Кој ја создаде хидрогенската бомба. Историјата на создавањето на првата хидрогенска бомба: последиците од термонуклеарна експлозија. Како функционира ова

На 12 август 1953 година, на полигонот Семипалатинск беше тестирана првата советска хидрогенска бомба.

И на 16 јануари 1963 година, во екот на Студената војна, Никита Хрушчовму објави на светот дека Советскиот Сојуз поседува ново оружје за масовно уништување во својот арсенал. Година и пол претходно, во СССР беше извршена најмоќната експлозија на хидрогенска бомба во светот - на Новаја Землија беше детонирана полнење со капацитет од над 50 мегатони. На многу начини, токму оваа изјава на советскиот лидер го натера светот да ја сфати заканата од понатамошна ескалација на трката за нуклеарно вооружување: веќе на 5 август 1963 година, во Москва беше потпишан договор со кој се забрануваат тестови за нуклеарно оружје во атмосферата, надворешниот простор и под вода.

Историја на создавањето

Теоретската можност за добивање енергија со термонуклеарна фузија беше позната уште пред Втората светска војна, но војната и последователната трка во вооружување го покренаа прашањето за создавање технички уред за практично создавање на оваа реакција. Познато е дека во Германија во 1944 година беше извршена работа за иницирање на термонуклеарна фузија со компресирање на нуклеарно гориво со користење на полнења од конвенционални експлозиви - но тие не беа успешни, бидејќи не беше можно да се добијат потребните температури и притисоци. САД и СССР развиваат термонуклеарно оружје од 40-тите години, речиси истовремено тестирајќи ги првите термонуклеарни уреди во раните 50-ти. Во 1952 година, Соединетите држави експлодираа полнење со принос од 10,4 мегатони на атолот Ениветак (кој е 450 пати помоќен од бомбата фрлена на Нагасаки), а во 1953 година СССР тестираше уред со издашност од 400 килотони.

Дизајните на првите термонуклеарни уреди беа слабо прилагодени за вистинска борбена употреба. На пример, уредот тестиран од Соединетите Држави во 1952 година беше градба на земја со висина од 2-катна зграда и тешка над 80 тони. Во него се складирало течно термонуклеарно гориво користејќи огромна единица за ладење. Затоа, во иднина, сериското производство на термонуклеарно оружје се вршеше со користење на цврсто гориво - литиум-6 деутерид. Во 1954 година, Соединетите Држави тестираа уред заснован на него на атолот Бикини, а во 1955 година беше тестирана нова советска термонуклеарна бомба на полигонот Семипалатинск. Во 1957 година во Велика Британија беа извршени тестови на хидрогенска бомба. Во октомври 1961 година, термонуклеарна бомба со капацитет од 58 мегатони беше активирана во СССР на Новаја Землија - најмоќната бомба досега тестирана од човештвото, која влезе во историјата под името „Цар Бомба“.

Понатамошниот развој беше насочен кон намалување на големината на дизајнот на водородни бомби за да се обезбеди нивно доставување до целта со балистички ракети. Веќе во 60-тите, масата на уредите беше намалена на неколку стотици килограми, а до 70-тите, балистичките ракети можеа да носат над 10 боеви глави истовремено - тоа се проектили со повеќе боеви глави, секој дел може да ја погоди својата цел. Денес, САД, Русија и Велика Британија имаат термонуклеарни арсенали, исто така, беа извршени тестови на термонуклеарни полнежи во Кина (во 1967 година) и во Франција (во 1968 година).

Принципот на работа на хидрогенска бомба

Дејството на водородната бомба се заснова на употребата на енергијата ослободена за време на реакцијата на термонуклеарна фузија на светлосни јадра. Токму оваа реакција се случува во длабочините на ѕвездите, каде што, под влијание на ултра високи температури и огромен притисок, водородните јадра се судираат и се спојуваат во потешки јадра на хелиум. За време на реакцијата, дел од масата на водородни јадра се претвора во голема количина на енергија - благодарение на ова, ѕвездите постојано ослободуваат огромни количини на енергија. Научниците ја копираа оваа реакција користејќи ги водородните изотопи деутериум и тритиум, давајќи ѝ го името „водородна бомба“. Првично, течните изотопи на водород биле користени за производство на полнежи, а подоцна бил користен и литиум-6 деутерид, цврсто соединение на деутериум и изотоп на литиум.

Литиум-6 деутерид е главната компонента на водородната бомба, термонуклеарното гориво. Веќе складира деутериум, а изотопот на литиум служи како суровина за формирање на тритиум. За да започне реакција на термонуклеарна фузија, неопходно е да се создадат високи температури и притисоци, како и да се одвои тритиум од литиум-6. Овие услови се обезбедени на следниов начин.

Школката на контејнерот за термонуклеарно гориво е изработена од ураниум-238 и пластика, а до контејнерот е поставен конвенционален нуклеарен полнеж со моќност од неколку килотони - се нарекува тригер, односно иницијаторско полнење на хидрогенска бомба. За време на експлозијата на полнењето на иницијаторот на плутониум под влијание на моќното зрачење на Х-зраци, обвивката на контејнерот се претвора во плазма, компресирајќи илјадници пати, што го создава потребниот висок притисок и огромна температура. Во исто време, неутроните емитирани од плутониумот комуницираат со литиум-6, формирајќи тритиум. Јадрата на деутериум и тритиум комуницираат под влијание на ултра висока температура и притисок, што доведува до термонуклеарна експлозија.

Ако направите неколку слоеви ураниум-238 и литиум-6 деутерид, тогаш секој од нив ќе додаде своја моќ на експлозијата на бомба - односно, таквата „пуфка“ ви овозможува да ја зголемите моќта на експлозијата речиси неограничено . Благодарение на ова, хидрогенска бомба може да се направи од речиси секоја моќност и ќе биде многу поевтина од конвенционалната нуклеарна бомба со иста моќ.

ИЗВЕШТАЈ

Водородна бомба

Проверено од наставникот:

Кузмина Л.Г.

Составен од:

Медов М.М.

ученик 9 „б“

Општинска образовна установа средно училиште бр.10

ВОДОРОДНА БОМБА, оружје со голема разорна моќ (по редослед на мегатони во еквивалент на ТНТ), чиј принцип на работа се заснова на реакција на термонуклеарно спојување на светлосни јадра. Изворот на енергијата на експлозијата се процеси слични на оние што се случуваат на Сонцето и другите ѕвезди.

Во 1961 година се случи најмоќната експлозија на хидрогенска бомба.

Утрото на 30 октомври во 11:32 часот. над Новаја Землија во областа на заливот Митјуши на надморска височина од 4000 m над површината на земјата, експлодираше хидрогенска бомба со капацитет од 50 милиони тони ТНТ.

Советскиот Сојуз го тестираше најмоќниот термонуклеарен уред во историјата. Дури и во верзијата „половина“ (а максималната моќност на таквата бомба е 100 мегатони), енергијата на експлозијата беше десет пати поголема од вкупната моќност на сите експлозиви користени од сите завојувани страни за време на Втората светска војна (вклучувајќи го и атомскиот бомби фрлени на Хирошима и Нагасаки). Ударниот бран од експлозијата ја обиколи земјината топка три пати, првпат по 36 часа и 27 минути.

Светлосниот блиц беше толку силен што, и покрај континуираното облачно покривање, беше видлив дури и од командното место во селото Белушја Губа (речиси 200 километри од епицентарот на експлозијата). Облакот од печурки порасна на висина од 67 км. До моментот на експлозијата, додека бомбата полека паѓаше на огромен падобран од висина од 10.500 до пресметаната точка на детонација, носачот Ту-95 со екипажот и неговиот командант, мајорот Андреј Егорович Дурновцев, веќе беше во безбедна зона. Командантот се враќал на својот аеродром како потполковник, Херој на Советскиот Сојуз. Во напуштено село - на 400 километри од епицентарот - уништени се дрвени куќи, а камените ги загубија покривите, прозорците и вратите. На многу стотици километри од полигонот, како резултат на експлозијата, условите за минување на радио брановите се сменија речиси еден час, а радио комуникациите престанаа.

Бомбата ја разви В.Б. Адамски, Ју.Н. Смирнов, А.Д. Сахаров, Ју.Н. Бабаев и Ју.А. Трутнев (за што на Сахаров му беше доделен третиот медал Херој на социјалистичкиот труд). Масата на „уредот“ беше 26 тони.

„Супер бомбата“, како што ја нарече А. Сахаров, не се вклопуваше во заливот за бомби на авионот (неговата должина беше 8 метри, а дијаметарот беше околу 2 метри), така што делот од трупот беше отсечен. а поставен е и посебен механизам за подигање и уред за прицврстување на бомбата; во исто време, за време на летот сè уште се заглави повеќе од половина од него. Целото тело на авионот, дури и сечилата на неговите пропелери, било покриено со специјална бела боја која го штитела од блесок на светлина за време на експлозија. Телото на придружниот лабораториски авион беше покриено со истата боја.

Резултатите од експлозијата на обвинението, кое на Запад го доби името „Цар Бомба“, беа импресивни:

* Нуклеарната „печурка“ на експлозијата се искачи на висина од 64 км; дијаметарот на неговата капа достигна 40 километри.

Огнената топка на експлозијата стигна до земјата и речиси ја достигна висината на ослободувањето на бомбата (односно, радиусот на огнената топка на експлозијата беше приближно 4,5 километри).

* Зрачењето предизвика изгореници од трет степен на растојание до сто километри.

* На врвот на радијацијата, експлозијата достигна 1% сончева енергија.

* Ударниот бран како резултат на експлозијата ја обиколи земјината топка три пати.

* Јонизацијата на атмосферата предизвика радио пречки дури и стотици километри од полигонот за еден час.

* Сведоците го почувствуваа ударот и можеа да ја опишат експлозијата на оддалеченост од илјадници километри од епицентарот. Исто така, ударниот бран до одреден степен ја задржал својата разорна моќ на оддалеченост од илјадници километри од епицентарот.

* Акустичниот бран стигна до островот Диксон, каде што прозорците на куќите беа скршени од бранот експлозија.

Политичкиот резултат на овој тест беше демонстрацијата на Советскиот Сојуз за неговото поседување неограничено оружје за масовно уништување - максималната мегатонажа на бомба тестирана од Соединетите држави во тоа време беше четири пати помала од онаа на Цар-бомбата. Всушност, зголемувањето на моќноста на хидрогенската бомба се постигнува со едноставно зголемување на масата на работниот материјал, така што, во принцип, нема фактори кои го спречуваат создавањето на хидрогенска бомба од 100 мегатони или 500 мегатони. (Всушност, Цар Бомбата беше дизајнирана за еквивалент од 100 мегатони; планираната експлозивна моќност беше намалена на половина, според Хрушчов, „За да не се скрши целото стакло во Москва“). Со овој тест, Советскиот Сојуз покажа способност да создаде хидрогенска бомба од која било моќ и средство за доставување на бомбата до точката на детонација.

Термонуклеарни реакции.Внатрешноста на Сонцето содржи огромна количина на водород, која е во состојба на ултра висока компресија на температура од околу. 15.000.000 K. При толку високи температури и густини на плазмата, јадрата на водород доживуваат постојани судири меѓу себе, од кои некои завршуваат со нивна фузија и на крајот формирање на потешки јадра на хелиум. Ваквите реакции, наречени термонуклеарна фузија, се придружени со ослободување на огромни количества енергија. Според законите на физиката, ослободувањето на енергија за време на термонуклеарната фузија се должи на фактот што за време на формирањето на потешко јадро, дел од масата на светлосните јадра вклучени во неговиот состав се претвора во колосална количина на енергија. Затоа Сонцето, имајќи џиновска маса, губи прибл. 100 милијарди тони материја и ослободува енергија, благодарение на што животот на Земјата стана возможен.

Изотопи на водород.Водородниот атом е наједноставниот од сите постоечки атоми. Се состои од еден протон, кој е неговото јадро, околу кое ротира еден електрон. Внимателните студии на водата (H 2 O) покажаа дека таа содржи занемарливи количини на „тешка“ вода што го содржи „тешкиот изотоп“ на водород - деутериум (2 H). Јадрото на деутериум се состои од протон и неутрон - неутрална честичка со маса блиска до протон.

Постои трет изотоп на водородот, тритиум, чие јадро содржи еден протон и два неутрони. Тритиумот е нестабилен и се подложува на спонтано радиоактивно распаѓање, претворајќи се во изотоп на хелиум. Траги од тритиум се пронајдени во атмосферата на Земјата, каде што се формира како резултат на интеракцијата на космичките зраци со молекулите на гасот што го сочинуваат воздухот. Тритиумот се произведува вештачки во нуклеарен реактор со зрачење на изотопот на литиум-6 со проток на неутрони.

Развој на хидрогенска бомба.Прелиминарната теоретска анализа покажа дека термонуклеарната фузија најлесно се постигнува во мешавина од деутериум и тритиум. Земајќи го ова како основа, американските научници на почетокот на 1950 година почнаа да спроведуваат проект за создавање на хидрогенска бомба (HB). Првите тестови на модел на нуклеарен уред беа извршени на полигонот Еневетак во пролетта 1951 година; термонуклеарната фузија беше само делумна. Значителен успех беше постигнат на 1 ноември 1951 година при тестирање на масивна нуклеарна направа, чија моќ на експлозија беше 4  8 Mt во еквивалент на ТНТ.

Првата хидрогенска воздушна бомба беше детонирана во СССР на 12 август 1953 година, а на 1 март 1954 година, Американците активираа помоќна воздушна бомба (приближно 15 Mt) на Атолот Бикини. Оттогаш, двете сили извршија експлозии на напредно мегатонско оружје.

Експлозијата во Атолот Бикини беше придружена со ослободување на големи количини на радиоактивни материи. Некои од нив паднале на стотици километри од местото на експлозијата на јапонскиот рибарски брод „Lucky Dragon“, додека други го прекриле островот Ронгелап. Бидејќи термонуклеарната фузија произведува стабилен хелиум, радиоактивноста од експлозијата на чиста водородна бомба не треба да биде поголема од онаа на атомски детонатор на термонуклеарна реакција. Меѓутоа, во случајот што се разгледува, предвидените и вистинските радиоактивни последици значително се разликуваа по количина и состав.

Механизмот на дејство на хидрогенската бомба. Редоследот на процесите што се случуваат за време на експлозијата на водородна бомба може да се претстави на следниов начин. Прво, полнежот на иницијаторот на термонуклеарната реакција (мала атомска бомба) лоциран во HB школка експлодира, што резултира со неутронски блесок и создавајќи висока температура неопходна за иницирање на термонуклеарната фузија. Неутроните бомбардираат влошка направена од литиум деутерид, соединение од деутериум и литиум (се користи литиумски изотоп со масен број 6). Литиум-6 се дели на хелиум и тритиум под влијание на неутроните. Така, атомскиот осигурувач ги создава материјалите неопходни за синтеза директно во самата бомба.

Потоа започнува термонуклеарна реакција во мешавина од деутериум и тритиум, температурата во бомбата брзо се зголемува, вклучувајќи се повеќе и повеќе водород во синтезата. Со дополнително зголемување на температурата, може да започне реакција помеѓу јадрата на деутериум, карактеристични за чиста водородна бомба. Сите реакции, се разбира, се случуваат толку брзо што се доживуваат како моментални.

Фисија, фузија, фисија (супербомба). Всушност, во бомба, низата процеси опишани погоре завршуваат во фазата на реакција на деутериум со тритиум. Понатаму, дизајнерите на бомбите избраа да не користат нуклеарна фузија, туку нуклеарна фисија. Спојувањето на јадрата на деутериум и тритиум произведува хелиум и брзи неутрони, чија енергија е доволно висока за да предизвика нуклеарна фисија на ураниум-238 (главниот изотоп на ураниум, многу поевтин од ураниум-235 што се користи во конвенционалните атомски бомби). Брзите неутрони ги разделуваат атомите на ураниумската обвивка на супербомбата. Расцепувањето на еден тон ураниум создава енергија еквивалентна на 18 Mt. Енергијата не оди само на експлозија и производство на топлина. Секое јадро на ураниум се дели на два високо радиоактивни „фрагменти“. Производите на фисија вклучуваат 36 различни хемиски елементи и речиси 200 радиоактивни изотопи. Сето ова го сочинува радиоактивниот испад што ги придружува експлозиите на супербомбите.

Како што е познато, во средината на 20-тите години, англискиот астрофизичар Едингтон сугерираше дека изворот на енергија за ѕвездите може да бидат реакции на нуклеарна фузија (фузија на лесни атомски јадра во потешки. Ултра високи температури и притисоци во внатрешноста на ѕвездите создадете ги потребните услови за ова Во нормални (копнени) услови, кинетичката енергија на јадрата на лесните атоми е премногу мала за нив, откако ја надминаа електростатската одбивност, да се приближат и да влезат во нуклеарна реакција со судир на јадрата на лесните елементи забрзани до големи брзини и Е. Волтон го користел овој метод во нивните експерименти извршени во Кембриџ (Велика Британија) со протони забрзани во електрично поле, а интеракцијата на протоните со јадрата на литиумот била забележана во 1938 година. од тројца физичари независно еден од друг, откриени се два циклуса на термонуклеарни реакции на претворање на водород во хелиум, кои се извор на енергија за ѕвездите: - протон-протон (Г. Bethe и C. Critchfield) и јаглерод-азот (G. Bethe и K. Weizsäcker). Така, теоретската можност за добивање енергија преку нуклеарна фузија била позната уште пред војната. Прашањето беше да се создаде функционален технички уред кој ќе овозможи на Земјата да се создадат услови неопходни за почеток на реакции на фузија. За ова беа потребни температури од милион степени и ултра високи притисоци. Во 1944 г Во Германија, во лабораторијата на Дибнер, беше извршена работа за иницирање на термонуклеарно спојување со компресирање на нуклеарно гориво со детонирање на обликувани полнења на конвенционален експлозив (види „Ураниумски проект на нацистичка Германија“). Сепак, овие работи не го дадоа посакуваниот резултат, како што е сега јасно, поради недоволниот притисок и температура. Идејата за бомба заснована на термонуклеарна фузија иницирана од атомско полнење ја предложил Е. Ферми на неговиот колега Е. Телер (кој се смета за „татко“ на термонуклеарната бомба) уште во 1941 година. Во 1942 г се појави конфликт меѓу Опенхајмер и Телер затоа што вториот беше „навреден“ од фактот што позицијата шеф на теоретскиот оддел не му беше дадена. Како резултат на тоа, Опенхајмер го отстрани Телер од проектот за атомска бомба и го префрли да ја проучува можноста за користење на реакцијата на фузија на хелиум од тешките водородни јадра (деутериум) за создавање ново оружје. Телер започна да создаде уред наречен „класичен супер“ (во советската верзија, „цевка“). Идејата беше да се запали термонуклеарна реакција во течен деутериум користејќи топлина од експлозија на атомски полнеж. Но, наскоро стана јасно дека атомската експлозија не била доволно жешка и не ги обезбедила потребните услови за „горење“ на деутериум. За започнување на реакциите на синтезата, неопходно беше да се внесе тритиум во смесата. Реакцијата на деутериум со тритиум требаше да ја зголеми температурата до условите на синтеза на деутериум-деутериум. Но, тритиумот, поради неговата радиоактивност (полуживот од само 12 години), практично не се појавува во природата и мора да се произведува вештачки во реактори за фисија. Ова го направи поскап за еден ред на големина од плутониумот за оружје. Покрај тоа, на секои 12 години, половина од добиениот тритиум едноставно исчезнуваше како резултат на радиоактивното распаѓање. Употребата на гасовит деутериум и тритиум како нуклеарно гориво беше невозможна и беше неопходно да се користи течен гас, што ги направи експлозивните направи несоодветни за практична употреба. Истражувањето на проблемите на „класичниот супер“ продолжи во САД до крајот на 1950 година. кога се покажа дека и покрај големите количини на тритиум, невозможно е да се постигне стабилно термонуклеарно согорување во таков уред. Истражувањето дојде во ќорсокак. Идејата беше да се опкружи јадрото на фисилна атомска бомба со слој од термонуклеарно гориво направено од мешавина на деутериум и тритиум. Зрачењето од атомска експлозија може да компресира 7-16 слоеви гориво прошарани со слоеви на фисилен материјал и да го загрее на приближно иста температура како и самото фисилно јадро. Ова повторно бараше употреба на многу скап и незгоден тритиум. Термонуклеарното гориво беше опкружено со обвивка од ураниум-238, која во првата фаза делуваше како топлински изолатор, спречувајќи ја енергијата да ја напушти капсулата со горивото. Без него, запаливите материи што се состојат од лесни елементи би биле апсолутно транспарентни за топлинското зрачење и не би се загреале на високи температури. Непроѕирниот ураниум, апсорбирајќи ја оваа енергија, врати дел од него назад во горивото. Покрај тоа, тие ја зголемуваат компресијата на горивото со инхибиција на неговото термичко проширување. Во втората фаза, ураниумот претрпе распаѓање поради неутроните произведени за време на фузијата, ослободувајќи дополнителна енергија. Термонуклеарното гориво во форма на цилиндар или елипсоид се става во куќиште направено од многу густ материјал - ураниум, олово или волфрам. Во внатрешноста на цилиндерот аксијално е поставена прачка од Pu-239 или U-235, со дијаметар од 2-3 cm. Целиот преостанат простор во куќиштето е исполнет со пластика. Кога активирањето е детонирано, испуштените рендгенски зраци го загреваат ураниумското тело на бомбата, таа почнува да се шири и лади преку губење на масата (аблација). Феноменот на внесување, како млаз од кумулативно полнење насочен во капсулата, развива огромен притисок врз термонуклеарното гориво. Два други извори на притисок, движењето на плазмата (откако ќе се активира примарното полнење, телото на капсулата, како и целиот уред, е јонизирана плазма) и притисокот на фотоните на рендгенските зраци немаат значително влијание врз компресијата. Кога прачка направена од фисилен материјал е компресирана, таа оди во суперкритична состојба. Брзите неутрони произведени за време на фисијата на активирањето и забавени од литиум деутерид до топлинска брзина започнуваат верижна реакција во шипката. Се случува уште една атомска експлозија, која делува како „блиц“ и предизвикува уште поголемо зголемување на притисокот и температурата во центарот на капсулата, што ги прави доволни за запалување на термонуклеарна реакција. Ураниумската обвивка спречува топлинското зрачење да избега надвор од нејзините граници, што значително ја зголемува ефикасноста на согорувањето. Температурите генерирани за време на термонуклеарна реакција се многу пати повисоки од оние што се генерираат при фисија на синџир (до 300 милиони наместо 50-100 милиони степени). Сето ова се случува за околу неколку стотици наносекунди. Редоследот на процеси опишани погоре завршува тука ако телото на полнење е направено од волфрам (или олово). Меѓутоа, ако е направен од U-238, тогаш брзите неутрони произведени за време на фузијата предизвикуваат фисија на јадрата U-238. Расцепувањето на еден тон U-238 произведува енергија еквивалентна на 18 Mt. Ова произведува многу радиоактивни производи за фисија. Сето ова го сочинува радиоактивниот испад што ја придружува експлозијата на хидрогенска бомба. Чисто термонуклеарните полнења создаваат значително помала контаминација предизвикана само од експлозијата на активирањето. Ваквите бомби се нарекуваат „чисти“ / Двостепената шема Teller-Ulam ви овозможува да креирате полнења толку моќни колку што моќта на активирањето е доволна за ултрабрзо компресирање на голема количина гориво. За дополнително зголемување на количината на полнење, енергијата од втората фаза може да се искористи за да се компресира третата. Во секоја фаза во такви уреди е можно да се засили моќноста за 10-100 пати. Моделот бараше големи количини тритиум, а Американците изградија нови реактори за да го произведат. Работата продолжи со голема брзина, бидејќи во тоа време Советскиот Сојуз веќе создаде атомска бомба. Државите можеа само да се надеваат дека СССР го следеше ќорсокакот украден од Фукс (кој беше уапсен во Англија во јануари 1950 година). И овие надежи се остварија. 77% (8 Mt.) од излезната енергија беше обезбедена од фисијата на телото за полнење на ураниум и само (2,4 Mt.) беше пресметана од реакцијата на фузија.

„Ајви Мајк“ Мешавина од течни водородни изотопи немаше практична употреба за термонуклеарно оружје, а последователниот напредок во развојот на термонуклеарното оружје беше поврзан со употребата на цврсто гориво - литиум-6 деутерид (Li6). Во овој поглед, советските научници беа напред, користејќи Li6 деутерид веќе во првата советска термонуклеарна бомба тестирана во август 1953 година. Американската фабрика за производство Li6 во Оук Риџ беше пуштена во употреба дури во средината на 1953 година. (изградбата започна во мај 1952 година). По операцијата Ајви Мајк, двата нуклеарни центри (во Лос Аламос и Калифорнија) почнаа набрзина да развиваат покомпактни полнења користејќи литиум деутерид што може да се користи во борбени услови. Поради недостиг на збогатен Li6, следниот тест на Castle Romeo користел полнење од природен (7,5% Li6) литиум. Термонуклеарна направа наречена „Runt I“ беше детонирана на 26 март 1954 година. Во исто време, ова беше контролен тест на термонуклеарна бомба означена како ЕЦ-17. Силата на експлозијата била 11 мт. од кои реакциите на синтеза отпаѓаат на 4 Mt. Како и во случајот со Браво, ослободената моќност далеку ги надмина очекуваните 1,5-7 Mt. Тежина на уредот - 18 т. должина – 5,7 m. дијаметар – 1,55 m. дијаметар - 0,88 m Првично, таа беше развиена како чисто атомска бомба со моќност во опсег од стотици килотони, која користеше компресија на зрачење на еден атомски полнеж. Идејата беше задржана, но во проектот беше додадено термонуклеарно гориво за да се зголеми моќноста. Резултатот беше атомска бомба исцедена од радијација со термонуклеарно засилување (80% од енергијата се ослободува поради фисија на ураниум). Проектот победи во тежина, но употребата на скап материјал во него што во тоа време не беше достапен во соодветни количини - високо збогатен литиум - го задржа неговото производство до 1955 година. Прототипи на бомбата TX-41, тестирани на тестовите „Sycamore“, „Poplar“ и „Pine“ на операцијата Хардтак на полигонот на Тихиот Океан, помеѓу 31 мај и 27 јули 1958 година. Меѓу нив имаше само чисти варијанти. Како резултат на тоа, беше создадена најмоќната американска термонуклеарна бомба Mk.41. Имаше ширина од 1,3 m. (1,85 m по опашката) должина 3,7 m. и тежина 4,8 тони. За периодот 1960-62 г. Произведени се 500 парчиња. (отстранет од употреба во 1976 година). САД Како што веќе беше кажано, СССР, преку својот агент, англискиот физичар Клаус Фукс (пред неговото апсење во 1950 година), ги доби речиси сите материјали за американските случувања, како што велат, „од прва рака“. Но, тој не беше нашиот единствен извор по 1950 година. информациите продолжија да пристигнуваат (можеби не во иста количина). Само Курчатов се запозна со неа, во најстрога доверба. Никој (од физичарите) освен него не знаел за оваа информација. Однадвор изгледаше како брилијантен увид. Во 1946 г И. Гуревич, Ј. Зелдович, И. Суштината на нивниот предлог беше да се користи атомска експлозија како детонатор за да се обезбеди експлозивна реакција во деутериум. Во исто време, беше нагласено дека „пожелна е најголема можна густина на деутериум“, а за да се олесни појавата на нуклеарна детонација, корисна е употребата на масивни гранати кои го забавуваат проширувањето. Гуревич подоцна го нарече фактот дека овој извештај не е класифициран како „... јасен доказ дека не знаевме ништо за американските случувања“. Но, Сталин и Берија беа целосно во потрага по создавање на атомска бомба и не обрнуваа внимание на предлогот на малку познати научници. Понатамошните настани се развија на следниов начин. Гинзбург користел литиум како извор на деутериум и тритиум, кои исто така имале дополнителни предности - цврста состојба на агрегација и ниска цена. Во врска со ова, на 14 јануари 1954 г. Зелдович напиша белешка до Харитон во своја рака, придружувајќи ја со објаснување: „Оваа белешка известува прелиминарен дијаграм на уредот за суперпроизводот АО и проценети пресметки за неговата работа. Употребата на АО беше предложена од В. Давиденко“. Во своите „Мемоари“, Сахаров истакна дека оваа идеја „...неколку вработени во нашите теоретски оддели дојдоа до оваа идеја во исто време. Еден од нив бев јас... Но, исто така, несомнено, улогата на Зелдович, Трутнев и некои беше многу голема...“ Но, бомбата не се сместила ниту во нејзината бомба. Во фабриката за производство, стратешкиот бомбардер Ту-95 беше модифициран со отсекување на дел од трупот, а сепак во лет, повеќе од половина од бомбата се заглави. Таквата суспензија и значителната тежина на товарот доведоа до фактот дека авионот значително го намали опсегот и брзината - стана практично несоодветен за борбена употреба. Целото тело на авионот, дури и сечилата на неговите пропелери, беа покриени со специјална бела боја која штитеше од блесок на светлина за време на експлозија.

Сè беше подготвено 112 дена по средбата со Хрушчов. Утрото на 30 октомври 1961 г Ту-95 полета и се упати кон Новаја Земља. Со екипажот на авионот командуваше мајор А. Дурновцев (по тестот ја доби титулата Херој на СССР и унапредување во потполковник). Бомбата се одвоила на надморска височина од 10.500 метри. и се спушти со падобран кој забавуваше до 4000м. При падот, авионот успеал да се пресели на релативно безбедно растојание од 40-50 километри. Експлозијата се случила во 11:32 часот по московско време. Блесокот беше толку светол што можеше да се набљудува од далечина до 1000 km. на оддалеченост од 300 километри се слушна силен татнеж. Светлечката огнена топка стигна до земјата и беше измерена околу 10 километри. во дијаметар. Џиновската печурка се искачи на висина од 65 километри. По експлозијата поради јонизација на атмосферата 40 минути. Радио комуникацијата со Новаја Земља беше прекината. Зоната на целосно уништување беше круг од 25 километри. во радиус од 40 км. Уништени се дрвени куќи, а тешко оштетени се камени куќи на оддалеченост од 60 километри. Можно е да се добијат изгореници од трет степен (со некроза на горните слоеви на кожата), а на долги растојанија се откорнати прозорци, врати и покриви. Со полн капацитет од 100 Mt. зоната на целосно уништување би имала радиус од 35 km. зона на сериозни оштетувања - 50 км. Изгорениците од трет степен можеле да се здобијат на растојание од 77 километри. Се покажа дека бомбата е прескапа за производство, бидејќи содржела 117 килограми. плутониум, а годишното производство на плутониум во Велика Британија во тоа време изнесувало 120 кг.

СССР

Кина НР Кина го тестираше својот прв термонуклеарен уред од типот Телер-Улам со капацитет од 3,31 Mt. во јуни 1967 г (исто така познат како „Тест бр. 6“). Тестот се одржа само 32 месеци по експлозијата на првата кинеска атомска бомба, што го означи најбрзиот пат кога нуклеарната програма на нацијата премина од фисија на фузија. Ова стана можно благодарение на Соединетите Држави, од каде кинеските физичари кои работеа таму беа протерани во тоа време под сомнение за шпионажа.

Содржина на статијатаоружје со голема разорна моќ (по редослед на мегатони во еквивалент на ТНТ), чиј принцип на работа се заснова на реакцијата на термонуклеарното спојување на лесните јадра. Изворот на енергијата на експлозијата се процеси слични на оние што се случуваат на Сонцето и другите ѕвезди.

Термонуклеарни реакции.

Внатрешноста на Сонцето содржи огромна количина на водород, која е во состојба на ултра висока компресија на температура од околу. 15.000.000 K. При толку високи температури и густини на плазмата, јадрата на водород доживуваат постојани судири меѓу себе, од кои некои завршуваат со нивна фузија и на крајот формирање на потешки јадра на хелиум. Ваквите реакции, наречени термонуклеарна фузија, се придружени со ослободување на огромни количества енергија. Според законите на физиката, ослободувањето на енергија за време на термонуклеарната фузија се должи на фактот што за време на формирањето на потешко јадро, дел од масата на светлосните јадра вклучени во неговиот состав се претвора во колосална количина на енергија. Затоа Сонцето, имајќи џиновска маса, губи прибл. 100 милијарди тони материја и ослободува енергија, благодарение на што животот на Земјата стана возможен.

Изотопи на водород.

Водородниот атом е наједноставниот од сите постоечки атоми. Се состои од еден протон, кој е неговото јадро, околу кое ротира еден електрон. Внимателните студии на водата (H 2 O) покажаа дека таа содржи занемарливи количини на „тешка“ вода што го содржи „тешкиот изотоп“ на водород - деутериум (2 H). Јадрото на деутериум се состои од протон и неутрон - неутрална честичка со маса блиска до протон.

Развој на хидрогенска бомба.

Прелиминарната теоретска анализа покажа дека термонуклеарната фузија најлесно се постигнува во мешавина од деутериум и тритиум. Земајќи го ова како основа, американските научници на почетокот на 1950 година започнаа да спроведуваат проект за создавање на хидрогенска бомба (ХБ). Првите тестови на модел на нуклеарен уред беа извршени на полигонот Еневетак во пролетта 1951 година; термонуклеарната фузија беше само делумна. Значителен успех беше постигнат на 1 ноември 1951 година за време на тестирањето на масивна нуклеарна направа, чија моќ на експлозија беше 4 × 8 Mt во еквивалент на ТНТ.

Механизмот на дејство на хидрогенската бомба.

Редоследот на процесите што се случуваат за време на експлозијата на водородна бомба може да се претстави на следниов начин. Прво, полнежот на иницијаторот на термонуклеарната реакција (мала атомска бомба) лоциран во HB школка експлодира, што резултира со неутронски блесок и создавајќи висока температура неопходна за иницирање на термонуклеарната фузија. Неутроните бомбардираат влошка направена од литиум деутерид, соединение од деутериум и литиум (се користи литиумски изотоп со масен број 6). Литиум-6 се дели на хелиум и тритиум под влијание на неутроните. Така, атомскиот осигурувач ги создава материјалите неопходни за синтеза директно во самата бомба.

Фисија, фузија, фисија (супербомба).

Всушност, во бомба, низата процеси опишани погоре завршуваат во фазата на реакција на деутериум со тритиум. Понатаму, дизајнерите на бомбите избраа да не користат нуклеарна фузија, туку нуклеарна фисија. Спојувањето на јадрата на деутериум и тритиум произведува хелиум и брзи неутрони, чија енергија е доволно висока за да предизвика нуклеарна фисија на ураниум-238 (главниот изотоп на ураниум, многу поевтин од ураниум-235 што се користи во конвенционалните атомски бомби). Брзите неутрони ги разделуваат атомите на ураниумската обвивка на супербомбата. Расцепувањето на еден тон ураниум создава енергија еквивалентна на 18 Mt. Енергијата не оди само на експлозија и производство на топлина. Секое јадро на ураниум се дели на два високо радиоактивни „фрагменти“. Производите на фисија вклучуваат 36 различни хемиски елементи и речиси 200 радиоактивни изотопи. Сето ова го сочинува радиоактивниот испад што ги придружува експлозиите на супербомбите.

Благодарение на уникатниот дизајн и опишаниот механизам на дејство, оружјето од овој тип може да се направи колку што сакате. Тоа е многу поевтино од атомските бомби со иста моќ.

Последици од експлозијата.

Ударен бран и термички ефект.

Директното (примарно) влијание на експлозија на супербомба е трикратно. Најочигледно директно влијание е ударниот бран со огромен интензитет. Јачината на нејзиниот удар, во зависност од моќта на бомбата, висината на експлозијата над површината на земјата и природата на теренот, се намалува со оддалеченоста од епицентарот на експлозијата. Термичкото влијание на експлозијата го одредуваат истите фактори, но зависи и од проѕирноста на воздухот - маглата нагло го намалува растојанието на кое термичкиот блиц може да предизвика сериозни изгореници.

Според пресметките, за време на експлозија во атмосферата на бомба од 20 мегатони, луѓето ќе останат живи во 50% од случаите доколку 1) се засолнат во подземно армирано-бетонско засолниште на оддалеченост од приближно 8 километри од епицентарот на експлозија (Е), 2) се во обични урбани згради на растојание од прибл. 15 km од EV, 3) се нашле на отворено место на оддалеченост од прибл. 20 км од ЕВ. Во услови на слаба видливост и на растојание од најмалку 25 km, доколку атмосферата е чиста, за луѓето на отворени области, веројатноста за преживување брзо се зголемува со оддалеченоста од епицентарот; на растојание од 32 km неговата пресметана вредност е повеќе од 90%. Областа над која продорното зрачење генерирано за време на експлозија предизвикува смрт е релативно мало, дури и во случај на супербомба со голема моќност.

Огнена топка.

Во зависност од составот и масата на запаливиот материјал вклучен во огнената топка, може да се формираат огромни самоодржливи огнени бури и да беснеат многу часови. Сепак, најопасната (иако секундарна) последица од експлозијата е радиоактивната контаминација на животната средина.

Fallout.

Како се формираат.

Кога бомба експлодира, добиената огнена топка се полни со огромна количина на радиоактивни честички. Обично овие честички се толку мали што штом ќе стигнат до горната атмосфера, тие можат да останат таму долго време. Но, ако огнената топка дојде во контакт со површината на Земјата, таа претвора се што е на неа во врела прашина и пепел и ги вовлекува во огнено торнадо. Во виорот од пламен тие се мешаат и се врзуваат со радиоактивни честички. Радиоактивната прашина, освен најголемата, не се таложи веднаш. Поситната прашина се носи од добиениот облак и постепено паѓа додека се движи со ветрот. Директно на местото на експлозијата, радиоактивниот испад може да биде исклучително интензивен - главно голема прашина се таложи на земјата. На стотици километри од местото на експлозијата и на поголеми растојанија, мали, но сепак видливи честички од пепел паѓаат на земја. Тие често формираат покривка слична на паднатиот снег, смртоносна за секој што случајно ќе се најде во близина. Дури и помалите и невидливи честички, пред да се населат на земјата, можат да талкаат во атмосферата со месеци, па дури и со години, кружејќи ја земјината топка многупати. До моментот кога ќе испаднат, нивната радиоактивност е значително ослабена. Најопасното зрачење останува стронциум-90 со полуживот од 28 години. Нејзината загуба е јасно забележана низ целиот свет. Кога ќе се насели на лисја и трева, влегува во синџирите на исхрана кои ги вклучуваат луѓето. Како последица на ова, забележливи, иако сè уште не опасни, количини на стронциум-90 се пронајдени во коските на жителите на повеќето земји. Акумулацијата на стронциум-90 во човечките коски е многу опасна на долг рок, бидејќи доведува до формирање на малигни коскени тумори.

Долгорочна контаминација на областа со радиоактивни изливи.

Во случај на непријателства, употребата на хидрогенска бомба ќе доведе до непосредна радиоактивна контаминација на област во радиус од околу. На 100 километри од епицентарот на експлозијата. Ако експлодира супербомба, ќе биде контаминирана површина од десетици илјади квадратни километри. Таквата огромна област на уништување со една бомба го прави сосема нов тип на оружје. Дури и ако супербомбата не ја погоди целта, т.е. нема да го погоди објектот со ударно-термички ефекти, продорното зрачење и радиоактивниот испад што ја придружуваат експлозијата ќе го направат околниот простор непогоден за живеење. Таквите врнежи можат да продолжат многу денови, недели, па дури и месеци. Во зависност од нивната количина, интензитетот на зрачењето може да достигне смртоносни нивоа. Релативно мал број супербомби е доволен за целосно покривање на голема земја со слој радиоактивна прашина која е смртоносна за сите живи суштества. Така, создавањето на супербомбата го означи почетокот на ерата кога стана возможно да се направат цели континенти непогодни за живеење. Дури и долго по престанокот на директната изложеност на радиоактивни падови, опасноста поради високата радиотоксичност на изотопи како што е стронциум-90 ќе остане. Со храната што се одгледува на почви контаминирани со овој изотоп, радиоактивноста ќе влезе во човечкото тело.

Создавањето на хидрогенската бомба започна во Германија за време на Втората светска војна. Но, експериментите завршија залудно поради падот на Рајхот. Први во практичната фаза на истражување беа американските нуклеарни физичари. На 1 ноември 1952 година, во Тихиот Океан се случи експлозија од 10,4 мегатони.

На 30 октомври 1961 година, неколку минути пред пладне, сеизмолозите ширум светот забележаа силен ударен бран кој неколку пати ја обиколи земјината топка. Таква страшна трага оставила детонирана хидрогенска бомба. Авторите на таквата бучна експлозија беа советски нуклеарни физичари и воен персонал. Светот се згрози. Ова беше уште една рунда на конфронтација меѓу Западот и Советите. Човештвото стигна до вилушка во своето постоење.

Историјата на создавањето на првата хидрогенска бомба во СССР

Физичарите од водечките сили во светот ја знаеле теоријата за извлекување на термонуклеарната фузија уште во 30-тите години на дваесеттиот век. Термонуклеарниот концепт интензивно се разви за време на Втората светска војна. Водечкиот развивач беше Германија. До 1944 година, германските научници вредно работеа на активирање на термонуклеарната фузија преку набивање на нуклеарно гориво со користење на конвенционални експлозиви. Сепак, експериментот не можеше да успее поради недоволните температури и притисок. Поразот на Рајхот стави крај на термонуклеарните истражувања.

Сепак, војната не ги спречи СССР и САД да се вклучат во слични случувања уште од 40-тите, иако не толку успешно како Германците. И двете велесили приближно во исто време пристапија кон моментот на тестирање. Американците станаа пионери во практичната фаза на истражување. Експлозијата се случила на 1 ноември 1952 година на коралниот атол Еневетак во Тихиот Океан. Операцијата тајно беше наречена Ајви Мајк.

Експертите ја испумпуваа 3-катната зграда со течен деутериум. Вкупната моќност на полнењето беше 10,4 мегатони ТНТ. Испадна 1.000 пати помоќна од бомбата фрлена врз Хирошима. По експлозијата, островот Елугелаб, кој стана центар за поставување полнење, исчезна од лицето на земјата без трага. На негово место се формирал кратер со дијаметар од 1 милја.

Во текот на целата историја на развојот на нуклеарното оружје на Земјата, извршени се повеќе од 2.000 експлозии: надземни, подземни, воздушни и подводни. Екосистемот претрпе огромна штета.

Принцип на работа

Дизајнот на хидрогенска бомба се заснова на употреба на енергија ослободена за време на реакцијата на термонуклеарна фузија на светлосни јадра. Сличен процес се случува и во една ѕвезда, каде што ефектите од ултра високите температури заедно со огромниот притисок предизвикуваат судир на водородни јадра. На излезот се формираат пондерирани јадра на хелиум. Во тој процес, дел од масата на водородот се трансформира во енергија со исклучителна јачина. Ова е причината зошто ѕвездите се постојани извори на енергија.

Физичарите ја усвоија шемата на фисија, заменувајќи ги водородните изотопи со елементи како деутериум и тритиум. Сепак, производот сепак го доби името хидрогенска бомба врз основа на основниот дизајн. Раните случувања користеле и течни изотопи на водород. Но, подоцна главната компонента стана цврст литиум-6 деутериум.

Литиум-6 деутериум веќе содржи тритиум. Но, за да се ослободи, неопходно е да се создаде врвна температура и огромен притисок. За да го направите ова, обвивка од ураниум-238 и полистирен е изградена под термонуклеарното гориво. Во близина е инсталирано мало нуклеарно полнење со издашност од неколку килотони. Служи како активирач.

Кога полнежот експлодира, ураниумската обвивка оди во состојба на плазма, создавајќи врвни температури и огромен притисок. Во тој процес, плутониумските неутрони доаѓаат во контакт со литиум-6, овозможувајќи тритиум да се ослободи. Јадрата на деутериум и литиум комуницираат, формирајќи термонуклеарна експлозија. Ова е принципот на работа на хидрогенска бомба.

Зошто се формира „печурка“ за време на експлозија?

Кога ќе се детонира термонуклеарно полнење, се формира жешка блескава сферична маса, попозната како огнена топка. Како што се формира, масата се шири, се лади и брза нагоре. За време на процесот на ладење, испарувањата во огнената топка се кондензираат во облак со цврсти честички, влага и елементи на полнење.

Се формира воздушен ракав, кој извлекува подвижни елементи од површината на депонијата и ги пренесува во атмосферата. Загреаниот облак се издигнува до височина од 10-15 km, потоа се лади и почнува да се шири низ површината на атмосферата, добивајќи облик на печурка.

Први тестови

Во СССР, на 12 август 1953 година за прв пат беше извршена експериментална термонуклеарна експлозија. Во 7 часот и 30 минути, хидрогенската бомба РДС-6 беше активирана на полигонот во Семипалатинск. Вреди да се каже дека ова беше четврти тест на атомско оружје во Советскиот Сојуз, но прв термонуклеарен. Масата на бомбата била 7 тони. Лесно може да се смести во заливот за бомби на бомбардер Ту-16. За споредба, да земеме пример од Запад: американската бомба Ајви Мајк тежела 54 тони, а за неа била изградена 3-катна зграда слична на куќа.

Советските научници отидоа подалеку од Американците. За да се процени сериозноста на уништувањето, на местото беше изграден град со станбени и административни згради. Поставивме воена опрема од секоја гранка на војската околу периметарот. Во погоденото подрачје беа лоцирани вкупно 190 различни предмети од недвижен и движен имот. Во исто време, научниците подготвија повеќе од 500 видови на секаков вид мерна опрема на полигонот и во воздухот, на авиони за набљудување. Поставени се филмски камери.

Бомбата РДС-6 беше поставена на железна кула од 40 метри со можност за детонација од далечина. Од полигонот беа отстранети сите траги од минатите тестови, радијациона почва итн. Беа зајакнати бункерите за набљудување, а веднаш до кулата, на само 5 метри, беше изградено големо засолниште за опрема за снимање на термонуклеарни реакции и процеси.

Експлозија. Ударниот бран урна се што беше инсталирано на полигонот во радиус од 4 километри. Таквото полнење лесно може да го претвори во прав град од 30 илјади жители. Инструментите забележаа ужасни еколошки последици: стронциум-90 речиси 82%, и цезиум-137 околу 75%. Ова се показатели за радионуклиди вон скала.

Силата на експлозијата била проценета на 400 килотони, што е 20 пати поголема од американскиот еквивалент на Ајви Мајк. Според студиите од 2005 година, повеќе од 1 милион луѓе страдале од тестови на полигонот во Семипалатинск. Но, овие бројки се намерно потценети. Главните последици се онкологијата.

По тестирањето, на развивачот на хидрогенската бомба Андреј Сахаров му беше доделена диплома академик за физичко-математички науки и титула Херој на социјалистичкиот труд.

Експлозија на полигонот Сухој Нос

8 години подоцна, на 30 октомври 1961 година, СССР ја експлодираше 58-мегатонската Цар-бомба AN602 над архипелагот Новаја Землија на надморска височина од 4 километри. Проектилот бил фрлен од авион Ту-16А од височина од 10,5 километри со падобран. По експлозијата, ударниот бран ја обиколи планетата три пати. Огнената топка достигна 5 километри во дијаметар. Светлосното зрачење имаше штетна сила во радиус од 100 km. Нуклеарната печурка порасна 70 км. Ревот се прошири на 800 километри. Силата на експлозијата била 58,6 мегатони.

Научниците признаа дека мислеле дека атмосферата почнала да гори и кислородот изгорел, а тоа би значело крај на целиот живот на земјата. Но, стравовите се покажаа залудни. Последователно беше докажано дека верижната реакција од термонуклеарна експлозија не ја загрозува атмосферата.

Трупот AN602 беше дизајниран за 100 мегатони. Никита Хрушчов подоцна се пошегува дека обемот на полнење е намален поради стравот „да не ги скрши сите прозорци во Москва“. Оружјето не влезе во служба, но беше толку политички адут што во тоа време беше невозможно да се покрие. СССР му покажа на целиот свет дека е способен да го реши проблемот со каква било мегатонажа на нуклеарно оружје.

Можни последици од експлозија на хидрогенска бомба

Како прво, хидрогенската бомба е оружје за масовно уништување. Може да уништи не само со експлозивен бран, како што се способни гранати од ТНТ, туку и со последици од радијација. Што се случува по експлозијата на термонуклеарно полнење:

ударен бран кој соне сè што ќе му се најде на патот, оставајќи зад себе уништување од големи размери;
термички ефект - неверојатна топлинска енергија, способна да топи дури и бетонски конструкции;
радиоактивен испад - облачна маса со капки зрачење вода, елементи на распаѓање на полнеж и радионуклиди, се движи со ветерот и паѓа како врнежи на кое било растојание од епицентарот на експлозијата.

Во близина на локациите за нуклеарни тестирања или вештачки катастрофи, со децении се забележува радиоактивна позадина. Последиците од употребата на хидрогенска бомба се многу сериозни, способни да им наштетат на идните генерации.

За јасно да се процени ефектот на деструктивната моќ на термонуклеарното оружје, предлагаме да гледате кратко видео од детонацијата на RDS-6 на полигонот во Семипалатинск.