thermonukleare Ladung. Der Unterschied zwischen einer Wasserstoffbombe und einer Atombombe: eine Liste der Unterschiede, die Entstehungsgeschichte

Der Inhalt des Artikels

H-BOMBE, eine Waffe von großer Zerstörungskraft (in der Größenordnung von Megatonnen in TNT-Äquivalent), deren Funktionsprinzip auf der thermonuklearen Fusionsreaktion leichter Kerne basiert. Die Energiequelle der Explosion sind ähnliche Prozesse wie auf der Sonne und anderen Sternen.

thermonukleare Reaktionen.

Das Innere der Sonne enthält eine gigantische Menge an Wasserstoff, der sich bei einer Temperatur von ca. 15.000.000 K. Bei einer so hohen Temperatur und Plasmadichte kollidieren Wasserstoffkerne ständig miteinander, was teilweise zu ihrer Verschmelzung und schließlich zur Bildung schwererer Heliumkerne führt. Solche Reaktionen, Kernfusion genannt, gehen mit der Freisetzung einer enormen Energiemenge einher. Nach den Gesetzen der Physik beruht die Energiefreisetzung bei der thermonuklearen Fusion darauf, dass bei der Bildung eines schwereren Kerns ein Teil der Masse der in seiner Zusammensetzung enthaltenen leichten Kerne in eine kolossale Energiemenge umgewandelt wird. Dadurch verliert die Sonne mit ihrer gigantischen Masse ca. 100 Milliarden Tonnen Materie und setzt Energie frei, dank der das Leben auf der Erde möglich wurde.

Isotope von Wasserstoff.

Das Wasserstoffatom ist das einfachste aller existierenden Atome. Es besteht aus einem Proton, dem Kern, um den sich ein einzelnes Elektron dreht. Sorgfältige Untersuchungen von Wasser (H 2 O) haben gezeigt, dass es vernachlässigbare Mengen an „schwerem“ Wasser enthält, das das „schwere Isotop“ von Wasserstoff – Deuterium (2 H) – enthält. Der Deuteriumkern besteht aus einem Proton und einem Neutron, einem neutralen Teilchen mit einer Masse nahe der eines Protons.

Es gibt ein drittes Wasserstoffisotop, Tritium, das in seinem Kern ein Proton und zwei Neutronen enthält. Tritium ist instabil und unterliegt einem spontanen radioaktiven Zerfall, der sich in ein Isotop von Helium verwandelt. Spuren von Tritium wurden in der Erdatmosphäre gefunden, wo es durch die Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit Gasmolekülen, aus denen die Luft besteht, entsteht. Tritium wird künstlich in einem Kernreaktor gewonnen, indem das Lithium-6-Isotop mit einem Neutronenfluss bestrahlt wird.

Entwicklung der Wasserstoffbombe.

Eine vorläufige theoretische Analyse zeigte, dass die thermonukleare Fusion am einfachsten in einer Mischung aus Deuterium und Tritium durchgeführt werden kann. Auf dieser Grundlage begannen US-Wissenschaftler in den frühen 1950er Jahren mit der Umsetzung eines Projekts zur Herstellung einer Wasserstoffbombe (HB). Die ersten Tests eines nuklearen Modells wurden im Frühjahr 1951 auf dem Testgelände Eniwetok durchgeführt; Kernfusion war nur teilweise. Ein bedeutender Erfolg wurde am 1. November 1951 beim Testen eines massiven Nukleargeräts erzielt, dessen Explosionskraft 4 x 8 Mt in TNT-Äquivalent betrug.

Die erste Wasserstoff-Luftbombe wurde am 12. August 1953 in der UdSSR gezündet, und am 1. März 1954 zündeten die Amerikaner eine stärkere (etwa 15 Mt) Luftbombe auf dem Bikini-Atoll. Seitdem zünden beide Mächte fortschrittliche Megatonnenwaffen.

Die Explosion auf dem Bikini-Atoll wurde von der Freisetzung einer großen Menge radioaktiver Substanzen begleitet. Einige von ihnen stürzten Hunderte von Kilometern vom Ort der Explosion entfernt auf das japanische Fischerboot Lucky Dragon, während andere die Insel Rongelap bedeckten. Da die thermonukleare Fusion stabiles Helium erzeugt, sollte die Radioaktivität bei der Explosion einer reinen Wasserstoffbombe nicht höher sein als die eines atomaren Zünders einer thermonuklearen Reaktion. Allerdings wichen im vorliegenden Fall der prognostizierte und der tatsächliche radioaktive Fallout in Menge und Zusammensetzung deutlich voneinander ab.

Der Wirkungsmechanismus der Wasserstoffbombe.

Der Ablauf der Vorgänge bei der Explosion einer Wasserstoffbombe lässt sich wie folgt darstellen. Zuerst explodiert die Initiatorladung der thermonuklearen Reaktion (eine kleine Atombombe) innerhalb der HB-Hülle, was zu einem Neutronenblitz führt und die hohe Temperatur erzeugt, die zum Initiieren der thermonuklearen Fusion erforderlich ist. Neutronen beschießen einen Einsatz aus Lithiumdeuterid, einer Verbindung von Deuterium mit Lithium (es wird ein Lithiumisotop mit der Massenzahl 6 verwendet). Lithium-6 wird durch Neutronen in Helium und Tritium gespalten. Der Atomzünder erzeugt also die für die Synthese notwendigen Materialien direkt in der Bombe selbst.

Dann beginnt eine thermonukleare Reaktion in einer Mischung aus Deuterium und Tritium, die Temperatur innerhalb der Bombe steigt schnell an, wobei immer mehr Wasserstoff in die Fusion einbezogen wird. Bei einer weiteren Temperaturerhöhung könnte eine Reaktion zwischen Deuteriumkernen beginnen, die für eine reine Wasserstoffbombe charakteristisch ist. Alle Reaktionen laufen natürlich so schnell ab, dass sie als augenblicklich wahrgenommen werden.

Teilung, Synthese, Teilung (Superbombe).

Tatsächlich endet in der Bombe die oben beschriebene Abfolge von Prozessen auf der Stufe der Reaktion von Deuterium mit Tritium. Darüber hinaus zogen es die Bombenkonstrukteure vor, nicht die Fusion von Kernen, sondern ihre Spaltung zu verwenden. Die Fusion von Deuterium- und Tritiumkernen erzeugt Helium und schnelle Neutronen, deren Energie groß genug ist, um die Spaltung von Uran-238-Kernen (dem Hauptisotop von Uran, viel billiger als das in herkömmlichen Atombomben verwendete Uran-235) zu bewirken. Schnelle Neutronen spalten die Atome der Uranhülle der Superbombe. Die Spaltung einer Tonne Uran erzeugt eine Energie, die 18 Mt entspricht. Energie geht nicht nur in die Explosion und die Freisetzung von Wärme. Jeder Urankern wird in zwei hochradioaktive "Fragmente" gespalten. Spaltprodukte umfassen 36 verschiedene chemische Elemente und fast 200 radioaktive Isotope. All dies macht den radioaktiven Fallout aus, der die Explosionen von Superbomben begleitet.

Aufgrund des einzigartigen Designs und des beschriebenen Wirkmechanismus können Waffen dieses Typs beliebig stark gemacht werden. Es ist viel billiger als Atombomben gleicher Stärke.

Folgen der Explosion.

Stoßwelle und thermischer Effekt.

Die direkten (primären) Auswirkungen einer Superbombenexplosion sind dreifach. Die offensichtlichste der direkten Auswirkungen ist eine Schockwelle von enormer Intensität. Die Stärke des Aufpralls nimmt, abhängig von der Stärke der Bombe, der Höhe der Explosion über dem Boden und der Beschaffenheit des Geländes, mit der Entfernung vom Epizentrum der Explosion ab. Die thermische Wirkung einer Explosion wird von denselben Faktoren bestimmt, hängt jedoch zusätzlich von der Transparenz der Luft ab - Nebel verringert die Entfernung, in der ein thermischer Blitz schwere Verbrennungen verursachen kann, stark.

Berechnungen zufolge bleiben im Falle einer Explosion in der Atmosphäre einer 20-Megatonnen-Bombe Menschen in 50 % der Fälle am Leben, wenn sie 1) in einen unterirdischen Stahlbetonbunker in einer Entfernung von etwa 8 km von der Explosion flüchten Epizentrum der Explosion (EW), 2) liegen in gewöhnlichen städtischen Gebäuden in einer Entfernung von ca. . 15 km von der EW, 3) waren im Freien in einer Entfernung von ca. 20 km von EV. Bei schlechten Sichtverhältnissen und in einer Entfernung von mindestens 25 km, wenn die Atmosphäre klar ist, steigt die Überlebenswahrscheinlichkeit für Menschen in offenen Gebieten schnell mit der Entfernung vom Epizentrum; bei einer Entfernung von 32 km beträgt sein berechneter Wert mehr als 90%. Der Bereich, in dem die bei der Explosion auftretende durchdringende Strahlung einen tödlichen Ausgang verursacht, ist selbst bei einer Hochleistungs-Superbombe relativ klein.

Feuerball.

Je nach Zusammensetzung und Masse des brennbaren Materials, das am Feuerball beteiligt ist, können sich gigantische, sich selbst erhaltende Feuerstürme bilden, die über viele Stunden hinweg toben. Die gefährlichste (wenn auch sekundäre) Folge der Explosion ist jedoch die radioaktive Kontamination der Umwelt.

Ausfallen.

Wie sie entstehen.

Wenn eine Bombe explodiert, ist der entstehende Feuerball mit einer riesigen Menge radioaktiver Partikel gefüllt. Normalerweise sind diese Partikel so klein, dass sie, wenn sie einmal in die obere Atmosphäre gelangen, dort lange verbleiben können. Aber wenn der Feuerball mit der Erdoberfläche in Kontakt kommt, verwandelt sich alles, was darauf ist, in rotglühenden Staub und Asche und zieht sie in einen feurigen Tornado. Im Flammenwirbel vermischen und verbinden sie sich mit radioaktiven Partikeln. Radioaktiver Staub, mit Ausnahme des größten, setzt sich nicht sofort ab. Feinerer Staub wird von der entstehenden Explosionswolke mitgerissen und fällt nach und nach heraus, wenn er sich in Windrichtung bewegt. Direkt am Ort der Explosion kann der radioaktive Fallout extrem intensiv sein – hauptsächlich grober Staub, der sich auf dem Boden absetzt. Hunderte Kilometer vom Ort der Explosion entfernt und in größerer Entfernung fallen kleine, aber immer noch sichtbare Aschepartikel zu Boden. Oft bilden sie eine schneeähnliche Decke, die für jeden tödlich ist, der sich zufällig in der Nähe aufhält. Selbst kleinere und unsichtbare Partikel können, bevor sie sich auf dem Boden absetzen, monate- und sogar jahrelang in der Atmosphäre wandern und viele Male um den Globus reisen. Bis sie herausfallen, ist ihre Radioaktivität deutlich geschwächt. Am gefährlichsten ist die Strahlung von Strontium-90 mit einer Halbwertszeit von 28 Jahren. Sein Fall wird weltweit deutlich beobachtet. Es setzt sich auf Laub und Gras ab und dringt in Nahrungsketten ein, einschließlich Menschen. Als Folge davon wurden in den Knochen der Einwohner der meisten Länder auffällige, wenn auch noch ungefährliche Mengen an Strontium-90 gefunden. Die Anreicherung von Strontium-90 in menschlichen Knochen ist langfristig sehr gefährlich, da es zur Bildung von bösartigen Knochentumoren führt.

Längere Kontamination des Gebiets mit radioaktivem Fallout.

Im Falle von Feindseligkeiten führt der Einsatz einer Wasserstoffbombe zu einer sofortigen radioaktiven Kontamination des Territoriums in einem Umkreis von ca. 100 km vom Epizentrum der Explosion entfernt. Im Falle einer Superbombenexplosion wird eine Fläche von Zehntausenden Quadratkilometern kontaminiert. Ein so riesiges Zerstörungsgebiet mit einer einzigen Bombe macht es zu einer völlig neuen Art von Waffe. Auch wenn die Superbombe das Ziel nicht trifft, d.h. wird das Objekt nicht mit thermischen Schockeffekten treffen, durchdringende Strahlung und radioaktiver Fallout, der die Explosion begleitet, wird die Umgebung für die Besiedlung ungeeignet machen. Solche Niederschläge können viele Tage, Wochen und sogar Monate andauern. Abhängig von ihrer Anzahl kann die Strahlungsintensität tödliche Ausmaße annehmen. Eine relativ kleine Anzahl von Superbomben reicht aus, um ein großes Land vollständig mit einer für alle Lebewesen tödlichen radioaktiven Staubschicht zu bedecken. So markierte die Erschaffung der Superbombe den Beginn einer Ära, in der es möglich wurde, ganze Kontinente unbewohnbar zu machen. Auch lange nachdem die direkte Exposition gegenüber radioaktivem Fallout aufgehört hat, besteht aufgrund der hohen Radiotoxizität von Isotopen wie Strontium-90 immer noch eine Gefahr. Wenn Lebensmittel auf Böden angebaut werden, die mit diesem Isotop kontaminiert sind, gelangt Radioaktivität in den menschlichen Körper.

thermonukleare Waffe (H-Bombe)- eine Art Atomwaffe, deren Zerstörungskraft auf der Nutzung der Energie der Reaktion der Kernfusion leichter Elemente in schwerere beruht (z. B. die Fusion eines Kerns eines Heliumatoms aus zwei Deuteriumkernen). Atome), in denen Energie freigesetzt wird.

allgemeine Beschreibung [ | ]

Ein thermonuklearer Sprengsatz kann sowohl mit flüssigem als auch mit gasförmigem komprimiertem Deuterium gebaut werden. Das Aufkommen thermonuklearer Waffen wurde jedoch nur durch eine Vielzahl von Lithiumhydriden, Lithium-6-Deuteriden, ermöglicht. Dies ist eine Verbindung aus dem schweren Wasserstoffisotop Deuterium und dem Lithiumisotop mit der Massenzahl 6.

Lithium-6-Deuterid ist eine feste Substanz, die es Ihnen ermöglicht, Deuterium (dessen normaler Zustand unter normalen Bedingungen ein Gas ist) unter normalen Bedingungen zu lagern, und außerdem ist seine zweite Komponente, Lithium-6, ein Rohstoff, um das meiste zu gewinnen knappes Wasserstoffisotop - Tritium. Tatsächlich ist 6 Li die einzige industrielle Tritiumquelle:

3 6 L ich + 0 1 n → 1 3 H + 2 4 H e + E 1 . (\displaystyle ()_(3)^(6)\mathrm (Li) +()_(0)^(1)n\to ()_(1)^(3)\mathrm (H) +() _(2)^(4)\textrm(He)+E_(1).)

Die gleiche Reaktion tritt in Lithium-6-Deuterid in einem thermonuklearen Gerät auf, wenn es mit schnellen Neutronen bestrahlt wird; freigesetzte Energie E 1 = 4,784 MeV. Das entstehende Tritium (3 H) reagiert dann mit Deuterium unter Freisetzung von Energie E 2 = 17,59 MeV:

1 3 H + 1 2 H → 2 4 H e + 0 1 n + E 2 , (\displaystyle ()_(1)^(3)\mathrm (H) +()_(1)^(2)\ mathrm (H) \to ()_(2)^(4)\mathrm (He) +()_(0)^(1)n+E_(2),)

außerdem wird ein Neutron mit einer kinetischen Energie von mindestens 14,1 MeV gebildet, das wiederum die erste Reaktion an einem anderen Lithium-6-Kern initiieren oder schwere Uran- oder Plutoniumkerne in einer Hülle spalten oder mit der Emission mehrerer weiterer auslösen kann schnelle Neutronen.

Frühe thermonukleare Munition in den USA verwendete auch natürliches Lithiumdeuterid, das hauptsächlich ein Lithiumisotop mit einer Massenzahl von 7 enthielt. Es dient auch als Quelle für Tritium, aber dafür müssen die an der Reaktion beteiligten Neutronen eine Energie von 10 MeV und mehr haben: die Reaktion n+ 7 Li → 3 H + 4 He + n− 2,467 MeV ist endotherm und absorbiert Energie.

Eine nach dem Teller-Ulam-Prinzip arbeitende thermonukleare Bombe besteht aus zwei Stufen: einem Abzug und einem Behälter mit thermonuklearem Brennstoff.

Das 1952 von den USA getestete Gerät war eigentlich keine Bombe, sondern ein Labormuster, ein "3-stöckiges Haus gefüllt mit flüssigem Deuterium", das in Form einer Sonderkonstruktion hergestellt wurde. Sowjetische Wissenschaftler haben genau die Bombe entwickelt - ein komplettes Gerät, das für den praktischen militärischen Einsatz geeignet ist.

Die größte jemals gezündete Wasserstoffbombe ist die sowjetische 58-Megatonnen-"Zarenbombe", die am 30. Oktober 1961 auf dem Testgelände des Nowaja-Semlja-Archipels gezündet wurde. Nikita Chruschtschow scherzte daraufhin öffentlich, dass die 100-Megatonnen-Bombe ursprünglich gezündet werden sollte, die Ladung aber reduziert wurde, "um nicht alle Fenster in Moskau zu zerschlagen". Strukturell war die Bombe tatsächlich für 100 Megatonnen ausgelegt, und diese Leistung konnte durch den Ersatz von Blei durch Uran erreicht werden. Die Bombe wurde in einer Höhe von 4.000 Metern über dem Testgelände Nowaja Semlja gezündet. Die Druckwelle nach der Explosion umkreiste dreimal den Globus. Trotz eines erfolgreichen Tests wurde die Bombe nicht in Dienst gestellt; Dennoch waren die Schaffung und Erprobung der Superbombe von großer politischer Bedeutung und zeigten, dass die UdSSR das Problem gelöst hatte, praktisch jede Megatonnenzahl eines Atomarsenals zu erreichen.

Vereinigte Staaten von Amerika [ | ]

Die Idee einer durch eine Atomladung ausgelösten Fusionsbombe wurde seinem Kollegen Edward Teller im Herbst 1941, ganz zu Beginn des Manhattan-Projekts, von Enrico Fermi vorgeschlagen. Teller verbrachte einen Großteil seiner Arbeit am Manhattan-Projekt mit der Arbeit am Fusionsbombenprojekt und vernachlässigte in gewissem Maße die Atombombe selbst. Sein Fokus auf Schwierigkeiten und seine Position als „Anwalt des Teufels“ in Diskussionen über Probleme veranlassten Oppenheimer, Teller und andere „Problem“-Physiker auf ein Abstellgleis zu führen.

Die ersten wichtigen und konzeptionellen Schritte zur Umsetzung des Syntheseprojekts wurden von Tellers Mitarbeiter Stanislav Ulam unternommen. Um die thermonukleare Fusion einzuleiten, schlug Ulam vor, den thermonuklearen Brennstoff zu komprimieren, bevor er zu heizen beginnt, wobei die Faktoren der primären Spaltungsreaktion dafür verwendet werden, und auch die thermonukleare Ladung getrennt von der primären Kernkomponente der Bombe zu platzieren. Diese Vorschläge ermöglichten es, die Entwicklung thermonuklearer Waffen in ein praktisches Flugzeug umzusetzen. Auf dieser Grundlage schlug Teller vor, dass die von der Primärexplosion erzeugte Röntgen- und Gammastrahlung genügend Energie auf die Sekundärkomponente übertragen könnte, die sich in einer gemeinsamen Hülle mit der Primärkomponente befindet, um eine ausreichende Implosion (Kompression) durchzuführen und eine thermonukleare Reaktion auszulösen . Später diskutierten Teller, seine Unterstützer und Kritiker Ulams Beitrag zur Theorie hinter diesem Mechanismus.

Explosion "Georg"

1951 wurde unter dem allgemeinen Namen Operation "Greenhouse" (englisch Operation Greenhouse) eine Reihe von Tests durchgeführt, bei denen die Fragen der Miniaturisierung von Atomladungen mit einer Erhöhung ihrer Leistung ausgearbeitet wurden. Einer der Tests in dieser Reihe war eine Explosion mit dem Codenamen "George" (engl. George), bei der ein Versuchsgerät gesprengt wurde, bei dem es sich um eine Kernladung in Form eines Torus mit einer kleinen Menge flüssigen Wasserstoffs handelte, in die es gegeben wurde Center. Der Hauptteil der Explosionskraft wurde gerade durch Wasserstofffusion erhalten, was in der Praxis das allgemeine Konzept zweistufiger Geräte bestätigte.

"Evie Mike"

Bald richtete sich die Entwicklung thermonuklearer Waffen in den Vereinigten Staaten auf die Miniaturisierung des Teller-Ulam-Designs, das mit Interkontinentalraketen (ICBMs / ICBMs) und von U-Booten abgefeuerten ballistischen Raketen (SLBMs / SLBMs) ausgerüstet werden konnte. Bis 1960 wurden die Sprengköpfe der Megatonnen-Klasse W47 eingeführt, die auf U-Booten eingesetzt wurden, die mit ballistischen Polaris-Raketen ausgestattet waren. Die Sprengköpfe hatten eine Masse von 320 kg und einen Durchmesser von 50 cm Spätere Tests zeigten die geringe Zuverlässigkeit der auf den Polaris-Raketen installierten Sprengköpfe und die Notwendigkeit ihrer Verbesserungen. Mitte der 1970er Jahre ermöglichte die Miniaturisierung neuer Versionen der Teller-Ulam-Sprengköpfe die Platzierung von 10 oder mehr Sprengköpfen in den Abmessungen des Sprengkopfs von MIRV-Raketen (Multiple Reentry Vehicle).

UdSSR [ | ]

Nordkorea [ | ]

Im Dezember des Jahres veröffentlichte die KCNA eine Erklärung des Führers der DVRK, Kim Jong-un, in der er berichtet, dass Pjöngjang über eine eigene Wasserstoffbombe verfügt.

Am 12. August 1953 wurde die erste sowjetische Wasserstoffbombe auf dem Testgelände Semipalatinsk getestet.

Und am 16. Januar 1963, auf dem Höhepunkt des Kalten Krieges, Nikita Chruschtschow der Welt bekannt gegeben, dass die Sowjetunion neue Massenvernichtungswaffen in ihrem Arsenal besitzt. Anderthalb Jahre zuvor wurde in der UdSSR die stärkste Explosion einer Wasserstoffbombe der Welt durchgeführt - auf Novaya Zemlya wurde eine Ladung mit einer Kapazität von über 50 Megatonnen gesprengt. In vielerlei Hinsicht war es diese Aussage des sowjetischen Führers, die die Welt auf die Gefahr einer weiteren Eskalation des atomaren Wettrüstens aufmerksam machte: Bereits am 5. August 1963 wurde in Moskau ein Abkommen unterzeichnet, das Atomwaffentests in der Atmosphäre verbietet , Weltraum und unter Wasser.

Geschichte der Schöpfung

Die theoretische Möglichkeit, Energie durch Kernfusion zu gewinnen, war bereits vor dem Zweiten Weltkrieg bekannt, aber erst der Krieg und das anschließende Wettrüsten stellten die Frage nach der Schaffung einer technischen Vorrichtung zur praktischen Erzeugung dieser Reaktion. Es ist bekannt, dass in Deutschland 1944 daran gearbeitet wurde, die Kernfusion durch Komprimieren von Kernbrennstoff unter Verwendung herkömmlicher Sprengladungen einzuleiten - aber sie waren erfolglos, da sie die erforderlichen Temperaturen und Drücke nicht erreichen konnten. Die USA und die UdSSR entwickeln seit den 1940er Jahren thermonukleare Waffen, nachdem sie Anfang der 1950er Jahre fast gleichzeitig die ersten thermonuklearen Geräte getestet hatten. 1952 führten die Vereinigten Staaten auf dem Enewetok-Atoll eine Explosion einer Ladung mit einer Kapazität von 10,4 Megatonnen (das ist das 450-fache der Kraft der auf Nagasaki abgeworfenen Bombe) und 1953 eine Explosion mit einer Kapazität von 400 Kilotonnen durch wurde in der UdSSR getestet.

Die Konstruktionen der ersten thermonuklearen Geräte waren für den echten Kampfeinsatz schlecht geeignet. Beispielsweise war ein 1952 von den Vereinigten Staaten getestetes Gerät eine oberirdische Struktur, die so hoch wie ein zweistöckiges Gebäude war und über 80 Tonnen wog. Darin wurde mit Hilfe einer riesigen Kühleinheit flüssiger thermonuklearer Brennstoff gelagert. Daher wurde die Serienproduktion von thermonuklearen Waffen in Zukunft mit Festbrennstoff - Lithium-6-Deuterid - durchgeführt. 1954 testeten die Vereinigten Staaten ein darauf basierendes Gerät auf dem Bikini-Atoll, und 1955 wurde eine neue sowjetische thermonukleare Bombe auf dem Testgelände von Semipalatinsk getestet. 1957 wurde in Großbritannien eine Wasserstoffbombe getestet. Im Oktober 1961 wurde in der UdSSR auf Novaya Zemlya eine thermonukleare Bombe mit einer Kapazität von 58 Megatonnen gezündet - die stärkste jemals von der Menschheit getestete Bombe, die unter dem Namen "Tsar Bomba" in die Geschichte einging.

Die Weiterentwicklung zielte darauf ab, die Größe des Designs von Wasserstoffbomben zu verringern, um sicherzustellen, dass sie mit ballistischen Raketen zum Ziel gebracht werden. Bereits in den 60er Jahren wurde die Masse der Geräte auf mehrere hundert Kilogramm reduziert, und in den 70er Jahren konnten ballistische Raketen mehr als 10 Sprengköpfe gleichzeitig tragen - dies sind Raketen mit mehreren Sprengköpfen, von denen jedes Teil sein eigenes Ziel treffen kann . Bis heute verfügen die Vereinigten Staaten, Russland und Großbritannien über thermonukleare Arsenale, Tests mit thermonuklearen Ladungen wurden auch in China (1967) und Frankreich (1968) durchgeführt.

Wie die Wasserstoffbombe funktioniert

Die Wirkung einer Wasserstoffbombe basiert auf der Nutzung von Energie, die bei der Reaktion der thermonuklearen Fusion leichter Kerne freigesetzt wird. Diese Reaktion findet im Inneren von Sternen statt, wo unter dem Einfluss von ultrahohen Temperaturen und gigantischem Druck Wasserstoffkerne kollidieren und zu schwereren Heliumkernen verschmelzen. Während der Reaktion wird ein Teil der Masse der Wasserstoffkerne in eine große Menge Energie umgewandelt - dadurch setzen Sterne ständig eine große Menge Energie frei. Wissenschaftler haben diese Reaktion mit Wasserstoffisotopen kopiert - Deuterium und Tritium, die den Namen "Wasserstoffbombe" gaben. Anfänglich wurden flüssige Isotope von Wasserstoff verwendet, um Ladungen zu erzeugen, und später wurde Lithium-6-Deuterid, eine feste Verbindung von Deuterium und einem Isotop von Lithium, verwendet.

Lithium-6-Deuterid ist der Hauptbestandteil der Wasserstoffbombe, des thermonuklearen Brennstoffs. Es speichert bereits Deuterium, und das Lithium-Isotop dient als Rohstoff für die Bildung von Tritium. Um eine Fusionsreaktion zu starten, müssen hohe Temperaturen und Drücke erzeugt sowie Tritium von Lithium-6 isoliert werden. Diese Bedingungen werden wie folgt bereitgestellt.

Die Hülle des Behälters für thermonuklearen Brennstoff besteht aus Uran-238 und Kunststoff, neben dem Behälter befindet sich eine herkömmliche Atomladung mit einer Kapazität von mehreren Kilotonnen - sie wird als Auslöser oder Ladungsinitiator einer Wasserstoffbombe bezeichnet. Bei der Explosion der initiierenden Plutoniumladung verwandelt sich die Hülle des Behälters unter dem Einfluss starker Röntgenstrahlung in ein tausendfach schrumpfendes Plasma, das den notwendigen hohen Druck und die enorme Temperatur erzeugt. Gleichzeitig interagieren von Plutonium emittierte Neutronen mit Lithium-6 und bilden Tritium. Die Kerne von Deuterium und Tritium interagieren unter dem Einfluss von ultrahoher Temperatur und Druck, was zu einer thermonuklearen Explosion führt.

Wenn Sie mehrere Schichten Uran-238 und Lithium-6-Deuterid herstellen, fügt jede von ihnen der Bombenexplosion ihre Kraft hinzu - das heißt, mit einem solchen "Puff" können Sie die Kraft der Explosion fast unbegrenzt erhöhen. Dank dessen kann eine Wasserstoffbombe mit fast jeder Leistung hergestellt werden und ist viel billiger als eine herkömmliche Atombombe mit derselben Leistung.

Unser Artikel widmet sich der Entstehungsgeschichte und den allgemeinen Prinzipien der Synthese eines solchen Geräts, das manchmal als Wasserstoff bezeichnet wird. Anstatt explosive Energie aus der Spaltung von Kernen schwerer Elemente wie Uran freizusetzen, erzeugt es noch mehr davon, indem es die Kerne leichter Elemente (wie Wasserstoffisotope) zu einem schweren (wie Helium) verschmilzt.

Warum ist Kernfusion vorzuziehen?

Bei einer thermonuklearen Reaktion, die aus der Verschmelzung der Kerne der daran beteiligten chemischen Elemente besteht, wird pro Masseneinheit eines physikalischen Geräts viel mehr Energie erzeugt als bei einer reinen Atombombe, die eine Kernspaltungsreaktion durchführt.

In einer Atombombe wird spaltbarer Kernbrennstoff schnell unter Einwirkung der Detonationsenergie herkömmlicher Sprengstoffe in einem kleinen kugelförmigen Volumen kombiniert, wo seine sogenannte kritische Masse erzeugt wird und die Spaltungsreaktion beginnt. In diesem Fall verursachen viele aus spaltbaren Kernen freigesetzte Neutronen die Spaltung anderer Kerne in der Brennstoffmasse, die ebenfalls zusätzliche Neutronen freisetzen, was zu einer Kettenreaktion führt. Es deckt nicht mehr als 20 % des Treibstoffs ab, bevor die Bombe explodiert, oder vielleicht viel weniger, wenn die Bedingungen nicht ideal sind: zum Beispiel bei den Atombomben Baby, die auf Hiroshima abgeworfen wurden, und Fat Man, die Nagasaki trafen, Effizienz (wenn ein solcher Begriff überhaupt auf sie angewendet werden kann) nur 1,38 % bzw. 13 %.

Die Fusion (oder Fusion) der Kerne umfasst die gesamte Masse der Bombenladung und dauert so lange, wie die Neutronen den noch nicht reagierten thermonuklearen Brennstoff finden können. Daher sind Masse und Sprengkraft einer solchen Bombe theoretisch unbegrenzt. Eine solche Fusion könnte theoretisch unbegrenzt fortgesetzt werden. Tatsächlich ist eine thermonukleare Bombe eines der potenziellen Weltuntergangsgeräte, die alles menschliche Leben zerstören könnten.

Was ist eine Kernfusionsreaktion?

Der Brennstoff für die Fusionsreaktion ist das Wasserstoffisotop Deuterium oder Tritium. Der erste unterscheidet sich vom gewöhnlichen Wasserstoff dadurch, dass in seinem Kern neben einem Proton auch ein Neutron und im Kern von Tritium bereits zwei Neutronen vorhanden sind. In natürlichem Wasser macht ein Deuteriumatom 7.000 Wasserstoffatome aus, aber nicht seine Menge. in einem Glas Wasser enthalten ist, kann durch eine thermonukleare Reaktion die gleiche Wärmemenge gewonnen werden wie bei der Verbrennung von 200 Litern Benzin. Bei einem Treffen mit Politikern im Jahr 1946 betonte der Vater der amerikanischen Wasserstoffbombe, Edward Teller, dass Deuterium pro Gramm Gewicht mehr Energie liefert als Uran oder Plutonium, aber zwanzig Cent pro Gramm kostet, verglichen mit mehreren hundert Dollar pro Gramm Spaltbrennstoff. Tritium kommt in der Natur in freiem Zustand überhaupt nicht vor, ist daher deutlich teurer als Deuterium, mit einem Marktpreis von mehreren zehntausend Dollar pro Gramm wird jedoch gerade bei der Fusion von Deuterium die größte Energiemenge freigesetzt und Tritiumkerne, in denen der Kern eines Heliumatoms gebildet wird und Neutronen freigesetzt werden, die überschüssige Energie von 17,59 MeV wegtragen

D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.

Diese Reaktion ist in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt.

Ist es viel oder wenig? Wie Sie wissen, ist im Vergleich alles bekannt. Die Energie von 1 MeV ist also etwa 2,3 Millionen Mal höher als die, die bei der Verbrennung von 1 kg Öl freigesetzt wird. Folglich setzt die Fusion von nur zwei Kernen von Deuterium und Tritium so viel Energie frei, wie bei der Verbrennung von 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 kg Öl freigesetzt wird. Aber wir sprechen nur von zwei Atomen. Sie können sich vorstellen, wie hoch der Einsatz in der zweiten Hälfte der 40er Jahre des letzten Jahrhunderts war, als in den USA und der UdSSR die Arbeiten begannen, deren Ergebnis eine thermonukleare Bombe war.

Wie alles begann

Bereits im Sommer 1942, zu Beginn des Atombombenprojekts in den Vereinigten Staaten (das Manhattan-Projekt) und später in einem ähnlichen sowjetischen Programm, lange bevor eine auf Uranspaltung basierende Bombe gebaut wurde, erregten einige Teilnehmer an diesen die Aufmerksamkeit Programme wurde zu einem Gerät hingezogen, das eine viel stärkere thermonukleare Fusionsreaktion nutzen kann. In den USA war der bereits erwähnte Edward Teller der Befürworter dieses Ansatzes und sogar, könnte man sagen, sein Apologet. In der UdSSR wurde diese Richtung von Andrei Sacharow, einem zukünftigen Akademiker und Dissidenten, entwickelt.

Für Teller spielte seine Faszination für die thermonukleare Fusion in den Jahren der Erschaffung der Atombombe eher einen schlechten Dienst. Als Mitglied des Manhattan-Projekts forderte er beharrlich die Umleitung von Mitteln zur Umsetzung seiner eigenen Ideen, deren Zweck eine Wasserstoff- und thermonukleare Bombe war, die der Führung nicht gefiel und zu Spannungen in den Beziehungen führte. Da damals die thermonukleare Forschungsrichtung nicht unterstützt wurde, verließ Teller nach der Schaffung der Atombombe das Projekt und nahm die Lehre sowie die Forschung an Elementarteilchen auf.

Der Ausbruch des Kalten Krieges und vor allem die Schaffung und erfolgreiche Erprobung der sowjetischen Atombombe im Jahr 1949 bot dem grimmigen Antikommunisten Teller jedoch eine neue Chance, seine wissenschaftlichen Ideen zu verwirklichen. Er kehrt in das Labor von Los Alamos zurück, wo die Atombombe gebaut wurde, und beginnt zusammen mit Stanislav Ulam und Cornelius Everett mit den Berechnungen.

Das Prinzip einer thermonuklearen Bombe

Um die Kernfusionsreaktion zu starten, müssen Sie die Bombenladung sofort auf eine Temperatur von 50 Millionen Grad erhitzen. Das von Teller vorgeschlagene thermonukleare Bombenschema verwendet die Explosion einer kleinen Atombombe, die sich im Inneren des Wasserstoffgehäuses befindet. Man kann argumentieren, dass es in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts drei Generationen in der Entwicklung ihres Projekts gab:

die Teller-Variante, bekannt als "klassisches Super";
komplexere, aber auch realistischere Konstruktionen mehrerer konzentrischer Kugeln;
die endgültige Version des Teller-Ulam-Designs, das die Grundlage aller heute in Betrieb befindlichen thermonuklearen Waffensysteme darstellt.

Auch die thermonuklearen Bomben der UdSSR, deren Ursprung Andrei Sacharow war, durchliefen ähnliche Konstruktionsphasen. Er hat anscheinend ganz unabhängig und unabhängig von den Amerikanern (was nicht über die sowjetische Atombombe gesagt werden kann, die durch die gemeinsamen Bemühungen von Wissenschaftlern und Geheimdienstoffizieren, die in den Vereinigten Staaten arbeiteten, geschaffen wurde) alle oben genannten Entwurfsphasen durchlaufen.

Die ersten beiden Generationen hatten die Eigenschaft, dass sie eine Folge miteinander verbundener "Schichten" hatten, die jeweils einen Aspekt der vorherigen verstärkten, und in einigen Fällen wurde eine Rückkopplung hergestellt. Es gab keine klare Trennung zwischen der primären Atombombe und der sekundären thermonuklearen. Im Gegensatz dazu unterscheidet das Teller-Ulam-Design einer thermonuklearen Bombe scharf zwischen einer Primärexplosion, einer Sekundärexplosion und gegebenenfalls einer zusätzlichen Explosion.

Die Vorrichtung einer thermonuklearen Bombe nach dem Teller-Ulam-Prinzip

Viele seiner Details sind immer noch geheim, aber es besteht hinreichende Gewissheit, dass alle jetzt verfügbaren thermonuklearen Waffen als Prototyp ein von Edward Telleros und Stanislav Ulam entwickeltes Gerät verwenden, in dem eine Atombombe (d. h. eine Primärladung) zur Erzeugung von Strahlung verwendet wird , komprimiert und erhitzt Fusionsbrennstoff. Andrej Sacharow in der Sowjetunion hat anscheinend unabhängig ein ähnliches Konzept entwickelt, das er "die dritte Idee" nannte.

Schematisch ist die Vorrichtung einer thermonuklearen Bombe in dieser Ausführungsform in der Abbildung unten gezeigt.

Es war zylindrisch mit einer ungefähr kugelförmigen primären Atombombe an einem Ende. Die sekundäre thermonukleare Ladung in den ersten, noch nicht industriellen Proben war aus flüssigem Deuterium, wenig später wurde sie aus einer chemischen Verbindung namens Lithiumdeuterid fest.

Tatsache ist, dass Lithiumhydrid LiH schon lange in der Industrie für den ballonlosen Transport von Wasserstoff eingesetzt wird. Die Entwickler der Bombe (diese Idee wurde erstmals in der UdSSR verwendet) schlugen einfach vor, ihr Deuteriumisotop anstelle von gewöhnlichem Wasserstoff zu nehmen und es mit Lithium zu kombinieren, da es viel einfacher ist, eine Bombe mit einer festen thermonuklearen Ladung herzustellen.

Die Form der Sekundärladung war ein Zylinder, der in einem Behälter mit einer Hülle aus Blei (oder Uran) platziert war. Zwischen den Ladungen befindet sich ein Neutronenschutzschild. Der Raum zwischen den Wänden des Behälters mit thermonuklearem Brennstoff und dem Körper der Bombe ist mit einem speziellen Kunststoff, normalerweise Styropor, gefüllt. Der Körper der Bombe selbst besteht aus Stahl oder Aluminium.

Diese Formen haben sich in neueren Designs wie dem in der Abbildung unten gezeigten geändert.

Darin ist die Primärladung abgeflacht, wie eine Wassermelone oder ein American-Football-Ball, und die Sekundärladung ist kugelförmig. Solche Formen passen viel effektiver in das Innenvolumen von konischen Raketensprengköpfen.

Thermonukleare Explosionssequenz

Wenn die primäre Atombombe detoniert, wird in den ersten Momenten dieses Prozesses eine starke Röntgenstrahlung (Neutronenfluss) erzeugt, die teilweise durch den Neutronenschild blockiert und von der inneren Auskleidung des Gehäuses reflektiert wird, das die sekundäre Atombombe umgibt aufgeladen, so dass Röntgenstrahlen über seine gesamte Länge symmetrisch darauf fallen.

In den Anfangsstadien einer Fusionsreaktion werden Neutronen aus einer Atomexplosion vom Kunststofffüllstoff absorbiert, um zu verhindern, dass sich der Brennstoff zu schnell erhitzt.

Röntgenstrahlen verursachen das Auftreten eines anfänglich dichten Kunststoffschaums, der den Raum zwischen dem Gehäuse und der Sekundärladung ausfüllt, der schnell in einen Plasmazustand übergeht, der die Sekundärladung erhitzt und komprimiert.

Außerdem verdampfen die Röntgenstrahlen die die Sekundärladung umgebende Oberfläche des Behälters. Die in Bezug auf diese Ladung symmetrisch verdampfende Substanz des Behälters erhält einen bestimmten Impuls, der von ihrer Achse gerichtet ist, und die Schichten der Sekundärladung erhalten gemäß dem Gesetz der Impulserhaltung einen Impuls, der auf die Achse der Vorrichtung gerichtet ist . Das Prinzip ist hier dasselbe wie bei einer Rakete, nur wenn wir uns vorstellen, dass der Raketentreibstoff symmetrisch von seiner Achse gestreut wird und der Körper nach innen komprimiert wird.

Infolge einer solchen Kompression von thermonuklearem Brennstoff nimmt sein Volumen tausendfach ab und die Temperatur erreicht das Niveau des Beginns der Kernfusionsreaktion. Eine thermonukleare Bombe explodiert. Begleitet wird die Reaktion von der Bildung von Tritiumkernen, die mit den ursprünglich in der Sekundärladung vorhandenen Deuteriumkernen verschmelzen.

Die ersten Sekundärladungen wurden um einen Stabkern aus Plutonium herum gebaut, umgangssprachlich „Kerze“ genannt, der in eine Kernspaltungsreaktion eintrat, das heißt, es wurde eine weitere, zusätzliche Atomexplosion durchgeführt, um die Temperatur noch weiter zu erhöhen, um dies zu gewährleisten Beginn der Kernfusionsreaktion. Es wird nun angenommen, dass effizientere Kompressionssysteme die "Kerze" eliminiert haben, was eine weitere Miniaturisierung des Bombendesigns ermöglicht.

Operation Efeu

So wurden 1952 die Tests amerikanischer thermonuklearer Waffen auf den Marshallinseln bezeichnet, bei denen die erste thermonukleare Bombe gezündet wurde. Es hieß Ivy Mike und wurde nach dem typischen Teller-Ulam-Schema gebaut. Seine sekundäre thermonukleare Ladung wurde in einen zylindrischen Behälter gegeben, der ein wärmeisoliertes Dewar-Gefäß mit thermonuklearem Brennstoff in Form von flüssigem Deuterium war, entlang dessen Achse eine "Kerze" aus 239-Plutonium lief. Das Dewar wiederum war mit einer mehr als 5 Tonnen schweren Schicht aus 238-Uran bedeckt, das während der Explosion verdampfte und für eine symmetrische Verdichtung des Fusionsbrennstoffs sorgte. Der Behälter mit Primär- und Sekundärladungen wurde in ein Stahlgehäuse mit einer Breite von 80 Zoll und einer Länge von 244 Zoll und einer Wandstärke von 10 bis 12 Zoll eingesetzt, was bis zu diesem Zeitpunkt das größte Beispiel für ein Schmiedeprodukt war. Die Innenfläche des Gehäuses war mit Blei- und Polyethylenplatten ausgekleidet, um die Strahlung nach der Explosion der Primärladung zu reflektieren und ein Plasma zu erzeugen, das die Sekundärladung aufheizt. Das gesamte Gerät wog 82 Tonnen. Eine Ansicht des Geräts kurz vor der Explosion ist auf dem Foto unten zu sehen.

Der erste Test einer thermonuklearen Bombe fand am 31. Oktober 1952 statt. Die Explosionskraft betrug 10,4 Megatonnen. Attol Eniwetok, auf dem es produziert wurde, wurde vollständig zerstört. Der Moment der Explosion ist auf dem Foto unten dargestellt.

Die UdSSR gibt eine symmetrische Antwort

Die thermonukleare Vorherrschaft der USA hielt nicht lange an. Am 12. August 1953 wurde die erste sowjetische thermonukleare Bombe RDS-6, die unter der Leitung von Andrei Sacharow und Yuli Khariton entwickelt wurde, auf dem Testgelände in Semipalatinsk getestet, aber eher ein Laborgerät, umständlich und höchst unvollkommen. Sowjetische Wissenschaftler testeten trotz der geringen Leistung von nur 400 kg eine vollständig fertige Munition mit thermonuklearem Brennstoff in Form von festem Lithiumdeuterid und nicht wie die Amerikaner flüssigem Deuterium. Übrigens ist zu beachten, dass in der Zusammensetzung von Lithiumdeuterid nur das 6-Li-Isotop verwendet wird (dies liegt an den Besonderheiten des Ablaufs thermonuklearer Reaktionen) und in der Natur mit dem 7-Li-Isotop gemischt wird. Daher wurden spezielle Anlagen für die Trennung von Lithiumisotopen und die Selektion von nur 6 Li gebaut.

Erreichen der Leistungsgrenze

Es folgte ein Jahrzehnt des ununterbrochenen Wettrüstens, in dessen Verlauf die Macht der thermonuklearen Munition kontinuierlich zunahm. Schließlich wurde am 30. Oktober 1961 die stärkste thermonukleare Bombe, die jemals gebaut und getestet wurde, im Westen als Zarenbombe bekannt, in der Luft über dem Testgelände Nowaja Zemlya in einer Höhe von etwa 4.000 m in der Luft gezündet km.

Diese dreistufige Munition wurde eigentlich als 101,5-Megatonnen-Bombe entwickelt, aber der Wunsch, die radioaktive Kontamination des Territoriums zu verringern, zwang die Entwickler, die dritte Stufe mit einer Kapazität von 50 Megatonnen aufzugeben und die geschätzte Ausbeute des Geräts auf 51,5 zu reduzieren Megatonnen. Gleichzeitig betrug die Explosionskraft der primären Atomladung 1,5 Megatonnen, und die zweite thermonukleare Stufe sollte weitere 50 ergeben. Die tatsächliche Explosionskraft betrug bis zu 58 Megatonnen. Das Aussehen der Bombe ist auf dem Foto unten dargestellt .

Seine Folgen waren beeindruckend. Trotz der sehr beachtlichen Explosionshöhe von 4000 m erreichte der unglaublich helle Feuerball mit seinem unteren Rand fast die Erde und stieg mit seinem oberen Rand auf eine Höhe von mehr als 4,5 km auf. Der Druck unterhalb des Berstpunktes war sechsmal so hoch wie der Spitzendruck bei der Explosion von Hiroshima. Der Lichtblitz war so hell, dass er trotz bewölktem Wetter in einer Entfernung von 1000 Kilometern zu sehen war. Einer der Testteilnehmer sah durch eine dunkle Brille einen hellen Blitz und spürte die Wirkung eines thermischen Impulses noch in 270 km Entfernung. Ein Foto vom Moment der Explosion ist unten gezeigt.

Gleichzeitig zeigte sich, dass der Kraft einer thermonuklearen Ladung wirklich keine Grenzen gesetzt sind. Immerhin hat es gereicht, um die dritte Stufe abzuschließen, und die Auslegungskapazität wäre erreicht worden. Sie können die Anzahl der Schritte jedoch weiter erhöhen, da das Gewicht der Tsar Bomba nicht mehr als 27 Tonnen betrug. Die Ansicht dieses Geräts ist auf dem Foto unten dargestellt.

Nach diesen Tests wurde vielen Politikern und Militärs sowohl in der UdSSR als auch in den USA klar, dass das nukleare Wettrüsten an seine Grenzen gestoßen war und gestoppt werden musste.

Das moderne Russland hat das Nukleararsenal der UdSSR geerbt. Heute dienen Russlands thermonukleare Bomben weiterhin als Abschreckung für diejenigen, die die Weltherrschaft anstreben. Hoffen wir, dass sie ihre Rolle nur als Abschreckung spielen und nie in die Luft gesprengt werden.

Die Sonne als Fusionsreaktor

Es ist bekannt, dass die Temperatur der Sonne, genauer gesagt ihres Kerns, die 15.000.000 °K erreicht, aufgrund des kontinuierlichen Flusses thermonuklearer Reaktionen aufrechterhalten wird. Alles, was wir aus dem vorangegangenen Text lernen konnten, spricht jedoch für die Brisanz solcher Prozesse. Warum explodiert dann die Sonne nicht wie eine thermonukleare Bombe?

Tatsache ist, dass bei einem großen Anteil von Wasserstoff in der Zusammensetzung der Sonnenmasse, der 71% erreicht, der Anteil seines Deuteriumisotops, dessen Kerne nur an der thermonuklearen Fusionsreaktion teilnehmen können, vernachlässigbar ist. Tatsache ist, dass Deuteriumkerne selbst durch die Fusion zweier Wasserstoffkerne entstehen und nicht nur durch eine Fusion, sondern durch den Zerfall eines der Protonen in ein Neutron, ein Positron und ein Neutrino (der sogenannte Beta-Zerfall). , was ein seltenes Ereignis ist. Die dabei entstehenden Deuteriumkerne verteilen sich ziemlich gleichmäßig über das Volumen des Solarkerns. Aufgrund seiner enormen Größe und Masse sind daher einzelne und seltene Zentren thermonuklearer Reaktionen mit relativ geringer Leistung sozusagen über den gesamten Kern der Sonne verteilt. Die bei diesen Reaktionen freigesetzte Wärme reicht eindeutig nicht aus, um das gesamte Deuterium in der Sonne sofort zu verbrennen, aber sie reicht aus, um es auf eine Temperatur zu erhitzen, die das Leben auf der Erde sichert.

WASSERSTOFFBOMBE, eine Waffe mit großer Zerstörungskraft (in der Größenordnung von Megatonnen in TNT-Äquivalenten), deren Funktionsprinzip auf der thermonuklearen Fusionsreaktion leichter Kerne basiert. Die Energiequelle der Explosion sind ähnliche Prozesse wie auf der Sonne und anderen Sternen.

1961 fand die stärkste Explosion der Wasserstoffbombe statt.

Am Morgen des 30. Oktober um 11:32 Uhr Eine Wasserstoffbombe mit einer Kapazität von 50 Millionen Tonnen TNT wurde über Novaya Zemlya im Bereich der Mityushi-Bucht in einer Höhe von 4000 m über der Landoberfläche gezündet.

Die Sowjetunion testete das stärkste thermonukleare Gerät der Geschichte. Selbst in der "halben" Version (und die maximale Kraft einer solchen Bombe beträgt 100 Megatonnen) war die Energie der Explosion zehnmal höher als die Gesamtkraft aller Sprengstoffe, die von allen Kriegsparteien während des Zweiten Weltkriegs (einschließlich die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki). Die Schockwelle der Explosion umkreiste dreimal die Erde, das erste Mal seit 36 Stunden und 27 Minuten.

Der Lichtblitz war so hell, dass er trotz der anhaltenden Bewölkung sogar vom Kommandoposten im Dorf Belushya Guba (knapp 200 km vom Epizentrum der Explosion entfernt) sichtbar war. Der Atompilz stieg auf eine Höhe von 67 km. Zum Zeitpunkt der Explosion, als die Bombe langsam an einem riesigen Fallschirm aus einer Höhe von 10500 zum geschätzten Detonationspunkt abstieg, befand sich das Trägerflugzeug Tu-95 mit der Besatzung und seinem Kommandanten, Major Andrei Egorovich Durnovtsev, bereits darin die Sicherheitszone. Der Kommandant kehrte als Oberstleutnant, Held der Sowjetunion, auf seinen Flugplatz zurück. In einem verlassenen Dorf – 400 km vom Epizentrum entfernt – wurden Holzhäuser zerstört und Steinhäuser verloren ihre Dächer, Fenster und Türen. Viele hundert Kilometer vom Testgelände entfernt änderten sich infolge der Explosion die Bedingungen für den Durchgang von Funkwellen für fast eine Stunde, und der Funkverkehr wurde eingestellt.

Die Bombe wurde von V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, A.D. Sacharow, Yu.N. Babaev und Yu.A. Trutnev (für den Sacharow die dritte Medaille des Helden der sozialistischen Arbeit erhielt). Die Masse des "Geräts" betrug 26 Tonnen, zum Transport und Abwurf wurde ein speziell modifizierter strategischer Bomber Tu-95 verwendet.

Die "Superbombe", wie A. Sacharow sie nannte, passte nicht in den Bombenschacht des Flugzeugs (ihre Länge betrug 8 Meter und ihr Durchmesser etwa 2 Meter), daher wurde der nicht angetriebene Teil des Rumpfes ausgeschnitten und ein Spezial Hebemechanismus und eine Vorrichtung zum Anbringen der Bombe wurden montiert; im Flug ragt es immer noch mehr als die Hälfte heraus. Der gesamte Rumpf des Flugzeugs, sogar die Propellerblätter, wurde mit einer speziellen weißen Farbe überzogen, die während einer Explosion vor einem Lichtblitz schützt. Der Rumpf des begleitenden Laborflugzeugs wurde mit der gleichen Farbe überzogen.

Die Ergebnisse der Explosion der Ladung, die im Westen den Namen "Tsar Bomba" erhielt, waren beeindruckend:

* Der nukleare "Pilz" der Explosion stieg auf eine Höhe von 64 km; Der Durchmesser seiner Kappe erreichte 40 Kilometer.

Der geplatzte Feuerball traf den Boden und erreichte fast die Bombenabwurfhöhe (d. h. der Radius des Explosionsfeuerballs betrug ungefähr 4,5 Kilometer).

* Die Strahlung verursachte Verbrennungen dritten Grades in einer Entfernung von bis zu hundert Kilometern.

* Auf dem Höhepunkt der Strahlungsemission erreichte die Explosion eine Stärke von 1% der Sonnenenergie.

* Die aus der Explosion resultierende Druckwelle umkreiste dreimal die Erde.

* Die atmosphärische Ionisation hat eine Stunde lang sogar Hunderte von Kilometern vom Testgelände entfernt Funkstörungen verursacht.

* Zeugen spürten den Aufprall und konnten die Explosion in einer Entfernung von tausend Kilometern vom Epizentrum beschreiben. Auch in einer Entfernung von Tausenden von Kilometern vom Epizentrum behielt die Schockwelle teilweise ihre zerstörerische Kraft.

* Die akustische Welle erreichte die Insel Dixon, wo die Druckwelle die Fenster in den Häusern einschlug.

Das politische Ergebnis dieses Tests war die Demonstration des Besitzes einer Massenvernichtungswaffe mit unbegrenzter Macht durch die Sowjetunion - die maximale Megatonnage einer zu diesem Zeitpunkt getesteten Bombe aus den Vereinigten Staaten war viermal geringer als die der Zarenbombe. Tatsächlich wird eine Erhöhung der Leistung einer Wasserstoffbombe einfach durch eine Erhöhung der Masse des Arbeitsmaterials erreicht, so dass im Prinzip nichts gegen die Schaffung einer 100-Megatonnen- oder 500-Megatonnen-Wasserstoffbombe spricht. (Tatsächlich war die Tsar Bomba für ein Äquivalent von 100 Megatonnen ausgelegt; die geplante Explosionskraft wurde laut Chruschtschow halbiert, "um nicht das ganze Glas in Moskau zu zerbrechen"). Mit diesem Test demonstrierte die Sowjetunion die Fähigkeit, eine Wasserstoffbombe beliebiger Stärke zu bauen und die Bombe zum Detonationspunkt zu bringen.

thermonukleare Reaktionen. Das Innere der Sonne enthält eine gigantische Menge an Wasserstoff, der sich bei einer Temperatur von ca. 15.000.000 K. Bei einer so hohen Temperatur und Plasmadichte kollidieren Wasserstoffkerne ständig miteinander, was teilweise zu ihrer Verschmelzung und schließlich zur Bildung schwererer Heliumkerne führt. Solche Reaktionen, Kernfusion genannt, gehen mit der Freisetzung einer enormen Energiemenge einher. Nach den Gesetzen der Physik beruht die Energiefreisetzung bei der thermonuklearen Fusion darauf, dass bei der Bildung eines schwereren Kerns ein Teil der Masse der in seiner Zusammensetzung enthaltenen leichten Kerne in eine kolossale Energiemenge umgewandelt wird. Dadurch verliert die Sonne mit ihrer gigantischen Masse ca. 100 Milliarden Tonnen Materie und setzt Energie frei, dank der das Leben auf der Erde möglich wurde.

Isotope von Wasserstoff. Das Wasserstoffatom ist das einfachste aller existierenden Atome. Es besteht aus einem Proton, dem Kern, um den sich ein einzelnes Elektron dreht. Sorgfältige Untersuchungen von Wasser (H 2 O) haben gezeigt, dass es vernachlässigbare Mengen an „schwerem“ Wasser enthält, das das „schwere Isotop“ von Wasserstoff – Deuterium (2 H) – enthält. Der Deuteriumkern besteht aus einem Proton und einem Neutron, einem neutralen Teilchen mit einer Masse nahe der eines Protons.

Entwicklung der Wasserstoffbombe. Eine vorläufige theoretische Analyse zeigte, dass die thermonukleare Fusion am einfachsten in einer Mischung aus Deuterium und Tritium durchgeführt werden kann. Auf dieser Grundlage begannen US-Wissenschaftler in den frühen 1950er Jahren mit der Umsetzung eines Projekts zur Herstellung einer Wasserstoffbombe (HB). Die ersten Tests eines nuklearen Modells wurden im Frühjahr 1951 auf dem Testgelände Eniwetok durchgeführt; Kernfusion war nur teilweise. Ein bedeutender Erfolg wurde am 1. November 1951 erzielt, als ein massives Nukleargerät getestet wurde, dessen Explosionskraft 4? 8 Mt in TNT-Äquivalent.

Der Wirkungsmechanismus der Wasserstoffbombe. Der Ablauf der Vorgänge bei der Explosion einer Wasserstoffbombe lässt sich wie folgt darstellen. Zuerst explodiert die Initiatorladung der thermonuklearen Reaktion (eine kleine Atombombe) innerhalb der HB-Hülle, was zu einem Neutronenblitz führt und die hohe Temperatur erzeugt, die zum Initiieren der thermonuklearen Fusion erforderlich ist. Neutronen beschießen einen Einsatz aus Lithiumdeuterid - einer Verbindung von Deuterium mit Lithium (es wird ein Lithiumisotop mit der Massenzahl 6 verwendet). Lithium-6 wird durch Neutronen in Helium und Tritium gespalten. Der Atomzünder erzeugt also die für die Synthese notwendigen Materialien direkt in der Bombe selbst.

Teilung, Synthese, Teilung (Superbombe). Tatsächlich endet in der Bombe die oben beschriebene Abfolge von Prozessen auf der Stufe der Reaktion von Deuterium mit Tritium. Darüber hinaus zogen es die Bombenkonstrukteure vor, nicht die Fusion von Kernen, sondern ihre Spaltung zu verwenden. Die Fusion von Deuterium- und Tritiumkernen erzeugt Helium und schnelle Neutronen, deren Energie groß genug ist, um die Spaltung von Uran-238-Kernen (dem Hauptisotop von Uran, viel billiger als das in herkömmlichen Atombomben verwendete Uran-235) zu bewirken. Schnelle Neutronen spalten die Atome der Uranhülle der Superbombe. Die Spaltung einer Tonne Uran erzeugt eine Energie, die 18 Mt entspricht. Energie geht nicht nur in die Explosion und die Freisetzung von Wärme. Jeder Urankern wird in zwei hochradioaktive "Fragmente" gespalten. Spaltprodukte umfassen 36 verschiedene chemische Elemente und fast 200 radioaktive Isotope. All dies macht den radioaktiven Fallout aus, der die Explosionen von Superbomben begleitet.