Содержание
Как устроена водородная бомба — Рамблер/новости
25 сентября 2018
Don’t Panic
Водородная бомба – самое разрушительное оружие, изобретенное человеком на сегодня. Принцип ее действия основан на термоядерной реакции. И если для получения энергии в реакторе, атом обуздать еще не удалось, то с задачей создания оружия, основанного на термоядерном синтезе, человек справился успешно еще в начале 50х.
Фото: Don’t PanicDon’t Panic
Что это
Видео дня
Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце.
Чем водородная бомба отличается от атомной
Термоядерный синтез — процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы — самый мощный тип доступной человечеству энергии.
В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.
Первое испытание
И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.
Ударная волна
Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.
Тепловой эффект
Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда.
В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.
Огненный шар
Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.
Радиационное заражение
Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.
Царь-бомба
58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля.
Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.
Другое,
как Советский Союз создал самую мощную бомбу в истории
Что печатать:
- Изображения
- Мультимедиа
- Встраиваемый контент
- Комментарии
Ссылка скопирована в буфер обмена
Назад
Вперед
Новость часа
30 октября 1961 года Советский Союз провел испытание самого мощного ядерного оружия в истории человечества. «Царь-бомба» была в 10 раз мощнее, чем все боеприпасы, использованные в ходе Второй мировой войны. Целью взрыва было продемонстрировать миру, и особенно Соединенным Штатам, что Советский Союз имеет возможность создавать бомбы такой мощности.
В результате стороны договорились о частичном ограничении ядерных испытаний.
Гонка вооружений
Отношения между СССР и США в начале 60-х были напряженными. Стороны находились в состоянии холодной войны и боролись за геополитическое, идеологическое и военное превосходство.
В 1952 году США провели испытания первой водородной бомбы «Майк», а в 1954 году состоялись испытания крупнейшей американской атомной бомбы «Касл Браво». В Советском Союзе также шли работы над водородной бомбой: первый взрыв был произведен в 1955 году. Но это было лишь начало. Советский лидер Никита Хрущев хотел показать военную силу СССР и распорядился создать самую мощную бомбу в мире.
Кто стоял за взрывом «Царь-бомбы»?
Как устроена водородная бомба?
«Царь-бомба» – это водородная, или термоядерная, авиабомба; это более сложная и мощная модификация атомной бомбы. В атомных бомбах применяется уран или плутоний, в водородных – еще и изотопы водорода дейтерий и тритий.
Вызывающая взрыв реакция также различается.
В атомных бомбах происходит деление ядра урана и плутония с выделением огромной энергии. В водородной бомбе используется энергия не только от деления ядра, но и от последующего термоядерного синтеза, что значительно усиливает мощность взрыва.
Существует несколько модификаций водородных бомб. Конструкция, предложенная Андреем Сахаровым, называется «слойка». В ней слои дейтерия и урана чередуются, что стало передовым решением для советской ядерной программы.
Как выглядела самая мощная бомба?
У «Царь-бомбы» было несколько технических наименований: проект 27000, РН202, РДС-202. Она имела размеры 8 метров в длину, диаметр 2 метра и весила примерно 25 тонн. Ни один имеющийся в СССР самолет не мог принять на борт груз такого размера.
Изначально было запланировано создать бомбу мощностью 1000 мегатонн, однако ученых беспокоило, что такой взрыв приведет к слишком большому ядерному загрязнению. Поэтому вместо трех слоев урана применили три слоя свинца, а мощность взрыва уменьшили вдвое.
День взрыва
30 октября 1961 года Ту-95 вылетел с авиабазы Оленья на Кольском полуострове. Хоть это и был самый большой самолет советских ВВС, его пришлось модифицировать для такого массивного груза. И все равно бомба не поместилась внутри фюзеляжа, ее закрепили под ним. Самолет выкрасили в белый цвет, чтобы уменьшить воздействие тепловых лучей от взрыва.
Пилот майор Андрей Дурновцев поднялся на высоту 10 километров и взял курс на Новую Землю. Его сопровождал бомбардировщик Ту-16, который должен был снимать взрыв.
«Царь-бомба» была сброшена над Новой Землей. Чтобы дать самолету время отлететь на безопасное расстояние, бомба спускалась на парашюте до высоты взрыва 4000 метров. Несмотря на все меры предосторожности, шансы на выживание экипажа оценивались на уровне 50%.
Взрыв произошел в 11:32 по московскому времени. Огненный шар диаметром 8 км был виден более чем за тысячу километров. Все строения в радиусе 55 км на полигоне Сухой Нос были полностью разрушены, стекла в окнах были выбиты в радиусе в несколько сотен километров.
Взрывная волна трижды обогнула земной шар. Кроме того, Ту-95 потерял 1000 м высоты, однако пилотам удалось сохранить контроль над самолетом и безопасно приземлиться.
Мощность взрыва составила 57 000 килотонн. Бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки во время Второй мировой войны, имели мощность 15 и 21 кт соответственно. Самая большая испытанная в США атомная бомба имела мощность 15 000 кт.
Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 60–70 км. К счастью, огненный шар не коснулся Земли, поэтому уровень радиационного загрязнения был относительно невысок. Однако, по некоторым источникам, по всей Скандинавии был зарегистрирован повышенный радиационный фон.
Что было дальше?
После взрыва «Царь-бомбы» ядерные испытания продолжились. Никита Хрущев через несколько месяцев даже отдал приказ о детонации еще одной мегатонной бомбы. В следующем, 1962 году было произведено 79 ядерных взрывов. Однако одновременно набирало силу движение за мораторий на испытания ядерного оружия в атмосфере.
В 1963 году США, Великобритания и СССР подписали Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Впоследствии договор был открыт для подписания другими странами. После этого ядерные испытания проходили под землей.
Последние ядерные испытания СССР провел в 1990 году, США – в 1992-м. Четыре года спустя был подписан Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, и любые ядерные испытания были объявлены вне закона.
Источники: Радио Свобода, AFP, Ассоциация по контролю над вооружениями США, Atomic Archive, Фонд Atomic Heritage, The Barents Observer, BBC, Федерация американских ученых, The Insider
Рекомендуем
Как обойти блокировку?
Back to top
ядерное оружие
ядерное оружие
Из-за высоких температур, необходимых для инициирования реакции ядерного синтеза, такие устройства часто называют термоядерными устройствами. Для получения двух частей топлива были изготовлены таблетки из гидрида лития LiD, изготовленного из изотопа дейтерия. Единственный способ, который был найден для получения температуры воспламенения, заключался в том, чтобы взорвать бомбу деления, чтобы она нагревала и сжимала гидрид лития. При этом литий бомбардировали нейтронами, воспроизводя тритий. Тогда могла бы иметь место реакция синтеза дейтерия и трития. | Index Концепции ядерного оружия Концепции ядерной энергетики Концепции деления | |||||||||
9 | R NAVE |
Термоядерный взрыв можно произвести, только создав необходимую температуру, около ста миллионов кельвинов, и заставив материал соединиться так быстро, что он быстро расплавится. Обычно это делается с изотопами водорода, дейтерия и трития. Это привело к появлению термина «водородная бомба» для описания термоядерной бомбы дейтерия и трития.
Первая водородная бомба была взорвана 1 ноября 19 г.52 на маленьком острове Эниветок на Маршалловых островах. Его мощность составила несколько мегатонн тротила. Советский Союз взорвал термоядерную бомбу мощностью в мегатонны в августе 1953 года. США взорвали термоядерную бомбу мощностью 15 мегатонн 1 марта 1954 года. Она имела огненный шар диаметром 4,8 км и создавала огромное характерное грибовидное облако. Анализ радиоактивных осадков от этой бомбы показал, что это оружие деления-синтеза-деления, «водородная бомба» с внешней оболочкой из природного урана для увеличения мощности.9
Используя высвобождение энергии ядерного деления урана-235, взрывное устройство можно изготовить, просто расположив две массы урана-235 так, чтобы их можно было свести вместе достаточно быстро, чтобы сформировать критическую массу и быструю неконтролируемую цепочку деления. | INDEX Концепции ядерного оружия Концепции ядерной энергии Концепции деления | ||
9 | R NAVE |
реакция. Нельзя сказать, что это простая задача. Сначала вы должны получить достаточное количество урана, обогащенного более чем до 90% U-235, тогда как в природном уране всего 0,7% U-235. Это обогащение является исключительно сложной задачей, что помогло контролировать распространение ядерного оружия. После того, как необходимая масса получена, ее необходимо удерживать в виде двух или более частей до момента детонации. Затем куски должны быть соединены вместе быстро и в такой геометрии, чтобы время генерации для деления было чрезвычайно коротким. Это приводит к почти мгновенному нарастанию цепной реакции, создавая мощный взрыв, прежде чем осколки успевают разлететься. Два полушария, столкнувшиеся под действием взрыва, могут создать бомбу, подобную той, что была взорвана в Хиросиме.9
9
Плутоний-239 является делящимся изотопом и может быть использован для создания ядерной бомбы деления, аналогичной той, что производится с ураном-235. Бомба, сброшенная на Нагасаки, была плутониевой. Не хватает Пу-239существует в природе для производства основного оружия, но его легко производить в реакторах-размножителях. В США есть реакторы на заводе в Саванна-Ривер, Южная Каролина, и в Хэнфорде, штат Вашингтон, которые классифицируются как реакторы по производству плутония. Они производят плутоний, окружая реактор деления «одеялом» из урана-238, чтобы использовать реакцию воспроизводства между нейтронами и ураном-238. Как только плутоний произведен, его легко отделить от других продуктов деления химическими средствами, так что для производства ядерного оружия требуется меньше технологий, если у вас есть реактор-размножитель. Это делает плутоний источником большей озабоченности с точки зрения распространения оружия, потому что реакторы, которые кажутся просто генераторами электроэнергии, могут производить плутоний для производства оружия наряду с производством электроэнергии. Бомба, сброшенная на Нагасаки 9 августа 1945 года, была испытана в Аламагордо, штат Нью-Мексико, 16 июля. Она была разработана на основе Манхэттенского проекта после того, как Ферми в 1942 году продемонстрировал возможность устойчивой цепной ядерной реакции. | Индекс Концепции ядерного оружия Концепции ядерной энергетики Концепции деления | ||
| Назад |
6 августа 1945 года над японским городом Хиросима была взорвана урановая бомба деления. Бомба, названная «Маленький мальчик», представляла собой устройство «пушечного типа», в котором использовался заряд взрывчатого вещества для соединения двух докритических масс U-235. Это был 28 дюймов в диаметре и 120 дюймов в длину, относительно небольшой пакет для создания взрывной силы около 20 000 тонн тротила путем преобразования около 1 грамма вещества в энергию. Бомба сработала и взорвалась на высоте 550 метров (1800 футов), рассчитанной на то, чтобы нанести наибольший ущерб. Сообщается, что в результате взрыва бомбы деления урана над Хиросимой около 130 000 человек погибли, получили ранения или пропали без вести. Еще 177 000 человек остались без крова. | Индекс Концепции ядерного оружия Концепции ядерной энергии Концепции деления | ||
| Назад |
Этого можно добиться с помощью сферы из U-235 размером с бейсбольный мяч. Такое устройство никогда не испытывали, в отличие от плутониевой бомбы, сброшенной на Нагасаки три дня спустя. С тех пор ни одно подобное устройство не использовалось, что очень затрудняет оценку радиационного облучения в Хиросиме. Среди жертв были как непосредственные жертвы взрыва, так и те, кто умер от радиационно-индуцированного рака в последующие годы. 9 августа 1945 года над японским городом Нагасаки была взорвана плутониевая бомба деления, через три дня после того, как на Хиросиму была сброшена урановая бомба деления. Бомба сработала и взорвалась на высоте 550 метров (1800 футов), рассчитанной на то, чтобы нанести наибольший ущерб. | INDEX Концепции ядерного оружия Концепции ядерной энергии Концепции деления | ||
9 | R NAVE |
Бомба, получившая название «Толстяк», имела длину 128 дюймов и диаметр 60,5 дюймов. Он использовал имплозию для сжатия подкритической сборки плутония. Такое устройство было испытано менее чем за месяц до сброса и было предметом нескольких других испытаний оружия после Второй мировой войны. Мощность взрыва составила около 20 000 тонн тротила, сгенерированная примерно за микросекунду.9
9
Почему так сложно создать водородную бомбу
Прошло более 60 лет с тех пор, как США успешно испытали первую водородную бомбу.
С тех пор только четыре другие страны — Россия, Франция, Китай и Великобритания — смогли сделать его самостоятельно. На этой неделе Северная Корея заявила об этом, но пока вы можете игнорировать хвастовство Ким Чен Ына. (Обновление от 3 сентября: режим еще раз заявил об испытании водородной бомбы.)
Еще несколько стран – Индия, Пакистан, Южная Африка, Израиль, а также Северная Корея – обладают ноу-хау по созданию более простых виды ядерного оружия: атомные бомбы. И все же ни одна другая технология в мире не оставалась так долго вне рук стольких стран. Почему?
Реклама
Возможно, холодная война между США и Россией помешала государствам вступить в битву с применением одной из больших пушек, но это не остановило Индию и Пакистан. Может быть, после холодной войны лобби по нераспространению ядерного оружия убедило государства в том, что им не нужно ядерное оружие (Южная Африка действительно отказалась от своего арсенала в 1991 году), но Иран и Северная Корея продолжали попытки.
Таким образом, наиболее вероятная причина, по словам Роберта Даунса, эксперта по ядерному оружию из Королевского колледжа Лондона, заключается в том, что это слишком сложно. Давайте начнем с основ создания ядерного оружия, чтобы понять, почему.
Сначала приготовьте топливо
В ядерном оружии используется «сильное ядерное взаимодействие», которое удерживает положительно заряженные частицы — протоны — вместе в ядре атома. Хотя оно действует только на очень малых расстояниях, сильное ядерное взаимодействие действительно сильное — примерно в сто триллионов триллионов триллионов (10 в 38-й степени) раз сильнее, чем гравитация, — поэтому оно легко преодолевает отталкивание между положительными зарядами. (Для сравнения подумайте, как трудно соединить северные полюса двух сильных магнитов.)
Существует два типа ядерного оружия, и они используют сильную ядерную силу, либо раскалывая очень большие атомы (ядерное деление в атомной бомбе), либо сжимая вместе очень маленькие атомы (ядерный синтез в водородной бомбе, т.
е. термоядерная бомба). Оба процесса высвобождают огромное количество энергии. Наше Солнце и большинство звезд — не что иное, как массивные термоядерные реакторы.
Реклама
Первым препятствием для создания ядерного оружия является поиск ядерного топлива. Очень немногие типы атомов имеют нужный размер и достаточное количество для создания ядерного оружия. Это либо уран, либо плутоний для ядерных бомб, либо смесь дейтерия и трития (оба являются редкими формами водорода) для ядерного синтеза.
Собрать оружейный уран непросто. Вам нужен концентрированный («обогащенный») кусок менее стабильной формы урана-235, который составляет всего около 1% встречающегося в природе урана. (Остальные 99%, уран-238, не годятся для атомной бомбы, потому что не распадаются достаточно легко). Разделить эти две формы или изотопы, которые идентичны почти во всех отношениях, но немного различаются по весу, сложно и требует много энергии. Завод, обогащавший уран для первой атомной бомбы, занимал площадь более 40 акров (16 га) земли, имел 100 миль (161 км) трубопроводов и тысячи нагревателей и компрессоров для превращения металлического урана в газ, чтобы изотопы могли быть разделены.
Проблема с тритием — изотопом водорода — еще серьезнее. В природе почти нет трития, поэтому его необходимо синтезировать. Это делается в специально сконструированных реакторах, которые непросто построить и одновременно генерировать крошечные количества трития.
Таким образом, большинству стран не удается найти достаточно ядерного топлива, чтобы сделать бомбу. Иран, например, изо всех сил пытался произвести достаточное количество обогащенного урана-235, чтобы начать работу. А по ядерной сделке, подписанной в 2015 году, Иран должен был отправить в Россию любой имеющийся у него низкообогащенный уран.
Реклама
Затем создайте мини-солнце
Имея достаточное количество топлива, вы можете сделать примитивную ядерную бомбу. Что вам нужно, так это создать условия, которые могут запустить цепную ядерную реакцию.
В оружии деления, например, когда один атом урана-235 распадается, он высвобождает два нейтрона. Если каждый нейтрон столкнется с другим атомом урана-235, они тоже разделятся, каждый из которых выпустит еще два нейтрона и так далее.
Это происходит только в том случае, если в одном месте достаточно урана-235 — критическая масса — для того, чтобы каждый нейтрон имел высокий шанс столкнуться с другим атомом.
Основной механизм атомной бомбы. Изображение: The Engineer Guy
Однако, как только вы произвели достаточное количество урана-235, создать критическую массу относительно легко. Вы начинаете с двух меньших кусков урана и, когда пришло время взорвать бомбу, сталкиваете их вместе на высокой скорости.
Реклама
Термоядерное оружие более сложное. Для ядерного синтеза требуются условия, которые существуют внутри Солнца: чрезвычайно высокие температура и давление, в миллионы раз больше, чем у нас на Земле. И ядерное топливо необходимо выдерживать в этих условиях достаточно долго, чтобы запустить термоядерный синтез.
Хотя технические детали остаются в секрете, один из способов создать эти условия, подобные солнцу, – это сначала произвести ядерный взрыв.
Другими словами, вам нужно сделать атомную бомбу, которая затем взорвет водородную бомбу. Но отдача может быть в тысячи раз более разрушительной, чем атомная бомба.
Самая большая водородная бомба из когда-либо испытанных, «Царь-бомба» (1961 г.), была более чем в 3000 раз больше, чем атомная бомба, использованная в Хиросиме. Когда его испытали в отдаленной части России, было предсказано, что любой человек в радиусе 100 км от взрыва получит ожоги третьей степени от выброшенной радиации. После испытания было замечено, что взрывная волна разбила оконные стекла 900 км. То есть, если бы взрыв произошел в Берлине, в Лондоне были бы разбиты окна.
Реклама
Попадание в цель
Но сегодня мало смысла иметь водородную бомбу размером с Царь-бомбу. Атомная бомба, сброшенная на Хиросиму в августе 1945 года, весила 4400 кг (9700 фунтов), а Царь-бомба весила 27000 кг. Эти типы бомб можно перемещать только на специально разработанных бомбардировщиках.
С сегодняшними технологиями противовоздушной обороны такие самолеты будут сбиты до того, как будет развернуто ядерное оружие.
Итак, сегодня, если ядерное оружие должно достичь намеченной цели, оно должно быть достаточно маленьким, чтобы его можно было разместить на ракете. Это усложняет разработку нового ядерного оружия.
Индия утверждает, что испытала термоядерное устройство, но эти заявления остаются спорными. По словам Бхупендры Джасани, физика-ядерщика из Королевского колледжа Лондона, вместо того, чтобы работать над водородными бомбами, такие страны, как Индия и Пакистан , вероятно, работают над «форсированными» атомными бомбами.
Усиленное оружие — это оружие, обладающее большей мощностью за счет использования большей доли собственного ядерного топлива; хотя бомба Хиросимы причинила столько разрушений, она израсходовала всего 1,4% заложенного в нее урана. Один из способов сделать это — поместить немного термоядерного топлива в ядро атомной бомбы. Эта смесь дейтерия и трития сжимается для создания реакции синтеза.
Это производит больше нейтронов, которые усиливают цепную реакцию ядерного топлива. Другими словами, вы используете атомную бомбу, чтобы взорвать крошечную водородную бомбу, которая, в свою очередь, приводит в действие атомную бомбу.
Реклама
Таким образом, Джасани считает, что заявленная Северной Кореей «водородная бомба» на самом деле была попыткой испытать усиленную атомную бомбу. Показания сейсмометра показывают, что бомба, испытанная Северной Кореей, была в диапазоне того, что могут дать атомные бомбы, а не то, что обычно дают водородные бомбы.
Так как же объяснить заявление Ким Чен Ына о том, что это была водородная бомба? Подсказку можно найти в яркой прозе пресс-релиза Северной Кореи, опубликованного после ядерных испытаний.
Доступ КНДР к водородной бомбе правосудия, противостоящей США, главарю агрессии, выжидающему шанса для нападения на нее с применением огромного ядерного оружия различного типа, является законным правом суверенного государства на самооборону и очень справедливый шаг никто не может оклеветать.
