Hidrogénbomba és hurrikán. A világ legerősebb bombája

A múlt század 30-as éveinek végén Európában már felfedezték a hasadás és a bomlás törvényeit, és a hidrogénbomba a sci-fi kategóriájából átkerült a sci-fi kategóriájába. valóság. Fejlődéstörténet nukleáris energiaérdekes és még mindig izgalmas versenyt jelent az országok tudományos potenciálja között: náci Németország, a Szovjetunió és az USA. A legtöbb erős bomba, amelyről bármely állam álmodott, nemcsak fegyver volt, hanem erőteljes politikai eszköz is. Az az ország, amelynek az arzenáljában volt, valójában mindenhatóvá vált, és megszabhatta saját szabályait.

A hidrogénbombának megvan a maga keletkezési története, amelyen alapul fizikai törvények, nevezetesen a termonukleáris folyamat. Kezdetben helytelenül atomnak nevezték, és az írástudatlanság volt a hibás. Bethe tudós, aki később díjazott lett Nóbel díj, dolgozott rajta mesterséges forrás energia - az urán hasadása. Ez volt a csúcsidő tudományos tevékenység sok fizikus, és köztük volt az a vélemény, hogy tudományos titkok egyáltalán nem létezhetnek, mivel kezdetben a tudomány törvényei nemzetköziek.

Elméletileg a hidrogénbombát feltalálták, de most tervezők segítségével műszaki formákat kellett szereznie. Nem maradt más hátra, mint egy speciális héjba csomagolni, és tesztelni az erőt. Két tudós van, akiknek a neve örökre összefügg majd ennek megalkotásával erős fegyverek: az USA-ban Edward Teller, a Szovjetunióban pedig Andrej Szaharov.

Az USA-ban egy fizikus már 1942-ben elkezdte tanulmányozni a termonukleáris problémát. Harry Truman, az Egyesült Államok akkori elnöke parancsára a legjobb emberek dolgoztak ezen a problémán. az ország tudósai, egy alapvetően új pusztító fegyvert hoztak létre. Ráadásul a kormány parancsa egy legalább egymillió tonna TNT kapacitású bombára vonatkozott. A hidrogénbombát Teller készítette, és megmutatta az emberiségnek Hirosimában és Nagaszakiban határtalan, de pusztító képességeit.

Hirosimára egy bombát dobtak le, amely 4,5 tonnát nyomott és 100 kg uránt tartalmazott. Ez a robbanás csaknem 12 500 tonna TNT-nek felelt meg. Japán város Nagaszakit egy ugyanilyen tömegű, de 20 000 tonna TNT-nek megfelelő plutóniumbomba semmisítette meg.

Jövő szovjet akadémikus A. Szaharov 1948-ban kutatásai alapján mutatta be a tervet hidrogénbomba RDS-6 néven. Kutatásai két ágat követtek: az elsőt „puff”-nak (RDS-6s) nevezték, jellemzője pedig egy atomtöltés volt, amelyet nehéz és könnyű elemek rétegei vettek körül. A második ág a „cső” vagy (RDS-6t), amelyben a plutóniumbomba folyékony deutériumban volt. Ezt követően sok minden történt fontos felfedezés, amely bebizonyította, hogy a „cső” irány zsákutca.

A hidrogénbomba működési elve a következő: először a héj belsejében felrobban egy HB töltés, amely egy termonukleáris reakció elindítója, ami neutronvillanást eredményez. Ebben az esetben a folyamatot magas hőmérséklet felszabadulása kíséri, amely ahhoz szükséges, hogy további neutronok kezdjék bombázni a lítium-deuterid betétet, és az viszont a neutronok közvetlen hatására két elemre bomlik: tríciumra és héliumra. . A felhasznált atombiztosíték képezi a már felrobbant bombában a fúzióhoz szükséges komponenseket. Ez a hidrogénbomba bonyolult működési elve. Ezen előzetes művelet után a termonukleáris reakció közvetlenül deutérium és trícium keverékében kezdődik. Ebben az időben a bombában a hőmérséklet egyre jobban nő, és minden részt vesz a fúzióban. nagy mennyiség hidrogén. Ha figyelemmel kíséri ezeknek a reakcióknak az idejét, akkor hatásuk sebessége pillanatnyilag jellemezhető.

Ezt követően a tudósok nem az atommagok szintézisét kezdték használni, hanem azok hasadását. Egy tonna urán hasadása 18 Mt-nak megfelelő energiát eredményez. Ennek a bombának óriási ereje van. Az emberiség által alkotott legerősebb bomba a Szovjetunióé volt. Még a Guinness Rekordok Könyvébe is bekerült. A robbanáshullám 57 (körülbelül) megatonna TNT-nek felelt meg. 1961-ben robbantották fel a szigetvilág területén Új Föld.

Cikkünket a teremtéstörténetnek és Általános elvek egy ilyen, néha hidrogénnek nevezett eszköz szintézise. Ahelyett, hogy az atommaghasadás során robbanóenergiát szabadítanának fel nehéz elemek Az uránhoz hasonlóan még többet termel belőle a könnyű elemek (például a hidrogén izotópjai) atommagjainak egy nehéz atommá (például héliummá) való olvasztásával.

Miért előnyösebb a magfúzió?

Termonukleáris reakcióban, amely a benne résztvevő atommagok fúziójából áll kémiai elemek, lényegesen több energia keletkezik egységnyi tömegű fizikai eszközben, mint egy tiszta atombomba megvalósításában nukleáris reakció osztály.

Az atombombában a hasadó nukleáris üzemanyag gyorsan, a hagyományos robbanóanyagok robbanási energiájának hatására kis gömb térfogatban egyesül, ahol létrejön az úgynevezett kritikus tömege, és megindul a hasadási reakció. Ebben az esetben sok hasadó atommagból felszabaduló neutron más atommagok hasadását okozza a tüzelőanyag tömegében, amelyek szintén további neutronokat szabadítanak fel, ami láncreakció. A bomba felrobbanása előtt az üzemanyag legfeljebb 20%-át fedi le, vagy talán sokkal kevesebbet, ha a körülmények nem ideálisak: így atombombák ah a The Kid Hirosimára és a Nagaszakit eltaláló Fat Girlre esett, a hatékonyság (ha lehet rájuk ilyen kifejezést alkalmazni) csak 1,38% és 13% volt.

Az atommagok fúziója (vagy fúziója) lefedi a bombatöltet teljes tömegét, és addig tart, amíg a neutronok megtalálják a még nem reagált termonukleáris üzemanyagot. Ezért egy ilyen bomba tömege és robbanóereje elméletileg korlátlan. Egy ilyen összevonás elméletileg a végtelenségig folytatódhat. Valójában a termonukleáris bomba az egyik lehetséges világvége-eszköz, amely elpusztíthatja az egész emberi életet.

Mi az a magfúziós reakció?

A termonukleáris fúziós reakció üzemanyaga a deutérium vagy trícium hidrogénizotópja. Az első különbözik közönséges hidrogén mert atommagja egy proton mellett egy neutront is tartalmaz, a trícium magja pedig már két neutront. BAN BEN természetes víz Minden 7000 hidrogénatomra jut egy deutériumatom, de a mennyiségéből. egy pohár vízben, termonukleáris reakció eredményeként ugyanannyi hő nyerhető, mint 200 liter benzin elégetésével. Az amerikai hidrogénbomba atyja, Edward Teller egy 1946-os politikusokkal folytatott megbeszélésen hangsúlyozta, hogy a deutérium több energiát biztosít egy grammonként, mint az urán vagy a plutónium, de grammonként húsz centbe kerül, szemben az üzemanyag grammonkénti több száz dollárjával. nukleáris maghasadás. A trícium szabad állapotban egyáltalán nem fordul elő a természetben, így sokkal drágább, mint a deutérium, grammonkénti piaci ára több tízezer dollár, azonban legnagyobb szám energia éppen a deutérium és trícium atommagok fúziójának reakciójában szabadul fel, amelyben egy hélium atommag keletkezik, és egy neutron szabadul fel, amely 17,59 MeV-os felesleges energiát visz el.

D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.

Ez a reakció sematikusan látható az alábbi ábrán.

Sok vagy kevés? Tudniillik minden összehasonlításból tanulható meg. Tehát 1 MeV energiája körülbelül 2,3 milliószor nagyobb, mint 1 kg olaj elégetésekor felszabaduló energia. Következésképpen a deutérium és a trícium mindössze két magjának fúziója annyi energiát szabadít fel, mint amennyi 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 kg olaj elégetésekor szabadul fel. De arról beszélünk csak körülbelül két atom. Képzelheti, milyen nagy volt a tét a múlt század 40-es éveinek második felében, amikor az USA-ban és a Szovjetunióban megkezdődtek a munkálatok, amelyeknek eredménye egy termonukleáris bomba.

Hogyan kezdődött az egész

Még 1942 nyarán, az Egyesült Államokban az atombomba létrehozására irányuló projekt (a Manhattan Project) megvalósításának kezdetén, majd később egy hasonló szovjet program Jóval az uránhasadási bomba megépítése előtt néhányan ezekben a programokban felkeltették a figyelmet egy olyan eszközre, amely képes hasznosítani a sokkal erősebb termonukleáris fúziós reakciót. Az USA-ban ennek a megközelítésnek a támogatója, sőt, mondhatni apologétája, a már említett Edward Teller volt. A Szovjetunióban ezt az irányt Andrej Szaharov, a leendő akadémikus és disszidens dolgozta ki.

Teller számára fontosabb szerepet játszott a termonukleáris fúzió iránti rajongása az atombomba létrehozásának éveiben. rossz szolgálat. A Manhattan Project résztvevőjeként kitartóan szorgalmazta a források átirányítását saját elképzelései megvalósítására, amelynek célja egy hidrogén- és termonukleáris bomba volt, ami nem tetszett a vezetésnek, és feszültséget okozott a kapcsolatokban. Mivel akkoriban a termonukleáris kutatási irányt nem támogatták, az atombomba megalkotása után Teller kilépett a projektből és felvette tanítási tevékenységek, valamint elemi részecskék tanulmányozása.

A hidegháború kitörése, és legfőképpen a szovjet atombomba 1949-es megalkotása és sikeres kipróbálása azonban új esélyt jelentett a lelkes antikommunista Teller számára tudományos elképzelései megvalósítására. Visszatér a Los Alamos-i laboratóriumba, ahol az atombombát létrehozták, és Stanislav Ulammal és Cornelius Everett-tel együtt elkezdi a számításokat.

A termonukleáris bomba elve

A magfúziós reakció megindulásához a bombatöltetet azonnal 50 millió fokos hőmérsékletre kell felmelegíteni. A Teller által javasolt termonukleáris bombavázlat erre a célra egy kis atombomba robbanását használja fel, amely a hidrogénház belsejében található. Vitatható, hogy a múlt század 40-es éveiben három generáció volt a projektjének fejlesztésében:

• Teller variációja, az úgynevezett "klasszikus szuper";
• több koncentrikus gömb összetettebb, de valósághűbb tervei;
• a Teller-Ulam tervezés végleges változata, amely minden ma működő hőrendszer alapját képezi nukleáris fegyverek.

A Szovjetunió termonukleáris bombái, amelyek létrehozásának úttörője Andrej Szaharov volt, hasonló tervezési szakaszokon mentek keresztül. Úgy tűnik, teljesen független és független az amerikaiaktól (ami nem mondható el a szovjet atombombáról közös erőfeszítéssel az USA-ban dolgozó tudósok és hírszerző tisztek) végigmentek a fenti tervezési szakaszokon.

Az első két nemzedéknek az volt a tulajdonsága, hogy egymásra épülő "rétegei" voltak, amelyek mindegyike az előző egy-egy aspektusát erősítette, és bizonyos esetekben létrejött. Visszacsatolás. Nem volt egyértelmű különbség az elsődleges atombomba és a másodlagos termonukleáris bomba között. Ezzel szemben a Teller-Ulam termonukleáris bombadiagram élesen megkülönbözteti az elsődleges robbanást, a másodlagos robbanást, és ha szükséges, egy további robbanást.

A Teller-Ulam elv szerinti termonukleáris bomba szerkezete

Sok részlete továbbra is titkos, de meglehetősen bizonyos, hogy az összes jelenleg rendelkezésre álló termonukleáris fegyver az Edward Telleros és Stanislaw Ulam által megalkotott eszközön alapul, amelyben egy atombomba (azaz az elsődleges töltet) sugárzást generál, összenyomja. és fúziós tüzelőanyagot melegít. Andrej Szaharov a Szovjetunióban látszólag függetlenül állt elő egy hasonló koncepcióval, amelyet „harmadik ötletnek” nevezett.

A termonukleáris bomba felépítése ebben a változatban az alábbi ábrán látható sematikusan.

Henger alakú volt, egyik végén egy nagyjából gömb alakú elsődleges atombombával. A másodlagos termonukleáris töltés az első, még nem ipari mintákban folyékony deutériumból készült, valamivel később megszilárdult. kémiai vegyület lítium-deuteridnek nevezik.

Az a tény, hogy az ipar régóta használja a lítium-hidrid LiH-t ballonmentes hidrogénszállításra. A bomba fejlesztői (ezt az ötletet először a Szovjetunióban használták) egyszerűen azt javasolták, hogy a közönséges hidrogén helyett a deutérium izotópját vegyék, és lítiummal kombinálják, mivel sokkal könnyebb szilárd termonukleáris töltéssel bombát készíteni.

A másodlagos töltet formája egy ólom (vagy urán) héjú tartályba helyezett henger volt. A töltések között neutronvédő pajzs található. A termonukleáris üzemanyagot tartalmazó tartály falai és a bombatest közötti teret speciális műanyaggal, általában polisztirol habbal töltik ki. Maga a bombatest acélból vagy alumíniumból készül.

Ezek a formák megváltoztak a legutóbbi tervekben, például az alábbiakban.

Ebben az elsődleges töltés lapított, mint egy görögdinnye vagy egy amerikai futball-labda, a másodlagos töltés pedig gömb alakú. Az ilyen formák sokkal hatékonyabban illeszkednek a kúpos rakétafejek belső térfogatába.

Termonukleáris robbanássorozat

Az elsődleges atombomba felrobbanásakor a folyamat első pillanataiban erőteljes röntgensugárzás (neutronfluxus) keletkezik, amelyet a neutronpajzs részben blokkol, és visszaverődik a másodlagos töltést körülvevő ház belső burkolatáról. , így a röntgensugarak szimmetrikusan esnek a teljes hosszában

Tovább kezdeti szakaszaiban A termonukleáris reakció során az atomrobbanásból származó neutronokat egy műanyag töltőanyag nyeli el, hogy megakadályozza az üzemanyag túl gyors felmelegedését.

A röntgensugárzás kezdetben egy sűrű műanyaghab megjelenését idézi elő, amely kitölti a ház és a másodlagos töltés közötti teret, amely gyorsan plazmaállapotba megy át, amely felmelegíti és összenyomja a másodlagos töltést.

Ezenkívül a röntgensugarak elpárologtatják a másodlagos töltést körülvevő tartály felületét. A tartály anyaga ehhez a töltéshez képest szimmetrikusan elpárolog, bizonyos impulzust kap a tengelyétől, és a másodlagos töltés rétegei a lendület megmaradásának törvénye szerint a készülék tengelye felé irányuló impulzust kapnak. Az elv itt ugyanaz, mint egy rakétánál, csak akkor, ha azt képzeli, hogy a rakéta üzemanyag szimmetrikusan szóródik szét a tengelyétől, és a test befelé nyomódik.

Ennek a tömörítésnek az eredményeképpen a termo nukleáris üzemanyag, térfogata ezerszeresére csökken, és a hőmérséklet eléri azt a szintet, amelyen a magfúziós reakció megindul. Felrobban egy termonukleáris bomba. A reakciót tríciummagok képződése kíséri, amelyek egyesülnek a másodlagos töltésben kezdetben jelen lévő deutériummagokkal.

Az első másodlagos töltések egy plutónium rúdmag köré épültek, amelyet informálisan "gyertyának" neveznek, és amely maghasadási reakcióba, azaz egy másik, további maghasadási reakcióba kezdett. atomrobbanás a hőmérséklet további emelése érdekében, hogy biztosítsák a magfúziós reakció megindulását. Jelenleg úgy gondolják, hogy több hatékony rendszerek a tömörítés megszüntette a "gyertyát", lehetővé téve a bombaterv további miniatürizálását.

Ivy hadművelet

Így nevezték el 1952-ben a Marshall-szigeteken az amerikai termonukleáris fegyverek kísérleteit, amelyek során felrobbantották az első termonukleáris bombát. Ivy Mike-nak hívták, és a Teller-Ulam szabvány szerint készült. Másodlagos termonukleáris töltetét egy hengeres tartályba helyezték, amely egy hőszigetelt Dewar-lombik volt, folyékony deutérium formájában lévő termonukleáris üzemanyaggal, amelynek tengelye mentén egy 239-es plutónium „gyertya” futott. A dewart pedig több mint 5 tonna tömegű 238-uránréteg borította, amely a robbanás során elpárolgott, szimmetrikusan tömörítette a termonukleáris üzemanyagot. Az elsődleges és másodlagos tölteteket tartalmazó tartály 80 hüvelyk széles és 244 hüvelyk hosszú, 10-12 hüvelyk vastag falú acél burkolatban volt elhelyezve, ami a kovácsoltvas eddigi legnagyobb példája. A tok belső felületét ólom- és polietilénlapokkal bélelték ki, hogy visszaverjék az elsődleges töltés robbanása utáni sugárzást, és plazmát hozzanak létre, amely felmelegíti a másodlagos töltést. Az egész készülék 82 tonnát nyomott. Az eszköz röviddel a robbanás előtti képe látható az alábbi képen.

A termonukleáris bomba első kísérletére 1952. október 31-én került sor. A robbanás ereje 10,4 megatonna volt. Az Attol Eniwetok, ahol gyártották, teljesen megsemmisült. A robbanás pillanata az alábbi képen látható.

A Szovjetunió szimmetrikus választ ad

Az amerikai termonukleáris bajnokság nem tartott sokáig. 1953. augusztus 12-én a szemipalatyinszki kísérleti helyszínen tesztelték az első szovjet termonukleáris bombát, az RDS-6-ot, amelyet Andrej Szaharov és Juli Hariton vezetésével fejlesztettek ki a szemipalatyinszki kísérleti helyszínen maga a bomba, mint egyfajta használatra kész lőszer, de inkább laboratóriumi eszköz, nehézkes és nagyon tökéletlen. A szovjet tudósok a mindössze 400 kg-os kis teljesítmény ellenére egy teljesen kész lőszert teszteltek termonukleáris üzemanyaggal szilárd lítium-deuterid formájában, és nem folyékony deutérium formájában, mint az amerikaiak. Egyébként meg kell jegyezni, hogy a lítium-deuteridben csak a 6 Li izotópot használják (ez az áthaladás sajátosságaiból adódik termonukleáris reakciók), a természetben pedig a 7 Li izotóppal keverékben található. Ezért speciális gyártólétesítményeket építettek a lítium-izotópok elkülönítésére és csak 6 Li kiválasztására.

Teljesítménykorlát elérése

Egy évtizedes folyamatos fegyverkezési verseny következett, amely során a termonukleáris lőszerek ereje folyamatosan nőtt. Végül, 1961. október 30-án a Szovjetunióban a Novaja Zemlja kísérleti telep felett a levegőben, körülbelül 4 km-es magasságban, a valaha épített és tesztelt legerősebb termonukleáris bomba, amelyet nyugaton „cárbombaként” ismertek. ”, robbant fel.

Ezt a háromlépcsős lőszert valójában 101,5 megatonnás bombának tervezték, de az a vágy, hogy csökkentsék radioaktív szennyeződés terület arra kényszerítette a fejlesztőket, hogy hagyjanak fel az 50 megatonnás kapacitású harmadik szakaszsal, és csökkentsék az eszköz tervezési teljesítményét 51,5 megatonnára. Ugyanakkor az elsődleges robbanás ereje 1,5 megatonna volt. atomtöltés, a második termonukleáris fokozatnak pedig további 50-et kellett volna adnia. A robbanás tényleges ereje elérte az 58 megatonnát. A bomba megjelenése az alábbi képen látható.

Következményei lenyűgözőek voltak. A rendkívül jelentős, 4000 m-es robbanásmagasság ellenére a hihetetlenül fényes tűzgömb alsó élével majdnem elérte a Földet, felső élével pedig több mint 4,5 km magasra emelkedett. A kitörési pont alatti nyomás hatszor nagyobb volt, mint a hirosimai robbanás csúcsnyomása. A fény villanása olyan erős volt, hogy a felhős idő ellenére 1000 kilométeres távolságból is látható volt. A teszt egyik résztvevője fényes villanást látott sötét szemüvegen keresztül, és még 270 km távolságban is érezte a hőimpulzus hatását. A robbanás pillanatáról készült fotó az alábbiakban látható.

Kimutatták, hogy a termonukleáris töltés erejének valójában nincsenek korlátai. Végül is elég volt a harmadik szakaszt teljesíteni, és a számított teljesítmény meglesz. De a fokozatok számát tovább lehet növelni, mivel a Bomba cár súlya nem haladta meg a 27 tonnát. Az eszköz megjelenése az alábbi képen látható.

E tesztek után sok politikus és katona számára világossá vált mind a Szovjetunióban, mind az USA-ban, hogy eljött a verseny határa. nukleáris fegyverekés meg kell állítani.

A modern Oroszország örökölte a Szovjetunió nukleáris arzenálját. Ma Oroszország termonukleáris bombái továbbra is elrettentő erőt jelentenek a globális hegemóniára vágyók számára. Reméljük, csak elrettentő szerepüket töltik be, és soha nem robbantják fel őket.

A nap mint fúziós reaktor

Köztudott, hogy a Nap, pontosabban magjának a 15 000 000 °K-t elérő hőmérséklete a termonukleáris reakciók folyamatos előfordulásának köszönhetően megmarad. Mindaz azonban, amit az előző szövegből kiolvashattunk, az ilyen folyamatok robbanékonyságáról beszél. Akkor miért nem robban fel a Nap, mint egy termonukleáris bomba?

A tény az, hogy a hidrogénnek a naptömegben való hatalmas részaránya mellett, amely eléri a 71%-ot, a deutérium izotópjának részesedése, amelynek magjai csak a termonukleáris fúziós reakcióban vehetnek részt, elhanyagolhatóak. A tény az, hogy maguk a deutériummagok két hidrogénmag fúziója eredményeként jönnek létre, és nem csak fúzió, hanem az egyik proton neutronná, pozitronná és neutrínóvá történő bomlásával (az úgynevezett béta-bomlás), ami egy ritka esemény. Ebben az esetben a keletkező deutériummagok meglehetősen egyenletesen oszlanak el a napmag térfogatában. Ezért óriási méretével és tömegével a viszonylag kis teljesítményű termonukleáris reakciók egyedi és ritka centrumai mintegy elkenődnek a Nap teljes magjában. Az e reakciók során felszabaduló hő nyilvánvalóan nem elég ahhoz, hogy a Napban lévő összes deutériumot azonnal kiégesse, de elegendő olyan hőmérsékletre felmelegíteni, amely biztosítja az életet a Földön.

1963. január 16-án, magasságában hidegháború, Nyikita Hruscsov elmondta a világnak, hogy a Szovjetuniónak új fegyverei vannak az arzenáljában tömegpusztítás- hidrogénbomba.
Másfél évvel korábban a Szovjetunió termelte a legtöbbet erős robbanás hidrogénbomba a világon - több mint 50 megatonnás töltetet robbantottak fel a Novaja Zemlján. Sok szempontból ez a kijelentés szovjet vezető tudatosította a világban az atomfegyverkezési verseny további eszkalációjának veszélyét: már 1963. augusztus 5-én Moszkvában aláírták a légköri atomfegyver-kísérleteket tiltó szerződést, világűrés a víz alatt.

A teremtés története

A termonukleáris fúziós energiatermelés elméleti lehetősége már a második világháború előtt ismert volt, de a háború és az azt követő fegyverkezési verseny vetette fel a teremtés kérdését. műszaki eszköz hogy gyakorlatilag létrejöjjön ez a reakció. Ismeretes, hogy Németországban 1944-ben munkát végeztek a termonukleáris fúzió beindítására a nukleáris üzemanyag hagyományos töltetekkel történő összenyomásával. robbanó- de nem jártak sikerrel, mivel nem lehetett elérni a kívánt hőmérsékletet és nyomást. Az USA és a Szovjetunió a 40-es évek óta fejleszt termonukleáris fegyvereket, szinte egyidejűleg tesztelte az elsőt. termonukleáris eszközök az 50-es évek elején. 1952-ben az Egyesült Államok 10,4 megatonna teljesítményű töltetet robbantott fel az Eniwetak Atollon (ami 450-szer erősebb, mint a Nagaszakira ledobott bomba), 1953-ban pedig a Szovjetunió egy 400 kilotonnás hozamú eszközt tesztelt.
Az első termonukleáris eszközök tervei nem voltak alkalmasak tényleges harci felhasználásra. Például az Egyesült Államok által 1952-ben tesztelt eszköz egy kétszintes épület magasságú, 80 tonnát meghaladó tömegű földi szerkezet volt. Folyékony termonukleáris üzemanyagot tároltak benne egy hatalmas hűtőegység segítségével. Ezért a jövőben a termonukleáris fegyverek sorozatgyártását használták szilárd tüzelőanyag- lítium-6 deuterid. 1954-ben az Egyesült Államok a Bikini Atollon tesztelt egy erre épülő eszközt, 1955-ben pedig egy új szovjet termonukleáris bombát teszteltek a szemipalatyinszki tesztterületen. 1957-ben Nagy-Britanniában hidrogénbombát teszteltek. 1961 októberében a Szovjetunióban egy 58 megatonna kapacitású termonukleáris bombát robbantottak fel a Novaja Zemlyán - az emberiség által valaha tesztelt legerősebb bomba, amely „Cár Bomba” néven vonult be a történelembe.

A további fejlesztések célja a hidrogénbombák kialakításának méretének csökkentése volt, hogy biztosítsák azokat ballisztikus rakétákkal a célpontra. Már a 60-as években több száz kilogrammra csökkent az eszközök tömege, a 70-es évekre pedig a ballisztikus rakéták több mint 10 robbanófejet szállíthattak egyszerre - ezek több robbanófejű rakéták, mindegyik alkatrész eltalálhatja a sajátját. saját cél. Ma az USA-ban, Oroszországban és Nagy-Britanniában is vannak termonukleáris arzenálok Kínában (1967-ben) és Franciaországban (1968-ban).

A hidrogénbomba működési elve

A hidrogénbomba működése a könnyű atommagok termonukleáris fúziós reakciója során felszabaduló energia felhasználásán alapul. Ez a reakció a csillagok mélyén játszódik le, ahol az ultramagas hőmérséklet és hatalmas nyomás hatására a hidrogénatommagok ütköznek és egyesülnek nehéz magok hélium. A reakció során a hidrogén atommagok tömegének egy része átalakul nagyszámú energia - ennek köszönhetően a csillagok bocsátanak ki nagy mennyiség energiát folyamatosan. A tudósok ezt a reakciót a hidrogén - deutérium és trícium - izotópjaival másolták le, ami a "hidrogénbomba" nevet adta. Kezdetben a hidrogén folyékony izotópjait használták töltések előállítására, később pedig a lítium-6-deuteridot, a deutérium szilárd vegyületét és a lítium izotópját használták.

A lítium-6-deuterid a hidrogénbomba, a termonukleáris üzemanyag fő alkotóeleme. Már deutériumot raktároz, a lítium izotóp pedig a trícium képződésének alapanyaga. A termonukleáris fúziós reakció elindításához létre kell hozni magas hőmérsékletűés nyomás, valamint a trícium izolálása a lítium-6-ból. Ezek a feltételek biztosítják a következő módon.


Az AN602 bomba robbanásának felvillanása közvetlenül a lökéshullám szétválása után. Ebben a pillanatban a labda átmérője körülbelül 5,5 km volt, majd néhány másodperc múlva 10 km-re nőtt.

A termonukleáris üzemanyag tartályának héja urán-238-ból és műanyagból készül, a tartály mellé pedig hagyományos, több kilotonnás teljesítményű nukleáris töltetet helyeznek el - ezt hívják hidrogénbomba indító- vagy indító töltetének. A plutónium iniciátor töltés robbanása során egy erős hatása alatt röntgensugárzás a tartály héja plazmává alakul, több ezerszer összenyomódik, ami megteremti a szükséges magas nyomást és hatalmas hőmérsékletet. Ugyanakkor a plutónium által kibocsátott neutronok kölcsönhatásba lépnek a lítium-6-tal, tríciumot képezve. A deutérium és a trícium atommagok ultramagas hőmérséklet és nyomás hatására kölcsönhatásba lépnek, ami termonukleáris robbanáshoz vezet.


A robbanásból származó fénykibocsátás akár száz kilométeres távolságban harmadfokú égési sérüléseket okozhat. Ez a kép 160 km távolságból készült.
Ha több réteget készít urán-238-ból és lítium-6-deuteridből, akkor mindegyik saját erejét adja a bomba robbanásához - vagyis egy ilyen „puff” lehetővé teszi a robbanás erejének szinte korlátlanul növelését. . Ennek köszönhetően szinte bármilyen teljesítményű hidrogénbomba készíthető, és sokkal olcsóbb lesz, mint egy azonos teljesítményű hagyományos atombomba.


Szeizmikus hullám robbanás okozta, megkerülte föld háromszor. Magasság nukleáris gomba 67 kilométeres magasságot ért el, „sapkájának” átmérője pedig 95 km volt. Hanghullám elérte a vizsgálati helyszíntől 800 km-re található Dikson-szigetet.

Az RDS-6S hidrogénbomba tesztje, 1953

Ivy Mike – hidrogénbomba első légköri tesztje, amelyet az Egyesült Államok végzett az Eniwetak Atoll-on 1952. november 1-jén.

65 évvel ezelőtt szovjet Únió felrobbantotta első termonukleáris bombáját. Hogyan működik ez a fegyver, mire képes és mire nem? 1953. augusztus 12-én felrobbantották az első „praktikus” termonukleáris bombát a Szovjetunióban. Elmeséljük létrejöttének történetét, és kiderítjük, igaz-e, hogy egy ilyen lőszer aligha szennyezi a környezetet, de elpusztítja a világot.

Legkésőbb 1941-ben megjelent a termonukleáris fegyverek ötlete, ahol az atommagok összeolvadnak, nem pedig kettéválnak, mint egy atombombánál. Enrico Fermi és Edward Teller fizikusok eszébe jutott. Körülbelül ugyanebben az időben bekapcsolódtak a Manhattan Projectbe, és segítettek létrehozni a Hirosimára és Nagaszakira ledobott bombákat. A termonukleáris fegyver tervezése sokkal nehezebbnek bizonyult.

Nagyjából megértheti, hogy egy termonukleáris bomba mennyivel bonyolultabb az atombombánál, hogy a működő atomerőművek már régóta mindennaposak, a működő és praktikus termonukleáris erőművek pedig még mindig sci-fi.

Nak nek atommagokösszeolvadnak egymással, millió fokra kell felmelegíteni őket. Az amerikaiak 1946-ban szabadalmaztattak egy olyan eszköz tervet, amely lehetővé tette ezt (a projektet nem hivatalosan Supernak hívták), de csak három évvel később emlékeztek rá, amikor a Szovjetunió sikeresen tesztelt egy atombombát.

Harry Truman amerikai elnök azt mondta, hogy a szovjet áttörésre „az úgynevezett hidrogénnel vagy szuperbombával” kell válaszolni.

1951-re az amerikaiak összeszerelték a készüléket és tesztelték alatta kód név"György". A terv egy tórusz volt – más szóval egy fánk – hidrogén, deutérium és trícium nehéz izotópjaival. Azért esett rájuk a választás, mert az ilyen atommagok könnyebben egyesíthetők, mint a közönséges hidrogénatommagok. A biztosíték egy atombomba volt. A robbanás összenyomta a deutériumot és a tríciumot, összeolvadtak, gyors neutronokat adtak, és meggyújtották az uránlemezt. Egy közönséges atombombában nem hasad: csak lassú neutronok vannak, amelyeket nem lehet hasadásra kényszeríteni. stabil izotóp uránium. Bár a magfúziós energia körülbelül 10%-át tette ki teljes energia"George" robbanása, az urán-238 "gyújtása" lehetővé tette a robbanás teljesítményének kétszeresére, 225 kilotonnára való növelését.

A további urán miatt a robbanás kétszer akkora volt, mint egy hagyományos atombombánál. De tovább termonukleáris fúzió a felszabaduló energia mindössze 10%-át tette ki: a tesztek kimutatták, hogy a hidrogénatommagok nincsenek elég erősen összenyomva.

Ezután Stanislav Ulam matematikus egy másik megközelítést javasolt - egy kétlépcsős nukleáris biztosítékot. Ötlete az volt, hogy egy plutónium rudat helyezzen el az eszköz „hidrogén” zónájában. Az első biztosíték robbanása „gyújtotta meg” a plutóniumot, két lökéshullám és két áramlás röntgensugarakütközött - a nyomás és a hőmérséklet eléggé megugrott ahhoz, hogy a termonukleáris fúzió meginduljon. Az új készüléket az Enewetak Atoll-on tesztelték Csendes-óceán 1952-ben - a bomba robbanóereje már tíz megatonna TNT volt.

Ez az eszköz azonban alkalmatlan volt katonai fegyverként való használatra sem.

A hidrogénatommagok összeolvadásához a távolságnak minimálisnak kell lennie, ezért a deutériumot és a tríciumot lehűtjük folyékony halmazállapot, majdnem abszolút nulla. Ehhez hatalmas kriogén telepítésre volt szükség. A második termonukleáris eszköz, lényegében a George felnagyított változata, 70 tonnát nyomott – ezt nem lehet leejteni egy repülőgépről.

A Szovjetunió később kezdett el termonukleáris bombát fejleszteni: az első sémát a szovjet fejlesztők csak 1949-ben javasolták. Lítium-deuteridot kellett volna használni. Ez fém szilárd, nem kell cseppfolyósítani, ezért az amerikai változathoz hasonlóan terjedelmes hűtőszekrényre már nem volt szükség. Ugyanilyen fontos, hogy a lítium-6, amikor a robbanásból neutronokkal bombázták, héliumot és tríciumot termelt, ami tovább egyszerűsíti az atommagok további fúzióját.

Az RDS-6-os bomba 1953-ban készült el. Az amerikai és a modern termonukleáris eszközökkel ellentétben nem tartalmazott plutónium rudat. Ez a séma „puff” néven ismert: a lítium-deuterid rétegeket uránrétegekkel tarkították. Augusztus 12-én az RDS-6-okat tesztelték a szemipalatyinszki tesztterületen.

A robbanás ereje 400 kilotonna TNT volt – 25-ször kevesebb, mint az amerikaiak második kísérletében. De az RDS-6-osokat le lehetett ejteni a levegőből. Ugyanezt a bombát interkontinentális ballisztikus rakétákon is felhasználták. És már 1955-ben a Szovjetunió javította termonukleáris agyszüleményeit, és plutónium rúddal szerelte fel.

Ma szinte minden termonukleáris berendezés – nyilván még az észak-koreai is – a korai szovjet és Amerikai modellek. Mindannyian lítium-deuteridet használnak üzemanyagként, és kétfokozatú atomdetonátorral gyújtják meg.

Mint a kiszivárogtatásokból ismeretes, még a legmodernebb amerikai termonukleáris robbanófej, a W88 is hasonló az RDS-6c-hez: lítium-deuterid rétegeket tarkítanak uránnal.

A különbség az, hogy a modern termonukleáris lőszerek nem több megatonnás szörnyek, mint a Tsar Bomba, hanem több száz kilotonnás hozamú rendszerek, mint az RDS-6-osok. Senkinek nincs megatonnás robbanófeje az arzenáljában, hiszen katonailag egy tucat kisebb teljesítményű robbanófej értékesebb, mint egy erős: így több célpontot is eltalálhat.

A technikusok egy amerikai W80-as termonukleáris robbanófejjel dolgoznak

Mit nem tud egy termonukleáris bomba

A hidrogén rendkívül gyakori elem, van belőle elég a Föld légkörében.

Egy időben azt pletykálták, hogy egy kellően erős termonukleáris robbanás láncreakciót indíthat el, és bolygónk összes levegője kiég. De ez egy mítosz.

Nemcsak a gáznemű, hanem a folyékony hidrogén sem elég sűrű ahhoz, hogy a termonukleáris fúzió meginduljon. Összenyomni és melegíteni kell atomrobbanás, lehetőleg c különböző oldalak, hogyan történik ez egy kétfokozatú gyújtóval. A légkörben nincsenek ilyen körülmények, így önfenntartó magfúziós reakciók ott lehetetlenek.

Nem ez az egyetlen tévhit termonukleáris fegyverek. Gyakran mondják, hogy a robbanás „tisztább”, mint a nukleáris: azt mondják, amikor a hidrogénatommagok egyesülnek, „töredékek” - veszélyes, rövid életű atommagok, amelyek Nukleáris szennyezés, - kevésbé derül ki, mint az uránmagok hasadásánál.

Ez a tévhit azon a tényen alapul, hogy egy termonukleáris robbanás során a legtöbb energia szabadul fel állítólag az atommagok fúziója miatt. Ez nem igaz. Igen, a Tsar Bomba is ilyen volt, de csak azért, mert az urán „kabátját” ólomra cserélték tesztelés céljából. A modern kétfokozatú biztosítékok jelentős radioaktív szennyeződést eredményeznek.

Lehetséges zóna teljes vereség"Cár Bomba" látható Párizs térképén. A piros kör a teljes pusztulás zónája (35 km sugarú). A sárga kör akkora, mint a tűzgömb (3,5 km sugarú).

Igaz, a „tiszta” bomba mítoszában még mindig van egy szemernyi igazság. Vegyük a legjobb amerikai termonukleáris robbanófejet, a W88-at. Ha a város felett optimális magasságban robban fel, a súlyos pusztítás területe gyakorlatilag egybeesik az életveszélyes radioaktív károsodás zónájával. Halálok a sugárbetegség eltűnően kicsi lesz: az emberek magától a robbanástól fognak meghalni, nem a sugárzástól.

Egy másik mítosz szerint a termonukleáris fegyverek mindent elpusztíthatnak emberi civilizációés még a földi élet is. Ez is gyakorlatilag kizárt. A robbanás energiája három dimenzióban oszlik meg, ezért a lőszer teljesítményének ezerszeres növekedésével a pusztító hatás sugara csak tízszeresére nő - egy megatonna robbanófej pusztítási sugara csak tízszer nagyobb, mint egy taktikai, kilotonnás robbanófej.

66 millió évvel ezelőtt egy aszteroida becsapódása a legtöbb szárazföldi állat és növény kihalásához vezetett. A becsapódási teljesítmény körülbelül 100 millió megatonna volt - ez 10 ezerszer több, mint a Föld összes termonukleáris arzenáljának teljes teljesítménye. 790 ezer éve egy aszteroida ütközött a bolygóval, a becsapódás egymillió megatonnás volt, de még mérsékelt kihalásnak sem (beleértve a Homo nemzetségünket is) nem volt nyoma ezután. Mind az élet általában, mind az emberek sokkal erősebbek, mint amilyennek látszik.

A termonukleáris fegyverekkel kapcsolatos igazság nem olyan népszerű, mint a mítoszok. Ma ez a következő: a kompakt, közepes teljesítményű robbanófejek termonukleáris arzenálja törékeny stratégiai egyensúlyt biztosít, ami miatt senki sem vasalhatja szabadon a világ más országait. atomfegyverek. A termonukleáris választól való félelem több mint elég elrettentő erő.

Amelynek pusztító erejét felrobbanva senki sem tudja megállítani. Melyik a világ legerősebb bombája? A kérdés megválaszolásához meg kell értened bizonyos bombák jellemzőit.

Mi az a bomba?

Az atomerőművek az atomenergia kibocsátásának és befogásának elvén működnek. Ezt a folyamatot ellenőrizni kell. A felszabaduló energia elektromossággá alakul. Egy atombomba teljesen irányíthatatlan láncreakciót vált ki, a hatalmas mennyiségű felszabaduló energia pedig szörnyű pusztítást okoz. Az urán és a plutónium nem annyira ártalmatlan elemei a periódusos rendszernek, hogy globális katasztrófákhoz vezetnek.

Atombomba

Ahhoz, hogy megértsük, mi a legerősebb atombomba a bolygón, mindent megtudunk. A hidrogén és az atombombák azok nukleáris energia. Ha két darab uránt kombinálunk, de mindegyiknek a tömege a kritikus tömeg alatt van, akkor ez az „egyesülés” messze meghaladja a kritikus tömeget. Minden neutron részt vesz egy láncreakcióban, mert felhasítja az atommagot, és további 2-3 neutront szabadít fel, amelyek új bomlási reakciókat okoznak.

A neutronerő teljesen kívül esik az emberi irányításon. Kevesebb mint egy másodperc alatt több százmilliárd újonnan kialakuló bomlás nemcsak hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel, hanem intenzív sugárzás forrásává is válik. Ez radioaktív eső vastag réteggel borítja a földet, mezőket, növényeket és minden élőlényt. Ha a hirosimai katasztrófákról beszélünk, akkor láthatjuk, hogy 1 gramm 200 ezer ember halálát okozta.

A vákuumbomba működési elve és előnyei

Úgy gondolják, hogy egy vákuumbomba által létrehozott a legújabb technológiákat, versenyezhet a nukleárissal. A helyzet az, hogy a TNT helyett itt egy gázanyagot használnak, amely több tízszer erősebb. Repülési bomba megnövelt teljesítmény - a világ legerősebb vákuumbombája, amely nem nukleáris fegyver. Elpusztíthatja az ellenséget, de a házak és felszerelések nem sérülnek meg, és nem lesznek bomlástermékek.

Mi a működési elve? Közvetlenül a bombázóról való leejtés után egy detonátor aktiválódik a talajtól bizonyos távolságban. A test megsemmisül, és hatalmas felhőt permeteznek. Ha oxigénnel keveredik, elkezd behatolni bárhová - házakba, bunkerekbe, menedékekbe. Az oxigén kiégése mindenhol vákuumot hoz létre. Amikor ezt a bombát ledobják, szuperszonikus hullám keletkezik, és nagyon magas hőmérséklet keletkezik.

A különbség az amerikai és az orosz vákuumbomba között

A különbség az, hogy ez utóbbi akár bunkerben is képes megsemmisíteni az ellenséget a megfelelő robbanófej használatával. A levegőben bekövetkezett robbanás során a robbanófej leesik, és erősen a földet éri, és 30 méter mélyre hatol be. A robbanás után felhő képződik, amely növekvő mérettel behatol a menedékekbe és ott felrobban. Az amerikai robbanófejek tele vannak közönséges TNT-vel, így tönkreteszik az épületeket. A vákuumbomba egy adott tárgyat semmisít meg, mert annak kisebb a sugara. Nem számít, melyik bomba a legerősebb – bármelyikük mérhetetlenül pusztító csapást mér, amely minden élőlényre hatással van.

H-bomba

A hidrogénbomba egy másik szörnyű nukleáris fegyver. Az urán és a plutónium kombinációja nemcsak energiát termel, hanem hőmérsékletet is, amely egymillió fokra emelkedik. A hidrogénizotópok egyesülve héliummagokat képeznek, amelyek kolosszális energiaforrást hoznak létre. A hidrogénbomba a legerősebb – ez vitathatatlan tény. Elég csak elképzelni, hogy a robbanása megegyezik 3000 hirosimai atombomba robbanásával. Az USA-ban és azon belül is volt Szovjetunió 40 ezer változó teljesítményű bombát számolhat össze - nukleáris és hidrogénes.

Az ilyen lőszerek robbanása a Nap és a csillagok belsejében megfigyelt folyamatokhoz hasonlítható. Gyors neutronok Nagy sebességgel hasították fel magának a bombának az uránhéját. Nem csak hő szabadul fel, hanem kiesik. Legfeljebb 200 izotóp létezik. Az ilyen nukleáris fegyverek előállítása olcsóbb, mint az atomoké, hatásuk tetszőlegesen fokozható. Ez a legerősebb bomba, amelyet 1953. augusztus 12-én robbantottak fel a Szovjetunióban.

A robbanás következményei

A hidrogénbomba robbanás eredménye háromszoros. A legelső dolog, ami megtörténik, egy erős robbanáshullám figyelhető meg. Erőssége függ a robbanás magasságától és a terep típusától, valamint a levegő átlátszóságának mértékétől. Nagy tűzviharok alakulhatnak ki, amelyek több órán keresztül sem csillapodnak. És mégis a másodlagos és a legtöbb veszélyes következménye amit a legerősebb termonukleáris bomba okozhat az radioaktív sugárzásés a környező terület hosszú ideig tartó szennyeződése.

Hidrogénbomba robbanásából származó radioaktív maradványok

Amikor felrobban, a tűzgolyó sok nagyon aprót tartalmaz radioaktív részecskék, amelyek késik légköri réteg földet ér, és sokáig ott marad. A talajjal érintkezve ez a tűzgömb bomlásrészecskékből álló izzó port hoz létre. Először a nagyobbik telepszik meg, majd a könnyebb, amit több száz kilométerre visz a szél segítségével. Ezek a részecskék például szabad szemmel láthatók, ilyen por látható a havon. Végzetes, ha valaki a közelébe kerül. A legtöbb finom részecskék Hosszú évekig maradhatnak a légkörben, és így „utazhatnak”, többször megkerülve az egész bolygót. Radioaktív kibocsátásuk gyengébb lesz, mire csapadékként kihullanak.

Robbanása pillanatok alatt képes letörölni Moszkvát a föld színéről. A belváros a szó szó szoros értelmében könnyen elpárologhat, minden más pedig apró törmelékké változhat. A világ legerősebb bombája kipusztítaná New Yorkot és minden felhőkarcolóját. Húsz kilométer hosszú, olvadt sima krátert hagyna maga után. Egy ilyen robbanással nem lehetett volna megszökni úgy, hogy lemegy a metróba. 700 kilométeres körzetben az egész területet megsemmisítenék és radioaktív részecskékkel fertőznék meg.

Bomba cár robbanása – lenni vagy nem lenni?

1961 nyarán a tudósok úgy döntöttek, hogy tesztet végeznek és megfigyelik a robbanást. A világ legerősebb bombája egy Oroszország északi részén található tesztterületen robbant fel. A tesztterület hatalmas területe Novaja Zemlja szigetének teljes területét foglalja el. A vereség mértéke 1000 kilométer volt. A robbanás következtében olyan ipari központok is szennyeződhettek volna, mint Vorkuta, Dudinka és Norilszk. A tudósok, miután felfogták a katasztrófa mértékét, összedugták a fejüket, és rájöttek, hogy a tesztet törölték.

A híres és hihetetlenül erős bombát sehol sem lehetett tesztelni a bolygón, csak az Antarktisz maradt. De a jeges kontinensen sem lehetett robbanást végrehajtani, mivel a terület nemzetközinek számít, és az engedély megszerzése az ilyen tesztekhez egyszerűen irreális. Kétszer kellett csökkentenem ennek a bombának a töltetét. A bombát ennek ellenére 1961. október 30-án ugyanott - Novaja Zemlja szigetén (körülbelül 4 kilométeres magasságban) felrobbantották. A robbanás során egy szörnyű hatalmas atomgomba, amely 67 kilométert emelkedett, és lökéshullám háromszor megkerülte a bolygót. Egyébként a Sarov városában található Arzamas-16 múzeumban egy kirándulás alkalmával megtekintheti a robbanás híradóját, bár azt állítják, hogy ez a látvány nem a gyengeelméjűeknek való.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete