O bombă cu hidrogen (Hydrogen Bomb, HB, VB) este o armă de distrugere în masă cu o putere distructivă incredibilă (puterea sa este estimată în megatone de TNT). Principiul de funcționare al bombei și schema de structură se bazează pe utilizarea energiei fuziunii termonucleare a nucleelor de hidrogen. Procesele care au loc în timpul unei explozii sunt similare cu cele care au loc în stele (inclusiv Soarele). Primul test al unui WB potrivit pentru transport pe distanțe lungi (proiect de A.D. Saharov) a fost efectuat în Uniunea Sovietică la un teren de antrenament de lângă Semipalatinsk.
reactie termonucleara
Soarele conține rezerve uriașe de hidrogen, care se află sub influența constantă a presiunii și temperaturii ultra-înalte (aproximativ 15 milioane de grade Kelvin). La o astfel de densitate și temperatură extremă a plasmei, nucleele atomilor de hidrogen se ciocnesc aleatoriu unul cu celălalt. Rezultatul coliziunilor este fuziunea nucleelor și, ca urmare, formarea nucleelor unui element mai greu - heliu. Reacțiile de acest tip se numesc fuziune termonucleară, ele se caracterizează prin eliberarea unei cantități enorme de energie.
Legile fizicii explică eliberarea de energie în timpul unei reacții termonucleare astfel: o parte din masa nucleelor ușoare implicate în formarea elementelor mai grele rămâne neutilizată și se transformă în energie pură în cantități enorme. De aceea, corpul nostru ceresc pierde aproximativ 4 milioane de tone de materie pe secundă, eliberând un flux continuu de energie în spațiul cosmic.
Izotopi ai hidrogenului
Cel mai simplu dintre toți atomii existenți este atomul de hidrogen. Este format dintr-un singur proton, care formează nucleul, și un singur electron, care se rotește în jurul lui. În urma studiilor științifice ale apei (H2O), s-a constatat că așa-numita apă „grea” este prezentă în ea în cantități mici. Conține izotopi „grei” ai hidrogenului (2H sau deuteriu), ale căror nuclee, pe lângă un proton, conțin și un neutron (o particulă apropiată ca masă de un proton, dar lipsită de sarcină).
Știința cunoaște și tritiul - al treilea izotop al hidrogenului, al cărui nucleu conține 1 proton și 2 neutroni simultan. Tritiul se caracterizează prin instabilitate și dezintegrare spontană constantă cu eliberarea de energie (radiații), ducând la formarea unui izotop de heliu. Urme de tritiu se găsesc în straturile superioare ale atmosferei Pământului: acolo, sub influența razelor cosmice, moleculele de gaz care formează aerul suferă modificări similare. De asemenea, este posibil să se obțină tritiu într-un reactor nuclear prin iradierea izotopului de litiu-6 cu un flux puternic de neutroni.
Dezvoltarea și primele teste ale bombei cu hidrogen
În urma unei analize teoretice amănunțite, specialiștii din URSS și SUA au ajuns la concluzia că un amestec de deuteriu și tritiu face cel mai ușor declanșarea unei reacții de fuziune termonucleară. Înarmați cu aceste cunoștințe, oamenii de știință din Statele Unite au început să creeze o bombă cu hidrogen în anii 1950.Și deja în primăvara anului 1951, un test de testare a fost efectuat la locul de testare Eniwetok (un atol din Oceanul Pacific), dar apoi s-a realizat doar fuziunea termonucleară parțială.
A trecut puțin mai mult de un an, iar în noiembrie 1952 a fost efectuat un al doilea test al unei bombe cu hidrogen cu o capacitate de aproximativ 10 Mt în TNT. Cu toate acestea, acea explozie cu greu poate fi numită o explozie a unei bombe termonucleare în sensul modern: de fapt, dispozitivul era un recipient mare (de mărimea unei case cu trei etaje) umplut cu deuteriu lichid.
În Rusia, s-au ocupat și de îmbunătățirea armelor atomice și de prima bombă cu hidrogen a A.D. Sakharova a fost testată la locul de testare Semipalatinsk pe 12 august 1953. RDS-6 (acest tip de armă de distrugere în masă a fost poreclit puful lui Saharov, deoarece schema sa presupunea plasarea secvențială a straturilor de deuteriu din jurul încărcăturii inițiatoare) avea o putere de 10 Mt. Cu toate acestea, spre deosebire de „casa cu trei etaje” americană, bomba sovietică era compactă și putea fi livrată rapid la locul eliberării pe teritoriul inamic într-un bombardier strategic.
După ce au acceptat provocarea, în martie 1954, Statele Unite au explodat o bombă aeriană mai puternică (15 Mt) la un loc de testare de pe atolul Bikini (Oceanul Pacific). Testul a provocat eliberarea în atmosferă a unei cantități mari de substanțe radioactive, dintre care unele au căzut cu precipitații la sute de kilometri de epicentrul exploziei. Nava japoneză „Lucky Dragon” și instrumentele instalate pe insula Roguelap au înregistrat o creștere bruscă a radiațiilor.
Deoarece procesele care au loc în timpul detonării unei bombe cu hidrogen produc heliu stabil și sigur, era de așteptat ca emisiile radioactive să nu depășească nivelul de contaminare de la un detonator de fuziune atomică. Dar calculele și măsurătorile precipitațiilor radioactive reale au variat foarte mult, atât ca cantitate, cât și ca compoziție. Prin urmare, conducerea SUA a decis să suspende temporar proiectarea acestor arme până la un studiu complet al impactului lor asupra mediului și asupra oamenilor.
Video: teste în URSS
Bomba țarului - bombă termonucleară a URSS
Uniunea Sovietică a pus un punct gras în lanțul de acumulare a tonajului de bombe cu hidrogen când, la 30 octombrie 1961, o bombă țar de 50 de megatone (cea mai mare din istorie) a fost testată pe Novaia Zemlya - rezultatul multor ani de muncă de către grupul de cercetare A.D. Saharov. Explozia a tunat la o altitudine de 4 kilometri, iar unda de șoc a fost înregistrată de trei ori de instrumente de pe tot globul. În ciuda faptului că testul nu a scos la iveală nicio eroare, bomba nu a intrat niciodată în funcțiune. Dar însuși faptul că sovieticii dețineau astfel de arme a făcut o impresie de neșters asupra întregii lumi, iar în Statele Unite au încetat să câștige tonajul arsenalului nuclear. În Rusia, la rândul lor, au decis să refuze să pună focoase cu hidrogen în serviciu de luptă.
O bombă cu hidrogen este cel mai complex dispozitiv tehnic, a cărui explozie necesită o serie de procese secvențiale.
În primul rând, are loc detonarea încărcăturii inițiatoare situată în interiorul carcasei VB (bombă atomică în miniatură), ceea ce are ca rezultat o emisie puternică de neutroni și crearea unei temperaturi ridicate necesare pentru a începe fuziunea termonucleară în sarcina principală. Începe un bombardament masiv cu neutroni al inserției de deuterură de litiu (obținut prin combinarea deuteriului cu izotopul litiu-6).
Sub influența neutronilor, litiul-6 este împărțit în tritiu și heliu. Siguranța atomică în acest caz devine o sursă de materiale necesare pentru apariția fuziunii termonucleare în bomba detonată însăși.
Amestecul de tritiu și deuteriu declanșează o reacție termonucleară, rezultând o creștere rapidă a temperaturii în interiorul bombei, iar în proces este implicat tot mai mult hidrogen.
Principiul de funcționare al unei bombe cu hidrogen implică un flux ultra-rapid al acestor procese (dispozitivul de încărcare și dispunerea elementelor principale contribuie la aceasta), care arată instantaneu pentru observator.
Superbombă: Fisiune, Fuziune, Fisiune
Secvența proceselor descrise mai sus se termină după începerea reacției deuteriului cu tritiu. În plus, s-a decis să se folosească fisiunea nucleară, și nu fuziunea celor mai grele. După fuziunea nucleelor de tritiu și deuteriu, se eliberează heliu liber și neutroni rapizi, a căror energie este suficientă pentru a iniția debutul fisiunii nucleelor de uraniu-238. Neutronii rapizi pot despărți atomii din învelișul de uraniu al unei superbombe. Fisiunea unei tone de uraniu generează energie de ordinul a 18 Mt. În acest caz, energia este cheltuită nu numai pentru crearea unui val exploziv și eliberarea unei cantități enorme de căldură. Fiecare atom de uraniu se descompune în două „fragmente” radioactive. Un întreg „buchet” este format din diverse elemente chimice (până la 36) și aproximativ două sute de izotopi radioactivi. Din acest motiv se formează numeroase precipitații radioactive, înregistrate la sute de kilometri de epicentrul exploziei.
După căderea Cortinei de Fier, a devenit cunoscut faptul că în URSS plănuiau să dezvolte „Bomba Țarului”, cu o capacitate de 100 Mt. Datorită faptului că la acel moment nu exista nicio aeronavă capabilă să transporte o încărcătură atât de masivă, ideea a fost abandonată în favoarea unei bombe de 50 Mt.
Consecințele exploziei bombei cu hidrogen
unda de soc
Explozia unei bombe cu hidrogen implică distrugeri și consecințe pe scară largă, iar impactul primar (evident, direct) este de trei ori. Cel mai evident dintre toate impacturile directe este unda de șoc de intensitate ultra-înaltă. Capacitatea sa distructivă scade odată cu distanța de la epicentrul exploziei și depinde, de asemenea, de puterea bombei în sine și de înălțimea la care a detonat încărcătura.
efect termic
Efectul impactului termic al unei explozii depinde de aceiași factori ca și puterea undei de șoc. Dar la ei se adaugă încă unul - gradul de transparență al maselor de aer. Ceața sau chiar un ușor înnorat reduce dramatic raza de deteriorare, la care o fulgerare termică poate provoca arsuri grave și pierderea vederii. O explozie a unei bombe cu hidrogen (mai mult de 20 Mt) generează o cantitate incredibilă de energie termică, suficientă pentru a topi betonul la o distanță de 5 km, a evapora aproape toată apa dintr-un mic lac la o distanță de 10 km, a distruge forța de muncă inamică. , echipamente si cladiri la aceeasi distanta . În centru se formează o pâlnie cu un diametru de 1-2 km și o adâncime de până la 50 m, acoperită cu un strat gros de masă vitroasă (mai mulți metri de roci cu conținut ridicat de nisip se topesc aproape instantaneu, transformându-se în sticlă).
Conform calculelor din testele din lumea reală, oamenii au șanse de 50% să rămână în viață dacă:
- Sunt amplasate într-un adăpost din beton armat (subteran) la 8 km de epicentrul exploziei (EV);
- Sunt amplasate in cladiri de locuit la o distanta de 15 km de VE;
- Se vor afla intr-o zona deschisa la o distanta de peste 20 km de EV in caz de vizibilitate slaba (pentru o atmosfera "curata", distanta minima in acest caz va fi de 25 km).
Odată cu distanța față de EV, probabilitatea de a rămâne în viață în rândul persoanelor care se află în zone deschise crește, de asemenea, brusc. Deci, la o distanță de 32 km, va fi 90-95%. O rază de 40-45 km este limita pentru impactul primar al exploziei.
Minge de foc
Un alt impact evident al exploziei unei bombe cu hidrogen sunt furtunile de foc auto-susținute (uraganele), care se formează din cauza implicării unor mase colosale de material combustibil în minge de foc. Dar, în ciuda acestui fapt, cea mai periculoasă consecință a exploziei în ceea ce privește impactul va fi poluarea cu radiații a mediului pe zeci de kilometri în jur.
Cade afară
Mingea de foc care a apărut după explozie este rapid umplută cu particule radioactive în cantități uriașe (produse de descompunere a nucleelor grele). Dimensiunea particulelor este atât de mică încât, atunci când ajung în straturile superioare ale atmosferei, pot rămâne acolo foarte mult timp. Tot ceea ce ajunge mingea de foc pe suprafața pământului se transformă instantaneu în cenușă și praf, apoi este atras în coloana de foc. Vortexurile de flacără amestecă aceste particule cu particule încărcate, formând un amestec periculos de praf radioactiv, procesul de sedimentare a granulelor se întinde pentru o lungă perioadă de timp.
Praful grosier se depune destul de repede, dar praful fin este transportat de curenții de aer pe distanțe mari, căzând treptat din norul nou format. În imediata vecinătate a EW, particulele cele mai mari și cele mai încărcate se depun, la sute de kilometri de acesta, se pot vedea încă particule de cenușă care sunt vizibile cu ochiul. Ei sunt cei care formează o acoperire mortală, grosime de câțiva centimetri. Oricine se apropie de el riscă să primească o doză serioasă de radiații.
Particulele mai mici și care nu se pot distinge pot „plana” în atmosferă timp de mulți ani, înconjurând în mod repetat Pământul. Până când cad la suprafață, își pierd aproape radioactivitatea. Cel mai periculos este stronțiul-90, care are un timp de înjumătățire de 28 de ani și generează radiații stabile în tot acest timp. Aspectul său este determinat de instrumentele din întreaga lume. „Aterizează” pe iarbă și frunziș, se implică în lanțurile trofice. Din acest motiv, stronțiul-90, care se acumulează în oase, se găsește la oameni la mii de kilometri de locurile de testare. Chiar dacă conținutul său este extrem de mic, perspectiva de a fi un „poligon pentru depozitarea deșeurilor radioactive” nu este de bun augur pentru o persoană, ducând la dezvoltarea unor neoplasme maligne osoase. În regiunile Rusiei (precum și în alte țări) apropiate locurilor de lansare de testare a bombelor cu hidrogen, se observă în continuare un fond radioactiv crescut, ceea ce demonstrează încă o dată capacitatea acestui tip de arme de a lăsa consecințe semnificative.
Video cu bombă H
Dacă aveți întrebări - lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem.
La 12 august 1953, la ora 7:30, prima bombă sovietică cu hidrogen a fost testată la locul de testare din Semipalatinsk, care avea numele de serviciu „Produs RDS-6c”. A fost al patrulea test sovietic al unei arme nucleare.
Începutul primelor lucrări privind programul termonuclear din URSS datează din 1945. S-au primit apoi informații despre cercetările care se desfășoară în Statele Unite ale Americii asupra problemei termonucleare. Ele au fost inițiate de fizicianul american Edward Teller în 1942. Conceptul lui Teller de arme termonucleare a fost luat ca bază, care a primit numele de „țeavă” în cercurile oamenilor de știință nucleari sovietici - un recipient cilindric cu deuteriu lichid, care trebuia să fie încălzit prin explozia unui dispozitiv de inițiere, cum ar fi un dispozitiv convențional. bombă atomică. Abia în 1950, americanii au descoperit că „țeava” nu era promițătoare și au continuat să dezvolte alte modele. Dar până în acest moment, fizicienii sovietici dezvoltaseră deja independent un alt concept de arme termonucleare, care în curând - în 1953 - a dus la succes.
Andrei Saharov a venit cu o schemă alternativă pentru bomba cu hidrogen. Bomba s-a bazat pe ideea de „puf” și pe utilizarea deuteridei de litiu-6. Dezvoltată în KB-11 (azi este orașul Sarov, fostul Arzamas-16, regiunea Nijni Novgorod), încărcătura termonucleară RDS-6 a fost un sistem sferic de straturi de uraniu și combustibil termonuclear înconjurat de un exploziv chimic.
Pentru a crește eliberarea de energie a încărcăturii, în proiectarea sa a fost folosit tritiu. Sarcina principală în crearea unei astfel de arme a fost să folosească energia eliberată în timpul exploziei unei bombe atomice pentru a încălzi și a da foc hidrogenului greu - deuteriu, pentru a desfășura reacții termonucleare cu eliberare de energie care se poate întreține. Pentru a crește proporția de deuteriu „ars”, Saharov a propus să înconjoare deuteriul cu o înveliș de uraniu natural obișnuit, care ar fi trebuit să încetinească expansiunea și, cel mai important, să crească semnificativ densitatea deuteriului. Fenomenul de compresie prin ionizare a combustibilului termonuclear, care a devenit baza primei bombe sovietice cu hidrogen, este încă numit „zaharizare”.
Conform rezultatelor lucrărilor la prima bombe cu hidrogen, Andrei Saharov a primit titlul de Erou al Muncii Socialiste și laureat al Premiului Stalin.
„Produsul RDS-6s” a fost realizat sub forma unei bombe transportabile cu o greutate de 7 tone, care a fost plasată în trapa bombei bombardierului Tu-16. Spre comparație, bomba creată de americani cântărea 54 de tone și avea dimensiunea unei case cu trei etaje.
Pentru a evalua efectele distructive ale noii bombe, a fost construit un oraș la locul de testare Semipalatinsk din clădiri industriale și administrative. În total, pe teren erau 190 de structuri diferite. În acest test s-au folosit pentru prima dată prize de vid ale probelor radiochimice, care s-au deschis automat sub acțiunea unei unde de șoc. În total, 500 de dispozitive diferite de măsurare, înregistrare și filmare instalate în cazemate subterane și structuri de pământ solid au fost pregătite pentru testarea RDS-6. Aviație și suport tehnic al testelor - măsurarea presiunii undei de șoc pe aeronavă în aer la momentul exploziei produsului, prelevarea de probe de aer din norul radioactiv, fotografia aeriană a zonei a fost efectuată printr-un zbor special unitate. Bomba a fost detonată de la distanță, dând un semnal de la telecomandă, care era amplasată în buncăr.
S-a decis să se facă o explozie pe un turn de oțel de 40 de metri înălțime, încărcătura fiind situată la o înălțime de 30 de metri. Solul radioactiv de la testele anterioare a fost îndepărtat la o distanță de siguranță, structuri speciale au fost reconstruite în locurile lor pe fundații vechi, a fost construit un buncăr la 5 metri de turn pentru a instala echipamente dezvoltate la Institutul de Fizică Chimică al Academiei de Științe a URSS. , care înregistrează procesele termonucleare.
Pe teren au fost instalate echipamente militare de toate tipurile de trupe. În timpul testelor, toate structurile experimentale pe o rază de până la patru kilometri au fost distruse. Explozia unei bombe cu hidrogen ar putea distruge complet un oraș cu o lungime de 8 kilometri. Consecințele asupra mediului ale exploziei au fost îngrozitoare: prima explozie a reprezentat 82% din stronțiul-90 și 75% din cesiu-137.
Puterea bombei a ajuns la 400 de kilotone, de 20 de ori mai mult decât primele bombe atomice din SUA și URSS.
Lucrarea de creare a bombei cu hidrogen a fost prima „bătălie a inteligenței” intelectuală din lume la scară cu adevărat globală. Crearea bombei cu hidrogen a inițiat apariția unor domenii științifice complet noi - fizica plasmei de înaltă temperatură, fizica densităților ultraînalte de energie și fizica presiunilor anormale. Pentru prima dată în istoria omenirii, modelarea matematică a fost folosită pe scară largă.
Lucrările la „produsul RDS-6s” au creat o rezervă științifică și tehnică, care a fost apoi utilizată în dezvoltarea unei bombe cu hidrogen incomparabil mai avansate de un tip fundamental nou - o bombă cu hidrogen cu un design în două etape.
Bomba cu hidrogen proiectată de Saharov nu numai că a devenit un contraargument serios în confruntarea politică dintre SUA și URSS, dar a provocat și dezvoltarea rapidă a cosmonauticii sovietice în acei ani. După teste nucleare de succes, Biroul de Proiectare Korolev a primit o sarcină importantă a guvernului de a dezvolta o rachetă balistică intercontinentală pentru a livra încărcarea creată către țintă. Ulterior, racheta, numită „cei șapte”, a lansat primul satelit artificial al Pământului în spațiu și pe acesta s-a lansat primul cosmonaut al planetei, Yuri Gagarin.
Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor din surse deschise
La 16 ianuarie 1963, Nikita Hrușciov a anunțat crearea unei bombe cu hidrogen în URSS. Și aceasta este o altă ocazie de a aminti amploarea consecințelor sale devastatoare și amenințarea reprezentată de armele de distrugere în masă.
La 16 ianuarie 1963, Nikita Hrușciov a anunțat că a fost creată o bombă cu hidrogen în URSS, după care au fost oprite testele nucleare. Criza din Caraibe din 1962 a arătat cât de fragilă și lipsită de apărare poate fi lumea pe fundalul unei amenințări nucleare, așa că într-o cursă fără sens de a se distruge reciproc, URSS și SUA au reușit să ajungă la un compromis și să semneze primul tratat care a reglementat dezvoltarea armelor nucleare, Tratatul de interzicere a testelor nucleare, în atmosferă, spațiu și sub apă, la care s-au alăturat ulterior multe țări ale lumii.
În URSS și SUA, testele de arme nucleare au fost efectuate de la mijlocul anilor 1940. Posibilitatea teoretică de obținere a energiei prin fuziune termonucleară era cunoscută încă dinainte de al Doilea Război Mondial. De asemenea, se știe că în Germania, în 1944, se lucrează pentru inițierea fuziunii termonucleare prin comprimarea combustibilului nuclear folosind încărcături explozive convenționale, dar acestea nu au avut succes deoarece nu au putut obține temperaturile și presiunile necesare.
De-a lungul celor 15 ani de testare a armelor nucleare în URSS și SUA, s-au făcut numeroase descoperiri în domeniul chimiei și fizicii, care au dus la producerea a două tipuri de bombe - atomică și hidrogen. Principiul funcționării lor este ușor diferit: dacă explozia unei bombe atomice duce la dezintegrarea nucleului, atunci bomba cu hidrogen explodează datorită sintezei elementelor cu eliberarea unei cantități enorme de energie. 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. Cantitatea de energie rezultată este suficientă pentru a începe o reacție în lanț care implică tot hidrogenul posibil. De aceea stelele nu se sting, iar explozia unei bombe cu hidrogen are o putere atât de distructivă.
Cum functioneaza?
Oamenii de știință au copiat această reacție folosind izotopi lichizi ai hidrogenului - deuteriu și tritiu, care au dat numele de „bombă cu hidrogen”. Ulterior, a fost folosită deuteriră de litiu-6, un compus solid al deuteriului și un izotop al litiului, care, în proprietățile sale chimice, este un analog al hidrogenului. Astfel, deuterura de litiu-6 este un combustibil pentru bombe și, de fapt, se dovedește a fi mai „curat” decât uraniul-235 sau plutoniul, care sunt folosite în bombele atomice și provoacă radiații puternice. Cu toate acestea, pentru ca reacția cu hidrogen în sine să înceapă, ceva trebuie să crească foarte puternic și dramatic temperaturile din interiorul proiectilului, pentru care se folosește o încărcătură nucleară convențională. Dar containerul pentru combustibilul termonuclear este realizat din uraniu-238 radioactiv, alternându-l cu straturi de deuteriu, motiv pentru care primele bombe sovietice de acest tip au fost numite „straturi”. Din cauza lor, toate ființele vii, chiar și la o distanță de sute de kilometri de explozie și supraviețuind exploziei, pot primi o doză de radiații care va duce la îmbolnăviri grave și moarte.
De ce explozia formează o „ciupercă”?
De fapt, un nor în formă de ciupercă este un fenomen fizic obișnuit. Astfel de nori se formează în timpul exploziilor obișnuite de putere suficientă, în timpul erupțiilor vulcanice, incendiilor puternice și căderilor de meteoriți. Aerul cald se ridică întotdeauna deasupra aerului rece, dar aici se încălzește atât de repede și atât de puternic încât se ridică într-o coloană vizibilă, se răsucește într-un vârtej inelar și trage un „picior” în spate - o coloană de praf și fum de la suprafața pământul. Urcând, aerul se răcește treptat, devenind ca un nor obișnuit din cauza condensului vaporilor de apă. Cu toate acestea, asta nu este tot. Mult mai periculos pentru oameni unda de soc, divergând de-a lungul suprafeței pământului de la epicentrul exploziei de-a lungul unui cerc cu o rază de până la 700 km și precipitații radioactive care cad din același nor de ciuperci.
60 de bombe sovietice cu hidrogen
Până în 1963, în URSS au fost efectuate peste 200 de explozii de teste nucleare, dintre care 60 au fost termonucleare, adică în acest caz nu a explodat o bombă atomică, ci o bombă cu hidrogen. Trei sau patru experimente puteau fi efectuate pe locurile de testare pe zi, timp în care au fost studiate dinamica exploziei, abilitățile de lovire și potențialele daune aduse inamicului.
Primul prototip a fost aruncat în aer pe 27 august 1949, iar ultimul test al unei arme nucleare în URSS a fost făcut pe 25 decembrie 1962. Toate testele au avut loc în principal în două locații - la locul de testare Semipalatinsk sau „Siyap”, situat pe teritoriul Kazahstanului și pe Novaya Zemlya, un arhipelag din Oceanul Arctic.
12 august 1953: Primul test al bombei cu hidrogen în URSS
Prima explozie de hidrogen a avut loc în Statele Unite în 1952 pe atolul Eniwetok. Acolo au efectuat o explozie a unei încărcături cu o capacitate de 10,4 megatone, care era de 450 de ori puterea bombei Fat Man aruncată asupra Nagasaki. Cu toate acestea, este imposibil să numim acest dispozitiv o bombă în cel mai adevărat sens al cuvântului. Era o clădire cu trei etaje plină cu deuteriu lichid.
Dar prima armă termonucleară din URSS a fost testată în august 1953 la locul de testare de la Semipalatinsk. Era deja o adevărată bombă aruncată dintr-un avion. Proiectul a fost dezvoltat în 1949 (chiar înainte ca prima bombă nucleară sovietică să fie testată) de Andrei Saharov și Yuli Khariton. Puterea exploziei a fost echivalentă cu 400 de kilotone, dar studiile au arătat că puterea ar putea fi crescută la 750 de kilotone, deoarece doar 20% din combustibil a fost consumat într-o reacție termonucleară.
Cea mai puternică bombă din lume
Cea mai puternică explozie din istorie a fost inițiată de un grup de fizicieni nucleari condus de academicianul Academiei de Științe a URSS I.V. Kurchatov la 30 octombrie 1961 la terenul de antrenament Dry Nose din arhipelagul Novaya Zemlya. Puterea măsurată a exploziei a fost de 58,6 megatone, ceea ce a fost de multe ori mai mare decât toate exploziile experimentale efectuate pe teritoriul URSS sau SUA. Inițial a fost planificat ca bomba să fie și mai mare și mai puternică, dar nu a existat nicio aeronavă care să poată ridica mai multă greutate în aer.
Globul de foc al exploziei a atins o rază de aproximativ 4,6 kilometri. Teoretic, ar putea crește la suprafața pământului, dar acest lucru a fost împiedicat de o undă de șoc reflectată, care a ridicat fundul mingii și a aruncat-o departe de suprafață. Explozia de ciuperci nucleare a crescut la o înălțime de 67 de kilometri (pentru comparație: avioanele moderne de pasageri zboară la o altitudine de 8-11 kilometri). Valul apreciabil de presiune atmosferică care a apărut în urma exploziei a înconjurat de trei ori globul, răspândindu-se în doar câteva secunde, iar unda sonoră a ajuns la insula Dikson la o distanță de aproximativ 800 de kilometri de epicentrul exploziei (distanța de la Moscova la Sankt Petersburg). Totul la o distanță de doi sau trei kilometri era contaminat cu radiații.
Serghei LESKOV
La 12 august 1953, prima bombă cu hidrogen din lume a fost testată la locul de testare de la Semipalatinsk. A fost al patrulea test sovietic al unei arme nucleare. Puterea bombei, care avea codul secret „Produsul RDS-6”, a ajuns la 400 de kilotone, de 20 de ori mai mult decât primele bombe atomice din SUA și URSS. După test, Kurchatov s-a întors către Saharov, în vârstă de 32 de ani, cu o plecăciune profundă: „Mulțumesc, salvatorul Rusiei!”
Care este mai bine - Bee Line sau MTS? Una dintre cele mai presante probleme ale vieții de zi cu zi rusești. Acum o jumătate de secol, într-un cerc restrâns de fizicieni nucleari, întrebarea era la fel de acută: care este mai bine - o bombă atomică sau o bombă cu hidrogen, care este și termonucleară? Bomba atomică, pe care americanii au făcut-o în 1945 și noi în 1949, se bazează pe principiul eliberării de energie colosală prin scindarea nucleelor grele de uraniu sau plutoniu artificial. O bombă termonucleară este construită pe un principiu diferit: energia este eliberată prin fuziunea izotopilor de lumină ai hidrogenului, deuteriului și tritiului. Materialele bazate pe elemente ușoare nu au o masă critică, ceea ce a reprezentat o provocare majoră de proiectare în bomba atomică. În plus, sinteza deuteriului și tritiului eliberează de 4,2 ori mai multă energie decât fisiunea nucleelor de aceeași masă de uraniu-235. Pe scurt, bomba cu hidrogen este o armă mult mai puternică decât bomba atomică.
În acei ani, puterea distructivă a bombei cu hidrogen nu i-a speriat pe niciunul dintre oamenii de știință. Lumea a intrat în epoca Războiului Rece, macartismul făcea furori în Statele Unite, iar un alt val de dezvăluiri a apărut în URSS. Doar Pyotr Kapitsa și-a permis demersurile, care nici măcar nu s-a prezentat la ședința solemnă de la Academia de Științe cu ocazia împlinirii a 70 de ani a lui Stalin. S-a discutat problema expulzării sale din rândurile academiei, dar situația a fost salvată de președintele Academiei de Științe Serghei Vavilov, care a remarcat că primul care a fost exclus a fost scriitorul clasic Sholokhov, care se zgâriește cu toate întâlnirile fără excepție.
La crearea bombei atomice, după cum știți, datele de informații au ajutat oamenii de știință. Dar agenții noștri aproape au distrus bomba cu hidrogen. Informațiile obținute de la celebrul Klaus Fuchs au dus la o fundătură atât pentru fizicienii americani, cât și pentru fizicienii sovietici. Grupul de sub comanda lui Zeldovich a pierdut 6 ani pentru a verifica datele eronate. Inteligența a oferit opinia celebrului Niels Bohr despre irealitatea „superbombei”. Dar URSS avea propriile sale idei, pentru a dovedi perspectivele cărora pentru Stalin și Beria, care „alungau” bomba atomică cu putere și putere, nu a fost ușor și riscant. Această împrejurare nu trebuie uitată în disputele inutile și stupide despre cine a lucrat mai mult la armele nucleare - informațiile sovietice sau știința sovietică.
Lucrarea asupra bombei cu hidrogen a fost prima rasă intelectuală din istoria omenirii. Pentru a crea o bombă atomică, era important, în primul rând, rezolvarea problemelor de inginerie, lansarea lucrărilor la scară largă în mine și uzine. Bomba cu hidrogen a condus la apariția de noi domenii științifice - fizica plasmei de înaltă temperatură, fizica densităților ultraînalte de energie și fizica presiunilor anormale. Pentru prima dată a trebuit să apelez la ajutorul modelării matematice. În urma Statelor Unite în domeniul computerelor (dispozitivele lui von Neumann erau deja utilizate în străinătate), oamenii de știință au compensat cu metode de calcul ingenioase pe aritmometre primitive.
Într-un cuvânt, a fost prima bătălie de inteligență din lume. Și URSS a câștigat această bătălie. Andrei Saharov, un angajat obișnuit al grupului Zeldovich, a venit cu o schemă alternativă pentru bomba cu hidrogen. În 1949, el a propus ideea inițială a așa-numitului „puf”, în care uraniul-238 ieftin a fost folosit ca material nuclear eficient, care a fost considerat ca un gunoi în producția de uraniu pentru arme. Dar dacă aceste „deșeuri” sunt bombardate de neutroni de fuziune, care consumă de 10 ori mai multă energie decât neutronii de fisiune, atunci uraniul-238 începe să se fisiune și costul producerii fiecărui kiloton scade de multe ori. Fenomenul de compresie prin ionizare a combustibilului termonuclear, care a devenit baza primei bombe sovietice cu hidrogen, este încă numit „zaharizare”. Vitaly Ginzburg a propus deuterură de litiu drept combustibil.
Lucrările la bombele atomice și cu hidrogen au continuat în paralel. Chiar înainte de testele bombei atomice din 1949, Vavilov și Khariton l-au informat pe Beria despre „sloika”. După infama directivă a președintelui Truman la începutul anului 1950, la o reuniune a Comitetului Special prezidat de Beria, s-a decis accelerarea lucrărilor la proiectarea Saharov cu un echivalent TNT de 1 megatonă și o perioadă de testare în 1954.
La 1 noiembrie 1952, pe atolul Elugelub, Statele Unite au testat dispozitivul termonuclear Mike cu o eliberare de energie de 10 megatone, de 500 de ori mai puternică decât bomba aruncată asupra Hiroshima. Cu toate acestea, „Mike” nu a fost o bombă - o structură uriașă de mărimea unei case cu două etaje. Dar puterea exploziei a fost uimitoare. Fluxul de neutroni a fost atât de mare încât au fost descoperite două noi elemente, einsteiniu și fermiu.
Toate forțele au fost aruncate asupra bombei cu hidrogen. Lucrarea nu a fost încetinită nici de moartea lui Stalin, nici de arestarea lui Beria. În cele din urmă, pe 12 august 1953, prima bombă cu hidrogen din lume a fost testată la Semipalatinsk. Consecințele asupra mediului au fost îngrozitoare. Ponderea primei explozii pentru tot timpul testelor nucleare din Semipalatinsk reprezintă 82% din stronțiul-90 și 75% din cesiu-137. Dar atunci nimeni nu s-a gândit la contaminarea radioactivă, precum și la ecologie în general.
Prima bombă cu hidrogen a fost motivul dezvoltării rapide a cosmonauticii sovietice. După testele nucleare, Biroul de Proiectare Korolyov a primit sarcina de a dezvolta o rachetă balistică intercontinentală pentru această încărcătură. Această rachetă, numită „cele șapte”, a lansat primul satelit artificial al Pământului în spațiu, iar pe ea s-a lansat primul cosmonaut al planetei, Yuri Gagarin.
Pe 6 noiembrie 1955, a fost efectuat pentru prima dată testul unei bombe cu hidrogen aruncată dintr-un avion Tu-16. În Statele Unite, aruncarea bombei cu hidrogen nu a avut loc decât pe 21 mai 1956. Dar s-a dovedit că prima bombă a lui Andrei Saharov a fost și o fundătură și nu a mai fost testată niciodată. Chiar și mai devreme, la 1 martie 1954, lângă atolul Bikini, Statele Unite au aruncat în aer o încărcătură de putere nemaivăzută - 15 megatone. S-a bazat pe ideea lui Teller și Ulam despre comprimarea unui ansamblu termonuclear nu prin energie mecanică și flux de neutroni, ci prin radiația primei explozii, așa-numitul inițiator. După încercarea, care s-a transformat în victime în rândul populației civile, Igor Tamm le-a cerut colegilor să abandoneze toate ideile anterioare, chiar și mândria națională a „sloikei” și să găsească o cale fundamental nouă: „Tot ceea ce am făcut până acum este de nu folosește nimănui. Suntem șomeri. Sunt sigur că în câteva luni vom atinge obiectivul.”
Și deja în primăvara lui 1954, fizicienii sovietici au venit cu ideea unui inițiator exploziv. Paternitatea ideii îi aparține lui Zeldovich și Saharov. La 22 noiembrie 1955, un Tu-16 a aruncat o bombă cu o capacitate de proiectare de 3,6 megatone peste locul de testare Semipalatinsk. În timpul acestor teste, au fost morți, raza de distrugere a ajuns la 350 km, Semipalatinsk a suferit.
Înainte era o cursă a înarmărilor nucleare. Dar în 1955 a devenit clar că URSS a atins paritatea nucleară cu Statele Unite.
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 explozivilor 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 paletele 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 provocat 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 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” de hidrogen – deuteriu (2 H). Nucleul 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. Unele dintre ele au căzut la sute de kilometri de locul exploziei pe vasul de pescuit japonez Lucky Dragon, în timp ce altele au acoperit insula Rongelap. Deoarece fuziunea termonucleară produce heliu stabil, radioactivitatea în explozia unei bombe cu hidrogen pur 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 tot 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, secvența 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.
