Conținutul articolului

H-bombă, o armă de mare putere distructivă (de ordinul megatonelor în echivalent TNT), al cărei principiu de funcționare se bazează pe reacția de fuziune termonucleară a nucleelor ​​ușoare. Sursa de energie a exploziei sunt procese similare cu cele care au loc pe Soare și pe alte stele.

reactii termonucleare.

Interiorul Soarelui conține o cantitate gigantică de hidrogen, care se află într-o stare de compresie foarte mare la o temperatură de cca. 15.000.000 K. La o temperatură și o densitate a plasmei atât de ridicate, nucleele de hidrogen se confruntă cu ciocniri constante între ele, dintre care unele se termină prin fuziunea lor și, în cele din urmă, cu formarea de nuclee mai grele de heliu. Astfel de reacții, numite fuziune termonucleară, sunt însoțite de eliberarea unei cantități uriașe de energie. Conform legilor fizicii, eliberarea de energie în timpul fuziunii termonucleare se datorează faptului că, atunci când se formează un nucleu mai greu, o parte din masa nucleelor ​​ușoare incluse în compoziția sa este convertită într-o cantitate colosală de energie. De aceea Soarele, având o masă gigantică, pierde cca. 100 de miliarde de tone de materie și eliberează energie, datorită căreia viața pe Pământ a devenit posibilă.

Izotopi ai hidrogenului.

Atomul de hidrogen este cel mai simplu dintre toți atomii existenți. Este format dintr-un proton, care este nucleul său, în jurul căruia se învârte un singur electron. Studii atente ale apei (H 2 O) au arătat că aceasta conține cantități neglijabile de apă „grea” care conține „izotopul greu” al hidrogenului - deuteriu (2 H). Nucleul de deuteriu este format dintr-un proton și un neutron, o particulă neutră cu o masă apropiată de cea a unui proton.

Există un al treilea izotop de hidrogen, tritiu, care conține un proton și doi neutroni în nucleul său. Tritiul este instabil și suferă dezintegrare radioactivă spontană, transformându-se într-un izotop de heliu. În atmosfera Pământului s-au găsit urme de tritiu, unde acesta se formează ca urmare a interacțiunii razelor cosmice cu moleculele de gaz care formează aerul. Tritiul este obținut artificial într-un reactor nuclear prin iradierea izotopului de litiu-6 cu un flux de neutroni.

Dezvoltarea bombei cu hidrogen.

O analiză teoretică preliminară a arătat că fuziunea termonucleară se realizează cel mai ușor într-un amestec de deuteriu și tritiu. Luând acest lucru ca bază, oamenii de știință din SUA, la începutul anilor 1950, au început să implementeze un proiect de creare a unei bombe cu hidrogen (HB). Primele teste ale unui model de dispozitiv nuclear au fost efectuate la locul de testare Eniwetok în primăvara anului 1951; fuziunea termonucleară a fost doar parțială. Un succes semnificativ a fost obținut la 1 noiembrie 1951, la testarea unui dispozitiv nuclear masiv, a cărui putere de explozie a fost de 4 x 8 Mt în echivalent TNT.

Prima bombă aeriană cu hidrogen a fost detonată în URSS pe 12 august 1953, iar pe 1 martie 1954, americanii au detonat o bombă aeriană mai puternică (aproximativ 15 Mt) pe atolul Bikini. De atunci, ambele puteri au detonat arme avansate de megatoni.

Explozia de pe atolul Bikini a fost însoțită de eliberarea unei cantități mari de substanțe radioactive. Unii dintre ei au căzut la sute de kilometri de locul exploziei pe vasul de pescuit japonez Lucky Dragon, în timp ce alții au acoperit insula Rongelap. Deoarece fuziunea termonucleară produce heliu stabil, radioactivitatea în explozia unei bombe pur cu hidrogen nu ar trebui să fie mai mare decât cea a unui detonator atomic al unei reacții termonucleare. Cu toate acestea, în cazul luat în considerare, precipitațiile radioactive prezise și reale au diferit semnificativ în cantitate și compoziție.

Mecanismul de acțiune al bombei cu hidrogen.

Secvența proceselor care au loc în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen poate fi reprezentată după cum urmează. În primul rând, încărcătura inițiatoare a reacției termonucleare (o mică bombă atomică) din interiorul carcasei HB explodează, rezultând o fulgerare de neutroni și creând temperatura ridicată necesară inițierii fuziunii termonucleare. Neutronii bombardează o inserție din deuterură de litiu, un compus al deuteriului cu litiu (se folosește un izotop de litiu cu un număr de masă de 6). Litiul-6 este împărțit de neutroni în heliu și tritiu. Astfel, siguranța atomică creează materialele necesare sintezei direct în bomba însăși.

Apoi începe o reacție termonucleară într-un amestec de deuteriu și tritiu, temperatura din interiorul bombei crește rapid, implicând din ce în ce mai mult hidrogen în fuziune. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, ar putea începe o reacție între nucleele de deuteriu, ceea ce este caracteristic unei bombe cu hidrogen pur. Toate reacțiile, desigur, au loc atât de repede încât sunt percepute ca fiind instantanee.

Diviziune, sinteză, diviziune (superbombă).

De fapt, în bombă, succesiunea proceselor descrise mai sus se termină în stadiul reacției deuteriului cu tritiul. Mai mult, proiectanții de bombe au preferat să folosească nu fuziunea nucleelor, ci fisiunea lor. Fuziunea nucleelor ​​de deuteriu și tritiu produce heliu și neutroni rapizi, a căror energie este suficient de mare pentru a provoca fisiunea nucleelor ​​de uraniu-238 (principalul izotop al uraniului, mult mai ieftin decât uraniul-235 folosit în bombele atomice convenționale). Neutronii rapidi despart atomii din carcasa de uraniu a superbombei. Fisiunea unei tone de uraniu creează o energie echivalentă cu 18 Mt. Energia nu merge doar la explozie și la eliberarea căldurii. Fiecare nucleu de uraniu este împărțit în două „fragmente” extrem de radioactive. Produsele de fisiune includ 36 de elemente chimice diferite și aproape 200 de izotopi radioactivi. Toate acestea formează precipitațiile radioactive care însoțesc exploziile superbombelor.

Datorită designului unic și mecanismului de acțiune descris, armele de acest tip pot fi fabricate atât de puternice cât se dorește. Este mult mai ieftin decât bombele atomice de aceeași putere.

Consecințele exploziei.

Undă de șoc și efect termic.

Impactul direct (primar) al exploziei unei superbombe este triplu. Cel mai evident dintre efectele directe este unda de șoc de o intensitate extraordinară. Puterea impactului său, în funcție de puterea bombei, de înălțimea exploziei deasupra solului și de natura terenului, scade odată cu distanța de la epicentrul exploziei. Efectul termic al unei explozii este determinat de aceiași factori, dar, în plus, depinde și de transparența aerului - ceața reduce brusc distanța la care un flash termic poate provoca arsuri grave.

Conform calculelor, în cazul unei explozii în atmosfera unei bombe de 20 de megatone, oamenii vor rămâne în viață în 50% din cazuri dacă 1) se refugiază într-un adăpost subteran din beton armat la o distanță de aproximativ 8 km de epicentrul exploziei (EW), 2) sunt în clădiri urbane obișnuite la o distanță de cca. 15 km de VE, 3) erau în aer liber la o distanţă de cca. 20 km de EV. In conditii de vizibilitate slaba si la o distanta de cel putin 25 km, daca atmosfera este senina, pentru persoanele aflate in spatii deschise, probabilitatea de supravietuire creste rapid cu distanta fata de epicentru; la o distanță de 32 km, valoarea sa calculată este mai mare de 90%. Zona în care radiația penetrantă care apare în timpul exploziei provoacă un rezultat letal este relativ mică, chiar și în cazul unei superbombe cu randament ridicat.

Minge de foc.

În funcție de compoziția și masa materialului combustibil implicat în minge de foc, se pot forma furtuni de foc gigantice, auto-susținute, care răvănesc timp de multe ore. Cu toate acestea, cea mai periculoasă consecință (deși secundară) a exploziei este contaminarea radioactivă a mediului.

Cade afară.

Cum se formează.

Când o bombă explodează, mingea de foc rezultată este umplută cu o cantitate imensă de particule radioactive. De obicei, aceste particule sunt atât de mici încât, odată ce ajung în atmosfera superioară, pot rămâne acolo mult timp. Dar dacă mingea de foc intră în contact cu suprafața Pământului, cu tot ce se află pe ea, se transformă în praf și cenușă înroșite și le atrage într-o tornadă de foc. În vortexul flăcării, se amestecă și se leagă cu particule radioactive. Praful radioactiv, cu excepția celui mai mare, nu se depune imediat. Praful mai fin este dus de norul de explozie rezultat și cade treptat pe măsură ce se mișcă în aval de vânt. Direct la locul exploziei, precipitațiile radioactive pot fi extrem de intense - în principal praful grosier se depune pe sol. La sute de kilometri de locul exploziei și la distanțe mai mari, particule de cenușă mici, dar încă vizibile, cad pe pământ. Adesea formează o acoperire asemănătoare zăpezii, mortală pentru oricine se întâmplă să fie în apropiere. Chiar și particulele mai mici și invizibile, înainte de a se așeza pe sol, pot rătăci în atmosferă luni și chiar ani, dând înconjurul globului de multe ori. Până când cad, radioactivitatea lor este semnificativ slăbită. Cea mai periculoasă este radiația de stronțiu-90 cu un timp de înjumătățire de 28 de ani. Căderea sa este observată clar în întreaga lume. Așezându-se pe frunze și iarbă, intră în lanțurile trofice, inclusiv în oameni. Ca o consecință a acestui fapt, în oasele locuitorilor din majoritatea țărilor au fost găsite cantități vizibile, deși nu încă periculoase, de stronțiu-90. Acumularea de stronțiu-90 în oasele umane este foarte periculoasă pe termen lung, deoarece duce la formarea de tumori osoase maligne.

Contaminarea prelungită a zonei cu precipitații radioactive.

În caz de ostilități, utilizarea unei bombe cu hidrogen va duce la contaminarea radioactivă imediată a teritoriului pe o rază de cca. La 100 km de epicentrul exploziei. În cazul unei explozii de superbombă, o suprafață de zeci de mii de kilometri pătrați va fi contaminată. O zonă atât de uriașă de distrugere cu o singură bombă o face un tip complet nou de armă. Chiar dacă super bombă nu lovește ținta, de exemplu. nu va lovi obiectul cu efecte de șoc-termic, radiațiile penetrante și precipitațiile radioactive care însoțesc explozia vor face spațiul înconjurător de nelocuit. Astfel de precipitații pot continua multe zile, săptămâni și chiar luni. În funcție de numărul lor, intensitatea radiațiilor poate atinge cote mortale. Un număr relativ mic de superbombe este suficient pentru a acoperi complet o țară mare cu un strat de praf radioactiv mortal pentru toate ființele vii. Astfel, crearea superbombei a marcat începutul unei ere în care a devenit posibil să facă continente întregi de nelocuit. Chiar și la mult timp după ce expunerea directă la precipitațiile radioactive a încetat, va exista în continuare un pericol din cauza radiotoxicității ridicate a izotopilor precum stronțiul-90. Cu alimentele cultivate pe soluri contaminate cu acest izotop, radioactivitatea va intra in corpul uman.

arma termonucleara (bombă H)- un tip de armă nucleară, a cărei putere distructivă se bazează pe utilizarea energiei reacției de fuziune nucleară a elementelor ușoare în altele mai grele (de exemplu, sinteza unui nucleu al unui atom de heliu din două nuclee de deuteriu atomi), în care se eliberează energie.

descriere generala [ | ]

Un dispozitiv exploziv termonuclear poate fi construit folosind atât deuteriu lichid, cât și comprimat gazos. Dar apariția armelor termonucleare a fost posibilă numai printr-o varietate de hidrură de litiu, deuteriră de litiu-6. Acesta este un compus al izotopului greu al hidrogenului - deuteriu și al izotopului litiului cu un număr de masă de 6.

Deuterura de litiu-6 este o substanță solidă care vă permite să stocați deuteriul (a cărui stare normală este un gaz în condiții normale) în condiții normale și, în plus, a doua sa componentă, litiu-6, este o materie primă pentru obținerea celor mai multe izotop rar al hidrogenului - tritiu. De fapt, 6 Li este singura sursă industrială de tritiu:

3 6 L i + 0 1 n → 1 3 H + 2 4 H e + E 1 . (\displaystyle ()_(3)^(6)\mathrm (Li) +()_(0)^(1)n\la ()_(1)^(3)\mathrm (H) +() _(2)^(4)\mathrm (El) +E_(1).)

Aceeași reacție are loc și în deuterura de litiu-6 dintr-un dispozitiv termonuclear atunci când este iradiat cu neutroni rapizi; energie eliberată E 1 = 4,784 MeV. Tritiul rezultat (3 H) reacţionează apoi cu deuteriu, eliberând energie E 2 = 17,59 MeV:

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

în plus, se formează un neutron cu o energie cinetică de cel puțin 14,1 MeV, care poate iniția din nou prima reacție pe un alt nucleu de litiu-6, sau poate provoca fisiunea nucleelor ​​grele de uraniu sau plutoniu într-un înveliș sau declanșator cu emisia a mai multor mai mulți. neutroni rapizi.

Munițiile termonucleare timpurii din SUA foloseau și deuterură de litiu naturală, care conținea în principal un izotop de litiu cu un număr de masă de 7. De asemenea, servește ca sursă de tritiu, dar pentru aceasta, neutronii care participă la reacție trebuie să aibă o energie de 10 MeV și mai mare: reacția n+ 7 Li → 3 H + 4 He + n− 2,467 MeV este endotermă, absorbind energie.

O bombă termonucleară, care funcționează după principiul Teller-Ulam, constă din două etape: un declanșator și un recipient cu combustibil termonuclear.

Dispozitivul testat de SUA în 1952 nu era de fapt o bombă, ci era o probă de laborator, o „casă cu 3 etaje umplută cu deuteriu lichid”, realizată sub forma unui design special. Oamenii de știință sovietici au dezvoltat tocmai bomba - un dispozitiv complet potrivit pentru uz militar practic.

Cea mai mare bombă cu hidrogen detonată vreodată este „bomba țarului” sovietică de 58 de megatone, detonată la 30 octombrie 1961 la locul de testare al arhipelagului Novaia Zemlya. Ulterior, Nikita Hrușciov a glumit public că bomba de 100 de megatone trebuia inițial să fie detonată, dar încărcătura a fost redusă „pentru a nu sparge toate ferestrele de la Moscova”. Din punct de vedere structural, bomba a fost într-adevăr proiectată pentru 100 de megatone, iar această putere putea fi obținută prin înlocuirea plumbului cu uraniu. Bomba a fost detonată la o altitudine de 4.000 de metri deasupra locului de testare din Novaia Zemlya. Unda de șoc de după explozie a înconjurat globul de trei ori. În ciuda unui test de succes, bomba nu a intrat în funcțiune; cu toate acestea, crearea și testarea superbombei a avut o mare importanță politică, demonstrând că URSS a rezolvat problema atingerii practic oricărui nivel de megatonaj al unui arsenal nuclear.

STATELE UNITE ALE AMERICII [ | ]

Ideea unei bombe de fuziune inițiată de o sarcină atomică a fost propusă de Enrico Fermi colegului său Edward Teller în toamna anului 1941, chiar la începutul Proiectului Manhattan. Teller și-a petrecut o mare parte din munca sa la Proiectul Manhattan lucrând la proiectul bombei de fuziune, neglijând într-o oarecare măsură bomba atomică în sine. Concentrarea lui asupra dificultăților și poziția sa de „avocat al diavolului” în discuțiile despre probleme l-au determinat pe Oppenheimer să-l conducă pe Teller și pe alți fizicieni „problematici” să se oprească.

Primii pași importanți și conceptuali către implementarea proiectului de sinteză au fost făcuți de colaboratorul lui Teller, Stanislav Ulam. Pentru a iniția fuziunea termonucleară, Ulam a propus să comprima combustibilul termonuclear înainte de a începe încălzirea, folosind factorii reacției primare de fisiune pentru aceasta și, de asemenea, să plaseze sarcina termonucleară separat de componenta nucleară primară a bombei. Aceste propuneri au făcut posibilă transpunerea dezvoltării armelor termonucleare într-un plan practic. Pe baza acestui fapt, Teller a sugerat că razele X și radiațiile gamma generate de explozia primară ar putea transfera suficientă energie componentului secundar, situat într-o înveliș comună cu primarul, pentru a efectua o implozie (compresie) suficientă și a iniția o reacție termonucleară. . Mai târziu, Teller, susținătorii și detractorii săi au discutat despre contribuția lui Ulam la teoria din spatele acestui mecanism.

Explozia „George”

În 1951, au fost efectuate o serie de teste sub denumirea generală Operațiunea „Greenhouse” (operațiunea seră în engleză), în timpul cărora au fost rezolvate problemele miniaturizării încărcăturilor nucleare cu o creștere a puterii acestora. Unul dintre testele din această serie a fost o explozie cu numele de cod „George” (ing. George), în care a fost aruncat în aer un dispozitiv experimental, care era o sarcină nucleară sub formă de torus cu o cantitate mică de hidrogen lichid plasată în centru. Cea mai mare parte a puterii de explozie a fost obținută tocmai datorită fuziunii hidrogenului, ceea ce a confirmat în practică conceptul general de dispozitive în două etape.

"Evie Mike"

În curând, dezvoltarea armelor termonucleare în Statele Unite a fost îndreptată spre miniaturizarea designului Teller-Ulam, care ar putea fi echipat cu rachete balistice intercontinentale (ICBM/ICBM) și rachete balistice lansate de submarin (SLBM/SLBM). Până în 1960, au fost adoptate focoasele de clasa megaton W47 desfășurate pe submarine echipate cu rachete balistice Polaris. Ogioasele aveau o masă de 320 kg și un diametru de 50 cm. Testele ulterioare au arătat fiabilitatea scăzută a focoaselor instalate pe rachetele Polaris și necesitatea îmbunătățirilor acestora. Până la mijlocul anilor 1970, miniaturizarea noilor versiuni ale focoaselor Teller-Ulam a făcut posibilă plasarea a 10 sau mai multe focoase în dimensiunile focoaselor rachetelor cu vehicule cu reintrare multiplă (MIRV).

URSS [ | ]

Coreea de Nord [ | ]

În decembrie a anului, KCNA a lansat o declarație a liderului RPDC, Kim Jong-un, în care raportează că Phenianul are propria sa bombă cu hidrogen.

La 12 august 1953, prima bombă sovietică cu hidrogen a fost testată la locul de testare de la Semipalatinsk.

Iar pe 16 ianuarie 1963, în plină desfășurare a Războiului Rece, Nikita Hrușciov a anunțat lumii că Uniunea Sovietică deține noi arme de distrugere în masă în arsenalul său. Cu un an și jumătate mai devreme, cea mai puternică explozie a unei bombe cu hidrogen din lume a avut loc în URSS - o încărcătură cu o capacitate de peste 50 de megatone a fost aruncată în aer pe Novaia Zemlya. În multe privințe, această declarație a liderului sovietic a fost cea care a făcut lumea conștientă de amenințarea unei noi escalade a cursei înarmărilor nucleare: deja la 5 august 1963, a fost semnat la Moscova un acord care interzicea testele de arme nucleare în atmosferă. , spațiul cosmic și sub apă.

Istoria creației

Posibilitatea teoretică de obținere a energiei prin fuziune termonucleară era cunoscută încă înainte de cel de-al Doilea Război Mondial, dar războiul și cursa înarmărilor ulterioare au pus problema creării unui dispozitiv tehnic pentru realizarea practică a acestei reacții. Se știe că în Germania, în 1944, se lucrează pentru inițierea fuziunii termonucleare prin comprimarea combustibilului nuclear folosind încărcături de explozivi convenționali - dar au fost fără succes, deoarece nu au putut obține temperaturile și presiunile necesare. SUA și URSS au dezvoltat arme termonucleare încă din anii 1940, după ce au testat primele dispozitive termonucleare aproape simultan la începutul anilor 1950. În 1952, pe atolul Enewetok, Statele Unite au efectuat o explozie a unei încărcături cu o capacitate de 10,4 megatone (care este de 450 de ori puterea bombei aruncate pe Nagasaki), iar în 1953 un dispozitiv cu o capacitate de 400 de kilotone. a fost testat în URSS.

Proiectele primelor dispozitive termonucleare nu erau potrivite pentru uz real de luptă. De exemplu, un dispozitiv testat de Statele Unite în 1952 era o structură supraterană la fel de înaltă ca o clădire cu două etaje și cântărind peste 80 de tone. Combustibilul termonuclear lichid a fost depozitat în el cu ajutorul unei uriașe unități frigorifice. Prin urmare, în viitor, producția în serie de arme termonucleare a fost efectuată folosind combustibil solid - deuteriră de litiu-6. În 1954, Statele Unite au testat un dispozitiv bazat pe acesta la atolul Bikini, iar în 1955, o nouă bombă termonucleară sovietică a fost testată la locul de testare de la Semipalatinsk. În 1957, o bombă cu hidrogen a fost testată în Marea Britanie. În octombrie 1961, o bombă termonucleară cu o capacitate de 58 de megatone a fost detonată în URSS pe Novaia Zemlya - cea mai puternică bombă testată vreodată de omenire, care a intrat în istorie sub numele de „Tsar Bomba”.

Dezvoltarea ulterioară a vizat reducerea dimensiunii proiectării bombelor cu hidrogen pentru a asigura livrarea lor către țintă cu rachete balistice. Deja în anii 60, masa dispozitivelor a fost redusă la câteva sute de kilograme, iar până în anii 70, rachetele balistice puteau transporta mai mult de 10 focoase în același timp - acestea sunt rachete cu mai multe focoase, fiecare dintre părți își poate atinge propria țintă. . Până în prezent, Statele Unite ale Americii, Rusia și Marea Britanie au arsenale termonucleare, au fost efectuate teste de încărcături termonucleare și în China (în 1967) și în Franța (în 1968).

Cum funcționează bomba cu hidrogen

Acțiunea unei bombe cu hidrogen se bazează pe utilizarea energiei eliberate în timpul reacției de fuziune termonucleară a nucleelor ​​ușoare. Este această reacție care are loc în interiorul stelelor, unde, sub influența temperaturilor ultraînalte și a presiunii gigantice, nucleele de hidrogen se ciocnesc și se contopesc în nuclee mai grele de heliu. În timpul reacției, o parte din masa nucleelor ​​de hidrogen este convertită într-o cantitate mare de energie - datorită acesteia, stelele eliberează o cantitate imensă de energie în mod constant. Oamenii de știință au copiat această reacție folosind izotopi de hidrogen - deuteriu și tritiu, care au dat numele de „bombă cu hidrogen”. Inițial, izotopi lichizi ai hidrogenului au fost utilizați pentru a produce încărcături, iar mai târziu a fost folosit deuteriră de litiu-6, un compus solid de deuteriu și un izotop de litiu.

Deuterura de litiu-6 este componenta principală a bombei cu hidrogen, combustibilul termonuclear. Deja stochează deuteriu, iar izotopul de litiu servește ca materie primă pentru formarea tritiului. Pentru a începe o reacție de fuziune, este necesar să se creeze temperaturi și presiuni ridicate, precum și să se izoleze tritiul din litiu-6. Aceste condiții sunt prevăzute după cum urmează.

Carcasa containerului pentru combustibil termonuclear este fabricată din uraniu-238 și plastic, lângă container este plasată o încărcătură nucleară convențională cu o capacitate de câteva kilotone - se numește declanșator sau inițiator de încărcare al unei bombe cu hidrogen. În timpul exploziei încărcăturii de plutoniu de inițiere, sub influența unei puternice radiații cu raze X, carcasa containerului se transformă în plasmă, micșorându-se de mii de ori, ceea ce creează presiunea ridicată necesară și o temperatură enormă. În același timp, neutronii emiși de plutoniu interacționează cu litiul-6, formând tritiu. Nucleele de deuteriu și tritiu interacționează sub influența temperaturii și presiunii ultra-înalte, ceea ce duce la o explozie termonucleară.

Dacă faceți mai multe straturi de uraniu-238 și litiu-6 deuteridă, atunci fiecare dintre ele își va adăuga puterea la explozia bombei - adică un astfel de „puf” vă permite să creșteți puterea exploziei aproape nelimitat. Datorită acestui fapt, o bombă cu hidrogen poate fi făcută din aproape orice putere și va fi mult mai ieftină decât o bombă nucleară convențională de aceeași putere.

Articolul nostru este dedicat istoriei creației și principiilor generale ale sintezei unui astfel de dispozitiv numit uneori hidrogen. În loc să elibereze energie explozivă din fisiunea nucleelor ​​elementelor grele, cum ar fi uraniul, generează și mai mult din aceasta prin fuzionarea nucleelor ​​elementelor ușoare (cum ar fi izotopii hidrogenului) într-unul greu (cum ar fi heliul).

De ce este de preferat fuziunea nucleară?

Într-o reacție termonucleară, care constă în fuziunea nucleelor ​​elementelor chimice implicate în aceasta, se generează mult mai multă energie pe unitatea de masă a unui dispozitiv fizic decât într-o bombă atomică pură care implementează o reacție de fisiune nucleară.

Într-o bombă atomică, combustibilul nuclear fisionabil rapid, sub acțiunea energiei de detonare a explozibililor convenționali, este combinat într-un volum sferic mic, unde se creează așa-numita masă critică a acestuia și începe reacția de fisiune. În acest caz, mulți dintre neutronii eliberați din nucleele fisionabile vor provoca fisiunea altor nuclee din masa combustibilului, care emit și neutroni suplimentari, ceea ce duce la o reacție în lanț. Acoperă nu mai mult de 20% din combustibil înainte ca bomba să explodeze, sau poate mult mai puțin dacă condițiile nu sunt ideale: de exemplu, în bombele atomice Baby, aruncate pe Hiroshima și Fat Man, care a lovit Nagasaki, eficiența (dacă un astfel de termen le poate fi aplicat deloc) se aplică) au fost doar 1,38%, respectiv 13%.

Fuziunea (sau fuziunea) nucleelor ​​acoperă întreaga masă a încărcăturii bombei și durează atâta timp cât neutronii pot găsi combustibilul termonuclear care nu a reacționat încă. Prin urmare, masa și puterea explozivă a unei astfel de bombe sunt teoretic nelimitate. O astfel de fuziune ar putea continua, teoretic, la infinit. Într-adevăr, o bombă termonucleară este unul dintre potențialele dispozitive care ar putea distruge întreaga viață umană.

Ce este o reacție de fuziune nucleară?

Combustibilul pentru reacția de fuziune este izotopul hidrogenului deuteriu sau tritiu. Primul diferă de hidrogenul obișnuit prin aceea că în nucleul său, pe lângă un proton, există și un neutron, iar în nucleul de tritiu există deja doi neutroni. În apa naturală, un atom de deuteriu reprezintă 7.000 de atomi de hidrogen, dar din cantitatea sa. continut intr-un pahar cu apa, se poate obtine aceeasi cantitate de caldura ca urmare a unei reactii termonucleare, ca la arderea a 200 de litri de benzina. Într-o întâlnire din 1946 cu politicienii, părintele bombei americane cu hidrogen, Edward Teller, a subliniat că deuteriul furnizează mai multă energie pe gram de greutate decât uraniul sau plutoniul, dar costă douăzeci de cenți pe gram, comparativ cu câteva sute de dolari pe gram de combustibil de fisiune. Tritiul nu se găsește deloc în natură în stare liberă, prin urmare este mult mai scump decât deuteriul, cu un preț de piață de zeci de mii de dolari pe gram, cu toate acestea, cea mai mare cantitate de energie este eliberată tocmai în fuziunea deuteriului și nuclee de tritiu, în care se formează nucleul unui atom de heliu și se eliberează neutroni care transportă excesul de energie de 17,59 MeV

D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.

Această reacție este prezentată schematic în figura de mai jos.

Este mult sau puțin? După cum știți, totul este cunoscut în comparație. Deci, energia de 1 MeV este de aproximativ 2,3 milioane de ori mai mare decât cea eliberată în timpul arderii a 1 kg de ulei. În consecință, fuziunea a doar două nuclee de deuteriu și tritiu eliberează atâta energie cât este eliberată în timpul arderii a 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 kg de ulei. Dar vorbim doar de doi atomi. Vă puteți imagina cât de mari erau mizele în a doua jumătate a anilor 40 a secolului trecut, când au început lucrările în SUA și URSS, al căror rezultat a fost o bombă termonucleară.

Cum a început totul

În vara anului 1942, la începutul proiectului bombei atomice în Statele Unite (Proiectul Manhattan) și mai târziu într-un program sovietic similar, cu mult înainte ca o bombă bazată pe fisiunea uraniului să fie construită, atenția unor participanți la aceste Programul a fost atras de un dispozitiv, care poate folosi o reacție de fuziune termonucleară mult mai puternică. În SUA, susținătorul acestei abordări, și chiar, s-ar putea spune, apologetul ei, a fost Edward Teller, deja menționat mai sus. În URSS, această direcție a fost dezvoltată de Andrei Saharov, viitor academician și disident.

Pentru Teller, fascinația sa pentru fuziunea termonucleară în anii creării bombei atomice a jucat mai degrabă un deserviciu. În calitate de membru al Proiectului Manhattan, a cerut cu insistență redirecționarea fondurilor pentru a-și implementa propriile idei, al căror scop era o bombă cu hidrogen și termonucleare, care nu a mulțumit conducerii și a provocat tensiune în relații. Întrucât în ​​acel moment direcția de cercetare termonucleară nu era susținută, după crearea bombei atomice, Teller a părăsit proiectul și s-a ocupat de predare, precum și de cercetare asupra particulelor elementare.

Cu toate acestea, izbucnirea Războiului Rece și, mai ales, crearea și testarea cu succes a bombei atomice sovietice în 1949, a devenit o nouă șansă pentru aprigul anticomunist Teller de a-și realiza ideile științifice. Se întoarce în laboratorul Los Alamos, unde a fost creată bomba atomică, și, împreună cu Stanislav Ulam și Cornelius Everett, începe calculele.

Principiul unei bombe termonucleare

Pentru a începe reacția de fuziune nucleară, trebuie să încălziți instantaneu încărcătura bombei la o temperatură de 50 de milioane de grade. Schema bombei termonucleare propusă de Teller folosește explozia unei bombe atomice mici, care se află în interiorul carcasei de hidrogen. Se poate argumenta că au existat trei generații în dezvoltarea proiectului ei în anii 40 ai secolului trecut:

• varianta Teller, cunoscută sub numele de „super clasic”;
• construcții mai complexe, dar și mai realiste ale mai multor sfere concentrice;
• versiunea finală a designului Teller-Ulam, care stă la baza tuturor sistemelor de arme termonucleare aflate în funcțiune astăzi.

Bombele termonucleare ale URSS, la originea cărora s-a aflat Andrei Saharov, au trecut și ele prin stadii de proiectare similare. El, aparent, destul de independent și independent de americani (ceea ce nu se poate spune despre bomba atomică sovietică, creată prin eforturile comune ale oamenilor de știință și ofițerilor de informații care au lucrat în Statele Unite) a trecut prin toate etapele de proiectare de mai sus.

Primele două generații au avut proprietatea că au o succesiune de „straturi” interconectate, fiecare întărind un anumit aspect al celui precedent, iar în unele cazuri s-a stabilit feedback. Nu a existat o diviziune clară între bomba atomică primară și cea termonucleară secundară. În schimb, designul Teller-Ulam al unei bombe termonucleare distinge clar între o explozie primară, o explozie secundară și, dacă este necesar, una suplimentară.

Dispozitivul unei bombe termonucleare conform principiului Teller-Ulam

Multe dintre detaliile sale sunt încă clasificate, dar există o certitudine rezonabilă că toate armele termonucleare disponibile acum folosesc ca prototip un dispozitiv creat de Edward Telleros și Stanislav Ulam, în care o bombă atomică (adică o sarcină primară) este folosită pentru a genera radiații. , comprimă și încălzește combustibilul de fuziune. Andrei Saharov din Uniunea Sovietică a venit în mod independent cu un concept similar, pe care l-a numit „a treia idee”.

Schematic, dispozitivul unei bombe termonucleare din acest exemplu de realizare este prezentat în figura de mai jos.

Era cilindric, cu o bombă atomică primară aproximativ sferică la un capăt. Sarcina termonucleară secundară din primele probe, încă neindustriale, era din deuteriu lichid, puțin mai târziu a devenit solidă dintr-un compus chimic numit deuterură de litiu.

Faptul este că hidrura de litiu LiH a fost folosită de mult timp în industrie pentru transportul fără baloane a hidrogenului. Dezvoltatorii bombei (această idee a fost folosită pentru prima dată în URSS) au propus pur și simplu să ia izotopul său de deuteriu în loc de hidrogen obișnuit și să-l combine cu litiu, deoarece este mult mai ușor să faci o bombă cu o încărcătură termonucleară solidă.

Forma încărcăturii secundare era un cilindru plasat într-un recipient cu o carcasă de plumb (sau uraniu). Între sarcini este un scut de protecție împotriva neutronilor. Spațiul dintre pereții containerului cu combustibil termonuclear și corpul bombei este umplut cu un plastic special, de obicei Styrofoam. Corpul bombei în sine este fabricat din oțel sau aluminiu.

Aceste forme s-au schimbat în modelele recente, cum ar fi cel prezentat în figura de mai jos.

În ea, sarcina primară este aplatizată, ca un pepene verde sau o minge de fotbal american, iar sarcina secundară este sferică. Astfel de forme se potrivesc mult mai eficient în volumul intern al focoaselor de rachete conice.

Secvența de explozie termonucleară

Când bomba atomică primară detonează, atunci în primele momente ale acestui proces se generează o radiație puternică de raze X (flux de neutroni), care este parțial blocată de scutul de neutroni și este reflectată de căptușeala interioară a carcasei din jurul secundarului. sarcină, astfel încât razele X cad simetric pe ea pe toată lungimea.

În fazele inițiale ale unei reacții de fuziune, neutronii dintr-o explozie atomică sunt absorbiți de umplutura de plastic pentru a preveni încălzirea prea rapidă a combustibilului.

Razele X provoacă apariția unei spume plastice inițial dense, umplând spațiul dintre carcasă și sarcina secundară, care se transformă rapid într-o stare de plasmă, încălzind și comprimând încărcătura secundară.

În plus, razele X vaporizează suprafața recipientului din jurul sarcinii secundare. Substanța recipientului, evaporându-se simetric față de această sarcină, capătă un anumit impuls îndreptat de pe axa acesteia, iar straturile sarcinii secundare, conform legii conservării impulsului, primesc un impuls îndreptat spre axa dispozitivului. . Principiul de aici este același ca și într-o rachetă, doar dacă ne imaginăm că combustibilul rachetei este împrăștiat simetric de axa sa, iar corpul este comprimat spre interior.

Ca urmare a unei astfel de compresii a combustibilului termonuclear, volumul acestuia scade de mii de ori, iar temperatura atinge nivelul de început al reacției de fuziune nucleară. O bombă termonucleară explodează. Reacția este însoțită de formarea nucleelor ​​de tritiu, care fuzionează cu nucleele de deuteriu care au fost prezente inițial în sarcina secundară.

Primele sarcini secundare au fost construite în jurul unui miez de tijă de plutoniu, numit informal „lumânare”, care a intrat într-o reacție de fisiune nucleară, adică a fost efectuată o altă explozie atomică suplimentară pentru a crește și mai mult temperatura pentru a asigura începerea reacției de fuziune nucleară. Acum se crede că sistemele de compresie mai eficiente au eliminat „lumânarea”, permițând miniaturizarea în continuare a designului bombei.

Operațiunea Iedera

Acesta a fost numele dat testelor de arme termonucleare americane în Insulele Marshall în 1952, în timpul cărora a fost detonată prima bombă termonucleară. Se numea Ivy Mike și a fost construit după schema tipică Teller-Ulam. Sarcina sa termonucleară secundară a fost plasată într-un recipient cilindric, care este un vas Dewar izolat termic, cu combustibil termonuclear sub formă de deuteriu lichid, de-a lungul axei căreia a trecut o „lumânare” de 239-plutoniu. Dewarul, la rândul său, a fost acoperit cu un strat de 238-uraniu cântărind mai mult de 5 tone metrice, care s-a evaporat în timpul exploziei, asigurând o compresie simetrică a combustibilului de fuziune. Containerul cu încărcături primare și secundare a fost plasat într-o carcasă de oțel de 80 de inci lățime și 244 de inci lungime cu pereți de 10-12 inci grosime, care era cel mai mare exemplu de produs forjat de până atunci. Suprafața interioară a carcasei a fost căptușită cu foi de plumb și polietilenă pentru a reflecta radiația după explozia sarcinii primare și a crea o plasmă care încălzește sarcina secundară. Întregul dispozitiv cântărea 82 de tone. O vedere a dispozitivului cu puțin timp înainte de explozie este prezentată în fotografia de mai jos.

Primul test al unei bombe termonucleare a avut loc pe 31 octombrie 1952. Puterea exploziei a fost de 10,4 megatone. Attol Eniwetok, pe care a fost produs, a fost complet distrus. Momentul exploziei este prezentat în fotografia de mai jos.

URSS dă un răspuns simetric

Primatul termonuclear al SUA nu a durat mult. La 12 august 1953, prima bombă termonucleară sovietică RDS-6, dezvoltată sub conducerea lui Andrei Saharov și Yuli Khariton, a fost testată la locul de testare de la Semipalatinsk, ci mai degrabă un dispozitiv de laborator, greoi și extrem de imperfect. Oamenii de știință sovietici, în ciuda puterii reduse de doar 400 kg, au testat o muniție complet finisată cu combustibil termonuclear sub formă de deuterură de litiu solidă, și nu deuteriu lichid, ca americanii. Apropo, trebuie remarcat faptul că numai izotopul 6 Li este utilizat în compoziția deuteridei de litiu (acest lucru se datorează particularităților trecerii reacțiilor termonucleare), iar în natură este amestecat cu izotopul 7 Li. Prin urmare, au fost construite instalații speciale pentru separarea izotopilor de litiu și selectarea a doar 6 Li.

Atingerea limitei de putere

Acesta a fost urmat de un deceniu de cursă neîntreruptă a înarmărilor, timp în care puterea munițiilor termonucleare a crescut continuu. În cele din urmă, la 30 octombrie 1961, cea mai puternică bombă termonucleară care fusese construită și testată vreodată, cunoscută în Occident sub numele de Bomba țarului, a fost detonată în aer la o altitudine de aproximativ 4 km în URSS în timpul testului Novaia Zemlya. site-ul.

Această muniție în trei trepte a fost de fapt dezvoltată ca o bombă de 101,5 megatone, dar dorința de a reduce contaminarea radioactivă a teritoriului i-a forțat pe dezvoltatori să abandoneze etapa a treia cu o capacitate de 50 de megatone și să reducă randamentul estimat al dispozitivului la 51,5. megatone. În același timp, 1,5 megatone a fost puterea de explozie a sarcinii atomice primare, iar a doua etapă termonucleară trebuia să dea încă 50. Puterea reală de explozie a fost de până la 58 de megatone. Aspectul bombei este prezentat în fotografia de mai jos. .

Consecințele sale au fost impresionante. În ciuda înălțimii foarte semnificative de explozie de 4000 m, mingea de foc incredibil de strălucitoare aproape a ajuns la Pământ cu marginea sa inferioară și s-a ridicat la o înălțime de peste 4,5 km cu marginea superioară. Presiunea sub punctul de explozie a fost de șase ori mai mare decât presiunea maximă la explozia de la Hiroshima. Flashul de lumină era atât de strălucitor încât putea fi văzut la o distanță de 1000 de kilometri, în ciuda vremii înnorate. Unul dintre participanții la test a văzut un fulger strălucitor prin ochelari întunecați și a simțit efectele unui impuls termic chiar și la o distanță de 270 km. O fotografie a momentului exploziei este prezentată mai jos.

În același timp, s-a demonstrat că puterea unei sarcini termonucleare într-adevăr nu are limite. La urma urmei, a fost suficient să se termine a treia etapă, iar capacitatea de proiectare ar fi fost atinsă. Dar puteți crește numărul de pași și mai mult, deoarece greutatea Bombei Țarului nu depășea 27 de tone. Vederea acestui dispozitiv este prezentată în fotografia de mai jos.

După aceste teste, a devenit clar pentru mulți politicieni și militari atât din URSS, cât și din SUA că cursa înarmărilor nucleare și-a atins limita și că trebuie oprită.

Rusia modernă a moștenit arsenalul nuclear al URSS. Astăzi, bombele termonucleare ale Rusiei continuă să servească drept un factor de descurajare pentru cei care caută hegemonie mondială. Să sperăm că își joacă rolul doar de descurajare și nu vor fi aruncați niciodată în aer.

Soarele ca reactor de fuziune

Este bine cunoscut faptul că temperatura Soarelui, mai precis nucleul său, ajungând la 15.000.000 °K, se menține datorită fluxului continuu al reacțiilor termonucleare. Totuși, tot ceea ce am putut învăța din textul anterior vorbește despre natura explozivă a unor astfel de procese. Atunci de ce nu explodează soarele ca o bombă termonucleară?

Faptul este că, cu o proporție uriașă de hidrogen în compoziția masei solare, care ajunge la 71%, proporția izotopului său de deuteriu, ale cărui nuclee pot participa doar la reacția de fuziune termonucleară, este neglijabilă. Faptul este că nucleele de deuteriu în sine sunt formate ca urmare a fuziunii a două nuclee de hidrogen și nu doar o fuziune, ci odată cu descompunerea unuia dintre protoni într-un neutron, pozitron și neutrin (așa-numita descompunere beta) , care este un eveniment rar. În acest caz, nucleele de deuteriu rezultate sunt distribuite destul de uniform pe volumul nucleului solar. Prin urmare, cu dimensiunea și masa sa uriașă, centrele individuale și rare de reacții termonucleare de putere relativ scăzută sunt, parcă, răspândite pe întregul nucleu al Soarelui. Căldura eliberată în timpul acestor reacții nu este în mod clar suficientă pentru a arde instantaneu tot deuteriul din Soare, dar este suficientă pentru a-l încălzi până la o temperatură care să asigure viața pe Pământ.

BOMBA DE HIDROGEN, o armă de mare putere distructivă (de ordinul megatonelor în echivalent TNT), al cărei principiu de funcționare se bazează pe reacția de fuziune termonucleară a nucleelor ​​ușoare. Sursa de energie a exploziei sunt procese similare cu cele care au loc pe Soare și pe alte stele.

În 1961, a avut loc cea mai puternică explozie a bombei cu hidrogen.

În dimineața zilei de 30 octombrie la ora 11:32. o bombă cu hidrogen cu o capacitate de 50 de milioane de tone de TNT a fost detonată peste Novaia Zemlya în zona Golfului Mityushi, la o altitudine de 4000 m deasupra suprafeței terestre.

Uniunea Sovietică a testat cel mai puternic dispozitiv termonuclear din istorie. Chiar și în versiunea „jumătate” (și puterea maximă a unei astfel de bombe este de 100 de megatone), energia exploziei a fost de zece ori mai mare decât puterea totală a tuturor explozibililor folosiți de toate părțile în război în timpul celui de-al Doilea Război Mondial (inclusiv bombe atomice aruncate asupra Hiroshima si Nagasaki). Unda de șoc de la explozie a înconjurat globul de trei ori, prima dată în 36 de ore și 27 de minute.

Blițul luminii era atât de strălucitor încât, în ciuda înnorării continue, era vizibil chiar și de la postul de comandă din satul Belushya Guba (la aproape 200 km distanță de epicentrul exploziei). Norul de ciuperci s-a ridicat la o înălțime de 67 km. Până la momentul exploziei, în timp ce bomba cobora încet pe o parașută uriașă de la o înălțime de 10500 până la punctul calculat de detonare, aeronava de transport Tu-95 cu echipajul și comandantul său, maiorul Andrei Yegorovici Durnovtsev, era deja în zona sigură. Comandantul s-a întors pe aerodromul său ca locotenent colonel, Erou al Uniunii Sovietice. Într-un sat părăsit - la 400 km de epicentru - case de lemn au fost distruse, iar casele de piatră și-au pierdut acoperișurile, ferestrele și ușile. Pe multe sute de kilometri de locul de testare, în urma exploziei, condițiile de trecere a undelor radio s-au schimbat timp de aproape o oră, iar comunicațiile radio au încetat.

Bomba a fost proiectată de V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, A.D. Saharov, Yu.N. Babaev și Yu.A. Trutnev (pentru care Saharov a primit a treia medalie a Eroului Muncii Socialiste). Masa „dispozitivului” a fost de 26 de tone; un bombardier strategic Tu-95 special modificat a fost folosit pentru a-l transporta și arunca.

„Superbomba”, așa cum a numit-o A. Saharov, nu se potrivea în compartimentul pentru bombe a aeronavei (lungimea sa era de 8 metri, iar diametrul ei era de aproximativ 2 metri), așa că partea neputincioasă a fuzelajului a fost tăiată și o specială. au fost montate mecanism de ridicare și un dispozitiv de atașare a bombei; în timpul zborului, iese în afară mai mult de jumătate. Întregul corp al aeronavei, chiar și palele elicelor sale, a fost acoperit cu o vopsea albă specială care protejează împotriva fulgerului în timpul unei explozii. Corpul aeronavei de laborator însoțitoare a fost acoperit cu aceeași vopsea.

Rezultatele exploziei încărcăturii, care a primit numele „Tsar Bomba” în Occident, au fost impresionante:

* „Ciuperca” nucleară a exploziei s-a ridicat la o înălțime de 64 km; diametrul capacului său a ajuns la 40 de kilometri.

Mingea de foc izbucnită a lovit pământul și aproape a atins înălțimea de lansare a bombei (adică, raza mingii de foc a exploziei a fost de aproximativ 4,5 kilometri).

* Radiațiile au provocat arsuri de gradul trei la o distanță de până la o sută de kilometri.

* La vârful emisiei de radiații, explozia a atins o putere de 1% din cea solară.

* Unda de șoc rezultată în urma exploziei a înconjurat globul de trei ori.

* Ionizarea atmosferică a cauzat interferențe radio chiar și la sute de kilometri de locul de testare timp de o oră.

* Martorii au simțit impactul și au putut descrie explozia la o distanță de o mie de kilometri de epicentru. De asemenea, unda de șoc și-a păstrat într-o oarecare măsură puterea distructivă la o distanță de mii de kilometri de epicentru.

* Valul acustic a ajuns pe insula Dixon, unde valul de explozie a doborât ferestrele din case.

Rezultatul politic al acestui test a fost demonstrația de către Uniunea Sovietică a posesiei unei arme de distrugere în masă cu putere nelimitată - megatonajul maxim al unei bombe din Statele Unite testat până la acel moment era de patru ori mai mic decât cel al Bombei țarului. Într-adevăr, o creștere a puterii unei bombe cu hidrogen se realizează pur și simplu prin creșterea masei materialului de lucru, astfel încât, în principiu, nu există factori care împiedică crearea unei bombe cu hidrogen de 100 de megatone sau 500 de megatone. (De fapt, Bomba țarului a fost proiectată pentru un echivalent de 100 de megatone; puterea de explozie planificată a fost redusă la jumătate, potrivit lui Hrușciov, „Pentru a nu sparge toată sticla de la Moscova”). Cu acest test, Uniunea Sovietică a demonstrat capacitatea de a crea o bombă cu hidrogen de orice putere și un mijloc de a livra bomba la punctul de detonare.

reactii termonucleare. Interiorul Soarelui conține o cantitate gigantică de hidrogen, care se află într-o stare de compresie foarte mare la o temperatură de cca. 15.000.000 K. La o temperatură și o densitate a plasmei atât de ridicate, nucleele de hidrogen se confruntă cu ciocniri constante între ele, dintre care unele se termină prin fuziunea lor și, în cele din urmă, cu formarea de nuclee mai grele de heliu. Astfel de reacții, numite fuziune termonucleară, sunt însoțite de eliberarea unei cantități uriașe de energie. Conform legilor fizicii, eliberarea de energie în timpul fuziunii termonucleare se datorează faptului că, atunci când se formează un nucleu mai greu, o parte din masa nucleelor ​​ușoare incluse în compoziția sa este convertită într-o cantitate colosală de energie. De aceea Soarele, având o masă gigantică, pierde cca. 100 de miliarde de tone de materie și eliberează energie, datorită căreia viața pe Pământ a devenit posibilă.

Izotopi ai hidrogenului. Atomul de hidrogen este cel mai simplu dintre toți atomii existenți. Este format dintr-un proton, care este nucleul său, în jurul căruia se învârte un singur electron. Studii atente ale apei (H 2 O) au arătat că aceasta conține cantități neglijabile de apă „grea” care conține „izotopul greu” al hidrogenului - deuteriu (2 H). Nucleul de deuteriu este format dintr-un proton și un neutron, o particulă neutră cu o masă apropiată de cea a unui proton.

Există un al treilea izotop de hidrogen, tritiu, care conține un proton și doi neutroni în nucleul său. Tritiul este instabil și suferă dezintegrare radioactivă spontană, transformându-se într-un izotop de heliu. În atmosfera Pământului s-au găsit urme de tritiu, unde acesta se formează ca urmare a interacțiunii razelor cosmice cu moleculele de gaz care formează aerul. Tritiul este obținut artificial într-un reactor nuclear prin iradierea izotopului de litiu-6 cu un flux de neutroni.

Dezvoltarea bombei cu hidrogen. O analiză teoretică preliminară a arătat că fuziunea termonucleară se realizează cel mai ușor într-un amestec de deuteriu și tritiu. Luând acest lucru ca bază, oamenii de știință din SUA, la începutul anilor 1950, au început să implementeze un proiect de creare a unei bombe cu hidrogen (HB). Primele teste ale unui model de dispozitiv nuclear au fost efectuate la locul de testare Eniwetok în primăvara anului 1951; fuziunea termonucleară a fost doar parțială. Un succes semnificativ a fost obținut la 1 noiembrie 1951, la testarea unui dispozitiv nuclear masiv, a cărui putere de explozie a fost de 4? 8 Mt în echivalent TNT.

Prima bombă aeriană cu hidrogen a fost detonată în URSS pe 12 august 1953, iar pe 1 martie 1954, americanii au detonat o bombă aeriană mai puternică (aproximativ 15 Mt) pe atolul Bikini. De atunci, ambele puteri au detonat arme avansate de megatoni.

Explozia de pe atolul Bikini a fost însoțită de eliberarea unei cantități mari de substanțe radioactive. Unii dintre ei au căzut la sute de kilometri de locul exploziei pe vasul de pescuit japonez Lucky Dragon, în timp ce alții au acoperit insula Rongelap. Deoarece fuziunea termonucleară produce heliu stabil, radioactivitatea în explozia unei bombe pur cu hidrogen nu ar trebui să fie mai mare decât cea a unui detonator atomic al unei reacții termonucleare. Cu toate acestea, în cazul luat în considerare, precipitațiile radioactive prezise și reale au diferit semnificativ în cantitate și compoziție.

Mecanismul de acțiune al bombei cu hidrogen. Secvența proceselor care au loc în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen poate fi reprezentată după cum urmează. În primul rând, încărcătura inițiatoare a reacției termonucleare (o mică bombă atomică) din interiorul carcasei HB explodează, rezultând o fulgerare de neutroni și creând temperatura ridicată necesară inițierii fuziunii termonucleare. Neutronii bombardează o inserție din deuterură de litiu - un compus de deuteriu cu litiu (se folosește un izotop de litiu cu un număr de masă de 6). Litiul-6 este împărțit de neutroni în heliu și tritiu. Astfel, siguranța atomică creează materialele necesare sintezei direct în bomba însăși.

Apoi începe o reacție termonucleară într-un amestec de deuteriu și tritiu, temperatura din interiorul bombei crește rapid, implicând din ce în ce mai mult hidrogen în fuziune. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, ar putea începe o reacție între nucleele de deuteriu, ceea ce este caracteristic unei bombe cu hidrogen pur. Toate reacțiile, desigur, au loc atât de repede încât sunt percepute ca fiind instantanee.

Diviziune, sinteză, diviziune (superbombă). De fapt, în bombă, succesiunea proceselor descrise mai sus se termină în stadiul reacției deuteriului cu tritiul. Mai mult, proiectanții de bombe au preferat să folosească nu fuziunea nucleelor, ci fisiunea lor. Fuziunea nucleelor ​​de deuteriu și tritiu produce heliu și neutroni rapizi, a căror energie este suficient de mare pentru a provoca fisiunea nucleelor ​​de uraniu-238 (principalul izotop al uraniului, mult mai ieftin decât uraniul-235 folosit în bombele atomice convenționale). Neutronii rapidi despart atomii din carcasa de uraniu a superbombei. Fisiunea unei tone de uraniu creează o energie echivalentă cu 18 Mt. Energia nu merge doar la explozie și la eliberarea căldurii. Fiecare nucleu de uraniu este împărțit în două „fragmente” extrem de radioactive. Produsele de fisiune includ 36 de elemente chimice diferite și aproape 200 de izotopi radioactivi. Toate acestea formează precipitațiile radioactive care însoțesc exploziile superbombelor.

Datorită designului unic și mecanismului de acțiune descris, armele de acest tip pot fi fabricate atât de puternice cât se dorește. Este mult mai ieftin decât bombele atomice de aceeași putere.