Vodíková bomba (Hydrogen Bomb, HB, VB) je zbraň hromadného ničenia s neuveriteľnou ničivou silou (jej sila sa odhaduje na megatony TNT). Princíp činnosti bomby a konštrukčná schéma je založená na využití energie termonukleárnej fúzie jadier vodíka. Procesy, ktoré prebiehajú pri výbuchu, sú podobné tým, ktoré prebiehajú vo hviezdach (vrátane Slnka). Prvý test WB vhodného na prepravu na veľké vzdialenosti (projekt A.D. Sacharova) sa uskutočnil v Sovietskom zväze na cvičisku pri Semipalatinsku.
termonukleárna reakcia
Slnko obsahuje obrovské zásoby vodíka, ktorý je pod neustálym vplyvom ultravysokého tlaku a teploty (asi 15 miliónov stupňov Kelvina). Pri takejto extrémnej hustote a teplote plazmy sa jadrá atómov vodíka náhodne navzájom zrážajú. Výsledkom zrážok je splynutie jadier a v dôsledku toho vznik jadier ťažšieho prvku – hélia. Reakcie tohto typu sa nazývajú termonukleárna fúzia, vyznačujú sa uvoľnením obrovského množstva energie.
Fyzikálne zákony vysvetľujú uvoľňovanie energie pri termonukleárnej reakcii takto: časť hmoty ľahkých jadier podieľajúcich sa na tvorbe ťažších prvkov zostáva nevyužitá a v obrovských množstvách sa mení na čistú energiu. To je dôvod, prečo naše nebeské telo stráca približne 4 milióny ton hmoty za sekundu a uvoľňuje nepretržitý tok energie do vesmíru.
Izotopy vodíka
Najjednoduchší zo všetkých existujúcich atómov je atóm vodíka. Skladá sa len z jedného protónu, ktorý tvorí jadro, a jedného elektrónu, ktorý sa okolo neho otáča. Výsledkom vedeckých štúdií vody (H2O) bolo zistenie, že takzvaná „ťažká“ voda je v nej prítomná v malom množstve. Obsahuje „ťažké“ izotopy vodíka (2H alebo deutérium), ktorých jadrá okrem jedného protónu obsahujú aj jeden neutrón (častica blízka hmotnosti protónu, ale bez náboja).
Veda pozná aj trícium – tretí izotop vodíka, ktorého jadro obsahuje naraz 1 protón a 2 neutróny. Trícium sa vyznačuje nestabilitou a neustálym spontánnym rozpadom s uvoľňovaním energie (žiarením), čo vedie k vytvoreniu izotopu hélia. Stopy trícia sa nachádzajú v horných vrstvách zemskej atmosféry: práve tam pod vplyvom kozmického žiarenia dochádza k podobným zmenám v molekulách plynu, ktoré tvoria vzduch. Trícium je tiež možné získať v jadrovom reaktore ožiarením izotopu lítia-6 silným tokom neutrónov.
Vývoj a prvé testy vodíkovej bomby
Na základe dôkladnej teoretickej analýzy dospeli špecialisti zo ZSSR a USA k záveru, že zmes deutéria a trícia uľahčuje spustenie termonukleárnej fúznej reakcie. Vyzbrojení týmito poznatkami sa vedci zo Spojených štátov v 50. rokoch 20. storočia pustili do vytvorenia vodíkovej bomby. A už na jar 1951 sa na testovacom mieste Eniwetok (atol v Tichom oceáne) uskutočnil skúšobný test, ale potom sa dosiahla iba čiastočná termonukleárna fúzia.
Uplynulo niečo viac ako rok a v novembri 1952 sa uskutočnil druhý test vodíkovej bomby s kapacitou asi 10 Mt v TNT. Tento výbuch však možno len ťažko nazvať výbuchom termonukleárnej bomby v modernom zmysle: v skutočnosti to zariadenie bola veľká nádoba (veľkosti trojposchodového domu) naplnená tekutým deutériom.
V Rusku sa tiež chopili zdokonalenia atómových zbraní a prvej vodíkovej bomby A.D. Sacharova bola testovaná na testovacom mieste Semipalatinsk 12. augusta 1953. RDS-6 (tento typ zbrane hromadného ničenia bol prezývaný Sacharovov obláčik, pretože jeho schéma znamenala postupné umiestňovanie vrstiev deutéria okolo iniciačnej nálože) malo silu 10 Mt. Na rozdiel od amerického „trojposchodového domu“ však bola sovietska bomba kompaktná a mohla byť rýchlo doručená na miesto uvoľnenia na nepriateľské územie v strategickom bombardéri.
Keď Spojené štáty prijali výzvu, v marci 1954 odpálili silnejšiu leteckú bombu (15 Mt) na testovacom mieste na atole Bikini (Tichý oceán). Test spôsobil uvoľnenie veľkého množstva rádioaktívnych látok do atmosféry, z ktorých časť spadla so zrážkami stovky kilometrov od epicentra výbuchu. Japonská loď „Lucky Dragon“ a prístroje inštalované na ostrove Roguelap zaznamenali prudký nárast radiácie.
Keďže procesy prebiehajúce počas detonácie vodíkovej bomby produkujú stabilné, bezpečné hélium, očakávalo sa, že rádioaktívne emisie by nemali presiahnuť úroveň kontaminácie z atómovej fúznej rozbušky. Ale výpočty a merania skutočného rádioaktívneho spadu sa značne líšili, a to ako v množstve, tak aj v zložení. Preto sa vedenie USA rozhodlo dočasne pozastaviť konštrukciu týchto zbraní až do úplného preštudovania ich vplyvu na životné prostredie a ľudí.
Video: testy v ZSSR
Cárska bomba - termonukleárna bomba ZSSR
Sovietsky zväz dal tučný bod v reťazci hromadenia tonáže vodíkových bômb, keď 30. októbra 1961 bola na Novej Zemi testovaná 50-megatonová (najväčšia v histórii) cárska bomba – výsledok dlhoročnej práce výskumná skupina A.D. Sacharov. Explózia zahrmela vo výške 4 kilometrov a rázová vlna bola trikrát zaznamenaná prístrojmi po celej zemeguli. Napriek tomu, že test neodhalil žiadne poruchy, bomba nikdy nevstúpila do služby. Ale samotná skutočnosť, že Sovieti vlastnili takéto zbrane, urobila nezmazateľný dojem na celý svet a v Spojených štátoch prestali získavať tonáž jadrového arzenálu. V Rusku sa zasa rozhodli odmietnuť uviesť vodíkové hlavice do bojovej služby.
Vodíková bomba je najzložitejšie technické zariadenie, ktorého výbuch si vyžaduje sériu po sebe idúcich procesov.
Najprv dôjde k detonácii iniciačnej nálože umiestnenej vo vnútri plášťa VB (miniatúrnej atómovej bomby), čo má za následok silnú emisiu neutrónov a vytvorenie vysokej teploty potrebnej na spustenie termonukleárnej fúzie v hlavnej náloži. Začne sa masívne bombardovanie lítiumdeuteridovej vložky (získanej spojením deutéria s izotopom lítium-6) neutrónmi.
Vplyvom neutrónov sa lítium-6 štiepi na trícium a hélium. Atómový zápalník sa v tomto prípade stáva zdrojom materiálov nevyhnutných pre vznik termonukleárnej fúzie v samotnej odpálenej bombe.
Zmes trícia a deutéria spúšťa termonukleárnu reakciu, výsledkom čoho je rýchly nárast teploty vo vnútri bomby a do procesu sa zapája stále viac vodíka.
Princíp fungovania vodíkovej bomby znamená ultrarýchly tok týchto procesov (prispieva k tomu nabíjacie zariadenie a rozloženie hlavných prvkov), ktoré pre pozorovateľa vyzerajú okamžite.
Superbomba: štiepenie, fúzia, štiepenie
Vyššie opísaný sled procesov končí po začatí reakcie deutéria s tríciom. Ďalej bolo rozhodnuté použiť jadrové štiepenie a nie fúziu ťažších. Po fúzii jadier trícia a deutéria sa uvoľní voľné hélium a rýchle neutróny, ktorých energia je dostatočná na to, aby iniciovala nástup štiepenia jadier uránu-238. Rýchle neutróny dokážu rozdeliť atómy z uránového obalu superbomby. Štiepenie tony uránu vytvára energiu rádovo 18 Mt. V tomto prípade sa energia vynakladá nielen na vytvorenie výbušnej vlny a uvoľnenie obrovského množstva tepla. Každý atóm uránu sa rozpadne na dva rádioaktívne „fragmenty“. Celá „kytica“ je vytvorená z rôznych chemických prvkov (až 36) a asi dvesto rádioaktívnych izotopov. Z tohto dôvodu sa vytvára početný rádioaktívny spad zaznamenaný stovky kilometrov od epicentra výbuchu.
Po páde železnej opony sa zistilo, že v ZSSR plánovali vyvinúť „cársku bombu“ s kapacitou 100 Mt. Vzhľadom na to, že v tom čase neexistovalo žiadne lietadlo schopné niesť tak masívny náboj, od myšlienky sa upustilo v prospech 50 Mt bomby.
Následky výbuchu vodíkovej bomby
rázová vlna
Výbuch vodíkovej bomby má za následok rozsiahle zničenie a následky a primárny (zrejmý, priamy) dopad je trojitého charakteru. Najzrejmejším zo všetkých priamych dopadov je rázová vlna ultra vysokej intenzity. Jeho ničivá schopnosť klesá so vzdialenosťou od epicentra výbuchu a závisí aj od sily samotnej bomby a výšky, v ktorej nálož vybuchla.
tepelný efekt
Účinok tepelného dopadu výbuchu závisí od rovnakých faktorov ako sila rázovej vlny. K nim sa však pridáva ešte jeden – stupeň priehľadnosti vzdušných hmôt. Hmla alebo dokonca mierne pod mrakom dramaticky znižuje polomer poškodenia, pri ktorom môže tepelný záblesk spôsobiť vážne popáleniny a stratu zraku. Výbuch vodíkovej bomby (viac ako 20 Mt) generuje neuveriteľné množstvo tepelnej energie, ktorá stačí na roztavenie betónu na vzdialenosť 5 km, odparenie takmer všetkej vody z malého jazera vo vzdialenosti 10 km, zničenie živej sily nepriateľa , zariadenia a budovy v rovnakej vzdialenosti . V strede je vytvorený lievik s priemerom 1-2 km a hĺbkou do 50 m, pokrytý hrubou vrstvou sklovitej hmoty (niekoľko metrov hornín s vysokým obsahom piesku sa takmer okamžite roztopí a zmení sa na sklo).
Podľa výpočtov z testov v reálnom svete majú ľudia 50% šancu, že zostanú nažive, ak:
- Nachádzajú sa v železobetónovom kryte (v podzemí) 8 km od epicentra výbuchu (EV);
- Nachádzajú sa v obytných budovách vo vzdialenosti 15 km od EW;
- Ocitnú sa na otvorenom priestranstve vo vzdialenosti viac ako 20 km od EV v prípade zlej viditeľnosti (pre „čistú“ atmosféru bude minimálna vzdialenosť v tomto prípade 25 km).
So vzdialenosťou od EV sa prudko zvyšuje aj pravdepodobnosť, že ostanú nažive medzi ľuďmi, ktorí sa ocitnú na otvorených priestranstvách. Takže na vzdialenosť 32 km to bude 90-95%. Polomer 40-45 km je limitom pre primárny dopad výbuchu.
Ohnivá guľa
Ďalším zjavným dopadom explózie vodíkovej bomby sú samoudržiavacie ohnivé búrky (hurikány), ktoré vznikajú v dôsledku zapojenia obrovských množstiev horľavého materiálu do ohnivej gule. No napriek tomu bude najnebezpečnejším následkom výbuchu z hľadiska dopadu radiačné znečistenie životného prostredia na desiatky kilometrov.
Spad
Ohnivá guľa, ktorá vznikla po výbuchu, sa rýchlo naplní rádioaktívnymi časticami v obrovských množstvách (produkty rozpadu ťažkých jadier). Veľkosť častíc je taká malá, že keď sa dostanú do vyšších vrstiev atmosféry, sú schopné tam zostať veľmi dlho. Všetko, čo ohnivá guľa dosiahne na zemský povrch, sa okamžite zmení na popol a prach a potom sa vtiahne do ohnivého stĺpa. Plamenné víry miešajú tieto častice s nabitými časticami a vytvárajú nebezpečnú zmes rádioaktívneho prachu, ktorého proces sedimentácie granúl sa dlho naťahuje.
Hrubý prach sa usádza pomerne rýchlo, no jemný prach sa prúdmi vzduchu unáša na veľké vzdialenosti a postupne vypadáva z novovzniknutého oblaku. V bezprostrednej blízkosti EW sa usádzajú najväčšie a najviac nabité častice, stovky kilometrov od nej možno ešte vidieť častice popola, ktoré sú viditeľné aj okom. Práve tie tvoria smrtiacu pokrývku, hrubú niekoľko centimetrov. Každý, kto sa dostane do jeho blízkosti, riskuje, že dostane poriadnu dávku žiarenia.
Menšie a nerozoznateľné častice sa môžu „vznášať“ v atmosfére mnoho rokov a opakovane obiehať Zem. Kým dopadnú na povrch, do značnej miery strácajú svoju rádioaktivitu. Najnebezpečnejšie je stroncium-90, ktoré má polčas rozpadu 28 rokov a počas tejto doby vytvára stabilné žiarenie. Jeho vzhľad určujú prístroje po celom svete. "Pristátie" na tráve a listoch sa zapojí do potravinových reťazcov. Z tohto dôvodu sa zistilo, že ľudia, ktorí sú počas vyšetrenia tisíce kilometrov od testovacích miest, majú v kostiach nahromadené stroncium-90. Aj keď je jeho obsah extrémne malý, vyhliadka na „polygón na ukladanie rádioaktívneho odpadu“ neveští pre človeka nič dobré, čo vedie k rozvoju kostných malígnych novotvarov. V regiónoch Ruska (ale aj iných krajín) v blízkosti miest skúšobných štartov vodíkových bômb sa stále pozoruje zvýšené rádioaktívne pozadie, čo opäť dokazuje schopnosť tohto typu zbraní zanechať výrazné následky.
Video o H-bombe
Ak máte nejaké otázky - nechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme.
12. augusta 1953 o 7:30 bola na testovacom mieste Semipalatinsk testovaná prvá sovietska vodíková bomba, ktorá mala servisný názov „Produkt RDS‑6c“. Bol to štvrtý sovietsky test jadrovej zbrane.
Začiatok prvých prác na termonukleárnom programe v ZSSR sa datuje do roku 1945. Potom boli prijaté informácie o výskume termonukleárnom probléme, ktorý prebieha v Spojených štátoch. Inicioval ich americký fyzik Edward Teller v roku 1942. Za základ bol vzatý Tellerov koncept termonukleárnych zbraní, ktorý v kruhoch sovietskych jadrových vedcov dostal názov „potrubie“ – valcová nádoba s tekutým deutériom, ktorá sa mala zahriať výbuchom iniciačného zariadenia, akým je konvenčný atómová bomba. Až v roku 1950 Američania zistili, že „fajka“ je neperspektívna a pokračovali vo vývoji ďalších dizajnov. Ale v tom čase už sovietski fyzici nezávisle vyvinuli ďalší koncept termonukleárnych zbraní, čo čoskoro - v roku 1953 - viedlo k úspechu.
Andrej Sacharov prišiel s alternatívnou schémou vodíkovej bomby. Bomba bola založená na myšlienke „puff“ a použití lítium-6 deuteridu. Termonukleárna nálož RDS-6, vyvinutá v KB-11 (dnes je to mesto Sarov, bývalý Arzamas-16, oblasť Nižný Novgorod), bola guľovitým systémom vrstiev uránu a termonukleárneho paliva obklopeného chemickou výbušninou.
Na zvýšenie uvoľňovania energie z náboja sa pri jeho návrhu použilo trícium. Hlavnou úlohou pri vytváraní takejto zbrane bolo využiť energiu uvoľnenú pri výbuchu atómovej bomby na zahriatie a zapálenie ťažkého vodíka - deutéria, na uskutočnenie termonukleárnych reakcií s uvoľnením energie, ktorá sa sama dokáže uživiť. Pre zvýšenie podielu „spáleného“ deutéria Sacharov navrhol obklopiť deutérium plášťom z obyčajného prírodného uránu, čo malo spomaliť expanziu a hlavne výrazne zvýšiť hustotu deutéria. Fenomén ionizačnej kompresie termonukleárneho paliva, ktorý sa stal základom prvej sovietskej vodíkovej bomby, sa dodnes nazýva „sacharizácia“.
Podľa výsledkov práce na prvej vodíkovej bombe získal Andrej Sacharov titul Hrdina socialistickej práce a laureát Stalinovej ceny.
„Produkt RDS-6s“ bol vyrobený vo forme prenosnej bomby s hmotnosťou 7 ton, ktorá bola umiestnená v pumovom poklope bombardéra Tu-16. Pre porovnanie, bomba, ktorú vytvorili Američania, vážila 54 ton a mala veľkosť trojposchodového domu.
Na posúdenie ničivých účinkov novej bomby bolo na testovacej ploche Semipalatinsk z priemyselných a administratívnych budov postavené mesto. Celkovo bolo na ihrisku 190 rôznych štruktúr. V tomto teste boli po prvýkrát použité vákuové prívody rádiochemických vzoriek, ktoré sa automaticky otvorili pôsobením rázovej vlny. Celkovo bolo na testovanie RDS-6 pripravených 500 rôznych meracích, záznamových a filmovacích zariadení inštalovaných v podzemných kazematách a pevných zemných konštrukciách. Letecká a technická podpora skúšok - meranie tlaku rázovej vlny na lietadle vo vzduchu v čase výbuchu produktu, odber vzoriek vzduchu z rádioaktívneho mraku, letecké snímkovanie priestoru bolo realizované špeciálnym letom jednotka. Bomba bola odpálená na diaľku, signálom z diaľkového ovládača, ktorý sa nachádzal v bunkri.
Bolo rozhodnuté urobiť výbuch na oceľovej veži vysokej 40 metrov, nálož sa nachádzala vo výške 30 metrov. Rádioaktívna pôda z predchádzajúcich testov bola odstránená do bezpečnej vzdialenosti, špeciálne konštrukcie boli prestavané na vlastných miestach na starých základoch, postavený bunker 5 metrov od veže na inštaláciu zariadenia vyvinutého v Ústave chemickej fyziky Akadémie vied ZSSR , ktorá registruje termonukleárne procesy.
Na ihrisku bola inštalovaná vojenská technika všetkých druhov vojsk. Počas testov boli zničené všetky experimentálne konštrukcie v okruhu do štyroch kilometrov. Výbuch vodíkovej bomby by mohol úplne zničiť mesto s priemerom 8 kilometrov. Environmentálne dôsledky výbuchu boli strašné: prvý výbuch predstavoval 82 % stroncia-90 a 75 % cézia-137.
Sila bomby dosiahla 400 kiloton, 20-krát viac ako prvé atómové bomby v USA a ZSSR.
Práca na vytvorení vodíkovej bomby bola prvou svetovou intelektuálnou „bitkou rozumu“ v skutočne globálnom meradle. Vytvorenie vodíkovej bomby iniciovalo vznik úplne nových vedeckých oblastí – fyziky vysokoteplotnej plazmy, fyziky ultravysokých hustôt energie a fyziky anomálnych tlakov. Prvýkrát v histórii ľudstva sa matematické modelovanie použilo vo veľkom rozsahu.
Práca na „produkte RDS-6s“ vytvorila vedecko-technickú rezervu, ktorá sa potom využila pri vývoji neporovnateľne vyspelejšej vodíkovej bomby zásadne nového typu – vodíkovej bomby dvojstupňovej konštrukcie.
Vodíková bomba skonštruovaná Sacharovom sa stala nielen vážnym protiargumentom v politickej konfrontácii medzi USA a ZSSR, ale spôsobila v týchto rokoch aj prudký rozvoj sovietskej kozmonautiky. Práve po úspešných jadrových testoch dostal OKB Korolev dôležitú vládnu úlohu vyvinúť medzikontinentálnu balistickú strelu, ktorá by vytvorenú nálož dopravila do cieľa. Následne raketa s názvom „sedmička“ vyniesla do vesmíru prvú umelú družicu Zeme a práve na ňu odštartoval prvý kozmonaut planéty Jurij Gagarin.
Materiál bol pripravený na základe informácií z otvorených zdrojov
16. januára 1963 Nikita Chruščov oznámil vytvorenie vodíkovej bomby v ZSSR. A toto je ďalšia príležitosť pripomenúť si rozsah jej ničivých následkov a hrozbu, ktorú predstavujú zbrane hromadného ničenia.
Nikita Chruščov 16. januára 1963 oznámil, že v ZSSR bola vytvorená vodíková bomba, po ktorej boli jadrové testy zastavené. Karibská kríza v roku 1962 ukázala, aký krehký a bezbranný môže byť svet na pozadí jadrovej hrozby, takže v nezmyselných pretekoch o vzájomné zničenie sa ZSSR a USA podarilo dosiahnuť kompromis a podpísať prvú zmluvu, ktorá regulovala vývoj jadrových zbraní, Zmluva o zákaze jadrových skúšok.v atmosfére, vesmíre a pod vodou, ku ktorej sa následne pripojilo mnoho krajín sveta.
V ZSSR a USA sa testy jadrových zbraní robili od polovice 40. rokov 20. storočia. Teoretická možnosť získavania energie termonukleárnou fúziou bola známa už pred druhou svetovou vojnou. Je tiež známe, že v Nemecku v roku 1944 prebiehali práce na iniciovaní termonukleárnej fúzie stláčaním jadrového paliva pomocou náloží konvenčných výbušnín, ktoré však boli neúspešné, pretože nedokázali získať požadované teploty a tlaky.
Za 15 rokov testovania jadrových zbraní v ZSSR a USA došlo v oblasti chémie a fyziky k mnohým objavom, ktoré viedli k výrobe dvoch typov bômb – atómovej a vodíkovej. Princíp ich práce je mierne odlišný: ak výbuch atómovej bomby vedie k rozpadu jadra, potom vodíková bomba exploduje v dôsledku syntézy prvkov s uvoľnením obrovského množstva energie. Práve táto reakcia prebieha vo vnútri hviezd, kde sa vplyvom ultravysokých teplôt a gigantického tlaku zrážajú jadrá vodíka a spájajú sa do ťažších jadier hélia. Výsledné množstvo energie stačí na spustenie reťazovej reakcie zahŕňajúcej všetok možný vodík. Preto hviezdy nezhasínajú a výbuch vodíkovej bomby má takú ničivú silu.
Ako to funguje?
Vedci skopírovali túto reakciu pomocou kvapalných izotopov vodíka - deutéria a trícia, čo dalo názov "vodíková bomba". Následne sa použil lítium-6 deuterid, pevná zlúčenina deutéria a izotop lítia, ktorý je svojimi chemickými vlastnosťami analógom vodíka. Deuterid lítium-6 je teda palivo pre bomby a v skutočnosti sa ukazuje byť „čistejšie“ ako urán-235 alebo plutónium, ktoré sa používajú v atómových bombách a spôsobujú silné žiarenie. Aby sa však samotná vodíková reakcia spustila, musí niečo veľmi silno a dramaticky zvýšiť teploty vo vnútri strely, na čo slúži klasická jadrová nálož. Nádoba na termonukleárne palivo je však vyrobená z rádioaktívneho uránu-238, ktorý sa strieda s vrstvami deutéria, a preto sa prvé sovietske bomby tohto typu nazývali „vrstvy“. Je to kvôli nim, že všetko živé, dokonca aj vo vzdialenosti stoviek kilometrov od výbuchu a prežitia výbuchu, môže dostať dávku žiarenia, ktorá povedie k vážnemu ochoreniu a smrti.
Prečo výbuch tvorí „hubu“?
V skutočnosti je oblak v tvare húb obyčajný fyzikálny jav. Takéto oblaky vznikajú pri bežných výbuchoch dostatočnej sily, pri sopečných erupciách, silných požiaroch a pádoch meteoritov. Horúci vzduch vždy stúpa nad studený vzduch, ale tu sa ohrieva tak rýchlo a tak mohutne, že stúpa vo viditeľnom stĺpci, skrúca sa do prstencového víru a ťahá za sebou „nohu“ – stĺp prachu a dymu z povrchu zem. Stúpajúci vzduch sa postupne ochladzuje a stáva sa ako obyčajný oblak v dôsledku kondenzácie vodnej pary. To však nie je všetko. Oveľa nebezpečnejšie pre ľudí rázová vlna, rozchádzajúcu sa po povrchu zeme od epicentra výbuchu pozdĺž kruhu s polomerom až 700 km a rádioaktívny spad padajúci z toho istého hubového mraku.
60 sovietskych vodíkových bômb
Do roku 1963 bolo v ZSSR vykonaných viac ako 200 jadrových skúšobných výbuchov, z toho 60 termonukleárnych, teda v tomto prípade nie atómová, ale vybuchla vodíková bomba. Na testovacích miestach bolo možné vykonať tri alebo štyri experimenty denne, počas ktorých sa študovala dynamika výbuchu, úderné schopnosti a potenciálne poškodenie nepriateľa.
Prvý prototyp vyhodili do vzduchu 27. augusta 1949 a posledný test jadrovej zbrane v ZSSR vykonali 25. decembra 1962. Všetky testy prebiehali hlavne na dvoch miestach - na testovacom mieste Semipalatinsk alebo "Siyap", ktorý sa nachádza na území Kazachstanu, a na Novej Zemi, súostroví v Severnom ľadovom oceáne.
12. august 1953: Prvý test vodíkovej bomby v ZSSR
Prvý výbuch vodíka sa uskutočnil v Spojených štátoch v roku 1952 na atole Eniwetok. Tam vykonali výbuch nálože s kapacitou 10,4 megatony, čo bola 450-násobok sily bomby Fat Man zhodenej na Nagasaki. Nazvať toto zariadenie bombou v pravom slova zmysle je však nemožné. Bola to trojposchodová budova naplnená tekutým deutériom.
Ale prvá termonukleárna zbraň v ZSSR bola testovaná v auguste 1953 na testovacom mieste Semipalatinsk. To už bola skutočná bomba zhodená z lietadla. Projekt vyvinuli v roku 1949 (ešte predtým, ako bola otestovaná prvá sovietska jadrová bomba) Andrei Sacharov a Yuli Khariton. Sila výbuchu bola ekvivalentná 400 kilotonám, ale štúdie ukázali, že výkon by sa mohol zvýšiť na 750 kiloton, pretože len 20 % paliva sa spotrebovalo pri termonukleárnej reakcii.
Najsilnejšia bomba na svete
Najsilnejší výbuch v histórii iniciovala skupina jadrových fyzikov pod vedením akademika Akadémie vied ZSSR I.V. Kurčatova 30. októbra 1961 na cvičisku Suchý nos na súostroví Nová Zem. Nameraná sila výbuchu bola 58,6 megaton, čo bolo mnohonásobne viac ako všetky experimentálne výbuchy uskutočnené na území ZSSR alebo USA. Pôvodne sa plánovalo, že bomba bude ešte väčšia a výkonnejšia, no neexistovalo ani jedno lietadlo, ktoré by dokázalo zdvihnúť do vzduchu väčšiu váhu.
Ohnivá guľa výbuchu dosiahla polomer približne 4,6 kilometra. Teoreticky by mohla vyrásť až na povrch zeme, tomu však zabránila odrazená rázová vlna, ktorá nadvihla spodok lopty a odhodila ju z povrchu. Výbuch jadrových húb vystúpil do výšky 67 kilometrov (na porovnanie: moderné osobné lietadlá lietajú vo výške 8-11 kilometrov). Značná vlna atmosférického tlaku, ktorá vznikla v dôsledku výbuchu, trikrát obletela zemeguľu, rozšírila sa v priebehu niekoľkých sekúnd a zvuková vlna dosiahla ostrov Dikson vo vzdialenosti asi 800 kilometrov od epicentra výbuchu (vzdialenosť z Moskvy do Petrohradu). Všetko vo vzdialenosti dvoch-troch kilometrov bolo kontaminované radiáciou.
Sergej LESKOV
12. augusta 1953 bola na testovacom mieste Semipalatinsk testovaná prvá vodíková bomba na svete. Bol to štvrtý sovietsky test jadrovej zbrane. Sila bomby, ktorá mala tajný kód „RDS-6 s product“, dosahovala 400 kiloton, 20-krát viac ako prvé atómové bomby v USA a ZSSR. Po teste sa Kurchatov s hlbokou úklonou obrátil k 32-ročnému Sacharovovi: "Ďakujem, záchranca Ruska!"
Čo je lepšie - Bee Line alebo MTS? Jeden z najpálčivejších problémov ruského každodenného života. Pred polstoročím bola v úzkom kruhu jadrových fyzikov otázka rovnako akútna: čo je lepšie - atómová bomba alebo vodíková bomba, ktorá je tiež termonukleárna? Atómová bomba, ktorú Američania vyrobili v roku 1945 a my v roku 1949, je postavená na princípe uvoľňovania kolosálnej energie štiepením ťažkých jadier uránu alebo umelého plutónia. Termonukleárna bomba je postavená na inom princípe: energia sa uvoľňuje fúziou ľahkých izotopov vodíka, deutéria a trícia. Materiály založené na ľahkých prvkoch nemajú kritickú hmotnosť, čo bola hlavná konštrukčná výzva pri atómovej bombe. Okrem toho sa pri syntéze deutéria a trícia uvoľňuje 4,2-krát viac energie ako pri štiepení jadier s rovnakou hmotnosťou uránu-235. Stručne povedané, vodíková bomba je oveľa silnejšia zbraň ako atómová bomba.
V tých rokoch ničivá sila vodíkovej bomby nevystrašila žiadneho z vedcov. Svet vstúpil do éry studenej vojny, v USA zúril mccarthizmus a v ZSSR sa zdvihla ďalšia vlna odhalení. Demarše si dovolil len Pjotr Kapitsa, ktorý sa nedostavil ani na slávnostné zhromaždenie v Akadémii vied pri príležitosti Stalinových 70. narodenín. Diskutovalo sa o otázke jeho vylúčenia z radov akadémie, ale situáciu zachránil predseda Akadémie vied Sergej Vavilov, ktorý poznamenal, že prvým vylúčeným bol klasický spisovateľ Sholokhov, ktorý šetrí všetky stretnutia bez výnimkou.
Pri vytváraní atómovej bomby, ako viete, pomohli vedcom spravodajské údaje. Ale naši agenti takmer zničili vodíkovú bombu. Informácie získané od slávneho Klausa Fuchsa viedli do slepej uličky pre Američanov aj sovietskych fyzikov. Skupina pod velením Zeldoviča stratila 6 rokov na kontrolu chybných údajov. Rozviedka poskytla názor slávneho Nielsa Bohra o nereálnosti „superbomby“. Ale ZSSR mal svoje vlastné nápady, dokázať, aké vyhliadky Stalinovi a Berijovi, ktorí „naháňali“ atómovú bombu silou a hlavou, nebolo ľahké a riskantné. Na túto okolnosť sa nesmie zabudnúť v neplodných a hlúpych sporoch o to, kto viac pracoval na jadrových zbraniach – sovietska rozviedka alebo sovietska veda.
Práca na vodíkovej bombe bola prvou intelektuálnou rasou v histórii ľudstva. Na vytvorenie atómovej bomby bolo dôležité v prvom rade vyriešiť inžinierske problémy, spustiť rozsiahle práce v baniach a závodoch. Vodíková bomba viedla k vzniku nových vedeckých oblastí – fyziky vysokoteplotnej plazmy, fyziky ultravysokých hustôt energie a fyziky anomálnych tlakov. Prvýkrát som sa musel uchýliť k pomoci matematického modelovania. Zaostávanie za Spojenými štátmi v oblasti počítačov (von Neumannove zariadenia sa používali už aj v zámorí) to naši vedci kompenzovali dômyselnými výpočtovými metódami na primitívnych aritmometroch.
Jedným slovom, bola to prvá bitka rozumu na svete. A ZSSR túto bitku vyhral. Andrej Sacharov, radový zamestnanec skupiny Zeldovich, prišiel s alternatívnou schémou vodíkovej bomby. Už v roku 1949 navrhol pôvodnú myšlienku takzvaného „puffu“, kde sa lacný urán-238 používal ako účinný jadrový materiál, ktorý sa považoval za odpad pri výrobe uránu na zbrane. No ak tento „odpad“ bombardujú fúzne neutróny, ktoré sú 10-krát energeticky náročnejšie ako štiepne neutróny, potom sa urán-238 začne štiepiť a náklady na výrobu každej kilotony sa mnohonásobne znížia. Fenomén ionizačnej kompresie termonukleárneho paliva, ktorý sa stal základom prvej sovietskej vodíkovej bomby, sa dodnes nazýva „sacharizácia“. Vitaly Ginzburg navrhol ako palivo deuterid lítny.
Práce na atómovej a vodíkovej bombe prebiehali paralelne. Ešte pred testami atómovej bomby v roku 1949 Vavilov a Khariton informovali Beriu o „slojke“. Po neslávne známej smernici prezidenta Trumana zo začiatku roku 1950 sa na stretnutí osobitného výboru, ktorému predsedal Beria, rozhodlo urýchliť prácu na Sacharovovom návrhu s ekvivalentom TNT 1 megatona a skúšobným obdobím v roku 1954.
1. novembra 1952 na atole Elugelub Spojené štáty otestovali termonukleárne zariadenie Mike s uvoľnením energie 10 megaton, 500-krát silnejším ako bomba zhodená na Hirošimu. „Mike“ však nebola bomba – obria stavba veľkosti dvojposchodového domu. Ale sila výbuchu bola úžasná. Tok neutrónov bol taký veľký, že boli objavené dva nové prvky, einsteinium a fermium.
Všetky sily boli vrhnuté na vodíkovú bombu. Práce nespomalila ani smrť Stalina, ani zatknutie Beriju. Nakoniec 12. augusta 1953 bola v Semipalatinsku otestovaná prvá vodíková bomba na svete. Dôsledky pre životné prostredie boli strašné. Podiel prvého výbuchu za celý čas jadrových testov v Semipalatinsku predstavuje 82 % stroncia-90 a 75 % cézia-137. Potom však nikto neuvažoval o rádioaktívnej kontaminácii, ako aj o ekológii všeobecne.
Prvá vodíková bomba bola dôvodom rýchleho rozvoja sovietskej kozmonautiky. Po jadrových testoch dostal Koroljov Design Bureau za úlohu vyvinúť medzikontinentálnu balistickú strelu pre tento náboj. Táto raketa s názvom „sedmička“ vyniesla do vesmíru prvú umelú družicu Zeme a vyštartoval na ňu prvý kozmonaut planéty Jurij Gagarin.
6. novembra 1955 sa prvýkrát uskutočnil test vodíkovej bomby zhodenej z lietadla Tu-16. V USA sa zhodenie vodíkovej bomby uskutočnilo až 21. mája 1956. Ukázalo sa však, že aj prvá bomba Andreja Sacharova bola slepou uličkou a už nikdy nebola testovaná. Ešte skôr, 1. marca 1954, v blízkosti atolu Bikini Spojené štáty vyhodili do vzduchu nálož neslýchanej sily – 15 megaton. Bol založený na myšlienke Tellera a Ulama o kompresii termonukleárnej zostavy nie mechanickou energiou a tokom neutrónov, ale žiarením prvého výbuchu, takzvaného iniciátora. Po utrpení, ktoré sa zmenilo na obete medzi civilným obyvateľstvom, Igor Tamm požiadal svojich kolegov, aby opustili všetky doterajšie myšlienky, dokonca aj národnú hrdosť „sloika“ a našli zásadne nový spôsob: „Všetko, čo sme doteraz urobili, je nikomu na nič. Sme nezamestnaní. Som si istý, že o pár mesiacov dosiahneme cieľ.“
A už na jar 1954 prišli sovietski fyzici s myšlienkou výbušného iniciátora. Autorstvo myšlienky patrí Zeldovičovi a Sacharovovi. 22. novembra 1955 Tu-16 zhodil bombu s konštrukčnou kapacitou 3,6 megatony nad testovacou stanicou Semipalatinsk. Počas týchto testov bolo mŕtvych, polomer zničenia dosiahol 350 km, Semipalatinsk trpel.
Pred nami boli preteky v jadrovom zbrojení. Ale v roku 1955 sa ukázalo, že ZSSR dosiahol jadrovú paritu so Spojenými štátmi.
VODÍKOVÁ BOMBA, zbraň veľkej ničivej sily (rádovo megaton v ekvivalente TNT), ktorej princíp činnosti je založený na termonukleárnej fúznej reakcii ľahkých jadier. Zdrojom energie výbuchu sú procesy podobné tým, ktoré sa vyskytujú na Slnku a iných hviezdach.
V roku 1961 došlo k najsilnejšiemu výbuchu vodíkovej bomby.
Ráno 30. októbra o 11.32 hod. vodíková bomba s kapacitou 50 miliónov ton TNT bola odpálená nad Novou Zemou v oblasti Mityushi Bay vo výške 4000 m nad zemským povrchom.
Sovietsky zväz testoval najvýkonnejšie termonukleárne zariadenie v histórii. Aj v "polovičnej" verzii (a maximálny výkon takejto bomby je 100 megaton) bola energia výbuchu desaťkrát vyššia ako celková sila všetkých výbušnín, ktoré počas druhej svetovej vojny použili všetky bojujúce strany (vrátane tzv. atómové bomby zhodené na Hirošimu a Nagasaki). Rázová vlna z výbuchu obletela zemeguľu trikrát, prvýkrát za 36 hodín a 27 minút.
Záblesk svetla bol taký jasný, že ho bolo napriek nepretržitej oblačnosti vidieť aj z veliteľského stanovišťa v dedine Belushya Guba (takmer 200 km od epicentra výbuchu). Hríbový oblak vystúpil do výšky 67 km. V čase výbuchu, kým bomba pomaly klesala na obrovskom padáku z výšky 10500 do vypočítaného bodu výbuchu, bolo nosné lietadlo Tu-95 s posádkou a jej veliteľom majorom Andrejom Jegorovičom Durnovcevom už v r. bezpečnú zónu. Veliteľ sa vrátil na svoje letisko ako podplukovník Hrdina Sovietskeho zväzu. V opustenej dedine - 400 km od epicentra - boli zničené drevené domy a kamenné domy prišli o strechy, okná a dvere. Na mnoho stoviek kilometrov od testovacieho miesta sa v dôsledku výbuchu takmer na hodinu zmenili podmienky pre prechod rádiových vĺn a rádiokomunikácia prestala.
Bombu navrhol V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, A.D. Sacharov, Yu.N. Babaev a Yu.A. Trutnev (za čo bol Sacharov ocenený treťou medailou Hrdinu socialistickej práce). Hmotnosť „zariadenia“ bola 26 ton, na prepravu a zhodenie bol použitý špeciálne upravený strategický bombardér Tu-95.
„Superbomba“, ako ju nazval A. Sacharov, sa nezmestila do pumovnice lietadla (jej dĺžka bola 8 metrov a priemer asi 2 metre), a tak bola vyrezaná nevýkonová časť trupu a špeciálna bol namontovaný zdvíhací mechanizmus a zariadenie na pripevnenie bomby; počas letu stále trčí viac ako polovica. Celé telo lietadla, dokonca aj listy jeho vrtúľ, boli pokryté špeciálnym bielym náterom, ktorý chráni pred zábleskom svetla pri výbuchu. Karoséria sprievodného laboratórneho lietadla bola pokrytá rovnakým náterom.
Výsledky explózie nálože, ktorá dostala na Západe názov „Cár Bomba“, boli pôsobivé:
* Jadrová „huba“ výbuchu vystúpila do výšky 64 km; priemer jeho uzáveru dosiahol 40 kilometrov.
Výbušná ohnivá guľa dopadla na zem a takmer dosiahla výšku odpálenia bomby (t. j. polomer výbuchovej ohnivej gule bol približne 4,5 kilometra).
* Žiarenie spôsobilo popáleniny tretieho stupňa na vzdialenosť až sto kilometrov.
* Na vrchole emisie žiarenia dosiahol výbuch silu 1% slnečnej.
* Rázová vlna spôsobená výbuchom trikrát obletela zemeguľu.
* Atmosférická ionizácia spôsobila rádiové rušenie aj stovky kilometrov od testovacieho miesta počas jednej hodiny.
* Svedkovia pocítili náraz a dokázali opísať výbuch vo vzdialenosti tisíc kilometrov od epicentra. Tiež rázová vlna si do určitej miery zachovala svoju ničivú silu vo vzdialenosti tisícok kilometrov od epicentra.
* Akustická vlna sa dostala na ostrov Dixon, kde nárazová vlna vyrazila okná na domoch.
Politickým výsledkom tohto testu bolo, že Sovietsky zväz preukázal držbu neobmedzenej sily zbrane hromadného ničenia - maximálna megatonáž bomby zo Spojených štátov, ktorá bola v tom čase testovaná, bola štyrikrát menšia ako u cárskej bomby. Zvýšenie výkonu vodíkovej bomby sa totiž dosiahne jednoducho zvýšením hmotnosti pracovného materiálu, takže v zásade neexistujú žiadne faktory, ktoré by bránili vytvoreniu 100-megatonovej alebo 500-megatonovej vodíkovej bomby. (V skutočnosti bola cárska Bomba navrhnutá na ekvivalent 100 megaton; plánovaná sila výbuchu bola podľa Chruščova znížená na polovicu, „Aby sa v Moskve nerozbilo všetko sklo“). Týmto testom Sovietsky zväz preukázal schopnosť vytvoriť vodíkovú bombu akejkoľvek sily a prostriedok na dodanie bomby do bodu výbuchu.
termonukleárne reakcie. Vnútro Slnka obsahuje gigantické množstvo vodíka, ktorý je v stave supervysokej kompresie pri teplote cca. 15 000 000 K. Pri takej vysokej teplote a hustote plazmy dochádza v jadrách vodíka k neustálym vzájomným zrážkam, z ktorých niektoré končia ich splynutím a v konečnom dôsledku vznikom ťažších jadier hélia. Takéto reakcie, nazývané termonukleárna fúzia, sú sprevádzané uvoľnením obrovského množstva energie. Podľa fyzikálnych zákonov je uvoľňovanie energie počas termonukleárnej fúzie spôsobené skutočnosťou, že keď sa vytvorí ťažšie jadro, časť hmoty ľahkých jadier zahrnutých v jeho zložení sa premení na obrovské množstvo energie. Preto Slnko, ktoré má gigantickú hmotnosť, stráca cca. 100 miliárd ton hmoty a uvoľňuje energiu, vďaka čomu bol možný život na Zemi.
Izotopy vodíka. Atóm vodíka je najjednoduchší zo všetkých existujúcich atómov. Skladá sa z jedného protónu, ktorý je jeho jadrom, okolo ktorého obieha jediný elektrón. Starostlivé štúdie vody (H 2 O) ukázali, že obsahuje zanedbateľné množstvá „ťažkej“ vody obsahujúcej „ťažký izotop“ vodíka – deutérium (2 H). Jadro deutéria pozostáva z protónu a neutrónu, neutrálnej častice s hmotnosťou blízkou hmotnosti protónu.
Existuje tretí izotop vodíka, trícium, ktorý vo svojom jadre obsahuje jeden protón a dva neutróny. Trícium je nestabilné a podlieha spontánnemu rádioaktívnemu rozpadu, pričom sa mení na izotop hélia. Stopy trícia sa našli v zemskej atmosfére, kde vzniká ako výsledok interakcie kozmického žiarenia s molekulami plynu, ktoré tvoria vzduch. Trícium sa získava umelo v jadrovom reaktore ožiarením izotopu lítia-6 tokom neutrónov.
Vývoj vodíkovej bomby. Predbežná teoretická analýza ukázala, že termonukleárna fúzia sa najľahšie uskutočňuje v zmesi deutéria a trícia. Na základe toho začali americkí vedci začiatkom 50. rokov realizovať projekt na vytvorenie vodíkovej bomby (HB). Prvé testy modelového jadrového zariadenia sa uskutočnili na testovacom mieste Eniwetok na jar 1951; termonukleárna fúzia bola len čiastočná. Výrazný úspech sa dosiahol 1. novembra 1951 pri testovaní masívneho jadrového zariadenia, ktorého sila výbuchu bola 4? 8 Mt v ekvivalente TNT.
Prvá vodíková letecká bomba bola odpálená v ZSSR 12. augusta 1953 a 1. marca 1954 Američania odpálili silnejšiu (asi 15 Mt) leteckú bombu na atole Bikini. Odvtedy obe mocnosti detonujú pokročilé megatónové zbrane.
Výbuch na atole Bikini sprevádzal únik veľkého množstva rádioaktívnych látok. Niektoré z nich spadli stovky kilometrov od miesta výbuchu na japonské rybárske plavidlo Lucky Dragon, iné zasypali ostrov Rongelap. Keďže termonukleárna fúzia produkuje stabilné hélium, rádioaktivita pri výbuchu čisto vodíkovej bomby by nemala byť väčšia ako rádioaktivita atómového detonátora termonukleárnej reakcie. V posudzovanom prípade sa však predpokladaný a skutočný rádioaktívny spad výrazne líšil v množstve a zložení.
Mechanizmus pôsobenia vodíkovej bomby. Postupnosť procesov vyskytujúcich sa počas výbuchu vodíkovej bomby možno znázorniť nasledovne. Najprv exploduje iniciátor termonukleárnej reakcie (malá atómová bomba) vo vnútri plášťa HB, čo vedie k neutrónovému záblesku a vytváraniu vysokej teploty potrebnej na spustenie termonukleárnej fúzie. Neutróny bombardujú vložku vyrobenú z deuteridu lítneho - zlúčeniny deutéria s lítiom (používa sa izotop lítia s hmotnostným číslom 6). Lítium-6 je štiepené neutrónmi na hélium a trícium. Atómová poistka teda vytvára materiály potrebné na syntézu priamo v samotnej bombe.
Potom začne termonukleárna reakcia v zmesi deutéria a trícia, teplota vo vnútri bomby rýchlo stúpa, čím sa do fúzie zapája stále viac vodíka. Pri ďalšom zvyšovaní teploty by mohla začať reakcia medzi jadrami deutéria, ktorá je charakteristická pre čisto vodíkovú bombu. Všetky reakcie, samozrejme, prebiehajú tak rýchlo, že sú vnímané ako okamžité.
Delenie, syntéza, delenie (superbomba). V skutočnosti, v bombe, sled procesov opísaných vyššie končí v štádiu reakcie deutéria s tríciom. Ďalej, dizajnéri bômb radšej nepoužívali fúziu jadier, ale ich štiepenie. Fúzia jadier deutéria a trícia produkuje hélium a rýchle neutróny, ktorých energia je dostatočne veľká na to, aby spôsobila štiepenie jadier uránu-238 (hlavný izotop uránu, oveľa lacnejší ako urán-235 používaný v konvenčných atómových bombách). Rýchle neutróny rozdeľujú atómy uránového obalu superbomby. Štiepením jednej tony uránu vznikne energia ekvivalentná 18 Mt. Energia ide nielen do výbuchu a uvoľnenia tepla. Každé jadro uránu je rozdelené na dva vysoko rádioaktívne „fragmenty“. Produkty štiepenia obsahujú 36 rôznych chemických prvkov a takmer 200 rádioaktívnych izotopov. To všetko tvorí rádioaktívny spad, ktorý sprevádza výbuchy superbômb.
Vďaka unikátnej konštrukcii a popísanému mechanizmu pôsobenia môžu byť zbrane tohto typu vyrobené tak výkonné, ako si želáte. Je to oveľa lacnejšie ako atómové bomby rovnakej sily.
