термоядрени оръжия
термоядрено оръжие(то е водородна бомба ) - вид ядрено оръжие, чиято разрушителна сила се основава на използването на енергията на реакцията на ядрено сливане на леки елементи в по-тежки (например сливането на едно ядро на хелиев атом от две ядра на атоми на деутерий), в които се отделя огромно количество енергия.
общо описание
Термоядрено взривно устройство може да бъде изградено с помощта на течен деутерий или газообразен компресиран деутерий. Но външният вид на термо ядрени оръжиястава възможно само от разнообразие от литиев хидрид - литий-6 деутерид. Това е съединение на тежкия изотоп на водорода - деутерий и изотопа на лития с масово число 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:
Ранните американски термоядрени боеприпаси също са използвали естествен литиев деутерид, който съдържа основно литиев 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.
Спусъкът е малък плутоний ядрен зарядс термоядрено усилване и добив от няколко килотона. Задачата на спусъка е да създаде необходимите условия за запалване на термичния ядрена реакция- висока температура и налягане.
Контейнерът за термоядрено гориво е основният елемент на бомбата. Вътре в него има термоядрено гориво - литий-6 деутерид - и плутониев прът, разположен по оста на контейнера, който играе ролята на предпазител за термоядрена реакция. Обвивката на контейнера може да бъде направена както от уран-238, вещество, което се разделя под въздействието на бързи неутрони (>0,5 MeV), освободени по време на реакцията на синтез, така и от олово. Контейнерът е покрит със слой от абсорбатор на неутрони (борни съединения), за да предпази термоядреното гориво от преждевременно нагряване от неутронни потоци след експлозията на спусъка. Коаксиалният спусък и контейнерът са пълни със специална пластмаса, която провежда излъчване от спусъка към контейнера, и са поставени в корпус на бомба, изработен от стомана или алуминий.
Възможно е вторият етап да е направен не под формата на цилиндър, а под формата на сфера. Принципът на действие е същият, но вместо плутониева запалителна пръчка се използва плутониева куха сфера, разположена вътре и осеяна със слоеве литий-6 деутерид. Ядрените тестове на бомби със сферична втора степен се оказаха по-ефективни от бомби, използващи цилиндрична втора степен.
Когато спусъкът експлодира, 80% от енергията се освобождава под формата на мощен импулс от меко рентгеново лъчение, което се абсорбира от обвивката на втория етап и пластмасовия пълнител, който се превръща във високотемпературна плазма под високо налягане. В резултат на рязко нагряване на урановата (оловна) обвивка настъпва аблация на обвивното вещество и се появява струйна тяга, която заедно с наляганията на светлината и плазмата притиска втория етап. В същото време обемът му намалява няколко хиляди пъти, а термоядреното гориво се нагрява до огромни температури. Въпреки това, налягането и температурата все още са недостатъчни за започване на термоядрена реакция, създаването на необходимите условия завършва плутониевата пръчка, която преминава в свръхкритично състояние - вътре в контейнера започва ядрена реакция. Неутроните, излъчвани от горящия плутоний прът, взаимодействат с литий-6, което води до тритий, който взаимодейства с деутерий.
АБойна глава преди експлозия; първата стъпка е отгоре, втората стъпка е отдолу. И двата термокомпонента ядрена бомба.
БЕксплозивът детонира първия етап, компресира плутониевата сърцевина до свръхкритично състояние и инициира верижна реакция на делене.
° СПроцесът на разделяне в първия етап произвежда рентгенов импулс, който се разпространява по вътрешността на черупката, прониквайки през сърцевината на EPS.
дВторият етап се компресира поради аблация (изпаряване) под въздействието на рентгенови лъчи, а плутониевият прът във втория етап преминава в свръхкритично състояние, като инициира верижна реакция, отделяйки огромно количество топлина.
ЕВ компресирания и нагрят литий-6 деутерид възниква реакция на синтез, излъченият неутронен поток е инициатор на реакцията на тамперно разделяне. Огненото кълбо се разширява...
Ако черупката на контейнера е направена от естествен уран, тогава бързи неутрони, образувани в резултат на реакцията на синтез, предизвикват реакции на делене на атоми уран-238 в него, добавяйки своята енергия към общата енергия на експлозията. По подобен начин се създава термоядрен взрив с практически неограничена мощност, тъй като други слоеве от литиев деутерид и слоеве от уран-238 (пуф) могат да бъдат разположени зад черупката.
Термоядрен боеприпас
Термоядрените боеприпаси съществуват както под формата на въздушни бомби ( водородили термоядрена бомба ) и бойни глави за балистични и крилати ракети.
История
Най-голямата водородна бомба, взривявана някога, е съветската 50-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 ядрен арсенал. Любопитно е, че след това нарастването на мегатонажа на американския ядрен арсенал спря.
СССР
Първият съветски проект на термоядрено устройство приличаше на пластова торта и следователно получи кодовото име "Слойка". Проектът е разработен през 1949 г. (дори преди тестването на първата съветска ядрена бомба) от Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург и има конфигурация на заряд, различна от известната сега отделна схема на Телер-Улам. (Английски)Руски . В заряда слоеве от делящ се материал се редуваха със слоеве от термоядрен синтез – литиев деутерид, смесен с тритий („първата идея на Сахаров“). Ядреният заряд, разположен около заряда на делене, не е увеличил ефективно общата мощност на устройството ( съвременни устройстватип "Teller-Ulam" може да даде коефициент на умножение до 30 пъти). Освен това областите на заряди на делене и синтез бяха разпръснати с конвенционален експлозив - инициатор на първичната реакция на делене, което допълнително увеличи необходимата маса на конвенционалните експлозиви. Първото устройство RDS-6s от типа "Слойка" е изпитано през 1953 г., получавайки на запад името "Jo-4" (първият съветски ядрени опитиполучава кодови имена от американския прякор на Йосиф (Йосиф) Сталин „Чичо Джо“). Мощността на експлозията беше еквивалентна на 400 килотона с ефективност само 15-20%. Изчисленията показаха, че разширяването на нереагиралия материал предотвратява увеличаване на мощността над 750 килотона.
След като САЩ проведоха теста на Иви Майк през ноември 1952 г., който доказа възможността за създаване на мегатонни бомби, съветски съюззапочна работа по друг проект. Както Андрей Сахаров споменава в мемоарите си, „втората идея“ е предложена от Гинзбург през ноември 1948 г. и предлага използването на литиев деутерид в бомбата, който при облъчване с неутрони образува тритий и отделя деутерий.
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/SLBMs). До 1960 г. бойните глави от клас мегатон W47, разположени на подводници, оборудвани с балистични ракети Polaris, са приети. 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 миниатюризирането 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).
Великобритания
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.
Гренландия, 1968 г
На 21 януари 1968 г. самолет B-52, излитащ от летището в Платсбърг (Ню Йорк) в 21:40 CET, се разбива в ледената обвивка на залива Норт Стар (Гренландия) на петнадесет километра от базата на американските военновъздушни сили Туле. На борда на самолета имаше 4 термоядрени бомби.
Огънят допринесе за детонацията на спомагателните заряди и в четирите атомни бомби на въоръжение с бомбардировача, но не доведе директно до експлозия. ядрени устройства, тъй като не са били приведени в бойна готовност от екипажа. Повече от 700 датски цивилни и американски военни работеха в опасни условия без лични предпазни средства, премахвайки радиоактивното замърсяване. През 1987 г. близо 200 датски работници неуспешно се опитаха да съдят Съединените щати. Въпреки това, част от информацията беше разпространена от американските власти съгласно Закона за свобода на информацията. Но Кааре Улбак, главен консултант за датчани Национален институтот радиационната хигиена, каза, че Дания внимателно е прегледала здравето на работниците в Тула и не е открила доказателства за увеличаване на смъртните случаи или раковите нива.
Пентагонът публикува информация, че всичките четири атомни бойни глави са намерени и унищожени. Но през ноември 2008 г., поради изтичането на срока на секретност, информацията, класифицирана като „Секретна“, беше разкрита. В документите се казва, че катастрофиралият бомбардировач е носил четири бойни глави, но в рамките на няколко седмици учените са успели да открият само 3 бойни глави от фрагменти. През август 1968 г. подводницата Star III е изпратена в базата да търси изгубена бомба със сериен номер 78252 в морето. Но досега не е намерен. За да се избегне паниката сред населението, САЩ пуснаха информация за намерените четири унищожени бомби.
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 връзката тежък изотопводород (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.
Американската термоядрена бомба се основава 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 започване на термоядрена 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, който пусна 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 оригиналния инициатор на спусъка, променят характеристиките си с времето, разбира се, но подмяната 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 показатели (Америций-241 се разпада според към алфа версията 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 фугасна бомба от типа 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. Тази термоядрена реакция, подобна на тази, която 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 Съветският съюз отново 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. Разпадането на тежки елементи в бушуващ огнен вихър 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 след това да изпадне в форма на валежите. 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.
