Последици от водородна бомба. Историята на създаването на първата водородна бомба: последствията от термоядрен взрив. Съвременните опасности от използването на водородна бомба

Цар Бомба е прякорът на водородната бомба AN602, която е тествана в Съветския съюз през 1961 г. Тази бомба беше най-мощната, детонирана някога. Силата му беше такава, че светкавицата от експлозията се виждаше на 1000 км, а ядрената гъба се издигаше почти на 70 км.

Цар Бомба беше водородна бомба. Създаден е в лабораторията на Курчатов. Мощността на бомбата беше такава, че би била достатъчна да унищожи 3800 Хирошима.

Да си припомним историята на създаването му...

В началото на "атомната ера" САЩ и съветски съюзвлезе в надпреварата не само в броя на атомните бомби, но и в тяхната мощност.

СССР, който придоби атомно оръжие по-късно от своя конкурент, се опита да изравни ситуацията, като създаде по-модерни и по-мощни устройства.

Разработването на термоядрен уред с кодово име „Иван“ започна в средата на 50-те години на миналия век от група физици, ръководени от академик Курчатов. Групата, участваща в този проект, включваше Андрей Сахаров, Виктор Адамски, Юрий Бабаев, Юрий Трунов и Юрий Смирнов.

По време на изследователска работаучените също се опитаха да намерят границите на максималната мощност на термоядрено взривно устройство.

Теоретичната възможност за получаване на енергия чрез термоядрен синтезе известен още преди Втората световна война, но именно войната и последвалата надпревара във въоръжаването повдигнаха въпроса за създаването на техническо устройство за практическото създаване на тази реакция. Известно е, че в Германия през 1944 г. е извършена работа за иницииране на термоядрен синтез чрез компресиране на ядрено гориво с помощта на заряди от конвенционални експлозиви - но те не са били успешни, тъй като не е било възможно да се получат необходимите температури и налягания. САЩ и СССР разработват термоядрени оръжия от 40-те години, като почти едновременно тестваха първите термоядрени устройства в началото на 50-те години. През 1952 г. САЩ взривяват заряд с мощност 10,4 мегатона на атола Ениветак (което е 450 пъти по-мощен от бомбата, хвърлена над Нагасаки), а през 1953 г. СССР тества устройство с мощност 400 килотона.

Дизайнът на първите термоядрени устройства не беше подходящ за действителна бойна употреба. Например, устройството, тествано от Съединените щати през 1952 г., беше наземна конструкция с височината на двуетажна сграда и тежаща над 80 тона. Течното термоядрено гориво се съхранява в него с помощта на огромен хладилен агрегат. Следователно в бъдеще серийното производство на термоядрени оръжия се извършва с твърдо гориво - литий-6 деутерид. През 1954 г. Съединените щати изпробват устройство на негова основа на атола Бикини, а през 1955 г. на полигона в Семипалатинск е изпробвана нова съветска термоядрена бомба. През 1957 г. във Великобритания са извършени изпитания на водородна бомба.

Изследванията на дизайна продължиха няколко години, а последният етап от разработването на „продукт 602“ настъпи през 1961 г. и отне 112 дни.

Бомбата AN602 има тристепенна конструкция: ядреният заряд на първия етап (изчисленият принос към мощността на експлозията е 1,5 мегатона) задейства термоядрена реакция във втория етап (принос към мощността на експлозията - 50 мегатона) и тя, на свой ред инициира така наречената ядрена „реакция на Джекил-Хайд" (ядрено делене в блокове с уран-238 под въздействието на бързи неутрони, генерирани в резултат на реакцията на термоядрен синтез) в третия етап (още 50 мегатона мощност) , така че общата изчислена мощност на AN602 беше 101,5 мегатона.

Първоначалният вариант обаче беше отхвърлен, тъй като в тази форма експлозията на бомбата би причинила изключително мощно радиационно замърсяване (което обаче, според изчисленията, все пак би било сериозно по-ниско от това, причинено от много по-малко мощни американски устройства).
В резултат на това беше решено да не се използва реакцията на Джекил-Хайд в третия етап на бомбата и да се заменят урановите компоненти с техния оловен еквивалент. Това намали прогнозната обща мощност на експлозията почти наполовина (до 51,5 мегатона).

Друго ограничение за разработчиците бяха възможностите на самолетите. Първата версия на бомба с тегло 40 тона беше отхвърлена от конструкторите на самолети от конструкторското бюро Туполев - самолетът-носител не би могъл да достави такъв товар до целта.

В резултат на това страните постигнаха компромис - ядрените учени намалиха теглото на бомбата наполовина, а авиационни дизайнери подготвяха специална модификация на бомбардировача Ту-95 за него - Ту-95В.

Оказа се, че няма да е възможно да се постави заряд в бомбовия отсек при никакви обстоятелства, така че Ту-95В трябваше да пренесе AN602 до целта на специална външна прашка.

Всъщност самолетът-носител беше готов през 1959 г., но ядрените физици бяха инструктирани да не ускоряват работата по бомбата - точно в този момент имаше признаци за намаляване на напрежението в международните отношения в света.

В началото на 1961 г. обаче ситуацията отново се влошава и проектът се възобновява.

Крайното тегло на бомбата, включително парашутната система, е 26,5 тона. Продуктът имаше няколко имена наведнъж - „Големият Иван“, „Цар Бомба“ и „Майката на Кузка“. Последният се задържа на бомбата след речта на съветския лидер Никита Хрушчов пред американците, в която той обеща да им покаже „майката на Кузка“.

През 1961 г. Хрушчов съвсем открито говори пред чуждестранни дипломати за това, че Съветският съюз планира в близко бъдеще да изпита свръхмощен термоядрен заряд. На 17 октомври 1961 г. съветският лидер обявява предстоящите изпитания в доклад на XXII партиен конгрес.

Изпитателната площадка беше определена като полигон Сухой Нос на Нова Земля. Подготовката за експлозията е завършена в края на октомври 1961 г.

Самолетът носител Ту-95Б е базиран на летището във Ваенга. Тук, в специално помещение, се извършваха последните приготовления за тестване.

Сутринта на 30 октомври 1961 г. екипажът на пилота Андрей Дурновцев получава заповед да лети до района на полигона и да хвърли бомба.

Излитайки от летището във Ваенга, Ту-95Б достига проектната си точка два часа по-късно. Бомбата е хвърлена от парашутна система от височина 10 500 метра, след което пилотите веднага са започнали да отдалечават колата от опасната зона.

В 11:33 московско време е извършен взрив на височина 4 км над целта.

Мощността на експлозията значително надвишава изчислената (51,5 мегатона) и варира от 57 до 58,6 мегатона в тротилов еквивалент.

Принцип на работа:

Действието на водородната бомба се основава на използването на енергията, освободена по време на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Именно тази реакция протича в дълбините на звездите, където под въздействието на свръхвисоки температури и огромно налягане водородните ядра се сблъскват и се сливат в по-тежки хелиеви ядра. По време на реакцията част от масата на водородните ядра се превръща в голямо количество енергия - благодарение на това звездите постоянно отделят огромни количества енергия. Учените копират тази реакция, използвайки изотопи на водорода - деутерий и тритий, което й дава името "водородна бомба". Първоначално течните изотопи на водорода са били използвани за производство на заряди, а по-късно е използван литиев-6 деутерид, твърдо, съединение на деутерий и изотоп на литий.

Деутеридът литий-6 е основният компонент на водородната бомба, термоядреното гориво. Той вече съхранява деутерий, а литиевият изотоп служи като суровина за образуването на тритий. За да започне реакция на термоядрен синтез, е необходимо да се създадат високи температури и налягания, както и да се отдели тритий от литий-6. Тези условия са предвидени, както следва.

Обвивката на контейнера за термоядрено гориво е направена от уран-238 и пластмаса, а до контейнера е поставен конвенционален ядрен заряд с мощност няколко килотона - той се нарича тригерен или инициаторен заряд на водородна бомба. По време на експлозията на плутониев инициатор се зарежда под въздействието на мощен рентгеново лъчениечерупката на контейнера се превръща в плазма, компресира се хиляди пъти, което създава необходимото високо налягане и огромна температура. В същото време неутроните, излъчвани от плутоний, взаимодействат с литий-6, образувайки тритий. Ядрата на деутерий и тритий взаимодействат под въздействието на свръхвисока температура и налягане, което води до термоядрен взрив.

Ако направите няколко слоя уран-238 и литиев-6 деутерид, тогава всеки от тях ще добави своя собствена мощност към експлозията на бомба - тоест такова „издухване“ ви позволява да увеличите мощността на експлозията почти неограничено . Благодарение на това водородната бомба може да бъде направена с почти всяка мощност и ще бъде много по-евтина от конвенционалната ядрена бомба със същата мощност.

Свидетели на теста споделят, че никога не са виждали подобно нещо в живота си. Ядрената гъба от експлозията се издигна на височина от 67 километра, светлинното лъчение може потенциално да причини изгаряния трета степен на разстояние до 100 километра.

Наблюдатели съобщават, че в епицентъра на експлозията скалите са придобили изненадващо плоска форма, а земята се е превърнала в някакъв вид военен парад. Постигнато е пълно унищожение на площ, равна на територията на Париж.

Йонизацията на атмосферата предизвика радиосмущения дори на стотици километри от тестовата площадка за около 40 минути. Липсата на радиокомуникация убеди учените, че тестовете са преминали възможно най-добре. Ударната вълна в резултат на експлозията на Цар Бомба обиколи земното кълбо три пъти. Звуковата вълна, генерирана от експлозията, достигна остров Диксън на разстояние от около 800 километра.

Въпреки големите облаци, свидетели са видели експлозията дори на разстояние хиляди километри и са могли да я опишат.

Радиоактивното замърсяване от експлозията се оказа минимално, както планираха разработчиците - повече от 97% от мощността на експлозията беше осигурена от реакцията на термоядрен синтез, която практически не създаде радиоактивно замърсяване.

Това позволи на учените да започнат да изучават резултатите от тестовете на експерименталното поле в рамките на два часа след експлозията.

Експлозията на Цар Бомба наистина направи впечатление на целия свят. Оказа се, че е четири пъти по-мощна от най-мощната американска бомба.

Имаше теоретична възможност за създаване на още по-мощни заряди, но беше решено да се откаже от изпълнението на такива проекти.

Колкото и да е странно, основните скептици се оказаха военните. От тяхна гледна точка подобни оръжия нямаха практическо значение. Как заповядвате да го предадат в „врага на врага“? СССР вече имаше ракети, но те не успяха да долетят до Америка с такъв товар.

Стратегическите бомбардировачи също не можеха да летят до Съединените щати с такъв „багаж“. Освен това те станаха лесни мишени за системите за ПВО.

Атомните учени се оказаха много по-ентусиазирани. Бяха предложени планове за поставяне на няколко супербомби с капацитет 200–500 мегатона край бреговете на Съединените щати, експлозията на които да предизвика гигантско цунами, което буквално да отмие Америка.

Академик Андрей Сахаров, бъдещ правозащитник и лауреат Нобелова наградамир, предложи друг план. „Носителят може да бъде голямо торпедо, изстреляно от подводница. Фантазирах, че е възможно да се разработи линейно реактивен водно-парен ядрен реактивен двигател за такова торпедо. Целта на атака от разстояние няколкостотин километра трябва да бъдат вражески пристанища. Войната в морето е загубена, ако пристанищата бъдат унищожени, в това ни уверяват моряците. Тялото на такова торпедо може да бъде много издръжливо, няма да се страхува от мини и баражни мрежи. Разбира се, унищожаването на пристанищата - както чрез повърхностна експлозия на торпедо със 100-мегатонов заряд, което „изскочи“ от водата, така и чрез подводна експлозия - неизбежно е свързано с много големи жертви“, пише ученият в неговите мемоари.

Сахаров разказва за идеята си на вицеадмирал Пьотр Фомин. Опитен моряк, който ръководеше „атомния отдел“ при главнокомандващия на ВМС на СССР, беше ужасен от плана на учения, наричайки проекта „канибалистичен“. Според Сахаров той се срамувал и никога не се върнал към тази идея.

Учените и военните получиха щедри награди за успешното изпитание на Цар Бомба, но самата идея за свръхмощни термоядрени заряди започна да се превръща в нещо от миналото.

Конструкторите на ядрени оръжия се съсредоточиха върху неща, които са по-малко ефектни, но много по-ефективни.

И експлозията на „Цар Бомба“ и до днес остава най-мощната от тези, създавани някога от човечеството.

Цар Бомба в цифри:

Тегло: 27 тона
Дължина: 8 метра
Диаметър: 2 метра
мощност: 55 мегатони в тротилов еквивалент
Височина на ядрената гъба: 67 км
Диаметър на основата на гъбите: 40 км
Диаметър на огнената топка: 4.6 км
Разстояние, на което експлозията е причинила изгаряне на кожата: 100 км
Разстояние на видимост на експлозията: 1 000 км
Количеството TNT, необходимо, за да се изравни с мощността на Цар Бомба: гигантски TNT куб със страна 312 метра (височина на Айфеловата кула)

източници

http://www.aif.ru/society/history/1371856

http://www.aif.ru/dontknows/infographics/kak_deystvuet_vodorodnaya_bomba_i_kakovy_posledstviya_vzryva_infografika

http://llloll.ru/tsar-bomb

И още малко за немирния АТОМ: например и тук. И също имаше такова нещо, което също имаше Оригиналната статия е на уебсайта InfoGlaz.rfВръзка към статията, от която е направено това копие -

Съдържанието на статията

Н-БОМБА,оръжие с голяма разрушителна сила (от порядъка на мегатони в тротилов еквивалент), чийто принцип на действие се основава на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Източникът на енергията на експлозията са процеси, подобни на тези, протичащи на Слънцето и други звезди.

Термоядрени реакции.

Вътрешността на Слънцето съдържа гигантско количество водород, който е в състояние на свръхвисока компресия при температура от прибл. 15 000 000 K. При такива високи температури и плътност на плазмата, водородните ядра изпитват постоянни сблъсъци едно с друго, някои от които водят до тяхното сливане и в крайна сметка образуването на по-тежки хелиеви ядра. Такива реакции, наречени термоядрен синтез, са придружени от освобождаване на огромно количество енергия. Според законите на физиката, освобождаването на енергия при термоядрения синтез се дължи на факта, че при образуването на по-тежко ядро част от масата на леките ядра, влизащи в неговия състав, се превръща в колосално количество енергия. Ето защо Слънцето, имайки гигантска маса, губи около всеки ден в процеса на термоядрен синтез. 100 милиарда тона материя и освобождава енергия, благодарение на които животът на Земята стана възможен.

Изотопи на водорода.

Водородният атом е най-простият от всички съществуващи атоми. Състои се от един протон, който е неговото ядро, около което се върти един електрон. Внимателните изследвания на водата (H 2 O) показват, че тя съдържа незначителни количества "тежка" вода, съдържаща "тежкия изотоп" на водорода - деутерий (2 H). Ядрото на деутерия се състои от протон и неутрон - неутрална частица с маса, близка до протона.

Има трети изотоп на водорода, тритий, чието ядро съдържа един протон и два неутрона. Тритият е нестабилен и претърпява спонтанен радиоактивен разпад, превръщайки се в изотоп на хелия. Следи от тритий са открити в земната атмосфера, където той се образува в резултат на взаимодействието на космическите лъчи с газовите молекули, изграждащи въздуха. Тритият се произвежда изкуствено в ядрен реактор чрез облъчване на изотопа литий-6 с поток от неутрони.

Разработване на водородната бомба.

Предварителният теоретичен анализ показа, че термоядреният синтез се осъществява най-лесно в смес от деутерий и тритий. Въз основа на това американските учени в началото на 1950 г. започнаха да изпълняват проект за създаване на водородна бомба (HB). Първите тестове на модел на ядрено устройство са извършени на полигона Enewetak през пролетта на 1951 г.; термоядреният синтез е бил само частичен. Значителен успех беше постигнат на 1 ноември 1951 г. по време на тестването на масивно ядрено устройство, чиято експлозивна мощност беше 4 × 8 Mt в TNT еквивалент.

Първата водородна авиационна бомба е взривена в СССР на 12 август 1953 г., а на 1 март 1954 г. американците детонират по-мощна (приблизително 15 Mt) авиационна бомба на атола Бикини. Оттогава и двете сили са извършили експлозии на модерни мегатонни оръжия.

Експлозията в атола Бикини беше придружена от освобождаване на голямо количестворадиоактивни вещества. Някои от тях паднаха на стотици километри от мястото на експлозията на японския риболовен кораб "Lucky Dragon", а други покриха остров Ронгелап. Тъй като термоядреният синтез произвежда стабилен хелий, радиоактивността от експлозията на чиста водородна бомба не трябва да бъде повече от тази на атомен детонатор на термоядрена реакция. Въпреки това, в разглеждания случай, прогнозираните и действителните радиоактивни утайки се различават значително по количество и състав.

Механизмът на действие на водородната бомба.

Последователността на процесите, протичащи по време на експлозията на водородна бомба, може да бъде представена по следния начин. Първо, зарядът на инициатора на термоядрената реакция (малка атомна бомба), разположен вътре в обвивката на HB, експлодира, което води до неутронна светкавица и създава висока температура, необходима за започване на термоядрен синтез. Неутроните бомбардират вложка, направена от литиев деутерид, съединение на деутерий и литий (използва се литиев изотоп с масово число 6). Литий-6 се разделя на хелий и тритий под въздействието на неутрони. Така атомният предпазител създава необходимите материали за синтез директно в самата бомба.

След това започва термоядрена реакция в смес от деутерий и тритий, температурата вътре в бомбата бързо се повишава, включвайки все повече и повече водород в синтеза. При по-нататъшно повишаване на температурата може да започне реакция между ядрата на деутерий, характерна за чиста водородна бомба. Всички реакции, разбира се, се случват толкова бързо, че се възприемат като мигновени.

Деление, синтез, делене (супербомба).

Всъщност в една бомба последователността от процеси, описани по-горе, завършва на етапа на реакция на деутерий с тритий. Освен това конструкторите на бомбата избраха да не използват ядрен синтез, а ядрен делене. Сливането на ядрата на деутерий и тритий произвежда хелий и бързи неутрони, чиято енергия е достатъчно висока, за да предизвика ядрено делене на уран-238 (основният изотоп на урана, много по-евтин от уран-235, използван в конвенционалните атомни бомби). Бързите неутрони разцепват атомите на урановата обвивка на супербомбата. Деленето на един тон уран създава енергия, еквивалентна на 18 Mt. Енергията отива не само за експлозия и генериране на топлина. Всяко ураново ядро се разделя на два силно радиоактивни „фрагмента“. Продуктите на делене включват 36 различни химически елементии почти 200 радиоактивни изотопа. Всичко това съставлява радиоактивните утайки, които придружават експлозиите на супербомби.

Благодарение на уникалния дизайн и описания механизъм на действие, оръжията от този тип могат да бъдат направени толкова мощни, колкото желаете. Тя е много по-евтина от атомните бомби със същата мощност.

Последици от експлозията.

Ударна вълна и топлинен ефект.

Директното (първично) въздействие на експлозия на супербомба е тройно. Най-очевидното пряко въздействие е ударна вълна с огромна интензивност. Силата на удара му, в зависимост от мощността на бомбата, височината на експлозията над повърхността на земята и характера на терена, намалява с отдалечаване от епицентъра на експлозията. Термичното въздействие на експлозия се определя от същите фактори, но зависи и от прозрачността на въздуха - мъглата рязко намалява разстоянието, на което топлинна светкавица може да причини сериозни изгаряния.

Според изчисленията, по време на експлозия в атмосферата на 20-мегатонна бомба, хората ще останат живи в 50% от случаите, ако 1) се укрият в подземно стоманобетонно убежище на разстояние приблизително 8 км от епицентъра на експлозия (E), 2) са в обикновени градски сгради на разстояние от прибл. 15 km от EV, 3) се озоваха на открито място на разстояние ок. На 20 км от Е.В. В условия на лоша видимост и на разстояние най-малко 25 км, ако атмосферата е чиста, за хората на открити площи вероятността за оцеляване нараства бързо с разстоянието от епицентъра; на разстояние 32 км изчислената му стойност е повече от 90%. Площта, върху която проникващата радиация, генерирана по време на експлозия, причинява смърт, е относително малка, дори в случай на супербомба с висока мощност.

Огнена топка.

В зависимост от състава и масата на запалимия материал, участващ в огненото кълбо, гигантски самоподдържащи се огнени бури могат да се образуват и бушуват в продължение на много часове. Най-опасната (макар и вторична) последица от експлозията обаче е радиоактивното замърсяване заобикаляща среда.

Изпадам.

Как се формират.

Когато бомба избухне, получената огнена топка е пълна с огромно количество радиоактивни частици. Обикновено тези частици са толкова малки, че след като достигнат горните слоеве на атмосферата, могат да останат там за дълго време. Но ако огнена топка влезе в контакт с повърхността на Земята, тя превръща всичко върху нея в горещ прах и пепел и ги привлича в огнено торнадо. Във вихрушка от пламък те се смесват и свързват с радиоактивни частици. Радиоактивният прах, с изключение на най-големия, не се утаява веднага. По-финият прах се отнася от получения облак и постепенно изпада, докато се движи с вятъра. Директно на мястото на експлозията радиоактивните утайки могат да бъдат изключително интензивни - основно голям прах, който се утаява на земята. На стотици километри от мястото на експлозията и на по-големи разстояния малки, но все още видими частици пепел падат на земята. Те често образуват покривка, подобна на паднал сняг, смъртоносна за всеки, който се намира наблизо. Дори по-малки и невидими частици, преди да се утаят на земята, могат да се скитат в атмосферата месеци и дори години, обикаляйки земното кълбо многократно. Докато изпаднат, тяхната радиоактивност е значително отслабена. Най-опасната радиация остава стронций-90 с период на полуразпад 28 години. Загубата му се наблюдава ясно в целия свят. Когато се установи върху листа и трева, той навлиза в хранителни вериги, които включват хората. В резултат на това в костите на жителите на повечето страни са открити забележими, макар и все още не опасни, количества стронций-90. Натрупването на стронций-90 в човешките кости е много опасно в дългосрочен план, тъй като води до образуването на злокачествени костни тумори.

Дълготрайно замърсяване на района с радиоактивни отпадъци.

В случай на военни действия използването на водородна бомба ще доведе до незабавно радиоактивно замърсяване на зона в радиус от прибл. 100 км от епицентъра на експлозията. Ако избухне супербомба, ще бъде замърсена площ от десетки хиляди квадратни километра. Такава огромна площ на унищожение с една бомба го прави напълно нов тип оръжие. Дори супербомбата да не порази целта, т.е. няма да удари обекта с ударно-термични ефекти, проникващата радиация и радиоактивните отлагания, придружаващи експлозията, ще направят околното пространство необитаемо. Такива валежи могат да продължат много дни, седмици и дори месеци. В зависимост от тяхното количество интензитетът на радиацията може да достигне смъртоносни нива. Сравнително малък брой супербомби са достатъчни, за да покрият напълно голяма страна със слой радиоактивен прах, който е смъртоносен за всички живи същества. Така създаването на супербомбата бележи началото на една ера, когато стана възможно да се направят цели континенти необитаеми. Дори дълго след прекратяване на прякото излагане на радиоактивни утайки, опасността поради високата радиотоксичност на изотопи като стронций-90 ще остане. С храна, отглеждана върху почви, замърсени с този изотоп, радиоактивността ще навлезе в човешкото тяло.

Съдържанието на статията

Термоядрени реакции.

Изотопи на водорода.

Разработване на водородната бомба.

Експлозията в атола Бикини беше придружена от изпускане на големи количества радиоактивни вещества. Някои от тях паднаха на стотици километри от мястото на експлозията на японския риболовен кораб "Lucky Dragon", а други покриха остров Ронгелап. Тъй като термоядреният синтез произвежда стабилен хелий, радиоактивността от експлозията на чиста водородна бомба не трябва да бъде повече от тази на атомен детонатор на термоядрена реакция. Въпреки това, в разглеждания случай, прогнозираните и действителните радиоактивни утайки се различават значително по количество и състав.

Механизмът на действие на водородната бомба.

Деление, синтез, делене (супербомба).

Всъщност в една бомба последователността от процеси, описани по-горе, завършва на етапа на реакция на деутерий с тритий. Освен това конструкторите на бомбата избраха да не използват ядрен синтез, а ядрен делене. Сливането на ядрата на деутерий и тритий произвежда хелий и бързи неутрони, чиято енергия е достатъчно висока, за да предизвика ядрено делене на уран-238 (основният изотоп на урана, много по-евтин от уран-235, използван в конвенционалните атомни бомби). Бързите неутрони разцепват атомите на урановата обвивка на супербомбата. Деленето на един тон уран създава енергия, еквивалентна на 18 Mt. Енергията отива не само за експлозия и генериране на топлина. Всяко ураново ядро се разделя на два силно радиоактивни „фрагмента“. Продуктите на делене включват 36 различни химични елемента и близо 200 радиоактивни изотопа. Всичко това съставлява радиоактивните утайки, които придружават експлозиите на супербомби.

Последици от експлозията.

Ударна вълна и топлинен ефект.

Огнена топка.

Изпадам.

Как се формират.

Дълготрайно замърсяване на района с радиоактивни отпадъци.

Геополитическите амбиции на големите сили винаги водят до надпревара във въоръжаването. Развитието на нови военни технологии даде на една или друга страна предимство пред другите. Така човечеството със скокове и граници се приближи до появата на ужасни оръжия - ядрена бомба. От коя дата започва докладът за атомната ера, колко страни на нашата планета имат ядрен потенциал и каква е основната разлика между водородна бомба и атомна бомба? Можете да намерите отговор на тези и други въпроси, като прочетете тази статия.

Каква е разликата между водородна и ядрена бомба?

Всяко ядрено оръжие на базата на вътрешноядрена реакция, чиято сила е в състояние почти мигновено да унищожи голям брой жилищни единици, както и оборудване и всякакви сгради и конструкции. Нека разгледаме класификацията на ядрените бойни глави в експлоатация с някои страни:

Ядрена (атомна) бомба.По време на ядрената реакция и деленето на плутония и урана се освобождава енергия в колосален мащаб. Обикновено една бойна глава съдържа два плутониеви заряда с еднаква маса, които експлодират далеч един от друг.
Водородна (термоядрена) бомба.Енергията се освобождава въз основа на сливането на водородни ядра (оттук и името). Интензивност ударна вълнаи количеството освободена енергия превишава няколко пъти атомната енергия.

Кое е по-мощно: ядрена или водородна бомба?

Докато учените озадачаваха как да използват атомната енергия, получена в процеса на термоядрен синтез на водород за мирни цели, военните вече бяха провели повече от дузина тестове. Оказа се, че заредете няколко мегатона водородна бомба са хиляди пъти по-мощни от атомна бомба. Дори е трудно да си представим какво щеше да се случи с Хирошима (и наистина със самата Япония), ако в 20-килотонната бомба, хвърлена срещу нея, имаше водород.

Помислете за мощната разрушителна сила, която е резултат от експлозия на 50 мегатона водородна бомба:

Огнена топка: диаметър 4,5 -5 километра в диаметър.
Звукова вълна: Експлозията се чува от 800 километра.
Енергия: от освободената енергия човек може да получи изгаряния по кожата, намирайки се на разстояние до 100 километра от епицентъра на експлозията.
ядрена гъба: височината е повече от 70 км, радиусът на капачката е около 50 км.

Атомни бомби с такава мощност никога не са били взривявани досега. Има индикатори за бомбата, хвърлена над Хирошима през 1945 г., но нейният размер е значително по-нисък от описания по-горе водороден разряд:

Огнена топка: диаметър около 300 метра.
ядрена гъба: височина 12 км, радиус на шапката - около 5 км.
Енергия: температурата в центъра на експлозията достигна 3000C°.

Сега в арсенала на ядрените сили са а именно водородни бомби. В допълнение към факта, че те са по-напред в своите характеристики на своите " малки братя“, те са много по-евтини за производство.

Принципът на действие на водородна бомба

Нека го разгледаме стъпка по стъпка, етапи на детониране на водородни бомби:

Детонация на заряда. Зарядът е в специална обвивка. След детонацията неутроните се освобождават и се създава високата температура, необходима за започване на ядрен синтез в основния заряд.
Деление на литий. Под въздействието на неутрони литият се разделя на хелий и тритий.
Термоядрен синтез. Тритият и хелият предизвикват термоядрена реакция, в резултат на което водородът влиза в процеса и температурата вътре в заряда моментално се повишава. Получава се термоядрен взрив.

Принципът на действие на атомна бомба

Детонация на заряда. Снарядът на бомбата съдържа няколко изотопа (уран, плутоний и др.), които се разпадат под действието на детонационното поле и улавят неутрони.
Лавинен процес. Унищожаването на един атом инициира разпадането на още няколко атома. Има верижен процес, който води до разрушаване на голям брой ядра.
Ядрена реакция. За много кратко време всички части на бомбата образуват едно цяло, а масата на заряда започва да надвишава критичната маса. Освобождава се огромно количество енергия, след което настъпва експлозия.

Опасността от ядрена война

Дори в средата на миналия век опасността от ядрена война беше малко вероятна. Две страни имаха атомни оръжия в арсенала си - СССР и САЩ. Лидерите на двете суперсили са били наясно с опасността от използването на оръжия за масово унищожение и надпреварата във въоръжаването най-вероятно е била водена като „конкурентна“ конфронтация.

Разбира се, имаше напрегнати моменти във връзка с властта, но здравият разум винаги надделяваше над амбициите.

Ситуацията се променя в края на 20 век. Не само развитите страни поеха „ядрената палка“ Западна Европа, но и представители на Азия.

Но, както вероятно знаете, " ядрен клуб„се състои от 10 държави. Неофициално се смята, че Израел, а вероятно и Иран, имат ядрени бойни глави. Въпреки че последните, след налагането на икономически санкции срещу тях, се отказаха от развитието на ядрената програма.

След появата на първата атомна бомба учените в СССР и САЩ започнаха да мислят за оръжия, които да не причиняват толкова големи разрушения и замърсяване на вражески територии, но да имат целенасочен ефект върху човешкото тяло. Идеята възникна около създаване на неутронна бомба.

Принципът на действие е взаимодействие на неутронния поток с жива плът и военно оборудване. Повече произведени радиоактивни изотопи мигновено унищожават човек, а танкове, транспортьори и други оръжия за кратко време се превръщат в източници на силна радиация.

Неутронна бомба експлодира на разстояние 200 метра от нивото на земята и е особено ефективна по време на атака на вражески танк. Броня военна техникаДебелина от 250 мм, способна да намали ефекта на ядрена бомба няколко пъти, но е безсилна срещу гама-лъчението на неутронна бомба. Нека разгледаме въздействието на неутронен снаряд с мощност до 1 килотон върху екипажа на танка:

Както разбирате, разликата между водородна и атомна бомба е огромна. Разликата в реакцията на ядрено делене между тези заряди прави водородната бомба е стотици пъти по-разрушителна от атомната бомба.

При използване на термоядрена бомба от 1 мегатон всичко в радиус от 10 километра ще бъде унищожено. Ще пострадат не само сградите и оборудването, но и всички живи същества.

Ръководителите на ядрените държави трябва да помнят това и да използват „ядрената“ заплаха единствено като възпиращ инструмент, а не като нападателно оръжие.

Видео за разликите между атомната и водородната бомба

Това видео ще опише подробно и стъпка по стъпка принципа на действие на атомна бомба, както и основните разлики от водородната:

Водородната бомба (Hydrogen Bomb, HB) е оръжие за масово унищожение с невероятна разрушителна сила (силата й се оценява на мегатона TNT). Принципът на действие на бомбата и нейната структура се основават на използването на енергията от термоядрен синтез на водородни ядра. Процесите, протичащи по време на експлозията, са подобни на тези, протичащи върху звездите (включително Слънцето). Първият тест на VB, подходящ за транспортиране на дълги разстояния (проектиран от А. Д. Сахаров), е извършен в Съветския съюз на полигон близо до Семипалатинск.

Термоядрена реакция

Слънцето съдържа огромни запаси от водород, който е под постоянно влияние на свръхвисоко налягане и температура (около 15 милиона градуса по Келвин). При такава екстремна плазмена плътност и температура, ядрата на водородните атоми случайно се сблъскват едно с друго. Резултатът от сблъсъците е сливането на ядра и в резултат на това образуването на ядра на по-тежък елемент - хелий. Реакции от този тип се наричат термоядрен синтез, те се характеризират с освобождаване на колосални количества енергия.

Законите на физиката обясняват отделянето на енергия по време на термоядрена реакция по следния начин: част от масата на леките ядра, участващи в образуването на по-тежките елементи, остава неизползвана и се превръща в чиста енергия в колосални количества. Ето защо нашето небесно тяло губи приблизително 4 милиона тона материя в секунда, докато освобождава непрекъснат поток от енергия в космоса.

Изотопи на водорода

Най-простият от всички съществуващи атоми е водородният атом. Състои се само от един протон, който образува ядрото, и един електрон, обикалящ около него. В резултат на научни изследвания на водата (H2O) беше установено, че тя съдържа така наречената „тежка“ вода в малки количества. Той съдържа „тежки“ изотопи на водорода (2H или деутерий), чиито ядра освен един протон съдържат и един неутрон (частица, близка по маса до протон, но лишена от заряд).

Науката също така познава трития, третия изотоп на водорода, чието ядро съдържа 1 протон и 2 неутрона. Тритият се характеризира с нестабилност и постоянен спонтанен разпад с освобождаване на енергия (радиация), в резултат на което се образува изотоп на хелий. Следи от тритий се откриват в горните слоеве на земната атмосфера: именно там, под въздействието на космическите лъчи, молекулите на газовете, които образуват въздуха, претърпяват подобни промени. Тритий може да бъде произведен и в ядрен реактор чрез облъчване на изотопа литий-6 с мощен неутронен поток.

Разработка и първи тестове на водородна бомба

В резултат на задълбочен теоретичен анализ експерти от СССР и САЩ стигнаха до извода, че смес от деутерий и тритий улеснява стартирането на реакция на термоядрен синтез. Въоръжени с тези знания, учени от Съединените щати през 50-те години на миналия век започнаха да създават водородна бомба.И още през пролетта на 1951 г. е извършен тестов тест на тестовата площадка Enewetak (атол в Тихия океан), но тогава е постигнат само частичен термоядрен синтез.

Измина малко повече от година и през ноември 1952 г. беше извършен вторият тест на водородна бомба с добив от около 10 Mt TNT. Тази експлозия обаче едва ли може да се нарече експлозия на термоядрена бомба в съвременния смисъл: всъщност устройството представляваше голям контейнер (с размерите на триетажна сграда), пълен с течен деутерий.

Русия също се зае със задачата да подобри атомните оръжия и първата водородна бомба от проекта A.D. Сахаров е тестван на полигона Семипалатинск на 12 август 1953 г. RDS-6 (този тип оръжие за масово унищожение беше наречено „пуфът“ на Сахаров, тъй като неговият дизайн включваше последователно поставяне на слоеве деутерий около заряда на инициатора) имаше мощност от 10 Mt. Въпреки това, за разлика от американската „триетажна къща“, съветската бомба беше компактна и можеше бързо да бъде доставена до мястото за пускане на територията на врага на стратегически бомбардировач.

Приемайки предизвикателството, Съединените щати през март 1954 г. взривиха по-мощна авиационна бомба (15 Mt) на тестова площадка на атола Бикини ( Тихи океан). Тестът предизвика изпускането на голямо количество радиоактивни вещества в атмосферата, част от които паднаха във валеж на стотици километри от епицентъра на експлозията. Японският кораб "Lucky Dragon" и уредите, инсталирани на остров Рогелап, регистрираха рязко увеличение на радиацията.

Тъй като процесите, които възникват по време на детонацията на водородна бомба, произвеждат стабилен, безвреден хелий, се очакваше, че радиоактивните емисии не трябва да надвишават нивото на замърсяване от детонатор за атомен синтез. Но изчисленията и измерванията на действителните радиоактивни утайки се различават значително както по количество, така и по състав. Поради това ръководството на САЩ реши временно да спре проектирането на тези оръжия до пълно проучваневлиянието му върху околната среда и хората.

Видео: тестове в СССР

Цар Бомба - термоядрена бомба на СССР

СССР отбеляза финалната точка във веригата за производство на водородна бомба, когато на 30 октомври 1961 г. на Нова Земля беше изпробвана 50-мегатонна (най-голямата в историята) „Царска бомба“ - резултат от дългогодишната работа на А.Д. изследователска група на. Сахаров. Експлозията е избухнала на височина 4 километра, а ударната вълна е записана три пъти от уреди по цялото земно кълбо. Въпреки факта, че тестът не разкри никакви повреди, бомбата никога не влезе в експлоатация.Но самият факт, че Съветите притежават такова оръжие, направи незаличимо впечатление на целия свят и Съединените щати спряха да натрупват тонажа на своя ядрен арсенал. Русия от своя страна реши да се откаже от въвеждането на бойно дежурство на бойни глави с водородни заряди.

Водородната бомба е сложно техническо устройство, чиято експлозия изисква последователно протичане на редица процеси.

Първо, иницииращият заряд, разположен вътре в корпуса на VB (миниатюрна атомна бомба), детонира, което води до мощно освобождаване на неутрони и създаване на висока температура, необходима за започване на термоядрен синтез в основния заряд. Започва масирана неутронна бомбардировка на вложката от литиев деутерид (получена чрез комбиниране на деутерий с изотопа литий-6).

Под въздействието на неутрони литий-6 се разделя на тритий и хелий. Атомният предпазител в този случай става източник на материали, необходими за осъществяване на термоядрен синтез в самата детонирана бомба.

Смес от тритий и деутерий задейства термоядрена реакция, което води до бързо повишаване на температурата вътре в бомбата и все повече и повече водород участва в процеса.
Принципът на действие на водородна бомба предполага свръхбързото протичане на тези процеси (зарядното устройство и разположението на основните елементи допринасят за това), които за наблюдателя изглеждат мигновени.

Супербомба: делене, синтез, делене

Последователността от процеси, описани по-горе, завършва след началото на реакцията на деутерий с тритий. След това беше решено да се използва ядрено делене, а не синтез на по-тежки. След сливането на ядрата на тритий и деутерий се освобождават свободен хелий и бързи неутрони, чиято енергия е достатъчна, за да инициира деленето на ядрата на уран-238. Бързите неутрони са способни да разделят атоми от урановата обвивка на супербомба. Деленето на един тон уран генерира енергия от около 18 Mt. В този случай енергията се изразходва не само за създаване на взривна вълна и освобождаване на колосално количество топлина. Всеки атом на уран се разпада на два радиоактивни „фрагмента“. Образува се цял „букет“ от различни химични елементи (до 36) и около двеста радиоактивни изотопа. Поради тази причина се образуват множество радиоактивни утайки, регистрирани на стотици километри от епицентъра на експлозията.

След падането на желязната завеса стана известно, че СССР планира да разработи „Цар бомба“ с капацитет 100 Mt. Поради факта, че по това време не е имало самолет, способен да носи такъв масивен заряд, идеята е изоставена в полза на 50 Mt бомба.

Последици от експлозия на водородна бомба

Ударна вълна

Експлозията на водородна бомба води до мащабни разрушения и последствия, като първичното (очевидно, пряко) въздействие е тройно. Най-очевидният от всички директни удари е ударна вълна със свръхвисок интензитет. Разрушителната му способност намалява с отдалечаване от епицентъра на експлозията, а също така зависи от мощността на самата бомба и височината, на която е детонирал зарядът.

Топлинен ефект

Ефектът от термичното въздействие на експлозия зависи от същите фактори като силата на ударната вълна. Но към тях се добавя още нещо - степента на прозрачност на въздушните маси. Мъглата или дори леката облачност рязко намалява радиуса на увреждане, над който топлинна светкавица може да причини сериозни изгаряния и загуба на зрение. Експлозията на водородна бомба (повече от 20 Mt) генерира невероятно количество топлинна енергия, достатъчна за разтопяване на бетон на разстояние 5 км, изпаряване на почти цялата вода от малко езеро на разстояние 10 км, унищожаване на вражески персонал , оборудване и сгради на същото разстояние. В центъра се образува фуния с диаметър 1-2 km и дълбочина до 50 m, покрита с дебел слой стъкловидна маса (няколко метра скали с високо съдържание на пясък се топят почти моментално, превръщайки се в стъкло ).

Според изчисления, базирани на тестове в реалния живот, хората имат 50% шанс да оцелеят, ако:

Разположени са в стоманобетонно укритие (подземно) на 8 км от епицентъра на експлозията (EV);
Намират се в жилищни сгради на разстояние 15 км от ЕП;
Те ще се окажат на открито място на разстояние повече от 20 км от EV с лоша видимост (за „чиста“ атмосфера минималното разстояние в този случай ще бъде 25 км).

С отдалечаване от EV, вероятността за оцеляване при хора, които се намират на открити места, рязко се увеличава. Така че на разстояние 32 км ще бъде 90-95%. Радиус от 40-45 км е границата за първично въздействие на взрив.

Огнена топка

Друг очевиден ефект от експлозията на водородна бомба са самоподдържащите се огнени бури (урагани), образувани в резултат на колосални маси от горими материали, които се вкарват в огненото кълбо. Но въпреки това най-опасната последица от експлозията по отношение на въздействието ще бъде радиационното замърсяване на околната среда на десетки километри наоколо.

Изпадам

Огнената топка, която се появява след експлозията, бързо се запълва с радиоактивни частици в огромни количества (продукти от разпадането на тежки ядра). Размерът на частиците е толкова малък, че когато навлязат в горните слоеве на атмосферата, те могат да останат там много дълго време. Всичко, което огненото кълбо достигне на повърхността на земята, мигновено се превръща в пепел и прах, след което се увлича в огнения стълб. Пламъчните вихри смесват тези частици със заредени частици, образувайки опасна смес от радиоактивен прах, процесът на утаяване на гранулите от който продължава дълго време.

Едрият прах се утаява доста бързо, но финият прах се пренася от въздушни течения на огромни разстояния, като постепенно изпада от новообразувания облак. Големите и най-заредени частици се утаяват в непосредствена близост до ЕК; частици пепел, видими за окото, все още могат да бъдат намерени на стотици километри. Те образуват смъртоносна покривка с дебелина няколко сантиметра. Всеки, който се доближи до него, рискува да получи сериозна доза радиация.

По-малки и неразличими частици могат да „плуват“ в атмосферата в продължение на много години, многократно обикаляйки Земята. Докато паднат на повърхността, те са загубили доста радиоактивност. Най-опасен е стронций-90, който има период на полуразпад от 28 години и генерира стабилна радиация през цялото това време. Появата му се засича от инструменти по целия свят. „Кацайки“ върху тревата и зеленината, той се включва в хранителните вериги. Поради тази причина изследванията на хора, намиращи се на хиляди километри от местата за тестване, разкриват натрупан в костите стронций-90. Дори ако съдържанието му е изключително ниско, перспективата да бъде „депо за съхранение на радиоактивни отпадъци“ не вещае нищо добро за човек, което води до развитие на злокачествени заболявания на костите. В райони на Русия (както и в други страни) в близост до местата за тестови изстрелвания на водородни бомби все още се наблюдава повишен радиоактивен фон, което още веднъж доказва способността на този вид оръжие да остави значителни последствия.