В водородной бомбе водорода нет вовсе, а принцип действия атомной бомбы связан не с атомами, а с ядрами. 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.
«Отец» водородной бомбы
В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. Двое разработчиков американского атомного оружия утверждают, что секрет водородной бомбы был похищен советской разведкой. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. К истории создания водородной бомбы в СССР. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество.
Цунами высотой в 50 метров. Как работала «ядерная торпеда» Сахарова
В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Термоя́дерное ору́жие — вид ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые. ВОДОРОДНАЯ БОМБА — оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер.
Принцип работы водородной бомбы
| Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы | Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. |
| Как работает водородная бомба | Решением целого комплекса противоречий может стать развитие водородной энергетики, которой многие ученые прочат большое будущее. |
| Угроза №1. История создания водородной бомбы в СССР | Что такое водородная бомба, как она устроена, принцип действия термоядерного заряда и когда проведены первые испытания в СССР — написано ниже. |
| Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики | СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. |
Ядерная бомба — история появления ядерного оружия
Кураторство над всеми работами по водородной бомбе осуществлял (на тот момент профессор) Юрий Харитон. оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Как советские физики делали водородную бомбу, какие плюсы и минусы несло в себе это страшное оружие, читайте в рубрике «История науки». 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. 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.
Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения
Теперь было решено использовать реакции, которые наблюдаются на Солнце и других звездах. Именно небесные светила невольно подали идею водородной бомбы. Еще в 1941 году Энрико Ферми выдвинул идею термоядерного синтеза, катализатором которого должен был стать атомный заряд. В самом начале Манхэттенского проекта Ферми поделился своими соображениями с коллегой Эдвардом Теллером, которого заинтересовала такая идея. Теллер посвятил приличное количество своего времени на обдумывание замысла Ферми. Чуть позже команда Эдварда Теллера стала предлагать практические идеи реализации термоядерного синтеза. 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.
Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле. Население сразу сократится в несколько раз.
И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета. Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых: Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится. Осенью произойдет похолодание на 4 градуса.
Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было. Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета. Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов. Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты.
На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах. После наступит ледниковый период. Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения.
Те, кто выживут, не переживут последнего периода — необратимого похолодания. Этот вариант совсем печальный. Он станет настоящим концом человечества. Земля превратится в новую планету, непригодную для обитания человеческого существа. Теперь о еще одной опасности. Стоило России и США выйти из стадии холодной войны, как появилась новая угроза.
Если вы слышали о том, кто такой Ким Чен Ир, значит понимаете, что на достигнутом он не остановится. Этот любитель ракет, тиран и правитель Северной Кореи в одном флаконе, может с легкостью спровоцировать ядерный конфликт. О водородной бомбе он говорит постоянно и отмечает, что в его части страны уже есть боеголовки. К счастью, в живую их пока никто не видел. Россия, Америка, а также ближайшие соседи - Южная Корея и Япония, очень обеспокоены даже такими гипотетическими заявлениями. Поэтому надеемся, что наработки и технологии у Северной Кореи еще долго будут на недостаточном уровне, чтобы разрушить весь мир.
Для справки.
Взрывная камера NIF слева. Лазерный отсек NIF, генерирующий 192 луча Излишне говорить, что базовая физика ICF была разработана в контексте разработки ядерного оружия и до сих пор существенно пересекается с областью секретных военных исследований. Можно было бы много сказать о политике магнитного и инерционного синтеза, но это не моя тема здесь. ОтSuper-бомбы к радиационному взрыву Пока что единственной доступной технологией генерирования большого количества избыточной энергии с помощью реакций ядерного синтеза является водородная бомба, также известная как термоядерная бомба. Впервые эта технология была успешно испытана 31 октября 1952 года. Во время американского Манхэттенского проекта создания атомной бомбы, использующей реакции ядерного деления, физик Эдвард Теллер задумал потенциально гораздо более разрушительное оружие, основанное не на делении урана, а на синтезе изотопов водорода. Его называли Super. Поскольку было ясно, что химические взрывчатые вещества не могут генерировать температуру в десятки миллионов градусов, необходимую для зажигания термоядерных реакций, единственным вариантом было использование бомбы деления. Название изобретения — «Совершенствование методов и средств использования ядерной энергии».
Что и говорить, устройство не предназначалось для гражданского использования! Содержание патента фон Неймана-Фукса до сих пор официально является секретом правительства США, но его можно найти в увлекательной серии томов, опубликованных в России в 2008 году «Атомный проект СССР: Документы и материалы». Там можно найти подробный текст с расчетами и диаграммами в переводе на английский и русский языки, а также комментарии к нему ведущих советских исследователей с 1948 года. Как такое возможно? Клаус Фукс позже признал, что был советским агентом! В конструкции фон Неймана-Фукса уже заложено то, что стало основным принципом действия водородной бомбы: «радиационная имплозия». Вместо того, чтобы оборачивать термоядерное топливо вокруг бомбы деления, как это было изначально задумано для Super, поместите топливо в отдельный контейнер и используйте интенсивный импульс излучения, генерируемый взрывом деления, чтобы нагреть, сжать и воспламенить его. Устройство, которое, наконец, использовалось в успешном испытании 1952 года, основывалось на этом радиационном взрыве в более продвинутой форме, разработанном Эдвардом Теллером и Станиславом Уламом. Это знаменитая двухступенчатая «конфигурация Теллера-Улама», проиллюстрированная на прилагаемой диаграмме. Он стал своего рода моделью для более позднего развития термоядерного синтеза с лазерным управлением.
Конфигурация Теллера-Улама слева. Первое испытание водородной бомбы «Айви Майк» Избавляемся от триггера деления Учитывая успех водородной бомбы в высвобождении большого количества термоядерной энергии, естественно спросить, в какой степени термоядерные взрывы можно уменьшить до такой степени, что они могут быть использованы для коммерческого производства электроэнергии. Сам процесс термоядерного синтеза не создает внутренних препятствий для миниатюризации: не существует нижнего предела количества топлива, которое может быть использовано для обеспечения «микровзрыва» термоядерного синтеза.
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. Второй основной подход, на котором я сосредоточусь в этой статье, называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием ICF. В ICF мы не пытаемся ограничить расширение плазмы; но перед началом процесса мы сжимаем топливо до такой высокой плотности, что большое количество реакций происходит уже в первые моменты, до того как оно успевает расшириться. В этот крошечный промежуток времени энергия, выделяемая каждой реакцией, нагревает смесь еще больше; процесс горения становится самоподдерживающимся — достигается воспламенение.
Получается миниатюрный термоядерный взрыв.
Водородная и атомная бомбы: сравнительные характеристики
Популярная лекция о том, как устроено термоядерное оружие и о том какова роль математиков в его создании. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. В принципе, водородная бомба основана на легком ядерном синтезе, также известном как термоядерный синтез.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах. Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. Изотопы водорода Самым простым из всех существующих атомов является атом водорода. В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него. В результате научных исследований воды H2O , было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода. Она содержит «тяжёлые» изотопы водорода 2H или дейтерий , ядра которых, помимо одного протона, содержат так же один нейтрон частицу, близкую по массе к протону, но лишённую заряда. Науке известен также тритий — третий изотоп водорода, ядро которого содержит 1 протон и сразу 2 нейтрона. Для трития характерна нестабильность и постоянный самопроизвольный распад с выделением энергии радиации , в результате чего образуется изотоп гелия. Следы трития находят в верхних слоях атмосферы Земли: именно там, под действием космических лучей молекулы газов, образующие воздух, претерпевают подобные изменения.
Получение трития возможно также и в ядерном реакторе путём облучения изотопа литий-6 мощным потоком нейтронов.
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. Энергия взрыва от такого заряда могла разметать даже крупные авианесущие корабли как детские игрушки. Для этого «торпеда Сахарова» должна была разгоняться с помощью парового ядерного двигателя. И это в неограниченных количествах как по длительности, так и по дальности «ядерного путешествия».
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. Международные соглашения: Существуют различные международные соглашения, направленные на контроль и ограничение использования ядерного оружия, включая водородные бомбы. Некоторые из них включают Договор об всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний и Договор о нераспространении ядерного оружия. Важно отметить, что водородная бомба представляет собой чрезвычайно разрушительное оружие, и ее использование имеет потенциально катастрофические последствия для человечества. В настоящее время глобальное сообщество стремится к ядерному разоружению и созданию мира без ядерного оружия. Этот процесс освобождает огромное количество энергии по сравнению с ядерным расщеплением, которое используется в атомных бомбах. Детонатор: Для инициирования термоядерной реакции в водородной бомбе используется атомная бомба в качестве детонатора.
Атомные электростанции работают по принципу высвобождения и сковывания ядерной энергии. Этот процесс обязательно контролируется. Высвобожденная энергия переходит в электричество. Атомная бомба приводит к тому, что происходит цепная реакция, которая совершенно не поддается контролю, а огромное количество освобожденной энергии наносит чудовищные разрушения. Уран и плутоний - не такие уж и безобидные элементы таблицы Менделеева, они приводят к глобальным катастрофам. Чтобы понять, какая самая мощная атомная бомба на планете, узнаем обо всем подробнее. Водородные и атомные бомбы относятся к атомной энергетике. Если объединить два кусочка урана, но каждый будет иметь массу ниже критической, то этот «союз» намного превысит критическую массу. Каждый нейтрон участвует в цепной реакции, потому что расщепляет ядро и высвобождает еще 2-3 нейтрона, которые вызывают новые реакции распада. Нейтронная сила совершенно не поддается контролю человека. Меньше чем за секунду сотни миллиардов новообразованных распадов не только освобождают огромное количество энергии, но и становятся источниками сильнейшей радиации. Этот радиоактивный дождь покрывает толстым слоем землю, поля, растения и все живое. Если говорить о бедствиях в Хиросиме, то можно заметить, что 1 грамм взрывчатого вещества стал причиной гибели 200 тысяч человек. Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы Считается, что вакуумная бомба, созданная по новейшим технологиям, может конкурировать с ядерной. Дело в том, что вместо тротила здесь используется газовое вещество, которое мощнее в несколько десятков раз.
Мощнейшее смертоносное оружие: как устроена водородная бомба и чем она отличается от атомной
При всех своих мечтах Эдвард Теллер внес немалый вклад в создание первых в мире атомных бомб. Но когда американские физики — участники «Манхэттенского проекта», сочтя свою миссию выполненной, обратились к президенту Трумэну с призывом не использовать ядерное оружие против Японии, Теллер отказался под ним подписаться. В письме к инициатору обращения Лео Силарду он объяснил свою позицию тем, что необходимо «довести результаты нашей работы до сведения людей. Это помогло бы убедить всех в том, что следующая война будет фатальной». Впрочем, потом Теллер вроде бы выразил сожаление по поводу Хиросимы и Нагасаки. Тем не менее он придерживался мнения, что дело ученых — разрабатывать оружие, а уж его применение — прерогатива государства. В этом он расходился с Оппенгеймером, который после войны стал поборником идеи международного контроля над ядерными технологиями и, кроме того, скептически относился к возможности создания термоядерного оружия. Между двумя корифеями росла взаимная неприязнь, но испытание советской атомной бомбы в 1949 году сыграло на руку Теллеру — у него появился серьезный довод, чтобы побудить власти США не медлить с созданием термоядерного оружия.
В 1951 году с коллегой по Лос-Аламосу, выдающимся математиком Станиславом Уламом, Теллер подготовил доклад под названием «О гетерокаталитических детонациях: гидродинамические линзы и радиационные зеркала». По сути, это был черновой проект водородной бомбы. Оппенгеймер наконец признал его осуществимость, но Теллер, находясь в размолвке с Оппенгеймером, добился от Белого дома решения о создании независимой от Лос-Аламоса лаборатории. Стараниями Эдварда Теллера и еще одного «бомбиста», нобелевского лауреата Эрнеста Лоуренса, в 1952 году появилась Ливерморская лаборатория. Теллер возглавлял ее в 1958—1960 годы, впоследствии став почетным директором. Кстати, он привлек к работе над водородной бомбой и Гамова, который в 1948 году получил от Пентагона допуск к военным секретам. Принципиальная схема первого американского термоядерного взрывного устройства известна как схема Теллера — Улама.
Она подразумевает радиационную имплозию — сжатие термоядерного горючего плазмой, образующейся при воздействии на урановую или свинцовую оболочку рентгеновского излучения взорвавшегося ядерного запала то есть «просто» ядерного, без «термо-». Хотя это была еще не бомба как таковая, а скорее гигантский термос-холодильник с жидким дейтерием, энерговыделение составило недостижимые в атомных зарядах 10,4 Мт. Штуку весом 80 т и высотой с двухэтажный дом невозможно было запихнуть ни в один носитель. Секретная «слойка» Андрея Сахарова судьба уберегла от коллизий, с которыми столкнулся на заре своей карьеры Эдвард Теллер. С отличием окончив в 1942 году МГУ, он отказался от предложения стать аспирантом и отправился работать в оборонку — заниматься качеством бронебойных снарядов. Так что в том, что от немецких танков «Тигр» и «Пантера» летели стальные щепки, есть и его заслуга. В 1944-м Сахаров поступил в аспирантуру Физического института.
В 1947 году под руководством Игоря Тамма защитил кандидатскую по тематике ядерных переходов. Работа имела прямое отношение к атомному проекту, и Андрей Сахаров попал в спецгруппу Тамма, проверявшую выкладки по водородной бомбе коллектива Зельдовича. К тому моменту Андрей Сахаров предложил гетерогенную схему термоядерного заряда из слоев дейтерия и природного урана-238.
После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий.
В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный деление и вторичный синтез заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом «лучевая имплозия». Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов. Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95.
Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы. США Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта. Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь.
Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам. Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость. Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию обжатие и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма.
Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах. Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии.
Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. Изотопы водорода. Атом водорода - простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон.
Тщательные исследования воды H2O показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует "тяжелая" вода, содержащая "тяжелый изотоп" водорода - дейтерий 2H. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона - нейтральной частицы, по массе близкой к протону. Существует третий изотоп водорода - тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха.
Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов. Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы HB. 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. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных "осколка". В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов.
Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности. Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект.
Прямое первичное воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий - это ударная волна огромной интенсивности. Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха - туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности.
Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное хотя и вторичное последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды. Радиоактивные осадки. Как они образуются.
При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами. Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу.
Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными - в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости. Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар.
К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире. Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90.
Выгорание термоядерного топлива идет от оси цилиндра к его краю. Температура фронта горения достигает 300 миллионов кельвин. Полное развитие взрыва вплоть до выгорания термоядерного топлива и разрушения контейнера занимает пару сотен наносекунд. Последствия схожие с обычными ядерными боеприпасами, с двумя поправками. При чисто термоядерном взрыве образуются в основном гелий и поток быстрых нейтронов, вызывающих незначительную наведенную радиацию. Остальные ответы.
Однако в 1958 г. Спустя два года, 10 июля 1961 г. Работы были поручены сотрудникам КБ-11. Под руководством Андрея Сахарова группой физиков-теоретиков было разработано "изделие 602" АН-602. Для него был использован корпус, уже изготовленный в НИИ-1011. Габариты "изделия 602" были такими же, как и у "изделия 202". Длина - 8 м, диаметр - 2,1 м, масса - 26,5 т. Расчетная мощность заряда составляла 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Но после оценки экспертами влияния такого взрыва на экологию было решено испытывать бомбу с уменьшенным зарядом. Для транспортировки авиабомбы был переоборудован тяжелый стратегический бомбардировщик Ту-95, получивший индекс "В". Из-за невозможности ее размещения в бомбовом отсеке машины было разработано специальное устройство на подвеске, обеспечивавшее подъем бомбы к фюзеляжу и закрепление его на трех синхронно управляемых замках. Безопасность экипажа самолета-носителя обеспечивала специально разработанная система из нескольких парашютов у бомбы: вытяжных, тормозных и основного площадью 1,6 тыс. За это время Ту-95В успевал отлететь от места взрыва на безопасное расстояние. Руководство СССР не скрывало намерение провести испытание мощного термоядерного устройства. О предстоящем испытании Никита Хрущев объявил 17 октября 1961 г. Скоро мы завершим эти испытания.