Le principe de fonctionnement d'une bombe à hydrogène. La bombe la plus puissante du monde

Notre article est consacré à l'histoire de la création et aux principes généraux de synthèse d'un tel dispositif, parfois appelé hydrogène. Au lieu de libérer de l’énergie explosive en divisant les noyaux d’éléments lourds comme l’uranium, il génère encore plus d’énergie en fusionnant les noyaux d’éléments légers (tels que les isotopes de l’hydrogène) en un seul élément lourd (tel que l’hélium).

Pourquoi la fusion nucléaire est-elle préférable ?

Lors d'une réaction thermonucléaire, qui consiste en la fusion des noyaux des éléments chimiques qui y participent, beaucoup plus d'énergie est générée par unité de masse d'un dispositif physique que dans une bombe atomique pure mettant en œuvre une réaction de fission nucléaire.

Dans une bombe atomique, le combustible nucléaire fissile, sous l'influence de l'énergie de détonation d'explosifs conventionnels, se combine rapidement dans un petit volume sphérique, où sa masse dite critique est créée, et la réaction de fission commence. Dans ce cas, de nombreux neutrons libérés par les noyaux fissiles provoqueront la fission d'autres noyaux dans la masse de combustible, qui libéreront également des neutrons supplémentaires, conduisant à une réaction en chaîne. Il ne couvre pas plus de 20 % du carburant avant que la bombe n'explose, ou peut-être bien moins si les conditions ne sont pas idéales : comme dans les bombes atomiques Little Kid larguées sur Hiroshima et Fat Man qui ont frappé Nagasaki, l'efficacité (si un tel terme peut être utilisé) qui leur sont appliquées) s'appliquent) n'étaient respectivement que de 1,38 % et 13 %.

La fusion (ou fusion) des noyaux couvre toute la masse de la charge de la bombe et dure aussi longtemps que les neutrons peuvent trouver du combustible thermonucléaire qui n'a pas encore réagi. La masse et la puissance explosive d’une telle bombe sont donc théoriquement illimitées. Une telle fusion pourrait théoriquement se poursuivre indéfiniment. En effet, la bombe thermonucléaire est l’un des dispositifs apocalyptiques potentiels qui pourraient détruire toute vie humaine.

Qu'est-ce qu'une réaction de fusion nucléaire ?

Le combustible de la réaction de fusion thermonucléaire est l’isotope de l’hydrogène, le deutérium ou le tritium. Le premier diffère de l'hydrogène ordinaire en ce que son noyau, en plus d'un proton, contient également un neutron, et le noyau de tritium possède déjà deux neutrons. Dans l’eau naturelle, il y a un atome de deutérium pour 7 000 atomes d’hydrogène, mais c’est une quantité insuffisante. contenue dans un verre d'eau, à la suite d'une réaction thermonucléaire, on peut obtenir la même quantité de chaleur qu'en brûlant 200 litres d'essence. Lors d'une réunion avec des hommes politiques en 1946, le père de la bombe à hydrogène américaine, Edward Teller, a souligné que le deutérium fournissait plus d'énergie par gramme de poids que l'uranium ou le plutonium, mais coûtait vingt cents par gramme, contre plusieurs centaines de dollars par gramme de combustible de fission. Le tritium n'existe pas du tout dans la nature à l'état libre, il est donc beaucoup plus cher que le deutérium, avec un prix de marché de plusieurs dizaines de milliers de dollars par gramme, mais la plus grande quantité d'énergie est libérée précisément dans la réaction de fusion du deutérium. et les noyaux de tritium, dans lesquels le noyau d'un atome d'hélium se forme et libère des neutrons emportant un excès d'énergie de 17,59 MeV.

D + T → 4 He + n + 17,59 MeV.

Cette réaction est schématisée dans la figure ci-dessous.

Est-ce beaucoup ou un peu ? Comme vous le savez, tout s’apprend par comparaison. Ainsi, l’énergie de 1 MeV est environ 2,3 millions de fois supérieure à celle libérée lors de la combustion de 1 kg de pétrole. Par conséquent, la fusion de seulement deux noyaux de deutérium et de tritium libère autant d'énergie que celle libérée lors de la combustion de 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 kg de pétrole. Mais nous ne parlons que de deux atomes. Vous pouvez imaginer à quel point les enjeux étaient importants dans la seconde moitié des années 40 du siècle dernier, lorsque les travaux ont commencé aux États-Unis et en URSS, qui ont abouti à une bombe thermonucléaire.

Comment tout a commencé

Dès l'été 1942, au début du projet de bombe atomique aux États-Unis (le projet Manhattan) et plus tard dans le cadre d'un programme soviétique similaire, bien avant la construction d'une bombe basée sur la fission de noyaux d'uranium, l'attention des Certains participants à ces programmes ont été attirés par cet appareil, qui peut utiliser une réaction de fusion nucléaire beaucoup plus puissante. Aux États-Unis, Edward Teller, mentionné ci-dessus, était un partisan de cette approche, et même, pourrait-on dire, son défenseur. En URSS, cette direction a été développée par Andrei Sakharov, futur académicien et dissident.

Pour Teller, sa fascination pour la fusion thermonucléaire au cours des années de création de la bombe atomique n’a pas rendu service. En tant que participant au projet Manhattan, il a constamment appelé à la réorientation des fonds pour mettre en œuvre ses propres idées, dont l'objectif était une bombe à hydrogène et thermonucléaire, ce qui n'a pas plu aux dirigeants et a provoqué des tensions dans les relations. Comme à cette époque la direction de la recherche thermonucléaire n'était pas soutenue, après la création de la bombe atomique, Teller a quitté le projet et a commencé à enseigner ainsi qu'à étudier les particules élémentaires.

Cependant, le déclenchement de la guerre froide, et surtout la création et les essais réussis de la bombe atomique soviétique en 1949, sont devenus une nouvelle chance pour l'ardent anticommuniste Teller de concrétiser ses idées scientifiques. Il retourne au laboratoire de Los Alamos, où la bombe atomique a été créée, et commence les calculs avec Stanislav Ulam et Cornelius Everett.

Le principe d'une bombe thermonucléaire

Pour que la réaction de fusion nucléaire puisse commencer, la charge de la bombe doit être instantanément chauffée à une température de 50 millions de degrés. Le système de bombe thermonucléaire proposé par Teller utilise à cet effet l'explosion d'une petite bombe atomique située à l'intérieur du boîtier à hydrogène. On peut affirmer qu'il y a eu trois générations dans le développement de son projet dans les années 40 du siècle dernier :

• La variante de Teller, connue sous le nom de « super classique » ;
• des conceptions plus complexes, mais aussi plus réalistes, de plusieurs sphères concentriques ;
• la version finale de la conception Teller-Ulam, qui constitue la base de tous les systèmes d'armes thermonucléaires en fonctionnement aujourd'hui.

Les bombes thermonucléaires de l’URSS, dont la création a été lancée par Andrei Sakharov, sont passées par des étapes de conception similaires. Apparemment, de manière totalement indépendante et indépendante des Américains (ce qui ne peut pas être dit de la bombe atomique soviétique, créée grâce aux efforts conjoints de scientifiques et d'officiers de renseignement travaillant aux États-Unis), il a parcouru toutes les étapes de conception ci-dessus.

Les deux premières générations avaient la propriété d'avoir une succession de « couches » imbriquées, dont chacune renforçait un aspect de la précédente, et dans certains cas, un retour d'information était établi. Il n’y avait pas de distinction claire entre la bombe atomique primaire et la bombe thermonucléaire secondaire. En revanche, le diagramme de la bombe thermonucléaire Teller-Ulam fait une distinction nette entre une explosion primaire, une explosion secondaire et, si nécessaire, une explosion supplémentaire.

Le dispositif d'une bombe thermonucléaire selon le principe Teller-Ulam

Beaucoup de ses détails restent encore classifiés, mais il est raisonnablement certain que toutes les armes thermonucléaires actuellement disponibles sont basées sur le dispositif créé par Edward Telleros et Stanislaw Ulam, dans lequel une bombe atomique (c'est-à-dire la charge primaire) est utilisée pour générer des radiations, comprime et chauffe le combustible de fusion. Andrei Sakharov, en Union soviétique, a apparemment proposé indépendamment un concept similaire, qu'il a appelé la « troisième idée ».

La conception d'une bombe thermonucléaire dans cette version est représentée schématiquement dans la figure ci-dessous.

Il était de forme cylindrique, avec une bombe atomique primaire à peu près sphérique à une extrémité. La charge thermonucléaire secondaire des premiers échantillons, pas encore industriels, était constituée de deutérium liquide, un peu plus tard, elle est devenue solide à partir d'un composé chimique appelé deutéride de lithium.

Le fait est que l’industrie utilise depuis longtemps l’hydrure de lithium LiH pour le transport de l’hydrogène sans ballon. Les développeurs de la bombe (cette idée a été utilisée pour la première fois en URSS) ont simplement proposé de prendre son isotope du deutérium au lieu de l'hydrogène ordinaire et de le combiner avec du lithium, car il est beaucoup plus facile de fabriquer une bombe avec une charge thermonucléaire solide.

La forme de la charge secondaire était un cylindre placé dans un conteneur avec une coque en plomb (ou en uranium). Entre les charges se trouve un bouclier de protection neutronique. L'espace entre les parois du conteneur contenant du combustible thermonucléaire et le corps de la bombe est rempli de plastique spécial, généralement de mousse de polystyrène. Le corps de la bombe lui-même est en acier ou en aluminium.

Ces formes ont changé dans les conceptions récentes telles que celle présentée ci-dessous.

Dans celui-ci, la charge primaire est aplatie, comme une pastèque ou un ballon de football américain, et la charge secondaire est sphérique. De telles formes s’intègrent beaucoup plus efficacement dans le volume interne des ogives coniques des missiles.

Séquence d'explosion thermonucléaire

Lorsqu'une bombe atomique primaire explose, dans les premiers instants de ce processus, un puissant rayonnement de rayons X (flux de neutrons) est généré, qui est partiellement bloqué par le bouclier neutronique et est réfléchi par le revêtement intérieur du boîtier entourant la charge secondaire. , de sorte que les rayons X tombent symétriquement sur toute sa longueur

Sur étapes initiales Lors d'une réaction thermonucléaire, les neutrons d'une explosion atomique sont absorbés par une charge en plastique pour empêcher le combustible de chauffer trop rapidement.

Les rayons X provoquent initialement l'apparition d'une mousse plastique dense qui remplit l'espace entre le boîtier et la charge secondaire, qui se transforme rapidement en un état plasma qui chauffe et comprime la charge secondaire.

De plus, les rayons X évaporent la surface du conteneur entourant la charge secondaire. La substance du récipient, s'évaporant symétriquement par rapport à cette charge, acquiert une certaine impulsion dirigée depuis son axe, et les couches de la charge secondaire, selon la loi de conservation de l'impulsion, reçoivent une impulsion dirigée vers l'axe de l'appareil. Le principe ici est le même que dans une fusée, seulement si vous imaginez que le carburant de la fusée se disperse symétriquement par rapport à son axe et que le corps est comprimé vers l'intérieur.

À la suite d'une telle compression du combustible thermonucléaire, son volume diminue des milliers de fois et la température atteint le niveau auquel commence la réaction de fusion nucléaire. Une bombe thermonucléaire explose. La réaction s'accompagne de la formation de noyaux de tritium, qui fusionnent avec les noyaux de deutérium initialement présents dans la charge secondaire.

Les premières charges secondaires ont été construites autour d'un noyau de plutonium, officieusement appelé "bougie", qui est entré dans une réaction de fission nucléaire, c'est-à-dire qu'une autre explosion atomique supplémentaire a été réalisée afin d'augmenter encore la température pour assurer le début de la réaction de fusion nucléaire. On pense désormais que des systèmes de compression plus efficaces ont éliminé la « bougie », permettant ainsi une miniaturisation accrue de la conception des bombes.

Opération Lierre

C'est le nom donné aux essais d'armes thermonucléaires américaines effectués aux Îles Marshall en 1952, au cours desquels la première bombe thermonucléaire a explosé. Il s'appelait Ivy Mike et a été construit selon la conception standard Teller-Ulam. Sa charge thermonucléaire secondaire était placée dans un récipient cylindrique, qui était un flacon de Dewar thermiquement isolé contenant du combustible thermonucléaire sous forme de deutérium liquide, le long de l'axe duquel courait une « bougie » de 239-plutonium. Le dewar, quant à lui, était recouvert d'une couche d'uranium 238 pesant plus de 5 tonnes, qui s'est évaporée lors de l'explosion, assurant une compression symétrique du combustible thermonucléaire. Le conteneur contenant les charges primaires et secondaires était logé dans un boîtier en acier de 80 pouces de largeur sur 244 pouces de longueur avec des parois de 10 à 12 pouces d'épaisseur, le plus grand exemple de fer forgé jusqu'à cette époque. La surface intérieure du boîtier était recouverte de feuilles de plomb et de polyéthylène pour réfléchir le rayonnement après l'explosion de la charge primaire et créer un plasma qui chauffe la charge secondaire. L'ensemble de l'appareil pesait 82 tonnes. Une vue de l'appareil peu avant l'explosion est présentée sur la photo ci-dessous.

Le premier essai d'une bombe thermonucléaire a eu lieu le 31 octobre 1952. La puissance de l'explosion était de 10,4 mégatonnes. Attol Eniwetok, où il était produit, a été complètement détruit. Le moment de l'explosion est montré sur la photo ci-dessous.

L'URSS donne une réponse symétrique

Le championnat thermonucléaire américain n'a pas duré longtemps. Le 12 août 1953, la première bombe thermonucléaire soviétique RDS-6, développée sous la direction d'Andrei Sakharov et Yuli Khariton, a été testée sur le site d'essai de Semipalatinsk. D'après la description ci-dessus, il devient clair que les Américains n'ont pas explosé à Enewetok. la bombe elle-même, comme une sorte de munition prête à l'emploi, mais plutôt comme un appareil de laboratoire, encombrant et très imparfait. Les scientifiques soviétiques, malgré la petite puissance de seulement 400 kg, ont testé une munition entièrement finie avec du combustible thermonucléaire sous forme de deutéride de lithium solide, et non de deutérium liquide, comme les Américains. À propos, il convient de noter que seul l'isotope 6 Li est utilisé dans le deutéride de lithium (cela est dû aux particularités des réactions thermonucléaires) et que dans la nature, il est mélangé à l'isotope 7 Li. Par conséquent, des installations de production spéciales ont été construites pour séparer les isotopes du lithium et sélectionner seulement 6 Li.

Atteindre la limite de puissance

S’ensuit une décennie de course aux armements ininterrompue, au cours de laquelle la puissance des munitions thermonucléaires n’a cessé d’augmenter. Enfin, le 30 octobre 1961, en URSS, au-dessus du site d'essai de Novaya Zemlya, dans les airs à une altitude d'environ 4 km, la bombe thermonucléaire la plus puissante jamais construite et testée, connue en Occident sous le nom de « Tsar Bomba ». », a explosé.

Cette munition à trois étages a en fait été développée comme une bombe de 101,5 mégatonnes, mais la volonté de réduire la contamination radioactive de la zone a contraint les développeurs à abandonner le troisième étage d'une puissance de 50 mégatonnes et à réduire la puissance nominale de l'appareil à 51,5 mégatonnes. . Dans le même temps, la puissance de l'explosion de la charge atomique primaire était de 1,5 mégatonnes et le deuxième étage thermonucléaire était censé en donner 50 supplémentaires. La puissance réelle de l'explosion atteignait 58 mégatonnes. L'apparence de la bombe est montrée. sur la photo ci-dessous.

Ses conséquences furent impressionnantes. Malgré la hauteur très importante de l'explosion de 4 000 m, la boule de feu incroyablement brillante avec son bord inférieur a presque atteint la Terre et avec son bord supérieur elle s'est élevée à une hauteur de plus de 4,5 km. La pression en dessous du point d’éclatement était six fois supérieure à la pression maximale de l’explosion d’Hiroshima. L'éclair de lumière était si brillant qu'il était visible à une distance de 1 000 kilomètres, malgré le temps nuageux. L'un des participants au test a vu un éclair lumineux à travers des lunettes noires et a ressenti les effets de l'impulsion thermique même à une distance de 270 km. Une photo du moment de l'explosion est présentée ci-dessous.

Il a été démontré que la puissance d’une charge thermonucléaire n’a vraiment aucune limite. Après tout, il suffisait de terminer la troisième étape et la puissance calculée serait atteinte. Mais il est possible d'augmenter encore le nombre d'étages, puisque le poids du Tsar Bomba ne dépassait pas 27 tonnes. L'apparence de cet appareil est montrée sur la photo ci-dessous.

Après ces essais, il est devenu clair pour de nombreux hommes politiques et militaires, tant en URSS qu’aux États-Unis, que la course aux armements nucléaires avait atteint ses limites et qu’il fallait y mettre un terme.

La Russie moderne a hérité de l’arsenal nucléaire de l’URSS. Aujourd’hui, les bombes thermonucléaires russes continuent de dissuader ceux qui recherchent l’hégémonie mondiale. Espérons qu'ils ne jouent que leur rôle de dissuasion et qu'ils n'explosent jamais.

Le soleil comme réacteur à fusion

Il est bien connu que la température du Soleil, ou plus précisément de son noyau, atteignant 15 000 000 °K, est maintenue grâce à l'apparition continue de réactions thermonucléaires. Pourtant, tout ce que l’on a pu tirer du texte précédent témoigne du caractère explosif de tels processus. Alors pourquoi le Soleil n’explose-t-il pas comme une bombe thermonucléaire ?

Le fait est qu'avec une part énorme d'hydrogène dans la masse solaire, qui atteint 71 %, la part de son isotope deutérium, dont les noyaux ne peuvent participer qu'à la réaction de fusion thermonucléaire, est négligeable. Le fait est que les noyaux de deutérium eux-mêmes se forment à la suite de la fusion de deux noyaux d'hydrogène, et pas seulement d'une fusion, mais de la désintégration de l'un des protons en un neutron, un positron et un neutrino (ce qu'on appelle la désintégration bêta), ce qui est un événement rare. Dans ce cas, les noyaux de deutérium résultants sont répartis assez uniformément dans tout le volume du noyau solaire. Par conséquent, avec sa taille et sa masse énormes, des centres individuels et rares de réactions thermonucléaires de puissance relativement faible sont, pour ainsi dire, répartis sur tout son noyau solaire. La chaleur dégagée lors de ces réactions n'est évidemment pas suffisante pour brûler instantanément tout le deutérium du Soleil, mais elle suffit à le chauffer à une température garantissant la vie sur Terre.

Beaucoup de nos lecteurs associent la bombe à hydrogène à une bombe atomique, mais beaucoup plus puissante. En fait, il s’agit d’une arme fondamentalement nouvelle, qui a nécessité des efforts intellectuels disproportionnés pour sa création et qui fonctionne sur des principes physiques fondamentalement différents.

"Bouffée"

Bombe moderne

La seule chose que les bombes atomiques et à hydrogène ont en commun est qu’elles libèrent toutes deux une énergie colossale cachée dans le noyau atomique. Cela peut se faire de deux manières : diviser les noyaux lourds, par exemple l'uranium ou le plutonium, en noyaux plus légers (réaction de fission) ou forcer la fusion des isotopes les plus légers de l'hydrogène (réaction de fusion). À la suite de ces deux réactions, la masse du matériau résultant est toujours inférieure à la masse des atomes d’origine. Mais la masse ne peut pas disparaître sans laisser de trace : elle se transforme en énergie selon la célèbre formule d’Einstein E=mc2.

Bombe A

Pour créer une bombe atomique, une condition nécessaire et suffisante est d’obtenir de la matière fissile en quantité suffisante. Le travail est assez exigeant en main-d'œuvre, mais peu intellectuel, plus proche de l'industrie minière que de la haute science. Les principales ressources nécessaires à la création de telles armes sont consacrées à la construction de mines géantes d'uranium et d'usines d'enrichissement. La preuve de la simplicité de l'appareil est le fait qu'il s'est écoulé moins d'un mois entre la production du plutonium nécessaire à la première bombe et la première explosion nucléaire soviétique.

Rappelons brièvement le principe de fonctionnement d'une telle bombe, connu des cours de physique scolaire. Il est basé sur la propriété de l'uranium et de certains éléments transuraniens, par exemple le plutonium, de libérer plus d'un neutron lors de la désintégration. Ces éléments peuvent se désintégrer spontanément ou sous l'influence d'autres neutrons.

Le neutron libéré peut quitter la matière radioactive ou entrer en collision avec un autre atome, provoquant une autre réaction de fission. Lorsqu'une certaine concentration d'une substance (masse critique) est dépassée, le nombre de neutrons nouveau-nés, provoquant une nouvelle fission du noyau atomique, commence à dépasser le nombre de noyaux en décomposition. Le nombre d'atomes en décomposition commence à croître comme une avalanche, donnant naissance à de nouveaux neutrons, c'est-à-dire qu'une réaction en chaîne se produit. Pour l'uranium 235, la masse critique est d'environ 50 kg, pour le plutonium 239 - 5,6 kg. Autrement dit, une boule de plutonium pesant un peu moins de 5,6 kg n'est qu'un morceau de métal chaud, et une masse légèrement supérieure ne dure que quelques nanosecondes.

Le fonctionnement réel de la bombe est simple : on prend deux hémisphères d'uranium ou de plutonium, chacun légèrement inférieur à la masse critique, on les place à une distance de 45 cm, on les recouvre d'explosifs et on fait exploser. L'uranium ou le plutonium est fritté en un morceau de masse supercritique et une réaction nucléaire commence. Tous. Il existe une autre façon de démarrer une réaction nucléaire : comprimer un morceau de plutonium avec une puissante explosion : la distance entre les atomes diminuera et la réaction commencera à une masse critique inférieure. Tous les détonateurs atomiques modernes fonctionnent selon ce principe.

Les problèmes de la bombe atomique commencent à partir du moment où l’on veut augmenter la puissance de l’explosion. Il ne suffit pas d’augmenter simplement la quantité de matière fissile : dès que sa masse atteint une masse critique, elle explose. Divers schémas ingénieux ont été inventés, par exemple, pour fabriquer une bombe non pas à partir de deux parties, mais à partir de plusieurs, ce qui faisait que la bombe commençait à ressembler à une orange éviscérée, puis à l'assembler en un seul morceau avec une seule explosion, mais toujours avec une puissance. de plus de 100 kilotonnes, les problèmes devenaient insurmontables.

Bombe H

Mais le combustible pour la fusion thermonucléaire n’a pas de masse critique. Ici, le Soleil, rempli de combustible thermonucléaire, est suspendu au-dessus de nous, une réaction thermonucléaire s'y déroule depuis des milliards d'années et rien n'explose. De plus, lors de la réaction de synthèse, par exemple, du deutérium et du tritium (isotope lourd et superlourd de l'hydrogène), l'énergie est libérée 4,2 fois plus que lors de la combustion de la même masse d'uranium 235.

La fabrication de la bombe atomique était un processus expérimental plutôt que théorique. La création d’une bombe à hydrogène a nécessité l’émergence de disciplines physiques totalement nouvelles : la physique des plasmas à haute température et des ultra-hautes pressions. Avant de commencer à construire une bombe, il était nécessaire de bien comprendre la nature des phénomènes qui se produisent uniquement au cœur des étoiles. Aucune expérience ne pouvait aider ici - les outils des chercheurs n'étaient que de la physique théorique et des mathématiques supérieures. Ce n'est pas un hasard si un rôle gigantesque dans le développement des armes thermonucléaires appartient aux mathématiciens : Ulam, Tikhonov, Samarsky, etc.

Super classique

Vers la fin de 1945, Edward Teller proposa le premier modèle de bombe à hydrogène, appelé « super classique ». Pour créer la pression et la température monstrueuses nécessaires au démarrage de la réaction de fusion, il était censé utiliser une bombe atomique conventionnelle. Le « super classique » lui-même était un long cylindre rempli de deutérium. Une chambre « d'allumage » intermédiaire avec un mélange deutérium-tritium a également été prévue - la réaction de synthèse du deutérium et du tritium commence à une pression plus basse. Par analogie avec un incendie, le deutérium était censé jouer le rôle de bois de chauffage, un mélange de deutérium et de tritium - un verre d'essence, et une bombe atomique - une allumette. Ce schéma s'appelait une « pipe » - une sorte de cigare avec un briquet atomique à une extrémité. Les physiciens soviétiques ont commencé à développer la bombe à hydrogène en utilisant le même schéma.

Cependant, le mathématicien Stanislav Ulam, à l'aide d'une règle à calcul ordinaire, a prouvé à Teller que l'apparition d'une réaction de fusion de deutérium pur dans un « super » est difficilement possible, et que le mélange nécessiterait une telle quantité de tritium que pour le produire, il faudrait Il serait nécessaire de geler pratiquement la production de plutonium de qualité militaire aux États-Unis.

Feuilletée au sucre

Au milieu de 1946, Teller proposa un autre modèle de bombe à hydrogène : le « réveil ». Il s'agissait d'une alternance de couches sphériques d'uranium, de deutérium et de tritium. Lors de l'explosion nucléaire de la charge centrale de plutonium, la pression et la température nécessaires ont été créées pour déclencher une réaction thermonucléaire dans d'autres couches de la bombe. Cependant, le « réveil » nécessitait un initiateur atomique de grande puissance, et les États-Unis (ainsi que l’URSS) avaient des problèmes pour produire de l’uranium et du plutonium de qualité militaire.

À l'automne 1948, Andrei Sakharov a adopté un projet similaire. En Union soviétique, le modèle s’appelait « sloyka ». Pour l’URSS, qui n’a pas eu le temps de produire en quantités suffisantes de l’uranium 235 et du plutonium 239 de qualité militaire, la pâte feuilletée de Sakharov était une panacée. Et voici pourquoi.

Dans une bombe atomique conventionnelle, l’uranium 238 naturel est non seulement inutile (l’énergie des neutrons lors de la désintégration n’est pas suffisante pour déclencher la fission), mais également nocif car il absorbe avidement les neutrons secondaires, ralentissant ainsi la réaction en chaîne. Par conséquent, 90 % de l’uranium de qualité militaire est constitué de l’isotope uranium 235. Cependant, les neutrons résultant de la fusion thermonucléaire sont 10 fois plus énergétiques que les neutrons de fission, et l'uranium 238 naturel irradié par de tels neutrons commence à se fission de manière excellente. La nouvelle bombe a permis d'utiliser comme explosif l'uranium 238, auparavant considéré comme un déchet.

Le point culminant de la « pâte feuilletée » de Sakharov était également l’utilisation d’une substance cristalline de lumière blanche, le deutéride de lithium 6LiD, au lieu du tritium gravement déficient.

Comme mentionné ci-dessus, un mélange de deutérium et de tritium s’enflamme beaucoup plus facilement que le deutérium pur. Mais c'est là que s'arrêtent les avantages du tritium, et seuls subsistent des inconvénients : à l'état normal, le tritium est un gaz, ce qui entraîne des difficultés de stockage ; le tritium est radioactif et se désintègre en hélium-3 stable, qui consomme activement les neutrons rapides indispensables, limitant la durée de conservation de la bombe à quelques mois.

Le deutride de lithium non radioactif, lorsqu'il est irradié par des neutrons de fission lente - conséquences de l'explosion d'une fusée atomique - se transforme en tritium. Ainsi, le rayonnement de l'explosion atomique primaire produit instantanément une quantité suffisante de tritium pour une nouvelle réaction thermonucléaire, et le deutérium est initialement présent dans le deutéride de lithium.

C'est précisément une telle bombe, la RDS-6, qui a été testée avec succès le 12 août 1953 sur la tour du site d'essai de Semipalatinsk. La puissance de l'explosion était de 400 kilotonnes, et il y a encore un débat pour savoir s'il s'agissait d'une véritable explosion thermonucléaire ou d'une explosion atomique surpuissante. Après tout, la réaction de fusion thermonucléaire dans la pâte feuilletée de Sakharov ne représentait pas plus de 20 % de la puissance totale de la charge. La principale contribution à l'explosion a été apportée par la réaction de désintégration de l'uranium 238 irradié par des neutrons rapides, grâce à laquelle les RDS-6 ont inauguré l'ère des bombes dites « sales ».

Le fait est que la principale contamination radioactive provient des produits de désintégration (notamment le strontium 90 et le césium 137). Essentiellement, la « pâte feuilletée » de Sakharov était une bombe atomique géante, à peine renforcée par une réaction thermonucléaire. Ce n'est pas un hasard si une seule explosion de « pâte feuilletée » a produit 82 % de strontium 90 et 75 % de césium 137, qui sont entrés dans l'atmosphère tout au long de l'histoire du site d'essai de Semipalatinsk.

bombes américaines

Cependant, ce sont les Américains qui ont été les premiers à faire exploser la bombe à hydrogène. Le 1er novembre 1952, le dispositif thermonucléaire Mike, d'une puissance de 10 mégatonnes, a été testé avec succès sur l'atoll d'Elugelab dans l'océan Pacifique. Il serait difficile de qualifier de bombe un engin américain de 74 tonnes. "Mike" était un appareil volumineux de la taille d'une maison à deux étages, rempli de deutérium liquide à une température proche du zéro absolu (la "pâte feuilletée" de Sakharov était un produit entièrement transportable). Cependant, le point fort de « Mike » n’était pas sa taille, mais le principe ingénieux de compression des explosifs thermonucléaires.

Rappelons que l'idée principale d'une bombe à hydrogène est de créer les conditions de fusion (ultra-haute pression et température) grâce à une explosion nucléaire. Dans le schéma "bouffée", la charge nucléaire est située au centre et, par conséquent, elle ne comprime pas tant le deutérium qu'elle le disperse vers l'extérieur - l'augmentation de la quantité d'explosif thermonucléaire n'entraîne pas une augmentation de la puissance - elle ne le fait tout simplement pas. avoir le temps d'exploser. C'est précisément ce qui limite la puissance maximale de ce projet : la « bouffée » la plus puissante du monde, l'Orange Herald, détruite par les Britanniques le 31 mai 1957, ne produisait que 720 kilotonnes.

L’idéal serait de pouvoir faire exploser le fusible atomique à l’intérieur, comprimant ainsi l’explosif thermonucléaire. Mais comment faire cela ? Edward Teller a avancé une idée brillante : comprimer le combustible thermonucléaire non pas avec de l'énergie mécanique et un flux de neutrons, mais avec le rayonnement du fusible atomique primaire.

Dans la nouvelle conception de Teller, l'unité atomique initiale était séparée de l'unité thermonucléaire. Lorsque la charge atomique a été déclenchée, le rayonnement X a précédé l'onde de choc et s'est propagé le long des parois du corps cylindrique, s'évaporant et transformant le revêtement intérieur en polyéthylène du corps de la bombe en plasma. Le plasma, à son tour, réémettait des rayons X plus doux, qui étaient absorbés par les couches externes du cylindre interne d'uranium 238 - le « poussoir ». Les couches ont commencé à s'évaporer de manière explosive (ce phénomène est appelé ablation). Le plasma d'uranium chaud peut être comparé aux jets d'un moteur-fusée surpuissant, dont la poussée est dirigée dans le cylindre contenant du deutérium. Le cylindre d'uranium s'est effondré, la pression et la température du deutérium ont atteint un niveau critique. La même pression a comprimé le tube central de plutonium jusqu'à une masse critique et il a explosé. L'explosion de la mèche au plutonium a appuyé sur le deutérium de l'intérieur, comprimant et chauffant davantage l'explosif thermonucléaire, qui a explosé. Un flux intense de neutrons divise les noyaux d'uranium 238 dans le « poussoir », provoquant une réaction de désintégration secondaire. Tout cela a réussi à se produire avant le moment où l'onde de choc de l'explosion nucléaire primaire a atteint l'unité thermonucléaire. Le calcul de tous ces événements, se produisant en milliardièmes de seconde, nécessitait l’intelligence des mathématiciens les plus puissants de la planète. Les créateurs de "Mike" n'ont pas ressenti l'horreur de l'explosion de 10 mégatonnes, mais un plaisir indescriptible - ils ont réussi non seulement à comprendre les processus qui, dans le monde réel, ne se produisent que dans le noyau des étoiles, mais aussi à tester expérimentalement leurs théories en mettant en place créer leur propre petite étoile sur Terre.

Bravo

Ayant surpassé les Russes en termes de beauté de conception, les Américains n’ont pas réussi à rendre leur appareil compact : ils ont utilisé du deutérium liquide surfondu au lieu du deutérium de lithium en poudre de Sakharov. À Los Alamos, on a réagi avec un peu d’envie à la « pâte feuilletée » de Sakharov : « au lieu d’une énorme vache avec un seau de lait cru, les Russes utilisent un sac de lait en poudre ». Cependant, les deux parties n’ont pas réussi à se cacher des secrets. Le 1er mars 1954, près de l'atoll de Bikini, les Américains testent une bombe « Bravo » de 15 mégatonnes utilisant du deutride de lithium, et le 22 novembre 1955, la première bombe thermonucléaire soviétique à deux étages RDS-37 d'une puissance de 1,7 mégatonne. a explosé au-dessus du site d'essai de Semipalatinsk, démolissant près de la moitié du site d'essai. Depuis lors, la conception de la bombe thermonucléaire a subi des modifications mineures (par exemple, un bouclier d'uranium est apparu entre la bombe initiateur et la charge principale) et est devenue canonique. Et il n’existe plus dans le monde de mystères naturels à grande échelle qui pourraient être résolus par une expérience aussi spectaculaire. Peut-être la naissance d'une supernova.

Le 12 août 1953, la première bombe à hydrogène soviétique est testée sur le site d'essai de Semipalatinsk.

Et le 16 janvier 1963, au plus fort de la guerre froide, Nikita Khrouchtchev a annoncé au monde que l’Union soviétique disposait de nouvelles armes de destruction massive dans son arsenal. Un an et demi plus tôt, l'explosion d'une bombe à hydrogène la plus puissante au monde a eu lieu en URSS : une charge d'une capacité de plus de 50 mégatonnes a explosé sur Novaya Zemlya. À bien des égards, c'est cette déclaration du dirigeant soviétique qui a fait prendre conscience au monde de la menace d'une nouvelle escalade de la course aux armements nucléaires : déjà le 5 août 1963, un accord a été signé à Moscou interdisant les essais d'armes nucléaires dans l'atmosphère, à l'extérieur. l'espace et sous l'eau.

Histoire de la création

La possibilité théorique d'obtenir de l'énergie par fusion thermonucléaire était connue avant même la Seconde Guerre mondiale, mais c'est la guerre et la course aux armements qui a suivi qui ont posé la question de la création d'un dispositif technique pour la création pratique de cette réaction. On sait qu'en Allemagne, en 1944, des travaux ont été menés pour initier la fusion thermonucléaire en comprimant du combustible nucléaire à l'aide de charges d'explosifs conventionnels - mais ils n'ont pas abouti, car il n'a pas été possible d'obtenir les températures et pressions requises. Les États-Unis et l’URSS développent des armes thermonucléaires depuis les années 40 et testent presque simultanément les premiers dispositifs thermonucléaires au début des années 50. En 1952, sur l'atoll d'Eniwetak, les États-Unis ont fait exploser une charge d'une puissance de 10,4 mégatonnes (soit 450 fois plus puissante que la bombe larguée sur Nagasaki), et en 1953, l'URSS a testé un appareil d'une puissance de 400 kilotonnes. .

La conception des premiers dispositifs thermonucléaires était mal adaptée à une utilisation réelle au combat. Par exemple, le dispositif testé par les États-Unis en 1952 était une structure au sol de la hauteur d’un immeuble de deux étages et pesant plus de 80 tonnes. Le combustible thermonucléaire liquide y était stocké à l'aide d'une immense unité de réfrigération. Par conséquent, à l’avenir, la production en série d’armes thermonucléaires a été réalisée en utilisant un combustible solide - le deutéride de lithium-6. En 1954, les États-Unis ont testé un dispositif basé sur celui-ci sur l'atoll de Bikini, et en 1955, une nouvelle bombe thermonucléaire soviétique a été testée sur le site d'essai de Semipalatinsk. En 1957, des tests d'une bombe à hydrogène ont été réalisés en Grande-Bretagne. En octobre 1961, une bombe thermonucléaire d'une capacité de 58 mégatonnes a explosé en URSS sur Novaya Zemlya - la bombe la plus puissante jamais testée par l'humanité, entrée dans l'histoire sous le nom de « Tsar Bomba ».

Des développements ultérieurs visaient à réduire la taille de la conception des bombes à hydrogène afin d'assurer leur livraison à la cible par des missiles balistiques. Déjà dans les années 60, la masse des appareils était réduite à plusieurs centaines de kilogrammes et dans les années 70, les missiles balistiques pouvaient transporter plus de 10 ogives simultanément - ce sont des missiles à plusieurs ogives, chaque partie peut atteindre sa propre cible. Aujourd'hui, les États-Unis, la Russie et la Grande-Bretagne disposent d'arsenaux thermonucléaires ; des tests de charges thermonucléaires ont également été réalisés en Chine (en 1967) et en France (en 1968).

Le principe de fonctionnement d'une bombe à hydrogène

L'action d'une bombe à hydrogène repose sur l'utilisation de l'énergie libérée lors de la réaction de fusion thermonucléaire des noyaux légers. C'est cette réaction qui se produit dans les profondeurs des étoiles, où, sous l'influence de températures ultra élevées et d'une pression énorme, des noyaux d'hydrogène entrent en collision et fusionnent en noyaux d'hélium plus lourds. Au cours de la réaction, une partie de la masse des noyaux d'hydrogène est convertie en une grande quantité d'énergie. Grâce à cela, les étoiles libèrent constamment d'énormes quantités d'énergie. Les scientifiques ont copié cette réaction en utilisant les isotopes de l’hydrogène, le deutérium et le tritium, en lui donnant le nom de « bombe à hydrogène ». Initialement, des isotopes liquides de l'hydrogène étaient utilisés pour produire des charges, et plus tard, du deutéride de lithium-6, un composé solide de deutérium et un isotope du lithium, a été utilisé.

Le deutéride de lithium-6 est le composant principal de la bombe à hydrogène, le combustible thermonucléaire. Il stocke déjà du deutérium et l'isotope du lithium sert de matière première pour la formation du tritium. Pour démarrer une réaction de fusion thermonucléaire, il est nécessaire de créer des températures et des pressions élevées, ainsi que de séparer le tritium du lithium-6. Ces conditions sont prévues comme suit.

La coque du conteneur pour combustible thermonucléaire est constituée d'uranium 238 et de plastique, et une charge nucléaire conventionnelle d'une puissance de plusieurs kilotonnes est placée à côté du conteneur - cela s'appelle un déclencheur ou une charge initiateur d'une bombe à hydrogène. Lors de l'explosion de la charge d'initiation au plutonium sous l'influence d'un puissant rayonnement de rayons X, la coque du conteneur se transforme en plasma, se comprimant des milliers de fois, ce qui crée la haute pression et l'énorme température nécessaires. Dans le même temps, les neutrons émis par le plutonium interagissent avec le lithium-6 pour former du tritium. Les noyaux de deutérium et de tritium interagissent sous l'influence de températures et de pressions ultra élevées, ce qui conduit à une explosion thermonucléaire.

Si vous fabriquez plusieurs couches de deutérure d'uranium 238 et de lithium 6, chacune d'elles ajoutera sa propre puissance à l'explosion de la bombe - c'est-à-dire qu'une telle "bouffée" vous permettra d'augmenter la puissance de l'explosion de manière presque illimitée. Grâce à cela, une bombe à hydrogène peut être fabriquée avec presque n'importe quelle puissance, et elle sera beaucoup moins chère qu'une bombe nucléaire conventionnelle de même puissance.

La bombe à hydrogène ou bombe thermonucléaire est devenue la pierre angulaire de la course aux armements entre les États-Unis et l’URSS. Les deux superpuissances se sont disputées pendant plusieurs années pour savoir qui serait le premier propriétaire d’un nouveau type d’arme destructrice.

Projet d'arme thermonucléaire

Au début de la guerre froide, le test d’une bombe à hydrogène était l’argument le plus important pour les dirigeants de l’URSS dans la lutte contre les États-Unis. Moscou voulait atteindre la parité nucléaire avec Washington et a investi d’énormes sommes d’argent dans la course aux armements. Cependant, les travaux sur la création d'une bombe à hydrogène ont commencé non pas grâce à un financement généreux, mais grâce aux rapports d'agents secrets américains. En 1945, le Kremlin apprend que les États-Unis s'apprêtent à créer une nouvelle arme. C'était une superbombe dont le projet s'appelait Super.

La source d'informations précieuses était Klaus Fuchs, un employé du laboratoire national de Los Alamos aux États-Unis. Il a fourni à l’Union soviétique des informations spécifiques concernant le développement secret américain d’une superbombe. En 1950, le projet Super fut jeté à la poubelle, car il devint clair pour les scientifiques occidentaux qu’un tel nouveau système d’armement ne pourrait pas être mis en œuvre. Le directeur de ce programme était Edward Teller.

En 1946, Klaus Fuchs et John développèrent les idées du projet Super et brevetèrent leur propre système. Le principe de l'implosion radioactive y était fondamentalement nouveau. En URSS, ce projet a commencé à être envisagé un peu plus tard, en 1948. En général, on peut dire qu’au début, tout cela reposait entièrement sur les informations américaines reçues par les services de renseignement. Mais en poursuivant les recherches basées sur ces matériaux, les scientifiques soviétiques étaient sensiblement en avance sur leurs collègues occidentaux, ce qui a permis à l'URSS d'obtenir d'abord la première bombe thermonucléaire, puis la plus puissante.

Le 17 décembre 1945, lors d'une réunion d'un comité spécial créé sous l'égide du Conseil des commissaires du peuple de l'URSS, les physiciens nucléaires Yakov Zeldovich, Isaac Pomeranchuk et Julius Hartion rédigèrent un rapport intitulé "Utilisation de l'énergie nucléaire des éléments légers". Cet article examinait la possibilité d'utiliser une bombe au deutérium. Ce discours marqua le début du programme nucléaire soviétique.

En 1946, des recherches théoriques sont menées à l'Institut de physique chimique. Les premiers résultats de ces travaux ont été discutés lors d'une des réunions du Conseil Scientifique et Technique de la Première Direction Générale. Deux ans plus tard, Lavrenti Beria a chargé Kurchatov et Khariton d'analyser des documents sur le système von Neumann, qui ont été livrés à l'Union soviétique grâce à des agents secrets occidentaux. Les données de ces documents ont donné une impulsion supplémentaire aux recherches qui ont conduit à la naissance du projet RDS-6.

"Evie Mike" et "Castle Bravo"

Le 1er novembre 1952, les Américains testèrent le premier dispositif thermonucléaire au monde. Ce n'était pas encore une bombe, mais déjà son composant le plus important. L'explosion s'est produite sur l'atoll d'Enivotek, dans l'océan Pacifique. et Stanislav Ulam (chacun d'eux étant en fait le créateur de la bombe à hydrogène) avait récemment développé un modèle à deux étages, que les Américains ont testé. L’appareil ne pouvait pas être utilisé comme une arme, car il était fabriqué à partir de deutérium. De plus, il se distinguait par son poids et ses dimensions énormes. Un tel projectile ne pouvait tout simplement pas être largué depuis un avion.

La première bombe à hydrogène a été testée par des scientifiques soviétiques. Après que les États-Unis ont appris l'utilisation réussie des RDS-6, il est devenu évident qu'il était nécessaire de réduire le plus rapidement possible l'écart avec les Russes dans la course aux armements. L'essai américain a eu lieu le 1er mars 1954. L'atoll de Bikini, aux Îles Marshall, a été choisi comme site de test. Les archipels du Pacifique n'ont pas été choisis par hasard. Il n'y avait presque aucune population ici (et les quelques personnes qui vivaient sur les îles voisines ont été expulsées à la veille de l'expérience).

L'explosion de la bombe à hydrogène la plus destructrice des Américains est devenue connue sous le nom de Castle Bravo. La puissance de charge s'est avérée 2,5 fois supérieure à celle prévue. L'explosion a entraîné une contamination radioactive d'une vaste zone (de nombreuses îles et l'océan Pacifique), ce qui a conduit à un scandale et à une révision du programme nucléaire.

Développement des RDS-6

Le projet de la première bombe thermonucléaire soviétique s'appelait RDS-6. Le plan a été rédigé par l'éminent physicien Andrei Sakharov. En 1950, le Conseil des ministres de l'URSS a décidé de concentrer les travaux sur la création de nouvelles armes dans le KB-11. Conformément à cette décision, un groupe de scientifiques dirigé par Igor Tamm s'est rendu au site fermé d'Arzamas-16.

Le site d'essai de Semipalatinsk a été préparé spécialement pour ce projet grandiose. Avant le début des essais de la bombe à hydrogène, de nombreux instruments de mesure, de tournage et d'enregistrement y étaient installés. De plus, au nom des scientifiques, près de deux mille indicateurs y sont apparus. La zone touchée par l'essai de la bombe à hydrogène comprenait 190 structures.

L'expérience de Semipalatinsk était unique, non seulement en raison du nouveau type d'arme. Des prises d'eau uniques conçues pour les échantillons chimiques et radioactifs ont été utilisées. Seule une puissante onde de choc pourrait les ouvrir. Des instruments d'enregistrement et de tournage ont été installés dans des structures fortifiées spécialement préparées en surface et dans des bunkers souterrains.

Réveil

En 1946, Edward Teller, qui travaillait aux États-Unis, développa un prototype des RDS-6. Cela s'appelle Réveil. Cet appareil a été initialement proposé comme alternative au Super. En avril 1947, une série d'expériences débuta au laboratoire de Los Alamos visant à étudier la nature des principes thermonucléaires.

Les scientifiques s'attendaient à la plus grande libération d'énergie du réveil. À l'automne, Teller a décidé d'utiliser du deutéride de lithium comme combustible pour l'appareil. Les chercheurs n'avaient pas encore utilisé cette substance, mais s'attendaient à ce qu'elle améliore l'efficacité. Il est intéressant de noter que Teller a déjà souligné dans ses notes la dépendance du programme nucléaire à l'égard du développement ultérieur des ordinateurs. Cette technique était nécessaire aux scientifiques pour effectuer des calculs plus précis et plus complexes.

Le réveil et les RDS-6 avaient beaucoup en commun, mais ils différaient également à bien des égards. La version américaine n'était pas aussi pratique que la version soviétique en raison de sa taille. Il a hérité de sa grande taille du projet Super. Finalement, les Américains ont dû abandonner ce développement. Les dernières études ont eu lieu en 1954, après quoi il est devenu clair que le projet n'était pas rentable.

Explosion de la première bombe thermonucléaire

Le premier essai d'une bombe à hydrogène dans l'histoire de l'humanité a eu lieu le 12 août 1953. Le matin, un éclair brillant est apparu à l'horizon, aveuglant même à travers des lunettes de protection. L'explosion du RDS-6 s'est avérée 20 fois plus puissante qu'une bombe atomique. L'expérience a été considérée comme réussie. Les scientifiques ont pu réaliser une avancée technologique importante. Pour la première fois, l'hydrure de lithium a été utilisé comme combustible. Dans un rayon de 4 kilomètres autour de l'épicentre de l'explosion, la vague a détruit tous les bâtiments.

Les tests ultérieurs de la bombe à hydrogène en URSS étaient basés sur l'expérience acquise avec les RDS-6. Cette arme destructrice n’était pas seulement la plus puissante. Un avantage important de la bombe était sa compacité. Le projectile a été placé dans un bombardier Tu-16. Le succès a permis aux scientifiques soviétiques de devancer les Américains. Aux États-Unis, il existait à cette époque un dispositif thermonucléaire de la taille d’une maison. Ce n'était pas transportable.

Lorsque Moscou a annoncé que la bombe à hydrogène de l'URSS était prête, Washington a contesté cette information. Le principal argument des Américains était que la bombe thermonucléaire devait être fabriquée selon le schéma Teller-Ulam. Il était basé sur le principe de l’implosion radioactive. Ce projet sera mis en œuvre en URSS deux ans plus tard, en 1955.

Le physicien Andrei Sakharov a apporté la plus grande contribution à la création des RDS-6. La bombe à hydrogène est son idée originale : c'est lui qui a proposé les solutions techniques révolutionnaires qui ont permis de mener à bien les tests sur le site d'essai de Semipalatinsk. Le jeune Sakharov est immédiatement devenu académicien à l'Académie des sciences de l'URSS, héros du travail socialiste et lauréat du prix Staline. D'autres scientifiques ont également reçu des prix et des médailles : Yuli Khariton, Kirill Shchelkin, Yakov Zeldovich, Nikolai Dukhov, etc. En 1953, le test d'une bombe à hydrogène a montré que la science soviétique peut surmonter ce qui semblait jusqu'à récemment être de la fiction et du fantastique. Par conséquent, immédiatement après l’explosion réussie des RDS-6, le développement de projectiles encore plus puissants a commencé.

RDS-37

Le 20 novembre 1955, les prochains essais d'une bombe à hydrogène eurent lieu en URSS. Cette fois, il s'agissait de deux étapes et correspondait au schéma Teller-Ulam. La bombe RDS-37 était sur le point d'être larguée depuis un avion. Cependant, lors du décollage, il est devenu évident que les tests devraient être effectués dans une situation d'urgence. Contrairement aux prévisions des météorologues, le temps s'est sensiblement détérioré, provoquant la couverture du terrain d'entraînement par des nuages ​​denses.

Pour la première fois, des experts ont été contraints de faire atterrir un avion avec à son bord une bombe thermonucléaire. Pendant un certain temps, il y a eu une discussion au poste de commandement central sur la marche à suivre. Une proposition visant à larguer une bombe dans les montagnes voisines a été envisagée, mais cette option a été rejetée car trop risquée. Pendant ce temps, l’avion continuait de tourner près du site d’essai, à court de carburant.

Zeldovitch et Sakharov ont eu le dernier mot. Une bombe à hydrogène qui aurait explosé à l’extérieur du site d’essai aurait conduit à un désastre. Les scientifiques ont compris toute l'étendue du risque et de leur propre responsabilité, mais ils ont néanmoins confirmé par écrit que l'avion pourrait atterrir en toute sécurité. Finalement, le commandant de l'équipage du Tu-16, Fiodor Golovashko, a reçu l'ordre d'atterrir. L'atterrissage s'est déroulé en douceur. Les pilotes ont montré toutes leurs compétences et n'ont pas paniqué dans une situation critique. La manœuvre était parfaite. Le poste de commandement central poussa un soupir de soulagement.

Le créateur de la bombe à hydrogène, Sakharov, et son équipe ont survécu aux tests. La deuxième tentative était prévue le 22 novembre. Ce jour-là, tout s'est déroulé sans aucune situation d'urgence. La bombe a été larguée d'une hauteur de 12 kilomètres. Pendant que l'obus tombait, l'avion a réussi à s'éloigner de l'épicentre de l'explosion. Quelques minutes plus tard, le champignon nucléaire atteignait une hauteur de 14 kilomètres et son diamètre était de 30 kilomètres.

L'explosion ne s'est pas déroulée sans incidents tragiques. L'onde de choc a brisé du verre à une distance de 200 kilomètres, faisant plusieurs blessés. Une jeune fille qui vivait dans un village voisin est également décédée lorsque le plafond s'est effondré sur elle. Une autre victime était un soldat qui se trouvait dans une zone de détention spéciale. Le soldat s'est endormi dans la pirogue et est mort étouffé avant que ses camarades aient pu le sortir.

Développement du Tsar Bomba

En 1954, les meilleurs physiciens nucléaires du pays ont commencé, sous leur direction, à développer la bombe thermonucléaire la plus puissante de l'histoire de l'humanité. Andrei Sakharov, Viktor Adamsky, Yuri Babaev, Yuri Smirnov, Yuri Trutnev, etc. ont également participé à ce projet. En raison de sa puissance et de sa taille, la bombe est devenue connue sous le nom de « Tsar Bomba ». Les participants au projet ont rappelé plus tard que cette phrase était apparue après la célèbre déclaration de Khrouchtchev à l’ONU sur « la mère de Kuzka ». Officiellement, le projet s'appelait AN602.

Au cours de sept années de développement, la bombe a connu plusieurs réincarnations. Au début, les scientifiques envisageaient d'utiliser des composants issus de l'uranium et de la réaction Jekyll-Hyde, mais cette idée a ensuite dû être abandonnée en raison du risque de contamination radioactive.

Test sur Novaya Zemlya

Pendant un certain temps, le projet Tsar Bomba a été gelé, alors que Khrouchtchev se rendait aux États-Unis, et la guerre froide a connu une courte pause. En 1961, le conflit entre les pays a repris et Moscou s'est à nouveau souvenue des armes thermonucléaires. Khrouchtchev a annoncé les prochains tests en octobre 1961 lors du XXIIe Congrès du PCUS.

Le 30, un Tu-95B avec une bombe à bord décolle d'Olenya et se dirige vers Novaya Zemlya. L'avion a mis deux heures pour atteindre sa destination. Une autre bombe à hydrogène soviétique a été larguée à une altitude de 10 500 mètres au-dessus du site d'essais nucléaires de Sukhoi Nos. L'obus a explosé alors qu'il était encore en l'air. Une boule de feu est apparue, qui a atteint un diamètre de trois kilomètres et a presque touché le sol. Selon les calculs des scientifiques, l'onde sismique issue de l'explosion a traversé la planète trois fois. L'impact a été ressenti à des milliers de kilomètres et tout ce qui vivait à une distance de cent kilomètres pouvait subir des brûlures au troisième degré (cela ne s'est pas produit car la zone était inhabitée).

À cette époque, la bombe thermonucléaire américaine la plus puissante était quatre fois moins puissante que la Tsar Bomba. Les dirigeants soviétiques étaient satisfaits du résultat de l'expérience. Moscou a obtenu ce qu’elle voulait avec la prochaine bombe à hydrogène. Le test a démontré que l’URSS disposait d’armes beaucoup plus puissantes que les États-Unis. Par la suite, le record destructeur du « Tsar Bomba » n’a jamais été battu. L’explosion de la bombe à hydrogène la plus puissante a constitué une étape majeure dans l’histoire de la science et de la guerre froide.

Armes thermonucléaires d'autres pays

Le développement britannique de la bombe à hydrogène a commencé en 1954. Le chef de projet était William Penney, qui avait auparavant participé au projet Manhattan aux États-Unis. Les Britanniques disposaient de miettes d’informations sur la structure des armes thermonucléaires. Les alliés américains n’ont pas partagé cette information. A Washington, ils ont évoqué la loi sur l’énergie atomique votée en 1946. La seule exception pour les Britanniques était l'autorisation d'observer les tests. Ils ont également utilisé des avions pour collecter des échantillons laissés par les explosions d’obus américains.

Dans un premier temps, Londres a décidé de se limiter à la création d’une bombe atomique très puissante. C’est ainsi qu’ont commencé les essais d’Orange Messenger. Au cours de ces opérations, la bombe non thermonucléaire la plus puissante de l’histoire de l’humanité a été larguée. Son inconvénient était son coût excessif. Le 8 novembre 1957, une bombe à hydrogène est testée. L’histoire de la création du dispositif britannique en deux étapes est un exemple de progrès réussi dans des conditions de retard sur deux superpuissances qui se disputaient entre elles.

La bombe à hydrogène est apparue en Chine en 1967, en France en 1968. Ainsi, le club des pays possédant des armes thermonucléaires compte aujourd’hui cinq États. Les informations sur la bombe à hydrogène en Corée du Nord restent controversées. Le chef de la RPDC a déclaré que ses scientifiques étaient capables de développer un tel projectile. Au cours des tests, des sismologues de différents pays ont enregistré une activité sismique provoquée par une explosion nucléaire. Mais il n’existe toujours aucune information concrète sur la bombe à hydrogène en RPDC.

Les ambitions géopolitiques des grandes puissances conduisent toujours à une course aux armements. Le développement de nouvelles technologies militaires a donné à tel ou tel pays un avantage sur les autres. Ainsi, à pas de géant, l'humanité s'est rapprochée de l'émergence d'armes terribles - bombe nucléaire. À partir de quelle date a commencé le rapport sur l’ère atomique, combien de pays sur notre planète ont un potentiel nucléaire et quelle est la différence fondamentale entre une bombe à hydrogène et une bombe atomique ? Vous pouvez trouver la réponse à ces questions et à d’autres en lisant cet article.

Quelle est la différence entre une bombe à hydrogène et une bombe nucléaire ?

N'importe quelle arme nucléaire basé sur une réaction intranucléaire, dont la puissance est capable de détruire presque instantanément un grand nombre d'unités d'habitation, ainsi que des équipements et toutes sortes de bâtiments et de structures. Considérons la classification des ogives nucléaires en service dans certains pays :

• Bombe nucléaire (atomique). Lors de la réaction nucléaire et de la fission du plutonium et de l’uranium, l’énergie est libérée à une échelle colossale. En règle générale, une ogive contient deux charges de plutonium de même masse, qui explosent l'une dans l'autre.
• Bombe à hydrogène (thermonucléaire). L'énergie est libérée grâce à la fusion de noyaux d'hydrogène (d'où son nom). L'intensité de l'onde de choc et la quantité d'énergie libérée dépassent plusieurs fois l'énergie atomique.

Qu'est-ce qui est le plus puissant : une bombe nucléaire ou une bombe à hydrogène ?

Alors que les scientifiques se demandaient comment utiliser l'énergie atomique obtenue lors du processus de fusion thermonucléaire de l'hydrogène à des fins pacifiques, l'armée avait déjà mené plus d'une douzaine de tests. Il s'est avéré que charger dans quelques mégatonnes d'une bombe à hydrogène sont des milliers de fois plus puissantes qu'une bombe atomique. Il est même difficile d’imaginer ce qui serait arrivé à Hiroshima (et même au Japon lui-même) s’il y avait eu de l’hydrogène dans la bombe de 20 kilotonnes lancée sur elle.

Considérez la puissante force destructrice qui résulte de l’explosion d’une bombe à hydrogène de 50 mégatonnes :

• Boule de feu: diamètre 4,5 -5 kilomètres de diamètre.
• onde sonore: L'explosion peut être entendue à 800 kilomètres.
• Énergie: à cause de l'énergie libérée, une personne peut se brûler la peau, se trouvant jusqu'à 100 kilomètres de l'épicentre de l'explosion.
• champignon nucléaire: la hauteur est supérieure à 70 km, le rayon du capuchon est d'environ 50 km.

Des bombes atomiques d’une telle puissance n’ont jamais explosé auparavant. Il existe des indicateurs de la bombe larguée sur Hiroshima en 1945, mais sa taille était nettement inférieure à la décharge d'hydrogène décrite ci-dessus :

• Boule de feu: diamètre environ 300 mètres.
• champignon nucléaire: hauteur 12 km, rayon du cap - environ 5 km.
• Énergie: la température au centre de l'explosion atteint 3000C°.

Désormais, dans l'arsenal des puissances nucléaires se trouvent à savoir les bombes à hydrogène. En plus du fait qu'ils sont en avance dans leurs caractéristiques de leur " petits frères", ils sont beaucoup moins chers à produire.

Le principe de fonctionnement d'une bombe à hydrogène

Regardons cela étape par étape, étapes de détonation de bombes à hydrogène:

1. Détonation de charge. La charge est dans une coque spéciale. Après la détonation, des neutrons sont libérés et la température élevée nécessaire au début de la fusion nucléaire dans la charge principale est créée.
2. Fission du lithium. Sous l'influence des neutrons, le lithium se divise en hélium et tritium.
3. Fusion. Le tritium et l'hélium déclenchent une réaction thermonucléaire, à la suite de laquelle de l'hydrogène entre dans le processus et la température à l'intérieur de la charge augmente instantanément. Une explosion thermonucléaire se produit.

Le principe de fonctionnement d'une bombe atomique

1. Détonation de charge. L'obus de la bombe contient plusieurs isotopes (uranium, plutonium, etc.), qui se désintègrent sous le champ de détonation et captent les neutrons.
2. Processus avalancheux. La destruction d’un atome entraîne la désintégration de plusieurs autres atomes. Il existe un processus en chaîne qui entraîne la destruction d'un grand nombre de noyaux.
3. Réaction nucléaire. En très peu de temps, toutes les parties de la bombe forment un tout et la masse de la charge commence à dépasser la masse critique. Une énorme quantité d'énergie est libérée, après quoi une explosion se produit.

Le danger d'une guerre nucléaire

Au milieu du siècle dernier, le danger d’une guerre nucléaire était improbable. Deux pays possédaient des armes atomiques dans leur arsenal : l’URSS et les États-Unis. Les dirigeants des deux superpuissances étaient bien conscients du danger que présentait l’utilisation d’armes de destruction massive, et la course aux armements était très probablement menée dans le cadre d’une confrontation « compétitive ».

Certes, il y a eu des moments de tension par rapport aux puissances, mais le bon sens a toujours pris le pas sur les ambitions.

La situation a changé à la fin du XXe siècle. Le « bâton nucléaire » a été repris non seulement par les pays développés d’Europe occidentale, mais également par les représentants de l’Asie.

Mais comme vous le savez probablement, " club nucléaire"se compose de 10 pays. On pense officieusement qu’Israël, et peut-être l’Iran, possèdent des têtes nucléaires. Bien que ces derniers, après l'imposition de sanctions économiques à leur encontre, aient abandonné le développement du programme nucléaire.

Après l'apparition de la première bombe atomique, les scientifiques de l'URSS et des États-Unis ont commencé à réfléchir à des armes qui ne provoqueraient pas une telle destruction et contamination des territoires ennemis, mais auraient un effet ciblé sur le corps humain. L'idée est née à propos création d'une bombe à neutrons.

Le principe de fonctionnement est interaction du flux de neutrons avec la chair vivante et l'équipement militaire. Les isotopes les plus radioactifs produits détruisent instantanément une personne, et les chars, transporteurs et autres armes deviennent des sources de forts rayonnements pendant une courte période.

Une bombe à neutrons explose à une distance de 200 mètres du sol et est particulièrement efficace lors d'une attaque de char ennemi. Le blindage des équipements militaires, de 250 mm d'épaisseur, est capable de réduire plusieurs fois les effets d'une bombe nucléaire, mais est impuissant face au rayonnement gamma d'une bombe à neutrons. Considérons les effets d'un projectile à neutrons d'une puissance allant jusqu'à 1 kilotonne sur un équipage de char :

Comme vous le comprenez, la différence entre une bombe à hydrogène et une bombe atomique est énorme. La différence dans la réaction de fission nucléaire entre ces charges fait une bombe à hydrogène est des centaines de fois plus destructrice qu'une bombe atomique.

Lors de l'utilisation d'une bombe thermonucléaire de 1 mégatonne, tout ce qui se trouve dans un rayon de 10 kilomètres sera détruit. Non seulement les bâtiments et les équipements en souffriront, mais aussi tous les êtres vivants.

Les chefs des pays nucléaires devraient s’en souvenir et utiliser la menace « nucléaire » uniquement comme un outil de dissuasion et non comme une arme offensive.

Vidéo sur les différences entre les bombes atomiques et à hydrogène

Cette vidéo décrira en détail et étape par étape le principe de fonctionnement d'une bombe atomique, ainsi que les principales différences avec celle à hydrogène :