СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. Рассекреченные кадры взрыва водородной бомбы мощностью 50 млн тонн.
Принцип работы водородной бомбы
Вся прелесть термоядерной реакции заключается в том, что вы получаете больше энергии, чем затрачиваете на неё. Всё дело в том, что нейтроны и протоны при соединении в ядре становятся немного легче. 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.
Несколько бомбардировщиков с атомными бомбами на борту постоянно находились в воздухе и готовы были в любой момент нанести удар по СССР. 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.
Поделиться 50 лет назад была испытана водородная бомба 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба. Это было четвертое по счету советское испытание ядерного оружия. После испытания Курчатов с глубоким поклоном обратился к 32-летнему Сахарову: "Тебе, спасителю России, спасибо! Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода , дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе.
Это была уже настоящая бомба, сброшенная с самолета. Проект был разработан в 1949 году еще до испытания первой советской ядерной бомбы Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном. Курчатова 30 октября 1961 года на полигоне "Сухой Нос" на архипелаге Новая земля. Измеренная мощность взрыва составила 58,6 мегатонны, что многократно превышало все опытные взрывы, произведенные на территории СССР или США. Изначально планировалось, что бомба будет еще больше и мощнее, однако не существовало ни одного самолета, который мог бы поднять больший вес в воздух. Огненный шар взрыва достиг радиуса примерно 4,6 километра. Теоретически он мог бы вырасти до поверхности земли, однако этому воспрепятствовала отраженная ударная волна, поднявшая низ шара и отбросившая его от поверхности. Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 67 километров для сравнения: современные пассажирские самолеты летают на высоте 8-11 километров. Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар, распространившись всего за несколько секунд, а звуковая волна докатилась до острова Диксон на расстоянии около 800 километров от эпицентра взрыва расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга.
Радиацией было заражено все на расстоянии двух-трех километров.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Если вы посмотрели эту новость «США разрабатывают новую термоядерную бомбу», обязательно расскажи свои впечатления о ней, своим друзьям в соцсетях и в комментариях ниже. Хотя водородные бомбы огромной разрушительной силы и ранее взрывались на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах, это была первая транспортабельная бомба, которая могла нанести катастрофический удар по любому агрессору.
Английского физика, передавшего СССР секреты водородной бомбы, предали советские академики-ядерщики
Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. Водородная бомба химическая формула. Термоядерная реакция в водородной бомбе. или почему при термоядерном взрыве не начинается самоподдерживающаяся термоядерная реакция в воде и в воздухе В своё время Нильс Бор говорил, что теоретически возможно запустить такой мощности, такого объема термоядерную реакцию.
Водородная бомба
термоядерное оружие колоссальной разрушительной силы, использующее в качестве источника энергии синтез тяжёлых ядер дейтерия и трития. «взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза. или почему при термоядерном взрыве не начинается самоподдерживающаяся термоядерная реакция в воде и в воздухе В своё время Нильс Бор говорил, что теоретически возможно запустить такой мощности, такого объема термоядерную реакцию. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году.
Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле
| Как устроена водородная бомба: принцип и мощность | Формула LiD, в советском водородном проекте нежно названная Лидочкой. |
| Самые тяжелые семьдесят пять лет. Предновогодний пост о бомбах доктора Силарда / Хабр | У водородной бомбы нет фугасного действия, при взрыве, как у взрывчатки. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР – Москва 24, 16.01.2018 | В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия. |
| Как устроена водородная бомба: принцип и мощность | Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. |
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
Водородные бомбы, также известные как термоядерные бомбы, намного мощнее атомных бомб и основаны на другом типе ядерной реакции, называемой синтезом. Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее. Взрыв водородной бомбы – неуправляемый термоядерный синтез, что делает его непригодным для энергетических целей, но весьма эффективным для целей разрушения. В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов. 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. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной.
Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва? Инфографика
Басов предложил использовать способность лазера концентрировать в очень малых объемах вещества очень большое количество энергии для создания термоядерной плазмы. При таком способе происходит сжатие очень маленькой сферической мишени с радиусом около 1-2 мм и массой около нескольких миллиграммов. Это на 12 порядков больше, чем на токамаке! Но удерживается эта плазма в момент удара в центре всего лишь десятки пикосекунд. А в чем преимущества и недостатки обеих схем? Главная физическая проблема обоих способов — это неустойчивости процессов, лежащих в основе создания плазмы.
В магнитном удержании — это плазменные неустойчивости. В инерциальном — это гидродинамические неустойчивости. Поэтому сжимать мишень необходимо очень аккуратно, обеспечивая высокую степень сферической симметрии воздействия. Главная техническая проблема — это утилизация термоядерной энергии, которая в реакции изотопов водорода — дейтерия и трития — выделяется в виде энергии альфа-частиц 3. Представляется, что в случае лазерного термоядерного синтеза собрать эту энергию окажется легче, поскольку лазер располагается далеко от области выделения энергии.
Расскажите подробнее про американскую схему? На установке Ливерморской лаборатории имеются 192 лазерных пучка с общей энергией около 2 МДж, которые вводятся в так называемый конвертор — устройство, преобразующее лазерное излучение в рентгеновское. Конвертор представляет собой цилиндр из золота длиной около 9 и диаметром около 6 миллиметров. На торцах цилиндра есть специальные отверстия, через которые вводятся лазерные пучки. Пучки фокусируются на внутренней поверхности этого цилиндра, а в середине конвертора находится термоядерная мишень.
Мишень представляет собой полую оболочку, которая состоит из двух основных элементов — внешнего слоя, так называемого аблятора и намороженного на его внутреннюю поверхность слоя дейтерий-тритиевого льда. Внешняя часть аблятора нагревается рентгеновским излучением, которым заполнен конвертор, до очень высоких температур — около 1 кэВ около 10 млн. В результате на поверхности мишени образуется давление порядка 50 мегабар 50 млн. Это громадное давление за короткое время несколько наносекунд сжимает неиспаренную часть мишени, включая дейтерий-тритиевое горючее к центру. В качестве вещества аблятора используется либо пластик, либо бериллий, в последнее время используется углерод повышенной плотности, грубо говоря — алмаз.
Радиус всей мишени около одного миллиметра, толщины аблятора и слоя дейтерий-тритиевого льда составляют около 100 мкм. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. Да, эти схемы имеют один общий инерциальный подход, основанный на использовании рентгеновского излучения. Происхождение рентгеновского излучения разное. Вещество летит к центру в течение 3-4 наносекунд, а время удержания и горения плазмы в 100 раз меньше -20-40 пикосекунд.
Ударная волна Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда. 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.
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. И только потом происходит процесс термоядерного синтеза, что приводит к резкому нагреву боевого заряда с последующим мощнейшим взрывом. Теоретически максимальный верхний предел мощности атомной бомбы, которую люди в настоящий момент могут изготовить, составляет около 800 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Но такую бомбу никто не делает, так как мощность в 500 000 тонн — уже вершина безумия. Кстати, ядерное топливо уран-235, который используется в атомной бомбе, делится не полностью.
Оно обрушит на капсулу давление в десятки и сотни миллионов атмосфер и разогреет ее содержимое до ста миллионов градусов. Ядра тяжелого водорода начнут сливаться друг с другом и после множества промежуточных реакций превратятся в ядра гелия. Таким образом человечество впервые получило в руки контроль над настоящим ядерным взрывом. Научный руководитель советского ядерного проекта Арзамас-16 Юлий Харитон говорил Стиллману, что русские придумали все сами. Согласно словам Харитона, в марте или апреле 1954 года принцип радиационного сжатия предложил один из главных разработчиков ядерного оружия Яков Зельдович , в будущем великий космолог. Академик Сахаров в своих мемуарах отметил, что тогда же к этой мысли одновременно пришли он сам и еще несколько засекреченных теоретиков. Но Рид со Стиллманом полагают, что информация о радиационном сжатии прибыла от Персея. Правда, только эта информация — остальное советские ученые сделали самостоятельно. Если это действительно так, то Эдварда Теллера можно считать отцом и американской, и советской водородной бомбы.
Формула водородной бомбы. Почему предпочтительнее слияние ядер? Опасность ядерной войны
| Рассекречены данные об испытаниях «Царь-бомбы»: Оружие: Наука и техника: | В основу водородной бомбы положен тот же процесс, который происходит в звездах: четыре атома водорода (точнее, их ядра – протоны) соединяются в атом гелия. |
| «Сахаровская слойка»: секреты появления в СССР водородной бомбы | Госкорпорация «Росатом» показала ранее засекреченный фильм об испытаниях термоядерной водородной бомбы АН602. |