O desenvolvimento da bomba de hidrogênio começou na Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial. Mas os experimentos terminaram em vão devido à queda do Reich. Os primeiros na fase prática da pesquisa foram os físicos nucleares americanos. Em 1º de novembro de 1952, uma explosão de 10,4 megatons ocorreu no Oceano Pacífico.

Em 30 de outubro de 1961, poucos minutos antes do meio-dia, sismólogos de todo o mundo registraram uma forte onda de choque que circulou o globo várias vezes. Uma nuvem tão terrível foi deixada por uma bomba de hidrogênio ativada. Os autores de uma explosão tão barulhenta foram físicos nucleares soviéticos e militares. O mundo ficou horrorizado. Foi mais uma rodada de confronto entre o Ocidente e os soviéticos. A humanidade tem estado na encruzilhada de sua existência.

A história da criação da primeira bomba de hidrogênio na URSS

Físicos das principais potências mundiais conheceram a teoria da extração da fusão termonuclear nos anos 30 do século XX. O desenvolvimento denso do conceito termonuclear caiu no período da Segunda Guerra Mundial. A Alemanha tornou-se o principal desenvolvedor. Até 1944, cientistas alemães trabalhavam diligentemente na ativação da fusão termonuclear através da compactação de combustível nuclear usando explosivos convencionais. No entanto, o experimento não pôde ser bem-sucedido devido a temperaturas e pressões insuficientes. A derrota do Reich pôs fim à pesquisa termonuclear.

No entanto, a guerra não impediu que a URSS e os EUA se envolvessem em desenvolvimentos semelhantes a partir dos anos 40, embora não com tanto sucesso quanto os alemães. No momento do teste, ambas as superpotências se aproximaram mais ou menos ao mesmo tempo. Os americanos se tornaram pioneiros na fase prática da pesquisa. A explosão ocorreu em 1º de novembro de 1952 no atol de coral Eniwetok, no Oceano Pacífico. A operação recebeu o nome secreto de Ivy Mike.

Especialistas bombearam um prédio de 3 andares com deutério líquido. A potência total da carga foi de 10,4 megatons de TNT. Acabou sendo 1.000 vezes mais poderoso do que na bomba lançada em Hiroshima. Após a explosão, a ilha de Elugelab, que se tornou o centro de colocação da carga, desapareceu da face da terra sem deixar vestígios. Uma cratera de 1 milha de diâmetro se formou em seu lugar.

Ao longo de toda a história do desenvolvimento de armas nucleares na Terra, mais de 2.000 explosões foram realizadas: nas posições acima do solo, subterrâneas, aéreas e submarinas. O ecossistema foi severamente danificado.

Princípio de funcionamento

O projeto da bomba de hidrogênio é baseado no uso da energia liberada durante a reação de fusão termonuclear de núcleos leves. Um processo semelhante ocorre dentro de uma estrela, onde a exposição a temperaturas ultra-altas, juntamente com uma pressão gigantesca, faz com que os núcleos de hidrogênio colidam. Na saída, são formados núcleos de hélio ponderados. No processo, parte da massa de hidrogênio é transformada em energia de força excepcional. É por isso que as estrelas são fontes constantes de energia.

Os físicos adotaram o esquema de fissão, substituindo isótopos de hidrogênio por elementos como deutério e trítio. No entanto, o produto ainda recebeu o nome de bomba de hidrogênio com base no design básico. Os primeiros projetos também usavam isótopos de hidrogênio líquido. Mas mais tarde, o deutério sólido de lítio-6 tornou-se o principal componente.

O deutério de lítio-6 já contém trítio. Mas, para destacá-lo, você precisa criar uma temperatura de pico e uma pressão tremenda. Para fazer isso, uma concha de urânio-238 e poliestireno é construída para combustível termonuclear. Uma pequena arma nuclear com um rendimento de vários quilotons está sendo instalada nas proximidades. Ele serve como um gatilho.

Quando a carga explode, o invólucro de urânio entra em estado de plasma, criando um pico de temperatura e uma pressão enorme. No processo, os nêutrons de plutônio entram em contato com o lítio-6, o que permite que o trítio seja liberado. Os núcleos de deutério e lítio se comunicam, formando uma explosão termonuclear. Este é o princípio da bomba de hidrogênio.

Por que a explosão forma um "cogumelo"?

Quando uma carga termonuclear é detonada, forma-se uma massa esférica luminosa quente, mais conhecida como bola de fogo. À medida que se forma, a massa se expande, esfria e sobe. No processo de resfriamento, os vapores na bola de fogo se condensam em uma nuvem de partículas sólidas, umidade e elementos de carga.

Uma manga de ar é formada, que extrai elementos móveis da superfície do aterro e os transfere para a atmosfera. A nuvem aquecida sobe a uma altura de 10 a 15 km, depois esfria e começa a se espalhar pela superfície da atmosfera, assumindo a forma de um cogumelo.

Primeiros testes

Na URSS, uma explosão termonuclear experimental foi feita pela primeira vez em 12 de agosto de 1953. Às 7h30, uma bomba de hidrogênio RDS-6 foi detonada no local de teste de Semipalatinsk. Vale dizer que este foi o quarto teste de armas atômicas na União Soviética, mas o primeiro termonuclear. A massa da bomba era de 7 toneladas. Ela poderia caber livremente no compartimento de bombas do bombardeiro Tu-16. Em comparação, tomemos um exemplo do Ocidente: a bomba americana Ivy Mike pesava 54 toneladas, e para ela foi construído um prédio de 3 andares semelhante a uma casa.

Os cientistas soviéticos foram mais longe do que os americanos. Para avaliar a força da destruição, uma cidade foi construída no local a partir de edifícios residenciais e administrativos. Colocado ao redor do perímetro do equipamento militar de cada tipo de tropas. No total, 190 diferentes bens imóveis e móveis foram localizados na área afetada. Junto com isso, os cientistas prepararam mais de 500 tipos de todos os tipos de equipamentos de medição no local de teste e no ar, em aeronaves de observação. Câmeras de filme foram instaladas.

A bomba RDS-6 foi instalada em uma torre de ferro de 40 metros com possibilidade de detonação remota. Todos os vestígios de testes anteriores, solo de radiação, etc. foram removidos do local de teste. Os bunkers de observação foram reforçados e ao lado da torre, a apenas 5 metros de distância, foi construído um grande abrigo para equipamentos que registram reações e processos termonucleares.

Explosão. A onda de choque demoliu tudo o que estava instalado no local de teste em um raio de 4 km. Tal carga poderia facilmente transformar uma cidade de 30.000 habitantes em pó. Os instrumentos registraram consequências ambientais horrendas: quase 82% de estrôncio-90 e cerca de 75% de césio-137. Estes são indicadores fora de escala de radionuclídeos.

O poder da explosão foi estimado em 400 quilotons, o que foi 20 vezes maior do que a contraparte americana Ivy Mike. De acordo com estudos em 2005, mais de 1 milhão de pessoas sofreram testes no local de testes de Semipalatinsk. Mas esses números são deliberadamente subestimados. As principais consequências são a oncologia.

Após o teste, o desenvolvedor da bomba de hidrogênio, Andrei Sakharov, recebeu o título de acadêmico de ciências físicas e matemáticas e o título de Herói do Trabalho Socialista.

Explosão no local de teste do nariz seco

Oito anos depois, em 30 de outubro de 1961, a URSS detonou o Tsar Bomba AN602 de 58 megatons sobre o arquipélago de Novaya Zemlya a uma altitude de 4 km. O projétil foi lançado por uma aeronave Tu-16A de uma altura de 10,5 km por paraquedas. Após a explosão, a onda de choque circulou o planeta três vezes. A bola de fogo atingiu um diâmetro de 5 km. A radiação da luz teve uma força impressionante dentro de um raio de 100 km. O cogumelo nuclear cresceu 70 km. O rugido se espalhou por 800 km. O poder da explosão foi de 58,6 megatons.

Os cientistas admitiram que pensavam que a atmosfera começou a queimar e o oxigênio se extinguiu, e isso significaria o fim de toda a vida na Terra. Mas os temores se mostraram infundados. Posteriormente, provou-se que uma reação em cadeia de uma detonação termonuclear não ameaça a atmosfera.

O casco AN602 foi projetado para 100 megatons. Nikita Khrushchev mais tarde brincou que o volume da carga foi reduzido devido ao medo de "quebrar todas as janelas em Moscou". A arma não entrou em serviço, mas era um trunfo tão político que era impossível cobrir naquele momento. A URSS demonstrou ao mundo inteiro que é capaz de resolver o problema de qualquer megatonelada de armas nucleares.

Possíveis consequências de uma explosão de bomba de hidrogênio

Em primeiro lugar, a bomba de hidrogênio é uma arma de destruição em massa. É capaz de destruir não apenas com uma onda explosiva, como os projéteis de TNT são capazes, mas também com consequências de radiação. O que acontece após a explosão de uma carga termonuclear:

• uma onda de choque que varre tudo em seu caminho, deixando para trás uma destruição em grande escala;
• efeito térmico - energia térmica incrível, capaz de derreter até estruturas de concreto;
• precipitação radioativa - uma massa nublada com gotas de água de radiação, elementos de decaimento de carga e radionuclídeos, move-se com o vento e cai como precipitação a qualquer distância do epicentro da explosão.

Perto de locais de testes nucleares ou desastres causados ​​pelo homem, um fundo radioativo tem sido observado há décadas. As consequências do uso de uma bomba de hidrogênio são gravíssimas, capazes de prejudicar as gerações futuras.

Para avaliar visualmente o efeito do poder destrutivo das armas termonucleares, sugerimos assistir a um pequeno vídeo da explosão do RDS-6 no local de teste de Semipalatinsk.

bomba H

arma termonuclear- um tipo de arma de destruição em massa, cujo poder destrutivo é baseado no uso da energia da reação de fusão nuclear de elementos leves em mais pesados ​​(por exemplo, a fusão de dois núcleos de átomos de deutério (hidrogênio pesado) em um núcleo de um átomo de hélio), no qual uma enorme quantidade de energia é liberada. Tendo os mesmos fatores prejudiciais que as armas nucleares, as armas termonucleares têm um poder de explosão muito maior. Teoricamente, é limitado apenas pelo número de componentes disponíveis. Deve-se notar que a contaminação radioativa de uma explosão termonuclear é muito mais fraca do que de uma atômica, principalmente em relação à potência da explosão. Isso deu razão para chamar as armas termonucleares de "limpas". Este termo, que apareceu na literatura de língua inglesa, caiu em desuso no final dos anos 70.

descrição geral

Um dispositivo explosivo termonuclear pode ser construído usando deutério líquido ou deutério comprimido gasoso. Mas o aparecimento de armas termonucleares só foi possível graças a uma variedade de hidreto de lítio - deutereto de lítio-6. Este é um composto do isótopo pesado de hidrogênio - deutério e o isótopo de lítio com um número de massa de 6.

O deutereto de lítio-6 é uma substância sólida que permite armazenar deutério (cujo estado normal é um gás em condições normais) a temperaturas positivas e, além disso, seu segundo componente, o lítio-6, é uma matéria-prima para obter os mais isótopo escasso de hidrogênio - trítio. Na verdade, 6 Li é a única fonte industrial de trítio:

As primeiras munições termonucleares dos EUA também usavam deutereto de lítio natural, que contém principalmente um isótopo de lítio com número de massa de 7. Também serve como fonte de trítio, mas para isso os nêutrons envolvidos na reação devem ter uma energia de 10 MeV e superior .

Para criar os nêutrons e a temperatura necessários para iniciar uma reação termonuclear (cerca de 50 milhões de graus), uma pequena bomba atômica explode primeiro em uma bomba de hidrogênio. A explosão é acompanhada por um aumento acentuado da temperatura, radiação eletromagnética e o surgimento de um poderoso fluxo de nêutrons. Como resultado da reação de nêutrons com um isótopo de lítio, o trítio é formado.

A presença de deutério e trítio na alta temperatura da explosão de uma bomba atômica inicia uma reação termonuclear (234), que dá a principal liberação de energia na explosão de uma bomba de hidrogênio (termonuclear). Se o corpo da bomba é feito de urânio natural, então nêutrons rápidos (levando 70% da energia liberada durante a reação (242)) causam uma nova reação em cadeia de fissão descontrolada nele. Há uma terceira fase da explosão da bomba de hidrogênio. Desta forma, cria-se uma explosão termonuclear de potência praticamente ilimitada.

Um fator prejudicial adicional é a radiação de nêutrons que ocorre no momento da explosão de uma bomba de hidrogênio.

Dispositivo de munição termonuclear

As munições termonucleares existem tanto na forma de bombas aéreas ( hidrogênio ou bomba termonuclear), e ogivas para mísseis balísticos e de cruzeiro.

História

URSS

O primeiro projeto soviético de um dispositivo termonuclear se assemelhava a um bolo de camadas e, portanto, recebeu o codinome "Sloyka". O projeto foi desenvolvido em 1949 (mesmo antes da primeira bomba nuclear soviética ser testada) por Andrey Sakharov e Vitaly Ginzburg, e tinha uma configuração de carga diferente do agora famoso projeto Split Teller-Ulam. Na carga, camadas de material físsil alternavam com camadas de combustível de fusão - deutereto de lítio misturado com trítio ("primeira ideia de Sakharov"). A carga de fusão, localizada ao redor da carga de fissão, pouco fez para aumentar a potência geral do dispositivo (os dispositivos Teller-Ulam modernos podem fornecer um fator de multiplicação de até 30 vezes). Além disso, as áreas de cargas de fissão e fusão foram intercaladas com um explosivo convencional - o iniciador da reação de fissão primária, que aumentou ainda mais a massa necessária de explosivos convencionais. O primeiro dispositivo do tipo Sloyka foi testado em 1953 e foi nomeado Joe-4 no Ocidente (os primeiros testes nucleares soviéticos receberam o nome de código do apelido americano de Joseph (Joseph) Stalin "Tio Joe"). O poder da explosão foi equivalente a 400 quilotons com uma eficiência de apenas 15 a 20%. Os cálculos mostraram que a expansão do material que não reagiu impede um aumento de potência acima de 750 quilotons.

Após o teste americano Evie Mike em novembro de 1952, que comprovou a possibilidade de construir bombas de megaton, a União Soviética começou a desenvolver outro projeto. Como Andrei Sakharov mencionou em suas memórias, a “segunda ideia” foi apresentada por Ginzburg em novembro de 1948 e propôs o uso de deutério de lítio na bomba, que, quando irradiada com nêutrons, forma trítio e libera deutério.

No final de 1953, o físico Viktor Davidenko propôs colocar as cargas primária (fissão) e secundária (fusão) em volumes separados, repetindo assim o esquema Teller-Ulam. O próximo grande passo foi proposto e desenvolvido por Sakharov e Yakov Zel'dovich na primavera de 1954. Envolvia o uso de raios X de uma reação de fissão para comprimir o deutereto de lítio antes da fusão ("implosão de feixe"). A "terceira ideia" de Sakharov foi testada durante os testes do RDS-37 com capacidade de 1,6 megatons em novembro de 1955. O desenvolvimento posterior dessa ideia confirmou a ausência prática de restrições fundamentais sobre o poder das cargas termonucleares.

A União Soviética demonstrou isso através de testes em outubro de 1961, quando uma bomba de 50 megatons lançada por um bombardeiro Tu-95 foi detonada em Novaya Zemlya. A eficiência do dispositivo foi de quase 97%, e inicialmente foi projetado para uma capacidade de 100 megatons, que foi posteriormente cortada pela metade por uma decisão decidida da gerência do projeto. Foi o dispositivo termonuclear mais poderoso já desenvolvido e testado na Terra. Tão poderoso que seu uso prático como arma perdeu todo o significado, mesmo levando em consideração o fato de já ter sido testado na forma de uma bomba pronta.

EUA

A ideia de uma bomba de fusão iniciada por uma carga atômica foi proposta por Enrico Fermi ao seu colega Edward Teller já em 1941, no início do Projeto Manhattan. Teller passou grande parte de seu trabalho no Projeto Manhattan trabalhando no projeto da bomba de fusão, até certo ponto negligenciando a própria bomba atômica. Seu foco nas dificuldades e sua posição de "advogado do diabo" nas discussões de problemas levaram Oppenheimer a levar Teller e outros físicos "problemáticos" a um desvio.

Os primeiros passos importantes e conceituais para a implementação do projeto de síntese foram dados pelo colaborador de Teller, Stanislav Ulam. Para iniciar a fusão termonuclear, Ulam propôs comprimir o combustível termonuclear antes de iniciar o aquecimento, usando os fatores da reação de fissão primária para isso, e também colocar a carga termonuclear separadamente do componente nuclear primário da bomba. Essas propostas permitiram traduzir o desenvolvimento de armas termonucleares em um plano prático. Com base nisso, Teller sugeriu que os raios X e a radiação gama gerados pela explosão primária poderiam transferir energia suficiente para o componente secundário, localizado em uma casca comum com o primário, para realizar implosão suficiente (compressão) e iniciar uma reação termonuclear . Mais tarde, Teller, seus apoiadores e detratores discutiram a contribuição de Ulam para a teoria por trás desse mecanismo.

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O que acontece dentro de uma ogiva termonuclear que atinge seu alvo? Muitas coisas incríveis e bonitas, do ponto de vista da física. É verdade que, pouco antes do apocalipse, quase ninguém pensará neles, então falaremos sobre a origem de uma explosão nuclear agora.

...Bem, digamos que "title="">uma ogiva ICBM chegou ao ponto calculado. Ou uma bomba atômica caiu de pára-quedas até a altura onde, em termos populares, é imperativo explodir. E como explodir? momento em que com o conteúdo se transforma em energia?

Não, eu não preciso disso aqui sobre o “flash à esquerda”, sobre “chutar no epicentro” e outras brincadeiras baseadas em um livro de defesa civil mal serrilhado. O que exatamente está acontecendo sob o corpo de uma ogiva termonuclear em um momento em que esse corpo ainda existe - pelo menos condicionalmente e parcialmente?

Deixe-me em paz com seu arrependimento, é uma física tão bonita! (Laßt mich in Ruhe mit euren Gewissensbissen, das ist doch so schöne Physik!)

Assim disse Enrico Fermi antes dos primeiros testes nucleares em Alamogordo, em julho de 1945. (A menos, é claro, que você acredite no autor do livro “Brighter than a Thousand Suns” Robert Jung. Não há a menor razão para acreditar nele, mas o frase ainda é boa, e vamos usá-la cinicamente.)

Consideraremos uma munição de dois estágios, feita de acordo com o esquema Teller-Ulam. Na União Soviética, ela é amplamente conhecida como a “terceira ideia” das memórias de Andrei Sakharov, embora tivesse um pelotão inteiro de verdadeiros “pais” em nossos palestinos - pelo menos Davidenko, Frank-Kamenetsky, Zeldovich, Babaev e Trutnev . Portanto, seria errado atribuí-lo pessoalmente ao camarada acadêmico Sakharov, como às vezes é feito (o camarada acadêmico também não atribuiu nada supérfluo a si mesmo. Seja como o camarada acadêmico).

quiloton mais leve

Tudo começa com o primeiro passo - o chamado gatilho. Esta é uma carga atômica simples (bem, talvez não tão simples), e tudo começa nela pela detonação simultânea de uma carga explosiva convencional, habilmente enrolada em uma substância físsil.

Nos tempos antigos da era atômica, era importante que os detonadores disparassem exatamente simultaneamente, com uma incompatibilidade mínima - dentro de dezenas de nanossegundos. Caso contrário, haverá uma pequena explosão comum com uma reação nuclear rapidamente extinta (o chamado "pop"). Ele vai poluir todo o bairro com plutônio desperdiçado e outros lixos radioativos. No final, eles criaram uma versão astuta de minar, o chamado "cisne". Nele, o sincronismo não é crítico, e você não pode colar toda a superfície com detonadores.

Um explosivo especialmente treinado explode e pressiona o tamper (empurrador - uma casca pesada do gatilho). Ele “cai” para dentro através de um vazio, no centro do qual, cercado por um refletor de nêutrons de berílio, está pendurado a coisa mais interessante: uma pequena bola de plutônio-239. O tamper comprime a bola, levando a pressão para vários milhões de atmosferas, e a transfere para um estado supercrítico.

Atenção: várias dezenas de microssegundos já se passaram desde o lançamento dos detonadores e ainda não há reação nuclear. Mas agora vai.

No momento da compressão do núcleo de plutônio, o “fusível” é ativado: a fonte de partida começa a direcionar nêutrons para o núcleo.

Aqui está, a marca “zero”: a partir deste momento começa toda a diversão.

As primeiras fissões de plutônio começaram, ainda sob a influência de um fluxo externo de nêutrons. Alguns nanossegundos adicionais, e a próxima onda de nêutrons, já "própria", entrou em farra na espessura do plutônio.

Parabéns, senhoras e senhores, temos uma reação em cadeia. Você foi avisado.

A pressão no centro já está na escala de um bilhão de atmosferas, a temperatura está se movendo constantemente para 100 milhões de graus Kelvin. E o que acontece fora dessa bolinha? Houve uma explosão comum lá? Então ele é. Ele trava, desculpe-me por tal verbo, ele mantém toda essa estrutura por meio de um adulterador para que não fuja logo, mas sua força está se esgotando.

É aqui que tudo termina: após um décimo de milionésimo de segundo a partir do momento "zero" (0,1 microssegundos, mas todos os números são muito aproximados), a reação no plutônio está completa.

Substituir o balde

Parece que tudo, ocorreu uma explosão nuclear, estamos nos dispersando? Bem, teoricamente sim. Mas se você deixar tudo como está, a explosão não será muito poderosa. Pode ser reforçado (impulsionado) com camadas de combustível termonuclear. É verdade, há um problema. Lá a onda de choque está pendurada, já está se desfazendo nas costuras, estou cansado de segurar sua bomba vigorosa. Como queimar tudo antes que fuja? Você fará dezessete andares, cinco reagirão, vivemos nesses dois por cento e o resto - um tapete no campo? Não, vamos pensar.

Como Teller escreveu ao fundamentar sua ideia, algo entre 70-80% da energia de uma reação nuclear é liberada na forma de raios X, que se movem muito mais rápido do que fragmentos de fissão de plutônio que se deslocam para fora. O que isso dá à mente curiosa de um físico?

E vamos, diz o físico, até que a onda de choque se arrastou até nós e então tudo não se estilhaçou em edrene-feno, usemos o raio-x que já deixou o gatilho para acender a reação termonuclear.

Colocamos um balde de deutério líquido ao lado dele (como Teller tinha no primeiro produto) ou deutério de lítio sólido (como Ginzburg sugeriu na União), e usamos a explosão do gatilho como um isqueiro, ou, se você preferir, como um REAL EXPLOSÃO detonador.

Dito e feito. Agora, o design de nossa carga é claro: um tanque oco, de uma extremidade - um gatilho, toda a maldade da queda que já discutimos. O espaço entre o primeiro e o segundo estágio é preenchido com vários materiais radiolúcidos complicados. Em todos os lugares, é oficialmente indicado que no início era espuma de poliestireno. Mas desde o final da década de 1970, os americanos, por exemplo, usam um material muito secreto do FOGBANK - presumivelmente aerogel. O enchimento protege o segundo estágio do superaquecimento precoce e a caixa externa da carga da rápida destruição. O alojamento também aplica pressão ao segundo estágio e geralmente contribui para a simetria da compressão.

Além disso, no mesmo local - em uma pequena pausa entre o primeiro e o segundo - são instaladas construções muito astutas e completamente secretas, sobre as quais eles tentam não escrever nada. Eles podem ser cautelosamente chamados de concentradores de raios-X. Tudo isso é necessário para que o raio-X não apenas brilhe no espaço, mas atinja adequadamente o segundo estágio.

Todo o resto é ocupado pelo segundo estágio. Seu pacote também não é fácil, mas que tipo de pacote é necessário. No próprio núcleo desse cilindro de deutereto de lítio, embalado em uma caixa forte e pesada, foi feito um canal no qual uma haste do mesmo plutônio-239 ou urânio-235 foi inserida traiçoeiramente.

Quando a pátria precisa - e as estrelas estão acesas

O raio-X evaporou o enchimento, é refletido de dentro para fora da casca externa e atua no caso do segundo estágio. E em geral, para ser honesto, toda essa feira já está começando a eliminar a própria bomba como estrutura material. Mas teremos tempo, não precisamos de nada, cerca de um microssegundo.

Tudo que evaporou irrompe no centro e com uma força terrível pressiona e aquece (milhões de graus, centenas de milhões de atmosferas) a casca externa do segundo estágio. Também começa a evaporar (efeito de ablação). Bem, como evaporar ...

Um motor a jato no pós-combustor, em comparação, é uma tentativa de assoar delicadamente o nariz.

A partir daqui você pode estimar a pressão sobre o que está dentro da casca. Veja acima sobre o tamper no primeiro estágio, a ideia é um pouco parecida.

O segundo estágio é reduzido em tamanho - 30 vezes para a versão cilíndrica e cerca de 10 para a esférica. A densidade da matéria aumenta mais de mil vezes. A haste interna de plutônio é levada à supercriticalidade e uma reação nuclear começa nela - já a segunda em nossa munição no último microssegundo.

Então, um tamper foi pressionado em cima, foi bombardeado por dentro, um fluxo de nêutrons disparou - e temos um clima maravilhoso lá dentro.

Olá, fusão de núcleos leves, lítio em trítio, todos juntos em hélio, aqui está, potência de saída. Centenas de milhões de graus, como nas estrelas. A bomba termonuclear chegou.

Um microssegundo pinga, o deutereto de lítio inflamado queima do centro para fora ... pare, mas e se não tivermos energia suficiente agora?

Vamos retroceder um pouco e organizar o corpo do segundo estágio não apenas assim, mas de urânio-238. Na verdade, de metal natural e até de esgotado.

Temos um fluxo de nêutrons muito rápidos da síntese de núcleos leves, eles correm de dentro para o calcador de urânio subevaporado e - oh, um milagre! - neste isótopo inofensivo, inicia-se uma reação nuclear. Não é uma corrente, não pode se sustentar. Mas tantos desses nêutrons saem da fusão que é suficiente para uma tonelada de urânio: todo o segundo estágio funciona como uma enorme fonte de nêutrons.

Esta é a chamada "reação de Jekyll-Hyde". Por isso o nome é este: não toquei em ninguém, parecia normal, e aqui está você DE REPENTE.

Ele eclodiu

Recordamos que menos de dois microssegundos se passaram e tantas coisas importantes já foram feitas: detonaram uma bomba atômica, incendiaram combustível termonuclear com sua ajuda e, se necessário, forçaram o niilista apolítico - urânio-238 a compartilhar . Este último, a propósito, é importante: pode fazer overclock muito na potência do dispositivo. Mas muita sujeira vai voar para o meio ambiente.

É verdade que é aqui que termina a “bela física” dos gigantes do pensamento científico em meados do século XX. Agora todo esse elemento primordial está pronto para ser derramado, além dos limites fantasmagóricos do que até recentemente era o corpo da bomba.

A bomba de hidrogênio ou termonuclear tornou-se a pedra angular da corrida armamentista entre os EUA e a URSS. As duas superpotências discutem há vários anos sobre quem será o primeiro dono de um novo tipo de arma destrutiva.

projeto de armas termonucleares

No início da Guerra Fria, o teste da bomba de hidrogênio foi o argumento mais importante para a liderança da URSS na luta contra os Estados Unidos. Moscou queria alcançar a paridade nuclear com Washington e investiu enormes quantias de dinheiro na corrida armamentista. No entanto, o trabalho na criação de uma bomba de hidrogênio começou não graças a um financiamento generoso, mas por causa de relatórios de agentes secretos nos Estados Unidos. Em 1945, o Kremlin soube que os Estados Unidos estavam se preparando para criar uma nova arma. Era uma super-bomba, cujo projeto se chamava Super.

A fonte de informações valiosas foi Klaus Fuchs, funcionário do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos EUA. Ele deu à União Soviética informações específicas sobre os desenvolvimentos secretos americanos da superbomba. Em 1950, o projeto Super foi jogado no lixo, pois ficou claro para os cientistas ocidentais que esse esquema para uma nova arma não poderia ser implementado. O chefe deste programa foi Edward Teller.

Em 1946, Klaus Fuchs e John desenvolveram as ideias do projeto Super e patentearam seu próprio sistema. Fundamentalmente novo nele era o princípio da implosão radioativa. Na URSS, esse esquema começou a ser considerado um pouco mais tarde - em 1948. Em geral, podemos dizer que no estágio inicial foi completamente baseado em informações americanas recebidas pela inteligência. Mas, continuando a pesquisa já com base nesses materiais, os cientistas soviéticos estavam visivelmente à frente de seus colegas ocidentais, o que permitiu à URSS obter primeiro a primeira e depois a bomba termonuclear mais poderosa.

Em 17 de dezembro de 1945, em uma reunião de um comitê especial estabelecido sob o Conselho de Comissários do Povo da URSS, os físicos nucleares Yakov Zel'dovich, Isaak Pomeranchuk e Julius Khartion fizeram um relatório "Usando a energia nuclear dos elementos leves". Este artigo considerou a possibilidade de usar uma bomba de deutério. Este discurso foi o início do programa nuclear soviético.

Em 1946, estudos teóricos da talha foram realizados no Instituto de Física Química. Os primeiros resultados deste trabalho foram discutidos numa das reuniões do Conselho Científico e Técnico da Primeira Direcção Principal. Dois anos depois, Lavrenty Beria instruiu Kurchatov e Khariton a analisar materiais sobre o sistema von Neumann, que foram entregues à União Soviética graças a agentes secretos no oeste. Os dados desses documentos deram um impulso adicional à pesquisa, graças à qual nasceu o projeto RDS-6.

Evie Mike e Castelo Bravo

Em 1º de novembro de 1952, os americanos testaram a primeira bomba termonuclear do mundo, que ainda não era uma bomba, mas já era seu componente mais importante. A explosão ocorreu no Atol Enivotek, no Oceano Pacífico. e Stanislav Ulam (cada um deles é na verdade o criador da bomba de hidrogênio) pouco antes desenvolveu um projeto de dois estágios, que os americanos testaram. O dispositivo não poderia ser usado como arma, pois foi produzido com deutério. Além disso, distinguia-se pelo seu enorme peso e dimensões. Tal projétil simplesmente não poderia ser lançado de uma aeronave.

O teste da primeira bomba de hidrogênio foi realizado por cientistas soviéticos. Depois que os Estados Unidos souberam do uso bem-sucedido dos RDS-6, ficou claro que era necessário fechar a lacuna com os russos na corrida armamentista o mais rápido possível. O teste americano passou em 1 de março de 1954. O Atol de Bikini, nas Ilhas Marshall, foi escolhido como local de teste. Os arquipélagos do Pacífico não foram escolhidos por acaso. Quase não havia população aqui (e aquelas poucas pessoas que viviam em ilhas próximas foram despejadas na véspera do experimento).

A explosão mais devastadora da bomba de hidrogênio americana ficou conhecida como "Castle Bravo". A potência de carga acabou sendo 2,5 vezes maior do que o esperado. A explosão levou à contaminação radioativa de uma grande área (muitas ilhas e do Oceano Pacífico), o que levou a um escândalo e a uma revisão do programa nuclear.

Desenvolvimento de RDS-6s

O projeto da primeira bomba termonuclear soviética foi nomeado RDS-6s. O plano foi escrito pelo notável físico Andrei Sakharov. Em 1950, o Conselho de Ministros da URSS decidiu concentrar o trabalho na criação de novas armas no KB-11. De acordo com esta decisão, um grupo de cientistas liderados por Igor Tamm foi ao fechado Arzamas-16.

Especialmente para este projeto grandioso, o local de teste de Semipalatinsk foi preparado. Antes do início do teste da bomba de hidrogênio, vários dispositivos de medição, filmagem e gravação foram instalados lá. Além disso, em nome dos cientistas, quase dois mil indicadores apareceram lá. A área afetada pelo teste da bomba de hidrogênio incluiu 190 estruturas.

O experimento de Semipalatinsk foi único não apenas por causa do novo tipo de arma. Foram utilizadas entradas exclusivas projetadas para amostras químicas e radioativas. Apenas uma poderosa onda de choque poderia abri-los. Dispositivos de gravação e filmagem foram instalados em estruturas fortificadas especialmente preparadas na superfície e em bunkers subterrâneos.

despertador

Em 1946, Edward Teller, que trabalhava nos Estados Unidos, desenvolveu o protótipo RDS-6s. Chamava-se Despertador. Inicialmente, o projeto deste dispositivo foi proposto como uma alternativa ao Super. Em abril de 1947, toda uma série de experimentos começou no laboratório de Los Alamos para investigar a natureza dos princípios termonucleares.

Do Despertador, os cientistas esperavam a maior liberação de energia. No outono, Teller decidiu usar deutereto de lítio como combustível para o dispositivo. Os pesquisadores ainda não haviam usado essa substância, mas esperavam que ela aumentasse a eficiência.Curiosamente, Teller já observou em seus memorandos a dependência do programa nuclear do desenvolvimento de computadores. Esta técnica era necessária pelos cientistas para cálculos mais precisos e complexos.

Alarm Clock e RDS-6s tinham muito em comum, mas diferiam em muitos aspectos. A versão americana não era tão prática quanto a soviética devido ao seu tamanho. Ele herdou o tamanho grande do projeto Super. No final, os americanos tiveram que abandonar esse desenvolvimento. Os últimos estudos ocorreram em 1954, após o que ficou claro que o projeto não era lucrativo.

Explosão da primeira bomba termonuclear

O primeiro teste de uma bomba de hidrogênio na história da humanidade ocorreu em 12 de agosto de 1953. De manhã, um clarão brilhante apareceu no horizonte, que cegava até mesmo através dos óculos de proteção. A explosão do RDS-6 acabou sendo 20 vezes mais poderosa que uma bomba atômica. O experimento foi considerado bem sucedido. Os cientistas foram capazes de alcançar um importante avanço tecnológico. Pela primeira vez, o hidreto de lítio foi usado como combustível. Em um raio de 4 quilômetros do epicentro da explosão, a onda destruiu todos os prédios.

Testes subsequentes da bomba de hidrogênio na URSS foram baseados na experiência adquirida com os RDS-6. Esta arma devastadora não era apenas a mais poderosa. Uma vantagem importante da bomba era sua compacidade. O projétil foi colocado no bombardeiro Tu-16. O sucesso permitiu que os cientistas soviéticos ficassem à frente dos americanos. Nos EUA, naquela época, havia um dispositivo termonuclear, do tamanho de uma casa. Não era transportável.

Quando Moscou anunciou que a bomba de hidrogênio da URSS estava pronta, Washington contestou essa informação. O principal argumento dos americanos era o fato de que a bomba termonuclear deveria ser fabricada de acordo com o esquema Teller-Ulam. Foi baseado no princípio da implosão de radiação. Este projeto será implementado na URSS em dois anos, em 1955.

O físico Andrei Sakharov fez a maior contribuição para a criação dos RDS-6. A bomba de hidrogênio foi sua ideia - foi ele quem propôs as soluções técnicas revolucionárias que tornaram possível concluir com sucesso os testes no local de testes de Semipalatinsk. O jovem Sakharov imediatamente se tornou um acadêmico da Academia de Ciências da URSS, e outros cientistas também receberam prêmios e medalhas como Herói do Trabalho Socialista: Yuli Khariton, Kirill Shchelkin, Yakov Zeldovich, Nikolai Dukhov etc. Em 1953, uma bomba de hidrogênio O teste mostrou que a ciência soviética poderia superar o que até recentemente parecia ficção e fantasia. Portanto, imediatamente após a explosão bem-sucedida dos RDS-6, começou o desenvolvimento de projéteis ainda mais poderosos.

RDS-37

Em 20 de novembro de 1955, outro teste da bomba de hidrogênio ocorreu na URSS. Desta vez foi de dois estágios e correspondeu ao esquema Teller-Ulam. A bomba RDS-37 estava prestes a ser lançada de uma aeronave. No entanto, quando ele decolou, ficou claro que os testes teriam que ser realizados em caso de emergência. Ao contrário das previsões dos meteorologistas, o tempo deteriorou-se visivelmente, devido a que nuvens densas cobriram o local do teste.

Pela primeira vez, especialistas foram forçados a pousar um avião com uma bomba termonuclear a bordo. Por algum tempo houve uma discussão no Posto de Comando Central sobre o que fazer a seguir. Foi considerada uma proposta para lançar a bomba nas montanhas próximas, mas essa opção foi rejeitada por ser muito arriscada. Enquanto isso, o avião continuou circulando perto do aterro, produzindo combustível.

Zel'dovich e Sakharov receberam a palavra decisiva. Uma bomba de hidrogênio que não explodiu em um local de teste teria levado ao desastre. Os cientistas compreenderam todo o grau de risco e sua própria responsabilidade e, no entanto, deram uma confirmação por escrito de que o pouso da aeronave seria seguro. Finalmente, o comandante da tripulação do Tu-16, Fyodor Golovashko, recebeu o comando para desembarcar. A aterrissagem foi muito tranquila. Os pilotos mostraram todas as suas habilidades e não entraram em pânico em uma situação crítica. A manobra foi perfeita. O Posto de Comando Central soltou um suspiro de alívio.

O criador da bomba de hidrogênio Sakharov e sua equipe adiaram os testes. A segunda tentativa foi marcada para 22 de novembro. Neste dia, tudo correu sem situações de emergência. A bomba foi lançada de uma altura de 12 quilômetros. Enquanto o projétil estava caindo, o avião conseguiu se retirar para uma distância segura do epicentro da explosão. Poucos minutos depois, o cogumelo nuclear atingiu uma altura de 14 quilômetros e seu diâmetro era de 30 quilômetros.

A explosão não ocorreu sem incidentes trágicos. Da onda de choque a uma distância de 200 quilômetros, o vidro foi derrubado, o que fez com que várias pessoas sofressem. Uma menina que morava em uma aldeia vizinha também morreu, em que o teto desabou. Outra vítima era um soldado que estava em uma área de espera especial. O soldado adormeceu no abrigo e morreu sufocado antes que seus companheiros pudessem tirá-lo.

Desenvolvimento da "bomba czar"

Em 1954, os melhores físicos nucleares do país, sob a liderança, iniciaram o desenvolvimento da bomba termonuclear mais poderosa da história da humanidade. Também participaram do projeto Andrey Sakharov, Viktor Adamsky, Yuri Babaev, Yuri Smirnov, Yuri Trutnev, etc. Devido ao seu poder e tamanho, a bomba ficou conhecida como Tsar Bomba. Os participantes do projeto lembraram mais tarde que esta frase apareceu após a famosa declaração de Khrushchev sobre a "mãe de Kuzka" na ONU. Oficialmente, o projeto foi chamado de AN602.

Ao longo dos sete anos de desenvolvimento, a bomba passou por várias reencarnações. No início, os cientistas planejavam usar componentes de urânio e a reação Jekyll-Hyde, mas depois essa ideia teve que ser abandonada devido ao perigo de contaminação radioativa.

Julgamento na Nova Terra

Por algum tempo, o projeto Tsar Bomba foi congelado, pois Khrushchev estava indo para os Estados Unidos, e houve uma pequena pausa na Guerra Fria. Em 1961, o conflito entre os países reacendeu-se e em Moscovo voltaram a lembrar-se das armas termonucleares. Khrushchev anunciou os próximos testes em outubro de 1961 durante o XXII Congresso do PCUS.

No dia 30, um Tu-95V com uma bomba a bordo decolou de Olenya e seguiu para Novaya Zemlya. O avião atingiu o alvo por duas horas. Outra bomba de hidrogênio soviética foi lançada a uma altitude de 10,5 mil metros acima do local de teste nuclear Dry Nose. O projétil explodiu ainda no ar. Apareceu uma bola de fogo, que atingiu um diâmetro de três quilômetros e quase tocou o chão. Segundo os cientistas, a onda sísmica da explosão cruzou o planeta três vezes. O golpe foi sentido a mil quilômetros de distância, e todos os seres vivos a uma distância de cem quilômetros poderiam receber queimaduras de terceiro grau (isso não aconteceu, pois a área era desabitada).

Naquela época, a bomba termonuclear mais poderosa dos EUA era quatro vezes menos poderosa que a Tsar Bomba. A liderança soviética ficou satisfeita com o resultado do experimento. Em Moscou, eles conseguiram o que tanto queriam da próxima bomba de hidrogênio. O teste mostrou que a URSS tem armas muito mais poderosas que os Estados Unidos. No futuro, o recorde devastador da Tsar Bomba nunca foi quebrado. A explosão mais poderosa da bomba de hidrogênio foi um marco na história da ciência e da Guerra Fria.

Armas termonucleares de outros países

O desenvolvimento britânico da bomba de hidrogênio começou em 1954. O líder do projeto foi William Penney, que já havia sido membro do Projeto Manhattan nos Estados Unidos. Os britânicos tinham migalhas de informações sobre a estrutura das armas termonucleares. Aliados americanos não compartilharam essa informação. Washington citou a Lei de Energia Atômica de 1946. A única exceção para os britânicos foi a permissão para observar os testes. Além disso, eles usaram aeronaves para coletar amostras deixadas após as explosões de projéteis americanos.

A princípio, em Londres, eles decidiram se limitar à criação de uma bomba atômica muito poderosa. Assim começou o teste do Orange Herald. Durante eles, foi lançada a bomba não termonuclear mais poderosa da história da humanidade. Sua desvantagem era o custo excessivo. Em 8 de novembro de 1957, uma bomba de hidrogênio foi testada. A história da criação do dispositivo britânico de dois estágios é um exemplo de progresso bem-sucedido nas condições de ficar para trás duas superpotências discutindo entre si.

Na China, a bomba de hidrogênio apareceu em 1967, na França - em 1968. Assim, há cinco estados no clube de países que possuem armas termonucleares hoje. As informações sobre a bomba de hidrogênio na Coreia do Norte permanecem controversas. O chefe da RPDC afirmou que seus cientistas foram capazes de desenvolver tal projétil. Durante os testes, sismólogos de diferentes países registraram atividade sísmica causada por uma explosão nuclear. Mas ainda não há informações específicas sobre a bomba de hidrogênio na RPDC.

Em 12 de agosto de 1953, a primeira bomba de hidrogênio soviética foi testada no local de testes de Semipalatinsk.

E em 16 de janeiro de 1963, no auge da Guerra Fria, Nikita Khrushchev anunciou ao mundo que a União Soviética possui novas armas de destruição em massa em seu arsenal. Um ano e meio antes, a explosão mais poderosa de uma bomba de hidrogênio do mundo foi realizada na URSS - uma carga com capacidade de mais de 50 megatons foi explodida em Novaya Zemlya. De muitas maneiras, foi essa declaração do líder soviético que conscientizou o mundo sobre a ameaça de uma nova escalada da corrida armamentista nuclear: já em 5 de agosto de 1963, foi assinado um acordo em Moscou proibindo testes de armas nucleares na atmosfera , espaço sideral e debaixo d'água.

História da criação

A possibilidade teórica de obter energia por fusão termonuclear já era conhecida antes da Segunda Guerra Mundial, mas foi a guerra e a corrida armamentista subsequente que levantou a questão da criação de um dispositivo técnico para a criação prática dessa reação. Sabe-se que na Alemanha, em 1944, estavam em andamento trabalhos para iniciar a fusão termonuclear comprimindo o combustível nuclear usando cargas de explosivos convencionais - mas não tiveram sucesso, pois não conseguiram obter as temperaturas e pressões necessárias. Os EUA e a URSS desenvolvem armas termonucleares desde a década de 1940, tendo testado os primeiros dispositivos termonucleares quase simultaneamente no início da década de 1950. Em 1952, no Atol Enewetok, os Estados Unidos realizaram uma explosão de uma carga com capacidade de 10,4 megatons (que é 450 vezes o poder da bomba lançada sobre Nagasaki), e em 1953 um dispositivo com capacidade de 400 quilotons foi testado na URSS.

Os designs dos primeiros dispositivos termonucleares eram inadequados para uso em combate real. Por exemplo, um dispositivo testado pelos Estados Unidos em 1952 era uma estrutura acima do solo tão alta quanto um prédio de 2 andares e pesando mais de 80 toneladas. O combustível termonuclear líquido foi armazenado nele com a ajuda de uma enorme unidade de refrigeração. Portanto, no futuro, a produção em série de armas termonucleares foi realizada usando combustível sólido - deutereto de lítio-6. Em 1954, os Estados Unidos testaram um dispositivo baseado nele no Atol de Bikini e, em 1955, uma nova bomba termonuclear soviética foi testada no local de testes de Semipalatinsk. Em 1957, uma bomba de hidrogênio foi testada no Reino Unido. Em outubro de 1961, uma bomba termonuclear com capacidade de 58 megatons foi detonada na URSS em Novaya Zemlya - a bomba mais poderosa já testada pela humanidade, que entrou na história sob o nome de "Tsar Bomba".

O desenvolvimento posterior visava reduzir o tamanho do design das bombas de hidrogênio, a fim de garantir sua entrega ao alvo por mísseis balísticos. Já nos anos 60, a massa de dispositivos foi reduzida para várias centenas de quilos e, nos anos 70, os mísseis balísticos podiam transportar mais de 10 ogivas ao mesmo tempo - são mísseis com várias ogivas, cada uma das partes pode atingir seu próprio alvo . Até o momento, os Estados Unidos, a Rússia e a Grã-Bretanha têm arsenais termonucleares, testes de cargas termonucleares também foram realizados na China (em 1967) e na França (em 1968).

Como funciona a bomba de hidrogênio

A ação de uma bomba de hidrogênio baseia-se no uso da energia liberada durante a reação de fusão termonuclear de núcleos leves. É essa reação que ocorre no interior das estrelas, onde, sob a influência de temperaturas ultra-altas e pressões gigantescas, núcleos de hidrogênio colidem e se fundem em núcleos de hélio mais pesados. Durante a reação, parte da massa dos núcleos de hidrogênio é convertida em uma grande quantidade de energia - graças a isso, as estrelas liberam uma enorme quantidade de energia constantemente. Os cientistas copiaram essa reação usando isótopos de hidrogênio - deutério e trítio, que deram o nome de "bomba de hidrogênio". Inicialmente, isótopos líquidos de hidrogênio foram usados ​​para produzir cargas, e mais tarde foi usado lítio-6 deutereto, um composto sólido de deutério e um isótopo de lítio.

O deutereto de lítio-6 é o principal componente da bomba de hidrogênio, combustível termonuclear. Já armazena deutério, e o isótopo de lítio serve como matéria-prima para a formação do trítio. Para iniciar uma reação de fusão, é necessário criar altas temperaturas e pressões, bem como isolar o trítio do lítio-6. Estas condições são fornecidas da seguinte forma.

O invólucro do recipiente para combustível termonuclear é feito de urânio-238 e plástico, ao lado do recipiente é colocada uma carga nuclear convencional com capacidade de vários quilotons - é chamado de gatilho ou iniciador de carga de uma bomba de hidrogênio. Durante a explosão da carga inicial de plutônio, sob a influência da poderosa radiação de raios-X, o invólucro do recipiente se transforma em plasma, encolhendo milhares de vezes, o que cria a alta pressão necessária e a enorme temperatura. Ao mesmo tempo, os nêutrons emitidos pelo plutônio interagem com o lítio-6, formando o trítio. Os núcleos de deutério e trítio interagem sob a influência de temperatura e pressão ultra-altas, o que leva a uma explosão termonuclear.

Se você fizer várias camadas de urânio-238 e deutereto de lítio-6, cada uma delas adicionará seu poder à explosão da bomba - ou seja, esse "puff" permite aumentar o poder da explosão quase ilimitadamente. Graças a isso, uma bomba de hidrogênio pode ser feita de quase qualquer potência e será muito mais barata do que uma bomba nuclear convencional da mesma potência.