие не поступило, но это был такой политический козырь, который невозможно было покрыть в то время.
СССР продемонстрировал всему миру, что он способен решить задачу любого мегатоннажа ядерного вооружения. Оно способно уничтожать не только взрывной волной, как на это способны тротиловые снаряды, но и радиационными последствиями.
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. Важным обстоятельством было то, что заряд РДС-6с был выполнен в виде транспортабельной бомбы, совместимой со средствами доставки, то есть являлся первым в мире образцом реального термоядерного оружия.
Но главное - создан научно-технический задел, который обеспечил дальнейший прогресс в области конструирования термоядерного оружия. Результаты испытания показали и ограниченность ресурсов «слойки» по выделяемой энергии. Стало очевидным, что существует более эффективный путь конструирования.
Курсы валюты:
- «Отец» водородной бомбы
- Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
- Последние материалы
- Испытания термоядерной бомбы
- Зачем Хрущеву бомба?
- Принцип работы водородной бомбы
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
Водородная бомба – это термоядерный боеприпас комбинированного действия, использующий оба указанных принципа ядерных реакций. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной.
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Тепловой эффект Водородная бомба всего в 20 мегатонн размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. 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.
Его попадание в цель — гарантия атомного апокалипсиса. Активацию «Пионера» спровоцировали донесения разведки: в сторону СССР движется ракета — вероятно, начиненная ядерным зарядом.
Мучительные, бесконечно тянущиеся секунды проверки данных и, наконец, поступающее на Капустин Яр подтверждение. По противнику необходимо нанести ответно-встречный удар — и тем самым вступить в самую страшную войну в истории человечества. Офицеры расчета, тревожно переглянувшись, оставляют сомнения. Пуск 15Ж45 произведен.
В те же минуты команду на пуск баллистической ракеты Р-29М получает экипаж атомной подводной лодки К-92. Ее дежурство в акватории Баренцева моря таким образом становится боевым не на словах, а на деле. В замкнутом пространстве субмарины тоже ощущается предчувствие апокалипсиса. Параллельно кипит работа и на главном советском космодроме.
В центре управления полетами Байконура мгновенно отреагировали на звонок из штаба. Времени на раздумья у расчета стратегических ракет уже не было. Крыши двух шахтных пусковых установок медленно раздвигаются, и пара 40-тонных УР-100 взмывает в воздух. Пролетев несколько тысяч километров, все выпущенные ракеты достигают своих целей.
Но апокалипсиса не случилось: в Москве и Нью-Йорке , Токио и Лондоне миллионы людей спали спокойно, а утром начали свой день так, как будто ничего не произошло. Потрясены событиями 18 июня 1982 года были только в генеральных штабах стран НАТО. Шок от успеха испытаний советского атомного оружия был колоссальным. В мировую историю этот день вошел под названием «семичасовая ядерная война» В общей сложности в тот судьбоносный день советскими войсками было выпущено девять баллистических ракет, противоракет и ракет-носителей, которые перед этим вывели в космос спутники-разведчики.
Формально цель мероприятия была простой: отработать действия разных элементов советской ядерной триады на случай удара врага. Уже спустя несколько месяцев после учений США начали работать над новой системой противоракетной обороны. План американских военных получил название «Стратегическая оборонная инициатива» СОИ. Куда больше, впрочем, она известна под своим народным названием «Звездные войны».
Как раз в то время в кинотеатрах всего мира шла заключительная часть классической трилогии Джорджа Лукаса «Звездные войны. Эпизод 6: Возвращение Джедая». Конечно, строить «Звезды смерти» в Америке не собирались, но в центре стратегии тем не менее лежала идея разместить в космосе системы противоракетной обороны. Угроза применения баллистических ракет с ядерными боеголовками должна быть полностью ликвидирована.
Новая система противоракетной обороны будет надежно защищать американских граждан от советского ядерного удара», — заявил президент США Рональд Рейган в марте 1983 года. В том же 1983 году Америка решила ответить на «семичасовую ядерную войну» демонстрацией своей военной силы. Испытания, проходившие под названием «Гордый пророк», развернулись сразу на нескольких континентах. Эксперты Пентагона и аналитических центров прорабатывали сразу несколько сценариев развития событий.
Один предполагал ядерный удар по Москве. По другому плану большая группировка американских наземных войск вторгалась в Восточную Европу. Впрочем, все варианты при ближайшем рассмотрении оказались провальными. Бомбардировка Москвы была обречена на отражение мощнейшим кольцом ПВО, окружавшим столицу.
Американские военные прорабатывали самые разные варианты, но итог при каждом из них оказывался одним и тем же: Москва оставалась в безопасности и наносила ответный ядерный удар Был отметен и сценарий с наземным вторжением: даже самая большая группировка из тех, что могли собрать в НАТО, по численности уступала Советской армии. Наступление против превосходящих по силам войск было признано бесперспективным. Вся американская стратегия, построенная на концепции превентивного удара по противнику, оказалась несостоятельной. По всем заключениям экспертов, варианта, при котором НАТО удалось бы избежать ответного пуска советских ракет, не существовало.
Это была бы катастрофа. Полмиллиарда человек оказались бы убиты из-за первоначальных обменов ударами. Еще больше людей умерли бы впоследствии от радиации и голода. НАТО больше не было бы.
Почти все Северное полушарие стало бы непригодными для проживания на десятилетия Пол Брэкенпрофессор Йельского университета Смертельная гонка События 1982 и 1983 годов стали кульминацией процесса, который начался еще до окончания Второй мировой войны. Так в потсдамском дворце Цецилиенхоф в 07:30 вечера 24 июля 1945 года началась настоящая гонка ядерных вооружений XX века. На тот момент проект «Манхэттен» уже был на финальной стадии. Все шло к бомбардировке Японии.
Он не стал просить о частной встрече и просто, как бы между делом, сообщил, что США обладают новым оружием необычайной разрушительной силы. Сказав это, Трумэн внутренне напрягся. Он не знал, как отреагирует Сталин. Но тот ответил лишь, что рад слышать такую новость, и выразил надежду, что Соединенные Штаты "удачно используют это против японцев".
И все. Никаких вопросов о принципе действия оружия. Ни слова о том, что хорошо бы поделиться им с русскими. Американцы и британцы были шокированы», — пишет в своей книге «Обратный отсчет: 116 дней до атомной бомбардировки Хиросимы» Крис Уоллес.
Она подразумевает радиационную имплозию — сжатие термоядерного горючего плазмой, образующейся при воздействии на урановую или свинцовую оболочку рентгеновского излучения взорвавшегося ядерного запала то есть «просто» ядерного, без «термо-». Хотя это была еще не бомба как таковая, а скорее гигантский термос-холодильник с жидким дейтерием, энерговыделение составило недостижимые в атомных зарядах 10,4 Мт. Штуку весом 80 т и высотой с двухэтажный дом невозможно было запихнуть ни в один носитель. Секретная «слойка» Андрея Сахарова судьба уберегла от коллизий, с которыми столкнулся на заре своей карьеры Эдвард Теллер. С отличием окончив в 1942 году МГУ, он отказался от предложения стать аспирантом и отправился работать в оборонку — заниматься качеством бронебойных снарядов. Так что в том, что от немецких танков «Тигр» и «Пантера» летели стальные щепки, есть и его заслуга. В 1944-м Сахаров поступил в аспирантуру Физического института.
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.
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. Если в атомном заряде масса урана будет меньше критической, то никакого взрыва не произойдет. Поэтому в атомную бомбу закладывают несколько кусочков радиоактивного материала, отделенных друг от друга. В момент взрыва детонирующие заряды сталкивают эти кусочки, достигается критическая масса и начинается взрывной процесс. В водородной бомбе вместо радиоактивного распада используется реакция ядерного синтеза.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел? Водородная бомба, также известная как термоядерная, использует ядерную реакцию слияния, которая основана на ядерном расщеплении. Изменение ситуации с работами по водородной бомбе в СССР в 1948 году было связано с поступлением новой разведывательной информации. Лаврентьев описал принцип действия водородной бомбы, где в качестве горючего использовался твердый дейтерид лития.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
США в 2003 году, когда агрессия против Ирака была уже решенным делом, от болтовни о «несмертельном» оружии перешли к угрозе «возможного использования тактического ядерного оружия». Другой пример. И почти сразу последовало резкое обострение противостояния на их границе. Израильтяне же предпочитают загадочно улыбаться — сама возможность наличия ядерного оружия остается мощным средством давления даже в региональных конфликтах. A-bomb Для создания атомной бомбы необходимым и достаточным условием является получение делящегося материала в достаточном количестве. Работа довольно трудоемкая, но малоинтеллектуальная, лежащая ближе к горнорудной промышленности, чем к высокой науке. Основные ресурсы при создании такого оружия уходят на строительство гигантских урановых рудников и обогатительных комбинатов. Свидетельством простоты устройства является тот факт, что между получением необходимого для первой бомбы плутония и первым советским ядерным взрывом не прошло и месяца.
Напомним вкратце принцип работы такой бомбы, известный из курса школьной физики. В ее основе лежит свойство урана и некоторых трансурановых элементов, например, плутония, при распаде выделять более одного нейтрона. Эти элементы могут распадаться как самопроизвольно, так и под воздействием других нейтронов. Высвободившийся нейтрон может покинуть радиоактивный материал, а может и столкнуться с другим атомом, вызвав очередную реакцию деления. При превышении определенной концентрации вещества критической массе количество новорожденных нейтронов, вызывающих дальнейшее деление атомного ядра, начинает превышать количество распадающихся ядер. Количество распадающихся атомов начинает расти лавинообразно, рождая новые нейтроны, то есть происходит цепная реакция. Для урана-235 критическая масса составляет около 50 кг, для плутония-239 — 5,6 кг.
То есть шарик плутония массой чуть меньше 5,6 кг представляет собой просто теплый кусок металла, а массой чуть больше существует всего несколько наносекунд. Наука Как спят слоны? Собственно схема работы бомбы простая: берем две полусферы урана или плутония, каждая чуть меньше критической массы, располагаем их на расстоянии 45 см, обкладываем взрывчаткой и взрываем. Уран или плутоний спекается в кусок надкритической массы, и начинается ядерная реакция. Существует другой способ запустить ядерную реакцию — обжать мощным взрывом кусок плутония: расстояние между атомами уменьшится, и реакция начнется при меньшей критической массе. На этом принципе работают все современные атомные детонаторы. Проблемы атомной бомбы начинаются с того момента, когда мы хотим нарастить мощность взрыва.
Простым увеличением делящегося материала не обойтись — как только его масса достигает критической, он детонирует. 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.
Для образования гелия используется, в основном, тяжелый водород — дейтерий, ядра которого имеют необычную структуру — один протон и один нейтрон.
При нагревании дейтерия до температур в несколько десятков миллионов градусов его атому теряют свои электронные оболочки при первых же столкновениях с другими атомами. В результате этого среда оказывается состоящей лишь из протонов и движущихся независимо от них электронов. Скорость теплового движения частиц достигает таких величин, что ядра дейтерия могут сближаться и благодаря действию мощных ядерных сил соединяться друг с другом, образуя ядра гелия. Результатом этого процесса и становится выделения энергии.
Принципиальная схема водородной бомбы такова. Дейтерий и тритий в жидком состоянии помещаются в резервуар с теплонепроницаемой оболочкой, которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном состоянии для поддержания из жидкостного агрегатного состояния. Теплонепроницаемая оболочка может содержать 3 слоя, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота. Вблизи резервуара с изотопами водорода помещается атомный заряд.
При подрыве атомного заряда изотопы водорода нагреваются до высоких температур, создаются условия для протекания термоядерной реакции и взрыва водородной бомбы. Однако, в процессе создания водородных бомб было установлено, что непрактично использовать изотопы водорода, так как в таком случае бомба приобретает слишком большой вес более 60 т. Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики водородной бомбы была радиоактивность трития, которая делала невозможным его длительное хранение. В ходе исследования 2 вышеуказанные проблемы были решены.
Жидкие изотопы водорода были заменены твердым химическим соединением дейтерия с литием-6. Это позволило значительно уменьшить размеры и вес водородной бомбы. Кроме того, гидрид лития был использован вместо трития, что позволило размещать термоядерные заряды на истребителях бомбардировщиках и баллистических ракетах. Создание водородной бомбы не стало концом развития термоядерного оружия, появлялись все новые и новые его образцы, была создана водородно- урановая бомба, а также некоторые ее разновидности — сверхмощные и, наоборот, малокалиберные бомбы.
Последним этапом совершенствования термоядерного оружия стало создания так называемой «чистой» водородной бомбы. Длительное заражение местности радиоактивными осадками. В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок. При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров.
Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия. Даже если супербомба не попадет в цель, то есть не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания. Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев. В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня.
Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли. Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты. Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90. С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека.
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. 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.
К тому же в 1962 году на отношения между державами повлиял Карибский кризис. Огненное облако взрыва РДС-6с ССО В этих обстоятельствах СССР была необходима своеобразная гарантия защиты: строительство ядерных баз, усовершенствование ядерных боеприпасов и разработка стратегических бомбардировщиков. Мощнейший арсенал, с которым Советский Союз вступил в новое десятилетие, стал сдерживающим фактором для Запада. Прорыв в науке, совершенный советскими учеными, которые создали первую в мире водородную бомбу, позволил избежать новых военных конфликтов.
На основе исследований ученых разработка бомбы началась по двум направлениям. Первый — «слойка», представляющая собой атомный заряд, который окружен несколькими слоями легких и тяжелых элементов. Второй — «труба», в которой плутониевая бомба погружалась в жидкий лейтерий. Впоследствии именно первую модель выбрали для дальнейших испытаний. К моменту взрыва полигон быль тщательно подготовлен: 16 самолетов, 7 танков, орудий и минометов, 1300 измерительных, регистрирующих и киносъемочных приборов, 1700 различных индикаторов.
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. 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. Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». Чтобы разобраться, как работает водородная бомба, разберемся в устройстве атомного оружия. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. Принцип работы водородной бомбы. Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы.
«Дитя не плачет — мать не разумеет»
- Истинное происхождение советской водородной бомбы
- Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова - Hi-Tech
- Водородная бомба
- Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
- «Сахаровская слойка»: секреты появления в СССР водородной бомбы
- Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова - Hi-Tech
История создания водородной бомбы
- Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
- Атомная, водородная и нейтронная бомбы
- Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
- Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
- Термоядерная «Царь-бомба»
Термоядерное оружие: Как устроена водородная бомба
В стержне начинается цепная реакция деления, быстро приводящая к ядерному взрыву внутри контейнера. Поскольку дейтерид лития-6 при этом подвергается абляционному обжатию снаружи и давлению ядерного взрыва изнутри, его плотность и температура еще больше возрастает. Этот момент — начало запуска реакции синтеза. Дальнейшее ее поддержание определяется тем, как долго контейнер будет удерживать термоядерные процессы внутри себя, не давая выхода тепловой энергии наружу. Выгорание термоядерного топлива идет от оси цилиндра к его краю. Температура фронта горения достигает 300 миллионов кельвин.
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.
Насчитывают до 200 изотопов. Производство такого ядерного оружия дешевле, чем атомного, а его действие может быть усилено во сколько угодно раз. Это самая мощная взорванная бомба, которую испытали в Советском Союзе 12 августа 1953 года. Последствия взрыва Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер. Самое первое, что происходит - наблюдается мощнейшая взрывная волна. Ее мощность зависит от высоты проводимого взрыва и типа местности, а также степени прозрачности воздуха. Могут образовываться большие огненные ураганы, которые не успокаиваются в течение нескольких часов. И все же вторичное и наиболее опасное последствие, которое может вызвать самая мощная термоядерная бомба - это радиоактивное излучение и заражение окружающей местности на длительное время. Радиоактивные остатки после взрыва водородной бомбы При взрыве огненный шар содержит в себе множество очень маленьких радиоактивных частиц, которые задерживаются в атмосферном слое земли и надолго там остаются.
При соприкосновении с землей этот огненный шар создает раскаленную пыль, состоящую из частиц распада. Сначала оседает крупная, а затем более легкая, которая при помощи ветра разносится на сотни километров.
Самая мощная атомная бомба, когда-либо созданная людьми, — это атомная бомба мощностью, эквивалентной 450 000 тонн тротила, которая была взорвана в ходе операции «Плющ» в США в 1955 году. Самой мощной водородной бомбой стала царь-бомба, которая была испытана нашей страной во времена Советского Союза в 1961 году. Взрыв этой бомбы поразил всех экспертов в мире. Ее мощность составила 50 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. То есть фактически мощность водородной бомбы была в 111 раз больше самой мощной в мире атомной бомбы. Слева — грибовидное облако водородной бомбы, а справа — грибовидное облако атомной бомбы Почему же если потенциальная энергия ядерного деления урана-235 и ядерного синтеза дейтерид лития-6 отличается всего в 3 раза на деле разница при взрыве оказывается колоссальной?
Все дело в различной критической массе ядерного топлива , а также в различии процессов высвобождения энергии. В ядерной бомбе процесс начинается после детонации заряда, расположенного внутри атомной бомбы, в которой находится уран или плутоний. После мини-взрыва, который приводит к детонации, изотопы начинают распадаться, захватывая нейтроны. Начинается цепной процесс деления атомных ядер. После разрушения структуры атомов происходит ядерное возбуждение энергии с момента, когда ядерный заряд достигнет критической отметки. Это и приводит к ядерному взрыву. Водородная бомба основана на совершенно ином процессе высвобождения энергии. Для начала в водородной бомбе начинается процесс расщепления тяжелых ядер дейтерида лития-6, который распадается на тритий и гелий.
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". Парашютная система была крайне необходима — она позволила экипажу самолета-носителя удалиться на относительно безопасное расстояние. Грибообразное облако взметнулось на 67 километров, а диаметр его купола составил 20 километров.