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. В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия.
Самое популярное
- Непростая бомба
- День рождения водородной бомбы
- Формула водородной бомбы. Водородная бомба
- Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне
- 10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
Немного о терминологии и принципах работы в картинках
- «Отец» водородной бомбы
- «Сахаровская слойка»: секреты появления в СССР водородной бомбы
- Какая бомба мощнее: ядерная или водородная
- Ученые придумали, из чего можно было бы создать бомбу мощнее водородной
- «Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
Принцип работы водородной бомбы
Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу. Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Водородная «Царь-бомба» Мощнейшая в истории человечества водородная бомба была взорвана. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему.
Испытания термоядерной бомбы
- Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
- 1. Чем атомная бомба отличается от обычной?
- Английского физика, передавшего СССР секреты водородной бомбы, предали советские академики-ядерщики
- Формула ядерной бомбы. Водородная бомба
«Отец» водородной бомбы
Слайд 3 Слайд 4 Описание слайда: Разработка водородной бомбы. 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. Слайд 5 Описание слайда: 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. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции.
В город пришел небывалый для нас мороз. Но в белом зале на Аллее Ленина все было проникнуто теплом страстных объединяющих идей... Была ли в них какая-то сенсация?
Попробуем разобраться. 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. Да и советские лидеры этого не скрывали. Более того, еще 17 октября 1961 года, когда в Москве начал работу XXII съезд КПСС, а на Новой Земле готовились испытать самую мощную термоядерную бомбу, Никита Хрущев публично, прямо в докладе, предупредил об ожидаемом "подарке съезду". Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса. А кроме того, испытывались оперативно-тактическая ракета Р-12, зенитные и самонаводящиеся крылатые ракеты.
Но об этих идущих на вооружение боевых системах в открытой печати не сообщалось. В августе-декабре 1962 года, включая самые тревожные дни Карибского кризиса, "грибной сезон" продолжился. Всего в СССР, включая Семипалатинский полигон, в период с 20 октября по 5 ноября 1962 года было проведено пятнадцать ядерных взрывов.
Работа над водородной бомбой стала первой интеллектуальной гонкой в истории человечества. Для создания атомной бомбы было важно прежде всего решить инженерные задачи, развернуть масштабные работы на рудниках и комбинатах. Водородная же бомба привела к появлению новых научных направлений - физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. Впервые пришлось прибегнуть к помощи математического моделирования. Отставание от США в области компьютеров за океаном уже были в ходу аппараты фон Неймана наши ученые компенсировали остроумными вычислительными методами на примитивных арифмометрах.
Если сравнивать энергию, которая образуется при ядерном делении и ядерном синтезе, то в теории разрыв будет не таким огромным, как думают многие. Это примерно равно энергии взрыва 20 тыс. Из 1 кг дейтерида лития-6 после полного синтеза выделяется энергия, эквивалентная взрыву 60 тыс.
Как видите, разница между энергией атомного деления и ядерного синтеза отличается всего в три раза. Хотя разница в теории невелика, в действительности это все равно что сравнивать рай и ад. 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.
Английского физика, передавшего СССР секреты водородной бомбы, предали советские академики-ядерщики
Во время этой операции произошло несколько аварий. Один раз у них из люка выпала атомная бомба, и её осколки упали на испанский посёлок Паломарес. Был пожар, но, к счастью, взрыва не произошло, и никто из жителей не пострадал. Также бомба падала в море, и её вытаскивали с привлечением водолазов. Каждый из этих случаев, несмотря на другие негативные последствия, не привёл к активации ядерной бомбы. Можно ли купить ядерное оружие? Приобрести или произвести ядерное оружие, скорее, нельзя — это сложно, дорого и незаконно. В 1968 году большинство существующих на тот момент стран подписали Договор о нераспространении ядерного оружия. Он ограничивает производство и продажу такого вооружения.
Однако сейчас некоторые страны подозреваются в его нарушении. Например, поступали сообщения о том, что Иран хочет войти в клуб ядерных держав. Якобы на его территории идёт разработка атомной бомбы. Что точно можно сказать — частным предприятиям разработка ядерного оружия вряд ли под силу. Чаще всего это национальные проекты, доступные только странам с крупными экономиками. Ведь для того, чтобы создать атомную бомбу с нуля, нужно сначала обогатить руду, чтобы из обычного урана получился нужный его изотоп. Кроме того, нужны очень точные приборы, которые измеряли бы наличие взрывчатого вещества в составе оружия. К тому же за оборотом радиоактивных элементов следит особая «радиоактивная полиция».
Ведь радиация всегда оставляет следы. Чем взрыв на АЭС отличается от взрыва атомной бомбы? При взрыве ядерной бомбы происходит цепная реакция и выделяется энергия, запасённая в ядре атома. А при аварии на АЭС внутри ядерного реактора с радиоактивным веществом возникает большое давление, которое приводит к разрыву. Представьте, что вы варите сгущёнку: если перекипятить банку, она взорвётся. Да, и в том и в другом случае происходит радиоактивное загрязнение местности, но оно может различаться по масштабам. Так, например, Хиросиму и Нагасаки люди заселили вновь спустя всего несколько лет после бомбардировки. А вот вокруг Чернобыльской АЭС всё ещё сохраняется зона отчуждения, хотя авария произошла уже давно — в 1986 году.
Реактор же в Чернобыле взорвался на уровне земли, сделав почву радиоактивной на много лет. Лишь недавно там начали встречать диких животных и растения без признаков мутаций. Чернобыльский реактор выпустил 180 тонн ядерного топлива. То есть при аварии в атмосферу было выброшено на порядок больше вредных веществ.
Термоядерная установка Ivy Mike незадолго до испытаний. Атолл Эниветок, 1952 г. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил.
При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально. Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же — это дейтерид легкого изотопа лития. Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было. Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию. Увы, даже это не сделало бы его автором открытия.
Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы — это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог. Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что?
Заморозить врагов — милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности. Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора. Реактор Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических один в другом электрода.
Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5—1 мегавольт, причем внутренний электрод сетка является отрицательным полюсом, а внешний — положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы преимущественно, продукты реакции , двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, — это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки. В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна — главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, — ничуть не меняет значения этого факта. Схема термоядерной реакции.
Рисунок О. Лаврентьева, 1950 г. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле — магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях.
Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом.
Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву. Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности.
В результате колоссального давления радиационной имплозии центральный стержень-инициатор из урана-235 также подвергается обжатию, хотя и в меньшей степени, и переходит в надкритическое состояние. К этому времени термоядерный блок подвергается бомбардировке быстрыми нейтронами ядерного взрыва. Пройдя через дейтерид лития-6, они замедляются и интенсивно поглощаются урановым стержнем. 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.
Принцип работы водородной бомбы
Вообще говоря, то, что сейчас американцы сделали, к реальной энергетике пока имеет не очень большое отношение. Для энергетического использования надо будет решить много технических проблем, в том числе тех, о которых мы говорили — диодная накачка, утилизация выделяющейся энергии и другие. А вот то, что они продемонстрировали в рентгеновской схеме сжатие мишени и зажигание реакции — это действительно выдающийся фундаментальный результат, который имеет очень серьезные, в первую очередь, военные приложения, особенно учитывая мораторий на испытания ядерных зарядов. Об этом открытии действительно многие СМИ написали в военном контексте, да и сама Ливерморская лаборатории принадлежит Министерству энергетики США, то есть по сути военным... В американской прессе мы действительно можем увидеть высказывания ряда известных людей в этой области, которые говорят, что главный результат это не энергетический, в смысле энергетики будущего, а прикладной — для исследования рентгеновского сжатия вещества и поджига термоядерной реакции. Речь идет о том, что в этих экспериментах можно моделировать ряд процессов, которые происходят в реальных взрывных устройствах.
А разве процессы слияния ядер водорода не просчитаны еще 70 лет назад Сахаровым и коллегами? Важное значение имеет масштаб того устройства, которое мы обсуждаем. Если есть большое устройство, то там одна иерархия процессов, в том числе рентгеновских. Если размеры меньше, что всех как раз интересует, это другая иерархия процессов. Поэтому установка типа Ливерморской — это инструмент исследования законов подобия — масштабирования — процессов рентгеновского зажигания.
На разных уровнях масштабирования — это решение целого комплекса научных и технических задач. А основные принципы рентгеновского зажигания, действительно, были сформулированы ранее, в том числе А. Lawrence Livermore National Laboratory Можно ли говорить, что США благодаря этим экспериментам получили некоторое преимущество в военном отношении? Конечно, ведь они получили инструмент, с помощью которого они много чего интересного посмотрят, научившись сжимать и поджигать такие мишени. Собственно, эти исследования и строительство этой установки преследовало в первую очередь цели, относящиеся к военным приложениям.
Расскажите об аналогичных работах в России и других странах? После разрухи 90-х годов в стране многое сделано, чтобы сократить отставание в этой критически важной технологии, хотя это было очень непросто. И сейчас в России строится установка с параметрами, даже превосходящими ливерморскую машину. В ней тоже используется неодимовый лазер, энергия которого будет примерно такая же, как у американцев. Эту установку, согласно опубликованным данным, планируется ввести в строй в 2028 году.
Если бы не было лихих 80-х и 90-х, то, конечно, конкуренция с американцами была бы более острая, к этому были все основания. Архитектура строящейся российской установки схожа с американской. Но есть и свои особенности, связанные, например, с тем, что там будет использоваться сферический конвертор. Такой конвертор улучшает симметрию обжатия термоядерной мишени, но в него сложнее ввести лазерные пучки, чем в цилиндрический. Это очень перспективная схема, поскольку для того, чтобы эффективно сжать мишень нужно очень симметрично нагреть ее рентгеновским излучением.
Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды H 2 O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая « тяжелый изотоп » водорода - дейтерий 2 H. 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 4? 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 HB заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода.
При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление.
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. 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.
Чтобы произошёл взрыв, количество расщепляющегося материала должно превысить некую критическую массу. Минимальное взрывоопасное количество вещества — 47 килограммов для урана-235 и 10 килограммов для плутония-239: на практике только эти два металла используются для создания ядерных взрывных устройств. Может показаться, что создать критическую массу легко: взять два слитка урана, каждый пуда по полтора, и соединить.
Но это не лучшая идея, поэтому при изготовлении ядерных боеприпасов используются сложно устроенные имплозивные, или шаровые заряды. Их эффект основан на том, что при воздействии силы на поверхность сферы по мере приближения к её центру давление будет возрастать в квадрате. Как следствие, шаровой заряд представляет собой «матрёшку». Внешний сферический слой образует обычная «химическая» взрывчатка, по поверхности которой равномерно распределены 64 детонатора. Все детонаторы должны сработать одновременно — тогда происходит взрыв, который порождает направленную к центру ударную волну. Если хотя бы один детонатор не сработает вовремя, сжатие будет ассиметричным и приведёт лишь к разрушению боеприпаса. И это служит надёжной защитой.
Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд правда, последнее испытывалось только на макетах. В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт. Первая атомная бомба «Малыш» сверху относилась к пушечному типу. Но вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк» снизу , уже имела шаровой заряд Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия. Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы.
50 лет назад была испытана водородная бомба
Заметные количества кобальта-60 были объяснены тем, что в породах на месте испытания содержится значительный объем кобальта, а также этот металл входил в состав труб, проложенных на месте испытания. В дальнейшем ядерные испытания там не проводились, поскольку повышение радиационного фона фиксировалось даже в Москве. Что касается кобальта-60, его количество и в этом случае оказалось невелико, за пределы региона он почти не просочился. Тем не менее, в наше время до предела наэлектризованной дипломатии взаимных подозрений то и дело звучат обвинения в возможной подготовке кобальтовой бомбы или аналогичных зарядов. Один из наиболее известных случаев произошел в 2015 году, когда возникла утечка презентации о «Многоцелевой океанической системе Статус-6», позже получившей название « Посейдон ». Зона поражения и характер загрязнения, которые может давать «Посейдон» позволяют предположить, что этот малозаметный «подводный дрон» не только может вызывать цунами, обрушивающееся на прибрежный город в месте подрыва, но и содержать элементы, гарантирующие долговременное загрязнение по тому же принципу, что и кобальт-60. На сайте «Naked Science» есть очень подробная и обоснованная статья , поясняющая, почему вооружение «Посейдона» кобальтовыми зарядами — маловероятный сценарий. Если коротко, длительное заражение действительно не имеет смысла, а теоретически возможный подрыв такой торпеды на глубине будет иметь катастрофические последствия.
Правда, не исключается, что «Посейдон» можно использовать в качестве натриевой бомбы, начинив раствором с обычным натрием-23, который при поглощении нейтронов превращается в радиоактивный натрий-24. Натриевая бомба гораздо эффективнее кобальтовой, поскольку исходный уровень гамма-излучения у натрия-24 в 3000 раз выше, чем у кобальта-60, а период полураспада натрия-24 — всего 15 часов. Уже через 1500 часов около 2 месяцев никакой радиации от натриевой бомбы не останется, и территория будет пригодна для восстановления. Наконец, в 2018 году мировое сообщество было обеспокоено китайскими опытами в Институте современной физики в Ланьчжоу: в ускорителе проводились некие опыты по ускорению ионизированных изотопов тантала-181. Руководитель проекта Ду Гуаньхуа подтвердил, что проект проводится в рамках «критически важного государственного оборонного заказа», но подробности сообщить отказался.
Зона поражения и характер загрязнения, которые может давать «Посейдон» позволяют предположить, что этот малозаметный «подводный дрон» не только может вызывать цунами, обрушивающееся на прибрежный город в месте подрыва, но и содержать элементы, гарантирующие долговременное загрязнение по тому же принципу, что и кобальт-60. На сайте «Naked Science» есть очень подробная и обоснованная статья , поясняющая, почему вооружение «Посейдона» кобальтовыми зарядами — маловероятный сценарий. Если коротко, длительное заражение действительно не имеет смысла, а теоретически возможный подрыв такой торпеды на глубине будет иметь катастрофические последствия. Правда, не исключается, что «Посейдон» можно использовать в качестве натриевой бомбы, начинив раствором с обычным натрием-23, который при поглощении нейтронов превращается в радиоактивный натрий-24.
Натриевая бомба гораздо эффективнее кобальтовой, поскольку исходный уровень гамма-излучения у натрия-24 в 3000 раз выше, чем у кобальта-60, а период полураспада натрия-24 — всего 15 часов. Уже через 1500 часов около 2 месяцев никакой радиации от натриевой бомбы не останется, и территория будет пригодна для восстановления. Наконец, в 2018 году мировое сообщество было обеспокоено китайскими опытами в Институте современной физики в Ланьчжоу: в ускорителе проводились некие опыты по ускорению ионизированных изотопов тантала-181. Руководитель проекта Ду Гуаньхуа подтвердил, что проект проводится в рамках «критически важного государственного оборонного заказа», но подробности сообщить отказался. В этой статье я намеренно обошелся без упоминаний о фильме «Доктор Стрейнджлав, или Как я перестал бояться и полюбил бомбу» — как о самом известном и пацифистском произведении на затронутую тему. Кроме того, я пока отложу весьма интересный рассказ о том, какое применение кобальт-60 сегодня находит в медицине; думаю, это тема для другой статьи, в которой можно было бы рассказать о неожиданно эффективных противораковых разработках. Это был пост о несостоявшейся ядерной войне, которая, надеюсь, так и не сойдет в наш мир со страниц книг, с киноэкранов и из увлекательных локаций компьютерных игр. Наконец, верстая эту статью, я решил поставить в качестве заглавной картинки именно этот черно-белый портрет растерянного Силарда. Старик с картинки слишком хорошо понимал, что мы на самом деле способны натворить, располагая развитым ВПК и оперируя бункерным мировоззрением.
Это явление называется «дефект массы». Вот эта масса и превращается в энергию согласно знаменитого уравнения Эйнштейна. В земных условиях воссоздать этот процесс полностью не получится. Причина этого кроется в том, что на звездах превращение водорода в гелий происходит в несколько стадий.
Сначала получаются нейтроны, а уже затем они вместе с протонами соединяются в ядро гелия. Сами протоны очень маленькие, и ждать, пока они «найдут» друг друга, придется очень долго. Вот почему звезды существуют на протяжении миллионов и миллиардов лет — чтобы столкнулись все протоны, должно пройти очень много времени. Чтобы обойти это, ученые решили начать процесс на полпути, то есть с того момента, когда нейтроны уже созданы — такие ядра несколько больше, и вероятность их столкновения повышается.
В обычном водороде, который есть у нас на Земле, на каждые 7-8 тысяч атомов «обычного» вещества попадается «необычный»: у него, помимо протона, есть еще и нейтрон. Такой изотоп водорода назвали «дейтерий». Но и тут есть небольшой нюанс: чтобы реакция началась, дейтерий должен прореагировать еще с одним изотопом водорода — тритием, у которого уже два нейтрона. Проблема в том, что на Земле его не достать, да и разрушается он очень быстро — приблизительно за 25 лет.
Вопрос: где достать тритий? Из-за того, что он радиоактивен, тритий используется как источник питания Обойти это препятствие получилось с помощью вещества под названием дейтерид лития-6. С одной стороны, это твердое вещество, и его удобно хранить, в отличие от газообразного дейтерия, а с другой — литий, если его бомбардировать нейтронами, распадается на нужный нам тритий, ненужный гелий и нейтрон. Теперь поговорим об устройстве бомбы.
Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте. Современные опасности использования водородной бомбы Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа. По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы. Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду. Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным.
Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра. При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь. Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир.
Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория. Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле. Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета.
Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых: Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится. Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было. Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета. Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов. Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты. На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах.
После наступит ледниковый период. Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения. Те, кто выживут, не переживут последнего периода - необратимого похолодания. Этот вариант совсем печальный. Он станет настоящим концом человечества. Земля превратится в новую планету, непригодную для обитания человеческого существа. Теперь о еще одной опасности.
Стоило России и США выйти из стадии холодной войны, как появилась новая угроза. Если вы слышали о том, кто такой Ким Чен Ир, значит понимаете, что на достигнутом он не остановится. Этот любитель ракет, тиран и правитель Северной Кореи в одном флаконе, может с легкостью спровоцировать ядерный конфликт. О водородной бомбе он говорит постоянно и отмечает, что в его части страны уже есть боеголовки. К счастью, в живую их пока никто не видел. Россия, Америка, а также ближайшие соседи - Южная Корея и Япония, очень обеспокоены даже такими гипотетическими заявлениями. Поэтому надеемся, что наработки и технологии у Северной Кореи еще долго будут на недостаточном уровне, чтобы разрушить весь мир. Для справки. На дне мирового океана лежат десятки бомб, которые были утеряны при транспортировке. А в Чернобыле, который не так далеко от нас, до сих пор хранятся огромные запасы урана.
Стоит задуматься, можно ли допустить подобные последствия ради испытаний водородной бомбы. И, если между странами, обладающими этим оружием, произойдет глобальный конфликт, на планете не останется ни самих государств, ни людей, ни вообще ничего, Земля превратится в чистый лист. И если рассматривать, чем отличается ядерная бомба от термоядерной, главным пунктом можно назвать количество разрушений, а также последующий эффект. Теперь небольшой вывод. Мы разобрались, что ядерная и атомная бомба - это одно и тоже. А еще, она является основой для термоядерной боеголовки. Но использовать ни то, ни другое не рекомендуется даже для испытаний. Звук от взрыва и то, как выглядят последствия, не является самым страшным. Это грозит ядерной зимой, смертью сотен тысяч жителей в один момент и многочисленными последствиями для человечества. Хотя между такими зарядами, как атомная и ядерная бомба различия есть, действие обеих разрушительно для всего живого.
Атомная бомба и водородная бомбы являются мощным оружием, которое использует ядерные реакции в качестве источника взрывной энергии. Ученые впервые разработали технологию ядерного оружия в ходе Второй мировой войны. Атомные бомбы в реальной войне использовались только дважды, и оба раза Соединенными Штатами — против Японии в конце Второй мировой войны. После войны последовал период распространения ядерного оружия, а во время «холодной войны» Соединенные Штаты и Советский Союз боролись за господство в глобальной гонке ядерных вооружений. Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. Как устроена атомная бомба После того, как в Берлине, в 1938 году, германские физики Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман открыли явление ядерного деления, появилась возможность создания оружия необычайной мощности. Когда атом радиоактивного материала расщепляется на более легкие атомы, происходит внезапное, мощное высвобождение энергии. Открытие ядерного деления открыло возможность использования ядерных технологий, включая оружие. Атомная бомба — оружие, которое получает свою взрывную энергию только от реакции деления. Принцип действия водородной бомбы или термоядерного заряда, основаны на комбинации ядерного деления и ядерного синтеза.
Ядерный синтез — еще один тип реакции, в котором более легкие атомы объединяются для высвобождения энергии. Например, в результате реакции ядерного синтеза из атомов дейтерия и трития образуется атом гелия с высвобождением энергии. Проект «Манхэттен» Проект «Манхэттен» — кодовое название американского проекта по разработке практической атомной бомбы во время Второй мировой войны. Проект «Манхэттен» был начат как ответ усилиям немецких ученых, работавших над оружием, использующим ядерную технологию, с 1930-х годов. Большая часть работы была выполнена в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, под руководством физика-теоретика Дж. Роберта Оппенгеймера. Взрыв водородной бомбы создал огромное грибоподобное облако высотой около 150 метров и открыл атомный век. Единственное фото первого в мире атомного взрыва, сделанное американским физиком Джеком Аэби Малыш и Толстяк Ученые из Лос-Аламоса разработали два различных типа атомных бомб к 1945 году — проект на основе урана под названием «Малыш» и оружие на основе плутония под названием «Толстяк». В то время как война в Европе закончилась в апреле, боевые действия в Тихоокеанском регионе продолжались между японскими войсками и войсками США. В конце июля президент Гарри Трумэн призвал к капитуляции Японии в Потсдамской декларации.
Декларация обещала «быстрое и полное уничтожение», если бы Япония не сдалась. Взрыв «Малыша» соответствовал 13 килотоннам в тротиловом эквиваленте, сравнял с землёй пять квадратных миль города и мгновенно убил 80 000 человек.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
Испытание первой водородной бомбы на Семипалатинском полигоне. На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду. 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. Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом.
Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле
Он всего лишь для экспериментов, промышленное получение энергии на нем не планируется: слишком маленький... Многие связывают прорыв в термоядерной энергетике с добычей на Луне гелия-3 — изотопа гелия только с одним нейтроном. Если соединить его с дейтерием, то получится обычный гелий и энергия. Плюс этого метода заключается в том, что горючее для него легко хранить, а сам процесс не так радиоактивен. Масса электронов реагирующих элементов ничтожна по сравнению массой ядер элементов в ядерной реакции. Андрей Семенов Я вот прочитал статью хорошо посмеялся у меня к чудо автору несколько вопросов: 1. Как вот это происходит "а с другой — литий, если его бомбардировать нейтронами, распадается на нужный нам тритий, ненужный гелий и нейтрон". Может все же атом дейтерия захватывая нейтрон превращается в тритий? Его задача — обжать внутреннюю часть бомбы. Зажатый между двумя атомными зарядами, как кусок железа между молотом и наковальней, горючее начинает термоядерную реакцию".
Что за бред да ещё и внутри заряд? Вы сами то картинки которые и инета накачали рассматривали???? Ядерный заряд рядом находиться а обжатие происходит благодаря радиационной имплозии. Рентгеновские волны распространяются со скоростью света а ударная волна со скоростью звука и рассчитывать на механические воздействие может только полный идиот вроде афтора статьи. В случае с царь бомбой вообще было 2 компактных термоядерных заряда расположенных напротив друг друга. И так вся статья что не слово то чушь полная.... Игорь Э. Неплохо, но корректнее было бы также разъяснить читателям-нефизикам понятие слабого взаимодействия раз уж упомянули сильное , и, самое главное , на чем и основана термоядерная энергетика - понятие энергии связи!!!
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. К этому времени он порвал с советской разведкой и чувствовал себя в полной безопасности. Но весной 1954 года к нему обратился советский агент с просьбой последний раз помочь друзьям прошлых лет по всей видимости, под угрозой разоблачения — и Персей не смог отказаться. Почему эта дата столь важна? Радиохимический анализ убедил советских физиков, что это была настоящая водородная бомба, которой у СССР еще не было. Советский Союз располагал лишь 400-килотонной атомной бомбой с водородным усилением, то есть менее мощной почти в сорок раз.
В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию. Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками". Именно из-за них все живое, оказавшееся даже на расстоянии сотен километров от взрыва и уцелевшее при взрыве, может получить дозу облучения, которая приведет к тяжелым заболеваниям и летальному исходу. Почему при взрыве образуется "гриб"? На самом деле облако грибовидной формы — обыкновенное физическое явление. Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов. Горячий воздух всегда поднимается выше холодного, однако тут его нагрев происходит настолько быстро и так мощно, что он видимым столбом поднимается вверх, закручивается в кольцеобразный вихрь и тянет за собой "ножку" — столб пыли и дыма с поверхности земли. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды. Однако это еще не все.
Атомный заряд служит запалом для водородной бомбы, а дальше происходит термоядерная реакция. Слияние атомов водорода инициирует огненный шторм, который может обратить в пар все живое, стереть с лица земли города и даже целые страны. Берия уверен, что у Советского Союза такая бомба может появиться через год-два. У СССР была агентура внутри «Манхэттенского проекта», в рамках которого сотни ученых и инженеров в секретных лабораториях Лос-Аламоса трудились над созданием и совершенствованием ядерного оружия. Поэтому никто его не вербовал. Это человек, который из идейных соображений эту информацию поставлял, причем из первых рук», - объясняет Владимир Визгин, зав. С середины 1944-го и до начала 1945 года Фукс работал в секретном атомном центре в Лос-Аламосе. Он знал, в каком направлении движутся американцы в создании супербомбы. После победы союзников ученый вернулся в Англию и возглавил отдел теоретической физики в центре ядерных исследований в Харуэлле. В сентябре 1947 года в Лондон прибыл советский резидент - специалист по научно-технической разведке - Александр Феклисов. Именно с ним и будет сотрудничать Фукс. Ученый встречается с Феклисовым в Лондоне раз в 3-4 месяца. Каждый такой контакт тщательно готовится и продолжается не более 20 минут. Пожалуй, самая главная встреча Клауса Фукса с советским резидентом состоялась 13 марта 1948 года в Лондоне в кинотеатре «Одеон». Более того, Фукс рассказал о ходе работ и назвал имена тех, кто работает над созданием водородной бомбы. 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.