singil ng thermonuclear. Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang bomba ng hydrogen at isang bomba atomika: isang listahan ng mga pagkakaiba, ang kasaysayan ng paglikha

Ang nilalaman ng artikulo

H-BOMB, mga sandata ng mahusay na mapanirang kapangyarihan (ng pagkakasunud-sunod ng mga megaton sa katumbas ng TNT), ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa reaksyon ng thermonuclear fusion ng light nuclei. Ang pinagmumulan ng enerhiya ng pagsabog ay mga prosesong katulad ng nangyayari sa Araw at iba pang mga bituin.

mga reaksiyong thermonuclear.

Ang loob ng Araw ay naglalaman ng napakalaking dami ng hydrogen, na nasa estado ng superhigh compression sa temperatura na humigit-kumulang. 15,000,000 K. Sa ganoong kataas na temperatura at plasma density, ang hydrogen nuclei ay nakakaranas ng patuloy na banggaan sa isa't isa, na ang ilan ay nagtatapos sa kanilang pagsasanib at, sa huli, ang pagbuo ng mas mabibigat na helium nuclei. Ang ganitong mga reaksyon, na tinatawag na thermonuclear fusion, ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya. Ayon sa mga batas ng pisika, ang pagpapakawala ng enerhiya sa panahon ng thermonuclear fusion ay dahil sa ang katunayan na kapag ang isang mas mabibigat na nucleus ay nabuo, ang bahagi ng masa ng light nuclei na kasama sa komposisyon nito ay na-convert sa isang napakalaking halaga ng enerhiya. Iyon ang dahilan kung bakit ang Araw, na may napakalaking masa, ay nawawalan ng humigit-kumulang. 100 bilyong tonelada ng bagay at naglalabas ng enerhiya, salamat sa kung saan naging posible ang buhay sa Earth.

Isotopes ng hydrogen.

Ang hydrogen atom ay ang pinakasimple sa lahat ng umiiral na mga atomo. Binubuo ito ng isang proton, na siyang nucleus nito, kung saan umiikot ang isang electron. Ang maingat na pag-aaral ng tubig (H 2 O) ay nagpakita na ito ay naglalaman ng hindi gaanong halaga ng "mabigat" na tubig na naglalaman ng "mabigat na isotope" ng hydrogen - deuterium (2 H). Ang deuterium nucleus ay binubuo ng isang proton at isang neutron, isang neutral na particle na may mass na malapit sa isang proton.

Mayroong ikatlong isotope ng hydrogen, tritium, na naglalaman ng isang proton at dalawang neutron sa nucleus nito. Ang tritium ay hindi matatag at sumasailalim sa kusang radioactive decay, na nagiging isotope ng helium. Ang mga bakas ng tritium ay natagpuan sa kapaligiran ng Earth, kung saan ito ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga cosmic ray sa mga molekula ng gas na bumubuo sa hangin. Ang tritium ay nakuha nang artipisyal sa isang nuclear reactor sa pamamagitan ng pag-iilaw ng lithium-6 isotope na may neutron flux.

Pag-unlad ng bomba ng hydrogen.

Ang isang paunang teoretikal na pagsusuri ay nagpakita na ang thermonuclear fusion ay pinakamadaling isagawa sa isang pinaghalong deuterium at tritium. Isinasaalang-alang ito, ang mga siyentipiko ng US noong unang bahagi ng 1950 ay nagsimulang magpatupad ng isang proyekto upang lumikha ng isang hydrogen bomb (HB). Ang mga unang pagsubok ng isang modelong nuclear device ay isinagawa sa Eniwetok test site noong tagsibol ng 1951; Ang thermonuclear fusion ay bahagyang lamang. Ang makabuluhang tagumpay ay nakamit noong Nobyembre 1, 1951, sa pagsubok ng isang napakalaking nuclear device, ang lakas ng pagsabog kung saan ay 4 x 8 Mt sa katumbas ng TNT.

Ang unang hydrogen aerial bomb ay pinasabog sa USSR noong Agosto 12, 1953, at noong Marso 1, 1954, pinasabog ng mga Amerikano ang isang mas malakas na (mga 15 Mt) na aerial bomb sa Bikini Atoll. Simula noon, ang parehong kapangyarihan ay nagpapasabog ng mga advanced na megaton na armas.

Ang pagsabog sa Bikini Atoll ay sinamahan ng paglabas ng malaking halaga ng mga radioactive substance. Ang ilan sa kanila ay nahulog daan-daang kilometro mula sa lugar ng pagsabog patungo sa Japanese fishing vessel na Lucky Dragon, habang ang iba ay natakpan ang isla ng Rongelap. Dahil ang thermonuclear fusion ay gumagawa ng matatag na helium, ang radyaktibidad sa pagsabog ng isang purong hydrogen bomb ay dapat na hindi hihigit sa atomic detonator ng isang thermonuclear reaction. Gayunpaman, sa kaso na isinasaalang-alang, ang hinulaang at aktwal na radioactive fallout ay malaki ang pagkakaiba sa dami at komposisyon.

Ang mekanismo ng pagkilos ng hydrogen bomb.

Ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso na nagaganap sa panahon ng pagsabog ng isang hydrogen bomb ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod. Una, sumabog ang thermonuclear reaction initiator charge (isang maliit na atomic bomb) sa loob ng HB shell, na nagreresulta sa isang neutron flash at lumilikha ng mataas na temperatura na kinakailangan upang simulan ang thermonuclear fusion. Ang mga neutron ay binomba ang isang insert na gawa sa lithium deuteride, isang compound ng deuterium na may lithium (isang lithium isotope na may mass number na 6 ang ginagamit). Ang Lithium-6 ay nahati ng mga neutron sa helium at tritium. Kaya, ang atomic fuse ay lumilikha ng mga materyales na kailangan para sa synthesis nang direkta sa bomba mismo.

Pagkatapos ang isang thermonuclear reaksyon ay nagsisimula sa isang pinaghalong deuterium at tritium, ang temperatura sa loob ng bomba ay mabilis na tumataas, na kinasasangkutan ng higit pa at higit pang hydrogen sa pagsasanib. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, maaaring magsimula ang isang reaksyon sa pagitan ng deuterium nuclei, na katangian ng isang purong hydrogen bomb. Ang lahat ng mga reaksyon, siyempre, ay nagpapatuloy nang napakabilis na ang mga ito ay itinuturing na madalian.

Dibisyon, synthesis, dibisyon (superbomb).

Sa katunayan, sa bomba, ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso na inilarawan sa itaas ay nagtatapos sa yugto ng reaksyon ng deuterium na may tritium. Dagdag pa, ginusto ng mga taga-disenyo ng bomba na gamitin hindi ang pagsasanib ng nuclei, ngunit ang kanilang fission. Ang pagsasanib ng deuterium at tritium nuclei ay gumagawa ng helium at mabilis na mga neutron, ang enerhiya na kung saan ay sapat na malaki upang maging sanhi ng fission ng uranium-238 nuclei (ang pangunahing isotope ng uranium, na mas mura kaysa sa uranium-235 na ginagamit sa conventional atomic bomb). Hinahati ng mabilis na mga neutron ang mga atomo ng uranium shell ng superbomb. Ang fission ng isang tonelada ng uranium ay lumilikha ng enerhiya na katumbas ng 18 Mt. Ang enerhiya ay napupunta hindi lamang sa pagsabog at paglabas ng init. Ang bawat uranium nucleus ay nahahati sa dalawang mataas na radioactive na "fragment". Kasama sa mga produktong fission ang 36 iba't ibang elemento ng kemikal at halos 200 radioactive isotopes. Ang lahat ng ito ay bumubuo ng radioactive fallout na kasama ng mga pagsabog ng mga superbomb.

Dahil sa kakaibang disenyo at sa inilarawang mekanismo ng pagkilos, ang mga sandata ng ganitong uri ay maaaring gawing kasing lakas hangga't ninanais. Ito ay mas mura kaysa sa mga atomic bomb na may parehong kapangyarihan.

Bunga ng pagsabog.

Shock wave at thermal effect.

Ang direktang (pangunahing) epekto ng isang superbomb na pagsabog ay tatlong beses. Ang pinaka-halata sa mga direktang epekto ay isang shock wave ng napakalaking intensity. Ang lakas ng epekto nito, depende sa lakas ng bomba, ang taas ng pagsabog sa ibabaw ng lupa at ang likas na katangian ng lupain, ay bumababa nang may distansya mula sa sentro ng pagsabog. Ang thermal effect ng isang pagsabog ay tinutukoy ng parehong mga kadahilanan, ngunit, bilang karagdagan, ito ay nakasalalay din sa transparency ng hangin - ang fog ay makabuluhang binabawasan ang distansya kung saan ang isang thermal flash ay maaaring maging sanhi ng malubhang pagkasunog.

Ayon sa mga kalkulasyon, kung sakaling magkaroon ng pagsabog sa atmospera ng isang 20-megaton na bomba, ang mga tao ay mananatiling buhay sa 50% ng mga kaso kung sila ay 1) sumilong sa isang underground na reinforced concrete shelter sa layo na halos 8 km mula sa Ang epicenter ng pagsabog (EW), 2) ay nasa mga ordinaryong gusali sa lungsod sa layo na humigit-kumulang. 15 km mula sa EW, 3) ay nasa bukas sa layo na approx. 20 km mula sa EV. Sa mga kondisyon ng mahinang visibility at sa layo na hindi bababa sa 25 km, kung ang kapaligiran ay malinaw, para sa mga tao sa mga bukas na lugar, ang posibilidad na mabuhay ay mabilis na tumataas sa distansya mula sa sentro ng lindol; sa layo na 32 km, ang kinakalkula na halaga nito ay higit sa 90%. Ang lugar kung saan ang tumagos na radiation na nangyayari sa panahon ng pagsabog ay nagdudulot ng nakamamatay na kinalabasan ay medyo maliit, kahit na sa kaso ng isang high-yield na superbomb.

Bola ng apoy.

Depende sa komposisyon at masa ng nasusunog na materyal na kasangkot sa bola ng apoy, ang mga dambuhalang self-sustaining firestorm ay maaaring mabuo, na nagngangalit sa loob ng maraming oras. Gayunpaman, ang pinaka-mapanganib (kahit pangalawa) na bunga ng pagsabog ay radioactive contamination ng kapaligiran.

Fallout.

Paano sila nabuo.

Kapag ang isang bomba ay sumabog, ang nagresultang bola ng apoy ay napupuno ng napakaraming radioactive particle. Karaniwan, ang mga particle na ito ay napakaliit na kapag nakapasok sila sa itaas na kapaligiran, maaari silang manatili doon nang mahabang panahon. Ngunit kung ang bolang apoy ay nakipag-ugnayan sa ibabaw ng Earth, ang lahat ng nasa ibabaw nito, ito ay nagiging pulang-mainit na alikabok at abo at iginuhit ang mga ito sa isang nagniningas na buhawi. Sa vortex ng apoy, sila ay naghahalo at nagbubuklod sa mga radioactive particle. Ang radioactive na alikabok, maliban sa pinakamalaki, ay hindi agad tumira. Ang mas pinong alikabok ay dinadala ng nagreresultang pagsabog na ulap at unti-unting nahuhulog habang ito ay gumagalaw pababa sa hangin. Direkta sa lugar ng pagsabog, ang radioactive fallout ay maaaring maging napakatindi - pangunahin ang magaspang na alikabok na naninirahan sa lupa. Daan-daang kilometro mula sa lugar ng pagsabog at sa mas mahabang distansya, maliliit, ngunit nakikita pa rin ang mga particle ng abo na nahuhulog sa lupa. Kadalasan ang mga ito ay bumubuo ng isang tulad ng niyebe na takip, nakamamatay sa sinumang nagkataong nasa malapit. Kahit na ang mas maliit at hindi nakikitang mga particle, bago sila tumira sa lupa, ay maaaring gumala sa atmospera sa loob ng mga buwan at kahit na taon, na lumilibot sa mundo nang maraming beses. Sa oras na bumagsak sila, ang kanilang radyaktibidad ay makabuluhang humina. Ang pinaka-mapanganib ay ang radiation ng strontium-90 na may kalahating buhay na 28 taon. Ang pagbagsak nito ay malinaw na sinusunod sa buong mundo. Naninirahan sa mga dahon at damo, pumapasok ito sa mga food chain, kabilang ang mga tao. Bilang resulta nito, kapansin-pansin, bagaman hindi pa mapanganib, ang mga halaga ng strontium-90 ay natagpuan sa mga buto ng mga naninirahan sa karamihan ng mga bansa. Ang akumulasyon ng strontium-90 sa mga buto ng tao ay lubhang mapanganib sa mahabang panahon, dahil ito ay humahantong sa pagbuo ng mga malignant na tumor ng buto.

Matagal na kontaminasyon ng lugar na may radioactive fallout.

Kung sakaling magkaroon ng labanan, ang paggamit ng hydrogen bomb ay hahantong sa agarang radioactive contamination ng teritoryo sa loob ng radius ng approx. 100 km mula sa epicenter ng pagsabog. Sa kaganapan ng isang superbomb na pagsabog, isang lugar na sampu-sampung libong kilometro kuwadrado ang makontaminasyon. Ang napakalaking lugar ng pagkawasak gamit ang isang bomba ay ginagawa itong isang ganap na bagong uri ng armas. Kahit na ang sobrang bomba ay hindi tumama sa target, i.e. ay hindi tatama sa bagay na may shock-thermal effect, penetrating radiation at radioactive fallout na kasama ng pagsabog ay gagawing hindi angkop para sa tirahan ang paligid. Ang ganitong pag-ulan ay maaaring magpatuloy sa loob ng maraming araw, linggo at kahit na buwan. Depende sa kanilang bilang, ang intensity ng radiation ay maaaring umabot sa nakamamatay na antas. Ang isang medyo maliit na bilang ng mga superbomb ay sapat na upang ganap na masakop ang isang malaking bansa na may isang layer ng radioactive dust na nakamamatay sa lahat ng nabubuhay na bagay. Kaya, ang paglikha ng superbomb ay minarkahan ang simula ng isang panahon kung kailan naging posible na gawing hindi matitirahan ang buong kontinente. Kahit na matagal na matapos ang direktang pagkakalantad sa fallout ay tumigil, ang panganib na dulot ng mataas na radiotoxicity ng isotopes tulad ng strontium-90 ay mananatili. Sa pagkain na lumago sa mga lupang kontaminado ng isotope na ito, ang radyaktibidad ay papasok sa katawan ng tao.

sandatang thermonuclear (H-bomba)- isang uri ng sandatang nuklear, ang mapanirang kapangyarihan kung saan ay batay sa paggamit ng enerhiya ng reaksyon ng nuklear na pagsasanib ng mga magaan na elemento sa mas mabibigat (halimbawa, ang synthesis ng isang nucleus ng isang helium atom mula sa dalawang nuclei ng deuterium atoms), kung saan inilalabas ang enerhiya.

Pangkalahatang paglalarawan [ | ]

Ang isang thermonuclear explosive device ay maaaring itayo gamit ang parehong liquid deuterium at gaseous compressed. Ngunit ang pagdating ng mga sandatang thermonuclear ay naging posible lamang sa pamamagitan ng iba't ibang lithium hydride, lithium-6 deuteride. Ito ay isang tambalan ng mabigat na isotope ng hydrogen - deuterium at ang isotope ng lithium na may mass number na 6.

Ang Lithium-6 deuteride ay isang solidong sangkap na nagpapahintulot sa iyo na mag-imbak ng deuterium (na ang normal na estado ay isang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon) sa ilalim ng normal na mga kondisyon, at, bilang karagdagan, ang pangalawang bahagi nito, lithium-6, ay isang hilaw na materyal para sa pagkuha ng pinakamaraming mahirap na isotope ng hydrogen - tritium. Sa totoo lang, ang 6 Li ay ang tanging pang-industriyang pinagmumulan ng tritium:

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

Ang parehong reaksyon ay nangyayari sa lithium-6 deuteride sa isang thermonuclear device kapag na-irradiated na may mabilis na mga neutron; naglabas ng enerhiya E 1 = 4.784 MeV. Ang resultang tritium (3 H) pagkatapos ay tumutugon sa deuterium, na naglalabas ng enerhiya 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) \to ()_(2)^(4)\mathrm (Siya) +()_(0)^(1)n+E_(2),)

bukod pa rito, ang isang neutron ay nabuo na may kinetic energy na hindi bababa sa 14.1 MeV, na maaaring muling simulan ang unang reaksyon sa isa pang lithium-6 nucleus, o maging sanhi ng fission ng mabigat na uranium o plutonium nuclei sa isang shell o trigger na may paglabas ng marami pang iba. mabilis na mga neutron.

Ang mga unang thermonuclear munition ng US ay gumamit din ng natural na lithium deuteride, na pangunahing naglalaman ng isotope ng lithium na may mass number na 7. Nagsisilbi rin itong pinagmumulan ng tritium, ngunit para dito, ang mga neutron na kalahok sa reaksyon ay dapat magkaroon ng enerhiya na 10 MeV at mas mataas: ang reaksyon n+ 7 Li → 3 H + 4 Siya + n− 2.467 MeV ay endothermic, sumisipsip ng enerhiya.

Ang isang thermonuclear bomb, na tumatakbo ayon sa prinsipyo ng Teller-Ulam, ay binubuo ng dalawang yugto: isang trigger at isang lalagyan na may thermonuclear fuel.

Ang aparato na sinuri ng Estados Unidos noong 1952 ay hindi talaga isang bomba, ngunit isang sample ng laboratoryo, isang "3-palapag na bahay na puno ng likidong deuterium", na ginawa sa anyo ng isang espesyal na disenyo. Ang mga siyentipiko ng Sobyet ay nakabuo ng eksaktong bomba - isang kumpletong aparato na angkop para sa praktikal na paggamit ng militar.

Ang pinakamalaking pinasabog na hydrogen bomb ay ang Soviet 58-megaton na "Tsar bomb", na pinasabog noong Oktubre 30, 1961 sa test site ng Novaya Zemlya archipelago. Si Nikita Khrushchev kasunod ay nagbiro sa publiko na ang 100-megaton na bomba ay orihinal na dapat na pasabugin, ngunit ang singil ay nabawasan "upang hindi masira ang lahat ng mga bintana sa Moscow." Sa istruktura, ang bomba ay talagang dinisenyo para sa 100 megatons, at ang kapangyarihang ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpapalit ng tingga ng uranium. Ang bomba ay pinasabog sa taas na 4,000 metro sa itaas ng lugar ng pagsubok ng Novaya Zemlya. Ang shock wave pagkatapos ng pagsabog ay umikot sa globo ng tatlong beses. Sa kabila ng isang matagumpay na pagsubok, ang bomba ay hindi pumasok sa serbisyo; gayunpaman, ang paglikha at pagsubok ng superbomb ay may malaking kahalagahan sa pulitika, na nagpapakita na nalutas ng USSR ang problema ng pagkamit ng halos anumang antas ng nuclear arsenal megatonnage.

USA [ | ]

Ang ideya ng isang fusion bomb na pinasimulan ng isang atomic charge ay iminungkahi ni Enrico Fermi sa kanyang kasamahan na si Edward Teller noong taglagas ng 1941, sa pinakadulo simula ng Manhattan Project. Ginugol ni Teller ang karamihan sa kanyang trabaho sa Manhattan Project sa pagtatrabaho sa proyekto ng fusion bomb, sa ilang lawak ay napapabayaan ang atomic bomb mismo. Ang kanyang pagtuon sa mga kahirapan at ang kanyang posisyon na "tagapagtanggol ng diyablo" sa mga talakayan ng mga problema ay naging dahilan upang pamunuan ni Oppenheimer si Teller at iba pang "problema" na mga physicist sa isang panig.

Ang unang mahalaga at konseptwal na mga hakbang tungo sa pagpapatupad ng synthesis project ay kinuha ng collaborator ni Teller na si Stanislav Ulam. Upang simulan ang thermonuclear fusion, iminungkahi ni Ulam na i-compress ang thermonuclear fuel bago ito magsimulang magpainit, gamit ang mga salik ng pangunahing reaksyon ng fission para dito, at ilagay din ang thermonuclear charge nang hiwalay mula sa pangunahing nuclear component ng bomba. Ang mga panukalang ito ay naging posible na isalin ang pagbuo ng mga sandatang thermonuclear sa isang praktikal na eroplano. Batay dito, iminungkahi ni Teller na ang X-ray at gamma radiation na nabuo ng pangunahing pagsabog ay maaaring maglipat ng sapat na enerhiya sa pangalawang bahagi, na matatagpuan sa isang karaniwang shell na may pangunahing, upang magsagawa ng sapat na implosion (compression) at magsimula ng isang thermonuclear reaction . Nang maglaon, tinalakay ni Teller, ang kanyang mga tagasuporta at detractors ang kontribusyon ni Ulam sa teorya sa likod ng mekanismong ito.

Pagsabog "George"

Noong 1951, isang serye ng mga pagsubok ang isinagawa sa ilalim ng pangkalahatang pangalan na Operation "Greenhouse" (English Operation Greenhouse), kung saan ang mga isyu ng miniaturization ng mga singil sa nuklear ay ginawa sa pagtaas ng kanilang kapangyarihan. Ang isa sa mga pagsubok sa seryeng ito ay ang pagsabog na may pangalang "George" (eng. George), kung saan pinasabog ang isang pang-eksperimentong aparato, na isang nuclear charge sa anyo ng torus na may maliit na halaga ng likidong hydrogen na inilagay sa gitna. Ang pangunahing bahagi ng kapangyarihan ng pagsabog ay nakuha nang tumpak dahil sa pagsasanib ng hydrogen, na nakumpirma sa pagsasanay ang pangkalahatang konsepto ng dalawang yugto ng mga aparato.

"Evie Mike"

Sa lalong madaling panahon ang pagbuo ng mga thermonuclear na armas sa Estados Unidos ay nakadirekta sa miniaturization ng disenyo ng Teller-Ulam, na maaaring nilagyan ng intercontinental ballistic missiles (ICBMs/ICBMs) at submarine-launched ballistic missiles (SLBMs/SLBMs). Noong 1960, ang W47 megaton-class na mga warhead na naka-deploy sa mga submarino na nilagyan ng Polaris ballistic missiles ay pinagtibay. Ang mga warhead ay may mass na 320 kg at isang diameter na 50 cm. Ang mga huling pagsubok ay nagpakita ng mababang pagiging maaasahan ng mga warhead na naka-install sa Polaris missiles, at ang pangangailangan para sa kanilang mga pagpapabuti. Noong kalagitnaan ng dekada 1970, ginawang posible ng miniaturization ng mga bagong bersyon ng mga warhead ng Teller-Ulam na maglagay ng 10 o higit pang mga warhead sa mga sukat ng warhead ng maramihang reentry vehicle (MIRV) missiles.

USSR [ | ]

Hilagang Korea [ | ]

Noong Disyembre ng taon, ang KCNA ay naglabas ng isang pahayag ng pinuno ng DPRK, Kim Jong-un, kung saan iniulat niya na ang Pyongyang ay may sarili nitong hydrogen bomb.

Noong Agosto 12, 1953, ang unang bomba ng hydrogen ng Sobyet ay nasubok sa site ng pagsubok ng Semipalatinsk.

At noong Enero 16, 1963, sa kasagsagan ng Cold War, Nikita Khrushchev inihayag sa mundo na ang Unyong Sobyet ay nagtataglay ng mga bagong sandata ng malawakang pagsira sa arsenal nito. Isang taon at kalahating mas maaga, ang pinakamalakas na pagsabog ng isang bomba ng hydrogen sa mundo ay isinagawa sa USSR - isang singil na may kapasidad na higit sa 50 megatons ay sumabog sa Novaya Zemlya. Sa maraming paraan, ang pahayag na ito ng pinuno ng Sobyet ang nagpabatid sa mundo tungkol sa banta ng karagdagang pag-unlad ng karera ng armas nukleyar: noong Agosto 5, 1963, isang kasunduan ang nilagdaan sa Moscow na nagbabawal sa mga pagsubok sa armas nukleyar sa kapaligiran. , outer space at sa ilalim ng tubig.

Kasaysayan ng paglikha

Ang teoretikal na posibilidad na makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng thermonuclear fusion ay kilala kahit na bago ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ngunit ito ay ang digmaan at ang kasunod na karera ng armas na nagtaas ng tanong ng paglikha ng isang teknikal na aparato para sa praktikal na paglikha ng reaksyong ito. Nabatid na sa Germany noong 1944, ang trabaho ay isinasagawa upang simulan ang thermonuclear fusion sa pamamagitan ng pag-compress ng nuclear fuel gamit ang mga singil ng conventional explosives - ngunit hindi sila nagtagumpay, dahil hindi nila makuha ang kinakailangang temperatura at pressures. Ang USA at USSR ay bumubuo ng mga sandatang thermonuclear mula noong 1940s, na sinubukan ang unang mga thermonuclear device nang halos sabay-sabay noong unang bahagi ng 1950s. Noong 1952, sa Enewetok Atoll, ang Estados Unidos ay nagsagawa ng isang pagsabog ng isang singil na may kapasidad na 10.4 megatons (na kung saan ay 450 beses ang lakas ng bomba na ibinagsak sa Nagasaki), at noong 1953 isang aparato na may kapasidad na 400 kilotons. ay nasubok sa USSR.

Ang mga disenyo ng unang thermonuclear na aparato ay hindi angkop para sa tunay na paggamit ng labanan. Halimbawa, ang isang device na sinubukan ng United States noong 1952 ay isang istraktura sa itaas ng lupa na kasing taas ng isang 2-palapag na gusali at tumitimbang ng higit sa 80 tonelada. Ang likidong thermonuclear na gasolina ay nakaimbak dito sa tulong ng isang malaking yunit ng pagpapalamig. Samakatuwid, sa hinaharap, ang serial production ng thermonuclear weapons ay isinasagawa gamit ang solid fuel - lithium-6 deuteride. Noong 1954, sinubukan ng Estados Unidos ang isang aparato batay dito sa Bikini Atoll, at noong 1955, isang bagong bombang thermonuclear ng Sobyet ang nasubok sa lugar ng pagsubok sa Semipalatinsk. Noong 1957, isang bomba ng hydrogen ang sinubukan sa UK. Noong Oktubre 1961, isang thermonuclear bomb na may kapasidad na 58 megatons ang pinasabog sa USSR sa Novaya Zemlya - ang pinakamalakas na bomba na sinubukan ng sangkatauhan, na bumagsak sa kasaysayan sa ilalim ng pangalang "Tsar Bomba".

Ang karagdagang pag-unlad ay naglalayong bawasan ang laki ng disenyo ng mga bomba ng hydrogen upang matiyak ang kanilang paghahatid sa target sa pamamagitan ng mga ballistic missiles. Nasa 60s na, ang masa ng mga aparato ay nabawasan sa ilang daang kilo, at noong 70s, ang mga ballistic missiles ay maaaring magdala ng higit sa 10 warheads sa parehong oras - ito ay mga missiles na may maraming warheads, ang bawat isa sa mga bahagi ay maaaring tumama sa sarili nitong target. . Sa ngayon, ang Estados Unidos, Russia at Great Britain ay may mga thermonuclear arsenals, ang mga pagsubok ng mga thermonuclear charge ay isinagawa din sa China (noong 1967) at France (noong 1968).

Paano gumagana ang hydrogen bomb

Ang pagkilos ng isang hydrogen bomb ay batay sa paggamit ng enerhiya na inilabas sa panahon ng reaksyon ng thermonuclear fusion ng light nuclei. Ito ang reaksyong ito na nagaganap sa loob ng mga bituin, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng napakataas na temperatura at napakalaking presyon, ang hydrogen nuclei ay nagbanggaan at nagsasama sa mas mabibigat na helium nuclei. Sa panahon ng reaksyon, ang bahagi ng masa ng hydrogen nuclei ay na-convert sa isang malaking halaga ng enerhiya - salamat dito, ang mga bituin ay naglalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya na patuloy. Kinopya ng mga siyentipiko ang reaksyong ito gamit ang hydrogen isotopes - deuterium at tritium, na nagbigay ng pangalang "hydrogen bomb". Sa una, ang mga likidong isotopes ng hydrogen ay ginamit upang makagawa ng mga singil, at kalaunan ay ginamit ang lithium-6 deuteride, isang solidong tambalan ng deuterium at isang isotope ng lithium.

Ang Lithium-6 deuteride ay ang pangunahing bahagi ng hydrogen bomb, thermonuclear fuel. Nag-iimbak na ito ng deuterium, at ang lithium isotope ay nagsisilbing hilaw na materyal para sa pagbuo ng tritium. Upang magsimula ng isang reaksyon ng pagsasanib, kinakailangan upang lumikha ng mataas na temperatura at presyon, pati na rin upang ihiwalay ang tritium mula sa lithium-6. Ang mga kundisyong ito ay ibinigay bilang mga sumusunod.

Ang shell ng lalagyan para sa thermonuclear fuel ay gawa sa uranium-238 at plastic, sa tabi ng lalagyan ay inilalagay ang isang maginoo na nuclear charge na may kapasidad na ilang kilotons - ito ay tinatawag na trigger, o isang charge-initiator ng isang hydrogen bomb. Sa panahon ng pagsabog ng pagsisimula ng plutonium charge, sa ilalim ng impluwensya ng malakas na X-ray radiation, ang container shell ay nagiging plasma, lumiliit ng libu-libong beses, na lumilikha ng kinakailangang mataas na presyon at napakalaking temperatura. Kasabay nito, ang mga neutron na ibinubuga ng plutonium ay nakikipag-ugnayan sa lithium-6, na bumubuo ng tritium. Ang nuclei ng deuterium at tritium ay nakikipag-ugnayan sa ilalim ng impluwensya ng napakataas na temperatura at presyon, na humahantong sa isang thermonuclear na pagsabog.

Kung gumawa ka ng ilang mga layer ng uranium-238 at lithium-6 deuteride, kung gayon ang bawat isa sa kanila ay magdaragdag ng kapangyarihan nito sa pagsabog ng bomba - iyon ay, ang gayong "puff" ay nagbibigay-daan sa iyo upang madagdagan ang lakas ng pagsabog nang halos walang limitasyon. Dahil dito, ang isang bomba ng hydrogen ay maaaring gawin ng halos anumang kapangyarihan, at ito ay magiging mas mura kaysa sa isang maginoo na bombang nuklear ng parehong kapangyarihan.

Ang aming artikulo ay nakatuon sa kasaysayan ng paglikha at pangkalahatang mga prinsipyo ng synthesis ng naturang aparato na kung minsan ay tinatawag na hydrogen. Sa halip na maglabas ng explosive energy mula sa fission ng nuclei ng mabibigat na elemento tulad ng uranium, ito ay bumubuo ng higit pa nito sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng nuclei ng light elements (tulad ng isotopes ng hydrogen) sa isang mabigat (tulad ng helium).

Bakit mas gusto ang nuclear fusion?

Sa isang thermonuclear reaction, na binubuo sa pagsasanib ng nuclei ng mga kemikal na elementong kasangkot dito, mas maraming enerhiya ang nabubuo sa bawat yunit ng masa ng isang pisikal na aparato kaysa sa isang purong atomic bomb na nagpapatupad ng nuclear fission reaction.

Sa isang bomba ng atom, ang mabilis na fissile nuclear fuel, sa ilalim ng pagkilos ng enerhiya ng pagpapasabog ng mga conventional explosives, ay pinagsama sa isang maliit na spherical volume, kung saan ang tinatawag na kritikal na masa ay nilikha, at ang reaksyon ng fission ay nagsisimula. Sa kasong ito, marami sa mga neutron na inilabas mula sa fissile nuclei ay magdudulot ng fission ng iba pang nuclei sa fuel mass, na naglalabas din ng mga karagdagang neutron, na humahantong sa isang chain reaction. Sinasaklaw nito ang hindi hihigit sa 20% ng gasolina bago sumabog ang bomba, o marahil ay mas mababa kung ang mga kondisyon ay hindi perpekto: halimbawa, sa mga bomba atomika na Baby, na ibinagsak sa Hiroshima, at Fat Man, na tumama sa Nagasaki, kahusayan (kung ang ganitong termino ay maaaring ilapat sa kanila sa lahat) nalalapat) ay 1.38% lamang at 13%, ayon sa pagkakabanggit.

Ang pagsasanib (o pagsasanib) ng nuclei ay sumasaklaw sa buong masa ng singil ng bomba at tumatagal hangga't nahanap ng mga neutron ang thermonuclear fuel na hindi pa nagre-react. Samakatuwid, ang mass at explosive power ng naturang bomba ay theoretically unlimited. Ang nasabing pagsasanib ay maaaring magpatuloy nang walang katiyakan. Sa katunayan, ang isang thermonuclear bomb ay isa sa mga potensyal na aparato sa katapusan ng mundo na maaaring sirain ang lahat ng buhay ng tao.

Ano ang reaksyon ng nuclear fusion?

Ang gasolina para sa reaksyon ng pagsasanib ay ang hydrogen isotope deuterium o tritium. Ang una ay naiiba sa ordinaryong hydrogen dahil sa nucleus nito, bilang karagdagan sa isang proton, mayroon ding neutron, at sa nucleus ng tritium ay mayroon nang dalawang neutron. Sa natural na tubig, ang isang atom ng deuterium ay bumubuo ng 7,000 hydrogen atoms, ngunit sa labas ng dami nito. na nakapaloob sa isang baso ng tubig, posible na makakuha ng parehong halaga ng init bilang isang resulta ng isang thermonuclear reaksyon, tulad ng sa pagkasunog ng 200 litro ng gasolina. Sa isang pulong noong 1946 sa mga pulitiko, binigyang-diin ng ama ng American hydrogen bomb, si Edward Teller, na ang deuterium ay nagbibigay ng mas maraming enerhiya sa bawat gramo ng timbang kaysa sa uranium o plutonium, ngunit nagkakahalaga ng dalawampung sentimo kada gramo kumpara sa ilang daang dolyar kada gramo ng fission fuel. Ang tritium ay hindi nangyayari sa kalikasan sa isang libreng estado, samakatuwid ito ay mas mahal kaysa sa deuterium, na may presyo sa merkado na sampu-sampung libong dolyar bawat gramo, gayunpaman, ang pinakamalaking halaga ng enerhiya ay inilabas nang tumpak sa pagsasanib ng deuterium at tritium nuclei, kung saan ang nucleus ng isang helium atom ay nabuo at naglabas ng neutron na nagdadala ng labis na enerhiya na 17.59 MeV

D + T → 4 Siya + n + 17.59 MeV.

Ang reaksyong ito ay ipinapakita sa eskematiko sa figure sa ibaba.

Marami ba o kaunti? Tulad ng alam mo, ang lahat ay kilala sa paghahambing. Kaya, ang enerhiya ng 1 MeV ay humigit-kumulang 2.3 milyong beses na higit sa kung ano ang inilabas sa panahon ng pagkasunog ng 1 kg ng langis. Dahil dito, ang pagsasanib ng dalawang nuclei lamang ng deuterium at tritium ay naglalabas ng mas maraming enerhiya gaya ng inilalabas sa panahon ng pagkasunog ng 2.3∙10 6 ∙17.59 = 40.5∙10 6 kg ng langis. Ngunit pinag-uusapan lamang natin ang tungkol sa dalawang atomo. Maaari mong isipin kung gaano kataas ang mga pusta sa ikalawang kalahati ng 40s ng huling siglo, nang magsimula ang trabaho sa USA at USSR, na ang resulta ay isang thermonuclear bomb.

Kung paano nagsimula ang lahat

Noong tag-araw ng 1942, sa simula ng proyekto ng atomic bomb sa Estados Unidos (ang Manhattan Project) at nang maglaon sa isang katulad na programa ng Sobyet, bago pa man maitayo ang isang bomba batay sa uranium fission, ang atensyon ng ilang mga kalahok sa mga ito. iginuhit ang mga programa sa isang device, na maaaring gumamit ng mas malakas na thermonuclear fusion reaction. Sa USA, ang tagasuporta ng diskarteng ito, at kahit na, maaaring sabihin ng isa, ang apologist nito, ay si Edward Teller, na nabanggit na sa itaas. Sa USSR, ang direksyon na ito ay binuo ni Andrei Sakharov, isang hinaharap na akademiko at dissident.

Para kay Teller, ang kanyang pagkahumaling sa thermonuclear fusion sa mga taon ng paglikha ng atomic bomb ay naglaro sa halip na isang kapinsalaan. Bilang isang miyembro ng Manhattan Project, patuloy siyang nanawagan para sa pag-redirect ng mga pondo upang ipatupad ang kanyang sariling mga ideya, na ang layunin ay isang hydrogen at thermonuclear bomb, na hindi nakalulugod sa pamunuan at nagdulot ng tensyon sa mga relasyon. Dahil sa oras na iyon ang thermonuclear direksyon ng pananaliksik ay hindi suportado, pagkatapos ng paglikha ng atomic bomba, Teller umalis sa proyekto at kinuha ang pagtuturo, pati na rin ang pananaliksik sa elementarya particle.

Gayunpaman, ang pagsiklab ng Cold War, at higit sa lahat ang paglikha at matagumpay na pagsubok ng bomba atomika ng Sobyet noong 1949, ay naging isang bagong pagkakataon para sa mabangis na anti-komunistang Teller na mapagtanto ang kanyang mga ideyang siyentipiko. Bumalik siya sa laboratoryo ng Los Alamos, kung saan nilikha ang atomic bomb, at, kasama sina Stanislav Ulam at Cornelius Everett, sinimulan ang mga kalkulasyon.

Ang prinsipyo ng isang thermonuclear bomb

Upang masimulan ang reaksyon ng nuclear fusion, kailangan mong agad na painitin ang singil ng bomba sa temperatura na 50 milyong degrees. Ang thermonuclear bomb scheme na iminungkahi ni Teller ay gumagamit ng pagsabog ng isang maliit na atomic bomb, na matatagpuan sa loob ng hydrogen case. Maaari itong mapagtatalunan na mayroong tatlong henerasyon sa pagbuo ng kanyang proyekto noong 40s ng huling siglo:

ang variant ng Teller, na kilala bilang "classic super";
mas kumplikado, ngunit mas makatotohanang mga konstruksyon ng ilang concentric spheres;
ang huling bersyon ng disenyo ng Teller-Ulam, na siyang batayan ng lahat ng thermonuclear weapons system na gumagana ngayon.

Ang mga thermonuclear bomb ng USSR, sa mga pinagmulan ng paglikha kung saan nakatayo si Andrei Sakharov, ay dumaan din sa mga katulad na yugto ng disenyo. Siya, tila, medyo independyente at malaya sa mga Amerikano (na hindi masasabi tungkol sa bomba ng atom ng Sobyet, na nilikha ng magkasanib na pagsisikap ng mga siyentipiko at mga opisyal ng intelihente na nagtrabaho sa Estados Unidos) ay dumaan sa lahat ng mga yugto ng disenyo sa itaas.

Ang unang dalawang henerasyon ay may pag-aari na sila ay may magkakasunod na magkakaugnay na "mga layer", ang bawat isa ay nagpapatibay sa ilang aspeto ng nauna, at sa ilang mga kaso, ang feedback ay itinatag. Walang malinaw na dibisyon sa pagitan ng pangunahing bomba ng atom at ng pangalawang thermonuclear. Sa kabaligtaran, ang disenyo ng Teller-Ulam ng isang thermonuclear bomb ay malinaw na nakikilala sa pagitan ng isang pangunahing pagsabog, isang pangalawang pagsabog, at, kung kinakailangan, isang karagdagang.

Ang aparato ng isang thermonuclear bomb ayon sa prinsipyo ng Teller-Ulam

Marami sa mga detalye nito ay inuri pa rin, ngunit may makatwirang katiyakan na ang lahat ng mga sandatang thermonuclear na magagamit na ngayon ay ginagamit bilang isang prototype ng isang aparato na nilikha ni Edward Telleros at Stanislav Ulam, kung saan ang isang atomic bomb (i.e., isang pangunahing singil) ay ginagamit upang makabuo ng radiation , nag-compress at nagpapainit ng fusion fuel. Si Andrei Sakharov sa Unyong Sobyet ay tila nakapag-iisa na nakabuo ng isang katulad na konsepto, na tinawag niyang "ang ikatlong ideya."

Sa eskematiko, ang aparato ng isang thermonuclear bomb sa embodiment na ito ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ito ay cylindrical, na may halos spherical na pangunahing atomic bomb sa isang dulo. Ang pangalawang thermonuclear charge sa una, hindi pang-industriya na mga sample, ay mula sa likidong deuterium, ilang sandali pa ay naging solid ito mula sa isang kemikal na compound na tinatawag na lithium deuteride.

Ang katotohanan ay ang lithium hydride LiH ay matagal nang ginagamit sa industriya para sa walang lobo na transportasyon ng hydrogen. Ang mga nag-develop ng bomba (ang ideyang ito ay unang ginamit sa USSR) ay iminungkahi lamang na kunin ang deuterium isotope nito sa halip na ordinaryong hydrogen at pagsamahin ito sa lithium, dahil mas madaling gumawa ng bomba na may solidong thermonuclear charge.

Ang hugis ng pangalawang singil ay isang silindro na inilagay sa isang lalagyan na may tingga (o uranium) na shell. Sa pagitan ng mga singil ay isang kalasag ng proteksyon ng neutron. Ang puwang sa pagitan ng mga dingding ng lalagyan na may thermonuclear fuel at ang katawan ng bomba ay puno ng isang espesyal na plastik, kadalasang Styrofoam. Ang katawan mismo ng bomba ay gawa sa bakal o aluminyo.

Ang mga hugis na ito ay nagbago sa mga kamakailang disenyo tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba.

Sa loob nito, ang pangunahing singil ay naka-flatten, tulad ng isang pakwan o isang American football ball, at ang pangalawang charge ay spherical. Ang ganitong mga hugis ay magkasya nang mas epektibo sa panloob na dami ng mga conical missile warhead.

Pagkakasunod-sunod ng Thermonuclear na pagsabog

Kapag ang pangunahing atomic bomb ay sumabog, pagkatapos ay sa mga unang sandali ng prosesong ito, ang malakas na x-ray radiation (neutron flux) ay nabuo, na bahagyang naharang ng neutron shield, at makikita mula sa panloob na lining ng case na nakapalibot sa pangalawang singilin, upang ang mga x-ray ay mahulog nang simetriko dito sa buong haba nito.

Sa mga unang yugto ng isang fusion reaction, ang mga neutron mula sa isang atomic na pagsabog ay hinihigop ng plastic filler upang maiwasan ang pag-init ng gasolina nang masyadong mabilis.

Ang mga X-ray ay nagdudulot ng paglitaw ng unang siksik na plastic foam, na pinupuno ang espasyo sa pagitan ng kaso at ng pangalawang singil, na mabilis na nagiging isang estado ng plasma, pinainit at pinipiga ang pangalawang singil.

Bilang karagdagan, ang mga X-ray ay nagpapasingaw sa ibabaw ng lalagyan na nakapalibot sa pangalawang singil. Ang sangkap ng lalagyan, na simetriko na sumingaw na may kinalaman sa singil na ito, ay nakakakuha ng isang tiyak na momentum na nakadirekta mula sa axis nito, at ang mga layer ng pangalawang singil, ayon sa batas ng konserbasyon ng momentum, ay tumatanggap ng isang salpok na nakadirekta patungo sa axis ng aparato. . Ang prinsipyo dito ay kapareho ng sa isang rocket, kung maiisip natin na ang rocket fuel ay nakakalat nang simetriko mula sa axis nito, at ang katawan ay naka-compress sa loob.

Bilang resulta ng naturang compression ng thermonuclear fuel, ang dami nito ay bumababa ng libu-libong beses, at ang temperatura ay umabot sa antas ng simula ng nuclear fusion reaction. Isang bombang thermonuclear ang sumabog. Ang reaksyon ay sinamahan ng pagbuo ng tritium nuclei, na sumanib sa deuterium nuclei na orihinal na naroroon sa pangalawang singil.

Ang mga unang pangalawang singil ay itinayo sa paligid ng isang rod core ng plutonium, impormal na tinatawag na isang "kandila", na pumasok sa isang reaksyon ng nuclear fission, iyon ay, isa pa, ang karagdagang pagsabog ng atom ay isinagawa upang mas itaas ang temperatura upang matiyak ang pagsisimula ng nuclear fusion reaction. Ito ay pinaniniwalaan na ngayon na ang mas mahusay na mga sistema ng compression ay inalis ang "kandila", na nagpapahintulot sa karagdagang miniaturization ng disenyo ng bomba.

Operation Ivy

Iyon ang pangalang ibinigay sa mga pagsubok ng American thermonuclear weapons sa Marshall Islands noong 1952, kung saan pinasabog ang unang thermonuclear bomb. Tinawag itong Ivy Mike at itinayo ayon sa karaniwang pamamaraan ng Teller-Ulam. Ang pangalawang thermonuclear charge nito ay inilagay sa isang cylindrical container, na isang thermally insulated na Dewar vessel na may thermonuclear fuel sa anyo ng likidong deuterium, kasama ang axis kung saan dumaan ang isang "kandila" ng 239-plutonium. Ang Dewar, sa turn, ay natatakpan ng isang layer ng 238-uranium na tumitimbang ng higit sa 5 metriko tonelada, na sumingaw sa panahon ng pagsabog, na nagbibigay ng simetriko compression ng fusion fuel. Ang lalagyan na may pangunahin at pangalawang singil ay inilagay sa isang steel case na 80 pulgada ang lapad at 244 pulgada ang haba na may mga pader na 10-12 pulgada ang kapal, na siyang pinakamalaking halimbawa ng isang gawang produkto hanggang sa panahong iyon. Ang panloob na ibabaw ng kaso ay nilagyan ng mga sheet ng lead at polyethylene upang ipakita ang radiation pagkatapos ng pagsabog ng pangunahing singil at lumikha ng isang plasma na nagpapainit sa pangalawang singil. Ang buong aparato ay tumimbang ng 82 tonelada. Isang view ng device ilang sandali bago ang pagsabog ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Ang unang pagsubok ng isang thermonuclear bomb ay naganap noong Oktubre 31, 1952. Ang lakas ng pagsabog ay 10.4 megatons. Ang Attol Eniwetok, kung saan ito ginawa, ay ganap na nawasak. Ang sandali ng pagsabog ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Nagbibigay ang USSR ng simetriko na sagot

Hindi nagtagal ang thermonuclear primacy ng US. Noong Agosto 12, 1953, ang unang Soviet thermonuclear bomb RDS-6, na binuo sa ilalim ng pamumuno ni Andrei Sakharov at Yuli Khariton, ay nasubok sa Semipalatinsk test site. Ang mga siyentipiko ng Sobyet, sa kabila ng mababang lakas na 400 kg lamang, ay sinubukan ang isang ganap na tapos na bala na may thermonuclear fuel sa anyo ng solid lithium deuteride, at hindi likidong deuterium, tulad ng mga Amerikano. Sa pamamagitan ng paraan, dapat tandaan na ang 6 Li isotope lamang ang ginagamit sa komposisyon ng lithium deuteride (ito ay dahil sa mga kakaibang katangian ng pagpasa ng mga thermonuclear reaction), at sa likas na katangian ito ay halo-halong may 7 Li isotope. Samakatuwid, ang mga espesyal na pasilidad ay itinayo para sa paghihiwalay ng mga lithium isotopes at ang pagpili ng 6 Li lamang.

Pag-abot sa limitasyon ng kapangyarihan

Sinundan ito ng isang dekada ng walang patid na karera ng armas, kung saan ang lakas ng thermonuclear munitions ay patuloy na tumaas. Sa wakas, noong Oktubre 30, 1961, ang pinakamalakas na thermonuclear bomb na naitayo at nasubok, na kilala sa Kanluran bilang Tsar Bomba, ay pinasabog sa himpapawid sa taas na humigit-kumulang 4 na km sa USSR sa pagsubok ng Novaya Zemlya. lugar.

Ang tatlong yugto na munisyon na ito ay talagang binuo bilang isang 101.5-megaton na bomba, ngunit ang pagnanais na mabawasan ang radioactive na kontaminasyon ng teritoryo ay pinilit ang mga developer na abandunahin ang ikatlong yugto na may kapasidad na 50 megatons at bawasan ang tinantyang ani ng aparato sa 51.5 megatons. Kasabay nito, 1.5 megatons ang lakas ng pagsabog ng pangunahing atomic charge, at ang pangalawang yugto ng thermonuclear ay dapat magbigay ng isa pang 50. Ang aktwal na lakas ng pagsabog ay hanggang sa 58 megatons. Ang hitsura ng bomba ay ipinapakita sa larawan sa ibaba .

Ang mga kahihinatnan nito ay kahanga-hanga. Sa kabila ng napaka makabuluhang taas ng pagsabog na 4000 m, ang hindi kapani-paniwalang maliwanag na bola ng apoy ay halos umabot sa Earth na may mas mababang gilid, at tumaas sa taas na higit sa 4.5 km kasama ang itaas na gilid nito. Ang pressure sa ibaba ng burst point ay anim na beses ang peak pressure sa pagsabog ng Hiroshima. Ang flash ng liwanag ay napakaliwanag na ito ay makikita sa layong 1000 kilometro, sa kabila ng maulap na panahon. Ang isa sa mga kalahok sa pagsubok ay nakakita ng isang maliwanag na flash sa pamamagitan ng madilim na baso at nadama ang mga epekto ng isang thermal pulse kahit na sa layo na 270 km. Ang isang larawan ng sandali ng pagsabog ay ipinapakita sa ibaba.

Kasabay nito, ipinakita na ang kapangyarihan ng isang thermonuclear charge ay talagang walang limitasyon. Pagkatapos ng lahat, ito ay sapat na upang makumpleto ang ikatlong yugto, at ang kapasidad ng disenyo ay nakamit sana. Ngunit maaari mong dagdagan ang bilang ng mga hakbang, dahil ang bigat ng Tsar Bomba ay hindi hihigit sa 27 tonelada. Ang view ng device na ito ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Pagkatapos ng mga pagsubok na ito, naging malinaw sa maraming pulitiko at militar kapwa sa USSR at sa USA na ang karera ng armas nukleyar ay umabot na sa limitasyon nito at kailangan itong itigil.

Ang modernong Russia ay minana ang nuclear arsenal ng USSR. Ngayon, ang mga thermonuclear bomb ng Russia ay patuloy na nagsisilbing hadlang sa mga naghahanap ng pandaigdigang hegemonya. Sana ay gampanan lang nila ang kanilang papel bilang isang deterrent at hindi na masasabog.

Ang araw bilang isang fusion reactor

Kilalang-kilala na ang temperatura ng Araw, mas tiyak ang core nito, na umaabot sa 15,000,000 °K, ay pinananatili dahil sa tuluy-tuloy na daloy ng thermonuclear reactions. Gayunpaman, ang lahat ng matututuhan natin mula sa nakaraang teksto ay nagsasalita ng eksplosibong katangian ng naturang mga proseso. Kung gayon bakit hindi sumasabog ang araw na parang bombang thermonuclear?

Ang katotohanan ay na may malaking proporsyon ng hydrogen sa komposisyon ng solar mass, na umabot sa 71%, ang proporsyon ng deuterium isotope nito, ang nuclei na kung saan ay maaari lamang lumahok sa thermonuclear fusion reaction, ay bale-wala. Ang katotohanan ay ang deuterium nuclei mismo ay nabuo bilang isang resulta ng pagsasanib ng dalawang hydrogen nuclei, at hindi lamang isang pagsasanib, ngunit sa pagkabulok ng isa sa mga proton sa isang neutron, positron at neutrino (ang tinatawag na beta decay) , na isang bihirang kaganapan. Sa kasong ito, ang nagresultang deuterium nuclei ay ibinahagi nang pantay-pantay sa dami ng solar core. Samakatuwid, sa malaking sukat at masa nito, ang mga indibidwal at bihirang mga sentro ng thermonuclear na mga reaksyon na medyo mababa ang kapangyarihan ay, kumbaga, ay kumakalat sa buong core ng Araw. Ang init na inilabas sa panahon ng mga reaksyong ito ay malinaw na hindi sapat upang agad na masunog ang lahat ng deuterium sa Araw, ngunit ito ay sapat na upang painitin ito sa isang temperatura na nagsisiguro ng buhay sa Earth.

HYDROGEN BOMB, isang sandata ng mahusay na mapanirang kapangyarihan (ng pagkakasunud-sunod ng mga megaton sa katumbas ng TNT), ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa thermonuclear fusion reaction ng light nuclei. Ang pinagmumulan ng enerhiya ng pagsabog ay mga prosesong katulad ng nangyayari sa Araw at iba pang mga bituin.

Noong 1961, naganap ang pinakamalakas na pagsabog ng hydrogen bomb.

Noong umaga ng Oktubre 30 sa 11:32 a.m. isang bomba ng hydrogen na may kapasidad na 50 milyong tonelada ng TNT ang pinasabog sa Novaya Zemlya sa lugar ng Mityushi Bay sa taas na 4000 m sa ibabaw ng lupa.

Sinubukan ng Unyong Sobyet ang pinakamakapangyarihang thermonuclear device sa kasaysayan. Kahit na sa "kalahati" na bersyon (at ang pinakamataas na kapangyarihan ng naturang bomba ay 100 megatons), ang lakas ng pagsabog ay sampung beses na mas mataas kaysa sa kabuuang lakas ng lahat ng mga pampasabog na ginamit ng lahat ng naglalabanang partido noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig (kabilang ang ibinagsak ang atomic bomb sa Hiroshima at Nagasaki). Ang shock wave mula sa pagsabog ay umikot sa globo ng tatlong beses, ang unang pagkakataon sa loob ng 36 na oras at 27 minuto.

Ang liwanag na flash ay napakaliwanag na, sa kabila ng patuloy na pag-ulap, ito ay nakikita kahit mula sa command post sa nayon ng Belushya Guba (halos 200 km ang layo mula sa sentro ng pagsabog). Ang ulap ng kabute ay tumaas sa taas na 67 km. Sa oras ng pagsabog, habang ang bomba ay dahan-dahang bumababa sa isang malaking parachute mula sa taas na 10500 hanggang sa kinakalkula na punto ng pagsabog, ang Tu-95 carrier aircraft kasama ang mga tripulante at ang kumander nito, si Major Andrei Yegorovich Durnovtsev, ay nasa loob na. ang safe zone. Bumalik ang komandante sa kanyang paliparan bilang isang tenyente koronel, Bayani ng Unyong Sobyet. Sa isang inabandunang nayon - 400 km mula sa sentro ng lindol - nawasak ang mga kahoy na bahay, at ang mga bahay na bato ay nawala ang kanilang mga bubong, bintana at pintuan. Para sa maraming daan-daang kilometro mula sa lugar ng pagsubok, bilang resulta ng pagsabog, ang mga kondisyon para sa pagpasa ng mga radio wave ay nagbago nang halos isang oras, at ang mga komunikasyon sa radyo ay tumigil.

Ang bomba ay dinisenyo ni V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, A.D. Sakharov, Yu.N. Babaev at Yu.A. Trutnev (kung saan si Sakharov ay iginawad sa ikatlong medalya ng Bayani ng Sosyalistang Paggawa). Ang masa ng "aparato" ay 26 tonelada; isang espesyal na binagong Tu-95 na strategic bomber ang ginamit upang dalhin at ihulog ito.

Ang "superbomb", gaya ng tawag dito ni A. Sakharov, ay hindi magkasya sa bomb bay ng sasakyang panghimpapawid (ang haba nito ay 8 metro at ang diameter nito ay humigit-kumulang 2 metro), kaya ang non-power na bahagi ng fuselage ay pinutol at isang espesyal na ang mekanismo ng pag-aangat at isang aparato para sa paglakip ng bomba ay inimuntar; habang nasa byahe, lumalabas pa rin ito ng higit sa kalahati. Ang buong katawan ng sasakyang panghimpapawid, maging ang mga talim ng mga propeller nito, ay natatakpan ng isang espesyal na puting pintura na nagpoprotekta laban sa isang flash ng liwanag sa panahon ng pagsabog. Ang katawan ng kasamang sasakyang panghimpapawid ng laboratoryo ay natatakpan ng parehong pintura.

Ang mga resulta ng pagsabog ng singil, na nakatanggap ng pangalang "Tsar Bomba" sa Kanluran, ay kahanga-hanga:

* Ang nuclear "mushroom" ng pagsabog ay tumaas sa taas na 64 km; ang diameter ng takip nito ay umabot sa 40 kilometro.

Ang pagsabog na bolang apoy ay tumama sa lupa at halos umabot sa taas ng paglabas ng bomba (ibig sabihin, ang radius ng pagsabog na bola ng apoy ay humigit-kumulang 4.5 kilometro).

* Ang radiation ay nagdulot ng ikatlong antas ng pagkasunog sa layo na hanggang isang daang kilometro.

* Sa tuktok ng paglabas ng radiation, ang pagsabog ay umabot sa lakas ng 1% ng solar.

* Ang shock wave na resulta ng pagsabog ay umikot sa globo ng tatlong beses.

* Ang atmospheric ionization ay nagdulot ng interference ng radyo kahit na daan-daang kilometro mula sa lugar ng pagsubok sa loob ng isang oras.

* Naramdaman ng mga saksi ang epekto at nailarawan ang pagsabog sa layong isang libong kilometro mula sa sentro ng lindol. Gayundin, ang shock wave sa ilang mga lawak ay napanatili ang mapanirang kapangyarihan nito sa layo na libu-libong kilometro mula sa epicenter.

* Ang acoustic wave ay umabot sa isla ng Dixon, kung saan ang blast wave ay nagpatumba sa mga bintana sa mga bahay.

Ang pampulitikang resulta ng pagsubok na ito ay ang pagpapakita ng Unyong Sobyet ng pagkakaroon ng isang walang limitasyong kapangyarihang sandata ng malawakang pagkawasak - ang maximum na megatonnage ng isang bomba mula sa Estados Unidos na nasubok noong panahong iyon ay apat na beses na mas mababa kaysa sa Tsar Bomba. Sa katunayan, ang isang pagtaas sa kapangyarihan ng isang bomba ng hydrogen ay nakakamit sa pamamagitan lamang ng pagtaas ng masa ng gumaganang materyal, upang, sa prinsipyo, walang mga kadahilanan na pumipigil sa paglikha ng isang 100-megaton o 500-megaton na bomba ng hydrogen. (Sa katunayan, ang Tsar Bomba ay idinisenyo para sa katumbas na 100-megaton; ang nakaplanong kapangyarihan ng pagsabog ay pinutol sa kalahati, ayon kay Khrushchev, "Upang hindi masira ang lahat ng salamin sa Moscow"). Sa pagsubok na ito, ipinakita ng Unyong Sobyet ang kakayahang lumikha ng isang bomba ng hydrogen ng anumang kapangyarihan at isang paraan ng paghahatid ng bomba sa punto ng pagsabog.

mga reaksiyong thermonuclear. Ang loob ng Araw ay naglalaman ng napakalaking dami ng hydrogen, na nasa estado ng superhigh compression sa temperatura na humigit-kumulang. 15,000,000 K. Sa ganoong kataas na temperatura at plasma density, ang hydrogen nuclei ay nakakaranas ng patuloy na banggaan sa isa't isa, na ang ilan ay nagtatapos sa kanilang pagsasanib at, sa huli, ang pagbuo ng mas mabibigat na helium nuclei. Ang ganitong mga reaksyon, na tinatawag na thermonuclear fusion, ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya. Ayon sa mga batas ng pisika, ang pagpapakawala ng enerhiya sa panahon ng thermonuclear fusion ay dahil sa ang katunayan na kapag ang isang mas mabibigat na nucleus ay nabuo, ang bahagi ng masa ng light nuclei na kasama sa komposisyon nito ay na-convert sa isang napakalaking halaga ng enerhiya. Iyon ang dahilan kung bakit ang Araw, na may napakalaking masa, ay nawawalan ng humigit-kumulang. 100 bilyong tonelada ng bagay at naglalabas ng enerhiya, salamat sa kung saan naging posible ang buhay sa Earth.

Isotopes ng hydrogen. Ang hydrogen atom ay ang pinakasimple sa lahat ng umiiral na mga atomo. Binubuo ito ng isang proton, na siyang nucleus nito, kung saan umiikot ang isang electron. Ang maingat na pag-aaral ng tubig (H 2 O) ay nagpakita na naglalaman ito ng hindi gaanong halaga ng "mabigat" na tubig na naglalaman ng "mabigat na isotope" ng hydrogen - deuterium (2 H). Ang deuterium nucleus ay binubuo ng isang proton at isang neutron, isang neutral na particle na may mass na malapit sa isang proton.

Pag-unlad ng bomba ng hydrogen. Ang isang paunang teoretikal na pagsusuri ay nagpakita na ang thermonuclear fusion ay pinakamadaling isagawa sa isang pinaghalong deuterium at tritium. Isinasaalang-alang ito, ang mga siyentipiko ng US noong unang bahagi ng 1950 ay nagsimulang magpatupad ng isang proyekto upang lumikha ng isang hydrogen bomb (HB). Ang mga unang pagsubok ng isang modelong nuclear device ay isinagawa sa Eniwetok test site noong tagsibol ng 1951; Ang thermonuclear fusion ay bahagyang lamang. Nakamit ang makabuluhang tagumpay noong Nobyembre 1, 1951, nang subukan ang isang napakalaking aparatong nuklear, na ang lakas ng pagsabog ay 4? 8 Mt sa katumbas ng TNT.

Ang mekanismo ng pagkilos ng hydrogen bomb. Ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso na nagaganap sa panahon ng pagsabog ng isang hydrogen bomb ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod. Una, sumabog ang thermonuclear reaction initiator charge (isang maliit na atomic bomb) sa loob ng HB shell, na nagreresulta sa isang neutron flash at lumilikha ng mataas na temperatura na kinakailangan upang simulan ang thermonuclear fusion. Ang mga neutron ay nagbomba ng isang insert na gawa sa lithium deuteride - isang compound ng deuterium na may lithium (isang lithium isotope na may mass number na 6 ang ginagamit). Ang Lithium-6 ay nahati ng mga neutron sa helium at tritium. Kaya, ang atomic fuse ay lumilikha ng mga materyales na kailangan para sa synthesis nang direkta sa bomba mismo.

Dibisyon, synthesis, dibisyon (superbomb). Sa katunayan, sa bomba, ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso na inilarawan sa itaas ay nagtatapos sa yugto ng reaksyon ng deuterium na may tritium. Dagdag pa, ginusto ng mga taga-disenyo ng bomba na gamitin hindi ang pagsasanib ng nuclei, ngunit ang kanilang fission. Ang pagsasanib ng deuterium at tritium nuclei ay gumagawa ng helium at mabilis na mga neutron, ang enerhiya na kung saan ay sapat na malaki upang maging sanhi ng fission ng uranium-238 nuclei (ang pangunahing isotope ng uranium, na mas mura kaysa sa uranium-235 na ginagamit sa conventional atomic bomb). Hinahati ng mabilis na mga neutron ang mga atomo ng uranium shell ng superbomb. Ang fission ng isang tonelada ng uranium ay lumilikha ng enerhiya na katumbas ng 18 Mt. Ang enerhiya ay napupunta hindi lamang sa pagsabog at paglabas ng init. Ang bawat uranium nucleus ay nahahati sa dalawang mataas na radioactive na "fragment". Kasama sa mga produktong fission ang 36 iba't ibang elemento ng kemikal at halos 200 radioactive isotopes. Ang lahat ng ito ay bumubuo ng radioactive fallout na kasama ng mga pagsabog ng mga superbomb.

Portal para sa mag-aaral. Pagsasanay sa sarili