Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США
Но, продолжая исследования уже на основе этих материалов, советские ученые заметно опередили своих западных коллег, то позволило СССР получить сначала первую, а потом и самую мощную термоядерную бомбу. В этом документе рассматривалась возможность использования бомбы с дейтерием. Данное выступление стало началом советской ядерной программы. В 1946 году теоретические исследования тали проводиться в Институте химической физики. Первые результаты этой работы были обсуждены на одном из заседаний Научно-технического совета в Первом главном управлении. Еще через два года Лаврентий Берия поручил Курчатову и Харитону проанализировать материалы о системе фон Неймана, которые были доставлены в Советский Союз благодаря законспирированной агентуре на западе. Данные из этих документов дали дополнительный импульс исследованиям, благодаря которым родился проект РДС-6. Подрыв произошел на атолле Энивотек, в Тихом океане. Устройство не могло использоваться в качестве оружия, так как производился с помощью дейтерия. Кроме того, оно отличалось огромным весом и габаритами.
Такой снаряд просто нельзя было сбросить с самолета. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. После того как в США узнали об успешном использовании РДС-6с, стало ясно что необходимо как можно быстрее сократить отставание от русских в гонке вооружений. Американское испытание прошло 1 марта 1954 года. В качестве полигона был выбран атолл Бикини на Маршалловых островах. Тихоокеанские архипелаги выбирались не случайно. Здесь почти не было населения а те немногие люди, которые жили на близлежащих островах, были выселена накануне эксперимента. Самый разрушительный взрыв водородной бомбы американцев стал известен как «Кастл Браво». Мощность заряда оказалась в 2,5 раза выше предполагаемой.
Взрыв привел к радиационному заражению значительной площади множества островов и Тихого океана , что привело к скандалу и пересмотру ядерной программы. План был написан выдающимся физиком Андреем Сахаровым. Согласно этому решению, группа ученых под руководством Игоря Тамма отправилась в закрытый Арзамас-16. Специально для этого грандиозного проекта был подготовлен Семипалатинский полигон. Перед тем как началось испытание водородной бомбы, там были установлены многочисленные измерительные, киносъемочные и регистрирующие приборы. Кроме того, по поручению ученых там появились почти две тысячи индикаторов. Область, которую затронуло испытание водородной бомбы, включала в себя 190 сооружений. Семипалатинский эксперимент был уникальным не только из-за нового вида оружия. Использовались уникальные заборники, предназначенные для химических и радиоактивных проб.
Их могла открыть только мощная ударная волна. Регистрирующие и киносъемочные приборы были установлены в специально подготовленных укрепленных сооружениях на поверхности и в подземных бункерах. Он получил название Alarm Clock. Первоначально проект этого устройства был предложен как альтернатива Super. В апреле 1947 года в лаборатории в Лос-Аламосе началась целая серия экспериментов, предназначенная для исследования природы термоядерных принципов. От Alarm Clock ученые ожидали наибольшего энерговыделения. Осенью Теллер решил использовать в качестве горючего для устройства дейтерид лития. Исследователи еще не использовали это вещество, но ожидали, что оно позволит повысить эффективность Интересно, что Теллер уже тогда отмечал в своих служебных записках зависимость ядерной программы от дальнейшего развития компьютеров. Эта техника была необходима ученым для более точных и сложных расчетов.
Alarm Clock и РДС-6с имели много общего, но многим и отличались. Американский вариант не был столь практичным как советский из-за своей величины. Большие размеры он унаследовал от проекта Super. В конце концов, американцам пришлось отказаться от этой разработки. Последние исследования прошли в 1954 году, после чего стало ясно, что проект нерентабелен. Взрыв первой термоядерной бомбы Первое в человеческой истории испытание водородной бомбы произошло 12 августа 1953 года. Утром на горизонте появилась ярчайшая вспышка, которая слепила даже через защитные очки. Взрыв РДС-6с оказался в 20 раз мощнее атомной бомбы. Эксперимент был признан удачным.
Ученые смогли достичь важного технологического прорыва. Впервые в качестве горючего был использован гидрид лития. В радиусе 4 километров от эпицентра взрыва волной уничтожило все постройки. Это разрушительное оружие было не только самым мощным. Важным достоинством бомбы являлась ее компактность. Снаряд помещался в бомбардировщик Ту-16. Успех позволил советским ученым опередить американцев. В США в это время было термоядерное устройство, размером с дом. Оно было нетранспортабельным.
Главным аргументом американцев был тот факт, что термоядерная бомба должна быть изготовлена по схеме Теллера-Улама. В ее основе лежал принцип радиационной имплозии. Этот проект будет реализован в СССР через два года, в 1955-м. Водородная бомба была его детищем - именно он предложил революционные те технические решения , которые позволили успешно завершить испытания на Семипалатинском полигоне. В 1953 испытание водородной бомбы показало, что советская наука может преодолеть то, что еще совсем недавно казалось выдумкой и фантастикой. Поэтому сразу после успешного взрыва РДС-6с началась разработка еще более мощных снарядов. На этот раз она была двухступенчатой и соответствовала схеме Теллера-Улама. Бомбу РДС-37 собирались сбросить с самолета. Однако, когда он поднялся в воздух, стало ясно что испытания придется проводить при нештатной ситуации.
Вопреки прогнозам синоптиков, заметно испортилась погода, из-за чего полигон накрыла плотная облачность. Впервые специалисты оказались вынуждены сажать самолет с термоядерной бомбой на борту. Некоторое время на Центральном командном пункте шла дискуссия о том, что делать дальше. Рассматривалось предложение сбросить бомбу в горах неподалеку, однако этот вариант был отклонен, как слишком рискованный. Меж тем самолет продолжал кружить рядом с полигоном, вырабатывая горючее. Решающее слово получили Зельдович и Сахаров. Водородная бомба, взорвавшаяся не на полигоне, привела бы к катастрофе. Ученые понимали всю степень риска и собственной ответственности, и все-таки дали письменное подтверждение того, что посадка самолета будет безопасной. Наконец, командир экипажа Ту-16 Федор Головашко получил команду приземляться.
Посадка была очень плавной. Летчики проявили все свои умения и не запаниковали в критической ситуации. Маневр был идеальным. В Центральном командном пункте облегченно выдохнули. Создатель водородной бомбы Сахаров и его команда перенесли испытания. Вторая попытка была намечена на 22 ноября. В этот день все прошло без внештатных ситуаций. Бомбу сбросили с высоты в 12 километров. Пока снаряд падал, самолет успел удалиться на безопасное расстояние от эпицентра взрыва.
Через несколько минут ядерный гриб достиг высоты 14 километров, а его диаметр - 30 километров. Взрыв не обошелся без трагических происшествий. От ударной волны на расстоянии в 200 километров выбивало стекла, из-за чего пострадало несколько человек. Также погибла девочка, жившая в соседнем ауле, на которую обвалился потолок.
В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.
Первое испытание И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков. 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.
Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар.
В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва — это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки.
Как они образуются. При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени.
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.
Причем и у СССР, и у США были проекты, которые позволяли нанести ответный удар даже в том случае, если бы их центры принятия решений были поражены. Обе страны получили гарантии взаимного уничтожения. Эта концепция предполагала, что если одна страна начнет агрессию против другой, то неминуемо будут уничтожены оба участника конфликта. Угроза апокалипсиса, в свою очередь, станет такой явной, что в реальности никто на этот опасный шаг не решится. Такой порядок вещей, впрочем, все же не стал залогом стабильности.
Терпение Политбюро лопнуло после того, как под турецким Измиром были размещены ракеты средней дальности PGM-19 «Юпитер», которые могли долететь до европейской части СССР за считаные минуты. Генштаб разработал операцию «Анадырь». На Кубу отправили 44 тысячи военнослужащих, 40 ядерных баллистических ракет Р-12 и Р-14, 80 крылатых ракет в ядерном снаряжении, 3 дивизиона тактических ядерных ракетных комплексов «Луна», а также бомбардировщики Ил-28, оснащенные атомными бомбами. Разумеется, этот шаг привел к созданию нового очага напряженности. Военные стали уговаривать президента Кеннеди вторгнуться на Кубу. Фидель Кастро тем временем убеждал Хрущева нанести по Америке превентивный ядерный удар. Эти события вошли в историю под названием «Карибский кризис».
Планета никогда еще не была так близка к апокалипсису. И в Москве, и в Вашингтоне хватало ястребов, которые призывали первыми открыть атомный ящик Пандоры, не дожидаясь, когда это сделает противник. Ситуацию решил поздний ночной звонок, во время которого два вождя обсудили происходящее напрямую. И дали заднюю. Америка, в свою очередь, согласилась вывезти ракеты «Юпитер» из Турции. Может быть, и так. Но это могло быть похоже на детскую сказку, когда два козла встретились на перекладине перед пропастью.
Они проявили козлиную мудрость, и оба упали в пропасть. Вот в чем дело», — заявил вскоре после этого события Никита Хрущев. Карибский кризис стал переломным моментом холодной войны. Именно он спровоцировал появление в США мощного антивоенного движения, которое стало еще активнее во время Вьетнамской войны. Осторожную политику избрали и в СССР. Вплоть до конца 1970-х годов сверхдержавы работали над разрядкой мировой напряженности. Но с приходом к власти в США Рональда Рейгана и после ввода советских войск в Афганистан гонка вооружений началась с новой силой.
Эксперты до сих пор спорят, были ли «Звездные войны» реальной попыткой создать космическую защиту от советского ядерного оружия. Хватает и тех, кто считает нашумевшие заявления Рейгана блефом с целью разогнать гонку вооружений и заставить Советский Союз подорвать свою экономику военными расходами. Русские играют с нами в шахматы, а мы с ними — в «Монополию». Вопрос в том, сумеют ли они поставить нам мат раньше, чем мы их обанкротим Джин Киркпатрикпредставитель США в ООН Вот только несмотря на надежды затянуть СССР как можно глубже в гонку вооружений, «Звездные войны» раскололи в первую очередь американскую элиту. Например, замминистра обороны Ричард Делойер буквально называл этот план бессмысленным. По его мнению, против того количества ядерных ракет, которым располагал Советский Союз, бессильна любая противоракетная система. Несмотря на эти протесты, в конце 1983-го Рейган все же начал реализацию программы.
Для гарантированного уничтожения межконтинентальных баллистических ракет МБР хотели использовать не только ракеты «земля-космос» и «воздух-космос», но и оружие на новых физических принципах — лучевое, электромагнитное, кинетическое. Началась разработка новых видов ракет, способных перехватывать боеголовки в космическом пространстве. Кроме того, были и другие, еще более необычные и фантастические предложения. Например, звучали предложения разместить в космосе системы орбитальных зеркал с наземными лазерами и задействовать излучатели нейтральных частиц, рельсотронов и спутников-перехватчиков. В реализации программы было задействовано около 60 компаний и институтов из США, Великобритании, Германии и других стран. На программу потратили более 30 миллиардов долларов. Это не мешало им вовсю работать над достойным ответом на фантастические идеи противника.
Одним из средств защиты на случай ядерной войны стала система «Периметр», которая известна на Западе под колоритным названием «Мертвая рука». По сути она представляет собой комплекс автоматического массированного ответного ядерного удара. Даже если ракеты противника долетят и уничтожат все командные центры страны, включая «ядерный чемоданчик», автоматическая система сама запустит все доступное оружие по целям на территории США. Тогда она начала бы мониторить сеть датчиков — сейсмических, радиационных, атмосферного давления — на признаки ядерных взрывов», — описывает принцип работы системы один из ее создателей Владимир Ярынич. В то же время «Периметр» служит и страховкой от поспешных решений руководства собственной страны. Поэтому перед тем, как отдать приказ о пуске, этот комплекс проверяет несколько четких параметров. Если система была активирована, сперва она попыталась бы определить, был ли ядерный удар по советской территории.
Если бы это оказалось похожим на правду, система проверила бы наличие связи c Генеральным штабом. Если связь имелась, система автоматически отключилась бы по прошествии некоторого времени — от 15 минут до часа — в отсутствие дальнейших признаков атаки, предположив, что официальные лица, способные отдать приказ о контратаке, по-прежнему живы. Если бы связи не было, "Периметр" решил бы, что Судный день настал. Он незамедлительно передал бы право принятия решения о запуске любому, кто в этот момент находился глубоко в защищенном бункере. В обход обычных многочисленных инстанций», — рассказывает Ярынич. Созданный в 1985 году «Периметр» до сих пор функционирует и стоит на боевом дежурстве. При этом он практически не требует обслуживания и тщательно скрыт от возможного нападения диверсантов Что касается «Звездных войн», то эта программа полностью провалилась и была со скандалом закрыта.
Как устроена водородная бомба
Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой. Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". 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.
Разряд норовит где-то становится тоньше, где-то — толще, вплоть до разрыва кольца с прекращением тока или касанием стенок. С проблемой боролись увеличением размеров камеры, добавлением полоидального магнитного поля вокруг вертикальной оси камеры. Тритий — дорог, и его нужно много для производства энергии. Необходимо использовать размножение нейтронов — используя например литий-7 или свинец, которыми нужно обложить внутреннюю стенку реактора бланкет , и доставать оттуда как-то тритий.
Это значит, что если конструкцию реактора сделать из тех же материалов, то срок службы у нее будет 5 лет, а не 50 как у обычных реакторов. Поскольку плазма с огромной температурой теряет много энергии на излучение, а камера должна быть большой для обеспечения стабильности — минимальная мощность реактора получается большой, сотни мегаватт. Стелларатор — «мятый» бублик, где магнитное поле формируется внешними магнитами очень хитрой формы и обеспечивает стабильность плазмы. По сравнению с токамаком — намного более сложная конструкция.
По «качеству» удержания плазмы сейчас уже уступает токамакам. NIF — National Ignition Facility — идея в том, чтобы сфокусировать свет от 192 импульсных лазеров на мишени, окружающей капсулу с дейтерий-тритиевой смесью. Свет нагревает мишень — она нагревается до миллионов градусов, и равномерно светом «обжимает» капсулу с термоядерным топливом. На хабре кстати 3 года назад писали, что там уже почти все готово.
Проект завершился 30 сентября 2012 года. Оказалось, в компьютерной модели были неточности. По новой оценке, достигнутая в NIF мощность импульса 1. Sandy Z-machine Идея такая: возьмем большую кучу высоковольтных конденсаторов, и резко разрядим их через тоненькие вольфрамовые проволочки в центре машины.
Проволочки мгновенно испаряются, через них продолжает течь огромный ток в 27 миллионов ампер на протяжении 95 наносекунд. Плазма, нагретая до миллионов и миллиардов! Возможно, у этого направления в будущем появится шанс сравниться и превзойти токамаки. Dense Plasma Focus — DPF — «схлопывает» бегущую по электродам плазму с получением гигантских температур.
В марте 2012 на установке, действующей по этому принципу была достигнута температура 1. Levitated Dipole — «вывернутый» токамак , в центре вакуумной камеры висит торообразный сверхпроводящий магнит который и удерживает плазму. В такой схеме плазма обещает быть стабильной сама по себе. Но финансирования у проекта сейчас нет, похоже непосредственно реакцию синтеза на установке не проводили.
Farnsworth—Hirsch fusor Идея проста — размещаем две сферические сетки в вакуумной камере наполненной дейтерием, или дейтерий-тритиевой смесью, прикладываем между ними потенциал в 50-200 тысяч вольт. В электрическом поле атомы начинают летать вокруг центра камеры, иногда сталкиваясь между собой. Выход нейтронов есть, но он довольно мал.
Они действуют по принципу деления. Во время взрыва запускается цепная реакция, которая провоцирует деления ядер на два, с сопутствующим высвобождением энергии. Для этой реакции в основном используют уран и плутоний. С этими элементами и связаны наши представления о том, из чего делаются ядерные бомбы. Так как в природе уран встречается лишь в виде смеси трех изотопов, из которых только один способен поддерживать подобную реакцию, необходимо производить обогащение урана. Альтернативой является плутоний-239, который не встречается в природе, и его нужно производить из урана.
Если в урановой бомбе идет реакция деления, то в водородной реакция слияния — в этом суть того, чем отличается водородная бомба от атомной. Все мы знаем, что солнце дает нам свет, тепло, и можно сказать жизнь. Те же самые процессы, что происходят на солнце, могут с легкостью уничтожать города и страны. Взрыв водородной бомбы рожден реакцией синтеза легких ядер, так называемого термоядерного синтеза. Это «чудо» возможно благодаря изотопам водорода — дейтерию и тритию. Собственно поэтому бомба и называется водородной. Также можно увидеть название «термоядерная бомба», по реакции, которая лежит в основе этого оружия. И это очередной повод вспомнить о масштабах ее разрушительных последствий и о том, какую угрозу представляет собой оружие массового поражения. Карибский кризис 1962 года показал, насколько хрупким и беззащитным может быть мир на фоне ядерной угрозы, поэтому в бессмысленной гонке на уничтожение друг друга СССР и США смогли прийти к компромиссу и подписать первый договор, регламентировавший разработку ядерного оружия, — Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой, к которому впоследствии подключились многие страны мира.
Теоретическая возможность получения энергии путем термоядерного синтеза была известна еще до Второй мировой войны. Также известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путем сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества, но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии. Именно эта реакция протекает в недрах звезд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжелые ядра гелия. Полученного количества энергии достаточно для того, чтобы запустить цепную реакцию, вовлекая в нее весь возможный водород. Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой. Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». 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.
Гораздо опаснее для человека ударная взрывная волна, расходящаяся по поверхности земли от эпицентра взрыва по окружности радиусом, достигающим 700 км, и радиоактивные осадки, выпадающие из того самого грибовидного облака. В день на полигонах могли производиться по три-четыре эксперимента, в ходе которых изучалась динамика взрыва, поражающие способности, потенциальный ущерб противника. Первый опытный образец был взорван 27 августа 1949 года, а последнее испытание ядерного оружия в СССР произвели 25 декабря 1962-го. Все испытания проходили в основном на двух полигонах — на Семипалатинском полигоне или «Сияпе», расположенном на территории Казахстана, и на Новой земле, архипелаге в Северном Ледовитом океане. Там осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны, что в 450 раз превышало мощность бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки. Впрочем, называть это устройство бомбой в прямом смысле слова нельзя. Это была конструкция с трехэтажный дом, заполненная жидким дейтерием. А вот первое термоядерное оружие в СССР было испытано в августе 1953 года на Семипалатинском полигоне. 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.
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.
Например, атомная бомба, сброшенная американцами на Хиросиму, Япония, содержала 60 килограммов урана-235. Но успешному делению подверглось только 700 граммов топлива. Поэтому, если вы хотите создать крупную ядерную бомбу с большой мощностью и оснастить ею боеголовку управляемой ракеты, вы должны овладеть технологией водородной бомбы. Водородная бомба более сложная для изготовления. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. Отсюда у водородных бомб есть альтернативное название — термоядерное оружие. По сути, внутри термоядерной бомбы содержится небольшая атомная бомба, которая взрывается во время детонации, а высвобождаемая при этом энергия используется в качестве своеобразного термоядерного «детонатора». Топливо для ядерного синтеза нагревается до невероятно огромной температуры. Но этого мало для запуска термоядерного синтеза. Создание необходимых условий обеспечивает плутониевый стержень, который в результате сжатия переходит в надкритическое состояние — начинается ядерная реакция внутри контейнера.
Испускаемые плутониевым стержнем в результате деления ядер плутония нейтроны взаимодействуют с ядрами лития-6, в результате чего получается тритий, который далее взаимодействует с дейтерием.
Как устроена водородная бомба
тип ядерного оружия, разрушительная сила которого Разработка водородной бомбы. Конструкция бомбы состояла из чередующихся сферических слоев делящихся материалов и термоядерного горючего (дейтерий, тритий). Чем термоядерная бомба отличается от атомной? Водородная бомба — ядерное оружие, которое использует процесс термоядерного синтеза для создания огромного количества энергии.
ВОДОРОДНАЯ БОМБА
Водородная бомба Термоядерное оружие (она же водородная бомба) — тип ядерного, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например. термоядерные (термоядерные бомбы, водородные бомбы) — более современное оружие, в котором принцип действия «атомной бомбы» усиливается термоядерным синтезом. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. Водородная бомба – это термоядерный боеприпас комбинированного действия, использующий оба указанных принципа ядерных реакций.
Принцип работы водородной бомбы
Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2. ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Отметим, что реализация ключевого для водородной бомбы принципа сжатия термоядерной взрывчатки в «Слойке» был иным, чем в бомбе Теллера-Улама.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого "свечой", который вступал в реакцию ядерного деления, т. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы. Операция Плющ Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г. Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония.
Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива. Контейнер с первичным и вторичным зарядами был помещен в стальной корпус 80 дюймов шириной и 244 дюйма длиной со стенками в 10-12 дюймов толщиной, что было крупнейшим примером кованого изделия до того времени. Внутренняя поверхность корпуса был выстлана листами свинца и полиэтилена для отражения излучения после взрыва первичного заряда и создания плазмы, разогревающей вторичный заряд. Все устройство весило 82 тонны.
Вид устройства незадолго до взрыва показан на фото ниже. Первое испытание термоядерной бомбы состоялось 31 октября 1952 г. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны. Аттол Эниветок, на котором он был произведен, был полностью разрушен.
Момент взрыва показан на фото ниже. Из описания выше становится ясно, что американцами на Эниветоке была взорвана собственно не бомба, как вид готового к применению боеприпаса, а скорее лабораторное устройство, громоздкое и весьма несовершенное. Советские же ученые, несмотря на небольшую мощность всего 400 кг, испытали вполне законченный боеприпас с термоядерным топливом в виде твердого дейтерида лития, а не жидкого дейтерия, как у американцев. Кстати, следует отметить, что в составе дейтерида лития используется только изотоп 6Li это связано с особенностями прохождения термоядерных реакций , а в природе он находится в смеси с изотопом 7Li.
Поэтому были построены специальные производства для разделения изотопов лития и отбора только 6Li. Достижение предельной мощности Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала. Наконец, 30. Этот трехступенчатый боеприпас разрабатывался на самом деле как 101,5-мегатонная бомба, но стремление снизить радиоактивное заражение территории заставило разработчиков отказаться от третьей ступени мощностью в 50 мегатонн и снизить расчетную мощность устройства до 51,5 мегатонн.
При этом 1,5 мегатонны составляла мощность взрыва первичного атомного заряда, а вторая термоядерная ступень должна была дать еще 50. Реальная мощность взрыва составила до 58 мегатонн. Внешний вид бомбы показан на фото ниже. Последствия его были впечатляющими.
Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км.
В результате сорвалась намеченная на май встреча глав правительств четырех ведущих стран в Париже. Также отменился ответный визит Эйзенхауэра в Москву. Неспокойно было и в Африке, где также сталкивались интересы ведущих держав. Главной же проблемой в отношениях между Москвой и Вашингтоном стала задача мирного урегулирования германского вопроса, в котором основным было определение статуса Западного Берлина — то, что потом будет названо Берлинским кризисом, сопровождавшимся неприкрытыми угрозами в адрес СССР со стороны США. Это был период ядерного превосходства Соединенных Штатов, которые использовали мораторий для резкого наращивания числа ядерных боеприпасов разного типа и суммарного мегатоннажа своего ядерного арсенала. Так, если к началу моратория в арсенал Вашингтона входило 7,5 тысячи ядерных и термоядерных зарядов общим мегатоннажем 17,3 гигатонны тротилового эквивалента, то во время моратория в 1960 году число зарядов увеличилось до 18,6 тысячи, а общий мегатоннаж возрос до 20,5 гигатонны. На фоне сложной военно-политической обстановки советское руководство приняло решение выйти из моратория на ядерные испытания. Об этом Хрущев сообщил ведущим советским физикам-атомщикам на закрытой встрече в Кремле 10 июля 1961 года. Как создавали супермощную термоядерную бомбу Работы над созданием мощной термоядерной бомбы начались задолго до 1961 года — в 1956-м в специально созданном НИИ-1011 приступили к созданию советской "Царь-бомбы" АН602, которая, по мнению Москвы, должна была стать самым надежным средством сдерживания.
Авторы изделия предусмотрели для нее трехступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени расчетный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны запускал термоядерную реакцию во второй ступени вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн. Она же в свою очередь инициировала так называемую ядерную реакцию Джекила — Хайда деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза в третьей ступени еще 50 мегатонн мощности. Так что общая расчетная мощность АН602 должна была составить 101,5 мегатонны. Такое оружие устрашило даже разработчиков — они пришли к выводу, что взрыв подобной конструкции вызовет чрезвычайно мощное радиационное загрязнение. В итоге конструкторский коллектив, в который входили Виктор Адамский, Андрей Сахаров, Юрий Бабаев, Юрий Смирнов и Юрий Трутнев, решил отказаться от реакции Джекила — Хайда в третьей ступени бомбы и заменить урановые компоненты на их свинцовый эквивалент.
Бомбардировщик Ту-95. Поэтому возможности проверять любую интересную идею на практике просто не было. Но в итоге Сахарова в приказном порядке включили в рабочую группу. Андрей Сахаров, начало 1950-х. А ведь среди физиков-ядерщиков он был самым молодым и наименее именитым.
В водородных бомбах для этого используются ядерные заряды. В момент взрыва они сжимают и нагревают находящийся в сердечнике бомбы дейтерий так, чтобы произошла реакция синтеза. Благодаря этому мощность взрыва термоядерного оружия более чем в пять раз выше, чем у атомной бомбы, а площадь распространения радиоактивных осадков увеличивается в 5-10 раз.
Сам, вероятно, не знает 0 Николай Николаев 03 Декабря 2021, 03:16 Каков механизм получения из реакции ядерного синтеза энергии большей, чем затрачивается на этот синтез? Если в реакции ядерного распада используются свертяжёлые неустойчивые ядра, уже созданные природой, то есть, природа уже затратила энергию на создание критического состояния, то лёгкие ядра очень устойчивы и чтобы заставить их вступить в синтез, необходимо затратить энергии больше, чем может быть получено из этого синтеза. В любом советском учебнике по гражданской обороне написано гораздо понятнее и правильнее 1 Nicolay1 30 Апреля 2021, 16:43 При взрыве водородной бомбы основная энергия выделяется в виде выделения нейтронов при слиянии двух изотопов водорода из которых образуется один атом гелия.
Автор именно эту подробность скрыл. Во сколько раз дейтерид лития сжимается,? В миллиард?
Как устроена водородная бомба
В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него. В результате научных исследований воды H2O , было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода. Она содержит «тяжёлые» изотопы водорода 2H или дейтерий , ядра которых, помимо одного протона, содержат так же один нейтрон частицу, близкую по массе к протону, но лишённую заряда. Науке известен также тритий — третий изотоп водорода, ядро которого содержит 1 протон и сразу 2 нейтрона. Для трития характерна нестабильность и постоянный самопроизвольный распад с выделением энергии радиации , в результате чего образуется изотоп гелия.
Следы трития находят в верхних слоях атмосферы Земли: именно там, под действием космических лучей молекулы газов, образующие воздух, претерпевают подобные изменения. Получение трития возможно также и в ядерном реакторе путём облучения изотопа литий-6 мощным потоком нейтронов. Разработка и первые испытания водородной бомбы В результате тщательного теоретического анализа, специалисты из СССР и США пришли к выводу, что смесь дейтерия и трития позволяет легче всего запускать реакцию термоядерного синтеза. Вооружившись этими знаниями, учёные из США в 50-х годах прошлого века принялись за создание водородной бомбы.
И уже весной 1951 года, на полигоне Эниветок атолл в Тихом океане было проведено тестовое испытание, однако тогда удалось добиться лишь частичного термоядерного синтеза.
Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров. Огненный шар Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала. Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение.
Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты. Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия.
В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза — дейтерида лития в смеси с тритием «первая идея Сахарова». Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления, имел коэффициент умножения до 30 раз меньший по сравнению с современными устройствами по схеме Теллер — Улам. Расчёты показали, что разлёт не прореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн.
После проведения США испытания « 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 Харитоном ещё 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 объёмах, повторив таким образом схему Теллера — Улама.
Следующий большой шаг был предложен и развит Франк-Каменецким , Трутневым , Сахаровым и Зельдовичем в 1953 году. А именно, был выполнен «Проект 49», предполагающий использование рентгеновского излучения реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом, то есть была разработана идея радиационной имплозии. 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 58 мегатонн «мощного» изделия [12] , доставленная бомбардировщиком Ту-95. Однако такой вариант отвергли, так как он бы привёл к сильнейшему загрязнению полигона осколками деления, и урановая оболочка была заменена на свинцовую [8]. Это было самое мощное взрывное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле.
Великобритания[ править править код ] В Великобритании разработки термоядерного оружия были начаты в 1954 году в Олдермастоне группой под руководством сэра Уильяма Пеннея, ранее участвовавшего в Манхэттенском проекте в США. В целом информированность британской стороны по термоядерной проблеме находилась на зачаточном уровне, так как Соединённые Штаты не делились информацией, ссылаясь на закон об Атомной энергии 1946 года. Тем не менее британцам разрешали вести наблюдения, и они использовали самолёт для отбора проб в ходе проведения американцами ядерных испытаний , что давало информацию о продуктах ядерных реакций, получавшихся во вторичной стадии лучевой имплозии.
Из-за этих трудностей в 1955 британский премьер-министр Энтони Иден согласился с секретным планом, предусматривавшим разработку очень мощной атомной бомбы в случае неудачи Олдермастонского проекта или больших задержек в его реализации. В 1957 году Великобритания провела серию испытаний на островах Рождества в Тихом океане под общим наименованием «Operation Grapple» Операция Схватка. Первым под наименованием «Short Granite» Хрупкий Гранит было испытано опытное термоядерное устройство мощностью около 300 килотонн, оказавшееся значительно слабее советских и американских аналогов.
Москва требовала от Вашингтона убрать американские ракеты из Турции и не размещать их в Западной Германии. Неспокойно было в Африке - там началась деколонизация, и "два мира - две системы" боролись за влияние на вновь образующиеся государства и те, что традиционно были в русле их внешней политики. В Европе тех лет камнем преткновения была проблема германского урегулирования. По обе стороны Берлинской стены, спешно возведенной за полтора года до описываемых событий и разделившей мир в прямом и переносном смыслах, пытались доказать правоту своего выбора, преимущества своей идеологии и своего государственного устройства. Зигфрид Майсгайер, главный редактор еженедельника "Вохенпост", в репортаже из Берлина для журнала "Огонек" так описывал январь 63-го и настроения в Германской Демократической Республике: "Тот, кто был в Берлине, никогда не забудет этих дней. 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".
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. Первая советская водородная бомба в секретных документах называлась «Изделие РДС-6». Водородная бомба — ядерное оружие, которое использует процесс термоядерного синтеза для создания огромного количества энергии. Водородная бомба (также известная как водородная бомба, слитая бомба, или термоядерная бомба) является атомной бомбой, чья основной энергия исходит от синтеза легких ядер. Чем термоядерная бомба отличается от атомной?
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез. Водородная бомба является гораздо более продвинутой и технологичной, чем атомная.