Чем отличается ядерная бомба. Как действует водородная бомба и каковы последствия взрыва

Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества - но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х. В 1952 году на атолле Эниветок США осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны (что в 450 раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки), а в 1953 году в СССР было испытано устройство мощностью 400 килотонн.

Конструкции первых термоядерных устройств были плохо приспособленными для реального боевого использования. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн. Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива - дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термо ядерная бомба. В 1957 году испытания водородной бомбы провели в Великобритании. В октябре 1961 года в СССР на Новой Земле была взорвана термоядерная бомба мощностью 58 мегатонн - самая мощная бомба из когда-либо испытанных человечеством, вошедшая в историю под названием «Царь-бомба».

Дальнейшее развитие было направлено на уменьшение размеров конструкции водородных бомб, чтобы обеспечить их доставку к цели баллистическими ракетами. Уже в 60-е годы массу устройств удалось уменьшить до нескольких сотен килограммов, а к 70-м годам баллистические ракеты могли нести свыше 10 боеголовок одновременно - это ракеты с разделяющимися головными частями, каждая из частей может поражать свою собственную цель. На сегодняшний день термоядерным арсеналом обладают США, Россия и Великобритания, испытания термоядерных зарядов были проведены также в Китае (в 1967 году) и во Франции (в 1968 году).

Принцип действия водородной бомбы

Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии - благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно. Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода - дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития.

Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом.

Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн - его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву.

Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы - т. е. такая «слойка» позволяет наращивать мощность взрыва практически неограниченно. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности.

Наука устрашения: испытания «Царь-бомбы» в фотографиях

Разработка АН602 завершилась в 1961 году в Академии наук СССР при участии Андрея Сахарова под руководством Игоря Курчатова. Её масса составила 26,5 тонн, а в длину бомба достигала восьми метров.

Испытания бомбы состоялись 30 октября 1961 года. К месту взрыва бомбу доставил стратегический бомбардировщик Ту-95, самый быстрый винтовой самолёт, ставший вместе с «Царь-бомбой» одним из символов холодной войны.

Вспышка взрыва бомбы АН602 сразу после отделения ударной волны. В это мгновение диаметр шара составлял около 5,5 км, а через несколько секунд он увеличился до 10 км.

Световое излучение вспышки взрыва могло вызвать ожоги третьей степени на расстоянии до ста километров. Это фото сделано с расстояния в 160 км.

Сейсмическая волна, вызванная взрывом, обогнула земной шар трижды. Высота ядерного гриба достигла 67 километров в высоту, а диаметр его «шляпки» - 95 км. Звуковая волна достигла острова Диксон, располагающегося в 800 км от места испытаний.

Никита Хрущёв на заседании ООН, на котором он произнёс фразу про «Кузькину мать». Это заявление позволило повлиять на баланс сил в геополитике 60-х годов.

Для Андрея Сахарова, принимавшего непосредственно участие в создании бомбы, этот проект стал последним в области ядерного оружия. В последствии он стал активным участником за запрет такого рода бомб. На фото: Андрей Сахаров с сыном Димой в 1963 году.

Основной целью этих испытаний являлась демонстрация владения Советским Союзом мощнейшим арсеналом оружия массового уничтожения. Во многом именно это привело к решению сокращения ядерных арсеналов.

Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря - успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Ким Чен Ын не преминул намекнуть (прямо заявить) о том, что готов в любой момент превратить оружие из оборонительного в наступательное, чем вызывал небывалый ажиотаж в прессе всего мира. Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно. Но почему наличие у страны-агрессора водородной бомбы является столь значительным фактором для свободных стран, ведь даже ядерные боеголовки, которые у Северной Кореи имеются в достатке, еще никого так не пугали?

Что это

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.©

Как известно, основным двигателем прогресса человеческой цивилизации является война. И многие «ястребы» оправдывают массовые истребления себе подобных именно этим. Вопрос всегда был спорным, а появление ядерного оружия бесповоротно превратило знак плюс в знак минус. Действительно, зачем нужен прогресс, который в конечном итоге нас и уничтожит? Причем даже в этом самоубийственном деле человек проявил свойственную ему энергию и изобретательность. Мало того, что он придумал оружие массового уничтожения (атомную бомбу) – он продолжил его совершенствовать, чтобы убить себя быстро, качественно и гарантированно. Примером такой деятельной активности может служить очень быстрый прыжок на следующую ступеньку развития атомных военных технологий – создание термоядерного оружия (водородная бомба). Но оставим в стороне нравственный аспект этих суицидальных наклонностей и перейдем к вопросу, вынесенному в заголовок статьи, – чем отличается атомная бомба от водородной?

Немного истории

Там, за океаном

Как известно, американцы – самый предприимчивый народ в мире. Чутье на все новое у них огромное. Поэтому не стоит удивляться тому, что первая атомная бомба появилась именно в этой части света. Дадим небольшую историческую справку.

Первым этапом на пути к созданию атомной бомбы можно считать эксперимент двух немецких ученых О. Гана и Ф. Штрассмана по расщеплению атома урана на две части. Этот, так сказать, еще неосознанный шаг был сделан в 1938 году.

Нобелевский лауреат француз Ф. Жолио-Кюри в 1939 году доказывает, что деление атома приводит к цепной реакции, сопровождающейся мощным выделением энергии.

Гений теоретической физики А. Эйнштейн поставил свою подпись под письмом (в 1939 г.) на имя президента США, инициатором которого был другой физик-атомщик Л. Силард. В результате еще до начала Второй мировой войны в США было принято решение приступить к разработке атомного оружия.

Первое испытание нового оружия было проведено 16 июля 1945 года в северной части штата Нью-Мексико.

Меньше чем через месяц на японские города Хиросима и Нагасаки (6 и 9 августа 1945 г.) были сброшены 2 атомные бомбы. Человечество вступило в новую эру – теперь оно было способно уничтожить само себя за несколько часов.

Американцы впали в настоящую эйфорию от результатов тотального и молниеносного разгрома мирных городов. Штабные теоретики ВС США тут же принялись за составление грандиозных планов, заключающихся в полном стирании с лица Земли 1/6 части света – Советского Союза.

Догнали и перегнали

В Советском Союзе тоже не сидели сложа руки. Правда, присутствовало некоторое отставание, вызванное решением более неотложных дел – шла Вторая мировая война, основное бремя которой лежало на стране Советов. Однако американцы недолго носили желтую майку лидера. Уже 29 августа 1949 года на полигоне под г. Семипалатинском был впервые испытан атомный заряд советского образца, созданный в ударные сроки русскими атомщиками под руководством академика Курчатова.

И пока расстроенные «ястребы» из Пентагона пересматривали свои амбициозные планы по уничтожению «оплота мировой революции», Кремль нанес упреждающий удар – в 1953 году 12 августа были проведены испытания новой разновидности ядерного оружия. Там же, в районе г. Семипалатинска, была взорвана первая в мире водородная бомба под кодовым названием «Изделие РДС‑6с». Данное событие вызвало настоящую истерику и панику не только на Капитолийском холме, но и во всех 50 штатах «оплота мировой демократии». Почему? Какое отличие атомной бомбы от водородной ввергло в ужас мировую супердержаву? Ответим сразу. Водородная бомба по своей боевой мощи намного превосходит атомную. При этом она обходится значительно дешевле, чем эквивалентный атомный образец. Рассмотрим эти различия более подробно.

Что такое атомная бомба?

Принцип действия атомной бомбы основан на использовании энергии, возникающей в результате нарастающей цепной реакции, вызванной делением (расщеплением) тяжелых ядер плутония или урана-235 с последующим образованием более легких ядер.

Сам процесс называют однофазным, и протекает он следующим образом:

После детонации заряда вещество, находящееся внутри бомбы (изотопы урана или плутония), переходит в стадию распада и начинает захват нейтронов.

Процесс распада нарастает, как снежная лавина. Расщепление одного атома приводит к распаду нескольких. Возникает цепная реакция, ведущая к разрушению всех атомов, находящихся в бомбе.

Начинается ядерная реакция. Весь заряд бомбы превращается в единое целое, и его масса переходит свою критическую отметку. Причем вся эта вакханалия длится очень недолго и сопровождается мгновенным выделением огромного количества энергии, что в конечном итоге и приводит к грандиозному взрыву.

Кстати, эта особенность атомного однофазного заряда – быстро набирать критическую массу – не позволяет бесконечно увеличивать мощность данного вида боеприпаса. Заряд может быть мощностью сотни килотонн, но чем ближе он к мегатонному уровню, тем меньше его эффективность. Он просто не успеет полностью расщепиться: произойдет взрыв и часть заряда так и останется неиспользованной – ее разметает взрывом. Эта проблема была решена в следующем виде атомного боеприпаса – в водородной бомбе, которая также называется термоядерной.

Что такое водородная бомба?

В водородной бомбе происходит несколько другой процесс высвобождения энергии. Он основан на работе с изотопами водорода – дейтерия (тяжелый водород) и трития. Сам процесс делится на две части или, как принято говорить, является двухфазным.

Первая фаза – это когда главным поставщиком энергии является реакция расщепления тяжелых ядер дейтерида лития на гелий и тритий.

Вторая фаза – запускается термоядерный синтез на основе гелия и трития, что приводит к мгновенному нагреву внутри боевого заряда и, как следствие, вызывает мощный взрыв.

Благодаря двухфазной системе термоядерный заряд может быть какой угодно мощности.

Примечание. Описание процессов, происходящих в атомной и водородной бомбе, – далеко не полное и самое примитивное. Оно дано только для общего понимания различий между этими двумя видами оружия.

Сравнение

Что в сухом остатке?

О поражающих факторах атомного взрыва знает любой школьник:

световое излучение;
ударная волна;
электромагнитный импульс (ЭМИ);
проникающая радиация;
радиоактивное заражение.

То же самое можно сказать и о термоядерном взрыве. Но!!! Мощь и последствия термоядерного взрыва значительно сильней, чем атомного. Приведем два общеизвестных примера.

«Малыш»: черный юмор или цинизм дяди Сэма?

Атомная бомба (кодовое имя «Малыш»), сброшенная на Хиросиму американцами, до сих пор считается «эталонным» показателем для атомных зарядов. Ее мощь примерно составила от 13 до 18 килотонн, и взрыв был идеален по всем показателям. Позже не раз проводились испытания более мощных зарядов, но не намного (20-23 килотонны). Однако они показывали результаты, мало превышающие достижения «Малыша», а потом и вовсе прекратились. Появилась более дешевая и сильная «водородная сестра», и смысла совершенствовать атомные заряды уже не было. Вот что получилось «на выходе» после взрыва «Малыша»:

Ядерный гриб достиг высоты 12 км, диаметр «шляпки» был около 5 км.
Мгновенное высвобождение энергии при ядерной реакции вызвало температуру в эпицентре взрыва 4000 °С.
Огненный шар: диаметр около 300 метров.
Ударная волна выбивала стекла на расстоянии до 19 км, а ощущалась значительно дальше.
Одномоментно погибло около 140 тыс. человек.

Царица всех цариц

Последствия взрыва самой мощной на сегодняшний день из испытанных водородных бомб, так называемой Царь-бомбы (кодовое название АН602), превзошли все проведенные до этого взрывы атомных зарядов (не термоядерных), вместе взятые. Бомба была советская, мощностью в 50 мегатонн. Ее испытания проводились 30 октября 1961 года в районе Новой Земли.

Ядерный гриб вырос на 67 км в высоту и примерно 95 км был диаметр верхней «шляпки».
Световое излучение било на расстояние под 100 км, вызывая ожоги третьей степени.
Огненный клубок, или шар, разросся до 4,6 км (радиус).
Звуковая волна была зафиксирована на расстоянии 800 км.
Сейсмическая волна трижды обогнула планету.
Ударная волна ощущалась на расстоянии до 1000 км.
Электромагнитный импульс создавал мощные помехи в течение 40 минут на несколько сот километров от эпицентра взрыва.

Можно только фантазировать, что случилось бы с Хиросимой, если бы на нее был сброшен такой монстр. Скорей всего, исчез бы не только город, но и сама Страна Восходящего Солнца. Ну, а теперь приведем все, что мы рассказали, к общему знаменателю, то есть составим сравнительную таблицу.

Таблица

Атомная бомба	Водородная бомба
Принцип действия бомбы построен на делении ядер урана и плутония, вызывающих прогрессирующую цепную реакцию, в результате чего происходит мощный выброс энергии, приводящий к взрыву. Этот процесс получил название однофазного, или одноступенчатого	Ядерная реакция идет по двухступенчатой (двухфазной) схеме и в ее основе лежат изотопы водорода. Сначала происходит деление тяжелых ядер дейтерида лития, потом, не дожидаясь окончания деления, начинается термоядерный синтез с участием полученных элементов. Оба процесса сопровождаются колоссальным выделением энергии и в конечном итоге заканчиваются взрывом
В силу определенных физических причин (см. выше) максимальная мощность атомного заряда колеблется в пределах 1 мегатонны	Мощность термоядерного заряда почти неограниченная. Чем больше исходного материала, тем сильней будет взрыв
Процесс создания атомного заряда достаточно сложен и дорог	Водородная бомба значительно проще в изготовлении и не так дорога

Итак, мы выяснили, в чем разница между атомной и водородной бомбой. К сожалению, наш маленький анализ только подтвердил тезис, высказанный в начале статьи: прогресс, связанный с войной, пошел по гибельному пути. Человечество встало на грань самоуничтожения. Осталось только нажать кнопку. Но не будем заканчивать статью на столь трагической ноте. Мы очень надеемся, что разум, инстинкт самосохранения, в конце концов, победят и нас ждет мирное будущее.

Новость декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Ким Чен Ын не преминул намекнуть (прямо заявить) о том, что готов в любой момент превратить оружие из оборонительного в наступательное, чем вызывал небывалый ажиотаж в прессе всего мира. Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно.

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

Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством 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

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 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.