Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Однако зачастую в составе термоядерной бомбы есть ядерная бомба, которая и приводит к радиационному загрязнению, хоть и меньшему. В водородной бомбе используется уран-238, который под действием быстрых нейтронов распадается и даёт радиоактивные осколки.
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Водородная, или термоядерная бомба, стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце. История создания водородной бомбы содержит в себе маленький детективный сюжет, оказавший огромное влияние на жизнь двух американских физиков — Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера. Так как в качестве детонаторов водородных бомб служат обычные атомные бомбы и так как все атомные бомбы в зависимости от их размеров вызывают образование определенного количества осадков, то ясно, что и любая водородная бомба образует при взрыве. Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. В отличие от атомной бомбы, при взрыве которой энергия выделяется в результате деления атомного ядра, в водородной бомбе идет термоядерная реакция, подобная той, которая происходит на Солнце.
RU2477449C1 - Водородная бомба - Google Patents
Принцип работы Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Атомная бомба и Манхэтенский проект упомянуты в тексте дважды, но нет ни слова о водородной бомбе, которая в ту пору ещё находилась на этапе создания в Лос-Аламосе. 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. Водород, состоящий из протона и электрона, обеспечивает энергетику жизни: протонные градиенты как одну из форм накопления энергии в живой клетке, перенос электрона вдоль транспортных цепей ее макромолекул, мягкие водородные связи и многое другое. Советский Союз создал первую в мире водородную бомбу. Водородная бомба химическая формула. Термоядерная реакция в водородной бомбе.
«Отец» водородной бомбы
Общее описание Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термо ядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития - дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода - дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.
И они принялись меня убеждать, что, даже если бы не было информации от разведки, то через определённый срок ядерная бомба в СССР всё равно была бы создана. Однако кто может гарантировать, что срок был бы именно таким, как рассчитывали! В 1945 году американцы выпустили уже три готовые к использованию ядерные бомбы. При этом всего через несколько дней после того, как была завершена сборка первой бомбы, советская разведка уже доставила её схему в Москву. Японский город Хиросима, август 1945 года AFP На фоне успехов ядерной программы, в которой помимо США активное участие принимали Великобритания и Канада, западные лидеры стали делать недвусмысленные намёки на переговорах с Иосифом Сталиным. При этом они даже не могли себе представить, насколько хорошо советское руководство осведомлено об их реальных достижениях.
В 1945 году военно-политическое руководство стран Запада начало разработку планов атомной бомбардировки СССР. К концу года было определено 20 крупнейших городов Советского Союза, которые должны были повторить судьбу Хиросимы и Нагасаки. В 1947—1948 годах был разработан целый ряд новых военных планов. Согласно документу под названием «Чариотир», принятому летом 1948-го, 133 ядерные бомбы должны были упасть сразу на 70 городов Советского Союза. За атомным ударом могли последовать массированные бомбардировки обычными боеприпасами. План «Дропшот», разработанный в 1949 году, был ещё более масштабным: предполагалось уничтожить сразу 100 млн советских граждан 300 атомными бомбами. Советский ответ Внести кардинальные коррективы в своё военное планирование властям США и Великобритании пришлось осенью 1949 года. Речь шла о термоядерной...
Однако полностью проблему обеспечения безопасности СССР это не решило — американцы всё ещё располагали более внушительным ядерным арсеналом и более совершенными средствами доставки. Теперь многое зависело от того, кто окажется лидером гонки в области разработки значительно более мощного термоядерного или водородного оружия. В обычной атомной бомбе происходит детонация находящегося внутри заряда, состоящего из изотопов урана или плутония, которые, распадаясь, выделяют огромное количество энергии. В свою очередь, в водородной бомбе энергия высвобождается в результате реакции термоядерного синтеза тяжёлого водорода — дейтерия и трития — и получения более тяжёлых элементов.
Затем, подхваченные воздушными массами, эти частицы наполнят всю атмосферу, из которой смогут выводиться тремя способами: С дождем, если дождевые капли будут формироваться вокруг таких частиц как вокруг обычных пылинок; В результате аккреции, то есть, если в районах с низкой турбулентностью атмосферы мелкие частицы кобальта будут постепенно слепляться в более крупные и выпадать под действием силы тяжести, без дождя; Стремительно выпадать в городах, смешиваясь с промышленными выбросами и смогом. Основным переносчиком кобальта-60 в данном случае будет именно дождь, а в густонаселенных районах Земли интенсивность дождей отличается очень сильно, до десяти раз. Кобальт сравнительно тяжелый, поэтому после дождя будет оставаться преимущественно в приповерхностном слое почвы, поэтому теоретически могло бы помочь удаление и захоронение почвы сразу после дождя. При этом океан и морская жизнь пострадает от кобальтовых осадков значительно меньше, чем суша; вероятно, отравлены будут только самые мелкие прибрежные воды. На эту тему также есть произведение в жанре постапокалипсиса. В 1957 году Невил Шют написал роман «На берегу» On The Beach , где описывает последние месяцы Мельбурна в 1964 году после советско-китайской войны, в которой применялись кобальтовые бомбы. Роман был экранизирован два года спустя с Грегори Пеком и Авой Гарднер в главных ролях, а в 2000 году вышел двухсерийный римейк с Армандом Ассанте. Современность и недалекое прошлое Официально считается, что по сей день ни одна кобальтовая бомба не была ни сконструирована, ни испытана. Единственная оговорка в данном случае допускается по поводу британских испытаний на полигоне Маралинга в 1957 году: Тогда была проведена серия из 4 испытаний , в ходе которых изотопы кобальта-59 использовались в качестве трассировочных элементов для оценки скорости протекания процессов. Оказалось, что кобальт-59 подхватывает нейтроны гораздо слабее, чем предполагалось, и кобальт-60 образуется в незначительных количествах. Аналогичные косвенные данные были получены в СССР в рамках проекта « Тайга », когда в Чердынском районе Пермской области в марте 1971 года было подорвано три подземных ядерных заряда: В результате испытаний произошла сильная нейтронная активация окружающих минералов, и на месте взрывов образовались не только плутоний и америций, но и кобальт-60 а также другие сравнительно легкие изотопы европия и ниобия. Заметные количества кобальта-60 были объяснены тем, что в породах на месте испытания содержится значительный объем кобальта, а также этот металл входил в состав труб, проложенных на месте испытания. В дальнейшем ядерные испытания там не проводились, поскольку повышение радиационного фона фиксировалось даже в Москве.
Она может уничтожить противника, но при этом не пострадают дома и техника, а продуктов распада не будет. Каков принцип ее работы? Сразу после сбрасывания с бомбардировщика срабатывает детонатор на некотором расстоянии от земли. Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако. При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно - в дома, бункеры, убежища. Выгорание кислорода образует везде вакуум. При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура. Отличие вакуумной бомбы американской от российской Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров. После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться. Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом. Неважно, какая бомба самая мощная - любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое. Водородная бомба Водородная бомба - еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов.
Опасная «слойка»: как советская водородная бомба потрясла мир
| Первая водородная бомба / Основные достижения // Эволюция отрасли /// История Росатома | Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. |
| Водородная бомба | Формула LiD, в советском водородном проекте нежно названная Лидочкой. |
| Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле | Рассказываем, как устроена водородная бомба и что произойдет, если ее взорвать. |
| Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле | ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. |
Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР
Водородные бомбы типа РДС-6с и РДС-37 были включены в состав вооружения стратегических бомбардировщиков — тяжелых Ту-95а, М-4 и средних Ту-16а, причем РДС-37 заложили в основу следующих термоядерных боеприпасов. Американская водородная бомба была громоздкой — с трехэтажный дом — а наша, превосходя все ожидания, могла доставляться на бомбардировщиках в любую точку планеты. 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.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
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. Длительное заражение местности радиоактивными осадками. В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок.
При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров. Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия. Даже если супербомба не попадет в цель, то есть не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания. Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев.
В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня. Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли. Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты. Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90.
С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека.
При этом получается 496 миллионов тонн гелия. Энергия, высвобождаемая в течение каждой секунды в ходе реакции, эквивалентна энергии, содержащейся в 12 квадриллионах тонн угля, что в миллион раз превышает все угольные запасы Соединенных Штатов. Хотя все это было хорошо известно, ученые были уверены, что при тогдашнем уровне знаний эта огромная сокровищница космической энергии останется навсегда за пределами досягаемости человека. Для ядерного синтеза водорода требуется температура в 20 млн. У нас был громадный запас космического топлива — водорода, но, к сожалению, не было спички, чтобы зажечь его: ни одна спичка не могла бы дать пламя по крайней мере в 20 млн. Когда ученые Лос-Аламоса, одним из руководителей которых был Бете, работали над созданием атомной бомбы из урана-235 или плутония, они знали, что успех в создании атомной бомбы даст им ключ к космической сокровищнице энергии синтеза, до сих пор являющейся монополией Солнца и звезд. Эксперименты и расчеты показывали, что при взрыве атомной бомбы из урана-235 или плутония развивается температура в 55 млн. Наконец- то удалось найти «спичку», способную зажечь космический огонь ядерного синтеза!
Это означало также, что усовершенствованная атомная бомба может служить детонатором для взрыва гораздо более мощной водородной бомбы, взрывная мощность которой практически неограниченна. Однако между Солнцем и атомной бомбой была существенная разница, которая казалась непреодолимым препятствием на пути осуществления ядерного синтеза на Земле. Внутри Солнца температура в 20 миллионов градусов поддерживается постоянно, поэтому процесс синтеза гелия идет с постоянной скоростью. Хотя температура внутри атомной бомбы в три раза выше, чем в центре Солнца, она удерживается в течение времени, совершенно недостаточного для превращения обычного водорода в гелий. Это все равно, что зажигать сигарету на ветру, когда у вас всего одна спичка: если ветер достигает ураганной скорости, то совершенно ясно, что вы не успеете зажечь сигарету. Этот неумолимый фактор времени с самого начала заставил ученых прийти к выводу, что на Земле нельзя осуществить процесс синтеза, происходящий на Солнце с обычным водородом, атомный вес которого равен единице. В январе 1950 г. Исследования в Лос-Аламосе в 1944 и 1945 гг. Это сразу же создало большие трудности, так как тритий не существует в природе и для его создания необходимы затраты больших средств и дорогих стратегических материалов.
Так, для производства одного килограмма трития требуется восемьдесят килограммов плутония — расщепляющегося элемента, искусственно созданного для атомной бомбы. Дело осложнялось еще и тем, что тритий — это радиоактивный элемент с периодом полураспада 12 лет. Другими словами, один килограмм трития в 1958 г. Другое серьезное препятствие заключалось в том, что как дейтерий, так и тритий не может быть синтезирован в обычном для него газообразном состоянии, а должен быть сначала превращен в жидкое вещество. Жидкий же водород кипит т. Транспортировать газообразный водород можно только в герметическом баллоне, находящемся внутри сосуда с жидким воздухом. Эти требования создавали большие трудности при его производстве, транспортировке и хранении. Создавалось парадоксальное положение. Перед синтезом двух разновидностей водорода, который происходит при температуре выше 50 млн.
Естественно, возникал вопрос: удастся ли сохранить вещество в жидком состоянии даже в течение одной миллионной доли секунды при температуре 50 млн. К июню 1951 г. Именно тогда покойный Гордон Дин, бывший в то время председателем Комиссии по атомной энергии, решил провести совещание руководителей работ. На это совещание, состоявшееся в Институте прогрессивных исследований в Принстоне штат Нью-Джерси , «прибыли доктора фон Нейманн, Ферми, Бете, Теллер, Уиллер, Норрис Брэдбери, Лотар Норхайм, и каждый из них мог внести большой вклад в это дело». За столом сидели руководители всех лабораторий во главе с доктором Оппенгеймером. В гнетущей обстановке поднялся доктор Теллер и спокойно подошел к доске. На доске чертились схемы. Делались расчеты». У участников совещания появилась надежда.
К концу второго дня у «всех присутствующих появилось ощущение, что впервые мы что-то имеем хотя бы в области идей». Уныние сменилось энтузиазмом, и у всех создалось впечатление, что, наконец, «мы можем на что-то надеяться в будущем». С этого дня работы по созданию водородной бомбы пошли полным ходом. Через четыре дня Комиссия по атомной энергии приняла обязательство построить новый завод, хотя в то время у нее, как заявил Дин, не было на это средств. Через год, в июне, мы были в состоянии, говоря словами Дина, «завершить работу над этим устройством». Устройство перевели на атолл Эниветок и взорвали 1 ноября 1952 г. Мощность взрыва составляла пять мегатонн пять миллионов тонн тротила. Затем в марте и в апреле 1954 г. С тех пор было испытано много других конструкций бомб.
Хотя открытие, которое совершило переворот в науке и сделало возможным создание водородной бомбы, все еще является секретом, легко отгадать основные принципы ее устройства. Казалось совершенно нелепым, что до осуществления реакции между веществами при температуре 50 млн. Единственным путем устранить такое невозможное требование был отказ от превращения водорода в жидкое состояние. Надо было соединить газообразный водород с каким- то веществом так, чтобы водород стал частью твердого соединения, способного сохраняться при обычной комнатной температуре. Существуют различные твердые соединения, содержащие водород. Одно из них кажется наиболее подходящим и фактически единственным соединением, которое может служить основной составной частью водородной бомбы. Это специально созданное новое вещество, известное под названием дейтерид лития-6, представляет собой соединение редкого легкого изотопа металлического лития, состоящего из трех протонов и трех нейтронов, с дейтерием, или тяжелым водородом, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Соединение лития и дейтерия при комнатной температуре является твердым веществом. Один атом лития-6 в этом соединении связан с одним атомом дейтерия водород-2 , поэтому общий молекулярный вес соединения равен 8.
Другими словами, в восьми килограммах соединения содержится шесть килограммов легкого лития-6. Литий-6 не встречается в природе в чистом виде. Как и расщепляющийся элемент уран-235, литий существует в смеси двух своих разновидностей: одного — с атомным весом 6 и другого — с атомным весом 7. Так как различные виды одного и того же элемента невозможно разделить химическим путем, необходимо было построить специальный завод по разделению изотопов для получения чистого лития-6. 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.
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.
Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных "осколка".
А в чем преимущества и недостатки обеих схем? Главная физическая проблема обоих способов — это неустойчивости процессов, лежащих в основе создания плазмы. В магнитном удержании — это плазменные неустойчивости. В инерциальном — это гидродинамические неустойчивости. Поэтому сжимать мишень необходимо очень аккуратно, обеспечивая высокую степень сферической симметрии воздействия. Главная техническая проблема — это утилизация термоядерной энергии, которая в реакции изотопов водорода — дейтерия и трития — выделяется в виде энергии альфа-частиц 3. Представляется, что в случае лазерного термоядерного синтеза собрать эту энергию окажется легче, поскольку лазер располагается далеко от области выделения энергии.
Расскажите подробнее про американскую схему? На установке Ливерморской лаборатории имеются 192 лазерных пучка с общей энергией около 2 МДж, которые вводятся в так называемый конвертор — устройство, преобразующее лазерное излучение в рентгеновское. Конвертор представляет собой цилиндр из золота длиной около 9 и диаметром около 6 миллиметров. На торцах цилиндра есть специальные отверстия, через которые вводятся лазерные пучки. Пучки фокусируются на внутренней поверхности этого цилиндра, а в середине конвертора находится термоядерная мишень. Мишень представляет собой полую оболочку, которая состоит из двух основных элементов — внешнего слоя, так называемого аблятора и намороженного на его внутреннюю поверхность слоя дейтерий-тритиевого льда. Внешняя часть аблятора нагревается рентгеновским излучением, которым заполнен конвертор, до очень высоких температур — около 1 кэВ около 10 млн. В результате на поверхности мишени образуется давление порядка 50 мегабар 50 млн. Это громадное давление за короткое время несколько наносекунд сжимает неиспаренную часть мишени, включая дейтерий-тритиевое горючее к центру.
В качестве вещества аблятора используется либо пластик, либо бериллий, в последнее время используется углерод повышенной плотности, грубо говоря — алмаз. Радиус всей мишени около одного миллиметра, толщины аблятора и слоя дейтерий-тритиевого льда составляют около 100 мкм. Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы. Да, эти схемы имеют один общий инерциальный подход, основанный на использовании рентгеновского излучения. Происхождение рентгеновского излучения разное. Вещество летит к центру в течение 3-4 наносекунд, а время удержания и горения плазмы в 100 раз меньше -20-40 пикосекунд. При инерциальном способе удержания дейтерий-тритиевую плазму надо очень сильно сжать, чтобы за короткое время удержания успело произойти необходимое количество реакций синтеза. В последнем эксперименте Ливерморской лаборатории произошло около 1018 реакций синтеза. Lawrence Livermore National Laboratory Как меряют энергию на выходе?
Энергия, как я говорил, содержится в альфа-частицах и нейтронах.
10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
«взрывает» реакция неуправляемого термоядерного синтеза. Полностью же на использование твёрдого термоядерного горючего советские разработчики перешли только в водородной бомбе, взорванной в 1955 году. Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее. В водородной бомбе используется уран-238, который под действием быстрых нейтронов распадается и даёт радиоактивные осколки.
50 лет назад была испытана водородная бомба
Минимальное взрывоопасное количество вещества — 47 килограммов для урана-235 и 10 килограммов для плутония-239: на практике только эти два металла используются для создания ядерных взрывных устройств. Может показаться, что создать критическую массу легко: взять два слитка урана, каждый пуда по полтора, и соединить. Но это не лучшая идея, поэтому при изготовлении ядерных боеприпасов используются сложно устроенные имплозивные, или шаровые заряды. Их эффект основан на том, что при воздействии силы на поверхность сферы по мере приближения к её центру давление будет возрастать в квадрате. Как следствие, шаровой заряд представляет собой «матрёшку». Внешний сферический слой образует обычная «химическая» взрывчатка, по поверхности которой равномерно распределены 64 детонатора. Все детонаторы должны сработать одновременно — тогда происходит взрыв, который порождает направленную к центру ударную волну.
Если хотя бы один детонатор не сработает вовремя, сжатие будет ассиметричным и приведёт лишь к разрушению боеприпаса. И это служит надёжной защитой. Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд правда, последнее испытывалось только на макетах. В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт. Первая атомная бомба «Малыш» сверху относилась к пушечному типу. Но вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк» снизу , уже имела шаровой заряд Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия.
Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы. Внутрь полой алюминиевой сферы вкладывается тампер — полая сфера из обеднённого урана, которая служит массивным поршнем.
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. Бывают ли «чистые» бомбы?
Параллельно с созданием сокрушительных ядерных зарядов для обороны страны ученые думали о том, как использовать их энергию в мирных целях. Ликвидировать радиоактивность или сильно уменьшить мощность заряда? Взрыв этой бомбы оказался чище аналогичного американского взрыва, произведенного в 1962 году. Наш, мощностью 170 килотонн, был осуществлен в январе 1965-го в пойме реки Чаган, что в ста километрах от Семипалатинска. На берегу образовавшегося озера построили ГЭС, которая до сих пор обеспечивает местных жителей водой. Ну а после, когда весенний паводок заполнил воронку взрыва, и появилось озеро Чаган, я лично в нем купался… Академик показывает мне образцы известняка, привезенные с берега того самого озера. Он хранит их у себя в доме в обычном шкафу. В конце 60-х — начале 70-х годов Юрий Алексеевич работал над преодолением американской системы ПРО противоракетной обороны.
Позже, в 80-е годы, у американцев появились рентгеновские лазеры для поражения космических объектов с Земли программа СОИ , и Трутнев снова активно включился в процесс для получения у нас аналогичных результатов. Результаты, которые Михаил Горбачев позже назвал «асимметричным ответом», были потрясающими, и ядерщики до сих пор не раскрывают всех прежних научных секретов. На мой вопрос по поводу новых задач, которые стоят сейчас перед физиками-ядерщиками, собеседник дипломатично приводит в пример не наших военных, а северокорейских, которые «рвут китайские бомбы», запуская их ракетами на большие высоты. Зачем, спрашивается? Для вывода из строя космических спутников. Ученые, занимающиеся вопросами ядерного вооружения, изучают сейчас различное воздействие ядерных взрывов в зависимости от их направленности. О чем я его и не преминула спросить. Накоплены большой опыт и заряды.
Несмотря на уход от практического испытания в область теоретических расчетов, мы не разучились делать реальное ядерное оружие, как и его носители. Важнейшие ее дела — приборостроение, вычислительные машины — переданы не в те руки. Когда-то в области создания вычислительных машин мы шли с американцами вровень, создав первую советскую суперЭВМ на полупроводниковых транзисторах. Зеленоград был тогда назван городом, который должен был продвигать вперед это направление. А что там сделали? Они пошли совсем по другому пути. Я считаю, что вычислительные машины должны делать такие институты, как наш, мы в этом заинтересованы в высшей степени, а не в извлечении сиюминутной выгоды: купил — продал — спрятал в карман. Советского Союза нет, нас загнали в «вечную мерзлоту», а кругом сидят те, кто нас с удовольствием бы уничтожил.
Мы, по моему мнению, живем только благодаря Китаю. Если бы не Китай, нас давно бы раздолбали. Страна наша имеет 150 миллионов человек, но мало ли стран, которые имеют столько же и живут хорошо? Здесь на одной демократии далеко не уедешь.
Вот такой непростой принцип действия водородной бомбы. После этого предварительного действия начинается непосредственно термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием. В это время в бомбе все больше увеличивается температура, а в синтезе участвует все большее количество водорода. Если следить за временем протекания этих реакций, то скорость их действия можно охарактеризовать, как мгновенную.
Впоследствии ученые стали применять не синтез ядер, а их деление. При делении одной тонны урана создается энергия, эквивалентная 18 Мт. Такая бомба обладает колоссальной мощностью. Самая мощная бомба, созданная человечеством, принадлежала СССР. Она даже попала в книгу рекордов Гиннесса. Ее взрывная волна приравнивалась к 57 примерно мегатоннам вещества тротил. Взорвана она была в 1961 году в районе архипелага Новая Земля. Взрыв произошел в 1961 году.
В радиусе нескольких сотен километров от полигона произошла спешная эвакуация людей, так как ученые рассчитали, что разрушены, будут все без исключения дома. Но такого эффекта никто не ожидал. Взрывная волна обошла планету трижды. Полигон остался «чистым листом», на нем исчезли все возвышенности. Здания в секунду превращались в песок. В радиусе 800 километров был слышен ужасный взрыв. Если вы думаете, что атомная боеголовка является самым страшным оружием человечества, значит еще не знаете об водородной бомбе. Мы решили исправить эту оплошность и рассказать о том, что же это такое.
Мы уже рассказывали о и. Немного о терминологии и принципах работы в картинках Разбираясь в том, как выглядит ядерная боеголовка и почему, необходимо рассмотреть принцип ее работы, основанный на реакции деления. Сначала в атомной бомбе происходит детонация. В оболочке располагаются изотопы урана и плутония. Они распадаются на частички, захватывая нейтроны. Далее разрушается один атом и инициируется деление остальных. Делается это при помощи цепного процесса. В конце начинается сама ядерная реакция.
Части бомбы становятся одним целым. Заряд начинает превышать критическую массу. При помощи такой структуры освобождается энергия и происходит взрыв. Кстати, ядерную бомбу еще называют атомной. А водородная получила название термоядерной. Поэтому вопрос, чем отличается атомная бомба от ядерной, по сути своей является некорректным. Это одно и то же. Отличие ядерной бомбы от термоядерной же заключается не только в названии.
Термоядерная реакция основана не на реакции деления, а сжатия тяжелых ядер. Ядерная боеголовка является детонатором или запалом для водородной бомбы. Другими словами, представьте себе огромную бочку с водой. В нее погружают атомную ракету. Вода представляет собой тяжелую жидкость. Тут протон со звуком замещается в ядре водорода на два элемента - дейтерий и тритий: Дейтерий представляет собой один протон и нейтрон. Их масса вдвое тяжелее, чем водород; Тритий состоит из одного протона и двух нейтронов. Они тяжелее водорода в три раза.
Испытания термоядерной бомбы , окончания Второй Мировой Войны, началась гонка между Америкой и СССР и мировое сообщество поняло, что мощнее ядерная или водородная бомба. Разрушительная сила атомного оружия начала привлекать каждую из сторон. США первыми сделали и испытали ядерную бомбу. Но вскоре стало понятно, что она не может иметь больших размеров. Поэтому было решено попробовать сделать термоядерную боеголовку. Тут снова же преуспела Америка. Советы решили не проигрывать в гонке и испытали компактную, но мощную ракету, которую можно перевозить даже на обычном самолете Ту-16. Тогда все поняли, чем отличается ядерная бомба от водородной.
Для примера, первая американская термоядерная боеголовка была такой высокой, как трехэтажный дом. Ее нельзя было доставить небольшим транспортом. Но потом по разработкам СССР размеры были уменьшены. Если проанализировать , можно сделать вывод, что эти ужасные разрушения были не такими уж и большими. В тротиловом эквиваленте сила удара была всего несколько десятком килотонн. Поэтому здания были уничтожены только в двух городах, а в остальной части страны услышали звук ядерной бомбы. Если это была бы водородная ракета, всю Японию бы разрушили полностью всего одной боеголовкой. Ядерная бомба со слишком сильным зарядом может взорваться непроизвольно.
Начнется цепная реакция и произойдет взрыв. Рассматривая, чем отличаются ядерная атомная и водородная бомбы, стоит отметить данный пункт. Ведь термоядерную боеголовку можно сделать какой угодно мощности, не боясь самопроизвольного подрыва. Это заинтересовало Хрущева, который приказал сделать самую мощную водородную боеголовку в мире и таким образом приблизиться к выигрышу гонки. Ему показалось оптимальным 100 мегатонн. Советские ученые поднатужились и у них получилось вложиться в 50 мегатонн. Испытания начались на острове Новая Земля, где был военный полигон. До сих пор Царь-бомбу называют крупнейшим зарядом, взорванным на планете.
Огненный шар от применения такой боеголовки, как универсальный уничтожитель руническая ядерная бомба в Японии, был виден только в городах. А вот от водородной ракеты он поднялся на 5 километров в диаметре. Гриб из пыли, радиации и сажи вырос на 67 километров. По подсчетам ученых, его шапка в диаметре составляла сотню километров. Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте. Современные опасности использования водородной бомбы Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа.
По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы. Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду. Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным. Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра.
При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь. Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир.
Попробуем разобраться. О том, что в СССР проведено успешное испытание термоядерного заряда это произошло 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне и что на вооружение советской стратегической авиации приняты водородные бомбы, западным разведкам уже было известно. Да и советские лидеры этого не скрывали. Более того, еще 17 октября 1961 года, когда в Москве начал работу XXII съезд КПСС, а на Новой Земле готовились испытать самую мощную термоядерную бомбу, Никита Хрущев публично, прямо в докладе, предупредил об ожидаемом "подарке съезду". Вслед за "чистой водородной бомбой" в 58 мегатонн, которую сбросили с самолета над Новой Землей 30 октября 61-го, на том же Северном полигоне и в том же году испытали еще не менее десяти мощных термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса. А кроме того, испытывались оперативно-тактическая ракета Р-12, зенитные и самонаводящиеся крылатые ракеты. Но об этих идущих на вооружение боевых системах в открытой печати не сообщалось. В августе-декабре 1962 года, включая самые тревожные дни Карибского кризиса, "грибной сезон" продолжился. Всего в СССР, включая Семипалатинский полигон, в период с 20 октября по 5 ноября 1962 года было проведено пятнадцать ядерных взрывов.
А завершилась программа таких испытаний декабрьской серией из 11 термоядерных бомб и боеголовок мегатонного класса, взорванных над мысом Сухой Нос у западного побережья Новой Земли. Причем 18, 24 и 25 декабря проводили по два испытания в день, а 23-го было проведено три... В 1961-1963 годах США провели как минимум 125 ядерных испытаний Справедливости ради отметим, что Соединенные Штаты за период 1961-1963 годов провели на трех своих полигонах в Неваде, на острове Рождества и острове Джонстона как минимум 125 ядерных испытаний в атмосфере и под водой.
Сколько водорода в водородной бомбе?
тип ядерного оружия, разрушительная сила которого Разработка водородной бомбы. Водородные бомбы используют комбинацию ядерного деления и термоядерного синтеза и намного мощнее атомных бомб. Рассекреченные кадры взрыва водородной бомбы мощностью 50 млн тонн.
Популярные
- 1. Чем атомная бомба отличается от обычной?
- Формула водородной бомбы. Водородная бомба
- Общее описание
- Академик РАН Михаил Федонкин: водород стал предтечей всего в космосе и на Земле
- 10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский
- 10 стыдных вопросов о ядерном оружии: отвечает физик Дмитрий Побединский - Лайфхакер
Что еще почитать
- RU 2 477 449 C1
- Предсказание Интернета
- «Сахаровская слойка»: секреты появления в СССР водородной бомбы
- RU 2 477 449 C1
Как один солдат водородную бомбу изобрел
Как ни странно, все произошло из-за того, что водородная бомба оказалась слишком «хорошим» оружием — настолько мощным, что оно может уничтожить сотни миллионов людей, не разбирая, кто друг, а кто враг. Но самым ужасным было то, что водородное оружие оказалось настолько «грязным», что его применение грозило отразиться на наследственности человека, на будущих поколениях. Очевидно, столь грязное оружие, способное калечить и убивать несметные миллионы людей, равно как и нерожденные поколения, не могло быть применено ни при каких условиях. Даже если мы открыто и не заявим об отказе от этого оружия, Советский Союз и другие страны знают, что применение его нашей или любой другой страной немыслимо. Это, разумеется, означает, что такое оружие нельзя рассматривать как средство отражения агрессии, и поэтому обладание им стало бы бессмысленным. В своем докладе, сделанном при закрытых дверях перед сенатской подкомиссией 25 мая 1956 г.
Гэвин заявил, что «тотальное ядерное нападение военно-воздушных сил на Советский Союз приведет к нескольким сотням миллионов жертв, которые могут быть и с той, и с другой стороны, в зависимости от направления ветра». Наш запас водородных бомб мог не только стать бесполезным как средство сдерживания агрессии, но и превратиться в самое мощное пропагандистское оружие, направленное против нас самих. Эта идея завоевала миллионы сторонников не только в коммунистическом мире и среди нейтральных стран, но и в нашей стране, где проблема запрещения дальнейших испытаний мощных водородных бомб превратилась в один из главных вопросов предвыборной президентской кампании 1956 г. В совместном советско-индийском заявлении от 13 декабря 1955 г. В своем рождественском послании 1955 г.
Эдлай Стивенсон, выступая в апреле и мае 1956 г. Впоследствии он заменил это предложение проектом заключения соглашения с СССР о прекращении испытаний мощных водородных бомб. Истинный смысл вопроса «испытывать или не испытывать» был разъяснен выдающимся внешнеполитическим экспертом, бывшим послом в Советском Союзе Джорджем Ф. Кеннэном, профессором Института прогрессивных исследований в Принстоне. Нельзя игнорировать чувства этих миллионов».
То, что ужасные радиоактивные осадки действительно вызывали беспокойство наших руководителей, стало ясно после выступления президента Эйзенхауэра на пресс-конференции за несколько дней до тихоокеанских испытаний 1956 г. Он заявил, что одна из основных целей программы предстоящих ядерных испытаний состоит в создании оружия с «меньшим количеством осадков».
История создания Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества — но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х. Устройство, испытанное США в 1952 году, фактически не являлось бомбой, а представляло собой лабораторный образец, «3-этажный дом, наполненный жидким дейтерием», выполненный в виде специальной конструкции. Советские же учёные разработали именно бомбу — законченное устройство, пригодное к практическому военному применению. Самая крупная когда-либо взорванная водородная бомба — советская 58-мегатонная «царь-бомба», взорванная 30 октября 1961 года на полигоне архипелага Новая Земля. Никита Хрущёв впоследствии публично пошутил, что первоначально предполагалось взорвать 100-мегатонную бомбу, но заряд уменьшили, «чтобы не побить все стёкла в Москве». Конструктивно бомба действительно была рассчитана на 100 мегатонн и этой мощности можно было добиться заменой свинцового тампера на урановый.
Непосредственно после взрыва гамма-излучение у обычной атомной бомбы выше, чем у кобальтовой: в 15 000 раз выше в первый час, в 35 раз выше в первую неделю, в 5 раз выше в первый месяц. Зато уже через год излучение остаточного кобальта будет в 8 раз выше, чем излучение обычного ядерного заряда, а через 5 лет — в 150 раз выше. Излучение кобальта-60 существенно снизится только через 75 лет после взрыва.
В качестве более «гуманной» альтернативы кобальту мог бы служить цинк-65, чья радиоактивность будет гораздо выше на начальном этапе и, соответственно, спадет быстрее. Но затравочный изотоп цинк-64 составляет лишь примерно половину природного цинка, поэтому для военного применения цинк пришлось бы им обогащать. Гамма-излучение у цинка-65 также слабее, чем у кобальта-60.
Сразу после взрыва радиоактивность цинка-65 будет примерно вдвое выше, чем у кобальта-60, затем эти изотопы сравняются по смертоносности через 8 месяцев, а через пять лет радиоактивность у кобальта-60 будет в 110 раз выше, чем у цинка-65. Вот как Силард характеризовал метеорологические аспекты проблемы. Радиация может эффективно распространяться.
Во-первых, для этого необходимо, чтобы радиоактивные частицы осаждались медленно, а для этого они должны быть мельче домашней пыли. Сложно рассчитать, какого размера окажутся те частицы, в которые соберется кобальт-60, но вполне возможно, что это будет именно мельчайшая пыль. Затем, подхваченные воздушными массами, эти частицы наполнят всю атмосферу, из которой смогут выводиться тремя способами: С дождем, если дождевые капли будут формироваться вокруг таких частиц как вокруг обычных пылинок; В результате аккреции, то есть, если в районах с низкой турбулентностью атмосферы мелкие частицы кобальта будут постепенно слепляться в более крупные и выпадать под действием силы тяжести, без дождя; Стремительно выпадать в городах, смешиваясь с промышленными выбросами и смогом.
Основным переносчиком кобальта-60 в данном случае будет именно дождь, а в густонаселенных районах Земли интенсивность дождей отличается очень сильно, до десяти раз.
Сотрудники центра по борьбе с правонарушениями в сфере потребительского рынка УВД по Калужской области изъяли купальники с символикой сочинской олимпиады на территории калужского рынка товаров. Как сообщил корреспонденту ИА REGNUM Новости заместитель начальника отдела информации и общественных связей областного УВД подполковник милиции Алексей Горюнов, изъятые товары будут направлены в оргкомитет по подготовке сочинской олимпиады с целью установления правомочности нанесения олимпийской символики на товар и его продажи данным предпринимателем.