термоядрено оръжие (водородна бомба) - вид ядрено оръжие, чиято разрушителна сила се основава на използването на енергията на реакцията, ядрено сливане на леки елементи в по-тежки (например сливане на едно ядро на хелиев атом от две ядра на деутерий атоми), в които се отделя огромно количество енергия.
Енциклопедичен YouTube
1 / 1
Първата водородна бомба в света
Субтитри
общо описание
Термоядрено взривно устройство може да бъде изградено, като се използва както течен деутерий, така и газообразен компресиран. Но появата на термоядрени оръжия стана възможна само благодарение на разнообразието от литиев хидрид - литиево-6 деутерид. Това е съединение на тежък изотоп на водорода - деутерий и изотоп на литий с масово номер 6.
Литиевият-6 деутерид е твърдо вещество, което ви позволява да съхранявате деутерий (чието нормално състояние е газ при нормални условия) при положителни температури, а освен това вторият му компонент, литий-6, е суровина за получаване на най-много оскъден изотоп на водорода - тритий. Всъщност 6 Li е единственият промишлен източник на тритий:
3 6 L i + 0 1 n → 1 3 H + 2 4 H e + E . (\displaystyle ()_(3)^(6)\mathrm (Li) +()_(0)^(1)n\to ()_(1)^(3)\mathrm (H) +() _(2)^(4)\mathrm (He) +E.)Ранните американски термоядрени боеприпаси също са използвали естествен литиев деутерид, съдържащ главно литиевия изотоп с масово число 7. Той също така служи като източник на тритий, но за това неутроните, участващи в реакцията, трябва да имат енергия от 10 MeV и повече.
Термоядрена бомба, работеща на принципа на Телер-Улам, се състои от два етапа: спусък и контейнер с термоядрено гориво.
История
Устройството, тествано от САЩ през 1952 г., всъщност не е бомба, а е лабораторна проба, "3-етажна къща, пълна с течен деутерий", направена под формата на специален дизайн. Съветските учени са разработили именно бомбата - цялостно устройство, подходящо за практическа военна употреба.
Най-голямата някога взривена водородна бомба е съветската 58-мегатонна "Цар Бомба", взривена на 30 октомври 1961 г. на полигона на архипелага Нова Земля. Впоследствие Никита Хрушчов публично се пошегува, че 100-мегатонната бомба първоначално е трябвало да бъде взривена, но зарядът е намален, „за да не се счупят всички прозорци в Москва“. Конструктивно бомбата наистина е проектирана за 100 мегатона и тази мощност може да бъде постигната чрез замяна на оловния тампер с уран. Бомбата е взривена на височина от 4000 метра над полигона " Нова Земя». ударна вълнаСлед експлозията той обиколи земното кълбо три пъти. Въпреки успешното изпитание, бомбата не влезе в експлоатация; въпреки това създаването и тестването на супербомбата беше от голямо политическо значение, което показва, че СССР е решил проблема с постигането на практически всяко ниво на мегатонаж на ядрения арсенал.
САЩ
Идеята за термоядрена бомба, инициирана от атомен заряд, е предложена от Енрико Ферми на неговия колега Едуард Телър още през 1941 г., в самото начало на проекта Манхатън. Телър прекарва голяма част от работата си по проекта Манхатън, работейки върху проекта за термоядрена бомба, като до известна степен пренебрегва самата атомна бомба. Фокусът му върху трудностите и позицията му на „застъпник на дявола“ в дискусиите на проблемите карат Опенхаймер да отведе Телър и други „проблемни“ физици към странична линия.
Първите важни и концептуални стъпки към реализирането на синтезния проект бяха направени от сътрудника на Телер Станислав Улам. За да започне термоядрен синтез, Улам предложи термоядреното гориво да се компресира, преди да започне да се нагрява, като за това се използват факторите на първичната реакция на делене, а също и да се постави термоядреният заряд отделно от първичния ядрен компонент на бомбата. Тези предложения направиха възможно прехвърлянето на развитието на термо ядрени оръжияна практическо ниво. Въз основа на това Телър предположи, че рентгеновото и гама лъчението, генерирано от първичната експлозия, може да прехвърли достатъчно енергия към вторичния компонент, разположен в обща обвивка с първичния, за да извърши достатъчно имплозия (компресия) и да инициира термоядрена реакция . По-късно Телър, неговите поддръжници и недоброжелатели обсъждат приноса на Улам към теорията зад този механизъм.
Скоро развитието на термоядрени оръжия в Съединените щати беше насочено към миниатюризиране на дизайна на Телър-Улам, който можеше да бъде оборудван с междуконтинентални балистични ракети (ICBMs/ICBMs) и балистични ракети, изстрелвани от подводници (SLBMs/SLBM). До 1960 г. бойните глави от клас мегатон W47, разположени на подводници, оборудвани с балистични ракети Polaris, са на въоръжение. Бойните глави тежат 700 паунда (320 кг) и са с диаметър 18 инча (50 см). По-късните тестове показаха ниската надеждност на бойните глави, инсталирани на ракетите Polaris, и необходимостта от тяхното подобрение. До средата на 70-те години миниатюризацията на новите версии на бойни глави по схемата Телер-Улам направи възможно поставянето на 10 или повече бойни глави в размерите на бойната глава на ракети с множество бойни глави (MIRV).
СССР
Испания, 1966 г
На 17 януари 1966 г. американски бомбардировач B-52 се сблъсква с танкер над Испания, убивайки седем души. От четирите термоядрени бомби, които са били на борда на самолета, три са открити веднага, една - след двумесечно търсене.
На 16 януари 1963 г., в разгара на Студената война, Никита Хрушчов обявява на света, че Съветският съюз има в арсенала си ново оръжие за масово унищожение – водородната бомба. Година и половина преди това СССР произвежда най-много мощна експлозияводородна бомба в света - на Нова Земля е взривен заряд с капацитет над 50 мегатона. В много отношения именно това изявление на съветския лидер накара света да осъзнае заплахата от по-нататъшна ескалация на надпреварата. ядрени оръжия: още на 5 август 1963 г. в Москва е подписано споразумение за забрана на изпитания на ядрени оръжия в атмосферата, космическото пространство и под водата.
История на създаването
Теоретичната възможност за получаване на енергия чрез термоядрен синтез беше известна още преди Втората световна война, но именно войната и последвалата надпревара във въоръжаването повдигнаха въпроса за създаването на техническо устройствоза практическото създаване на тази реакция. Известно е, че в Германия през 1944 г. е започнала работа за започване на термоядрен синтез чрез компресиране на ядрено гориво с помощта на заряди на конвенционални експлозиви - но те са били неуспешни, тъй като не са могли да постигнат необходимите температури и налягания. САЩ и СССР разработват термоядрени оръжия от 40-те години на миналия век, като изпробваха първите термоядрени устройства почти едновременно в началото на 50-те години.
На 1 ноември 1952 г. Съединените щати взривиха първото в света термоядрено оръжие на атола Ениветок. На 12 август 1953 г. първата в света водородна бомба, съветската РДС-6, е взривена в СССР на полигона в Семипалатинск.
Устройството, тествано от САЩ през 1952 г., всъщност не е бомба, а е лабораторна проба, "3-етажна къща, пълна с течен деутерий", направена под формата на специален дизайн. Съветските учени са разработили именно бомбата - цялостно устройство, подходящо за практическа военна употреба.
Най-голямата някога взривена водородна бомба е съветската 58-мегатонна "Цар Бомба", взривена на 30 октомври 1961 г. на полигона на архипелага Нова Земля. Впоследствие Никита Хрушчов публично се пошегува, че 100-мегатонната бомба първоначално е трябвало да бъде взривена, но зарядът е намален, „за да не се счупят всички прозорци в Москва“. Конструктивно бомбата наистина е проектирана за 100 мегатона и тази мощност може да бъде постигната чрез замяна на оловния тампер с уран. Бомбата е взривена на височина 4000 метра над полигона Нова Земля. Ударната вълна след експлозията обиколи земното кълбо три пъти. Въпреки успешното изпитание, бомбата не влезе в експлоатация; въпреки това създаването и тестването на супербомбата беше от голямо политическо значение, което показва, че СССР е решил проблема с постигането на практически всяко ниво на мегатонаж на ядрения арсенал.
Как работи водородната бомба
Действието на водородната бомба се основава на използването на енергия, освободена по време на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Именно тази реакция протича във вътрешностите на звездите, където под въздействието на свръхвисоки температури и гигантско налягане водородните ядра се сблъскват и се сливат в по-тежки ядра на хелий. По време на реакцията част от масата на водородните ядра се превръща в голямо количество енергия - благодарение на това звездите освобождават постоянно огромно количество енергия. Учените копират тази реакция, използвайки водородни изотопи - деутерий и тритий, което дава името "водородна бомба". Първоначално течни изотопи на водорода са използвани за получаване на заряди, а по-късно се използва литий-6 деутерид, твърдо съединение на деутерий и изотоп на литий.
Литиево-6 деутеридът е основният компонент на водородната бомба, термоядрено гориво. Той вече съхранява деутерий, а литиевият изотоп служи като суровина за образуването на тритий. За да започне реакция на синтез, е необходимо да се създадат високи температури и налягания, както и да се изолира тритий от литий-6. Тези условия са предвидени, както следва.
Обвивката на контейнера за термоядрено гориво е изработена от уран-238 и пластмаса, до контейнера е поставен конвенционален ядрен заряд с капацитет от няколко килотона - нарича се спусък или заряд-инициатор на водородна бомба.
По време на експлозията на инициаторния плутониев заряд, под действието на мощно рентгеново лъчение, корпусът на контейнера се превръща в плазма, свивайки се хиляди пъти, което създава необходимите високо наляганеи страхотна температура. В същото време неутроните, излъчвани от плутоний, взаимодействат с литий-6, образувайки тритий. Ядрата на деутерий и тритий взаимодействат под въздействието на свръхвисока температура и налягане, което води до термоядрен взрив.
Ако направите няколко слоя от уран-238 и литий-6 деутерид, тогава всеки от тях ще добави своята сила към експлозията на бомбата - тоест такова "пухкане" ви позволява да увеличите силата на експлозията почти неограничено. Благодарение на това водородна бомба може да бъде направена с почти всякаква мощност и ще бъде много по-евтина от конвенционалната. ядрена бомбасъщата мощност.
Прословутата американска бомба B61 е термоядрена бомба или както те все още не са съвсем правилни, но често се наричат водородни бомби. Разрушителният му ефект се основава на използването на реакцията на ядрен синтез на леки елементи в по-тежки (например получаване на един хелиев атом от два атома на деутерий), при което се отделя огромно количество енергия. Теоретично е възможно да се започне такава реакция в течен деутерий, но е трудно от гледна точка на дизайна. Въпреки че първите пробни експлозии на полигона бяха извършени по този начин. Но да се получи продукт, който може да бъде доставен до целта със самолет, беше възможно само благодарение на комбинацията от тежък изотоп на водород (деутерий) и изотоп на литий с масово число 6, известен днес като литий-6 деутерид. В допълнение към "ядрените" свойства, основното му предимство е, че е твърдо и ви позволява да съхранявате деутерий при положителни температури на околната среда. Всъщност именно с появата на достъпния 6Li стана възможно да се приложи на практика под формата на оръжие.
американски термоядрена бомбавъз основа на принципа на Телер-Улам. С известна степен на условност той може да бъде представен като издръжлив корпус, вътре в който има иницииращ спусък и контейнер с термоядрено гориво. Спусъкът или според нас детонаторът е малък плутониев заряд, чиято задача е да създаде началните условия за стартиране на термичен ядрена реакция– висока температура и налягане. „Термоядрен контейнер“ съдържа литий-6 деутерид и плутониев прът, разположен строго по надлъжната ос, който играе ролята на предпазител за термоядрена реакция. Самият контейнер (може да бъде направен както от уран-238, така и от олово) е покрит с борни съединения, за да предпази съдържанието от преждевременно нагряване от неутронния поток от спусъка. Точността на относителното положение на спусъка и контейнера е изключително важна, следователно, след сглобяване на продукта, вътрешното пространство се запълва със специална пластмаса, която провежда радиация, но в същото време осигурява надеждно фиксиране по време на съхранение и преди детонацията сцена.
Когато спусъкът се задейства, 80% от енергията му се освобождава под формата на импулс от така нареченото меко рентгеново лъчение, което се абсорбира от пластмасата и обвивката на „термоядрения“ контейнер. В хода на процеса и двете се превръщат във високотемпературна плазма, която е под високо налягане и компресира съдържанието на контейнера до обем, по-малък от една хилядна от оригинала. Така плутониевата пръчка преминава в свръхкритично състояние, превръщайки се в източник на собствена ядрена реакция. Разрушаването на плутониеви ядра създава неутронен поток, който, взаимодействайки с ядрата на литий-6, освобождава тритий. Той вече взаимодейства с деутерий и започва същата реакция на синтез, освобождавайки основната енергия на експлозията.
Ето една диаграма за вас:
О: бойна глава преди детонация; първата стъпка е отгоре, втората стъпка е отдолу. И двата компонента на термоядрена бомба.
Б: Експлозивът детонира първия етап, компресира плутониевото ядро до свръхкритично състояние и започва верижна реакция на делене.
C: По време на процеса на разделяне в първия етап възниква рентгенов импулс, който се разпространява по вътрешната страна на черупката, прониквайки през EPS ядрото.
D: Вторият етап се свива поради рентгенова аблация (изпаряване) и плутониевият прът във втория етап става свръхкритичен, започвайки верижна реакция, отделяйки огромно количество топлина.
E: Реакция на синтез възниква в компресиран и нагрят литий-6 деутерид, излъченият неутронен поток е инициатор на реакцията на разделяне на тампер. Огненото кълбо се разширява...
Междувременно всичко не гръмна, термоядреният B61 е познато „бомбовидно парче желязо“ с дължина 3,58 метра и диаметър 33 см, състоящо се от няколко части. В носовия конус - управляваща електроника. Зад него има отделение със заряд, който прилича на напълно дискретен метален цилиндър. След това имаше сравнително малко отделение за електроника и опашка с твърдо фиксирани стабилизатори, съдържащи спирачен стабилизиращ парашут, за да забави скоростта на падане, така че самолетът, пуснал бомбата, да има време да излезе от зоната на взрива.
Между другото, в авиобаза Рамщайн в Германия има 12 бомби B61.
Общото производство на всички модификации на B61 е приблизително 3155 артикула, от които около 150 стратегически бомби са на въоръжение, плюс около 400 нестратегически бомби и още около 200 нестратегически бомби се съхраняват в резерв - общо около 750 артикули. Къде отиват останалите? Да, загубиха част от тях - но не повече от две хиляди.
Както се оказа, бомбите също ръждясват. Дори и ядрени. Въпреки че този израз не трябва да се приема буквално, общият смисъл на случващото се е точно такъв. По различни естествени причини сложните оръжия губят с времето първоначалните си свойства до такава степен, че има много сериозни съмнения относно тяхното действие, ако се стигне дотам. Производителите на ядрени бойни глави от двете страни на океана дават еднакъв гаранционен срок за своите продукти – обикновено 20 години (и много рядко до 30 години). Тъй като е малко вероятно да говорим за корпоративно споразумение на монополисти, очевидно е, че проблемът е в законите на физиката.
Изобщо не за досада описах подробно устройството на американската тактическа „ядрена палка“ по-горе. Без него би било трудно да се разбере същността на проблема, пред който са изправени Съединените щати и който се опитват да скрият поне през последните 15 години. Не забравяйте, че бомбата се състои от „горивен резервоар“ и плутониев спусък, запалка. Няма проблеми с трития. Литий-6 деутеридът е твърдо вещество и според характеристиките си е доста стабилен. Обикновените експлозиви, които съставляват детонационната сфера на първоначалния инициатор на спусъка, променят характеристиките си с времето, разбира се, но замяната му не създава особен проблем. Но има въпроси относно плутония.
Оръжеен плутоний - той се разпада. Постоянен и неудържим. Проблемът с бойните способности на „старите“ плутониеви заряди е, че концентрацията на плутоний 239 намалява с времето. Поради алфа разпада (ядрата на плутоний-239 „губят“ алфа частици, които са ядрата на атома на хелия), вместо 235 се образува примес от уран. Съответно расте критична маса. За чист плутоний 239 е 11 кг (10 см сфера), за уран е 47 кг (сфера 17 см). Уран-235 също се разпада (това е и случая с плутоний-239, също алфа разпад), замърсявайки плутониевата сфера с торий-231 и хелий.Примес на плутоний 241 (и винаги съществува, макар и части от процента) с период на полуразпад от 14 години, също се разпада (в този случай бета-разпадът вече е в ход - Плутоний-241 „губи“ електрон и неутрино), давайки америций 241, което допълнително влошава критичните характеристики (Америций-241 се разпада в алфа към Нептуний-237 и всичко това или Хелий).
Когато говорих за ръжда, всъщност не се шегувах. Зарядите с плутоний "остаряват". И те сякаш не могат да бъдат „актуализирани“. Да, теоретично е възможно да се промени дизайна на инициатора, да се стопят 3 стари топки, да се слеят 2 нови от тях... Чрез увеличаване на масата, като се вземе предвид разграждането на плутония. Въпреки това, "мръсният" плутоний е ненадежден. Дори една уголемена „топка“ може да не достигне свръхкритично състояние, когато се компресира по време на експлозия ... И ако изведнъж, поради някаква статистическа прищявка, в получената топка се образува повишено съдържание на плутоний-240 (то се образува от 239 от улавяне на неутрони) - тогава, напротив, може да удари точно в завода. Критичната стойност е 7% плутоний-240, чийто излишък може да доведе до елегантно формулиран "проблем" - "преждевременна детонация".
Така стигаме до извода, че за да обновят флота B61, щатите се нуждаят от нови, свежи плутониеви инициатори. Но официално реакторите за размножаване в Америка бяха затворени през 1988 г. Тоест няма откъде да се вземе нов плутоний-239. Трябва да почистим стария от примеси - и този процес не е без загуби. Плутоният в САЩ "изсъхва" като шагренова кожа.
Според информацията обаче отворени източници, докато ядреният пълнеж в B61 все още не е напълно "прогнил". В продължение на 15–20 години продуктът все още ще работи някак си - но относно инсталирането максимална мощностможеш да забравиш. Означава какво? Така че, трябва да разберем как една и съща бомба може да бъде поставена по-точно.
Относно точността и обхвата на приложение. Полевите тестове на B61 от първите модели показаха, че от разстояние от 40-45 километра 67% от продуктите попадат в кръг с радиус от около 180 метра.
Сериен комплект оборудване за преоборудване на конвенционална експлозивна бомба тип GBU със сравними размери и тегло във високопрецизна такава в Съединените щати струва само 75 хиляди долара. Лесно е да се досетите, че от гледна точка на този комплект няма принципна разлика между конвенционална и атомна бомба. Но знаете ли колко ще струва надграждането на B61?
Експерти от NNSA прогнозират разходите за преработка на целия настоящ боеприпас B61 в размер на поне 8,1 милиарда долара до 2024 г. Това е, ако нищо не поскъпне никъде по това време, има абсолютно фантастични очаквания за американските военни програми. Ако този бюджет се раздели на 600 продукта, които трябва да бъдат надградени, тогава калкулаторът ми казва, че ще са необходими поне пари 13,5 милиона долара на брой. Усещате ли размера на гешефта и режете тестото?
Въпреки това, има много ненулева вероятност цялата програма B61-12 никога да не бъде изпълнена напълно. Тази сума вече предизвика сериозно недоволство на Конгреса на САЩ, който е сериозно зает да търси възможности за секвестиране на разходите и намаляване на бюджетните програми. Включително защита.
Ким Чен-ун не пропусна да намекне (откровено да заяви), че е готов всеки момент да превърне оръжията от отбранителни в нападателни, което предизвика безпрецедентно вълнение в пресата по света. Имаше обаче и оптимисти, които обявиха фалшифициране на тестовете.
Но защо наличието на водородна бомба в страната-агресор е толкова значим фактор за свободните държави, защото дори ядрени бойни глави, който Северна Кореяса налични в изобилие, някой вече се е уплашил толкова?
Какво е
Водородната бомба, известна още като водородна бомба или HB, е оръжие с невероятна разрушителна сила, чийто добив се измерва в мегатони TNT. Принципът на действие на HB се основава на енергията, която се произвежда по време на термоядрен синтез на водородни ядра - точно същият процес протича на Слънцето.
Как се различава водородната бомба от атомната?
Термоядрен синтез - процесът, който се случва по време на детонацията на водородна бомба - е най-мощният вид енергия, достъпна за човечеството. Все още не сме се научили да го използваме за мирни цели, но сме го адаптирали за военните. Това термоядрена реакция, подобно на това, което може да се наблюдава при звездите, освобождава невероятен поток от енергия. В атомната енергия енергията се получава от деленето на атомното ядро, така че експлозията атомна бомбамного по-слаб.
Първи тест
И съветски съюзотново изпревари много участници в надпреварата на Студената война. Първата водородна бомба, направена под ръководството на брилянтния Сахаров, беше изпитана на секретния полигон в Семипалатинск - и, меко казано, впечатлиха не само учените, но и западните шпиони.
ударна вълна
Директният разрушителен ефект на водородната бомба е най-силната ударна вълна с висок интензитет. Мощността му зависи от размера на самата бомба и височината, на която зарядът е взривил.
термичен ефект
Водородна бомба от само 20 мегатона (размерът на най-голямата бомба, тествана до момента е 58 мегатона) създава огромно количество топлинна енергия: бетонът се стопи в радиус от пет километра от площадката за изпитание на снаряда. В радиус от девет километра всички живи същества ще бъдат унищожени, нито оборудване, нито сгради ще устоят. Диаметърът на фунията, образувана от експлозията, ще надхвърли два километра, а дълбочината й ще варира около петдесет метра.
Огнена топка
Най-зрелищното след експлозията ще бъде огромно огнено кълбо за наблюдателите: пламтящи бури, инициирани от детонацията на водородна бомба, ще се поддържат, изтегляйки все повече и повече запалим материал във фунията.
радиационно замърсяване
Но най-опасната последица от експлозията, разбира се, ще бъде радиационно замърсяване. Разпад тежки елементив бушуващ огнен вихър той ще изпълни атмосферата с най-малките частици радиоактивен прах - той е толкова лек, че когато влезе в атмосферата, може да обиколи земното кълбо два или три пъти и едва тогава да изпадне под формата на валежи . Така една експлозия на бомба от 100 мегатона може да има последствия за цялата планета.
Цар бомба
58 мегатона - толкова тежи най-голямата водородна бомба, взривена на полигона на архипелага Нова Земля. Ударната вълна обиколи земното кълбо три пъти, принуждавайки противниците на СССР отново да се убедят в огромната разрушителна сила на тези оръжия.
