Водородная бомба содержит корпус осесимметричной формы с хвостовыми стабилизаторами, внутри которого смонтирован термоядерный заряд, и систему управления с датчиком инициирования взрыва. Водородные бомбы, считающиеся ядерным оружием, работают с использованием комбинации ядерного деления и термоядерного синтеза. Такой стереотип работы нейтронной бомбы возник еще во времена СССР из-за непонимания принципа ее работы.
Как работает водородная бомба
Принцип действия водородной бомбы или термоядерного заряда, основаны на комбинации ядерного деления и ядерного синтеза. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
| 60 лет назад водородная бомба помогла СССР достичь ядерного паритета с США - Российская газета | Работа создателей первой водородной бомбы, в том числе и сотрудников КБ-11, была высоко оценена советским правительством. |
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». |
| Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы | Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях. |
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
Научный руководитель советского ядерного проекта Арзамас-16 Юлий Харитон говорил Стиллману, что русские придумали все сами. Согласно словам Харитона, в марте или апреле 1954 года принцип радиационного сжатия предложил один из главных разработчиков ядерного оружия Яков Зельдович , в будущем великий космолог. Академик Сахаров в своих мемуарах отметил, что тогда же к этой мысли одновременно пришли он сам и еще несколько засекреченных теоретиков. Но Рид со Стиллманом полагают, что информация о радиационном сжатии прибыла от Персея. Правда, только эта информация — остальное советские ученые сделали самостоятельно. Если это действительно так, то Эдварда Теллера можно считать отцом и американской, и советской водородной бомбы. Но об этом я напишу немного позже. Фото: www.
При этом излучение ядер может быть трех типов: альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Последние — самые опасные, так как они способны выбивать электроны из атомов живых клеток, что приводит к их гибели лучевая болезнь. Важным свойством ядер изотопов является их способность к расщеплению под воздействием потоков нейтронов. При этом процессе выделяется энергия, а также новые нейтроны, которые действуют на соседние атомы, которые опять-таки распадаются, выделяя энергию и новые нейтроны. Этот процесс лавинообразно нарастает и называется цепной реакцией.
Так и работает атомная бомба, выделяя в процессе расщепления ядер чудовищную энергию и смертельное излучение. Почему же в природе не происходит цепной реакции? Дело в том, что для этого требуется, чтобы масса вещества превысила некую критическую величину — критическую массу. Если масса вещества меньше критической массы, то испускаемых им нейтронов будет не хватать для запуска цепного процесса. Теперь рассмотрим конструкцию атомной бомбы в самом простом варианте. В корпус боеприпаса помещается две части изотопа например, уран-235 , разделенные друг с другом — так, чтобы каждая из частей имела докритическую массу, но в сумме масса превышала критическую.
За одной такой частью располагается обычный тротиловый заряд. Тротиловый заряд подрывается, и одна часть урана с огромной силой соединяется с другой, образуя уже критическую массу. Далее следует цепная реакция с огромным выделением энергии и сопутствующими ей поражающими факторами, уничтожающими всё вокруг на многие километры. Почему нельзя соединить оба куска просто так, без тротилового заряда? Дело в том, что в этом случае при медленном соединении обеих частей вещества вся энергия, выделенная при обмене нейтронами, будет уходить в нагрев. Чем ближе друг к другу будут обе части, тем больше будут они нагреваться и в конце концов расплавятся сами и расплавят всю конструкцию бомбы.
Нам же необходимо получить взрывной рост плотности энергии. Этого можно достичь только при очень быстром сближении частей — таком быстром, чтобы возрастание потока нейтронов не успевало бы за скоростью сближения.
Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным.
Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4е8 Мт в тротиловом эквиваленте. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную примерно 15 Мт авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия.
Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно "Счастливый дракон", а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции.
Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу. Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом.
Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HБ заряд-инициатор термоядерной реакции небольшая атомная бомба , в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием используется изотоп лития с массовым числом 6. Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий.
Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе. Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы.
Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление супербомба. На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием.
Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах. Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы.
Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт.
За мгновение содержимое бомбы вступает в контакт с кислородом и в хвостовой её части происходит подрыв при помощи вторичного заряда. Такой принцип действия ОДАБ называется двухтактным. Инфографика зарубежного издания напомним, что "вакуумная" - технически неверный термин В ходе первого такта происходит распыление топливной массы, в ходе второго — подрывается образовавшаяся воздушно-топливная смесь. После подрыва кислород выгорает, что приводит к образованию области с экстремально низким давлением, после чего возникает обратная "всасывающая" ударная волна. Этот и другие мифы о термобарических и объёмно-детонирующих боеприпасах мы разбирали в отдельной статье. После детонации наблюдается стремительное повышение температуры до 2000-3000 градусов. Для сравнения: температура в крематории составляет чуть более 1000 градусов. Облако топливовоздушной смеси обладает дисковидной формой, что позволяет направить ударную волну в стороны и, соответственно, усилить поражающий эффект. Последняя впервые была продемонстрирована осенью 2007 года, однако опыт её дальнейшего применения неизвестен.
Её эффективность поражения сопоставима с ядерным оружием.
Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
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. Он был окружен колючей проволокой в несколько рядов, его охраняли военные, а режимность соблюдалась буквально во всем.
Мне говорили, если тебя спрашивают, где ты живешь, то живешь в почтовом ящике», - вспоминает дочь физика Виктора Адамского Елена Адамская. Привлечь к работам по водородной бомбе физиков, занимавшихся проблемами термоядерной реакции, предложил Игорь Курчатов - научный руководитель Атомного проекта СССР. Вопрос решался на самом высоком уровне. Вавилов выбрал некоторое количество людей, во главе с выдающимся физиком Игорем Таммом. Тамм подобрал небольшую группу, Сахаров, кстати, входил в эту группу», - рассказывает Владимир Визгин. В документе упоминалось два варианта. Одна из бомб должна быть создана, по сути, по американским лекалам.
Это изделие проходит под кодовым названием РДС-6Т. В ней предполагалось цилиндрическое расположение заряда. Второе изделие РДС-6С. Ее конструкция представляла собой «слоеный пирог» из урана и термоядерного горючего, окруженных взрывчатым веществом.
Этот завод и являлся тем «новым заводом», контракт на строительство которого, как сообщил Дин, был подписан через четыре дня после заседания Комиссии в июне 1951 г. Дейтерид лития-6 очень важен по двум причинам. Он не только обеспечивает возможность хранения дейтерия при комнатной температуре и, таким образом, исключает необходимость превращения его в жидкое состояние при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Он также делает возможным получение трития — второго элемента, необходимого для создания водородной бомбы в конечной стадии — в самый момент ее взрыва. Дело в том, что в дейтериде лития содержится в виде твердого вещества не только водород-2, но потенциально имеется и водород-3. Это чудо совершают нейтроны, выделяемые детонатором — атомным «снарядом». Нейтрон, попадающий в ядро атома лития-6, образует составной элемент из трех протонов и четырех нейтронов. При попадании нейтрона большой энергии составное ядро становится крайне неустойчивым и немедленно распадается на две части: водород-3 тритий с ядром из одного протона и двух нейтронов и гелий с ядром из двух протонов и двух нейтронов. Меньше чем за миллионную долю секунды взрыв атомной бомбы освобождает дейтерий и тритий и в тоже время создает температуру более чем в 50 млн. Возможна и другая, хотя и менее вероятная, реакция синтеза.
Две ядерные частицы дейтерия один протон и один нейтрон могут при высокой температуре ядер- ного деления соединиться с ядром лития три протона и три нейтрона , образовав ядро из четырех протонов и четырех нейтронов. Это ядро очень неустойчивой разновидности бериллия, которое немедленно распадется на два ядра гелия, содержащих по два протона и два нейтрона. При синтезе одного килограмма исходных продуктов освободится огромная энергия, эквивалентная 60 000 тонн тротила, что в три раза больше взрывной силы атомной бомбы. Получение нового химического соединения, позволившего создать водородную бомбу, показывает, что может быть в принципе создано еще более страшное оружие — кобальтовая бомба. Кобальтовая бомба — это в сущности та же водородная бомба, но в качестве материала для корпуса, внутри которого находятся активные вещества, вместо стали, превращающейся при взрыве в слабо радиоактивное облако пара, используется кобальт. Превратившись при взрыве в пар, кобальт образует радиоактивное облако в 320 раз смертоноснее радия. Об этом виде водородной бомбы Альберт Эйнштейн сказал: «Если удастся ее создать, то радиоактивное отравление атмосферы, а следовательно, уничтожение всякой жизни на Земле станет в пределах технических возможностей».
При синтезе ядер 600 граммов трития с ядрами 400 граммов дейтерия, т. Это небольшое количество нейтронов вызовет образование 12 килограммов смертоносного кобальта атомный вес его 60 , радиоактивность которого эквивалентна громадному количеству 3832 килограмма! Кобальтовую бомбу можно взорвать на пустой барже в середине океана; вес ее может быть любым. Если к обычным компонентам добавить около тонны дейтерия в виде твердого соединения, то такое чудовище, синтезируясь в гелий, выделит до ИЗ килограммов свободных нейтронов. Они сделают радиоактивными 7,5 тонны радиоактивного кобальта, что эквивалентно почти 2,3 миллиона килограммов радия. По мнению профессора Гаррисона Брауна, радиохимика из Калифорнийского технологического института, если кобальтовую бомбу с одной тонной дейтерия взорвать в Тихом океане в тысяче километров к западу от Калифорнии, то через день после взрыва радиоактивная пыль достигнет Калифорнии, а через четыре-пять дней — Нью-Йорка и уничтожит жизнь на всем своем пути. Он добавляет: «Аналогичным образом, если западные державы взорвут водородно-кобальтовые бомбы на долготе Праги, то они уничтожат всю жизнь на площади в 2300 километров ширины от Ленинграда до Одессы и в 3000—4800 километров длины от Праги до Уральских гор.
Это привело бы к созданию невиданной в истории «выжженной земли». Профессор Сциллард подсчитал, что 400 однотонных кобальтовых бомб выделят такое количество радиоактивного излучения, которого будет достаточно, чтобы уничтожить все живое на Земле. Почему не может быть новой войны? Это произошло за час до рассвета в понедельник 21 мая 1956 г. Я стоял на палубе флагманского военного корабля «Маунт МакКинли» и наблюдал за взрывом первой экспериментальной американской водородной бомбы. Бомба была сброшена в районе острова Наму атолла Бикини с бомбардировщика «Б-52», имевшего в то время самую высокую скорость в мире. Взрыв произошел на высоте около 5 тысяч метров, в то время как бомба была сброшена с высоты 16 километров.
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. Это была первая бомба, способная донести до потенциального противника апокалипсическую силу мегатонною разрушения, эквивалентную миллионам тонн тротила. Через темные очки я наблюдал за тем, как над сине-черными просторами Тихого океана поднималось сверхсолнце, заливая все ослепительным зелено-белым светом, сила которого в какой-то миг была равна свету пятисот полуденных солнц. Потрясенный, я смотрел, как на глазах рос огромный огненный шар, диаметр которого в доли секунды достиг шести с половиной километров, что в двадцать раз превышало диаметр огненного шара атомных бомб, разрушивших Хиросиму и Нагасаки. Почти в течение часа после исчезновения огненного шара я с изумлением следил за громадным многоцветным облаком, рожденным в гигантской колонне огня. Это облако поднималось и расширялось, пока кипящий гриб на ее вершине не поднялся примерно на сорок километров в стратосферу и не закрыл участок неба длиной в полторы сотни километров, окрашенный лучами восходящего солнца. Я видел своими глазами, что огненный шар и грибообразное облако меньших размеров сделали с городом Нагасаки, и был потрясен, представив, что может сделать водородная бомба, взрыв которой я сейчас наблюдал, с такими великими городами мира, как Нью-Йорк, Вашингтон, Чикаго, Париж, Лондон, Рим или Москва.
Но тут мне пришла в голову утешительная мысль, в правоте которой я все более убеждался после этого исторического утра. Это громадное сверкающее облако и его грибообразная вершина, думал я, в действительности являются как бы зонтиком, который навсегда защитит человечество от угрозы уничтожения в случае любой атомной войны. Растущее сверхсолнце казалось мне символом восхода новой эры, в которой станет невозможным любая большая война, потому что ни один агрессор не сможет теперь развязать войну, не рискуя, что сам будет немедленно полностью уничтожен. Этот покрывающий весь мир «зонтик», как я впоследствии убедился, будет защищать нас повсеместно до тех пор, пока не настанет время, а оно должно настать, когда человечество сможет перековать атомные мечи на орала, обуздав гигантскую силу водорода в океанах и вступив в эру такого изобилия, о котором мир никогда еще не осмеливался мечтать. Тем, кто хотел бы прекращения нами испытания в Тихом океане, я бы сказал: «Эти испытания и испытания других будущих совершенных моделей являются эффективным суррогатом войны. Я уверен, и история это засвидетельствует, что третья мировая война произошла и была выиграна на тихоокеанском полигоне на Маршальских островах без потери единой человеческой жизни и без нанесения малейшего ущерба какому-либо населенному пункту на Земле». То, что это не просто пустые мечты, может быть подтверждено рядом простых фактов.
Атомная бомба, взорванная в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 г. Эта бомба несла заряд, эквивалентный двадцати тысячам тонн тротила, т. Сейчас, когда мы измеряем мощность бомбы мегатоннами— величиной, эквивалентной миллионам тонн тротила,— бомба мощностью порядка нескольких килотонн кажется по сравнению с ней сущим пустяком, к тому же устаревшим. Тем не менее это устаревшее сейчас атомное оружие равнялось 2000 десятитонных фугасок, казавшихся в начале второй мировой войны настоящими чудовищами. Чтобы осуществить бомбардировку, равноценную бомбардировке Нагасаки, потребовалось бы по крайней мере две тысячи самолетов «Б-29» — самых больших бомбардировщиков времен второй мировой войны, каждый из которых стоил около одного миллиона долларов. С экипажем из девяти человек на каждом бомбардировщике такой налет потребовал бы 18 тысяч хорошо обученных молодых американских летчиков. Нагасакскую же бомбу вез всего один «Б-29» с экипажем из девяти человек.
Через несколько лет этот эквивалент в виде фугасных бомб настолько устарел, что не годился даже в качестве сравнения для детонатора многомегатонной водородной бомбы. Для взрыва такой водородной бомбы у нас существуют усовершенствованные модели обычных атомных бомб с применением урана-235 или плутония мощностью в пятьсот килотонн тротиловый эквивалент 500 тысяч тонн или меньшие бомбы, но гораздо большей мощности, чем бомбы, сброшенные на города Японии. После успешного испытания нашей первой транспортабельной многомегатонной водородной бомбы мы вступили в мегатонный век, когда сила взрыва одной водородной бомбы, находящейся на борту самолета и сброшенной на цель, намного превосходит мощность всех взрывчатых веществ, сброшенных на Германию, Италию и Японию, вместе взятых, в течение всей второй мировой войны. Действительно, мощность десятимегатонной бомбы, примерно равной той, взрыв которой я наблюдал на Бикини, в пять раз больше мощности всех взрывчатых веществ, сброшенных в течение второй мировой войны военно-воздушными силами всех ее участников. Что произойдет, если десятимегатонная бомба будет сброшена на город? Мы можем себе это представить на основании официальных данных Комиссии по атомной энергии, где приводятся последствия взрыва бомбы мощностью в пять мегатонн тротиловый эквивалент пять миллионов тонн во время испытаний в ноябре 1952 г. Этот взрыв, известный под условным названием «Майк», причинил самые большие разрушения, которые когда- либо наблюдались во время испытаний,— полное уничтожение всего в радиусе пяти километров, сильные и умеренные повреждения в радиусе одиннадцати километров, легкий ущерб в радиусе до шестнадцати километров.
Если бы такой взрыв произошел в Вашингтоне с эпицентром в Капитолии, это стерло бы с лица Земли территорию от Арлингтонского кладбища на западе до реки Анакоста на востоке и от Солдатского дома на севере до Боллинг Филд на юге. При взрыве этой пятимегатонной бомбы образовался бы самый большой огненный шар с максимальным диаметром пять с половиной километров, который смог бы занять площадь, равную одной четвертой части острова Манхэттен — сердца Нью-Йорка. Если бы эпицентр взрыва находился там, где расположен Эмпайр Стейт Билдинг, то огненный шар занял бы пространство между Вашингтон-сквером и Центральным парком.
Возможный радиус поражения самой мощной бомбой в истории человечества. Фото: nuclearsecrecy.
Подводные лодки, строительство которых к 60-м в СССР началось ударными темпами, могли решить эту проблему. Математик Михаил Лаврентьев. Ядерная торпеда Лаврентьева не должна была разрушать инфраструктуру прямым взрывом. Предложение академика было простым — имитировать землетрясение в море с помощью взрыва 100 мегатонн термоядерного заряда.
Если же изменить количество нейтронов, вы получите изотоп того же элемента, что у вас в руках. Большинство атомных ядер стабильны, но некоторые из них неустойчивы радиоактивны. Эти ядра спонтанно излучают частицы, которые ученые называют радиацией. Этот процесс называется радиоактивным распадом. Бета-распад: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Выброшенный электрон является бета-частицей. Спонтанное деление: ядро распадается на несколько частей и выбрасывает нейтроны, а также излучает импульс электромагнитной энергии — гамма-луч. Именно последний тип распада используется в ядерной бомбе. Свободные нейтроны, выброшенные в результате деления, начинают цепную реакцию, которая высвобождает колоссальное количество энергии. Из чего делают ядерные бомбы? Их могут делать из урана-235 и плутония-239. Наиболее распространенный 238U не поддерживает цепную реакцию: на это способен лишь 235U. Поэтому уран приходится искусственно обогащать. Для этого смесь урановых изотопов разделяют на две части так, чтобы в одной из них оказалось больше 235U. Обычно при разделении изотопов остается много обедненного урана, не способного вступить в цепную реакцию — но есть способ заставить его это сделать. Дело в том, что плутоний-239 в природе не встречается. Зато его можно получить, бомбардируя нейтронами 238U. Как измеряется их мощность? Она измеряется в килотоннах кт и мегатоннах Мт. Мощность сверхмалых ядерных боеприпасов составляет менее 1 кт, в то время как сверхмощные бомбы дают более 1 Мт. Мощность советской «Царь-бомбы» составляла по разным данным от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте, мощность термоядерной бомбы, которую в начале сентября испытала КНДР, составила около 100 килотонн. Кто создал ядерное оружие? Американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми продемонстрировал, что элементы, подвергшиеся бомбардировке нейтронами, могут быть преобразованы в новые элементы. Результатом этой работы стало обнаружение медленных нейтронов, а также открытие новых элементов, не представленных на периодической таблице. Вскоре после открытия Ферми немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами, в результате чего образовался радиоактивный изотоп бария. Эта работа взбудоражила умы всего мира. В Принстонском университете Нильс Бор работал с Джоном Уилером для разработки гипотетической модели процесса деления. Они предположили, что уран-235 подвергается делению.
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
Фото: nuclearsecrecy. Подводные лодки, строительство которых к 60-м в СССР началось ударными темпами, могли решить эту проблему. Математик Михаил Лаврентьев. Ядерная торпеда Лаврентьева не должна была разрушать инфраструктуру прямым взрывом. Предложение академика было простым — имитировать землетрясение в море с помощью взрыва 100 мегатонн термоядерного заряда. Однако главным разрушителем берегов потенциального противника должна была стать не высота, а длина волны.
Некий Станислав Улам выработал основные принципы, предложив разместить отдельно термоядерный заряд и атомный заряд-катализатор, при этом сжимая термоядерное топливо до начала его нагрева. Такие умозаключения позволили приступить к практическим исследованиям. Известно, что ученые в Германии также плотно занимались возможностью подобных зарядов, но, к счастью, прикладных успехов они не достигли. Начало 50-х годов охарактеризовалось динамичными успехами с водородным зарядом у американских и советских ученых. Уже в 1952 году американцы провели первое испытание термоядерной реакции. Однако устройство заняло двухэтажное строение, что очень удаленно навевало практическое применение. Исследователи бросили весь свой интеллектуальный запал на уменьшение габаритов и веса водородного заряда. Уже в 70-х годах американские баллистические ракеты могли нести более 10 термоядерных боеголовок одновременно. Отстав на старте разработки водородной бомбы, СССР довольно быстро догнал соперника. Заслуга в такой прыти принадлежит выдающемуся физику Андрею Сахарову. Еще в 1949 году он спроектировал первое советское термоядерное устройство, которое получило название «Слойка». Сахаров предложил принципиально новую концепцию реализации термоядерной реакции, которая в корне отличалась от раздельной схемы Теллера-Улама. Физик разработал схему чередования расщепляющегося материала со слоями топлива-зачинщика реакции. В 1953 году «Слойка» была испытана. В 1953 году группа советских ученых, которая включала Сахарова, Зельдовича, Трутнева и других сильных физиков, разработала идею использования рентгеновского излучения для сжатия дейтерида лития перед синтезом. Эта концепция позволила в 1955 году добиться мощности взрыва в 1,6 мегатонн, открыв безграничные просторы для наращивания силы заряды.
На высоте 7-9 м от поверхности земли осуществляется подача импульса от радиовысотометра для подрыва заряда. За мгновение содержимое бомбы вступает в контакт с кислородом и в хвостовой её части происходит подрыв при помощи вторичного заряда. Такой принцип действия ОДАБ называется двухтактным. Инфографика зарубежного издания напомним, что "вакуумная" - технически неверный термин В ходе первого такта происходит распыление топливной массы, в ходе второго — подрывается образовавшаяся воздушно-топливная смесь. После подрыва кислород выгорает, что приводит к образованию области с экстремально низким давлением, после чего возникает обратная "всасывающая" ударная волна. Этот и другие мифы о термобарических и объёмно-детонирующих боеприпасах мы разбирали в отдельной статье. После детонации наблюдается стремительное повышение температуры до 2000-3000 градусов. Для сравнения: температура в крематории составляет чуть более 1000 градусов. Облако топливовоздушной смеси обладает дисковидной формой, что позволяет направить ударную волну в стороны и, соответственно, усилить поражающий эффект. Последняя впервые была продемонстрирована осенью 2007 года, однако опыт её дальнейшего применения неизвестен.
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. Позднее стало известно о многочисленных фактах неудачных испытаний. Самые современные Сейчас, когда обстановка в мире снова накалена до предела, гонка вооружений опять ускоряется. Россия начинает ее с форой. Как и 30 лет назад, по общему числу боезарядов с ней могут сравниться только США. Другие ядерные державы, такие как Китай , значительно отстают. Несмотря на перестройку, распад Советского Союза и экономические трудности 1990-х годов, России удалось сохранить ядерное наследие СССР. Более того, арсенал атомного оружия только вырос и пополнился современными образцами — в отличие от американского. Срок службы ядерного оружия времен холодной войны превысил все нормативы на много лет. Ремонтировать его тяжело, а запчастей не хватает», — пишет журнал Time. Журналисты издания посетили одну из баз ракетного оповещения, расположенную в 20 метрах под землей в штате Вайоминг. Они были потрясены, когда вместо современного оборудования увидели технику времен холодной войны. В том, что она работоспособна, сомневается даже Пентагон. По оценкам ведомства, ее модернизация обойдется в астрономические суммы. Мало того, что из шахт нужно удалить более 400 ракет, а 45 командных центров полностью переоборудовать, предстоит еще и выплачивать гигантские компенсации местным жителям и фермерам, которых, возможно, придется переселять. К счастью, подобные мероприятия в России проводились постепенно и не останавливались даже в самые смутные периоды 1990-х. Доля современного оружия в ядерной триаде страны выросла до исторического рекорда и, по данным на декабрь 2021 года, составила 89,1 процента. Все они, кроме Р-36М2 «Воевода», приняты на вооружение уже после 1991 года. Первая является модификацией ракеты, созданной в Советском Союзе; разработка второй велась уже в современной России. Смертоносное оружие В отличие от только начавших обновлять свой арсенал США, Россия уже располагает готовыми образцами современного ядерного оружия. Они готовы к серийному производству и массовому развертыванию на местах. Работы по созданию новейшей российской МБР шахтного базирования РС-28 «Сармат» начались более десяти лет назад, а прошедшие в прошлом году испытания стали настоящей сенсацией для мировой прессы. Ракеты заступят на боевое дежурство уже в ближайшие месяцы. Точные характеристики комплекса засекречены. Известно тем не менее, что 200-тонный «Сармат» может преодолевать в полете около 16 тысяч километров. В зависимости от поставленной задачи, его нагрузка может включать несколько разделяющихся боеголовок общей мощностью несколько мегатонн в тротиловом эквиваленте.
Как Сахаров и Теллер чуть не взорвали мир
| ВС РФ применили самый мощный неядерный боеприпас за всё время СВО - что представляет собой ОДАБ | В заключение, вероятно, взорвем водородную бомбу мощностью в 50 миллионов тонн тротила. |
| Как устроена водородная бомба: принцип и мощность | Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. |
| Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы | Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы. |
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
| Водородная бомба: история создания, принцип действия | Из истории создания водородной бомбы в США и СССР. |
| 3. Водородная бомба: кто выдал её секрет. Оружие, которое себя исчерпало | В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. |
| Ядерная бомба: год создания в СССР и США, первое испытание, самая мощная | миллионнократная миниатюризация водородных бомб до размера наперстка - ради применения термоядерных микровзрывов. |
| Водородная бомба | Водородные бомбы — наиболее разрушительный его вариант — имеют теоретически неограниченную мощность, и потому при их разработке между СССР и США развернулась гонка. |
Атомная, водородная, нейтронная… Чем отличаются и как работают
Принцип работы атомной бомбы основан на явлении радиоактивного распада. Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел? Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. Из истории создания водородной бомбы в США и СССР.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
После успешных испытаний первой советской термоядерной бомбы в 1961 году у академика Андрея Сахарова возникла идея, с помощью которой в перспективе можно было бы разрешить любой глобальный кризис. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов. Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Отстав на старте разработки водородной бомбы, СССР довольно быстро догнал соперника. Принцип термоядерной реакции: Водородная бомба использует термоядерную реакцию, при которой происходит слияние легких ядер (обычно изотопов водорода) при высоких температурах и давлениях.
Атомная, водородная и нейтронная бомбы
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. Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме. Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км.
Дело в том, что цепная реакция при большой сверхкритической массе не успевает затронуть всё вещество — начавшееся практически мгновенно выделение энергии успевает разбросать большую часть вещества до того, как оно вступит в цепную реакцию. Необходимо повысить мощность взрыва другим методом. И решение было найдено: в дело вступил термоядерный синтез, на сегодняшний день самый мощный тип энергии. Управляемый синтез нам не подвластен до сих пор, а неуправляемый взрыв — уже давно освоен. Первая в мире водородная бомба была взорвана СССР на Семипалатинском полигоне в 1953 году… Термоядерный синтез можно наблюдать в любой горячей звезде: в условиях чудовищных температур и давления легкие ядра водорода приобретают такую огромную кинетическую энергию движения, что объединяются друг с другом, образуя, естественно, более тяжелые ядра — ядра гелия. При этом часть ядер водорода испускается в виде потока высокой энергии. В водородной бомбе применяется не чистый водород, а дейтерид лития-6, содержащий в себе изотоп водорода дейтерий и изотоп лития, служащий для выделения еще одного изотопа водорода — трития. Вот такая сложная схема.
Но дальше будет еще сложнее. Дейтерид лития-6 помещают в контейнер, изготовленный из урана-238, а рядом размещают обычный ядерный заряд небольшой мощности. Этот заряд нужен для инициации термоядерной реакции. Ядерный заряд подрывается, контейнер мгновенно превращается в плазму, обеспечивая необходимые нам давления и температуру. Нейтроны, излучаемые ураном-238, вступают в реакцию с дейтеридом лития-6, в результате чего получается тритий. Дейтерий и тритий взаимодействуют между собой, образуя более тяжелые ядра с высвобождением гигантской энергии. По сути, мощность водородной бомбы почти ничем не ограничена. Нейтронная бомба Многие помнят детский «садистский» стишок: Мальчик нейтронную бомбу нашел, Назавтра он с нею в школу пошел, Долго смеялось потом ГорОНО, Школа стоит, а в ней — никого.
Такой стереотип работы нейтронной бомбы возник еще во времена СССР из-за непонимания принципа ее работы. Среди обывателей существовало мнение, что нейтронная бомба убивает всё живое, оставляя все постройки и технику целыми. Это не так.
Тепловой эффект Водородная бомба всего в 20 мегатонн размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров. Огненный шар Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.
Радиационное заражение Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.
Вторая ступень, называемая "термоядерной ступенью", содержит деутерий и тритий, которые при взрыве испускают огромное количество энергии в результате ядерного синтеза. Гораздо большая мощность: Водородная бомба значительно мощнее атомной бомбы. Мощность водородной бомбы измеряется в мегатоннах TNT эквивалент тротилового эквивалента , что означает, что она способна создать разрушения, эквивалентные множеству миллионов тонн тротила. Разработка и испытания: Разработка водородной бомбы требует значительных научных знаний и технологического уровня. Первая успешная испытанная водородная бомба была проведена в 1952 году Соединенными Штатами Америки.
С тех пор несколько стран провели свои собственные испытания водородных бомб. Воздействие и последствия: Взрыв водородной бомбы имеет разрушительные последствия, включая огромный огненный шар, ударную волну и радиационное излучение. Последствия воздействия водородной бомбы могут быть катастрофическими, причиняя разрушения в радиусе нескольких километров и оставляя долгосрочное радиоактивное загрязнение.