Водородната бомба (Hydrogen Bomb, HB, WB) е оръжие за масово унищожение, което има невероятна разрушителна сила (нейната мощност се оценява от мегатон в TNT еквивалент). Принципът на действие на бомбата и структурна схема се основава на използването на енергията на термоядрен синтез на водородни ядра. Процесите, протичащи по време на експлозията, са подобни на тези, които се случват на звездите (включително и на Слънцето). Първият тест на СБ, подходящ за транспортиране на дълги разстояния (проектът на А.Д. Сахаров), беше проведен в Съветския съюз на мястото близо до Семипалатинск.
Термоядрена реакция
Слънцето съдържа огромни запаси от водород, който е под постоянния ефект на свръхвисоко налягане и температура (около 15 милиона келвина). При такава изключителна плътност и температура на плазмата, ядрата на водородните атоми случайно се сблъскват един с друг. Резултатът от сблъсъците е ядрен синтез, в резултат на което се образуват ядра от по-тежък елемент - хелий. Реакциите от този тип се наричат термоядрен синтез, те се характеризират с отделянето на огромни количества енергия.
Законите на физиката обясняват отделянето на енергия по време на термоядрена реакция, както следва: част от масата на леките ядра, участващи в образуването на по-тежки елементи, остава неизползвана и се превръща в чиста енергия в огромни количества. Ето защо нашето небесно тяло губи около 4 милиона тона материя в секунда, докато освобождава непрекъснат поток от енергия в космоса.
Изотопи на водород
Най-простият от всички съществуващи атоми е водороден атом. Състои се само от един протон, образуващ ядрото, и единственият електрон, който се върти около него. В резултат на научни изследвания на водата (H2O) беше установено, че в него се намират така наречените “тежки” води в малки количества. Той съдържа „тежки“ изотопи на водород (2Н или деутерий), чиито ядра, освен един протон, съдържат и един неутрон (частица, близка по маса до протон, но лишена от заряд).
Науката също така знае тритий, третият изотоп на водорода, чието ядро съдържа 1 протон и 2 неутрона едновременно. Тритийът се характеризира с нестабилност и постоянно спонтанно разпадане с отделяне на енергия (радиация), в резултат на което се образува хелиев изотоп. Следи от тритий се намират в горните слоеве на земната атмосфера: там, под влиянието на космическите лъчи, молекулите на газовете, които образуват въздуха, претърпяват подобни промени. Получаването на тритий също е възможно в ядрен реактор чрез облъчване на изотопа на литий-6 с мощен неутронния поток.
Разработване и първи тестове на водородната бомба
В резултат на задълбочен теоретичен анализ специалистите от СССР и САЩ стигнаха до заключението, че сместа от деутерий и тритий прави по-лесно започването на реакцията на термоядрения синтез. Въоръжени с това знание, учени от Съединените щати през 50-те години на миналия век започват да създават водородна бомба. А през пролетта на 1951 г. е проведено тестово изпитване на площадката на Ениветок (атол в Тихия океан), но тогава е постигнат само частичен термоядрен синтез.
Измина малко повече от година, а през ноември 1952 г. беше извършен вторият тест на водородна бомба с мощност около 10 Mt в TNT. Въпреки това, тази експлозия трудно може да се нарече експлозия на термоядрена бомба в съвременния смисъл на думата: всъщност устройството представлява голям контейнер (с размер на триетажна къща), пълна с течен деутерий.
И в Русия те предприеха подобрение на атомните оръжия и първата водородна бомба от проекта на А.Д. Сахаров е тестван на тестовия участък в Семипалатинск, 12 август 1953 г. RDS-6 (този вид оръжие за масово унищожение се наричаше „пух“ на Сахаров, тъй като неговата схема предполагаше последователно разгръщане на деутериевите слоеве около инициатора на заряда) имаше мощност от 10 Mt. За разлика от американската "триетажна сграда" обаче, съветската бомба е била компактна и може бързо да бъде предадена на мястото на нападение срещу територията на врага със стратегически бомбардировач.
След като приеха предизвикателството, през март 1954 г. Съединените щати направиха експлозия на по-мощна въздушна бомба (15 Mt) на тестовата площадка на Атола Бикини (Тихия океан). Тестът е причината за изпускането в атмосферата на голямо количество радиоактивни вещества, някои от които падат с валежи на стотици километри от епицентъра на експлозията. Японският кораб "Happy Dragon" и устройствата, инсталирани на остров Rogelap, отбелязват рязко увеличаване на радиацията.
Тъй като в резултат на процесите, протичащи по време на детонацията на водородната бомба, се формира стабилен, безопасен хелий, се очаква радиоактивните емисии да не надвишават нивото на замърсяване от атомния детонатор на термоядрения синтез. Но изчисленията и измерванията на реалните радиоактивни падения варираха значително, както по количество, така и по състав. Затова ръководството на САЩ взе решение временно да спре проектирането на това оръжие до пълно проучване на въздействието му върху околната среда и човека.
Видео: тестове в СССР
Царска бомба - термоядрена бомба на СССР
Точността на мазнините във веригата водородни бомби е определена от СССР, когато на 30 октомври 1961 г. е проведено 50-мегатонно (най-голямото в историята) тест "Цар бомба" на Нова Земля - резултат от дългосрочната работа на изследователската група АД Сахаров. Експлозията гръмна на височина от 4 километра, а ударните вълни бяха записани три пъти над устройствата по целия свят. Въпреки факта, че тестът не разкрива никакви повреди, бомбата никога не е влязла в експлоатация. Но самият факт на притежаването на такива оръжия от Съветите е направил незаличимо впечатление за целия свят, докато в Съединените щати те са спрели да получават тонаж на ядрен арсенал. В Русия, на свой ред, те решиха да се откажат от въвеждането на бойни глави с водородни такси по бойно мито.
Принципът на водородната бомба
Водородната бомба е най-сложното техническо устройство, експлозията на която изисква последователен поток от редица процеси.
Първо, има детонация на заряда на инициатора вътре в черупката на СБ (миниатюрна атомна бомба), което води до мощно изхвърляне на неутрони и създаване на висока температура, необходима за започване на термоядрен синтез в основния заряд. Започва масирана неутронна бомбардировка на литиево-деутериден лайнер (произведена чрез комбиниране на деутерий с литиев-6 изотоп).
Под действието на неутрони, литий-6 се разделя на тритий и хелий. Атомният предпазител в този случай става източник на материали, необходими за възникването на термоядрен синтез в самата взривена бомба.
Смес от тритий и деутерий предизвиква термоядрена реакция, в резултат на която има бързо нарастване на температурата в бомбата и все повече водород участва в процеса.
Принципът на действие на водородната бомба предполага свръхбърз поток от тези процеси (устройството за зареждане и разположението на основните елементи допринасят за това), които изглеждат моментално на наблюдателя.
Superbomb: разделение, синтез, деление
Последователността на процесите, описани по-горе, завършва след началото на деутериевата реакция с тритий. Освен това бе решено да се използва ядрен разпад, а не синтез на по-тежки. След сливането на ядрата на тритий и деутерий се освобождават свободен хелий и бързи неутрони, които имат достатъчно енергия, за да инициират началото на делене на уран-238. Бързите неутрони могат да разделят атомите от урановата обвивка на супербомбата. Разделянето на един тон уран генерира енергия от порядъка на 18 Mt. В този случай, енергията се изразходва не само за създаването на взривна вълна, но и за освобождаването на огромно количество топлина. Всеки атом на уран попада в два радиоактивни "фрагмента". Образува цял "букет" от различни химични елементи (до 36) и около двеста радиоактивни изотопа. Поради тази причина се генерират многобройни радиоактивни отпадъци, записани на стотици километри от епицентъра на експлозията.
След падането на “желязната завеса” стана известно, че СССР планира да разработи “Крал на бомбата” с капацитет 100 Mt. Поради факта, че по това време нямаше самолет, способен да носи такъв огромен заряд, идеята беше изоставена в полза на 50-метровата бомба.
Последиците от експлозията на водородната бомба
Шок вълна
Експлозията на водородната бомба води до мащабно унищожаване и последствия, а първичното (явно, пряко) въздействие има трикратен характер. Най-очевидно от всички преки ефекти е ултрависока интензивна ударна вълна. Неговата разрушителна способност намалява с разстоянието от епицентъра на експлозията, а също така зависи и от силата на самата бомба и от височината, в която таксата взривява.
Топлинен ефект
Влиянието на топлината от експлозия зависи от същите фактори като силата на ударната вълна. Но към тях се добавя още една - степента на прозрачност на въздушните маси. Мъгла или дори лека облачност драстично намалява радиуса на лезията, при който топлинната светкавица може да причини сериозни изгаряния и загуба на зрение. Експлозията на водородната бомба (над 20 Mt) генерира невероятно количество топлинна енергия, достатъчно, за да се разтопи бетон на разстояние от 5 km, изпарява вода почти цялата вода от малко езеро на разстояние от 10 km, унищожава вражеска сила враг, оборудване и сгради на същото разстояние , В центъра се формира фуния с диаметър 1-2 км и дълбочина 50 м, покрита с дебел слой стъкловидна маса (няколко метра скали с високо съдържание на пясък се топят почти мигновено, превръщайки се в стъкло).
Според изчисленията, получени по време на действителните тестове, хората получават 50% шанс да останат живи, ако:
- Те се намират в бетонен заслон (под земята), на 8 км от епицентъра на експлозията;
- Разположени в жилищни сгради на разстояние 15 км от ЕП;
- Те ще бъдат на открито място на разстояние повече от 20 км от EV при лоша видимост (за „чиста“ атмосфера, минималното разстояние в този случай е 25 км).
С разстоянието от EV, вероятността да останат живи в хора, които се намират в открито пространство, нараства драстично. Така че, на разстояние от 32 км, ще бъде 90-95%. Радиус от 40-45 km е границата за първично въздействие на експлозията.
кълбовидна мълния
Друг очевиден ефект от експлозията на водородната бомба е самовъзпроизвеждащите се бури (урагани), които се образуват в резултат на привличането на огромни маси горими материали в огнената топка. Но, въпреки това, най-опасно от степента на въздействие на експлозията ще бъде радиационното замърсяване на околната среда на десетки километри.
отпадане
Огнено кълбо, което се появи след експлозията, бързо се напълва с радиоактивни частици в големи количества (продукти на разлагане на тежки ядра). Размерът на частиците е толкова малък, че те, намиращи се в горните слоеве на атмосферата, могат да останат там много дълго време. Всичко, което огнената топка е достигнало по повърхността на земята, веднага се превръща в пепел и прах, а след това се вкарва в огнен стълб. Вихрите на пламъка разбъркват тези частици със заредени частици, образувайки опасна смес от радиоактивен прах, процесът на утаяване на гранулите от който се простира дълго време.
Грубият прах се утаява доста бързо, но финият прах се носи от въздуха на дълги разстояния, като постепенно излиза от новосформирания облак. В непосредствена близост до EV се отлагат най-големите и най-заредените частици, а частици пепел, които се виждат от окото, все още могат да бъдат намерени на стотици километри от него. Те образуват смъртоносно покритие с дебелина няколко сантиметра. Всеки, който е близо до него, рискува да получи сериозна доза радиация.
По-малките и неразличими частици могат да „плуват” в атмосферата в продължение на много години, огъвайки се около Земята много пъти. Когато паднат на повърхността, те губят радиоактивността си. Най-опасният стронций-90, който има полуразпад от 28 години и генерира стабилна радиация през цялото това време. Външният му вид се определя от инструменти по целия свят. "Кацане" на тревата и листата, той се включва в хранителните вериги. Поради тази причина, хората, които са на хиляди километри от тестовите места по време на изследването, са открили стронций-90, натрупан в костите. Дори ако съдържанието му е изключително малко, перспективата да бъде „място за съхраняване на радиоактивни отпадъци“ не предвещава нищо добро за човек, което води до развитие на злокачествени тумори. В районите на Русия (както и в други страни) в близост до площадките за изстрелване на водородни бомби все още се наблюдава повишен радиоактивен фон, което още веднъж доказва способността на този вид оръжие да остави значителни последици.
