Artikkelin sisältö

H-BOMB, suuren tuhovoiman aseet (suuruusluokkaa megatonnia TNT-ekvivalenttina), joiden toimintaperiaate perustuu kevyiden ytimien termoydinfuusion reaktioon. Räjähdyksen energialähteenä ovat prosessit, jotka ovat samanlaisia ​​kuin Auringossa ja muissa tähdissä.

lämpöydinreaktiot.

Auringon sisäosissa on valtava määrä vetyä, joka on erittäin puristettuna noin n. 15 000 000 K. Näin korkeassa lämpötilassa ja plasman tiheydessä vetyytimet törmäävät jatkuvasti toisiinsa, joista osa päättyy niiden sulautumiseen ja lopulta raskaampien heliumytimien muodostumiseen. Tällaisiin reaktioihin, joita kutsutaan lämpöydinfuusioksi, liittyy valtavan määrän energian vapautuminen. Fysiikan lakien mukaan energian vapautuminen lämpöydinfuusion aikana johtuu siitä, että kun muodostuu raskaampi ydin, osa sen koostumukseen sisältyvien kevyiden ytimien massasta muuttuu valtavaksi energiamääräksi. Siksi Aurinko, jolla on jättimäinen massa, menettää noin. 100 miljardia tonnia ainetta ja vapauttaa energiaa, jonka ansiosta elämä Maan päällä tuli mahdolliseksi.

Vedyn isotoopit.

Vetyatomi on yksinkertaisin kaikista olemassa olevista atomeista. Se koostuu yhdestä protonista, joka on sen ydin, jonka ympärillä yksi elektroni pyörii. Veden (H 2 O) huolelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että se sisältää mitättömiä määriä "raskasta" vettä, joka sisältää vedyn "raskasisotoopin" - deuteriumin (2 H). Deuteriumydin koostuu protonista ja neutronista, neutraalista hiukkasesta, jonka massa on lähellä protonin massaa.

On olemassa kolmas vedyn isotooppi, tritium, jonka ytimessä on yksi protoni ja kaksi neutronia. Tritium on epävakaa ja käy läpi spontaanin radioaktiivisen hajoamisen muuttuen heliumin isotoopiksi. Tritiumin jälkiä on löydetty maan ilmakehästä, jossa se muodostuu kosmisten säteiden ja ilman muodostavien kaasumolekyylien vuorovaikutuksen seurauksena. Tritiumia saadaan keinotekoisesti ydinreaktorissa säteilyttämällä litium-6-isotooppia neutronivuolla.

Vetypommin kehittäminen.

Alustava teoreettinen analyysi osoitti, että lämpöydinfuusio onnistuu helpoimmin deuteriumin ja tritiumin seoksessa. Tämän pohjalta yhdysvaltalaiset tiedemiehet alkoivat 1950-luvun alussa toteuttaa hanketta vetypommin (HB) luomiseksi. Ensimmäiset malliydinlaitteen testit suoritettiin Eniwetokin koepaikalla keväällä 1951; lämpöydinfuusio oli vain osittainen. Merkittävä menestys saavutettiin 1. marraskuuta 1951 massiivisen ydinlaitteen testauksessa, jonka räjähdysteho oli 4 x 8 Mt TNT-ekvivalentteina.

Ensimmäinen vety-ilmapommi räjäytettiin Neuvostoliitossa 12. elokuuta 1953 ja 1. maaliskuuta 1954 amerikkalaiset räjäyttivät tehokkaamman (noin 15 Mt) ilmapommin Bikini-atollilla. Siitä lähtien molemmat voimat ovat räjäyttäneet kehittyneitä megatonniaseita.

Bikini-atollin räjähdyksen mukana vapautui suuri määrä radioaktiivisia aineita. Jotkut niistä putosivat satojen kilometrien päässä räjähdyspaikalta japanilaiselle kalastusalukselle Lucky Dragon, kun taas toiset peittivät Rongelapin saaren. Koska lämpöydinfuusio tuottaa stabiilia heliumia, puhtaasti vetypommin räjähdyksen radioaktiivisuus ei saisi olla suurempi kuin lämpöydinreaktion atomisytyttimen radioaktiivisuus. Käsiteltävänä olevassa tapauksessa ennustettu ja todellinen radioaktiivinen laskeuma erosi kuitenkin merkittävästi määrältään ja koostumukseltaan.

Vetypommin toimintamekanismi.

Vetypommin räjähdyksen aikana tapahtuvien prosessien järjestys voidaan esittää seuraavasti. Ensinnäkin HB-kuoren sisällä oleva lämpöydinreaktion initiaattorivaraus (pieni atomipommi) räjähtää, mikä johtaa neutronien välähdystä ja synnyttää lämpöydinfuusion käynnistämiseen tarvittavan korkean lämpötilan. Neutronit pommittavat litiumdeuteridista, deuteriumin ja litiumin yhdisteestä valmistettua inserttiä (käytetään litiumin isotooppia, jonka massaluku on 6). Litium-6 jaetaan neutronien vaikutuksesta heliumiin ja tritiumiin. Siten atomisulake luo synteesiin tarvittavat materiaalit suoraan itse pommiin.

Sitten alkaa lämpöydinreaktio deuteriumin ja tritiumin seoksessa, lämpötila pommin sisällä nousee nopeasti, jolloin fuusiossa on yhä enemmän vetyä. Lämpötilan noustessa edelleen deuteriumytimien välinen reaktio voi alkaa, mikä on ominaista puhtaasti vetypommille. Kaikki reaktiot etenevät tietysti niin nopeasti, että ne koetaan välittömiksi.

Jako, synteesi, jako (superpommi).

Itse asiassa pommissa yllä kuvattu prosessisarja päättyy deuteriumin ja tritiumin reaktiovaiheeseen. Lisäksi pommin suunnittelijat eivät halunneet käyttää ytimien fuusiota, vaan niiden fissiota. Deuterium- ja tritiumytimien fuusio tuottaa heliumia ja nopeita neutroneja, joiden energia on riittävän suuri aiheuttamaan uraani-238-ytimien (uraanin pääisotooppi, paljon halvempi kuin tavanomaisissa atomipommeissa käytetty uraani-235) fission. Nopeat neutronit halkaisivat superpommin uraanikuoren atomit. Yhden uraanitonnin fissio tuottaa energiaa, joka vastaa 18 Mt. Energiaa ei käytetä vain räjähdyksiin ja lämmön vapautumiseen. Jokainen uraaniydin on jaettu kahdeksi erittäin radioaktiiviseksi "fragmentiksi". Fissiotuotteet sisältävät 36 erilaista kemiallista alkuainetta ja lähes 200 radioaktiivista isotooppia. Kaikki tämä muodostaa radioaktiivisen laskeuman, joka seuraa superpommien räjähdyksiä.

Ainutlaatuisen suunnittelun ja kuvatun toimintamekanismin ansiosta tämän tyyppiset aseet voidaan tehdä niin tehokkaiksi kuin halutaan. Se on paljon halvempaa kuin saman tehoiset atomipommit.

Räjähdyksen seuraukset.

Iskuaalto ja lämpövaikutus.

Superpommin räjähdyksen suora (ensisijainen) vaikutus on kolminkertainen. Ilmeisin suorista vaikutuksista on valtavan voimakas shokkiaalto. Sen iskun voimakkuus, riippuen pommin voimasta, räjähdyksen korkeudesta maanpinnan yläpuolella ja maaston luonteesta, pienenee etäisyyden mukaan räjähdyksen episentrumista. Räjähdyksen lämpövaikutus määräytyy samoilla tekijöillä, mutta lisäksi se riippuu myös ilman läpinäkyvyydestä - sumu vähentää jyrkästi etäisyyttä, jolla lämpösalama voi aiheuttaa vakavia palovammoja.

Laskelmien mukaan 20 megatonnin pommin ilmakehässä tapahtuvassa räjähdyksessä ihmiset pysyvät hengissä 50 prosentissa tapauksista, jos he 1) pakenevat maanalaiseen teräsbetonisuojaan noin 8 km:n etäisyydellä pommista. räjähdyksen episentrumi (EW), 2) ovat tavallisissa kaupunkirakennuksissa noin etäisyydellä. 15 km EW:stä, 3) olivat ulkona n. etäisyydellä. 20 km päässä EV:stä. Huonon näkyvyyden olosuhteissa ja vähintään 25 km:n etäisyydellä, jos ilmapiiri on selkeä, avoimilla alueilla olevien ihmisten selviytymisen todennäköisyys kasvaa nopeasti etäisyyden myötä episentrumista; 32 km:n etäisyydellä sen laskettu arvo on yli 90%. Alue, jolla räjähdyksen aikana esiintyvä läpäisevä säteily aiheuttaa tappavan lopputuloksen, on suhteellisen pieni, vaikka kyseessä olisi suuritehoinen superpommi.

Tulipallo.

Tulipallossa olevan palavan materiaalin koostumuksesta ja massasta riippuen voi muodostua jättimäisiä itseään ylläpitäviä tulimyrskyjä, jotka raivoavat useita tunteja. Räjähdyksen vaarallisin (tosin toissijainen) seuraus on kuitenkin ympäristön radioaktiivinen saastuminen.

Riitaantua.

Miten ne muodostuvat.

Kun pommi räjähtää, tuloksena oleva tulipallo täyttyy valtavalla määrällä radioaktiivisia hiukkasia. Yleensä nämä hiukkaset ovat niin pieniä, että kun ne pääsevät yläilmakehään, ne voivat pysyä siellä pitkään. Mutta jos tulipallo joutuu kosketuksiin maan pinnan, kaiken sen pinnan kanssa, se muuttuu kuumaksi pölyksi ja tuhkaksi ja vetää ne tuliseksi tornadoksi. Liekin pyörteessä ne sekoittuvat ja sitoutuvat radioaktiivisten hiukkasten kanssa. Radioaktiivinen pöly, suurinta lukuun ottamatta, ei laskeudu heti. Syntyvä räjähdyspilvi kuljettaa pois hienompaa pölyä ja putoaa vähitellen pois kulkiessaan myötätuulessa. Suoraan räjähdyspaikalla radioaktiivinen laskeuma voi olla erittäin voimakasta - pääasiassa karkeaa pölyä, joka laskeutuu maahan. Satojen kilometrien päässä räjähdyspaikasta ja pidemmällä etäisyydellä maahan putoaa pieniä, mutta silti näkyviä tuhkahiukkasia. Usein ne muodostavat lumen kaltaisen peitteen, joka on tappava kaikille, jotka sattuvat olemaan lähellä. Jopa pienemmät ja näkymätön hiukkaset voivat vaeltaa ilmakehässä kuukausia ja jopa vuosia ennen kuin ne asettuvat maahan, kiertäen maapallon ympäri monta kertaa. Kun ne putoavat, niiden radioaktiivisuus heikkenee merkittävästi. Vaarallisin on strontium-90:n säteily, jonka puoliintumisaika on 28 vuotta. Sen pudotus havaitaan selvästi kaikkialla maailmassa. Lehdistölle ja ruoholle asettuessaan se joutuu ravintoketjuihin, myös ihmisiin. Tämän seurauksena useimpien maiden asukkaiden luista on löydetty huomattavia, vaikkakaan ei vielä vaarallisia määriä strontium-90:tä. Strontium-90:n kertyminen ihmisen luihin on pitkällä aikavälillä erittäin vaarallista, koska se johtaa pahanlaatuisten luukasvainten muodostumiseen.

Alueen pitkäaikainen saastuminen radioaktiivisella laskeumalla.

Vihollisuuksien sattuessa vetypommin käyttö johtaa alueen välittömään radioaktiiviseen saastumiseen n. 100 kilometrin päässä räjähdyksen keskuksesta. Superpommin räjähdyksen sattuessa saastuu kymmenien tuhansien neliökilometrien alue. Tällainen valtava tuhoalue yhdellä pommilla tekee siitä täysin uudenlaisen aseen. Vaikka superpommi ei osuisikaan maaliin, ts. ei osu kohteeseen shokkilämpövaikutuksella, tunkeutuva säteily ja räjähdyksen mukana tuleva radioaktiivinen laskeuma tekevät ympäröivästä tilan asumiskelvottomaksi. Tällainen sade voi jatkua useita päiviä, viikkoja ja jopa kuukausia. Niiden lukumäärästä riippuen säteilyn voimakkuus voi saavuttaa tappavan tason. Suhteellisen pieni määrä superpommeja riittää peittämään suuren maan kokonaan radioaktiivisella pölykerroksella, joka on tappava kaikille eläville olennoille. Näin ollen superpommin luominen merkitsi aikakauden alkua, jolloin kokonaisten mantereiden tekeminen asumiskelvottomaksi tuli mahdolliseksi. Jopa kauan sen jälkeen, kun suora altistuminen laskeumalle on lakannut, isotooppien, kuten strontium-90:n, korkean radiotoksisuuden aiheuttama vaara säilyy. Tällä isotoopilla saastuneella maaperällä kasvatettujen elintarvikkeiden kanssa radioaktiivisuutta pääsee ihmiskehoon.

lämpöydinase (H-pommi)- ydinasetyyppi, jonka tuhovoima perustuu kevyiden alkuaineiden ydinfuusion reaktion energian käyttöön raskaammiksi (esimerkiksi heliumatomin yhden ytimen fuusio kahdesta deuteriumytimestä atomit), joissa vapautuu energiaa.

yleinen kuvaus [ | ]

Lämpöydinräjähdyslaite voidaan rakentaa käyttämällä sekä nestemäistä deuteriumia että kaasumaista puristettua. Mutta lämpöydinaseiden tulo mahdollisti vain litiumhydridin, litium-6-deuteridin, ansiosta. Tämä on vedyn - deuteriumin raskaan isotoopin ja litiumin isotoopin yhdiste, jonka massaluku on 6.

Litium-6-deuteridi on kiinteä aine, jonka avulla voit varastoida deuteriumia (jonka normaalitila on kaasu normaaleissa olosuhteissa) normaaleissa olosuhteissa, ja lisäksi sen toinen komponentti, litium-6, on raaka-aine suurimman osan saamiseksi. niukka vedyn isotooppi - tritium. Itse asiassa 6 Li on ainoa teollinen tritiumin lähde:

3 6 L i + 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)\mathrm (Hän) +E_(1).)

Sama reaktio tapahtuu litium-6-deuteridissa lämpöydinlaitteessa, kun sitä säteilytetään nopeilla neutroneilla; vapautunutta energiaa E 1 = 4,784 MeV. Syntynyt tritium (3 H) reagoi sitten deuteriumin kanssa vapauttaen energiaa E 2 = 17,59 MeV:

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

lisäksi muodostuu neutroni, jonka kineettinen energia on vähintään 14,1 MeV, joka voi jälleen käynnistää ensimmäisen reaktion toisessa litium-6-ytimessä tai aiheuttaa raskaan uraani- tai plutoniumytimien fissiota kuoressa tai laukaisimessa useiden muiden emissioineen. nopeita neutroneja.

Yhdysvaltain varhaisissa lämpöydinammuksissa käytettiin myös luonnollista litiumdeuteridia, joka sisälsi pääasiassa litiumin isotoopin, jonka massaluku oli 7. Se toimii myös tritiumin lähteenä, mutta tätä varten reaktioon osallistuvien neutronien energian on oltava vähintään 10 MeV: reaktio n+ 7 Li → 3 H + 4 He + n− 2,467 MeV on endoterminen, absorboi energiaa.

Teller-Ulam-periaatteella toimiva lämpöydinpommi koostuu kahdesta vaiheesta: laukaisimesta ja säiliöstä, jossa on lämpöydinpolttoainetta.

Yhdysvaltojen vuonna 1952 testaama laite ei itse asiassa ollut pommi, vaan se oli laboratorionäyte, "nestemäisellä deuteriumilla täytetty kolmikerroksinen talo", joka tehtiin erikoismallin muodossa. Neuvostoliiton tiedemiehet ovat kehittäneet juuri pommin - täydellisen laitteen, joka sopii käytännön sotilaskäyttöön.

Suurin koskaan räjähtynyt vetypommi on Neuvostoliiton 58 megatonninen "tsaaripommi", joka räjäytettiin 30. lokakuuta 1961 Novaja Zemljan saariston koepaikalla. Nikita Hruštšov vitsaili myöhemmin julkisesti, että 100 megatonni pommin piti alun perin räjäyttää, mutta panosta pienennettiin "jotta ei rikottaisi kaikkia Moskovan ikkunoita". Rakenteellisesti pommi oli todellakin suunniteltu 100 megatonnia varten, ja tämä teho voitaisiin saavuttaa korvaamalla lyijy uraanilla. Pommi räjäytettiin 4 000 metrin korkeudessa Novaja Zemljan testialueen yläpuolella. Räjähdyksen jälkeinen iskuaalto kiersi maapallon kolme kertaa. Onnistuneesta testistä huolimatta pommi ei tullut käyttöön; Siitä huolimatta superpommin luomisella ja testaamisella oli suuri poliittinen merkitys, mikä osoitti, että Neuvostoliitto oli ratkaissut ongelman saavuttaa käytännössä mikä tahansa ydinasearsenaalin megatonni.

USA [ | ]

Enrico Fermi ehdotti ajatusta atomipanoksella syntyneestä fuusiopommista kollegalleen Edward Tellerille syksyllä 1941, Manhattan-projektin alussa. Teller käytti suuren osan työstään Manhattan-projektissa fuusiopommiprojektin parissa, jättäen jossain määrin huomioimatta itse atomipommin. Hänen keskittymisensä vaikeuksiin ja hänen "paholaisen asianajajan" asemansa keskusteluissa ongelmista sai Oppenheimerin johdattamaan Tellerin ja muut "ongelmafyysikot" sivuraiteelle.

Ensimmäiset tärkeät ja käsitteelliset askeleet synteesiprojektin toteuttamisessa otti Tellerin yhteistyökumppani Stanislav Ulam. Lämpöydinfuusion käynnistämiseksi Ulam ehdotti lämpöydinpolttoaineen puristamista ennen sen lämpenemistä käyttämällä tähän primaarifissioreaktion tekijöitä ja myös lämpöydinvarauksen sijoittamista erilleen pommin primäärikomponentista. Nämä ehdotukset mahdollistivat lämpöydinaseiden kehittämisen muuntamisen käytännön tasolle. Tämän perusteella Teller ehdotti, että primääriräjähdyksen synnyttämä röntgen- ja gammasäteily voisi siirtää riittävästi energiaa toissijaiseen komponenttiin, joka sijaitsee yhteisessä kuoressa primäärikomponentin kanssa, riittävän räjähdyksen (kompression) ja lämpöydinreaktion käynnistämiseksi. . Myöhemmin Teller, hänen kannattajansa ja vastustajat keskustelivat Ulamin panoksesta tämän mekanismin taustalla olevaan teoriaan.

Räjähdys "George"

Vuonna 1951 suoritettiin sarja testejä yleisnimellä Operation "Greenhouse" (englanniksi Operation Greenhouse), joiden aikana ydinpanosten miniatyrisointia koskevia kysymyksiä käsiteltiin niiden tehoa lisäämällä. Yksi tämän sarjan testeistä oli räjähdys koodinimeltään "George" (eng. George), jossa räjäytettiin kokeellinen laite, joka oli toruksen muodossa oleva ydinpanos, johon oli asetettu pieni määrä nestemäistä vetyä. keskusta. Suurin osa räjähdysvoimasta saatiin juuri vetyfuusion ansiosta, mikä vahvisti käytännössä yleisen kaksivaiheisten laitteiden käsitteen.

"Evie Mike"

Pian lämpöydinaseiden kehitys Yhdysvalloissa suuntautui Teller-Ulam-mallin miniatyrisoimiseen, joka voitaisiin varustaa mannertenvälisillä ballistisilla ohjuksilla (ICBM/ICBM) ja sukellusveneen ballistisilla ohjuksilla (SLBM/SLBM). Vuoteen 1960 mennessä otettiin käyttöön Polaris-ballistisilla ohjuksilla varustetuissa sukellusveneissä käytetyt W47-luokan taistelukärjet. Kärkien massa oli 320 kg ja halkaisija 50 cm. Myöhemmät testit osoittivat Polaris-ohjuksiin asennettujen taistelukärkien heikkoa luotettavuutta ja niiden parannustarvetta. 1970-luvun puoliväliin mennessä Teller-Ulam-kärkien uusien versioiden miniatyrisointi mahdollisti 10 tai useamman taistelukärjen sijoittamisen MIRV-ohjusten taistelukärkien mittoihin.

Neuvostoliitto [ | ]

Pohjois-Korea [ | ]

Vuoden joulukuussa KCNA julkaisi Pohjois-Korean johtajan Kim Jong-unin lausunnon, jossa hän raportoi, että Pjongjangilla on oma vetypommi.

12. elokuuta 1953 testattiin ensimmäistä Neuvostoliiton vetypommia Semipalatinskin testipaikalla.

Ja 16. tammikuuta 1963, kylmän sodan huipulla, Nikita Hruštšov ilmoitti maailmalle, että Neuvostoliitolla on arsenaalissaan uusia joukkotuhoaseita. Puolitoista vuotta aiemmin Neuvostoliitossa suoritettiin maailman voimakkain vetypommin räjähdys - Novaja Zemljalla räjäytettiin yli 50 megatonnia panos. Monin tavoin juuri tämä Neuvostoliiton johtajan lausunto sai maailman tietoiseksi ydinasekilpailun kiihtymisen uhkasta: jo 5. elokuuta 1963 Moskovassa allekirjoitettiin sopimus ydinasekokeiden kieltämisestä ilmakehässä. , ulkoavaruudessa ja veden alla.

Luomisen historia

Teoreettinen mahdollisuus saada energiaa lämpöydinfuusion avulla tunnettiin jo ennen toista maailmansotaa, mutta juuri sota ja sitä seurannut kilpavarustelu herätti kysymyksen teknisen laitteen luomisesta tämän reaktion käytännön luomiseksi. Tiedetään, että Saksassa vuonna 1944 oli käynnissä työ lämpöydinfuusion käynnistämiseksi puristamalla ydinpolttoainetta käyttämällä tavanomaisten räjähteiden panoksia - mutta ne eivät onnistuneet, koska ne eivät saaneet tarvittavia lämpötiloja ja paineita. Yhdysvallat ja Neuvostoliitto ovat kehittäneet lämpöydinaseita 1940-luvulta lähtien, kun ne testasivat ensimmäisiä lämpöydinlaitteita lähes samanaikaisesti 1950-luvun alussa. Vuonna 1952 Yhdysvallat suoritti Enewetokin atollilla räjähdyksen, jonka kapasiteetti oli 10,4 megatonnia (joka on 450 kertaa Nagasakiin pudotetun pommin teho) ja vuonna 1953 400 kilotonnia kapasiteetti. testattiin Neuvostoliitossa.

Ensimmäisten lämpöydinlaitteiden mallit sopisivat huonosti todelliseen taistelukäyttöön. Esimerkiksi Yhdysvalloissa vuonna 1952 testaama laite oli 2-kerroksisen rakennuksen kokoinen maanpäällinen rakennelma, joka painoi yli 80 tonnia. Nestemäistä lämpöydinpolttoainetta varastoitiin siihen valtavan jäähdytysyksikön avulla. Siksi tulevaisuudessa lämpöydinaseiden sarjatuotanto toteutettiin kiinteällä polttoaineella - litium-6-deuteridilla. Vuonna 1954 Yhdysvallat testasi siihen perustuvaa laitetta Bikini-atollilla, ja vuonna 1955 Semipalatinskin testipaikalla testattiin uutta Neuvostoliiton lämpöydinpommia. Vuonna 1957 Iso-Britanniassa testattiin vetypommia. Lokakuussa 1961 Neuvostoliitossa Novaja Zemljalla räjäytettiin lämpöydinpommi, jonka kapasiteetti oli 58 megatonnia - tehokkain ihmiskunnan koskaan testaama pommi, joka meni historiaan nimellä "Tsar Bomba".

Jatkokehityksen tavoitteena oli vetypommien suunnittelun koon pienentäminen, jotta voidaan varmistaa niiden toimittaminen kohteeseen ballististen ohjusten avulla. Jo 60-luvulla laitteiden massa pudotettiin useisiin satoihin kiloihin, ja 70-luvulla ballistiset ohjukset pystyivät kuljettamaan yli 10 taistelukärkeä samanaikaisesti - nämä ovat ohjuksia, joissa on useita taistelukärkiä, jokainen osa voi osua omaan kohteeseensa. . Tähän mennessä Yhdysvalloilla, Venäjällä ja Iso-Britannialla on lämpöydinarsenaalit, lämpöydinpanostestejä tehtiin myös Kiinassa (1967) ja Ranskassa (1968).

Kuinka vetypommi toimii

Vetypommin toiminta perustuu kevyiden ytimien termoydinfuusion reaktiossa vapautuvan energian käyttöön. Juuri tämä reaktio tapahtuu tähtien sisätiloissa, missä ultrakorkeiden lämpötilojen ja jättimäisen paineen vaikutuksesta vetyytimet törmäävät ja sulautuvat raskaampiin heliumytimiin. Reaktion aikana osa vetyytimien massasta muuttuu suureksi energiamääräksi - tämän ansiosta tähdet vapauttavat jatkuvasti valtavan määrän energiaa. Tutkijat ovat kopioineet tämän reaktion käyttämällä vetyisotooppeja - deuteriumia ja tritiumia, jotka antoivat nimen "vetypommi". Aluksi vedyn nestemäisiä isotooppeja käytettiin varausten tuottamiseen, ja myöhemmin litium-6-deuteridia, kiinteää deuteriumyhdistettä ja litiumin isotooppia.

Litium-6-deuteridi on vetypommin, lämpöydinpolttoaineen, pääkomponentti. Se varastoi jo deuteriumia, ja litiumisotooppi toimii raaka-aineena tritiumin muodostukselle. Fuusioreaktion aloittamiseksi on tarpeen luoda korkeita lämpötiloja ja paineita sekä eristää tritium litium-6:sta. Nämä ehdot esitetään seuraavasti.

Lämpöydinpolttoaineen säiliön kuori on valmistettu uraani-238:sta ja muovista, säiliön viereen on sijoitettu tavanomainen ydinpanos, jonka kapasiteetti on useita kilotonnia - sitä kutsutaan laukaisimeksi tai vetypommin varauksen käynnistimeksi. Aloittavan plutoniumpanoksen räjähdyksen aikana voimakkaan röntgensäteilyn vaikutuksesta säiliön kuori muuttuu plasmaksi, kutistuen tuhansia kertoja, mikä luo tarvittavan korkean paineen ja valtavan lämpötilan. Samaan aikaan plutoniumin lähettämät neutronit vuorovaikuttavat litium-6:n kanssa muodostaen tritiumia. Deuteriumin ja tritiumin ytimet ovat vuorovaikutuksessa erittäin korkean lämpötilan ja paineen vaikutuksesta, mikä johtaa lämpöydinräjähdykseen.

Jos teet useita kerroksia uraani-238- ja litium-6-deuteridia, jokainen niistä lisää voimansa pommin räjähdykseen - toisin sanoen tällainen "puffaus" antaa sinun lisätä räjähdyksen tehoa lähes rajattomasti. Tämän ansiosta vetypommi voidaan valmistaa lähes millä tahansa teholla, ja se on paljon halvempi kuin tavallinen samantehoinen ydinpommi.

Artikkelimme on omistettu sellaisen laitteen, jota joskus kutsutaan vedyksi, luomishistoriaan ja yleisiin synteesin periaatteisiin. Sen sijaan, että se vapauttaisi räjähdysenergiaa raskaiden alkuaineiden, kuten uraanin, ytimien fissiosta, se tuottaa vielä enemmän sitä fuusioimalla kevyiden alkuaineiden ytimet (kuten vedyn isotoopit) yhdeksi raskaaksi (kuten heliumiksi).

Miksi ydinfuusio on parempi?

Termoydinreaktiossa, joka koostuu siihen osallistuvien kemiallisten alkuaineiden ytimien fuusiosta, syntyy paljon enemmän energiaa fyysisen laitteen massayksikköä kohti kuin puhtaassa atomipommissa, joka toteuttaa ydinfissioreaktion.

Atomipommissa halkeavaa ydinpolttoainetta yhdistetään nopeasti tavanomaisten räjähteiden räjähdysenergian vaikutuksesta pieneen pallomaiseen tilavuuteen, jossa syntyy sen niin kutsuttu kriittinen massa ja alkaa fissioreaktio. Tässä tapauksessa monet halkeavista ytimistä vapautuvat neutronit aiheuttavat polttoainemassassa olevien muiden ytimien fissiota, jotka myös lähettävät lisää neutroneja, mikä johtaa ketjureaktioon. Se kattaa enintään 20 % polttoaineesta ennen pommin räjähdystä, tai ehkä paljon vähemmän, jos olosuhteet eivät ole ihanteelliset: esimerkiksi Hiroshimaan pudotetun Baby ja Nagasakiin osuneen Fat Manin atomipommeissa tehokkuus (jos tällaista termiä voidaan soveltaa heihin ollenkaan) olivat vain 1,38 % ja 13 %.

Ydinfuusio (tai fuusio) kattaa pommipanoksen koko massan ja kestää niin kauan kuin neutronit löytävät vielä reagoimattoman lämpöydinpolttoaineen. Siksi tällaisen pommin massa ja räjähdysvoima ovat teoriassa rajattomat. Tällainen fuusio voisi teoriassa jatkua loputtomiin. Itse asiassa lämpöydinpommi on yksi mahdollisista tuomiopäivän laitteista, joka voi tuhota kaiken ihmiselämän.

Mikä on ydinfuusioreaktio?

Fuusioreaktion polttoaineena on vety-isotooppi deuterium tai tritium. Ensimmäinen eroaa tavallisesta vedystä siinä, että sen ytimessä on yhden protonin lisäksi myös neutroni, ja tritiumin ytimessä on jo kaksi neutronia. Luonnollisessa vedessä yksi deuteriumatomi vastaa 7000 vetyatomia, mutta sen määrästä. vesilasiin sisältyneenä on mahdollista saada sama määrä lämpöä lämpöydinreaktion seurauksena kuin poltettaessa 200 litraa bensiiniä. Vuoden 1946 tapaamisessa poliitikkojen kanssa amerikkalaisen vetypommin isä Edward Teller korosti, että deuterium antaa enemmän energiaa painogrammaa kohti kuin uraani tai plutonium, mutta maksaa kaksikymmentä senttiä grammalta verrattuna useisiin satoihin dollareihin grammaa kohti fissiopolttoainetta. Tritiumia ei esiinny luonnossa lainkaan vapaassa tilassa, joten se on paljon kalliimpaa kuin deuterium, markkinahinnalla kymmeniä tuhansia dollareita grammalta, mutta suurin määrä energiaa vapautuu juuri deuteriumin fuusiossa. ja tritiumytimet, joissa muodostuu heliumatomin ydin ja vapautuu neutroni kuljettaen pois ylimääräistä 17,59 MeV energiaa

D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.

Tämä reaktio on esitetty kaavamaisesti alla olevassa kuvassa.

Onko se paljon vai vähän? Kuten tiedät, kaikki tiedetään verrattuna. 1 MeV:n energia on siis noin 2,3 miljoonaa kertaa enemmän kuin se, joka vapautuu 1 kg:n öljyn palaessa. Näin ollen vain kahden deuterium- ja tritiumin ytimen fuusio vapauttaa yhtä paljon energiaa kuin vapautuu palaessa 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙106 kg öljyä. Mutta puhumme vain kahdesta atomista. Voit kuvitella, kuinka korkealla panokset olivat viime vuosisadan 40-luvun jälkipuoliskolla, kun USA:ssa ja Neuvostoliitossa aloitettiin työ, jonka seurauksena syntyi lämpöydinpommi.

Kuinka kaikki alkoi

Jo kesällä 1942, Yhdysvaltojen atomipommiprojektin (Manhattan Project) alussa ja myöhemmin samankaltaisessa Neuvostoliiton ohjelmassa, kauan ennen uraanin fissioon perustuvan pommin rakentamista, osa näistä hankkeista kiinnitti huomiota. ohjelmat piirrettiin laitteeseen, joka voi käyttää paljon tehokkaampaa lämpöydinfuusioreaktiota. Yhdysvalloissa tämän lähestymistavan kannattaja ja jopa, voisi sanoa, sen anteeksiantaja, oli jo edellä mainittu Edward Teller. Neuvostoliitossa tämän suunnan kehitti Andrei Saharov, tuleva akateemikko ja toisinajattelija.

Tellerille hänen intohimonsa lämpöydinfuusion atomipommin luomisvuosina oli karhunpalvelus. Manhattan-projektin jäsenenä hän vaati sinnikkäästi varojen uudelleen suuntaamista omien ideoidensa toteuttamiseen, joiden tarkoituksena oli vety- ja lämpöydinpommi, joka ei miellyttänyt johtoa ja aiheutti jännitteitä suhteissa. Koska tuolloin lämpöydintutkimuksen suuntaa ei tuettu, atomipommin luomisen jälkeen Teller jätti projektin ja ryhtyi opettamaan sekä alkuainehiukkasten tutkimukseen.

Kylmän sodan puhkeamisesta ja ennen kaikkea Neuvostoliiton atomipommin luomisesta ja onnistuneesta testauksesta vuonna 1949 tuli kuitenkin uusi mahdollisuus kiihkeälle antikommunistiselle Tellerille toteuttaa tieteellisiä ideoitaan. Hän palaa Los Alamosin laboratorioon, jossa atomipommi luotiin, ja yhdessä Stanislav Ulamin ja Cornelius Everettin kanssa aloittaa laskelmat.

Termoydinpommin periaate

Ydinfuusioreaktion käynnistämiseksi sinun on lämmitettävä pommipanos välittömästi 50 miljoonan asteen lämpötilaan. Tellerin ehdottama lämpöydinpommisuunnitelma käyttää pienen atomipommin räjähdystä, joka sijaitsee vetykotelon sisällä. Voidaan väittää, että hänen projektinsa kehittämisessä viime vuosisadan 40-luvulla oli kolme sukupolvea:

• Teller-variantti, joka tunnetaan nimellä "klassinen super";
• monimutkaisempia, mutta myös realistisempia useiden samankeskisten sfäärien rakenteita;
• lopullinen versio Teller-Ulam-suunnitelmasta, joka on kaikkien nykyisin käytössä olevien lämpöydinasejärjestelmien perusta.

Myös Neuvostoliiton lämpöydinpommit, joiden luomisen alussa oli Andrei Saharov, kävivät läpi samanlaisia ​​suunnitteluvaiheita. Hän ilmeisesti melko itsenäisesti ja amerikkalaisista riippumattomasti (mitä ei voida sanoa Neuvostoliiton atomipommista, joka syntyi Yhdysvalloissa työskennelleiden tutkijoiden ja tiedusteluvirkamiesten yhteisillä ponnisteluilla) kävi läpi kaikki edellä mainitut suunnitteluvaiheet.

Kahdella ensimmäisellä sukupolvella oli se ominaisuus, että niillä oli peräkkäin toisiinsa kytkettyjä "kerroksia", joista kukin vahvisti jotakin edellisen sukupolvesta, ja joissakin tapauksissa palautettiin. Ensisijaisen ja sekundaarisen lämpöydinpommin välillä ei ollut selvää eroa. Sitä vastoin Teller-Ulam lämpöydinpommin suunnittelussa erotetaan jyrkästi primääriräjähdys, toissijainen räjähdys ja tarvittaessa lisäräjähdys.

Teller-Ulam-periaatteen mukainen lämpöydinpommin laite

Monet sen yksityiskohdista ovat edelleen salassa, mutta on kohtuullista varmuutta siitä, että kaikki nyt saatavilla olevat lämpöydinaseet käyttävät prototyyppinä Edward Tellerosin ja Stanislav Ulamin luomaa laitetta, jossa atomipommia (eli primäärivarausta) käytetään säteilyn tuottamiseen. , puristaa ja lämmittää fuusiopolttoainetta. Andrei Saharov Neuvostoliitossa ilmeisesti itsenäisesti keksi samanlaisen konseptin, jota hän kutsui "kolmanneksi ideaksi".

Kaavamaisesti lämpöydinpommin laite tässä suoritusmuodossa on esitetty alla olevassa kuvassa.

Se oli lieriömäinen, ja sen toisessa päässä oli karkeasti pallomainen primääriatomipommi. Sekundäärinen lämpöydinvaraus ensimmäisissä, vielä ei-teollisissa näytteissä oli nestemäisestä deuteriumista, hieman myöhemmin siitä tuli kiinteä kemiallisesta yhdisteestä nimeltä litiumdeuteridi.

Tosiasia on, että litiumhydridiä LiH on pitkään käytetty teollisuudessa vedyn ilmapallokuljetukseen. Pommin kehittäjät (tätä ideaa käytettiin ensimmäisen kerran Neuvostoliitossa) ehdottivat yksinkertaisesti sen deuterium-isotoopin ottamista tavallisen vedyn sijasta ja sen yhdistämistä litiumiin, koska on paljon helpompaa tehdä pommi kiinteällä lämpöydinvarauksella.

Toissijainen panos oli muodoltaan sylinteri, joka oli sijoitettu lyijy- (tai uraani-) kuoren sisältävään säiliöön. Varausten välissä on neutronien suojakilpi. Termoydinpolttoainesäiliön seinien ja pommin rungon välinen tila on täytetty erityisellä muovilla, yleensä styroksilla. Itse pommin runko on valmistettu teräksestä tai alumiinista.

Nämä muodot ovat muuttuneet viimeaikaisissa malleissa, kuten alla olevassa kuvassa.

Siinä ensisijainen varaus on litistetty, kuten vesimeloni tai amerikkalainen jalkapallo, ja toissijainen varaus on pallomainen. Tällaiset muodot sopivat paljon tehokkaammin kartiomaisten ohjuskärkien sisäiseen tilavuuteen.

Termoydinräjähdyssarja

Kun primäärinen atomipommi räjähtää, tämän prosessin ensimmäisinä hetkinä syntyy voimakasta röntgensäteilyä (neutronivuo), jonka neutronisuoja osittain estää ja heijastuu sekundaarista koteloa ympäröivästä kotelon sisävuorauksesta. varausta, jotta röntgensäteet putoavat symmetrisesti sen päälle koko pituudelta.

Fuusioreaktion alkuvaiheissa atomiräjähdyksen neutronit absorboituvat muoviseen täyteaineeseen, jotta polttoaine ei kuumene liian nopeasti.

Röntgensäteet saavat aikaan alun perin tiiviin muovivaahdon, joka täyttää kotelon ja toisiovarauksen välisen tilan, joka muuttuu nopeasti plasmatilaksi, joka lämmittää ja puristaa toisiovarauksen.

Lisäksi röntgensäteet höyrystävät toisiovarausta ympäröivän säiliön pinnan. Säiliön aine, joka haihtuu symmetrisesti tämän varauksen suhteen, saa tietyn liikemäärän, joka on suunnattu sen akselilta, ja toisiovarauksen kerrokset saavat liikemäärän säilymisen lain mukaan impulssin, joka on suunnattu laitteen akselia kohti. . Periaate tässä on sama kuin raketissa, vain jos kuvittelemme, että rakettipolttoaine on hajallaan symmetrisesti akselistaan ​​ja runko puristuu sisäänpäin.

Tällaisen lämpöydinpolttoaineen puristuksen seurauksena sen tilavuus pienenee tuhansia kertoja ja lämpötila saavuttaa ydinfuusioreaktion alun tason. Lämpöydinpommi räjähtää. Reaktioon liittyy tritiumytimien muodostuminen, jotka sulautuvat alun perin sekundaarivarauksessa esiintyneiden deuteriumytimien kanssa.

Ensimmäiset toissijaiset varaukset rakennettiin plutoniumista koostuvan sauvan ytimen ympärille, jota epävirallisesti kutsuttiin "kynttiläksi", joka joutui ydinfissioreaktioon, eli suoritettiin toinen, ylimääräinen atomiräjähdys lämpötilan nostamiseksi entisestään varmistaakseen ydinfuusioreaktion alku. Nyt uskotaan, että tehokkaammat puristusjärjestelmät ovat poistaneet "kynttilän", mikä mahdollistaa pommin suunnittelun pienentämisen edelleen.

Operaatio Ivy

Tällä nimellä annettiin amerikkalaisten lämpöydinkokeet Marshallinsaarilla vuonna 1952, jolloin ensimmäinen lämpöydinpommi räjäytettiin. Sitä kutsuttiin Ivy Mikeksi ja se rakennettiin tyypillisen Teller-Ulam-järjestelmän mukaan. Sen toissijainen lämpöydinvaraus asetettiin sylinterimäiseen säiliöön, joka oli lämpöeristetty Dewar-astia, jossa oli lämpöydinpolttoainetta nestemäisen deuteriumin muodossa ja jonka akselia pitkin kulki 239-plutoniumin "kynttilä". Dewar puolestaan ​​oli peitetty yli 5 tonnia painavalla 238-uraaniakerroksella, joka haihtui räjähdyksen aikana ja tarjosi fuusiopolttoaineen symmetrisen puristuksen. Säiliö primääri- ja toisiopanoksineen asetettiin teräskoteloon, jonka leveys oli 80 tuumaa ja pituus 244 tuumaa ja joiden seinämät olivat 10-12 tuumaa paksut, mikä oli siihen asti suurin esimerkki muokatusta tuotteesta. Kotelon sisäpinta vuorattiin lyijy- ja polyeteenilevyillä heijastamaan säteilyä primäärivarauksen räjähdyksen jälkeen ja luomaan plasman, joka lämmittää toissijaisen varauksen. Koko laite painoi 82 tonnia. Näkymä laitteesta vähän ennen räjähdystä näkyy alla olevassa kuvassa.

Ensimmäinen lämpöydinpommin koe tehtiin 31. lokakuuta 1952. Räjähdyksen teho oli 10,4 megatonnia. Attol Eniwetok, jolla se valmistettiin, tuhoutui täysin. Räjähdyksen hetki näkyy alla olevassa kuvassa.

Neuvostoliitto antaa symmetrisen vastauksen

Yhdysvaltain lämpöydinvoiman ensisijaisuus ei kestänyt kauan. 12. elokuuta 1953 Semipalatinskin testipaikalla testattiin ensimmäistä Neuvostoliiton lämpöydinpommia RDS-6, joka kehitettiin Andrei Saharovin ja Yuli Kharitonin johdolla, mutta se oli pikemminkin laboratoriolaite, hankala ja erittäin epätäydellinen. Neuvostoliiton tutkijat, huolimatta vain 400 kg:n alhaisesta tehosta, testasivat täysin valmiita ammuksia lämpöydinpolttoaineella kiinteän litiumdeuteridin muodossa, eivät nestemäisen deuteriumin muodossa, kuten amerikkalaiset. Muuten, on huomattava, että litiumdeuteridin koostumuksessa käytetään vain 6 Li-isotooppia (tämä johtuu lämpöydinreaktioiden kulumisen erityispiirteistä), ja luonnossa se sekoitetaan 7 Li-isotoopin kanssa. Siksi litiumisotooppien erottamiseen ja vain 6 Li:n valintaan rakennettiin erityisiä laitteita.

Tehorajan saavuttaminen

Tätä seurasi vuosikymmenen keskeytyksetön asevarustelu, jonka aikana lämpöydinammusten teho kasvoi jatkuvasti. Lopulta 30. lokakuuta 1961 voimakkain koskaan rakennettu ja testattu lämpöydinpommi, joka tunnettiin lännessä nimellä Tsaari Bomba, räjäytettiin ilmassa noin 4 km:n korkeudessa Neuvostoliitossa Novaja Zemlja-kokeen aikana. sivusto.

Tämä kolmivaiheinen ammus kehitettiin itse asiassa 101,5 megatonin pommiksi, mutta halu vähentää alueen radioaktiivista saastumista pakotti kehittäjät luopumaan kolmannesta vaiheesta, jonka kapasiteetti on 50 megatonnia, ja vähentämään laitteen arvioitua tuottoa 51,5:een. megatonnia. Samaan aikaan 1,5 megatonnia oli primääriatomipanoksen räjähdysteho ja toisen lämpöydinvaiheen piti antaa vielä 50. Todellinen räjähdysteho oli jopa 58 megatonnia. Pommin ulkonäkö näkyy alla olevassa kuvassa .

Sen seuraukset olivat vaikuttavat. Huolimatta erittäin merkittävästä 4000 metrin räjähdyskorkeudesta, uskomattoman kirkas tulipallo melkein ylsi alareunallaan Maahan ja nousi yläreunallaan yli 4,5 km:n korkeuteen. Räjähdyspisteen alapuolella oleva paine oli kuusi kertaa Hiroshiman räjähdyksen huippupaine. Valon välähdys oli niin kirkas, että se näkyi 1000 kilometrin etäisyydellä pilvisestä säästä huolimatta. Yksi kokeisiin osallistuneista näki kirkkaan välähdyksen tummien lasien läpi ja tunsi lämpöpulssin vaikutukset jopa 270 kilometrin etäisyydellä. Alla on kuva räjähdyksen hetkestä.

Samalla osoitettiin, että lämpöydinvarauksen teholla ei todellakaan ole rajoja. Loppujen lopuksi se riitti kolmannen vaiheen suorittamiseen, ja suunnittelukapasiteetti olisi saavutettu. Mutta voit lisätä askelten määrää edelleen, koska Tsar Bomban paino oli enintään 27 tonnia. Tämän laitteen näkymä näkyy alla olevassa kuvassa.

Näiden testien jälkeen monille poliitikoille ja sotilasmiehille sekä Neuvostoliitossa että USA:ssa kävi selväksi, että ydinasekilpailu oli saavuttanut rajansa ja että se oli lopetettava.

Nykyaikainen Venäjä on perinyt Neuvostoliiton ydinarsenaalin. Nykyään Venäjän lämpöydinpommit toimivat edelleen pelotteena niille, jotka etsivät maailman hegemoniaa. Toivotaan, että he toimivat vain pelotteena eivätkä koskaan saa räjähdystä.

Aurinko fuusioreaktorina

Tiedetään hyvin, että Auringon, tarkemmin sanottuna sen ytimen lämpötila, joka on 15 000 000 °K, säilyy jatkuvan lämpöydinreaktioiden virtauksen ansiosta. Kuitenkin kaikki, mitä voimme oppia edellisestä tekstistä, puhuu tällaisten prosessien räjähdysherkkyydestä. Miksei aurinko sitten räjähdä kuin lämpöydinpommi?

Tosiasia on, että kun aurinkomassan koostumuksessa on valtava osuus vedystä, joka saavuttaa 71%, sen deuterium-isotoopin osuus, jonka ytimet voivat osallistua vain lämpöydinfuusioreaktioon, on merkityksetön. Tosiasia on, että itse deuteriumytimet muodostuvat kahden vetyytimen fuusion seurauksena, eikä vain fuusiossa, vaan yhden protonin hajoamisesta neutroniksi, positroniksi ja neutriinoksi (ns. beeta-hajoaminen) , mikä on harvinainen tapahtuma. Tässä tapauksessa tuloksena olevat deuteriumytimet jakautuvat melko tasaisesti auringon ytimen tilavuuteen. Siksi sen valtavan koon ja massan ansiosta yksittäiset ja harvinaiset suhteellisen pienitehoiset lämpöydinreaktioiden keskukset ovat ikään kuin levinneet koko Auringon ytimeen. Näissä reaktioissa vapautuva lämpö ei selvästikään riitä polttamaan hetkessä kaiken Auringon deuteriumin, mutta se riittää lämmittämään sen lämpötilaan, joka varmistaa elämän maan päällä.

VETYPOMI, suuren tuhovoiman ase (suuruusluokkaa megatonnia TNT-ekvivalentteina), jonka toimintaperiaate perustuu kevyiden ytimien termoydinfuusioreaktioon. Räjähdyksen energialähteenä ovat prosessit, jotka ovat samanlaisia ​​kuin Auringossa ja muissa tähdissä.

Vuonna 1961 tapahtui vetypommin voimakkain räjähdys.

Aamulla 30. lokakuuta klo 11.32 vetypommi, jonka kapasiteetti oli 50 miljoonaa tonnia TNT:tä, räjäytettiin Novaja Zemljan yllä Mityushin lahden alueella 4000 metrin korkeudessa maanpinnan yläpuolella.

Neuvostoliitto testasi historian tehokkainta lämpöydinlaitetta. Jopa "puolikkaassa" versiossa (ja tällaisen pommin maksimiteho on 100 megatonnia) räjähdyksen energia oli kymmenen kertaa suurempi kuin kaikkien sotivien osapuolten toisen maailmansodan aikana käyttämien räjähteiden kokonaisteho (mukaan lukien Hiroshimaan ja Nagasakiin pudotetut atomipommit). Räjähdyksen aiheuttama iskuaalto kiersi maapallon kolme kertaa, ensimmäisen kerran 36 tunnissa ja 27 minuutissa.

Valon välähdys oli niin kirkas, että jatkuvasta pilvisyydestä huolimatta se näkyi jopa Belushya Guban kylän komentopaikalta (lähes 200 km:n päässä räjähdyksen keskuksesta). Sienipilvi nousi 67 km:n korkeuteen. Räjähdyksen aikaan, kun pommi laskeutui hitaasti valtavalla laskuvarjolla 10 500 korkeudesta laskettuun räjähdyspisteeseen, Tu-95-tukilentokone miehistöineen ja sen komentaja, majuri Andrei Jegorovitš Durnovtsev oli jo turvavyöhyke. Komentaja palasi lentokentälleen everstiluutnanttina, Neuvostoliiton sankarina. Hylätyssä kylässä - 400 kilometrin päässä episentrumista - puutalot tuhoutuivat, ja kivitalot menettivät kattonsa, ikkunansa ja ovensa. Monien satojen kilometrien päässä testipaikasta räjähdyksen seurauksena radioaaltojen kulkuolosuhteet muuttuivat lähes tunnin ajaksi ja radioviestintä katkesi.

Pommin suunnitteli V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, A.D. Saharov, Yu.N. Babaev ja Yu.A. Trutnev (josta Saharov sai kolmannen sosialistisen työn sankarin mitalin). "Laitteen" massa oli 26 tonnia, sen kuljettamiseen ja pudotukseen käytettiin erityisesti modifioitua strategista Tu-95 pommikonetta.

"Superpommi", kuten A. Saharov sitä kutsui, ei mahtunut lentokoneen pommipaikkaan (sen pituus oli 8 metriä ja halkaisija noin 2 metriä), joten rungon ei-voimallinen osa leikattiin pois ja erityinen nostomekanismi ja laite pommin kiinnittämiseksi asennettiin; lennon aikana se ulkonee edelleen yli puolet. Koko lentokoneen runko, jopa sen potkurien lavat, peitettiin erityisellä valkoisella maalilla, joka suojaa valon välähdystä räjähdyksen aikana. Mukana tulleen laboratoriolentokoneen runko peitettiin samalla maalilla.

Lännessä "Tsaari Bomba" -nimen saaneen panoksen räjähdyksen tulokset olivat vaikuttavia:

* Räjähdyksen ydin"sieni" nousi 64 km:n korkeuteen; sen korkin halkaisija oli 40 kilometriä.

Räjähtänyt tulipallo osui maahan ja saavutti melkein pommin laukaisukorkeuden (eli räjähdyksen tulipallon säde oli noin 4,5 kilometriä).

* Säteily aiheutti kolmannen asteen palovammoja jopa sadan kilometrin etäisyydellä.

* Säteilypäästöjen huipulla räjähdys saavutti 1 %:n tehon auringon voimakkuudesta.

* Räjähdyksen aiheuttama iskuaalto kiersi maapallon kolme kertaa.

* Ilmakehän ionisaatio on aiheuttanut radiohäiriöitä jopa satojen kilometrien päässä testipaikasta tunnin ajan.

* Silminnäkijät tunsivat iskun ja pystyivät kuvailemaan räjähdystä tuhannen kilometrin etäisyydellä episentrumista. Myös shokkiaalto säilytti jossain määrin tuhovoimansa tuhansien kilometrien etäisyydellä episentrumista.

* Akustinen aalto saavutti Dixonin saaren, missä räjähdysaalto löi talojen ikkunat.

Tämän testin poliittinen tulos oli Neuvostoliiton demonstraatio rajoittamattoman voiman joukkotuhoaseesta - Yhdysvalloista tuolloin testatun pommin suurin megatonnimäärä oli neljä kertaa pienempi kuin Tsaari Bomban. Itse asiassa vetypommin tehon lisäys saavutetaan yksinkertaisesti lisäämällä työmateriaalin massaa, joten periaatteessa ei ole olemassa tekijöitä, jotka estäisivät 100 megatonnin tai 500 megatonnin vetypommin luomisen. (Itse asiassa Tsar Bomba suunniteltiin 100 megatonnia vastaavaksi; suunniteltu räjähdysteho leikattiin puoleen, Hruštšovin mukaan "jotta ei riko koko lasia Moskovassa"). Tällä testillä Neuvostoliitto osoitti kyvyn luoda minkä tahansa tehon vetypommi ja keino toimittaa pommi räjähdyspisteeseen.

lämpöydinreaktiot. Auringon sisäosissa on valtava määrä vetyä, joka on erittäin puristettuna noin n. 15 000 000 K. Näin korkeassa lämpötilassa ja plasman tiheydessä vetyytimet törmäävät jatkuvasti toisiinsa, joista osa päättyy niiden sulautumiseen ja lopulta raskaampien heliumytimien muodostumiseen. Tällaisiin reaktioihin, joita kutsutaan lämpöydinfuusioksi, liittyy valtavan määrän energian vapautuminen. Fysiikan lakien mukaan energian vapautuminen lämpöydinfuusion aikana johtuu siitä, että kun muodostuu raskaampi ydin, osa sen koostumukseen sisältyvien kevyiden ytimien massasta muuttuu valtavaksi energiamääräksi. Siksi Aurinko, jolla on jättimäinen massa, menettää noin. 100 miljardia tonnia ainetta ja vapauttaa energiaa, jonka ansiosta elämä Maan päällä tuli mahdolliseksi.

Vedyn isotoopit. Vetyatomi on yksinkertaisin kaikista olemassa olevista atomeista. Se koostuu yhdestä protonista, joka on sen ydin, jonka ympärillä yksi elektroni pyörii. Veden (H 2 O) huolelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että se sisältää mitättömiä määriä "raskasta" vettä, joka sisältää vedyn "raskasisotoopin" - deuteriumin (2 H). Deuteriumydin koostuu protonista ja neutronista, neutraalista hiukkasesta, jonka massa on lähellä protonin massaa.

On olemassa kolmas vedyn isotooppi, tritium, jonka ytimessä on yksi protoni ja kaksi neutronia. Tritium on epävakaa ja käy läpi spontaanin radioaktiivisen hajoamisen muuttuen heliumin isotoopiksi. Tritiumin jälkiä on löydetty maan ilmakehästä, jossa se muodostuu kosmisten säteiden ja ilman muodostavien kaasumolekyylien vuorovaikutuksen seurauksena. Tritiumia saadaan keinotekoisesti ydinreaktorissa säteilyttämällä litium-6-isotooppia neutronivuolla.

Vetypommin kehittäminen. Alustava teoreettinen analyysi osoitti, että lämpöydinfuusio onnistuu helpoimmin deuteriumin ja tritiumin seoksessa. Tämän pohjalta yhdysvaltalaiset tiedemiehet alkoivat 1950-luvun alussa toteuttaa hanketta vetypommin (HB) luomiseksi. Ensimmäiset malliydinlaitteen testit suoritettiin Eniwetokin koepaikalla keväällä 1951; lämpöydinfuusio oli vain osittainen. Merkittävä menestys saavutettiin 1. marraskuuta 1951, kun testattiin massiivista ydinlaitetta, jonka räjähdysteho oli 4? 8 Mt TNT-vastineena.

Ensimmäinen vety-ilmapommi räjäytettiin Neuvostoliitossa 12. elokuuta 1953 ja 1. maaliskuuta 1954 amerikkalaiset räjäyttivät tehokkaamman (noin 15 Mt) ilmapommin Bikini-atollilla. Siitä lähtien molemmat voimat ovat räjäyttäneet kehittyneitä megatonniaseita.

Bikini-atollin räjähdyksen mukana vapautui suuri määrä radioaktiivisia aineita. Jotkut niistä putosivat satojen kilometrien päässä räjähdyspaikalta japanilaiselle kalastusalukselle Lucky Dragon, kun taas toiset peittivät Rongelapin saaren. Koska lämpöydinfuusio tuottaa stabiilia heliumia, puhtaasti vetypommin räjähdyksen radioaktiivisuus ei saisi olla suurempi kuin lämpöydinreaktion atomisytyttimen radioaktiivisuus. Käsiteltävänä olevassa tapauksessa ennustettu ja todellinen radioaktiivinen laskeuma erosi kuitenkin merkittävästi määrältään ja koostumukseltaan.

Vetypommin toimintamekanismi. Vetypommin räjähdyksen aikana tapahtuvien prosessien järjestys voidaan esittää seuraavasti. Ensinnäkin HB-kuoren sisällä oleva lämpöydinreaktion initiaattorivaraus (pieni atomipommi) räjähtää, mikä johtaa neutronien välähdystä ja synnyttää lämpöydinfuusion käynnistämiseen tarvittavan korkean lämpötilan. Neutronit pommittavat litiumdeuteridista valmistettua inserttiä - deuteriumin yhdistettä litiumin kanssa (käytetään litiumin isotooppia, jonka massaluku on 6). Litium-6 jaetaan neutronien vaikutuksesta heliumiin ja tritiumiin. Siten atomisulake luo synteesiin tarvittavat materiaalit suoraan itse pommiin.

Sitten alkaa lämpöydinreaktio deuteriumin ja tritiumin seoksessa, lämpötila pommin sisällä nousee nopeasti, jolloin fuusiossa on yhä enemmän vetyä. Lämpötilan noustessa edelleen deuteriumytimien välinen reaktio voi alkaa, mikä on ominaista puhtaasti vetypommille. Kaikki reaktiot etenevät tietysti niin nopeasti, että ne koetaan välittömiksi.

Jako, synteesi, jako (superpommi). Itse asiassa pommissa yllä kuvattu prosessisarja päättyy deuteriumin ja tritiumin reaktiovaiheeseen. Lisäksi pommin suunnittelijat eivät halunneet käyttää ytimien fuusiota, vaan niiden fissiota. Deuterium- ja tritiumytimien fuusio tuottaa heliumia ja nopeita neutroneja, joiden energia on riittävän suuri aiheuttamaan uraani-238-ytimien (uraanin pääisotooppi, paljon halvempi kuin tavanomaisissa atomipommeissa käytetty uraani-235) fission. Nopeat neutronit halkaisivat superpommin uraanikuoren atomit. Yhden uraanitonnin fissio tuottaa energiaa, joka vastaa 18 Mt. Energiaa ei käytetä vain räjähdyksiin ja lämmön vapautumiseen. Jokainen uraaniydin on jaettu kahdeksi erittäin radioaktiiviseksi "fragmentiksi". Fissiotuotteet sisältävät 36 erilaista kemiallista alkuainetta ja lähes 200 radioaktiivista isotooppia. Kaikki tämä muodostaa radioaktiivisen laskeuman, joka seuraa superpommien räjähdyksiä.

Ainutlaatuisen suunnittelun ja kuvatun toimintamekanismin ansiosta tämän tyyppiset aseet voidaan tehdä niin tehokkaiksi kuin halutaan. Se on paljon halvempaa kuin saman tehoiset atomipommit.