Наслідки водневої бомби. Історія створення першої водневої бомби: наслідки термоядерного вибуху Сучасні небезпеки використання водневої бомби

Цар-бомба - це прізвисько водневої бомби АН602, випробування якої було проведено в Радянському Союзі 1961 року. Ця бомба була найпотужнішою з усіх колись підірваних. Її потужність була така, що спалах від вибуху було видно за 1000 км, а ядерний гриб піднявся майже на 70 км.

Цар-бомба була водневою бомбою. Її створили у лабораторії Курчатова. Потужність бомби була така, що її вистачило б на 3800 Хіросим.

Давайте згадаємо історію її створення…

На початку «атомного віку» Сполучені Штати та радянський Союзвступили в гонку не лише за кількістю атомних бомб, а й за їхньою потужністю.

СРСР, який обзавівся атомним зброєю пізніше конкурента, прагнув вирівняти становище рахунок створення досконаліших і потужніших пристроїв.

Розробку термоядерного пристрою за кодовою назвою «Іван» було розпочато в середині 1950-х років групою фізиків під керівництвом академіка Курчатова. До групи, що займалася цим проектом, входили Андрій Сахаров, Віктор Адамський, Юрій Бабаєв, Юрій Трунов та Юрій Смирнов.

В ході дослідницьких робітВчені також намагалися намацати межі максимальної потужності термоядерного вибухового пристрою.

Теоретична можливість отримання енергії шляхом термоядерного синтезубула відома ще до Другої світової війни, але саме війна та подальша гонка озброєнь поставили питання про створення технічного устрою для практичного створення цієї реакції. Відомо, що в Німеччині в 1944 році велися роботи з ініціювання термоядерного синтезу шляхом стиснення ядерного палива з використанням зарядів звичайної вибухової речовини - але вони не мали успіху, оскільки не вдалося отримати необхідних температур і тиску. США та СРСР вели розробки термоядерної зброї починаючи з 40-х років, практично одночасно випробувавши перші термоядерні пристрої на початку 50-х. У 1952 році на атоле Еніветок США здійснили вибух заряду потужністю 10,4 мегатонни (що в 450 разів більше потужності бомби, скинутої на Нагасакі), а в 1953 в СРСР було випробувано пристрій потужністю 400 кілотонн.

Конструкції перших термоядерних пристроїв були погано пристосовані реального бойового використання. Наприклад, пристрій, випробуваний США в 1952 році, був наземною спорудою висотою з 2-поверховий будинок і вагою понад 80 тонн. Рідке термоядерне пальне зберігалося за допомогою величезної холодильної установки. Тому надалі серійне виробництво термоядерної зброї здійснювалося з використанням твердого палива – дейтериду літію-6. В 1954 США випробували пристрій на його основі на атоле Бікіні, а в 1955 на Семипалатинському полігоні була випробувана нова радянська термоядерна бомба. 1957 року випробування водневої бомби провели у Великій Британії.

Проектні дослідження тривали протягом кількох років, а фінальний етап розробки «виробу 602» припав на 1961 рік і зайняв 112 днів.

Бомба АН602 мала триступінчасту конструкцію: ядерний заряд першого ступеня (розрахунковий внесок у потужність вибуху – 1,5 мегатонни) запускав термоядерну реакцію у другому ступені (внесок у потужність вибуху – 50 мегатонн), а вона, у свою чергу, ініціювала так звану ядер реакцію Джекілла-Хайда» (розподіл ядер у блоках урану-238 під дією швидких нейтронів, що утворюються в результаті реакції термоядерного синтезу) в третьому ступені (ще 50 мегатон потужності), так що загальна розрахункова потужність АН602 становила 101,5 мега.

Однак початковий варіант був відхилений, оскільки в такому вигляді вибух бомби викликав би надзвичайно потужне радіаційне забруднення (яке, однак, за розрахунками все одно серйозно поступалося б тому, що було викликане менш потужними американськими пристроями).
У результаті було вирішено не використовувати «реакцію Джекілла-Хайда» у третьому ступені бомби та замінити уранові компоненти на їх свинцевий еквівалент. Це зменшувало розрахункову потужність вибуху майже вдвічі (до 51,5 мегатонн).

Ще одним обмеженням розробників були можливості авіатехніки. Перший варіант бомби вагою 40 тонн відкинули авіаконструктори з КБ Туполєва - літак-носій не зміг би доставити подібний вантаж до мети.

У результаті сторони досягли компромісу – атомники зменшили вагу бомби вдвічі, а авіаційні конструктори готували для неї спеціальну модифікацію бомбардувальника Ту-95 – Ту-95В.

Виявилося, що помістити заряд у бомболюку не вдасться за жодних умов, тому донести АН602 до мети Ту-95В мав на спеціальній зовнішній підвісці.

Фактично літак-носій був готовий у 1959 році, проте фізикам-атомникам було надано вказівку не форсувати роботи з бомби - саме в цей момент у світі намітилися ознаки зниження напруги у міжнародних відносинах.

На початку 1961 року, однак, ситуація знову загострилася, і проект реанімували.

Остаточна вага бомби разом із парашутною системою становила 26,5 тонн. У виробу виявилося одразу кілька назв – «Великий Іван», «Цар-Бомба» та «Кузькіна мати». Останнє приклеїлося до бомби після виступу радянського лідера Микити Хрущова перед американцями, в якому він пообіцяв їм показати «кузьчину матір».

Про те, що Радянський Союз планує найближчим часом випробувати надпотужний термоядерний заряд, в 1961 Хрущов цілком відкрито говорив іноземним дипломатам. 17 жовтня 1961 року про майбутні випробування радянський лідер заявив у доповіді на XXII з'їзді партії.

Місцем випробувань було визначено полігон «Сухий Ніс» на Новій Землі. Підготовку до вибуху було завершено в останніх числах жовтня 1961 року.

Літак-носій Ту-95В базувався на аеродромі у Ваєнзі. Тут же у спеціальному приміщенні проводилася остаточна підготовка до випробувань.

Вранці 30 жовтня 1961 року екіпаж льотчика Андрія Дурновцева отримав наказ вилетіти до району полігону та зробити скидання бомби.

Злетівши з аеродрому у Ваензі, Ту-95В за дві години досяг розрахункової точки. Бомбу на парашутній системі було скинуто з висоти 10 500 метрів, після чого льотчики одразу почали виводити машину з небезпечного району.

Об 11:33 за московським часом на висоті 4 км над метою було здійснено вибух.

Потужність вибуху помітно перевищила розрахункову (51,5 мегатонн) і становила від 57 до 58,6 мегатонн у тротиловому еквіваленті.

Принцип дії:

Дія водневої бомби ґрунтується на використанні енергії, що виділяється при реакції термоядерного синтезу легких ядер. Саме ця реакція протікає в надрах зірок, де під дією надвисоких температур та гігантського тиску ядра водню стикаються та зливаються у більш важкі ядра гелію. Під час реакції частина маси ядер водню перетворюється на велику кількість енергії - завдяки цьому зірки і виділяють величезну кількість енергії постійно. Вчені скопіювали цю реакцію з використанням ізотопів водню – дейтерію та тритію, що й дало назву «воднева бомба». Спочатку для виробництва зарядів використовувалися рідкі ізотопи водню, а згодом став використовуватися дейтерид літію-6, тверда речовина, з'єднання дейтерію та ізотопу літію.

Дейтерид літію-6 є основним компонентом водневої бомби, термоядерним пальним. У ньому вже зберігається дейтерій, а ізотоп літію служить сировиною для утворення тритію. Для початку реакції термоядерного синтезу потрібно створити високу температуру та тиск, а також виділити з літію-6 тритій. Ці умови забезпечують в такий спосіб.

Оболонку контейнера для термоядерного пального роблять з урану-238 і пластику, поруч із контейнером розміщують звичайний ядерний заряд потужністю кілька кілотонн - його називають тригером, або зарядом-ініціатором водневої бомби. Під час вибуху плутонієвого заряду-ініціатора під дією потужного рентгенівського випромінювання оболонка контейнера перетворюється на плазму, стискаючись у тисячі разів, що створює необхідний високий тиск та величезну температуру. Одночасно з цим нейтрони, що випускають плутонію, взаємодіють з літієм-6, утворюючи тритій. Ядра дейтерію та тритію взаємодіють під дією надвисоких температури та тиску, що і призводить до термоядерного вибуху.

Якщо зробити кілька шарів урану-238 та дейтериду літію-6, то кожен з них додасть свою потужність до вибуху бомби – тобто така «шаровка» дозволяє нарощувати потужність вибуху практично необмежено. Завдяки цьому водневу бомбу можна зробити майже будь-якої потужності, причому вона буде набагато дешевшою за звичайну ядерну бомбу такої ж потужності.

Свідки випробування кажуть, що нічого подібного у житті їм більше спостерігати не доводилося. Ядерний гриб вибуху здійнявся на висоту 67 кілометрів, світлове випромінювання потенційно могло викликати опіки третього ступеня на відстані до 100 кілометрів.

Спостерігачі повідомляли, що в епіцентрі вибуху скелі набули напрочуд рівну форму, а земля перетворилася на якусь подобу військового плацу. Повне знищення було досягнуто на площі, що дорівнює території Парижа.

Іонізація атмосфери стала причиною перешкод радіозв'язку навіть за сотні кілометрів від полігону протягом близько 40 хвилин. Відсутність радіозв'язку переконала вчених - випробування пройшли якнайкраще. Ударна хвиля, що виникла внаслідок вибуху «Цар-бомби», тричі обігнула земну кулю. Звукова хвиля, породжена вибухом, докотилася до острова Діксон на відстані близько 800 км.

Незважаючи на сильну хмарність, свідки бачили вибух навіть на відстані тисячі кілометрів та могли його описати.

Радіоактивне зараження від вибуху виявилося мінімальним, як і планували розробники, - понад 97 % потужності вибуху давала реакція термоядерного синтезу, що практично не створює радіоактивного забруднення.

Це дозволило вченим приступити до дослідження результатів випробувань на дослідному полі вже за дві години після вибуху.

Вибух «Цар-бомби» справді справив враження на весь світ. Вона виявилася потужнішою за найпотужнішу американську бомбу в чотири рази.

Існувала теоретична можливість створення ще потужніших зарядів, проте від реалізації таких проектів було вирішено відмовитися.

Як не дивно, головними скептиками виявились військові. З їхньої точки зору, практичного сенсу подібна зброя не мала. Як накажете його доставляти в «лігво ворога»? Ракети в СРСР вже були, але долетіти до Америки з таким вантажем їм було не під силу.

Стратегічні бомбардувальники також були не в змозі долетіти до США з такою «поклажею». До того ж, вони ставали легкою мішенню для засобів ППО.

Вчені-атомники виявилися куди більшими ентузіастами. Висувались плани розміщення біля берегів США кількох надбомб потужністю 200–500 мегатонн, вибух яких мав викликати гігантське цунамі, яке змило б Америку в буквальному значенні слова.

Академік Андрій Сахаров, майбутній правозахисник та лауреат Нобелівської преміїсвіту, висунув інший план. «Носієм може з'явитися велика торпеда, що запускається з підводного човна. Я фантазував, що можна розробити для такої торпеди прямоточний водопаровий атомний реактивний двигун. Метою атаки з відстані кількох сотень кілометрів мають стати порти противника. Війна на морі програно, якщо знищено порти, - у цьому нас запевняють моряки. Корпус такої торпеди може бути дуже міцним, їй не будуть страшні міни та сіті загородження. Звичайно, руйнування портів - як надводним вибухом "торпеди, що вискочила" з води зі 100-мегатонним зарядом, так і підводним вибухом, - неминуче пов'язане з дуже великими людськими жертвами», - писав учений у своїх спогадах.

Про свою ідею Сахаров розповів віце-адміралу Петру Фоміну. Досвідчений моряк, який очолював «атомний відділ» при Головкомі ВМФ СРСР, жахнувся від задуму вченого, назвавши проект «людожерським». За словами Сахарова, він засоромився і більше ніколи до цієї ідеї не повертався.

Вчені та військові за успішне проведення випробувань «Цар-бомби» отримали щедрі нагороди, але сама ідея надпотужних термоядерних зарядів почала йти в минуле.

Конструктори ядерної зброї зосередилися на речах менш ефектних, але набагато ефективніших.

А вибух «Цар-бомби» і досі залишається найпотужнішим із тих, що будь-коли були зроблені людством.

Цар-бомба у цифрах:

Вага: 27 тонн
Довжина: 8 метрів
Діаметр: 2 метра
Потужність: 55 мегатон у тротиловому еквіваленті
Висота ядерного гриба: 67 км
Діаметр основи гриба: 40 км
Діаметр вогняної кулі: 4.6 км
Відстань, на якій вибух викликав опіки шкіри: 100 км
Відстань видимості вибуху: 1 000 км
Кількість тротилу необхідна, щоб зрівнятися за потужністю з цар-бомбою: гігантський тротиловий куб зі стороною 312 метрів (висота Ейфелевої вежі)

джерела

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

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

http://lllolll.ru/tsar-bomb

І ще трохи про немирний АТОМ: ось наприклад, а ось. А було ще й таке, що й були ж ще Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -

Зміст статті

Воднева бомба,зброя великої руйнівної сили (порядку мегатон у тротиловому еквіваленті), принцип дії якого заснований на реакції термоядерного синтезу легких ядер. Джерелом енергії вибуху є процеси, аналогічні до процесів, що протікають на Сонці та інших зірках.

Термоядерні реакції.

У надрах Сонця міститься гігантське кількість водню , що у стані надвисокого стискування за нормальної температури бл. 15 000 000 К. При настільки високих температурі і щільності плазми ядра водню відчувають постійні зіткнення один з одним, частина з яких завершується їх злиттям і зрештою утворенням важких ядер гелію. Подібні реакції, які мають назву термоядерного синтезу, супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Відповідно до законів фізики, енерговиділення при термоядерному синтезі обумовлено тим, що при утворенні більш важкого ядра частина маси легких ядер, що увійшли до його складу, перетворюється на колосальну кількість енергії. Саме тому Сонце, маючи гігантську масу, у процесі термоядерного синтезу щодня втрачає бл. 100 млрд. т речовини і виділяє енергію, завдяки якій стало можливим життя на Землі.

Ізотопи водню.

Атом водню – найпростіший із усіх існуючих атомів. Він складається з одного протона, що є його ядром, довкола якого обертається єдиний електрон. Ретельні дослідження води (H 2 O) показали, що в ній у нікчемній кількості є «важка» вода, що містить «важкий ізотоп» водню – дейтерій (2 H). Ядро дейтерію складається з протону і нейтрону – нейтральної частки, за масою близькою до протону.

Існує третій ізотоп водню - тритій, в ядрі якого містяться один протон і два нейтрони. Тритій нестабільний і зазнає мимовільного радіоактивного розпаду, перетворюючись на ізотоп гелію. Сліди тритію виявлено в атмосфері Землі, де він утворюється в результаті взаємодії космічних променів з молекулами газів, що входять до складу повітря. Тритій отримують штучним шляхом у ядерному реакторі, опромінюючи ізотоп літій-6 потоком нейтронів.

Розробка водневої бомби.

Попередній теоретичний аналіз показав, що термоядерний синтез найлегше здійснити в суміші дейтерію та тритію. Взявши це за основу, вчені США на початку 1950 року розпочали реалізацію проекту зі створення водневої бомби (HB). Перші випробування модельного ядерного пристрою були проведені на полігоні Еніветок навесні 1951; термоядерний синтез був лише частковим. Значний успіх був досягнутий 1 листопада 1951 року при випробуванні масивного ядерного пристрою, потужність вибуху якого склала 4 8 Мт в тротиловому еквіваленті.

Перша воднева авіабомба була підірвана в СРСР 12 серпня 1953 року, а 1 березня 1954 року на атоле Бікіні американці підірвали потужнішу (приблизно 15 Мт) авіабомбу. З того часу обидві держави проводили вибухи вдосконалених зразків мегатонної зброї.

Вибух на атоле Бікіні супроводжувався викидом великої кількостірадіоактивні речовини. Частина з них випала за сотні кілометрів від місця вибуху на японське рибальське судно «Щасливий дракон», а інша покрила острів Ронгелап. Оскільки в результаті термоядерного синтезу утворюється стабільний гелій, радіоактивність при вибуху суто водневої бомби має бути не більшою, ніж у атомного детонатора термоядерної реакції. Однак у розглянутому випадку прогнозовані та реальні радіоактивні опади значно розрізнялися за кількістю та складом.

Механізм дії водневої бомби

Послідовність процесів, що відбуваються під час вибуху водневої бомби, можна наступним чином. Спочатку вибухає заряд-ініціатор термоядерної реакції (невелика атомна бомба), що знаходиться всередині оболонки HB, в результаті чого виникає нейтронний спалах і створюється висока температура, необхідна для ініціації термоядерного синтезу. Нейтрони бомбардують вкладиш з дейтериду літію – з'єднання дейтерію з літієм (використовується ізотоп літію з масовим числом 6). Літій-6 під дією нейтронів розщеплюється на гелій та тритій. Таким чином, атомний запал створює необхідні для синтезу матеріали безпосередньо в наведеній в дію бомбі.

Потім починається термоядерна реакція в суміші дейтерію з тритієм, температура всередині бомби стрімко наростає, залучаючи до синтезу все більшу кількість водню. При подальшому підвищенні температури могла б початися реакція між ядрами дейтерію, характерна для водневої бомби. Всі реакції, звичайно, протікають настільки швидко, що сприймаються як миттєві.

Поділ, синтез, поділ (супербомба).

Насправді у бомбі описана вище послідовність процесів закінчується на стадії реакції дейтерію з тритієм. Далі конструктори бомби воліли використовувати не синтез ядер, які розподіл. В результаті синтезу ядер дейтерію і тритію утворюються гелій і швидкі нейтрони, енергія яких досить велика, щоб викликати поділ ядер урану-238 (основний ізотоп урану значно дешевший, ніж уран-235, що використовується в звичайних атомних бомбах). Швидкі нейтрони розщеплюють атоми уранової оболонки супербомби. Розподіл однієї тонни урану створює енергію, еквівалентну 18 Мт. Енергія йде не лише на вибух та виділення тепла. Кожне ядро урану розщеплюється на два радіоактивні «уламки». До продуктів поділу входять 36 різних хімічних елементівта майже 200 радіоактивних ізотопів. Все це і становить радіоактивні опади, які супроводжують вибухи супербомбів.

Завдяки унікальній конструкції та описаному механізму дії зброю такого типу може бути зроблено як завгодно потужною. Воно набагато дешевше за атомні бомби тієї ж потужності.

Наслідки вибуху.

Ударна хвиля та тепловий ефект.

Пряма (первинна) дія вибуху супербомби носить потрійний характер. Найбільш очевидний з прямих впливів – це ударна хвиля величезної інтенсивності. Сила її впливу, яка залежить від потужності бомби, висоти вибуху над поверхнею землі та характеру місцевості, зменшується з віддаленням від епіцентру вибуху. Теплова дія вибуху визначається тими ж чинниками, але, крім того, залежить і від прозорості повітря – туман різко зменшує відстань, на якій тепловий спалах може спричинити серйозні опіки.

Згідно з розрахунками, під час вибуху в атмосфері 20-мегатонної бомби люди залишаться живими в 50% випадків, якщо вони 1) ховаються в підземному залізобетонному притулку на відстані приблизно 8 км від епіцентру вибуху (ЕВ), 2) знаходяться у звичайних міських будівлях на відстані ок. . 15 км від ЕВ, 3) опинилися на відкритому місці з відривом бл. 20 км від ЕВ. В умовах поганої видимості та на відстані не менше 25 км, якщо атмосфера чиста, для людей, що знаходяться на відкритій місцевості, можливість уціліти швидко зростає з віддаленням від епіцентру; з відривом 32 км її розрахункова величина становить понад 90%. Площа, на якій проникне випромінювання, що виникає під час вибуху, викликає летальний кінець, порівняно невелика навіть у разі супербомби високої потужності.

Вогненна куля.

Залежно від складу і маси пального матеріалу, залученого в вогненну кулю, можуть утворюватися гігантські вогняні урагани, що самопідтримуються, бушують протягом багатьох годин. Однак найнебезпечніший (хоч і вторинне) наслідок вибуху – це радіоактивне зараження довкілля.

Радіоактивні опади.

Як вони утворюються?

При вибуху бомби вогненна куля, що виникла, наповнюється величезною кількістю радіоактивних частинок. Зазвичай, ці частинки настільки малі, що, потрапивши у верхні шари атмосфери, можуть залишатися там протягом тривалого часу. Але якщо вогненна куля стикається з поверхнею Землі, все, що на ній знаходиться, вона перетворює на розпечені пил і попіл і втягує їх у вогненний смерч. У вихорі полум'я вони перемішуються та зв'язуються з радіоактивними частинками. Радіоактивний пил, крім найбільшого, осідає не відразу. Дрібніший пил носиться хмарою, що виникла в результаті вибуху, і поступово випадає в міру руху її за вітром. Безпосередньо в місці вибуху радіоактивні опади можуть бути надзвичайно інтенсивними - в основному це великий пил, що осідає на землю. За сотні кілометрів від місця вибуху і на далеких відстанях на землю випадають дрібні, але все ще видимі оком частинки попелу. Часто вони утворюють схожий на сніг, що випав, покрив, смертельно небезпечний для всіх, хто виявиться поблизу. Ще дрібніші і невидимі частки, перш ніж вони осядуть на землю, можуть мандрувати в атмосфері місяцями і навіть роками, багато разів огинаючи земну кулю. На момент випадання їхня радіоактивність значно слабшає. Найбільш небезпечним залишається випромінювання стронцію-90 з періодом напіврозпаду 28 років. Його випадання чітко спостерігається у світі. Осідаючи на листі та траві, він потрапляє в харчові ланцюги, що включають і людину. Як наслідок цього, в кістках жителів більшості країн виявлені помітні, хоча й небезпеки, що становлять поки що, кількості стронцію-90. Накопичення стронцію-90 у кістках людини у довгостроковій перспективі дуже небезпечне, оскільки призводить до утворення кісткових злоякісних пухлин.

Тривале зараження території радіоактивними опадами.

У разі воєнних дій застосування водневої бомби призведе до негайного радіоактивного забруднення території в радіусі прибл. 100 км. від епіцентру вибуху. При вибуху супербомби забрудненим виявиться район десятки тисяч квадратних кілометрів. Така величезна площа поразки однією-єдиною бомбою робить її зовсім новим видом зброї. Навіть якщо супербомба не влучить у ціль, тобто. не вразить об'єкт ударно-тепловим впливом, проникаюче випромінювання і радіоактивні опади, що супроводжують вибух, зроблять навколишній простір непридатним для проживання. Такі опади можуть тривати багато днів, тижнів і навіть місяців. Залежно від кількості інтенсивність радіації може досягти смертельно небезпечного рівня. Порівняно невеликої кількості супербомб достатньо, щоб повністю покрити велику країну шаром смертельно небезпечного для всього живого радіоактивного пилу. Таким чином, створення надбомби ознаменувало початок епохи, коли стало можливим зробити непридатними для проживання цілі континенти. Навіть через тривалий час після припинення прямої дії радіоактивних опадів зберігатиметься небезпека, обумовлена високою радіотоксичністю таких ізотопів, як стронцій-90. З продуктами харчування, вирощеними на забруднених цим ізотопом ґрунтах, радіоактивність надходитиме в організм людини.

Зміст статті

Термоядерні реакції.

Ізотопи водню.

Розробка водневої бомби.

Вибух на атоле Бікіні супроводжувався викидом великої кількості радіоактивних речовин. Частина з них випала за сотні кілометрів від місця вибуху на японське рибальське судно «Щасливий дракон», а інша покрила острів Ронгелап. Оскільки в результаті термоядерного синтезу утворюється стабільний гелій, радіоактивність при вибуху суто водневої бомби має бути не більшою, ніж у атомного детонатора термоядерної реакції. Однак у розглянутому випадку прогнозовані та реальні радіоактивні опади значно розрізнялися за кількістю та складом.

Механізм дії водневої бомби

Поділ, синтез, поділ (супербомба).

Насправді у бомбі описана вище послідовність процесів закінчується на стадії реакції дейтерію з тритієм. Далі конструктори бомби воліли використовувати не синтез ядер, які розподіл. В результаті синтезу ядер дейтерію і тритію утворюються гелій і швидкі нейтрони, енергія яких досить велика, щоб викликати поділ ядер урану-238 (основний ізотоп урану значно дешевший, ніж уран-235, що використовується в звичайних атомних бомбах). Швидкі нейтрони розщеплюють атоми уранової оболонки супербомби. Розподіл однієї тонни урану створює енергію, еквівалентну 18 Мт. Енергія йде не лише на вибух та виділення тепла. Кожне ядро урану розщеплюється на два радіоактивні «уламки». До продуктів поділу входять 36 різних хімічних елементів і майже 200 радіоактивних ізотопів. Все це і становить радіоактивні опади, які супроводжують вибухи супербомбів.

Наслідки вибуху.

Ударна хвиля та тепловий ефект.

Вогненна куля.

Залежно від складу і маси пального матеріалу, залученого в вогненну кулю, можуть утворюватися гігантські вогняні урагани, що самопідтримуються, бушують протягом багатьох годин. Проте найнебезпечніший (хоч і вторинне) наслідок вибуху – це радіоактивне зараження довкілля.

Радіоактивні опади.

Як вони утворюються?

Тривале зараження території радіоактивними опадами.

Геополітичні амбіції великих держав завжди веди до гонки озброєння. Розробка нових військових технологій давала тій чи іншій країні переваги над іншими. Так семимильними кроками людство підійшло до виникнення страшної зброї. ядерної бомби. З якої дати пішов звіт атомної ери, скільки країн нашої планети мають ядерний потенціал і в чому принципова відмінність водневої бомби від атомної? На ці та інші питання ви зможете знайти відповідь, прочитавши цю статтю.

Чим відрізняється воднева бомба від ядерної

Будь-яка ядерна зброя ґрунтується на внутрішньоядерній реакції, Потужність якої здатна майже миттєво знищити як велику кількість живої одиниці, так і техніку, і всілякі будівлі та споруди. Розглянемо класифікацію ядерних боєголовок, що знаходяться на озброєнні деяких країн:

Ядерна (атомна) бомба.У процесі ядерної реакції та поділу плутонію та урану відбувається виділення енергії колосальних масштабів. Зазвичай в одному боєголовку знаходиться від двох зарядів плутонію однакової маси, які вибухають один від одного.
Воднева (термоядерна) бомба.Енергія виділяється з урахуванням синтезу ядер водню (звідси пішла і назва). Інтенсивність ударної хвиліі кількість енергії, що виділяється, перевищує атомну в рази.

Що потужніше: ядерна чи воднева бомба?

Поки вчені ламали голову над тим, як пустити атомну енергію, отриману в процесі термоядерного синтезу водню в мирні цілі, військові вже провели не один десяток випробувань. З'ясувалося, що заряд у кілька мегатонн водневої бомби потужніші за атомну в тисячі разів. Навіть важко уявити, що було б із Хіросимою (та й із самою Японією), якби в кинутій на неї 20-кілотонній бомбі був водень.

Розглянемо потужну руйнівну силу, яка виходить при вибуху водневої бомби в 50 мегатонн.

Вогненна куля: діаметр 4,5 -5 кілометра в діаметрі.
Звукова хвиля: вибух можна почути, перебуваючи на відстані 800 кілометрів.
Енергія: від звільненої енергії людина може отримати опіки шкірного покриву, перебуваючи від епіцентру вибуху до 100 кілометрів.
Ядерний гриб: висота понад 70 км заввишки, радіус шапки - близько 50 км.

Атомні бомби такої потужності ще жодного разу не підривали. Є показники бомби скинутої на Хіросіму в 1945 році, але своїми розмірами вона значно поступалася водневому розряду, описаному вище:

Вогненна куля: діаметр близько 300 метрів.
Ядерний грибОсі: висота 12 км, радіус шапки - близько 5 км.
Енергіятемпература в центрі вибуху досягала 3000С°.

Нині на озброєнні ядерних держав стоять саме водневі бомби. Крім того, що вони випереджають за своїми характеристиками. малих братів», вони значно дешевші у виробництві.

Принцип дії водневої бомби

Розберемо покроково, етапи приведення в дію водневих бомб:

Детонація заряду. Заряд знаходиться у спеціальній оболонці. Після детонації йде викид нейтронів і створюється висока температура, необхідна початку ядерного синтезу у головному заряді.
Розщеплення літію. Під впливом нейтронів, літій розщеплюється на гелій та тритій.
Термоядерний синтез. Тритій і гелій запускають термоядерну реакцію, внаслідок чого процес вступає водень, і температура всередині заряду миттєво зростає. Відбувається термоядерний вибух.

Принцип дії атомної бомби

Детонація заряду. В оболонці бомби є кілька ізотопів (уран, плутоній тощо), які поле детонації розпадаються і захоплюють нейтрони.
Лавиноподібний процес. Руйнування одного атома, ініціюють до розпаду ще кількох атомів. Йде ланцюговий процес, який спричиняє руйнування великої кількості ядер.
Ядерна реакція. За дуже короткий час усі частини бомби утворюють одне ціле, і маса заряду починає перевищувати критичну масу. Звільняється величезна кількість енергії, після чого відбувається вибух.

Небезпека ядерної війни

Ще в середині минулого століття небезпека ядерної війни була малоймовірною. У своєму арсеналі атомну зброю мали дві країни – СРСР та США. Лідери двох супердержав чудово розуміли небезпеку застосування зброї масового ураження, і гонка озброєнь велася, швидше за все, як «змагання протистояння».

Безумовно напружені моменти щодо держав були, але здоровий глузд завжди брав гору над амбіціями.

Ситуація змінилася наприкінці ХХ століття. «Ядерною палицею» заволоділи не лише розвинені країни західної Європи, а й представники Азії.

Але, як ви напевно знаєте, « ядерний клуб» складається із 10 країн. Неофіційно вважається, що ядерні боєголовки має Ізраїль, і, можливо, Іран. Хоча останні після накладання на них економічних санкцій відмовилися від розвитку ядерної програми.

Після виникнення першої атомної бомби, вчені СРСР та США почали думати про зброю, яка б не несла таких великих руйнувань та зараження територій противника, а цілеспрямовано діяла на організм людини. Виникла ідея про створення нейтронної бомби.

Принцип дії полягає в взаємодії нейтронного потоку з живою плоттю та військовою технікою . Утворені радіоактивніші ізотопи моментально знищують людину, а танки, транспортери та іншу зброю на короткий час стають джерелами сильного випромінювання.

Нейтронна бомба вибухає з відривом 200 метрів рівня землі, і особливо ефективна при танкової атаці противника. Броня військової техніки завтовшки 250 мм, здатна зменшити дії ядерної бомби в рази, але безсила перед гамма-випромінюваннями нейтронної бомби. Розглянемо дії нейтронного снаряда потужністю до 1 кілотонна на екіпаж танка:

Як ви зрозуміли, відмінність водневої бомби від атомної величезна. Різниця в реакції ядерного поділу між цими зарядами робить водневу бомбу руйнівнішою за атомну в сотні разів.

При використанні термоядерної бомби в 1 мегатонн, у радіусі 10 кілометрів буде знищено все. Постраждають не лише споруди та техніка, а й усе живе.

Про це повинні пам'ятати глави ядерних країн, і використовувати «ядерну» загрозу виключно як інструмент стримування, а не як наступальну зброю.

Відео про відмінності атомної та водневої бомби

На цьому відео буде докладно та покроково описано принцип дії атомної бомби, а також основні відмінності від водневої:

Воднева бомба (Hydrogen Bomb, HB, ВБ) - зброя масового ураження, що має неймовірну руйнівну силу (її потужність оцінюється мегатоннами в тротиловому еквіваленті). Принцип дії бомби та схема будови базується на використанні енергії термоядерного синтезу ядер водню. Процеси, які відбуваються під час вибуху, аналогічні тим, що протікають на зірках (зокрема і Сонце). Перше випробування придатної для транспортування великі відстані СБ (проекту А.Д.Сахарова) було проведено у Радянському Союзі на полігоні під Семипалатинськом.

Термоядерна реакція

Сонце містить у собі величезні запаси водню, що перебуває під постійною дією надвисокого тиску та температури (близько 15 млн градусів Кельвіна). За такої позамежної щільності та температури плазми ядра атомів водню хаотично зіштовхуються один з одним. Результатом зіткнень стає злиття ядер, і, як наслідок, утворення ядер важчого елемента — гелію. Реакції такого типу називають термоядерним синтезом, їм характерно виділення колосальної кількості енергії.

Закони фізики пояснюють енерговиділення при термоядерній реакції наступним чином: частина маси легких ядер, що беруть участь в утворенні більш важких елементів, залишається незадіяною і перетворюється на чисту енергію в колосальних кількостях. Саме тому наше небесне світило втрачає приблизно 4 млн т речовини в секунду, виділяючи при цьому в космічний простір безперервний потік енергії.

Ізотопи водню

Найпростішим із усіх існуючих атомів є атом водню. До його складу входить лише один протон, що утворює ядро, і єдиний електрон, що обертається навколо нього. В результаті наукових досліджень води (H2O) було встановлено, що в ній у малих кількостях є так звана «важка» вода. Вона містить важкі ізотопи водню (2H або дейтерій), ядра яких, крім одного протона, містять так само один нейтрон (частку, близьку за масою до протону, але позбавлену заряду).

Науці відомий також тритій - третій ізотоп водню, ядро якого містить 1 протон і одразу 2 нейтрони. Для тритію характерна нестабільність та постійний мимовільний розпад із виділенням енергії (радіації), внаслідок чого утворюється ізотоп гелію. Сліди тритію знаходять у верхніх шарах атмосфери Землі: саме там, під дією космічних променів молекули газів, що утворюють повітря, зазнають таких змін. Отримання тритію можливе також і в ядерному реакторі шляхом опромінення ізотопу літій-6 потужним потоком нейтронів.

Розробка та перші випробування водневої бомби

В результаті ретельного теоретичного аналізу фахівці з СРСР і США дійшли висновку, що суміш дейтерію і тритію дозволяє найлегше запускати реакцію термоядерного синтезу. Озброївшись цими знаннями, вчені зі США в 50-х роках минулого століття взялися за створення водневої бомби.І вже навесні 1951 року, на полігоні Еніветок (атол у Тихому океані) було проведено тестове випробування, проте тоді вдалося досягти лише часткового термоядерного синтезу.

Пройшло ще трохи більше року, і в листопаді 1952 було проведено друге випробування водневої бомби потужністю близько 10 Мт у тротиловому еквіваленті. Однак той вибух важко назвати вибухом термоядерної бомби в сучасному розумінні: по суті, пристрій був великою ємністю (розміром з триповерховий будинок), наповнену рідким дейтерієм.

У Росії також взялися за вдосконалення атомної зброї, і перша воднева бомба проекту А.Д. Сахарова було випробувано на Семипалатинському полігоні 12 серпня 1953 року. РДС-6 (цей тип зброї масового ураження прозвали «шаровою» Сахарова, оскільки його схема мала на увазі послідовне розміщення шарів дейтерію, що оточують заряд-ініціатор) мала потужність 10 Мт. Однак, на відміну від американського «триповерхового будинку», радянська бомба була компактною, і її можна було оперативно доставити до місця викиду на території противника на стратегічному бомбардувальнику.

Прийнявши виклик, США в березні 1954 року здійснили вибух більш потужної авіабомби (15 Мт) на випробувальному полігоні на атоле Бікіні ( Тихий океан). Випробування спричинило викид в атмосферу великої кількості радіоактивних речовин, частина з яких випала з опадами за сотні кілометрів від епіцентру вибуху. Японське судно «Щасливий дракон» та прилади, встановлені на острові Рогелап, зафіксували різке підвищення радіації.

Так як в результаті процесів, що відбуваються при детонації водневої бомби, утворюється стабільний, безпечний гелій, очікувалося, що радіоактивні викиди не повинні перевищувати забруднення від атомного детонатора термоядерного синтезу. Але розрахунки та виміри реальних радіоактивних опадів сильно різнилися, причому як за кількістю, так і за складом. Тому в керівництві США було ухвалено рішення тимчасово призупинити проектування даного озброєння до повного вивченняйого впливу на навколишнє середовище та людину.

Відео: випробування в СРСР

Цар-бомба – термоядерна бомба СРСР

Жирну точку в ланцюгу набору тоннажу водневих бомб поставив СРСР, коли 30 жовтня 1961 року на Новій Землі було проведено випробування 50-мегатонної (найбільшої історії) «Цар-бомби» — результату багаторічної праці дослідницької групи А.Д. Сахарова. Вибух пролунав на висоті 4 кілометри, а ударну хвилю тричі зафіксували прилади по всій земній кулі. Незважаючи на те, що випробування не виявило жодних збоїв, бомба на озброєння так і не надійшла.Натомість сам факт володіння Радами таким озброєнням справив незабутнє враження на весь світ, а в США припинили набирати тоннаж ядерного арсеналу. У Росії, у свою чергу, вирішили відмовитися від введення на бойове чергування боєголовок із водневими зарядами.

Воднева бомба - найскладніший технічний пристрій, вибух якого вимагає послідовного перебігу низки процесів.

Спочатку відбувається детонація заряду-ініціатора, що знаходиться всередині оболонки СБ (мініатюрна атомна бомба), результатом якої стає потужний викид нейтронів та створення високої температури, необхідної для початку термоядерного синтезу в основному заряді. Починається масоване нейтронне бомбардування вкладиша з дейтериду літію (одержують з'єднанням дейтерію з ізотопом літію-6).

Під дією нейтронів відбувається розщеплення літію-6 на тритій та гелій. Атомний запал у цьому випадку стає джерелом матеріалів, необхідних для протікання термоядерного синтезу в самій бомбі, що здетонувала.

Суміш тритію та дейтерію запускає термоядерну реакцію, внаслідок чого відбувається стрімке підвищення температури всередині бомби, і в процес залучається все більше і більше водню.
Принцип дії водневої бомби має на увазі надшвидке протікання даних процесів (пристрій заряду і схема розташування основних елементів сприяє цьому), які для спостерігача виглядають миттєвими.

Супербомба: поділ, синтез, поділ

Послідовність процесів, описаних вище, закінчується після початку реагування дейтерію з тритієм. Далі було вирішено використовувати розподіл ядер, а чи не синтез більш важких. Після злиття ядер тритію та дейтерію виділяється вільний гелій та швидкі нейтрони, енергії яких достатньо для ініціації початку поділу ядер урану-238. Швидким нейтронам під силу розщепити атоми з уранової оболонки супербомби. Розщеплення тонни урану генерує енергію близько 18 Мт. При цьому енергія витрачається не лише на створення вибухової хвилі та виділення колосальної кількості тепла. Кожен атом урану розпадається на два радіоактивні «уламки». Утворюється цілий «букет» із різних хімічних елементів (до 36) та близько двохсот радіоактивних ізотопів. Саме з цієї причини й утворюються численні радіоактивні опади, які реєструються за сотні кілометрів від епіцентру вибуху.

Після падіння «залізної завіси» стало відомо, що в СРСР планували розробку «Цар бомби», потужністю 100 Мт. Через те, що тоді не було літака, здатного нести такий потужний заряд, від ідеї відмовилися на користь 50 Мт бомби.

Наслідки вибуху водневої бомби

Ударна хвиля

Вибух водневої бомби спричиняє масштабні руйнування та наслідки, а первинний (явний, прямий) вплив має потрійний характер. Найочевидніше з усіх прямих впливів - ударна хвиля надвисокої інтенсивності. Її руйнівна здатність зменшується при віддаленні від епіцентру вибуху, а також залежить від потужності самої бомби та висоти, на якій відбулася детонація заряду.

Тепловий ефект

Ефект від теплового впливу вибуху залежить від тих самих чинників, як і потужність ударної хвилі. Але до них додається ще один – ступінь прозорості повітряних мас. Туман або навіть незначна хмарність різко зменшує радіус ураження, на якому тепловий спалах може стати причиною серйозних опіків та втрати зору. Вибух водневої бомби (більше 20 Мт) генерує неймовірну кількість теплової енергії, достатньої, щоб розплавити бетон на відстані 5 км, випарувати воду практично всю воду з невеликого озера на відстані 10 км, знищити живу силу противника, техніку та споруди на тій самій відстані. . У центрі утворюється вирва діаметром 1-2 км і глибиною до 50 м, покрита товстим шаром склоподібної маси (кілька метрів порід, що мають великий вміст піску, майже миттєво плавляться, перетворюючись на скло).

Згідно з розрахунками, отриманими в ході реальних випробувань, люди отримують 50% ймовірність залишитися живими, якщо вони:

Знаходяться у залізобетонному притулку (підземному) за 8 км від епіцентру вибуху (ЕВ);
Знаходяться у житлових будинках на відстані 15 км від ЕВ;
Виявляться на відкритій території на відстані понад 20 км від ЕВ при поганій видимості (для "чистої" атмосфери мінімальна відстань у цьому випадку становитиме 25 км).

З віддаленням від ЕВ різко зростає і можливість залишитися в живих у людей, які опинилися на відкритій місцевості. Так, на віддаленні 32 км вона складе 90-95%. Радіус 40-45 км є граничним для первинного впливу від вибуху.

Вогненна куля

Ще одним явним впливом від вибуху водневої бомби є вогненні бурі (урагани), що самопідтримуються, що утворюються внаслідок залучення в вогненну кулю колосальних мас пального матеріалу. Але, незважаючи на це, найнебезпечнішим за рівнем впливу наслідком вибуху виявиться радіаційне забруднення навколишнього середовища на десятки кілометрів навколо.

Радіоактивні опади

Вогненна куля, що виникла після вибуху, швидко наповнюється радіоактивними частинками у величезних кількостях (продукти розпаду важких ядер). Розмір часток настільки малий, що вони, потрапляючи у верхні шари атмосфери, здатні перебувати там дуже довго. Все, до чого дотяглася вогненна куля на поверхні землі, моментально перетворюється на попіл і пил, а потім втягується в вогняний стовп. Вихори полум'я перемішують ці частинки із зарядженими частинками, утворюючи небезпечну суміш радіоактивного пилу, процес осідання гранул якої розтягується на довгий час.

Великий пил осідає досить швидко, а ось дрібна розноситься повітряними потоками на величезні відстані, поступово випадаючи з новоствореної хмари. У безпосередній близькості від ЕВ осідають великі та найбільш заряджені частинки, за сотні кілометрів від нього все ще можна зустріти помітні оком частинки попелу. Саме вони утворюють смертельно небезпечний покрив, завтовшки кілька сантиметрів. Кожен, хто виявиться поряд з ним, ризикує отримати серйозну дозу опромінення.

Дрібніші і нерозрізні частинки можуть «парити» в атмосфері довгі роки, багато разів огинаючи Землю. До того моменту, коли випадуть на поверхню, вони неабияк втрачають радіоактивність. Найбільш небезпечний стронцій-90, що має період напіврозпаду 28 років і генерує стабільне випромінювання протягом усього цього часу. Його поява визначається приладами у всьому світі. «Приземляючись» на траву та листя, він стає залученим до харчових ланцюгів. З цієї причини у людей, що знаходяться за тисячі кілометрів від місць випробувань під час обстеження, виявляється стронцій-90, що накопичується в кістках. Навіть якщо його вміст вкрай невеликий, перспектива виявитися полігоном для зберігання радіоактивних відходів не обіцяє людині нічого доброго, призводячи до розвитку кісткових злоякісних новоутворень. У регіонах Росії (а також інших країн), близьких до місць пробних запусків водневих бомб, досі спостерігається підвищене радіоактивне тло, що ще раз доводить здатність цього виду озброєння залишати значні наслідки.