В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. Получение нового химического соединения, позволившего создать водородную бомбу, показывает, что может быть в принципе создано еще более страшное оружие — кобальтовая бомба. 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. Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
На это Теллер ответил: «Главный принцип излучательного обжатия был разработан в связи с термоядерной программой и был изложен на конференции по H-бомбе весной 1946 года. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. миллионнократная миниатюризация водородных бомб до размера наперстка - ради применения термоядерных микровзрывов. Разработка первого двухступенчатого термоядерного заряда на принципе радиационной имплозии стало ключевым этапом развития ядерной оружейной программы СССР.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
Физика плазмы: рай или кошмар? В ядерной физике до сих пор в основном говорят о термоядерном синтезе: о термоядерных реакциях, вызванных повышением температуры топлива до миллионов градусов. Отсюда и термин «термоядерное оружие», использующийся для обозначения того, что более широко известно как «водородная бомба». Однако здесь требуется гораздо больше, чем простой нагрев. Уже при намного более низких температурах топливо превращается в плазму: электроны или большинство из них больше не связаны с ядрами, а более или менее свободно роятся вокруг них, как и ядра, хотя они по-прежнему находятся под воздействием сил притяжения и отталкивания, имеющихся вокруг них. Их движение вызывает электрические токи и магнитные поля, которые, в свою очередь, действуют на всю плазму. В этом случае говорят о «магнитогидродинамике».
Поведение плазмы по самой своей природе крайне нелинейно. Плазма демонстрирует огромное разнообразие различных типов волн и колебаний; она испускает электромагнитное излучение, проявляет коллективные, самоорганизующиеся свойства. В ней наблюдаются эффекты столкновения частиц, квантовые эффекты и т. Все это есть в плазме. Для физика плазма — рай или кошмар, в зависимости от того, как на это смотреть. Предсказание и управление поведением плазмы при высоких энергиях — сложная задача даже при использовании самых быстрых суперкомпьютеров.
Магнитный и инерционный синтез Температура в миллион градусов создает астрономически высокое давление. Без механизмов его ограничения нагретое топливо будет взрывным образом расширяться и быстро потеряет плотность, необходимую для протекания значительного числа реакций. Попытка решить эту проблему привела к двум очень различающимся стратегиям. Первая стратегия — удержать горячую плазму в «магнитной бутылке», то есть использовать магнитные поля для противодействия её огромной силе расширения. Сегодня на сцене доминирует проект гигантского Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР , который сейчас строится в Кадараше, Франция. На мой взгляд, ИТЭР ценен прежде всего как платформа для исследований плазмы, разработки технологий и как средство поддержки экосистемы ученых и инженеров, работающих в соответствующих областях.
Однако с точки зрения практической реализации термоядерного синтеза в качестве коммерческого источника энергии ИТЭР выглядит тупиком. Модель реакторной камеры ИТЭР Намного более перспективными являются устройства гораздо меньшего размера, использующие сильно неравновесные импульсные режимы, такие как фокусированная плотная плазма DPF. DPF использует процессы самоорганизации в плазме для достижения чрезвычайно высокой плотности энергии.
Это позволило сделать в СССР почти полную копию нового вида оружия и благополучно испытать его в 1949 году. Требовалось организовать группу физиков-ядерщиков и техников, способных успешно вести разработки сверхмощного оружия только своими силами. Его директором был назначен Павел Зернов. Объективные проблемы Идти по самому простому пути — сделать бомбу в десять раз больше, а значит и в десять раз мощнее — было бессмысленно. Бомбардировщик Ту-95.
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.
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. Царь-бомба 58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля.
Последствия взрыва водородной бомбы
Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы двум физикам: Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, позднее сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.
Взрывчатое вещество запускали с помощью электродетонаторов, происходило обжатие — сжатие бомбы, ядерный заряд в центре взрывался и смешивался с термоядерным горючим в слоях. Слойка Сахарова стала прорывом в ядерной науке. После испытания первой бомбы было и второе, и третье. Последнее испытание состоялось 30 октября 1961 года на Новой Земле. Ударная волна несколько раз облетела землю и была зафиксирована всеми сейсмостанциями планеты.
Новую водородную бомбу назвали Царь-бомбой.
Чтобы вы могли представить, мы оперировали в мигах миг равен 10 в минус 7-й степени секунды. И весь процесс взрыва происходил у нас за 10—40 мигов. Испытание проводилось в 1955 году». Если при испытании атомной бомбы ученые и партийные деятели находились в 10 километрах от эпицентра, то при испытании РДС-37 это расстояние пришлось увеличить в 4 раза. Когда мы увидели взрыв, то закричали: «Ура! Как нас грохнуло тогда! Кто попадал, кто остался стоять, кто лег и со страху лежал до конца… Я вскочил — и потом снова едва удержался на ногах, потому что пришла вторая волна, отразившаяся от земли. Ударная волна сопровождалась двукратным резким звуком, напоминающим грозовой разряд. Юрий Алексеевич не рассказывает про машины с погибшими козами и овцами, которых начали свозить после взрыва к командному пункту: животных держали на поле для изучения воздействия поражающих факторов на разных расстояниях от эпицентра.
Тяжелое было зрелище, непросто вспоминать такие моменты, но у ученых выхода не было. Надо было изучать ядерное оружие, проводить экспериментальные взрывы, чтобы потом в роли подопытных животных не оказались тысячи мирных жителей нашей страны… Моему собеседнику было тогда всего 27 лет. На его груди после взрыва 1955 года появился орден Ленина. Потом, за последующие разработки, были другие награды: Золотая медаль им. А недавно, в день своего 90-летия, Юрий Алексеевич получил орден «За заслуги перед Отечеством» I степени, став, таким образом, полным кавалером этого ордена. Еще в 1954 году Эдвард Теллер высказывал идею о возможности создания термоядерных зарядов неограниченной мощности — до тысяч мегатонн. В СССР же задались реальной целью создании сверхбомбы. Ученые работали, не жалея времени и сил, что позволило Хрущеву в 1959 году сказать, обращаясь к вице-президенту США Ричарду Никсону, свою коронную фразу: «В нашем распоряжении имеются средства, которые будут иметь для вас тяжелые последствия. Мы вам покажем кузькину мать! Конечно, названия у будущей царь-бомбы тогда еще не было, однако американцы поняли перевод слов первого секретаря ЦК КПСС буквально: новое секретное оружие русских будет называться «Мать Кузьмы».
С тех пор за изделием так и закрепилось шутливое неофициальное: «Кузькина мать». В 1961 году проект под кодовым названием «Иван», или «Изделие-602», был реализован с учетом разработок Сахарова, Трутнева и еще нескольких ученых. Супербомбу взорвали в октябре над Новой Землей. Ее масса составляла 26 тонн, она не помещалась в отсек самолета, а потому была подвешена под его бортом. Она могла обеспечить взрыв мощностью в 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте то есть стать в 10 тысяч раз мощнее атомной бомбы, взорванной над Хиросимой , однако по настоянию академика Сахарова, который был убежден, что подобный взрыв может привести к необратимым климатическим последствиям из-за рассеивания радиоактивных изотопов или, того хуже, сдвигу земной оси, сила бомбы была снижена до 50 мегатонн. Но даже после этого она осталась самым мощным смертельным оружием, которое когда-либо испытывало человечество. Как вспоминали после летчики, у которых было всего 30 с небольшим секунд, чтобы уйти от царь-бомбы на безопасное расстояние, их самолет просел на полкилометра под действием догнавшей их ударной волны, а белая краска, которой был выкрашен их Ту-95-В для отражения светового облучения, полностью обгорела… Если бы на расстоянии 50 километров от эпицентра взрыва находились люди, все бы они получили ожоги третьей степени. Царь-бомба могла бы полностью уничтожить такой город, как Лос-Анджелес. Связи не было в течение 40 минут. Огненный шар взрыва накрыл землю своей тенью в радиусе почти пяти километров, а ядерный гриб поднялся на высоту 67 км, чуть не достав до ближнего космоса.
Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар. Свидетели того события почувствовали удар и «раскаты грома» от него на расстоянии тысячи километров. Пульт управления первой атомной бомбой. Так СССР доказал всем, что наращивание мощи бомб возможно, но абсолютно бессмысленно. Кстати, Никита Хрущев долго сопротивлялся снижению силы заряда, и лишь доводы Сахарова о том, что мы сильно навредим прежде всего себе, а затем — скандинавским странам, в конце концов пересилили.
В этом случае после подрыва запала до капсулы первым дойдет рентгеновское излучение, которое распространяется со скоростью света и посему обгоняет взрывную волну. 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.
Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку. 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. Что это Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной.
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
«Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Кураторство над всеми работами по водородной бомбе осуществлял (на тот момент профессор) Юрий Харитон. К истории создания водородной бомбы в СССР.