Принцип действия водородной бомбы. Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов. 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. оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как термоядерная бомба, иногда называемой водородной.
«Ничего подобного у США не было»: какую роль в истории СССР сыграло появление водородного оружия
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. Будущий реактор ICF будет работать в импульсном режиме, при этом крошечные топливные таблетки одна за другой сбрасываются во взрывную камеру и зажигаются лазерными импульсами. 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!
Впоследствии, правда, дейтерий предложили заменить на дейтерид лития — это значительно упростило конструкцию заряда и его эксплуатацию. Дополнительным преимуществом было то, что из лития после бомбардировки нейтронами получается еще один изотоп водорода — тритий. Вступая в реакцию с дейтерием, тритий выделяет гораздо больше энергии. К тому же литий еще и замедляет нейтроны лучше. Такая структура бомбы и подарила ей прозвище «Слойка». Определенная сложность состояла в том, что толщина каждого слоя и их окончательное количество также были очень важны для успешного испытания. Предполагалось также, что мощность заряда составит от 200 до 400 килотонн, практический результат оказался на верхней границе прогнозов. В день Х, 12 августа 1953 года, первую советскую водородную бомбу проверили в действии.
Термоядерная бомба — самое мощное оружие на Земле. В ее основе — реакции, происходящие в недрах звезд. Принцип работы атомной бомбы основан на явлении радиоактивного распада. Но те материалы, из которых создается сердечник атомного оружия не просто радиоактивны — они также склонны к возникновению цепной реакции. Ядра радиоактивных элементов достаточно тяжелы: в них много нейтронов и протонов. Но такие системы нестабильны: протоны в ядре сильно отталкиваются друг от друга, из-за чего со временем они распадаются на более мелкие и более стабильные «осколки». В результате такого распада выделяется значительное количество энергии. В некоторых реакциях, например, при распаде урана, в качестве побочного продукта также получаются нейтроны. Именно благодаря этим частицам, которые могут приобретать после распада атома высокую скорость, и возможны цепные реакции, лежащие в основе атомного оружия.
РДС-6 данный тип оружия массового поражения прозвали «слойкой» Сахарова, так как его схема подразумевала последовательное размещение слоёв дейтерия, окружающих заряд-инициатор имела мощность 10 Мт. Однако в отличие от американского «трёхэтажного дома», советская бомба была компактной, и её можно было оперативно доставить к месту выброски на территории противника на стратегическом бомбардировщике. Приняв вызов, США в марте 1954 произвели взрыв более мощной авиабомбы 15 Мт на испытательном полигоне на атолле Бикини Тихий океан. Испытание стало причиной выброса в атмосферу большого количества радиоактивных веществ, часть из которых выпало с осадками за сотни километров от эпицентра взрыва. Японское судно «Счастливый дракон» и приборы, установленные на острове Рогелап, зафиксировали резкое повышение радиации. Так как в результате процессов, происходящих при детонации водородной бомбы, образуется стабильный, безопасный гелий, ожидалось, что радиоактивные выбросы не должны превышать уровень загрязнения от атомного детонатора термоядерного синтеза. Но расчёты и замеры реальных радиоактивных осадков сильно разнились, причём как по количеству, так и по составу. Поэтому в руководстве США было принято решение временно приостановить проектирование данного вооружения до полного изучения его влияния на окружающую среду и человека. Посмотрите также.
Самая мощная бомба в мире. Какая бомба сильнее: вакуумная или термоядерная?
Информация о работах американцев над термоядерной бомбой и ее испытании поступала в Советский Союз очень оперативно: над ее добычей работал специальный отдел научно-технической разведки в структуре внешней разведки НКВД. Принцип работы водородной бомбы. Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Работа создателей первой водородной бомбы, в том числе и сотрудников КБ-11, была высоко оценена советским правительством. 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. или почему при термоядерном взрыве не начинается самоподдерживающаяся термоядерная реакция в воде и в воздухе В своё время Нильс Бор говорил, что теоретически возможно запустить такой мощности, такого объема термоядерную реакцию.
Как работает водородная бомба
В 1949 году физик Андрей Сахаров предложил основной принцип советской водородной бомбы — слойку. Водородные бомбы — наиболее разрушительный его вариант — имеют теоретически неограниченную мощность, и потому при их разработке между СССР и США развернулась гонка. «Вследствие осуществления в водородной бомбе мощной термоядерной реакции взрыв был большой силы, — писали «Известия». Из истории создания водородной бомбы в США и СССР.
Как это устроено: все секреты термоядерной бомбы
Такой стереотип работы нейтронной бомбы возник еще во времена СССР из-за непонимания принципа ее работы. Чтобы разобраться, как работает водородная бомба, разберемся в устройстве атомного оружия. Получение нового химического соединения, позволившего создать водородную бомбу, показывает, что может быть в принципе создано еще более страшное оружие — кобальтовая бомба. Испытание этой термоядерной бомбы стало ключевым фактором, позволившим Советскому Союзу обеспечить ядерно-оружейный паритет с США. К истории создания водородной бомбы в СССР.
Поражающие факторы взрыва водородной бомбы. Водородная бомба
Одним из типов ядерного оружия является термоядерное оружие, которое многим из нас более известно под названием водородная бомба. Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Непосредственная работа по изготовлению первой водородной бомбы началась в 1950 году. В первую часть вошло описание принципа действия водородной бомбы с дейтеридом лития-6 в качестве основного взрывчатого вещества и урановым детонатором. Водородная (термоядерная) бомба – оружие большой разрушительной силы (измеряющейся в мегатоннах в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Конструктив водородной бомбы сформирован на использовании энергии, выделяемой в процессе реакции термоядерного синтеза лёгких ядер.
Термоядерная тайна СССР: академик раскрыл секреты создания царь-бомбы
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. 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.
При этом плотность термоядерного топлива обычно - дейтерид лития-6 возрастает в 1000 раз. В результате колоссального давления радиационной имплозии центральный стержень-инициатор из урана-235 также подвергается обжатию, хотя и в меньшей степени, и переходит в надкритическое состояние. К этому времени термоядерный блок подвергается бомбардировке быстрыми нейтронами ядерного взрыва. Пройдя через дейтерид лития-6, они замедляются и интенсивно поглощаются урановым стержнем. В стержне начинается цепная реакция деления, быстро приводящая к ядерному взрыву внутри контейнера. Поскольку дейтерид лития-6 при этом подвергается абляционному обжатию снаружи и давлению ядерного взрыва изнутри, его плотность и температура еще больше возрастает.
Однако применение такой бомбы не сказывается на радиационном фоне, в отличие от боеприпаса с ядерной начинкой. В горах такие бомбы отличаются особой эффективностью: скальная поверхность способствуют значительному усилению ударной волны благодаря переотражениям. В теории, используя ударный беспилотник "Сириус" или С-70 "Охотник" российская армия может поразить цель в любом уголке Украины. Вероятность использования такого оружия по целям в черте города крайне низка — слишком высок шанс поражения мирного населения. Человеческий организм поражается не только ударной волной, но также и тепловым воздействием. Особенно уязвимы внутренние органы, а также органы слуха. Поражение происходит вплоть до 600 метров от эпицентра взрыва. В эпицентре действия бомбы также сгорает весь кислород — выжившие, находящиеся в помещении быстро задыхаются от дефицита воздуха. В 1976 году ООН назвало подобные бомбы негуманным средством. Стоит отметить также удобство работы такими боеприпасами по позициям противника, находящимся в относительной близости от позиций своих войск.
Сила взрыва составила 400 кт, что в 20 раз разрушительнее американских атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Копии городских кварталов, построенные специально для проведения испытаний, были уничтожены практически полностью, 100-тонные элементы моста, установленные на полигоне, разлетелись на 150—200 м. А спустя восемь дней об успешном испытании официально узнал весь мир. Советские и европейские города только начинали восстанавливаться от разрушительных последствий Второй мировой войны. Политики обсуждали вопросы послевоенного устройства. В том числе на Потсдамской конференции, которая состоялась в июле-августе 1945 года. А прямо накануне США провели испытания первой атомной бомбы. И несмотря на всю секретность «проекта Манхэттен» авторы: физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс , Трумэн в кулуарах конференции рассказал Иосифу Сталину, что у Штатов теперь есть в распоряжении «оружие исключительной силы». Именно в Потсдаме начал ярко проявляться раскол внутри антигитлеровской коалиции. А Западная Европа начала отгораживаться железным занавесом. Главным камнем преткновения в советско-американских отношениях стал ядерный арсенал США. По сути, уже в этот момент набирала обороты гонка вооружений. Сегодня о нём всё чаще говорят на международной арене «Дитя не плачет — мать не разумеет» СССР отставал от Запада в сфере создания ядерного оружия. Несмотря на то что исследования в области физики ядра успешно развивались в нашей стране в 1930-е годы, они были прерваны войной. Осознав из донесений разведки всю опасность отставания в этой области, осенью 1942 года руководство СССР приняло решение о возобновлении работ по урану.