Какво е водородна бомба: как работи, тестване. Разлики между водородна и ядрена бомба

На 12 август 1953 г. на полигона в Семипалатинск е изпробвана първата съветска водородна бомба.

И на 16 януари 1963 г., в разгара на Студената война, Никита Хрушчовобяви на света, че Съветският съюз разполага с нови оръжия за масово унищожение в своя арсенал. Година и половина по-рано в СССР е извършена най-мощната експлозия на водородна бомба в света - на Нова Земля е взривен заряд с мощност над 50 мегатона. В много отношения именно това изявление на съветския лидер накара света да осъзнае заплахата от по-нататъшна ескалация на надпреварата в ядрените оръжия: още на 5 август 1963 г. в Москва беше подписано споразумение, забраняващо опитите на ядрени оръжия в атмосферата, извън пространство и под вода.

История на създаването

Теоретичната възможност за получаване на енергия чрез термоядрен синтез беше известна 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. на атола Ениветак САЩ взривяват заряд с мощност 10,4 мегатона (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. През октомври 1961 г. в СССР на Нова Земля е взривена термоядрена бомба с мощност 58 мегатона - най-мощната бомба, изпробвана някога от човечеството, която влезе в историята под името „Цар Бомба“.

По-нататъшното развитие беше насочено към намаляване на размера на дизайна на водородни бомби, за да се осигури доставката им до целта с балистични ракети. Още през 60-те години масата на устройствата е намалена до няколкостотин килограма, а до 70-те години балистичните ракети могат да носят над 10 бойни глави едновременно - това са ракети с множество бойни глави, всяка част може да удари собствена цел. Днес САЩ, Русия и Великобритания разполагат с термоядрен арсенал, тестове на термоядрени заряди са извършени и в Китай (през 1967 г.) и във Франция (през 1968 г.).

Принципът на действие на водородна бомба

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 водородни изотопи деутерий и тритий, давайки й името „водородна бомба“. Първоначално течни 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 заряда на плутониевия инициатор под въздействието на мощно рентгеново лъчение обвивката на контейнера се превръща в плазма, компресираща 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.

Водородната или термоядрената бомба стана крайъгълен камък на надпреварата във въоръжаването между САЩ и СССР. Двете суперсили спориха няколко години за това кой ще стане първият собственик на нов тип разрушително оръжие.

Проект за термоядрено оръжие

В началото на Студената война тестването на водородна бомба беше най-важният аргумент за ръководството на СССР в борбата срещу Съединените щати. Москва искаше да постигне ядрен паритет с Вашингтон и инвестира огромни суми пари в надпреварата във въоръжаването. Работата по създаването на водородна бомба обаче започна не благодарение на щедрото финансиране, а поради доклади от тайни агенти в Америка. През 1945 г. Кремъл научава, че САЩ се готвят да създадат ново оръжие. Това беше супербомба, чийто проект беше наречен Супер.

Източник на ценна информация е Клаус Фукс, служител на Националната лаборатория в Лос Аламос в САЩ. Той предоставя на Съветския съюз конкретна информация относно секретната американска разработка на супербомба. До 1950 г. проектът Super е изхвърлен в кошчето, тъй като на западните учени става ясно, че такава нова оръжейна схема не може да бъде приложена. Директорът на тази програма беше Едуард Телър.

През 1946 г. Клаус Фукс и Джон развиват идеите на проекта Супер и патентоват своя собствена система. Принципът на радиоактивната имплозия беше фундаментално нов в него. В СССР тази схема започва да се разглежда малко по-късно - през 1948 г. Като цяло можем да кажем, че в началния етап той се основаваше изцяло на американска информация, получена от разузнаването. Но продължавайки изследванията въз основа на тези материали, съветските учени значително изпревариха своите западни колеги, което позволи на СССР да получи първо първата, а след това и най-мощната термоядрена бомба.

На 17 декември 1945 г. на заседание на специална комисия, създадена към Съвета на народните комисари на СССР, ядрените физици Яков Зелдович, Исак Померанчук и Юлиус Хартион правят доклад „Използване на ядрената енергия на леките елементи“. Тази статия изследва възможността за използване на деутериева бомба. Тази реч бележи началото на съветската ядрена програма.

През 1946 г. в Института по химическа физика се провеждат теоретични изследвания. Първите резултати от тази работа бяха обсъдени на едно от заседанията на Научно-техническия съвет в Първо главно управление. Две години по-късно Лаврентий Берия инструктира Курчатов и Харитон да анализират материали за системата на фон Нойман, които са доставени в Съветския съюз благодарение на тайни агенти на Запада. Данните от тези документи дадоха допълнителен тласък на изследванията, довели до раждането на проекта RDS-6.

"Evie Mike" и "Castle Bravo"

На 1 ноември 1952 г. американците тестваха първото в света термоядрено устройство. Това все още не беше бомба, но вече беше нейният най-важен компонент. Експлозията е избухнала на атола Енивотек в Тихия океан. и Станислав Улам (всеки от тях всъщност създател на водородната бомба) наскоро бяха разработили двустепенна конструкция, която американците тестваха. Устройството не може да се използва като оръжие, тъй като е произведено с помощта на деутерий. В допълнение, той се отличаваше с огромното си тегло и размери. Такъв снаряд просто не можеше да бъде пуснат от самолет.

Първата водородна бомба е тествана от съветски учени. След като САЩ научиха за успешното използване на RDS-6s, стана ясно, че е необходимо възможно най-бързо да се преодолее пропастта с руснаците в надпреварата във въоръжаването. Американският тест се проведе на 1 март 1954 г. За тестова площадка е избран атолът Бикини на Маршаловите острови. Тихоокеанските архипелази не са избрани случайно. Тук почти нямаше население (и малкото хора, които живееха на близките острови, бяха изселени в навечерието на експеримента).

Най-разрушителната експлозия на водородна бомба на американците стана известна като Castle Bravo. Мощността на заряда се оказа 2,5 пъти по-висока от очакваната. Експлозията доведе до радиационно замърсяване на голяма територия (много острови и Тихия океан), което доведе до скандал и ревизия на ядрената програма.

Разработка на RDS-6s

Проектът на първата съветска термоядрена бомба се нарича РДС-6с. Планът е написан от изключителния физик Андрей Сахаров. През 1950 г. Съветът на министрите на СССР решава да концентрира работата върху създаването на нови оръжия в KB-11. Според това решение група учени, ръководени от Игор Тамм, отиде в затворения Арзамас-16.

Полигонът Семипалатинск беше подготвен специално за този грандиозен проект. Преди да започне изпитанието на водородната бомба, там бяха инсталирани множество измервателни, заснемащи и записващи инструменти. Освен това, от името на учените, там се появиха почти две хиляди индикатори. Районът, засегнат от теста на водородната бомба, включваше 190 структури.

Семипалатинският експеримент беше уникален не само заради новия тип оръжие. Използвани са уникални водоприемници, предназначени за химически и радиоактивни проби. Само мощна ударна вълна можеше да ги отвори. В специално подготвени укрепени съоръжения на повърхността и в подземни бункери са монтирани записващи и филмови инструменти.

Будилник

Още през 1946 г. Едуард Телър, който работи в САЩ, разработи прототип на RDS-6s. Нарича се Будилник. Това устройство първоначално беше предложено като алтернатива на Super. През април 1947 г. в лабораторията в Лос Аламос започва серия от експерименти, предназначени да изследват природата на термоядрените принципи.

Учените очакваха най-голямо освобождаване на енергия от будилника. През есента Телър реши да използва литиев деутерид като гориво за устройството. Изследователите все още не са използвали това вещество, но очакват, че то ще подобри ефективността. Интересното е, че Телър вече отбеляза в своите бележки зависимостта на ядрената програма от по-нататъшното развитие на компютрите. Тази техника е била необходима на учените, за да направят по-точни и сложни изчисления.

Будилникът и RDS-6s имаха много общи неща, но също така се различаваха по много начини. Американската версия не беше толкова практична, колкото съветската поради размера си. Той наследи големия си размер от проекта Super. В крайна сметка американците трябваше да се откажат от това развитие. Последните проучвания са проведени през 1954 г., след което става ясно, че проектът е нерентабилен.

Експлозия на първата термоядрена бомба

Първият тест на водородна бомба в историята на човечеството е извършен на 12 август 1953 г. На сутринта на хоризонта се появи ярка светкавица, която заслепяваше дори през защитни очила. Експлозията RDS-6s се оказа 20 пъти по-мощна от атомна бомба. Експериментът се счита за успешен. Учените успяха да постигнат важен технологичен пробив. За първи път като гориво е използван литиев хидрид. В радиус от 4 километра от епицентъра на експлозията вълната разруши всички сгради.

Последвалите тестове на водородната бомба в СССР се основават на опита, натрупан с използването на RDS-6s. Това разрушително оръжие беше не само най-мощното. Важно предимство на бомбата беше нейната компактност. Снарядът е поставен в бомбардировач Ту-16. Успехът позволи на съветските учени да изпреварят американците. В САЩ по това време имаше термоядрен апарат с размерите на къща. Не беше транспортируем.

Когато Москва обяви, че водородната бомба на СССР е готова, Вашингтон оспори тази информация. Основният аргумент на американците беше фактът, че термоядрената бомба трябва да бъде направена по схемата Телер-Улам. Тя се основава на принципа на радиационната имплозия. Този проект ще бъде реализиран в СССР две години по-късно, през 1955 г.

Физикът Андрей Сахаров има най-голям принос за създаването на RDS-6s. Водородната бомба беше негово дете - именно той предложи революционните технически решения, които направиха възможно успешното завършване на тестовете на полигона в Семипалатинск. Младият Сахаров веднага става академик на Академията на науките на СССР, Герой на социалистическия труд и лауреат на Сталинската награда. Награди и медали получават и други учени: Юлий Харитон, Кирил Щелкин, Яков Зелдович, Николай Духов и др. През 1953 г. тестът на водородна бомба показва, че съветската наука може да преодолее това, което доскоро изглеждаше като измислица и фантазия. Ето защо, веднага след успешната експлозия на RDS-6s, започна разработването на още по-мощни снаряди.

РДС-37

На 20 ноември 1955 г. в СССР се провеждат поредните изпитания на водородна бомба. Този път той беше двуетапен и съответстваше на схемата на Телер-Улам. Бомбата РДС-37 щяла да бъде хвърлена от самолет. При излитането му обаче стана ясно, че тестовете ще трябва да се проведат в извънредна ситуация. Противно на прогнозите на синоптиците времето се влоши осезаемо и гъсти облаци покриха полигона.

За първи път експерти бяха принудени да приземят самолет с термоядрена бомба на борда. Известно време в Централния команден пункт се обсъждаше какво да се прави по-нататък. Обмисля се предложение да се пусне бомба в близките планини, но този вариант е отхвърлен като твърде рискован. Междувременно самолетът продължи да кръжи в близост до полигона, като му свърши горивото.

Зелдович и Сахаров имат последната дума. Водородна бомба, избухнала извън полигона, би довела до катастрофа. Учените разбират пълния размер на риска и собствената си отговорност, но все пак са дали писмено потвърждение, че самолетът ще бъде безопасен за кацане. Накрая командирът на екипажа на Ту-16 Фьодор Головашко получава команда за кацане. Кацането беше много гладко. Пилотите показаха всичките си умения и не изпаднаха в паника в критична ситуация. Маневрата беше перфектна. Централният команден пункт въздъхна с облекчение.

Създателят на водородната бомба Сахаров и екипът му оцеляха при тестовете. Вторият опит беше насрочен за 22 ноември. Този ден всичко мина без извънредни ситуации. Бомбата е хвърлена от 12 километра височина. Докато снарядът пада, самолетът успява да се отдалечи на безопасно разстояние от епицентъра на експлозията. Няколко минути по-късно ядрената гъба достигна височина от 14 километра, а диаметърът й беше 30 километра.

Експлозията не мина без трагични инциденти. Ударната вълна е разбила стъкло на разстояние от 200 километра, причинявайки няколко наранявания. Момиче, живеещо в съседно село, също загина, когато таванът се срути върху нея. Друга жертва е войник, който е бил в специална зона за задържане. Войникът заспал в землянката и починал от задушаване, преди другарите му да успеят да го извадят.

Разработка на Цар Бомба

През 1954 г. най-добрите ядрени физици на страната под ръководството започнаха да разработват най-мощната термоядрена бомба в историята на човечеството. В този проект участват още Андрей Сахаров, Виктор Адамски, Юрий Бабаев, Юрий Смирнов, Юрий Трутнев и др. Поради своята мощност и размери бомбата става известна като „Цар Бомба“. По-късно участниците в проекта припомниха, че тази фраза се появи след известното изявление на Хрушчов за „майката на Кузка“ в ООН. Официално проектът се нарича AN602.

В продължение на седем години разработка бомбата премина през няколко прераждания. Първоначално учените планираха да използват компоненти от уран и реакцията на Джекил-Хайд, но по-късно тази идея трябваше да бъде изоставена поради опасност от радиоактивно замърсяване.

Тест на Нова Земля

За известно време проектът „Цар Бомба“ беше замразен, тъй като Хрушчов отиваше в Съединените щати и имаше кратка пауза в Студената война. През 1961 г. конфликтът между страните отново избухва и Москва отново си спомня за термоядрените оръжия. Хрушчов обяви предстоящите тестове през октомври 1961 г. по време на XXII конгрес на КПСС.

На 30-ти Ту-95Б с бомба на борда излита от Оленя и се насочва към Нова Земля. Самолетът отне два часа, за да достигне дестинацията си. Друга съветска водородна бомба беше хвърлена на височина 10,5 хиляди метра над ядрения полигон Сухой Нос. Снарядът е избухнал още във въздуха. Появи се огнено кълбо, което достигна диаметър три километра и почти докосна земята. Според изчисленията на учените сеизмичната вълна от експлозията е пресякла планетата три пъти. Ударът се усещаше на хиляда километра и всичко живо на разстояние от стотина километра можеше да получи изгаряния трета степен (това не се случи, тъй като районът беше необитаем).

По това време най-мощната американска термоядрена бомба беше четири пъти по-малко мощна от Цар Бомба. Съветското ръководство е доволно от резултата от експеримента. Москва получи каквото искаше от следващата водородна бомба. Тестът показа, че СССР разполага с много по-мощни оръжия от САЩ. Впоследствие разрушителният рекорд на „Цар Бомба“ никога не е бил счупен. Най-мощната експлозия на водородна бомба беше основен крайъгълен камък в историята на науката и Студената война.

Термоядрени оръжия на други страни

Британското разработване на водородна бомба започва през 1954 г. Ръководител на проекта беше Уилям Пени, който преди това беше участник в проекта Манхатън в САЩ. Британците имаха малко информация за структурата на термоядрените оръжия. Американските съюзници не са споделили тази информация. Във Вашингтон се позоваха на закона за атомната енергия, приет през 1946 г. Единственото изключение за британците беше разрешението да наблюдават тестовете. Те също така използваха самолети, за да съберат проби, оставени след експлозии на американски снаряди.

Първоначално Лондон реши да се ограничи до създаването на много мощна атомна бомба. Така започнаха изпитанията на Orange Messenger. По време на тях е хвърлена най-мощната нетермоядрена бомба в човешката история. Недостатъкът му беше прекомерната цена. На 8 ноември 1957 г. е изпробвана водородна бомба. Историята на създаването на британското двустепенно устройство е пример за успешен напредък в условията на изоставане от две суперсили, които спорят помежду си.

Водородната бомба се появява в Китай през 1967 г., във Франция през 1968 г. Така днес има пет държави в клуба на страните, притежаващи термоядрени оръжия. Информацията за водородната бомба в Северна Корея остава спорна. Ръководителят на КНДР заяви, че неговите учени са успели да разработят такъв снаряд. По време на тестовете сеизмолози от различни страни регистрираха сеизмична активност, причинена от ядрен взрив. Но все още няма конкретна информация за водородната бомба в КНДР.

Водородна бомба

Термоядрени оръжия- вид оръжие за масово унищожение, чиято разрушителна сила се основава на използването на енергията от реакцията на ядрен синтез на леки елементи в по-тежки (например синтез на две ядра от атоми на деутерий (тежък водород) в едно ядро ​​на хелиев атом), което освобождава колосално количество енергия. Имайки същите разрушителни фактори като ядрените оръжия, термоядрените оръжия имат много по-голяма експлозивна сила. На теория тя е ограничена само от броя на наличните компоненти. Трябва да се отбележи, че радиоактивното замърсяване от термоядрен взрив е много по-слабо, отколкото от атомен взрив, особено по отношение на мощността на взрива. Това даде основание да се нарече термоядреното оръжие „чисто“. Този термин, който се появи в англоезичната литература, изчезна от употреба в края на 70-те години.

Общо описание

Термоядрено експлозивно устройство може да бъде изградено с помощта на течен деутерий или компресиран газообразен деутерий. Но появата на термоядрени оръжия стана възможна само благодарение на един вид литиев хидрид - литиев-6 деутерид. Това е съединение на тежък изотоп на водорода - деутерий и изотоп на литий с масово число 6.

Литиев-6 деутерид е твърдо вещество, което ви позволява да съхранявате деутерий (обичайното състояние на което при нормални условия е газ) при положителни температури и в допълнение вторият му компонент - литий-6 - е суровината за производството на Най-оскъдният изотоп на водорода - тритий. Всъщност 6 Li е единственият промишлен източник на тритий:

Ранните американски термоядрени боеприпаси също използват естествен литиев деутерид, който съдържа главно изотоп на литий с масово число 7. Той също така служи като източник на тритий, но за това неутроните, участващи в реакцията, трябва да имат енергия от 10 MeV или по-висока.

За да се създадат неутроните и температурата (около 50 милиона градуса), необходими за започване на термоядрена реакция, малка атомна бомба първо експлодира във водородна бомба. Експлозията е придружена от рязко повишаване на температурата, електромагнитно излъчване и появата на мощен неутронен поток. В резултат на реакцията на неутрони с литиев изотоп се образува тритий.

Наличието на деутерий и тритий при високата температура на експлозията на атомна бомба инициира термоядрена реакция (234), която произвежда основното освобождаване на енергия по време на експлозията на водородна (термоядрена) бомба. Ако тялото на бомбата е направено от естествен уран, тогава бързите неутрони (отнасящи 70% от енергията, освободена по време на реакцията (242)) предизвикват нова неконтролирана верижна реакция на делене в него. Настъпва третата фаза на експлозията на водородната бомба. По подобен начин се създава термоядрен взрив с практически неограничена мощност.

Допълнителен увреждащ фактор е неутронното лъчение, което възниква по време на експлозията на водородна бомба.

Устройство за термоядрен боеприпас

Термоядрените боеприпаси съществуват както под формата на въздушни бомби ( водородили термоядрена бомба) и бойни глави за балистични и крилати ракети.

История

СССР

Първият съветски проект на термоядрено устройство приличаше на пластова торта и затова получи кодовото име „Слойка“. Дизайнът е разработен през 1949 г. (дори преди тестването на първата съветска ядрена бомба) от Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург и има конфигурация на заряда, различна от сега известния разделен дизайн на Телер-Улам. В заряда слоеве от делящ се материал се редуваха със слоеве от термоядрено гориво - литиев деутерид, смесен с тритий („първата идея на Сахаров“). Зарядът за синтез, поставен около заряда за делене, беше неефективен за увеличаване на общата мощност на устройството (модерните устройства на Teller-Ulam могат да осигурят коефициент на умножение до 30 пъти). В допълнение, зоните на заряди за делене и синтез бяха осеяни с конвенционален експлозив - инициатор на първичната реакция на делене, което допълнително увеличи необходимата маса на конвенционалните експлозиви. Първото устройство от типа „Слойка“ е тествано през 1953 г., като на Запад е наречено „Джо-4“ (първите съветски ядрени опити са получили кодови имена от американския псевдоним на Йосиф (Йосиф) Сталин „Чичо Джо“). Мощността на експлозията е еквивалентна на 400 килотона с ефективност от само 15 - 20%. Изчисленията показват, че разпространението на нереагиралия материал предотвратява увеличаване на мощността над 750 килотона.

След като Съединените щати проведоха тестовете на Ivy Mike през ноември 1952 г., които доказаха възможността за създаване на мегатонни бомби, Съветският съюз започна да разработва друг проект. Както Андрей Сахаров споменава в мемоарите си, „втората идея“ е представена от Гинзбург през ноември 1948 г. и предлага използването на литиев деутерид в бомба, която при облъчване с неутрони образува тритий и освобождава деутерий.

В края на 1953 г. физикът Виктор Давиденко предложи поставянето на първичните (деляне) и вторичните (синтез) заряди в отделни обеми, като по този начин повтаря схемата на Телер-Улам. Следващата голяма стъпка е предложена и разработена от Сахаров и Яков Зелдович през пролетта на 1954 г. Тя включва използването на рентгенови лъчи от реакцията на делене за компресиране на литиев деутерид преди синтез („имплозия на лъч“). „Третата идея“ на Сахаров е тествана по време на изпитанията на 1,6 мегатона RDS-37 през ноември 1955 г. По-нататъшното развитие на тази идея потвърди практическото отсъствие на фундаментални ограничения върху мощността на термоядрените заряди.

Съветският съюз демонстрира това с тестове през октомври 1961 г., когато 50-мегатонна бомба, доставена от бомбардировач Ту-95, беше взривена на Нова Земля. Коефициентът на полезно действие на устройството беше почти 97% и първоначално беше проектиран за мощност от 100 мегатона, която впоследствие беше намалена наполовина с волево решение на ръководството на проекта. Това беше най-мощното термоядрено устройство, разработвано и тествано някога на Земята. Толкова мощен, че практическото му използване като оръжие загуби всякакъв смисъл, дори като се вземе предвид фактът, че вече беше тестван под формата на готова бомба.

САЩ

Идеята за бомба с ядрен синтез, инициирана от атомен заряд, е предложена от Енрико Ферми на неговия колега Едуард Телър през 1941 г., в самото начало на проекта Манхатън. Телър посвещава голяма част от работата си по време на проекта Манхатън на работата по проекта за термоядрена бомба, като донякъде пренебрегва самата атомна бомба. Фокусът му върху трудностите и позицията на „адвокат на дявола“ в дискусиите по проблемите принуждават Опенхаймер да насочи Телър и други „проблемни“ физици към страничната линия.

Първите важни и концептуални стъпки към осъществяването на проекта за синтез са направени от сътрудника на Телър Станислав Улам. За да започне термоядрен синтез, Улам предложи компресиране на термоядреното гориво преди нагряването му, като се използват фактори от първичната реакция на делене и също така поставянето на термоядрения заряд отделно от първичния ядрен компонент на бомбата. Тези предложения направиха възможно прехвърлянето на разработването на термоядрени оръжия на практическо ниво. Въз основа на това Телър предложи рентгеновото и гама-лъчението, генерирано от първичната експлозия, да може да прехвърли достатъчно енергия към вторичния компонент, разположен в обща обвивка с първичния, за да извърши достатъчна имплозия (компресия), за да започне термоядрена реакция . Телър и неговите поддръжници и опоненти по-късно обсъждат приноса на Улам към теорията, залегнала в основата на този механизъм.

Айви Майк - първият атмосферен тест на водородна бомба, проведен от Съединените щати в атола Ениветак на 1 ноември 1952 г.

Преди 65 години Съветският съюз детонира първата си термоядрена бомба. Как работи това оръжие, какво може и какво не?

На 12 август 1953 г. в СССР е взривена първата „практична“ термоядрена бомба. Ще ви разкажем за историята на неговото създаване и ще разберем дали е вярно, че такива боеприпаси почти не замърсяват околната среда, но могат да унищожат света.

Идеята за термоядрени оръжия, при които ядрата на атомите се сливат, а не се разделят, както в атомна бомба, се появява не по-късно от 1941 г. Дошло е на ум на физиците Енрико Ферми и Едуард Телър. Приблизително по същото време те се включиха в проекта Манхатън и помогнаха за създаването на бомбите, хвърлени над Хирошима и Нагасаки. Проектирането на термоядрено оръжие се оказа много по-трудно.

Можете приблизително да разберете колко по-сложна е термоядрената бомба от ядрената бомба от факта, че работещите атомни електроцентрали отдавна са нещо обичайно, а работещите и практични термоядрени електроцентрали все още са научна фантастика.

За да се слеят атомните ядра едно с друго, те трябва да се нагреят до милиони градуси. Американците патентоват конструкцията на устройство, което би позволило това да стане през 1946 г. (неофициално проектът се нарича Super), но се сещат за него едва три години по-късно, когато СССР успешно тества ядрена бомба.

До 1951 г. американците сглобяват устройството и провеждат тестове под кодовото име "Джордж". Дизайнът беше тор - с други думи, поничка - с тежки изотопи на водород, деутерий и тритий. Те са избрани, защото такива ядра се сливат по-лесно от обикновените водородни ядра. Предпазителят беше ядрена бомба. Експлозията компресира деутерий и тритий, те се сливат, произвеждат поток от бързи неутрони и запалват урановата плоча. В конвенционалната атомна бомба тя не се дели: има само бавни неутрони, които не могат да предизвикат делене на стабилен изотоп на урана. Въпреки че енергията от ядрен синтез представлява приблизително 10% от общата енергия на експлозията на Джордж, „запалването“ на уран-238 позволи експлозията да бъде два пъти по-мощна от обикновено, до 225 килотона.

Благодарение на допълнителния уран, експлозията беше два пъти по-мощна, отколкото при обикновена атомна бомба. Но термоядреният синтез представлява само 10% от освободената енергия: тестовете показват, че водородните ядра не са компресирани достатъчно силно.

Тогава математикът Станислав Улам предложи различен подход - двустепенен ядрен предпазител. Неговата идея беше да постави плутониева пръчка във "водородната" зона на устройството. Експлозията на първия предпазител "запалва" плутония, две ударни вълни и два потока рентгенови лъчи се сблъскват - налягането и температурата скочиха достатъчно, за да започне термоядрен синтез. Новото устройство е тествано на атола Ениветак в Тихия океан през 1952 г. - експлозивната мощност на бомбата вече е десет мегатона TNT.

Това устройство обаче също не беше подходящо за използване като военно оръжие.

За да се слеят водородните ядра, разстоянието между тях трябва да е минимално, така че деутерият и тритият бяха охладени до течно състояние, почти до абсолютна нула. Това изискваше огромна криогенна инсталация. Второто термоядрено устройство, по същество увеличена модификация на Джордж, тежеше 70 тона - не можете да го изпуснете от самолет.

СССР започна разработването на термоядрена бомба по-късно: първата схема беше предложена от съветски разработчици едва през 1949 г. Трябваше да използва литиев деутерид. Това е метал, твърдо вещество, не е необходимо да се втечнява и следователно обемист хладилник, както в американската версия, вече не е необходим. Също толкова важно е, че литий-6, когато е бомбардиран с неутрони от експлозията, произвежда хелий и тритий, което допълнително опростява по-нататъшния синтез на ядра.

Бомбата RDS-6s е готова през 1953 г. За разлика от американските и съвременните термоядрени устройства, той нямаше плутониев прът. Тази схема е известна като „пуф“: слоеве от литиев деутерид са разпръснати със слоеве от уран. На 12 август RDS-6s беше тестван на полигона Семипалатинск.

Мощността на експлозията е 400 килотона тротил - 25 пъти по-малко, отколкото при втория опит на американците. Но RDS-6s могат да бъдат хвърлени от въздуха. Същата бомба е щяла да се използва за междуконтинентални балистични ракети. И още през 1955 г. СССР подобри своето термоядрено дете, оборудвайки го с плутониев прът.

Днес практически всички термоядрени устройства - дори севернокорейските, очевидно - са кръстоска между ранните съветски и американски проекти. Всички те използват литиев деутерид като гориво и го запалват с двустепенен ядрен детонатор.

Както е известно от изтичане на информация, дори най-модерната американска термоядрена бойна глава W88 е подобна на RDS-6c: слоеве от литиев деутерид са осеяни с уран.

Разликата е, че съвременните термоядрени боеприпаси не са многомегатонни чудовища като Цар Бомба, а системи с мощност от стотици килотони като РДС-6. Никой няма мегатонни бойни глави в арсенала си, тъй като във военно отношение дузина по-малко мощни бойни глави са по-ценни от една силна: това ви позволява да удряте повече цели.

Техниците работят с американска термоядрена бойна глава W80

Какво не може да направи една термоядрена бомба

Водородът е изключително често срещан елемент; има достатъчно от него в земната атмосфера.

По едно време се говореше, че достатъчно мощен термоядрен взрив може да започне верижна реакция и целият въздух на нашата планета да изгори. Но това е мит.

Не само газообразният, но и течният водород не е достатъчно плътен, за да започне термоядрен синтез. Той трябва да бъде компресиран и нагрят чрез ядрен взрив, за предпочитане от различни страни, както се прави с двустепенен предпазител. В атмосферата няма такива условия, така че там са невъзможни самоподдържащи се реакции на ядрен синтез.

Това не е единственото погрешно схващане за термоядрените оръжия. Често се казва, че експлозията е „по-чиста“ от ядрената: те казват, че когато водородните ядра се сливат, има по-малко „фрагменти“ - опасни краткотрайни атомни ядра, които произвеждат радиоактивно замърсяване - отколкото когато урановите ядра се делет.

Това погрешно схващане се основава на факта, че по време на термоядрен взрив по-голямата част от енергията се предполага, че се освобождава поради сливането на ядрата. Това не е истина. Да, Цар Бомба беше такъв, но само защото урановата му „кажух“ беше заменена с оловна за тестване. Съвременните двустепенни предпазители водят до значително радиоактивно замърсяване.

Зоната на възможно пълно унищожение от Цар Бомба, нанесена на картата на Париж. Червеният кръг е зоната на пълно унищожение (радиус 35 км). Жълтият кръг е с размера на огнената топка (радиус 3,5 km).

Вярно е, че все още има зрънце истина в мита за „чистата“ бомба. Вземете най-добрата американска термоядрена бойна глава W88. Ако експлодира на оптимална височина над града, зоната на тежки разрушения практически ще съвпадне със зоната на радиоактивно увреждане, опасно за живота. Ще има изчезващо малко смъртни случаи от лъчева болест: хората ще умрат от самата експлозия, а не от радиация.

Друг мит гласи, че термоядрените оръжия са способни да унищожат цялата човешка цивилизация и дори живота на Земята. Това също е практически изключено. Енергията на експлозията се разпределя в три измерения, следователно, с увеличаване на мощността на боеприпаса с хиляда пъти, радиусът на разрушително действие се увеличава само десет пъти - мегатонната бойна глава има радиус на унищожение само десет пъти по-голям от тактическа, килотонна бойна глава.

Преди 66 милиона години сблъсък с астероид доведе до изчезването на повечето сухоземни животни и растения. Мощността на удара беше около 100 милиона мегатона - това е 10 хиляди пъти повече от общата мощност на всички термоядрени арсенали на Земята. Преди 790 хиляди години астероид се сблъска с планетата, ударът беше милион мегатона, но след това не се появиха следи от дори умерено изчезване (включително нашия род Homo). И животът като цяло, и хората са много по-силни, отколкото изглеждат.

Истината за термоядрените оръжия не е толкова популярна, колкото митовете. Днес това е следното: термоядрените арсенали от компактни бойни глави със средна мощност осигуряват крехък стратегически баланс, поради който никой не може свободно да глади други страни по света с атомни оръжия. Страхът от термоядрен отговор е повече от достатъчно възпиращо средство.

В света има значителен брой различни политически клубове. G7, сега G20, BRICS, SCO, НАТО, Европейският съюз, донякъде. Нито един от тези клубове обаче не може да се похвали с уникална функция – способността да унищожи света, какъвто го познаваме. Подобни възможности има и „ядреният клуб“.

Днес има 9 държави, които имат ядрени оръжия:

• Русия;
• Великобритания;
• Франция;
• Индия
• Пакистан;
• Израел;
• КНДР.

Държавите се класират, когато придобият ядрени оръжия в своя арсенал. Ако списъкът беше подреден по брой бойни глави, то Русия щеше да е на първо място със своите 8000 единици, 1600 от които могат да бъдат изстреляни и сега. Щатите изостават само със 700 единици, но имат на разположение още 320 заряда. Съществуват редица споразумения между страните за неразпространение и намаляване на запасите от ядрени оръжия.

Първите тестове на атомната бомба, както знаем, са извършени от Съединените щати през 1945 г. Това оръжие е тествано в „полевите“ условия на Втората световна война върху жители на японските градове Хирошима и Нагасаки. Действат на принципа на разделението. По време на експлозията се задейства верижна реакция, която провокира деленето на ядрата на две, при което се отделя енергия. За тази реакция се използват главно уран и плутоний. Нашите представи за това от какво са направени ядрените бомби са свързани с тези елементи. Тъй като уранът се среща в природата само като смес от три изотопа, от които само един е способен да поддържа такава реакция, е необходимо уранът да се обогати. Алтернативата е плутоний-239, който не се среща в природата и трябва да се произвежда от уран.

Ако в уранова бомба протича реакция на делене, то във водородна бомба възниква реакция на синтез - това е същността на разликата на водородната бомба от атомната. Всички знаем, че слънцето ни дава светлина, топлина и може да се каже живот. Същите процеси, които се случват на слънцето, могат лесно да унищожат градове и държави. Експлозията на водородна бомба се генерира от синтеза на леки ядра, така наречения термоядрен синтез. Това "чудо" е възможно благодарение на водородните изотопи - деутерий и тритий. Това всъщност е причината бомбата да се нарича водородна бомба. Можете също така да видите името „термоядрена бомба“ от реакцията, която е в основата на това оръжие.

След като светът видя разрушителната сила на ядрените оръжия, през август 1945 г. СССР започна надпревара, която продължи до разпадането му. Съединените щати бяха първите, които създадоха, тестваха и използваха ядрени оръжия, първите, които взривиха водородна бомба, но на СССР може да се припише първото производство на компактна водородна бомба, която може да бъде доставена на врага на редовен Ту -16. Първата американска бомба беше с размерите на триетажна къща; водородна бомба с такъв размер би била от малка полза. Съветите получават такива оръжия още през 1952 г., докато първата "адекватна" бомба на САЩ е приета едва през 1954 г. Ако погледнете назад и анализирате експлозиите в Нагасаки и Хирошима, можете да стигнете до заключението, че те не са били толкова мощни . Общо две бомби разрушиха двата града и убиха, според различни източници, до 220 000 души. Килимната бомбардировка на Токио може да убие 150-200 000 души на ден дори без никакви ядрени оръжия. Това се дължи на ниската мощност на първите бомби - само няколко десетки килотона тротил. Водородните бомби са тествани с цел да преодолеят 1 мегатон или повече.

Първата съветска бомба беше тествана с претенция от 3 Mt, но накрая тестваха 1,6 Mt.

Най-мощната водородна бомба е тествана от Съветите през 1961 г. Капацитетът му достигна 58-75 Mt при декларирани 51 Mt. „Цар“ хвърли света в лек шок, в буквалния смисъл. Ударната вълна обиколи планетата три пъти. На полигона (Нова Земля) не остана нито един хълм, експлозията се чу на разстояние 800 км. Огненото кълбо достигна диаметър от почти 5 км, „гъбата“ нарасна с 67 км, а диаметърът на шапката й беше почти 100 км. Трудно е да си представим последиците от такава експлозия в голям град. Според много експерти тестът на водородна бомба с такава мощност (щатите по това време имаха бомби четири пъти по-малко мощни) стана първата стъпка към подписването на различни договори за забрана на ядрени оръжия, тяхното тестване и намаляване на производството. За първи път светът започна да мисли за собствената си сигурност, която наистина беше застрашена.

Както бе споменато по-рано, принципът на действие на водородната бомба се основава на реакция на синтез. Термоядрен синтез е процес на сливане на две ядра в едно, с образуване на трети елемент, освобождаване на четвърти и енергия. Силите, които отблъскват ядрата, са огромни, така че за да могат атомите да се доближат достатъчно, за да се слеят, температурата трябва да е просто огромна. Учените са озадачавали студения термоядрен синтез от векове, опитвайки се, така да се каже, да върнат температурата на синтеза до стайна температура, в идеалния случай. В този случай човечеството ще има достъп до енергията на бъдещето. Що се отнася до настоящата термоядрена реакция, за да я стартирате, все още трябва да запалите миниатюрно слънце тук на Земята - бомбите обикновено използват заряд от уран или плутоний, за да започнат синтеза.

В допълнение към описаните по-горе последствия от използването на бомба от десетки мегатони, водородната бомба, както всяко ядрено оръжие, има редица последствия от нейното използване. Някои хора са склонни да вярват, че водородната бомба е „по-чисто оръжие“ от конвенционалната бомба. Може би това има нещо общо с името. Хората чуват думата „вода“ и си мислят, че има нещо общо с водата и водорода и следователно последствията не са толкова ужасни. Всъщност това със сигурност не е така, защото действието на водородната бомба се основава на изключително радиоактивни вещества. Теоретично е възможно да се направи бомба без уранов заряд, но това е непрактично поради сложността на процеса, така че реакцията на чист синтез се „разрежда“ с уран, за да се увеличи мощността. В същото време количеството на радиоактивните отпадъци се увеличава до 1000%. Всичко, което попадне в огненото кълбо, ще бъде унищожено, зоната в засегнатия радиус ще стане необитаема за хора в продължение на десетилетия. Радиоактивните отпадъци могат да навредят на здравето на хора на стотици и хиляди километри. Конкретните числа и зоната на инфекция могат да бъдат изчислени, като се знае силата на заряда.

Унищожаването на градовете обаче не е най-лошото нещо, което може да се случи „благодарение“ на оръжията за масово унищожение. След ядрена война светът няма да бъде напълно унищожен. Хиляди големи градове, милиарди хора ще останат на планетата и само малък процент от териториите ще загубят статута си на „годен за живеене“. В дългосрочен план целият свят ще бъде изложен на риск поради така наречената „ядрена зима“. Детонацията на ядрения арсенал на „клуба“ може да предизвика отделянето на достатъчно вещество (прах, сажди, дим) в атмосферата, за да „намали“ яркостта на слънцето. Плащаницата, която може да се разпространи по цялата планета, ще унищожи реколтата за няколко години напред, причинявайки глад и неизбежен спад на населението. В историята вече е имало „година без лято“ след голямо вулканично изригване през 1816 г., така че ядрената зима изглежда повече от възможна. Отново, в зависимост от това как протича войната, може да завършим със следните видове глобални климатични промени:

• охлаждане от 1 градус ще премине незабелязано;
• ядрена есен - възможно е охлаждане с 2-4 градуса, провал на реколтата и повишено образуване на урагани;
• аналог на „годината без лято“ - когато температурата спадна значително, с няколко градуса за една година;
• Малка ледникова епоха – температурите могат да паднат с 30–40 градуса за значителен период от време и ще бъдат придружени от обезлюдяване на редица северни зони и провал на реколтата;
• Ледена епоха - развитието на малката ледникова епоха, когато отражението на слънчевата светлина от повърхността може да достигне определено критично ниво и температурата ще продължи да пада, като единствената разлика е температурата;
• необратимото охлаждане е много тъжна версия на ледниковата епоха, която под въздействието на много фактори ще превърне Земята в нова планета.

Теорията за ядрената зима е постоянно критикувана и нейните последици изглеждат малко пресилени. Въпреки това, няма нужда да се съмняваме в неизбежната му офанзива във всеки глобален конфликт, включващ използването на водородни бомби.

Студената война отдавна е зад гърба ни и следователно ядрената истерия може да се види само в стари холивудски филми и на кориците на редки списания и комикси. Въпреки това може да сме на прага на макар и малък, но сериозен ядрен конфликт. Всичко това благодарение на любителя на ракетите и героя на борбата с империалистическите амбиции на САЩ - Ким Чен Ун. Водородната бомба на КНДР все още е хипотетичен обект; само косвени доказателства говорят за нейното съществуване. Разбира се, правителството на Северна Корея постоянно съобщава, че са успели да направят нови бомби, но все още никой не ги е виждал на живо. Естествено, държавите и техните съюзници - Япония и Южна Корея - са малко по-загрижени от наличието, дори хипотетично, на подобни оръжия в КНДР. Реалността е, че в момента КНДР не разполага с достатъчно технологии, за да атакува успешно Съединените щати, което всяка година обявяват пред целия свят. Дори една атака срещу съседна Япония или Юг може да не е много успешна, ако изобщо се окаже, но всяка година опасността от нов конфликт на Корейския полуостров нараства.