Praėjusio amžiaus 30-ųjų pabaigoje Europoje jau buvo atrasti dalijimosi ir skilimo dėsniai, o vandenilio bomba iš fantastikos kategorijos perėjo į realybę. Vystymosi istorija branduolinė energijaįdomi ir vis dar yra įdomi konkurencija tarp šalių mokslinio potencialo: nacistinė Vokietija, SSRS ir JAV. Labiausiai galinga bomba, apie kurią svajojo turėti bet kuri valstybė, buvo ne tik ginklas, bet ir galingas politinis įrankis. Šalis, turėjusi ją savo arsenale, iš tikrųjų tapo visagalė ir galėjo diktuoti savo taisykles.
Vandenilio bomba turi savo sukūrimo istoriją, kuria remiasi fiziniai dėsniai, būtent termobranduolinis procesas. Iš pradžių jis buvo neteisingai vadinamas atominiu, todėl kaltas buvo neraštingumas. Mokslininkas Betė, vėliau tapęs laureatu Nobelio premija, dirbo prie dirbtinio energijos šaltinio – urano skilimo. Tai buvo piko metas mokslinę veiklą daug fizikų, o tarp jų buvo nuomonė, kad mokslo paslapčių apskritai neturėtų būti, nes iš pradžių mokslo dėsniai yra tarptautiniai.
Teoriškai vandenilinė bomba buvo išrasta, tačiau dabar, padedama konstruktorių, ji turėjo įgyti technines formas. Liko tik supakuoti jį į tam tikrą apvalkalą ir patikrinti jo galią. Yra du mokslininkai, kurių vardai amžinai bus susiję su šio kūrinio kūrimu galingi ginklai: JAV tai Edvardas Telleris, o SSRS – Andrejus Sacharovas.
JAV fizikas termobranduolinę problemą pradėjo tyrinėti dar 1942 m. Hario Trumano, tuometinio JAV prezidento, įsakymu geriausi šalies mokslininkai dirbo ties šia problema, jie sukūrė iš esmės naują naikinimo ginklą. Be to, vyriausybės nurodymas buvo bomba, kurios talpa ne mažesnė kaip milijonas tonų trotilo. Vandenilinę bombą sukūrė Telleris ir ji parodė Hirosimos ir Nagasakio žmonijai jos neribotas, bet griaunančias galimybes.
Ant Hirosimos buvo numesta 4,5 tonos sverianti bomba, kurioje buvo 100 kg urano. Šis sprogimas atitiko beveik 12 500 tonų trotilo. Japonijos miestas Nagasakį sunaikino tokios pat masės, bet 20 000 tonų trotilo plutonio bomba.
Ateitis sovietų akademikas A. Sacharovas 1948 m., remdamasis savo tyrimais, pristatė projektą vandenilio bomba pavadinimu RDS-6. Jo tyrinėjimai vyko dviem kryptimis: pirmoji buvo pavadinta „sluoksniuota tešla“ (RDS-6s), o jos ypatybė buvo atominis krūvis, kuris buvo apsuptas sunkių ir lengvų elementų sluoksniais. Antroji šaka yra „vamzdis“ arba (RDS-6t), kuriame plutonio bomba buvo skystame deuteryje. Vėliau buvo daug nuveikta svarbus atradimas, kuris įrodė, kad „vamzdžio“ kryptis yra aklavietė.
Vandenilinės bombos veikimo principas yra toks: pirma, HB apvalkalo viduje sprogsta užtaisas, kuris yra termobranduolinės reakcijos iniciatorius, dėl kurio atsiranda neutronų blyksnis. Šiuo atveju procesą lydi aukštos temperatūros išsiskyrimas, kurio reikia tam, kad tolesni neutronai pradėtų bombarduoti ličio deuterido įdėklą, o jis, savo ruožtu, yra po tiesioginis veiksmas neutronai yra suskirstyti į du elementus: tritį ir helią. Naudojamas atominis saugiklis sudaro komponentus, reikalingus susiliejimui jau detonuotoje bomboje. Tai sudėtingas vandenilinės bombos veikimo principas. Po to preliminarus veiksmas prasideda tiesiogiai termobranduolinė reakcija deuterio ir tričio mišinyje. Šiuo metu temperatūra bomboje vis labiau kyla ir viskas dalyvauja sintezėje daugiau vandenilis. Jei stebite šių reakcijų laiką, jų veikimo greitis gali būti apibūdinamas kaip momentinis.
Vėliau mokslininkai pradėjo naudoti branduolių dalijimąsi, o ne branduolių sintezę. Vienos tonos urano dalijimasis sukuria 18 Mt energijos. Ši bomba turi didžiulę galią. Galingiausia žmonijos sukurta bomba priklausė SSRS. Ji netgi pateko į Gineso rekordų knygą. Jo sprogimo banga prilygo 57 (apytiksliai) megatonoms TNT. Jis buvo susprogdintas 1961 metais salyno teritorijoje Naujoji Žemė.
Visi jau aptarė vieną nemaloniausių gruodžio mėnesio naujienų – sėkmingą Šiaurės Korėjos vandenilinės bombos bandymą. Kim Jong-unas nesugebėjo užsiminti (tiesiogiai pareikšti), kad yra pasirengęs bet kurią akimirką pakeisti ginklus iš gynybinio į puolimą, o tai sukėlė precedento neturintį ažiotažą viso pasaulio spaudoje. Tačiau buvo ir optimistų, pareiškusių, kad bandymai buvo suklastoti: esą „Juche“ šešėlis krenta ne ta kryptimi, o radioaktyvių nuosėdų kažkaip nesimato. Tačiau kodėl vandenilinės bombos buvimas šalyje agresorėje yra toks svarbus veiksnys? laisvos šalys, juk net branduolinių galvučių, kurie turi Šiaurės Korėja yra gausu, ar jūs kada nors ką nors taip išgąsdinote?
Vandenilio bomba, dar žinoma kaip vandenilio bomba arba HB, yra neįtikėtinos griaunamosios galios ginklas, kurio galia siekia megatonus vienam. TNT ekvivalentas. HB veikimo principas pagrįstas energija, kuri susidaro termobranduolinės vandenilio branduolių sintezės metu – lygiai toks pat procesas vyksta ir Saulėje.
Kuo vandenilinė bomba skiriasi nuo atominės?
Branduolio sintezė, procesas, vykstantis detonuojant vandenilinę bombą, yra galingiausia žmonijai prieinama energijos rūšis. IN taikiems tikslams Dar neišmokome juo naudotis, bet pritaikėme kariuomenei. Ši termobranduolinė reakcija, panaši į tai, ką galima pamatyti žvaigždėse, išskiria neįtikėtiną energijos srautą. Atominėje energetikoje energija gaunama skilimo būdu atomo branduolys, todėl atominės bombos sprogimas yra daug silpnesnis.
Pirmas testas
IR Sovietų Sąjunga vėl aplenkė daugelį lenktynių dalyvių šaltasis karas. Pirmoji vandenilinė bomba, pagaminta vadovaujant genialiajam Sacharovui, buvo išbandyta slaptame Semipalatinsko poligone – ir, švelniai tariant, sužavėjo ne tik mokslininkus, bet ir Vakarų šnipus.
Smūgio banga
Tiesioginis destruktyvus vandenilinės bombos poveikis yra stipriausias, su dideliu intensyvumu smūgio banga. Jo galia priklauso nuo pačios bombos dydžio ir aukščio, kuriame detonavo užtaisas.
Terminis efektas
Vos 20 megatonų vandenilinė bomba (didžiausia išbandyta šiuo metu bomba – 58 megatonos) sukuria didžiulį šiluminės energijos kiekį: betonas išsilydo penkių kilometrų spinduliu nuo sviedinio bandymo aikštelės. Devynių kilometrų spinduliu bus sunaikinta nei įranga, nei pastatai. Sprogimo susidariusio kraterio skersmuo viršys du kilometrus, o jo gylis svyruos apie penkiasdešimt metrų.
Ugnies kamuolys
Įspūdingiausias dalykas po sprogimo stebėtojams atrodys didžiulis ugnies kamuolys: liepsnojančios audros, sukeltos vandenilinės bombos detonacijos, atsirems į piltuvą pritraukdamos vis daugiau degių medžiagų.
Radiacinė tarša
Tačiau dauguma pavojinga pasekmėžinoma, įvyks sprogimas radiacinis užterštumas. Skilimas sunkūs elementai siautėjančiame ugnies viesule užpildys atmosferą smulkios dalelės radioaktyviosios dulkės – tokios lengvos, kad patekusios į atmosferą gali apeiti gaublys du ar tris kartus ir tik tada iškris kaip krituliai. Taigi vienas 100 megatonų bombos sprogimas gali turėti pasekmių visai planetai.
Caras Bomba
58 megatonos – tiek svėrė didžiausia vandenilinė bomba, sprogusi Novaja Zemlijos salyno bandymų aikštelėje. Smūgio banga tris kartus apskriejo Žemės rutulį, priversdama SSRS priešininkus dar kartą įsitikinti milžiniška šio ginklo griaunančia galia. Veselčakas Chruščiovas plenume juokavo, kad jie nesukūrė dar vienos bombos tik dėl baimės išdaužti stiklą Kremliuje.
VANDENILINĖ BOMBĖ, didelės griaunamosios galios ginklas (Mgatonų TNT eilės), kurio veikimo principas pagrįstas reakcija termobranduolinė sintezė lengvieji branduoliai. Sprogimo energijos šaltinis yra procesai, panašūs į vykstančius Saulėje ir kitose žvaigždėse.
1961 m galingas sprogimas vandenilio bomba.
Spalio 30 dienos rytą 11.32 val. virš Novaja Zemljos, Mityushi įlankos srityje, 4000 m aukštyje virš žemės paviršiaus, buvo susprogdinta vandenilinė bomba, kurios talpa 50 milijonų tonų trotilo.
Sovietų Sąjunga išbandė galingiausią termobranduolinį įrenginį istorijoje. Net ir „pusėje“ versijoje (o maksimali tokios bombos galia yra 100 megatonų) sprogimo energija buvo dešimt kartų didesnė už bendrą visų galią. sprogmenų, kurį Antrojo pasaulinio karo metais naudojo visos kariaujančios šalys (įskaitant ant Hirosimos ir Nagasakio numestas atomines bombas). Sprogimo smūgio banga aplink Žemės rutulį apskriejo tris kartus – pirmą kartą per 36 valandas ir 27 minutes.
Šviesos blyksnis buvo toks ryškus, kad nepaisant visiško debesuotumo, jis buvo matomas net iš komandų postas Belušja Gubos kaime (beveik 200 km nuo sprogimo epicentro). Grybų debesis išaugo į 67 km aukštį. Sprogimo metu, kai bomba lėtai krito ant didžiulio parašiuto iš 10 500 aukščio į apskaičiuotą detonacijos tašką, lėktuvnešis Tu-95 su įgula ir jo vadu majoru Andrejumi Jegorovičiumi Durnovcevu jau buvo lėktuve. saugi zona. Vadas grįžo į savo aerodromą kaip pulkininkas leitenantas, Sovietų Sąjungos didvyris. Apleistame kaime – 400 km nuo epicentro – jie buvo sunaikinti mediniai namai, o akmeniniai neteko stogų, langų ir durų. Daug šimtų kilometrų nuo bandymų aikštelės dėl sprogimo beveik valandą pasikeitė sąlygos radijo bangoms praeiti, nutrūko radijo ryšys.
Bombą sukūrė V.B. Adamskis, Yu.N. Smirnovas, A.D. Sacharovas, Yu.N. Babajevas ir Yu.A. Trutnevas (už kurį Sacharovas buvo apdovanotas trečiuoju herojaus medaliu Socialistinis darbas). „Įrenginio“ masė siekė 26 tonas, jam transportuoti ir numesti buvo panaudotas specialiai modifikuotas strateginis bombonešis Tu-95.
„Superbomba“, kaip ją pavadino A. Sacharovas, netilpo į lėktuvo bombų skyrių (jos ilgis buvo 8 metrai, o skersmuo – apie 2 metrai), todėl buvo išpjauta neelektrinė fiuzeliažo dalis. ir buvo sumontuotas specialus kėlimo mechanizmas ir įtaisas bombai pritvirtinti; tuo pačiu metu skrydžio metu vis tiek įstrigo daugiau nei pusė jo. Visas orlaivio korpusas, net jo sraigtų mentės buvo padengtos specialiais baltais dažais, kurie saugojo jį nuo šviesos blyksnio sprogimo metu. Tais pačiais dažais buvo padengtas ir lydinčio laboratorinio lėktuvo korpusas.
Užtaiso, kuris Vakaruose gavo „caro bombos“ pavadinimą, sprogimo rezultatai buvo įspūdingi:
* Sprogimo branduolinis „grybas“ pakilo į 64 km aukštį; jo kepurės skersmuo siekė 40 kilometrų.
Sprogimo ugnies kamuolys pasiekė žemę ir beveik pasiekė bombos paleidimo aukštį (ty spindulį ugnies kamuolys sprogimas buvo maždaug už 4,5 kilometro).
* Spinduliuotė sukėlė trečiojo laipsnio nudegimus iki šimto kilometrų atstumu.
* Radiacijos piko metu sprogimas pasiekė 1% saulės energijos.
* Smūgio banga, kilusi po sprogimo, tris kartus apskriejo Žemės rutulį.
* Atmosferos jonizacija sukėlė radijo trukdžius net šimtus kilometrų nuo bandymų vietos vienai valandai.
* Liudininkai pajuto smūgį ir galėjo apibūdinti sprogimą tūkstančių kilometrų atstumu nuo epicentro. Be to, smūgio banga tam tikru mastu išsaugota naikinamoji jėga tūkstančius kilometrų nuo epicentro.
* Akustinė banga pasiekė Diksono salą, kur sprogimo banga išmušė namų langus.
Politinis šio išbandymo rezultatas buvo Sovietų Sąjungos demonstravimas, kad ji turi neribotą ginklų kiekį. masinis naikinimas-- didžiausias tuo metu JAV išbandytos bombos megatonažas buvo keturis kartus mažesnis nei caro Bombos. Tiesą sakant, vandenilinės bombos galia padidėja paprastas padidinimas darbinės medžiagos masės, todėl iš esmės nėra jokių veiksnių, trukdančių sukurti 100 megatonų ar 500 megatonų vandenilinę bombą. (Tiesą sakant, „Tsar Bomba“ buvo sukurta 100 megatonų ekvivalentui; planuota sprogimo galia buvo sumažinta perpus, anot Chruščiovo, „Kad neišdaužytų viso stiklo Maskvoje“). Šiuo bandymu Sovietų Sąjunga pademonstravo gebėjimą sukurti bet kokios galios vandenilinę bombą ir priemonę pristatyti bombą į detonacijos tašką.
Termobranduolinės reakcijos. Saulės viduje yra milžiniškas kiekis vandenilio, kuris yra itin stipriai suspaustas, esant apytiksliai temperatūrai. 15 000 000 K. Esant tokioms aukštoms temperatūroms ir plazmos tankiui vandenilio branduoliai nuolat susiduria vienas su kitu, kai kurie iš jų baigiasi jų susiliejimu ir galiausiai susidaro sunkesni helio branduoliai. Tokios reakcijos, vadinamos termobranduoline sinteze, yra lydimos didžiulė suma energijos. Remiantis fizikos dėsniais, termobranduolinės sintezės metu energija išsiskiria dėl to, kad formuojant sunkesnį branduolį, dalis į jo sudėtį įeinančių lengvųjų branduolių masės paverčiama milžinišku energijos kiekiu. Štai kodėl Saulė, turėdama milžinišką masę, termobranduolinės sintezės procese praranda maždaug. 100 milijardų tonų medžiagos ir išskiria energiją, kurios dėka ji tapo galimas gyvenimasžemėje.
Vandenilio izotopai. Vandenilio atomas yra paprasčiausias iš visų esamų atomų. Jį sudaro vienas protonas, kuris yra jo branduolys, aplink kurį sukasi vienas elektronas. Kruopštūs vandens (H 2 O) tyrimai parodė, kad jame yra nežymūs kiekiai „sunkiojo“ vandens, kuriame yra vandenilio „sunkusis izotopas“ – deuterio (2 H). Deuterio branduolys susideda iš protono ir neutrono – neutralios dalelės, kurios masė artima protonui.
Egzistuoja trečiasis vandenilio izotopas – tritis, kurio branduolyje yra vienas protonas ir du neutronai. Tritis yra nestabilus ir spontaniškai išsiskiria radioaktyvusis skilimas, virsta helio izotopu. Tričio pėdsakų rasta Žemės atmosferoje, kur jis susidaro dėl sąveikos kosminiai spinduliai su dujų molekulėmis, kurios sudaro orą. Gaunamas tritis dirbtinai V branduolinis reaktorius, apšvitinant ličio-6 izotopą neutronų srautu.
Vandenilio bombos kūrimas. Preliminarus teorinė analizė parodė, kad termobranduolinė sintezė lengviausiai įvykdoma deuterio ir tričio mišinyje. Remdamiesi tuo, JAV mokslininkai 1950 m. pradžioje pradėjo įgyvendinti vandenilinės bombos (HB) sukūrimo projektą. Pirmieji modelio branduolinio įrenginio bandymai buvo atlikti Enewetako poligone 1951 m. pavasarį; termobranduolinė sintezė buvo tik dalinė. Didelė sėkmė buvo pasiekta 1951 m. lapkričio 1 d., kai buvo išbandytas didžiulis branduolinis įrenginys, kurio sprogimo galia buvo 4? 8 Mt TNT ekvivalentas.
Pirmoji vandenilinė aviacinė bomba SSRS buvo susprogdinta 1953 metų rugpjūčio 12 dieną, o 1954 metų kovo 1 dieną amerikiečiai galingesnę (apie 15 Mt) aviacinę bombą susprogdino Bikini atole. Nuo tada abi valstybės įvykdė pažangių megatonų ginklų sprogimus.
Sprogimą Bikini atole lydėjo paleidimas didelis kiekis radioaktyviosios medžiagos. Vieni jų nukrito už šimtų kilometrų nuo sprogimo vietos Japonijos žvejybos laive „Lucky Dragon“, kiti apėmė Rongelapo salą. Kadangi termobranduolinės sintezės metu susidaro stabilus helis, grynos vandenilinės bombos sprogimo radioaktyvumas neturėtų būti didesnis nei termobranduolinės reakcijos atominio detonatoriaus. Tačiau nagrinėjamu atveju numatomas ir tikrasis radioaktyviųjų nuosėdų kiekis ir sudėtis labai skyrėsi.
Vandenilio bombos veikimo mechanizmas. Vandenilinės bombos sprogimo metu vykstančių procesų seka gali būti pavaizduota taip. Pirma, termobranduolinės reakcijos iniciatoriaus užtaisas (maža atominė bomba), esantis HB apvalkalo viduje, sprogsta, todėl įvyksta neutronų blyksnis ir susidaro aukšta temperatūra, būtinos termobranduolinės sintezės inicijavimui. Neutronai bombarduoja įdėklą, pagamintą iš ličio deuterido – deuterio junginio su ličiu (naudojamas ličio izotopas, kurio masės numeris 6). Litis-6, veikiamas neutronų, suskaidomas į helią ir tritį. Taigi, atominis saugiklis sukuria sintezei reikalingas medžiagas tiesiai pačioje bomboje.
Tada deuterio ir tričio mišinyje prasideda termobranduolinė reakcija, temperatūra bombos viduje sparčiai didėja, į sintezę įtraukiant vis daugiau vandenilio. Toliau kylant temperatūrai, gali prasidėti reakcija tarp deuterio branduolių, būdinga grynai vandenilinei bombai. Visos reakcijos, žinoma, įvyksta taip greitai, kad suvokiamos kaip akimirksniu.
Skilimas, sintezė, dalijimasis (superbomba). Tiesą sakant, bomboje aukščiau aprašytų procesų seka baigiasi deuterio ir tričio reakcijos stadijoje. Be to, bombų konstruktoriai nusprendė naudoti ne branduolių sintezę, o branduolio dalijimąsi. Susiliejus deuterio ir tričio branduoliams, susidaro helis ir greitieji neutronai, kurių energija yra pakankamai didelė, kad sukeltų urano-238 branduolių (pagrindinis urano izotopas, daug pigesnis už uraną-235, naudojamas įprastinėse atominės bombos Oi). Greitieji neutronai suskaldė superbombos urano apvalkalo atomus. Vienos tonos urano dalijimasis sukuria 18 Mt energijos. Energija eina ne tik sprogimui ir šilumos generavimui. Kiekvienas urano branduolys skyla į du labai radioaktyvius „fragmentus“. Skilimo produktai apima 36 skirtingus cheminiai elementai ir beveik 200 radioaktyvieji izotopai. Visa tai sudaro radioaktyvius nuosėdas, lydinčius superbombų sprogimus.
Dėl unikalaus dizaino ir aprašyto veikimo mechanizmo tokio tipo ginklai gali būti pagaminti tiek galingi, kiek norisi. Tai daug pigiau nei tokios pat galios atominės bombos.
