Uma bomba de hidrogênio (Hydrogen Bomb, HB, VB) é uma arma de destruição em massa com incrível poder destrutivo (seu poder é estimado em megatons de TNT). O princípio de funcionamento da bomba e o esquema de estrutura baseiam-se no uso da energia de fusão termonuclear de núcleos de hidrogênio. Os processos que ocorrem durante uma explosão são semelhantes aos que ocorrem nas estrelas (incluindo o Sol). O primeiro teste de um WB adequado para transporte em longas distâncias (projeto de A.D. Sakharov) foi realizado na União Soviética em um campo de treinamento perto de Semipalatinsk.
reação termonuclear
O sol contém enormes reservas de hidrogênio, que está sob a influência constante de pressão e temperatura ultra-alta (cerca de 15 milhões de graus Kelvin). Em uma densidade e temperatura tão extremas do plasma, os núcleos dos átomos de hidrogênio colidem aleatoriamente uns com os outros. O resultado das colisões é a fusão de núcleos e, como resultado, a formação de núcleos de um elemento mais pesado - hélio. Reações desse tipo são chamadas de fusão termonuclear, são caracterizadas pela liberação de uma enorme quantidade de energia.
As leis da física explicam a liberação de energia durante uma reação termonuclear da seguinte forma: parte da massa de núcleos leves envolvidos na formação de elementos mais pesados permanece sem uso e se transforma em energia pura em quantidades enormes. É por isso que nosso corpo celeste perde aproximadamente 4 milhões de toneladas de matéria por segundo, liberando um fluxo contínuo de energia para o espaço sideral.
Isótopos de hidrogênio
O mais simples de todos os átomos existentes é o átomo de hidrogênio. Consiste em apenas um próton, que forma o núcleo, e um único elétron, girando em torno dele. Como resultado de estudos científicos da água (H2O), verificou-se que a chamada água "pesada" está presente nela em pequenas quantidades. Ele contém isótopos "pesados" de hidrogênio (2H ou deutério), cujos núcleos, além de um próton, também contêm um nêutron (uma partícula com massa próxima a um próton, mas desprovida de carga).
A ciência também conhece o trítio - o terceiro isótopo do hidrogênio, cujo núcleo contém 1 próton e 2 nêutrons ao mesmo tempo. O trítio é caracterizado pela instabilidade e constante decaimento espontâneo com liberação de energia (radiação), resultando na formação de um isótopo de hélio. Traços de trítio são encontrados nas camadas superiores da atmosfera terrestre: é lá, sob a influência dos raios cósmicos, que as moléculas de gás que formam o ar sofrem mudanças semelhantes. Também é possível obter trítio em um reator nuclear irradiando o isótopo de lítio-6 com um poderoso fluxo de nêutrons.
Desenvolvimento e primeiros testes da bomba de hidrogênio
Como resultado de uma análise teórica completa, especialistas da URSS e dos EUA chegaram à conclusão de que uma mistura de deutério e trítio facilita o início de uma reação de fusão termonuclear. Armados com esse conhecimento, cientistas dos Estados Unidos começaram a criar uma bomba de hidrogênio na década de 1950. E já na primavera de 1951, um teste de teste foi realizado no local de teste de Eniwetok (um atol no Oceano Pacífico), mas apenas a fusão termonuclear parcial foi alcançada.
Pouco mais de um ano se passou e, em novembro de 1952, foi realizado um segundo teste de uma bomba de hidrogênio com capacidade de cerca de 10 Mt em TNT. No entanto, essa explosão dificilmente pode ser chamada de explosão de uma bomba termonuclear no sentido moderno: na verdade, o dispositivo era um grande recipiente (do tamanho de uma casa de três andares) cheio de deutério líquido.
Na Rússia, eles também se dedicaram ao aprimoramento de armas atômicas, e a primeira bomba de hidrogênio do A.D. Sakharova foi testado no local de testes Semipalatinsk em 12 de agosto de 1953. O RDS-6 (esse tipo de arma de destruição em massa foi apelidado de sopro de Sakharov, pois seu esquema implicava a colocação sequencial de camadas de deutério ao redor da carga iniciadora) tinha um poder de 10 Mt. No entanto, ao contrário da "casa de três andares" americana, a bomba soviética era compacta e poderia ser rapidamente entregue ao local de lançamento em território inimigo em um bombardeiro estratégico.
Tendo aceitado o desafio, em março de 1954 os Estados Unidos explodiram uma bomba aérea mais poderosa (15 Mt) em um local de teste no Atol de Bikini (Oceano Pacífico). O teste provocou a liberação de uma grande quantidade de substâncias radioativas na atmosfera, algumas das quais caíram com precipitação a centenas de quilômetros do epicentro da explosão. O navio japonês "Lucky Dragon" e os instrumentos instalados na ilha de Roguelap registraram um aumento acentuado da radiação.
Como os processos que ocorrem durante a detonação de uma bomba de hidrogênio produzem hélio estável e seguro, esperava-se que as emissões radioativas não excedessem o nível de contaminação de um detonador de fusão atômica. Mas os cálculos e medições de precipitação radioativa real variaram muito, tanto em quantidade quanto em composição. Portanto, a liderança dos EUA decidiu suspender temporariamente o projeto dessas armas até um estudo completo de seu impacto no meio ambiente e nos seres humanos.
Vídeo: testes na URSS
Bomba Tsar - bomba termonuclear da URSS
A URSS colocou um ponto importante na cadeia de acumular a tonelagem de bombas de hidrogênio quando, em 30 de outubro de 1961, uma bomba Tsar de 50 megatons (a maior da história) foi testada em Novaya Zemlya - resultado de muitos anos de trabalho do grupo de pesquisa A. D. Sakharov. A explosão trovejou a uma altitude de 4 quilômetros, e a onda de choque foi registrada três vezes por instrumentos ao redor do globo. Apesar do fato de que o teste não revelou nenhuma falha, a bomba nunca entrou em serviço. Mas o próprio fato de os soviéticos possuírem tais armas causou uma impressão indelével em todo o mundo, e nos Estados Unidos eles pararam de ganhar a tonelagem do arsenal nuclear. Na Rússia, por sua vez, eles decidiram se recusar a colocar ogivas de hidrogênio em serviço de combate.
Uma bomba de hidrogênio é o dispositivo técnico mais complexo, cuja explosão requer uma série de processos sequenciais.
Primeiro, ocorre a detonação da carga iniciadora localizada no interior do invólucro da VB (bomba atômica em miniatura), o que resulta em uma poderosa emissão de nêutrons e na criação de uma alta temperatura necessária para iniciar a fusão termonuclear na carga principal. Um bombardeio maciço de nêutrons da inserção de deutereto de lítio (obtido pela combinação de deutério com o isótopo de lítio-6) começa.
Sob a influência de nêutrons, o lítio-6 é dividido em trítio e hélio. O fusível atômico neste caso torna-se uma fonte de materiais necessários para a ocorrência da fusão termonuclear na própria bomba detonada.
A mistura de trítio e deutério desencadeia uma reação termonuclear, resultando em um rápido aumento da temperatura dentro da bomba, e mais e mais hidrogênio está envolvido no processo.
O princípio de funcionamento de uma bomba de hidrogênio implica um fluxo ultrarrápido desses processos (o dispositivo de carga e o layout dos principais elementos contribuem para isso), que parecem instantâneos para o observador.
Superbomba: Fissão, Fusão, Fissão
A sequência de processos descritos acima termina após o início da reação do deutério com o trítio. Além disso, decidiu-se usar a fissão nuclear, e não a fusão de outras mais pesadas. Após a fusão dos núcleos de trítio e deutério, são liberados hélio livre e nêutrons rápidos, cuja energia é suficiente para iniciar o início da fissão dos núcleos de urânio-238. Os nêutrons rápidos podem separar átomos da casca de urânio de uma superbomba. A fissão de uma tonelada de urânio gera energia da ordem de 18 Mt. Nesse caso, a energia é gasta não apenas na criação de uma onda explosiva e na liberação de uma enorme quantidade de calor. Cada átomo de urânio decai em dois "fragmentos" radioativos. Um “buquê” inteiro é formado por vários elementos químicos (até 36) e cerca de duzentos isótopos radioativos. É por esta razão que se formam numerosas partículas radioativas, registradas a centenas de quilômetros do epicentro da explosão.
Após a queda da Cortina de Ferro, soube-se que na URSS planejavam desenvolver a "Bomba Tsar", com capacidade de 100 Mt. Devido ao fato de que naquela época não havia aeronave capaz de transportar uma carga tão grande, a ideia foi abandonada em favor de uma bomba de 50 Mt.
Consequências da explosão da bomba de hidrogênio
onda de choque
A explosão de uma bomba de hidrogênio acarreta destruição e consequências em larga escala, e o impacto primário (óbvio, direto) é de natureza tripla. O mais óbvio de todos os impactos diretos é a onda de choque de ultra-alta intensidade. Sua capacidade destrutiva diminui com a distância do epicentro da explosão e também depende do poder da própria bomba e da altura em que a carga detonou.
efeito térmico
O efeito do impacto térmico de uma explosão depende dos mesmos fatores que a potência da onda de choque. Mas mais um é adicionado a eles - o grau de transparência das massas de ar. O nevoeiro ou até mesmo um leve nublado reduz drasticamente o raio de dano, no qual um flash térmico pode causar queimaduras graves e perda de visão. A explosão de uma bomba de hidrogênio (mais de 20 Mt) gera uma quantidade incrível de energia térmica, suficiente para derreter concreto a uma distância de 5 km, evaporar quase toda a água de um pequeno lago a uma distância de 10 km, destruir a mão de obra inimiga , equipamentos e edifícios à mesma distância . No centro, forma-se um funil com diâmetro de 1-2 km e profundidade de até 50 m, coberto por uma espessa camada de massa vítrea (vários metros de rochas com alto teor de areia derretem quase instantaneamente, transformando-se em vidro).
De acordo com cálculos de testes do mundo real, as pessoas têm 50% de chance de permanecer vivas se:
- Eles estão localizados em um abrigo de concreto armado (subterrâneo) a 8 km do epicentro da explosão (EV);
- Estão localizados em edifícios residenciais a uma distância de 15 km da EW;
- Eles se encontrarão em uma área aberta a uma distância de mais de 20 km do EV em caso de baixa visibilidade (para uma atmosfera "limpa", a distância mínima nesse caso será de 25 km).
Com a distância do VE, a probabilidade de se manter vivo entre as pessoas que se encontram em áreas abertas também aumenta bastante. Portanto, a uma distância de 32 km, será de 90 a 95%. Um raio de 40-45 km é o limite para o impacto primário da explosão.
Bola fogo
Outro impacto óbvio da explosão de uma bomba de hidrogênio são as tempestades de fogo autossustentáveis (furacões), que são formadas devido ao envolvimento de massas colossais de material combustível na bola de fogo. Mas, apesar disso, a consequência mais perigosa da explosão em termos de impacto será a poluição radioativa do meio ambiente por dezenas de quilômetros ao redor.
Cair
A bola de fogo que surgiu após a explosão é rapidamente preenchida com partículas radioativas em grandes quantidades (produtos de decomposição de núcleos pesados). O tamanho das partículas é tão pequeno que, quando chegam às camadas superiores da atmosfera, conseguem permanecer lá por muito tempo. Tudo o que a bola de fogo atinge na superfície da terra instantaneamente se transforma em cinzas e poeira, e depois é arrastado para a coluna de fogo. Os vórtices de chama misturam essas partículas com partículas carregadas, formando uma mistura perigosa de poeira radioativa, cujo processo de sedimentação dos grânulos se estende por um longo tempo.
A poeira grossa se deposita rapidamente, mas a poeira fina é transportada por correntes de ar por grandes distâncias, caindo gradualmente da nuvem recém-formada. Nas imediações do EW, as partículas maiores e mais carregadas se depositam, a centenas de quilômetros dele, ainda é possível ver partículas de cinzas que são visíveis a olho nu. São eles que formam uma cobertura mortal, com vários centímetros de espessura. Quem se aproximar dele corre o risco de receber uma dose séria de radiação.
Partículas menores e indistinguíveis podem "pairar" na atmosfera por muitos anos, girando repetidamente ao redor da Terra. No momento em que caem na superfície, eles estão praticamente perdendo sua radioatividade. O mais perigoso é o estrôncio-90, que tem meia-vida de 28 anos e gera radiação estável durante todo esse tempo. Sua aparência é determinada por instrumentos ao redor do mundo. "Aterrissando" na grama e na folhagem, envolve-se nas cadeias alimentares. Por isso, o estrôncio-90, que se acumula nos ossos, é encontrado em pessoas a milhares de quilômetros dos locais de teste. Mesmo que seu conteúdo seja extremamente pequeno, a perspectiva de ser um "polígono de armazenamento de resíduos radioativos" não é um bom presságio para uma pessoa, levando ao desenvolvimento de neoplasias malignas ósseas. Nas regiões da Rússia (assim como em outros países) próximas aos locais de lançamentos de testes de bombas de hidrogênio, ainda é observado um aumento do fundo radioativo, o que mais uma vez comprova a capacidade desse tipo de arma de deixar consequências significativas.
Vídeo da bomba H
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Em 12 de agosto de 1953, às 7h30, a primeira bomba de hidrogênio soviética foi testada no local de testes de Semipalatinsk, que tinha o nome de serviço "Produto RDS-6c". Foi o quarto teste soviético de uma arma nuclear.
O início do primeiro trabalho sobre o programa termonuclear na URSS remonta a 1945. Em seguida, foram recebidas informações sobre as pesquisas que estão sendo realizadas nos Estados Unidos sobre o problema termonuclear. Eles foram iniciados pelo físico americano Edward Teller em 1942. O conceito de armas termonucleares de Teller foi tomado como base, que recebeu o nome de "tubo" nos círculos dos cientistas nucleares soviéticos - um recipiente cilíndrico com deutério líquido, que deveria ser aquecido pela explosão de um dispositivo iniciador como um convencional bomba atômica. Somente em 1950, os americanos descobriram que o "tubo" não era promissor e continuaram a desenvolver outros projetos. Mas a essa altura, os físicos soviéticos já haviam desenvolvido independentemente outro conceito de armas termonucleares, que logo - em 1953 - levaram ao sucesso.
Andrei Sakharov apresentou um esquema alternativo para a bomba de hidrogênio. A bomba foi baseada na ideia de "puff" e no uso de deutereto de lítio-6. Desenvolvido no KB-11 (hoje é a cidade de Sarov, antiga Arzamas-16, região de Nizhny Novgorod), a carga termonuclear RDS-6s era um sistema esférico de camadas de urânio e combustível termonuclear cercado por um explosivo químico.
Para aumentar a liberação de energia da carga, o trítio foi usado em seu projeto. A principal tarefa na criação de tal arma foi usar a energia liberada durante a explosão de uma bomba atômica para aquecer e incendiar o hidrogênio pesado - deutério, para realizar reações termonucleares com a liberação de energia que pode se sustentar. Para aumentar a proporção de deutério "queimado", Sakharov propôs cercar o deutério com uma concha de urânio natural comum, que deveria retardar a expansão e, mais importante, aumentar significativamente a densidade do deutério. O fenômeno da compressão por ionização do combustível termonuclear, que se tornou a base da primeira bomba de hidrogênio soviética, ainda é chamado de "sacarização".
De acordo com os resultados do trabalho na primeira bomba de hidrogênio, Andrei Sakharov recebeu o título de Herói do Trabalho Socialista e laureado com o Prêmio Stalin.
O "Produto RDS-6s" foi feito na forma de uma bomba transportável pesando 7 toneladas, que foi colocada na escotilha do bombardeiro Tu-16. Para efeito de comparação, a bomba criada pelos americanos pesava 54 toneladas e era do tamanho de uma casa de três andares.
Para avaliar os efeitos destrutivos da nova bomba, uma cidade foi construída no local de testes de Semipalatinsk a partir de edifícios industriais e administrativos. No total, havia 190 estruturas diferentes em campo. Neste teste, pela primeira vez, foram utilizadas tomadas de vácuo de amostras radioquímicas, que se abriram automaticamente sob a ação de uma onda de choque. No total, 500 diferentes dispositivos de medição, gravação e filmagem instalados em casamatas subterrâneas e estruturas de solo sólido foram preparados para testar os RDS-6. Aviação e suporte técnico de testes - medição da pressão da onda de choque na aeronave no ar no momento da explosão do produto, amostragem de ar da nuvem radioativa, fotografia aérea da área foi realizada por um voo especial unidade. A bomba foi detonada remotamente, dando um sinal do controle remoto, que estava localizado no bunker.
Foi decidido fazer uma explosão em uma torre de aço de 40 metros de altura, a carga estava localizada a uma altura de 30 metros. O solo radioativo de testes anteriores foi removido a uma distância segura, instalações especiais foram reconstruídas em seus próprios lugares em fundações antigas, um bunker foi construído a 5 metros da torre para instalar equipamentos desenvolvidos no Instituto de Física Química da Academia de Ciências da URSS , que registra processos termonucleares.
Equipamento militar de todos os tipos de tropas foi instalado no campo. Durante os testes, todas as estruturas experimentais em um raio de até quatro quilômetros foram destruídas. A explosão de uma bomba de hidrogênio poderia destruir completamente uma cidade de 8 quilômetros de diâmetro. As consequências ambientais da explosão foram horríveis: a primeira explosão foi responsável por 82% do estrôncio-90 e 75% do césio-137.
O poder da bomba atingiu 400 quilotons, 20 vezes mais que as primeiras bombas atômicas nos EUA e na URSS.
O trabalho na criação da bomba de hidrogênio foi a primeira "batalha de inteligência" intelectual do mundo em uma escala verdadeiramente global. A criação da bomba de hidrogênio iniciou o surgimento de áreas científicas completamente novas - a física do plasma de alta temperatura, a física das densidades de energia ultra-altas e a física das pressões anômalas. Pela primeira vez na história da humanidade, a modelagem matemática foi usada em larga escala.
O trabalho no "produto RDS-6s" criou uma reserva científica e técnica, que foi usada no desenvolvimento de uma bomba de hidrogênio incomparavelmente mais avançada de um tipo fundamentalmente novo - uma bomba de hidrogênio com design de dois estágios.
A bomba de hidrogênio projetada por Sakharov não apenas se tornou um sério contra-argumento no confronto político entre os EUA e a URSS, mas também causou o rápido desenvolvimento da cosmonáutica soviética naqueles anos. Foi após testes nucleares bem-sucedidos que OKB Korolev recebeu uma importante tarefa do governo para desenvolver um míssil balístico intercontinental para entregar a carga criada ao alvo. Posteriormente, o foguete, chamado de "sete", lançou o primeiro satélite artificial da Terra no espaço, e foi nele que o primeiro cosmonauta do planeta, Yuri Gagarin, foi lançado.
O material foi elaborado com base em informações de fontes abertas
Em 16 de janeiro de 1963, Nikita Khrushchev anunciou a criação de uma bomba de hidrogênio na URSS. E esta é mais uma ocasião para relembrar a escala de suas consequências devastadoras e a ameaça representada pelas armas de destruição em massa.
Em 16 de janeiro de 1963, Nikita Khrushchev anunciou que uma bomba de hidrogênio havia sido criada na URSS, após o que os testes nucleares foram interrompidos. A crise caribenha de 1962 mostrou o quão frágil e indefeso o mundo pode ser contra o pano de fundo de uma ameaça nuclear, então, em uma corrida sem sentido para destruir um ao outro, a URSS e os EUA conseguiram chegar a um compromisso e assinar o primeiro tratado que regulou o desenvolvimento de armas nucleares, o Tratado de Proibição de Testes Nucleares na atmosfera, espaço e água, ao qual muitos países do mundo aderiram posteriormente.
Na URSS e nos EUA, os testes de armas nucleares são realizados desde meados da década de 1940. A possibilidade teórica de obtenção de energia por fusão termonuclear já era conhecida antes da Segunda Guerra Mundial. Sabe-se também que na Alemanha, em 1944, estavam em andamento trabalhos para iniciar a fusão termonuclear comprimindo combustível nuclear usando cargas explosivas convencionais, mas não tiveram sucesso porque não conseguiram obter as temperaturas e pressões necessárias.
Ao longo dos 15 anos de testes de armas nucleares na URSS e nos EUA, muitas descobertas foram feitas no campo da química e da física, o que levou à produção de dois tipos de bombas - atômica e de hidrogênio. O princípio de seu trabalho é um pouco diferente: se a explosão de uma bomba atômica leva ao decaimento do núcleo, a bomba de hidrogênio explode devido à síntese de elementos com a liberação de uma enorme quantidade de energia. É essa reação que ocorre no interior das estrelas, onde, sob a influência de temperaturas ultra-altas e pressões gigantescas, os núcleos de hidrogênio colidem e se fundem em núcleos de hélio mais pesados. A quantidade de energia resultante é suficiente para iniciar uma reação em cadeia envolvendo todo o hidrogênio possível. É por isso que as estrelas não se apagam, e a explosão de uma bomba de hidrogênio tem um poder tão destrutivo.
Como funciona?
Os cientistas copiaram essa reação usando isótopos líquidos de hidrogênio - deutério e trítio, que deram o nome de "bomba de hidrogênio". Posteriormente, foi utilizado o lítio-6 deutério, um composto sólido de deutério e um isótopo de lítio, que, em suas propriedades químicas, é um análogo do hidrogênio. Assim, o deutereto de lítio-6 é um combustível de bomba e, de fato, acaba sendo mais "limpo" do que o urânio-235 ou o plutônio, que são usados em bombas atômicas e causam poderosa radiação. No entanto, para que a própria reação do hidrogênio comece, algo deve aumentar muito forte e dramaticamente as temperaturas dentro do projétil, para o qual uma carga nuclear convencional é usada. Mas o recipiente para combustível termonuclear é feito de urânio-238 radioativo, alternando-o com camadas de deutério, razão pela qual as primeiras bombas soviéticas desse tipo foram chamadas de "camadas". É por causa deles que todos os seres vivos, mesmo a centenas de quilômetros da explosão e sobrevivendo à explosão, podem receber uma dose de radiação que levará a doenças graves e morte.
Por que a explosão forma um "cogumelo"?
Na verdade, uma nuvem em forma de cogumelo é um fenômeno físico comum. Essas nuvens são formadas durante explosões comuns de poder suficiente, durante erupções vulcânicas, incêndios fortes e quedas de meteoritos. O ar quente sempre sobe acima do ar frio, mas aqui aquece tão rápido e tão poderosamente que sobe em uma coluna visível, gira em um vórtice anular e puxa uma "perna" atrás dele - uma coluna de poeira e fumaça da superfície do a Terra. Subindo, o ar esfria gradativamente, tornando-se como uma nuvem comum devido à condensação do vapor d'água. No entanto, isso não é tudo. Muito mais perigoso para os humanos onda de choque, divergindo ao longo da superfície da Terra do epicentro da explosão ao longo de um círculo com um raio de até 700 km, e precipitação radioativa caindo dessa mesma nuvem de cogumelo.
60 bombas de hidrogênio soviéticas
Até 1963, mais de 200 explosões de testes nucleares foram realizadas na URSS, 60 das quais foram termonucleares, ou seja, não uma bomba atômica, mas uma bomba de hidrogênio explodiu. Três ou quatro experimentos poderiam ser realizados nos locais de teste por dia, durante os quais a dinâmica da explosão, as habilidades de ataque e os danos potenciais ao inimigo foram estudados.
O primeiro protótipo foi explodido em 27 de agosto de 1949, e o último teste de uma arma nuclear na URSS foi feito em 25 de dezembro de 1962. Todos os testes ocorreram principalmente em dois locais de teste - no local de teste de Semipalatinsk ou "Siyap", localizado no território do Cazaquistão, e em Novaya Zemlya, um arquipélago no Oceano Ártico.
12 de agosto de 1953: O primeiro teste da bomba de hidrogênio na URSS
A primeira explosão de hidrogênio foi realizada nos Estados Unidos em 1952 no atol de Eniwetok. Lá eles realizaram uma explosão de uma carga com capacidade de 10,4 megatons, que era 450 vezes o poder da bomba Fat Man lançada sobre Nagasaki. No entanto, é impossível chamar esse dispositivo de bomba no verdadeiro sentido da palavra. Era um prédio de três andares cheio de deutério líquido.
Mas a primeira arma termonuclear na URSS foi testada em agosto de 1953 no local de testes de Semipalatinsk. Já era uma verdadeira bomba lançada de um avião. O projeto foi desenvolvido em 1949 (mesmo antes da primeira bomba nuclear soviética ser testada) por Andrei Sakharov e Yuli Khariton. A potência da explosão foi equivalente a 400 quilotons, mas estudos mostraram que a potência poderia ser aumentada para 750 quilotons, já que apenas 20% do combustível foi consumido em uma reação termonuclear.
A bomba mais poderosa do mundo
A explosão mais poderosa da história foi iniciada por um grupo de físicos nucleares liderados pelo acadêmico da Academia de Ciências da URSS I.V. Kurchatov em 30 de outubro de 1961 no campo de treinamento Dry Nose no arquipélago de Novaya Zemlya. O poder medido da explosão foi de 58,6 megatons, muitas vezes maior do que todas as explosões experimentais realizadas no território da URSS ou dos EUA. Foi originalmente planejado que a bomba seria ainda maior e mais poderosa, mas não havia uma única aeronave que pudesse levantar mais peso no ar.
A bola de fogo da explosão atingiu um raio de aproximadamente 4,6 quilômetros. Teoricamente, ela poderia crescer até a superfície da Terra, mas isso foi impedido por uma onda de choque refletida, que levantou o fundo da bola e a jogou para longe da superfície. A explosão do cogumelo nuclear atingiu uma altura de 67 quilômetros (para comparação: aeronaves modernas de passageiros voam a uma altitude de 8 a 11 quilômetros). A apreciável onda de pressão atmosférica que surgiu como resultado da explosão deu três voltas ao redor do globo, espalhando-se em apenas alguns segundos, e a onda sonora atingiu a ilha Dikson a uma distância de cerca de 800 quilômetros do epicentro da explosão (a distância de Moscou a São Petersburgo). Tudo a uma distância de dois ou três quilômetros estava contaminado com radiação.
Sergey LESKOV
Em 12 de agosto de 1953, a primeira bomba de hidrogênio do mundo foi testada no local de testes de Semipalatinsk. Foi o quarto teste soviético de uma arma nuclear. A potência da bomba, que tinha o código secreto “RDS-6 s product”, chegou a 400 quilotons, 20 vezes mais que as primeiras bombas atômicas dos EUA e da URSS. Após o teste, Kurchatov virou-se para Sakharov, de 32 anos, com uma profunda reverência: “Obrigado, o salvador da Rússia!”
Qual é melhor - Bee Line ou MTS? Uma das questões mais prementes da vida cotidiana russa. Meio século atrás, em um círculo restrito de físicos nucleares, a questão era igualmente aguda: o que é melhor - uma bomba atômica ou uma bomba de hidrogênio, que também é termonuclear? A bomba atômica, que os americanos fizeram em 1945, e nós fizemos em 1949, é construída com base no princípio de liberar energia colossal pela divisão de núcleos pesados de urânio ou plutônio artificial. Uma bomba termonuclear é construída com um princípio diferente: a energia é liberada pela fusão de isótopos leves de hidrogênio, deutério e trítio. Materiais baseados em elementos leves não possuem massa crítica, o que foi um grande desafio de projeto na bomba atômica. Além disso, a síntese de deutério e trítio libera 4,2 vezes mais energia do que a fissão de núcleos de mesma massa de urânio-235. Em suma, a bomba de hidrogênio é uma arma muito mais poderosa que a bomba atômica.
Naqueles anos, o poder destrutivo da bomba de hidrogênio não afugentou nenhum dos cientistas. O mundo entrou na era da Guerra Fria, o macarthismo grassava nos Estados Unidos e outra onda de revelações surgiu na URSS. Apenas Pyotr Kapitsa se permitiu diligências, que nem sequer compareceu à reunião solene na Academia de Ciências por ocasião do 70º aniversário de Stalin. A questão de sua expulsão das fileiras da academia foi discutida, mas a situação foi salva pelo presidente da Academia de Ciências Sergei Vavilov, que observou que o primeiro a ser excluído foi o escritor clássico Sholokhov, que economiza em todas as reuniões sem exceção.
Ao criar a bomba atômica, como você sabe, os dados de inteligência ajudaram os cientistas. Mas nossos agentes quase arruinaram a bomba de hidrogênio. As informações obtidas do famoso Klaus Fuchs levaram a um beco sem saída para físicos americanos e soviéticos. O grupo sob o comando de Zeldovich perdeu 6 anos para verificar os dados errôneos. A inteligência forneceu a opinião do famoso Niels Bohr sobre a irrealidade da "superbomba". Mas a URSS tinha suas próprias idéias, para provar cujas perspectivas para Stalin e Beria, que estavam "perseguindo" a bomba atômica com força e força, não era fácil e arriscado. Esta circunstância não deve ser esquecida em disputas infrutíferas e estúpidas sobre quem trabalhou mais em armas nucleares - inteligência soviética ou ciência soviética.
O trabalho na bomba de hidrogênio foi a primeira corrida intelectual da história humana. Para criar uma bomba atômica, era importante, antes de tudo, resolver problemas de engenharia, lançar trabalhos em grande escala em minas e colheitadeiras. A bomba de hidrogênio, por outro lado, levou ao surgimento de novas áreas científicas - a física do plasma de alta temperatura, a física das densidades de energia ultra-altas e a física das pressões anômalas. Pela primeira vez tive que recorrer à ajuda da modelagem matemática. Ficando atrás dos Estados Unidos no campo dos computadores (os dispositivos de von Neumann já estavam em uso no exterior), nossos cientistas compensaram com métodos computacionais engenhosos em máquinas de somar primitivas.
Em uma palavra, foi a primeira batalha de inteligência do mundo. E a URSS venceu esta batalha. Andrei Sakharov, um funcionário comum do grupo Zeldovich, apresentou um esquema alternativo para a bomba de hidrogênio. Em 1949, ele propôs a ideia original do chamado "puff", onde o urânio-238 barato era usado como um material nuclear eficaz, considerado lixo na produção de urânio para armas. Mas se esse "resíduo" for bombardeado por nêutrons de fusão, que são 10 vezes mais intensivos em energia do que os nêutrons de fissão, então o urânio-238 começa a fissão e o custo de produção de cada quiloton diminui muitas vezes. O fenômeno da compressão por ionização do combustível termonuclear, que se tornou a base da primeira bomba de hidrogênio soviética, ainda é chamado de "sacarização". Vitaly Ginzburg propôs o deutereto de lítio como combustível.
O trabalho nas bombas atômica e de hidrogênio prosseguiu em paralelo. Mesmo antes dos testes da bomba atômica em 1949, Vavilov e Khariton informaram Beria sobre o "sloika". Após a infame diretiva do presidente Truman no início de 1950, em uma reunião do Comitê Especial presidido por Beria, decidiu-se acelerar o trabalho no projeto Sakharov com um TNT equivalente a 1 megaton e um período de teste em 1954.
Em 1º de novembro de 1952, no atol de Elugelub, os Estados Unidos testaram o dispositivo termonuclear Mike com uma liberação de energia de 10 megatons, 500 vezes mais potente que a bomba lançada sobre Hiroshima. No entanto, "Mike" não era uma bomba - uma estrutura gigante do tamanho de uma casa de dois andares. Mas o poder da explosão foi incrível. O fluxo de nêutrons foi tão grande que dois novos elementos, einstênio e férmio, foram descobertos.
Todas as forças foram lançadas contra a bomba de hidrogênio. A obra não foi retardada nem pela morte de Stalin nem pela prisão de Beria. Finalmente, em 12 de agosto de 1953, a primeira bomba de hidrogênio do mundo foi testada em Semipalatinsk. As consequências ambientais foram terríveis. A participação da primeira explosão durante todo o tempo de testes nucleares em Semipalatinsk é responsável por 82% do estrôncio-90 e 75% do césio-137. Mas então ninguém pensou em contaminação radioativa, assim como na ecologia em geral.
A primeira bomba de hidrogênio foi a razão para o rápido desenvolvimento da cosmonáutica soviética. Após os testes nucleares, o Korolyov Design Bureau recebeu a tarefa de desenvolver um míssil balístico intercontinental para esta carga. Este foguete, chamado de "sete", lançou o primeiro satélite artificial da Terra no espaço, e o primeiro cosmonauta do planeta, Yuri Gagarin, foi lançado nele.
Em 6 de novembro de 1955, foi realizado pela primeira vez o teste de uma bomba de hidrogênio lançada de um avião Tu-16. Nos Estados Unidos, o lançamento da bomba de hidrogênio não ocorreu até 21 de maio de 1956. Mas descobriu-se que a primeira bomba de Andrei Sakharov também era um beco sem saída e nunca mais foi testada. Ainda antes, em 1º de março de 1954, perto do Atol de Bikini, os Estados Unidos explodiram uma carga de energia inédita - 15 megatons. Foi baseado na ideia de Teller e Ulam sobre a compressão de um conjunto termonuclear não por energia mecânica e um fluxo de nêutrons, mas pela radiação da primeira explosão, o chamado iniciador. Após o calvário, que se transformou em baixas entre a população civil, Igor Tamm exigiu que seus colegas abandonassem todas as ideias anteriores, até mesmo o orgulho nacional do “sloika” e encontrassem um caminho fundamentalmente novo: “Tudo o que fizemos até agora não tem importância. usar para qualquer um. Estamos desempregados. Tenho certeza de que em poucos meses alcançaremos a meta.”
E já na primavera de 1954, os físicos soviéticos tiveram a ideia de um iniciador explosivo. A autoria da ideia pertence a Zeldovich e Sakharov. Em 22 de novembro de 1955, um Tu-16 lançou uma bomba com capacidade projetada de 3,6 megatons sobre o local de testes de Semipalatinsk. Durante esses testes, houve mortos, o raio de destruição atingiu 350 km, sofreu Semipalatinsk.
À frente havia uma corrida armamentista nuclear. Mas em 1955 ficou claro que a URSS havia alcançado a paridade nuclear com os Estados Unidos.
BOMBA DE HIDROGÊNIO, arma de grande poder destrutivo (da ordem de megatons em equivalente de TNT), cujo princípio de funcionamento se baseia na reação de fusão termonuclear de núcleos leves. A fonte de energia da explosão são processos semelhantes aos que ocorrem no Sol e em outras estrelas.
Em 1961, ocorreu a explosão mais poderosa da bomba de hidrogênio.
Na manhã de 30 de outubro às 11h32. uma bomba de hidrogênio com capacidade de 50 milhões de toneladas de TNT foi detonada sobre Novaya Zemlya na área da Baía de Mityushi a uma altitude de 4000 m acima da superfície terrestre.
A União Soviética testou o dispositivo termonuclear mais poderoso da história. Mesmo na versão "meia" (e a potência máxima de tal bomba é de 100 megatons), a energia da explosão foi dez vezes maior que a potência total de todos os explosivos usados por todas as partes em conflito durante a Segunda Guerra Mundial (incluindo as bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki). A onda de choque da explosão circulou o globo três vezes, a primeira vez em 36 horas e 27 minutos.
O flash de luz foi tão brilhante que, apesar da nebulosidade contínua, era visível até mesmo do posto de comando na vila de Belushya Guba (a quase 200 km do epicentro da explosão). A nuvem de cogumelo subiu a uma altura de 67 km. No momento da explosão, enquanto a bomba descia lentamente em um enorme pára-quedas de uma altura de 10.500 até o ponto estimado de detonação, o avião transportador Tu-95 com a tripulação e seu comandante, Major Andrei Egorovich Durnovtsev, já estava em a zona segura. O comandante retornou ao seu aeródromo como tenente-coronel, Herói da União Soviética. Em uma aldeia abandonada - a 400 km do epicentro - casas de madeira foram destruídas e casas de pedra perderam seus telhados, janelas e portas. Por muitas centenas de quilômetros do local do teste, como resultado da explosão, as condições para a passagem das ondas de rádio mudaram por quase uma hora e as comunicações de rádio cessaram.
A bomba foi projetada por V.B. Adamsky, Yu. N. Smirnov, A. D. Sakharov, Yu. N. Babaev e Yu.A. Trutnev (pelo qual Sakharov recebeu a terceira medalha do Herói do Trabalho Socialista). A massa do "dispositivo" era de 26 toneladas; um bombardeiro estratégico Tu-95 especialmente modificado foi usado para transportá-lo e soltá-lo.
A "superbomba", como A. Sakharov a chamou, não cabia no compartimento de bombas da aeronave (seu comprimento era de 8 metros e seu diâmetro era de cerca de 2 metros), então a parte sem energia da fuselagem foi cortada e um especial mecanismo de elevação e um dispositivo para prender a bomba foram montados; durante o vôo, ainda se destaca mais da metade. Todo o corpo da aeronave, até as pás de suas hélices, foi coberto com uma tinta branca especial que protege contra um flash de luz durante uma explosão. O corpo da aeronave de laboratório acompanhante foi coberto com a mesma tinta.
Os resultados da explosão da carga, que recebeu o nome de "Tsar Bomba" no Ocidente, foram impressionantes:
* O "cogumelo" nuclear da explosão subiu a uma altura de 64 km; o diâmetro de sua tampa atingiu 40 quilômetros.
A bola de fogo da explosão atingiu o solo e quase atingiu a altura de lançamento da bomba (ou seja, o raio da bola de fogo da explosão foi de aproximadamente 4,5 quilômetros).
* A radiação causou queimaduras de terceiro grau a uma distância de até cem quilômetros.
* No pico da emissão de radiação, a explosão atingiu uma potência de 1% da solar.
* A onda de choque resultante da explosão deu três voltas ao redor do globo.
* A ionização atmosférica causou interferência de rádio a centenas de quilômetros do local de teste por uma hora.
* Testemunhas sentiram o impacto e conseguiram descrever a explosão a uma distância de mil quilômetros do epicentro. Além disso, a onda de choque, até certo ponto, manteve seu poder destrutivo a uma distância de milhares de quilômetros do epicentro.
* A onda acústica atingiu a ilha de Dixon, onde a onda de choque derrubou as janelas das casas.
O resultado político desse teste foi a demonstração pela União Soviética da posse de uma arma de destruição em massa de poder ilimitado - a megatonelada máxima de uma bomba dos Estados Unidos testada naquela época era quatro vezes menor que a da Tsar Bomba. De fato, um aumento no poder de uma bomba de hidrogênio é alcançado simplesmente aumentando a massa do material de trabalho, de modo que, em princípio, não haja fatores que impeçam a criação de uma bomba de hidrogênio de 100 megatons ou 500 megatons. (Na verdade, a Tsar Bomba foi projetada para um equivalente a 100 megatons; o poder de explosão planejado foi cortado pela metade, de acordo com Khrushchev, "Para não quebrar todos os vidros de Moscou"). Com este teste, a União Soviética demonstrou a capacidade de criar uma bomba de hidrogênio de qualquer potência e um meio de entregar a bomba ao ponto de detonação.
reações termonucleares. O interior do Sol contém uma quantidade gigantesca de hidrogênio, que está em um estado de compressão superalta a uma temperatura de aprox. 15.000.000 K. A uma temperatura e densidade de plasma tão altas, os núcleos de hidrogênio sofrem colisões constantes entre si, algumas das quais terminam em sua fusão e, finalmente, na formação de núcleos de hélio mais pesados. Tais reações, chamadas de fusão termonuclear, são acompanhadas pela liberação de uma enorme quantidade de energia. De acordo com as leis da física, a liberação de energia durante a fusão termonuclear se deve ao fato de que, quando um núcleo mais pesado é formado, parte da massa dos núcleos leves incluídos em sua composição é convertida em uma quantidade colossal de energia. É por isso que o Sol, tendo uma massa gigantesca, perde aprox. 100 bilhões de toneladas de matéria e libera energia, graças à qual a vida na Terra se tornou possível.
Isótopos de hidrogênio. O átomo de hidrogênio é o mais simples de todos os átomos existentes. Consiste em um próton, que é seu núcleo, em torno do qual gira um único elétron. Estudos cuidadosos de água (H 2 O) mostraram que ela contém quantidades desprezíveis de água "pesada" contendo o "isótopo pesado" de hidrogênio - deutério (2 H). O núcleo de deutério consiste em um próton e um nêutron, uma partícula neutra com uma massa próxima à de um próton.
Há um terceiro isótopo de hidrogênio, o trítio, que contém um próton e dois nêutrons em seu núcleo. O trítio é instável e sofre decaimento radioativo espontâneo, transformando-se em um isótopo de hélio. Traços de trítio foram encontrados na atmosfera da Terra, onde é formado como resultado da interação de raios cósmicos com moléculas de gás que compõem o ar. O trítio é obtido artificialmente em um reator nuclear irradiando o isótopo de lítio-6 com um fluxo de nêutrons.
Desenvolvimento da bomba de hidrogênio. Uma análise teórica preliminar mostrou que a fusão termonuclear é mais facilmente realizada em uma mistura de deutério e trítio. Tomando isso como base, cientistas norte-americanos no início da década de 1950 começaram a implementar um projeto para criar uma bomba de hidrogênio (HB). Os primeiros testes de um dispositivo nuclear modelo foram realizados no local de testes de Eniwetok na primavera de 1951; a fusão termonuclear foi apenas parcial. Um sucesso significativo foi alcançado em 1º de novembro de 1951, ao testar um dispositivo nuclear maciço, cujo poder de explosão era de 4? 8 Mt em equivalente de TNT.
A primeira bomba aérea de hidrogênio foi detonada na URSS em 12 de agosto de 1953 e, em 1º de março de 1954, os americanos detonaram uma bomba aérea mais poderosa (cerca de 15 Mt) no Atol de Bikini. Desde então, ambas as potências detonam armas avançadas de megaton.
A explosão no Atol de Bikini foi acompanhada pela liberação de uma grande quantidade de substâncias radioativas. Alguns deles caíram a centenas de quilômetros do local da explosão no navio de pesca japonês Lucky Dragon, enquanto outros cobriram a ilha de Rongelap. Como a fusão termonuclear produz hélio estável, a radioatividade na explosão de uma bomba puramente de hidrogênio não deve ser maior do que a de um detonador atômico de uma reação termonuclear. No entanto, no caso em consideração, a precipitação radioativa prevista e real diferiu significativamente em quantidade e composição.
O mecanismo de ação da bomba de hidrogênio. A sequência de processos que ocorrem durante a explosão de uma bomba de hidrogênio pode ser representada da seguinte forma. Primeiro, a carga do iniciador da reação termonuclear (uma pequena bomba atômica) dentro da concha HB explode, resultando em um flash de nêutrons e criando a alta temperatura necessária para iniciar a fusão termonuclear. Os nêutrons bombardeiam uma inserção feita de deutério de lítio - um composto de deutério com lítio (é usado um isótopo de lítio com número de massa 6). O lítio-6 é dividido por nêutrons em hélio e trítio. Assim, o fusível atômico cria os materiais necessários para a síntese diretamente na própria bomba.
Então começa uma reação termonuclear em uma mistura de deutério e trítio, a temperatura dentro da bomba aumenta rapidamente, envolvendo cada vez mais hidrogênio na fusão. Com um aumento adicional de temperatura, uma reação entre os núcleos de deutério pode começar, o que é característico de uma bomba puramente de hidrogênio. Todas as reações, é claro, ocorrem tão rapidamente que são percebidas como instantâneas.
Divisão, síntese, divisão (superbomba). De fato, na bomba, a sequência de processos descritos acima termina no estágio da reação do deutério com o trítio. Além disso, os projetistas de bombas preferiram usar não a fusão de núcleos, mas sua fissão. A fusão dos núcleos de deutério e trítio produz hélio e nêutrons rápidos, cuja energia é grande o suficiente para causar a fissão dos núcleos de urânio-238 (o principal isótopo do urânio, muito mais barato que o urânio-235 usado em bombas atômicas convencionais). Os nêutrons rápidos dividem os átomos do invólucro de urânio da superbomba. A fissão de uma tonelada de urânio cria uma energia equivalente a 18 Mt. A energia não vai apenas para a explosão e a liberação de calor. Cada núcleo de urânio é dividido em dois "fragmentos" altamente radioativos. Os produtos de fissão incluem 36 elementos químicos diferentes e cerca de 200 isótopos radioativos. Tudo isso compõe a precipitação radioativa que acompanha as explosões de superbombas.
Devido ao design exclusivo e ao mecanismo de ação descrito, as armas desse tipo podem ser tão poderosas quanto desejado. É muito mais barato do que bombas atômicas do mesmo poder.
