Vätgasbomben (Vätgasbomb, HB, WB) är ett massförstörelsevapen, som har en otrolig förstörande kraft (dess kraft beräknas av megatoner i TNT-ekvivalent). Principen för driften av bomben och strukturordningen är baserad på användningen av energin av termonukleär syntes av vätekärnor. Processerna som uppstår under explosionen, liknar de som uppträder på stjärnorna (inklusive solen). Det första testet av WB lämpligt för transport över långa avstånd (projektet A.D. Sakharov) genomfördes i Sovjetunionen på platsen nära Semipalatinsk.
Termonukleär reaktion
Solen innehåller enorma reserver av väte, vilket är under konstant effekt av ultrahögt tryck och temperatur (ca 15 miljoner Kelvin). Vid en sådan extrem densitet och plasmatemperatur kolliderar väteatomens kärnor slumpmässigt med varandra. Resultatet av kollisioner är en kärnfusion och som ett resultat bildandet av kärnor av ett tyngre element - helium. Reaktioner av denna typ kallas termonukleär fusion, de kännetecknas av utsläpp av enorma mängder energi.
Fysikaliens lagar förklarar energifrisättningen under en termonukleär reaktion enligt följande: En del av massan av ljuskärnor som är involverad i bildandet av tyngre element återstår oanvänd och förvandlas till ren energi i enorma mängder. Därför förlorar vår himmelska kropp cirka 4 miljoner ton materia per sekund, samtidigt som det frigör ett kontinuerligt flöde av energi i yttre rymden.
Väteisotoper
Det enklaste av alla befintliga atomer är en väteatom. Den består av endast en proton som bildar kärnan och den enda elektronen som roterar runt den. Som ett resultat av vetenskapliga studier av vatten (H2O) konstaterades att så kallat "tungt" vatten är närvarande i det i små kvantiteter. Den innehåller "tunga" isotoper av väte (2H eller deuterium), vars kärnor, förutom en proton, också innehåller en neutron (en partikel nära massan till en proton utan laddning).
Vetenskap vet också tritium, den tredje isotopen av väte, vars kärna innehåller 1 proton och 2 neutroner samtidigt. Tritium kännetecknas av instabilitet och konstant spontan sönderfall med utsläpp av energi (strålning), varigenom en heliumisotop bildas. Spår av tritium finns i de övre lagren av jordens atmosfär: det är där, under påverkan av kosmiska strålar, att de molekyler av gaser som bildar luften genomgår liknande förändringar. Att erhålla tritium är också möjligt i en kärnreaktor genom att bestråla litium-6-isotopen med ett kraftfullt neutronflöde.
Utveckling och första tester av vätebomben
Som ett resultat av en grundlig teoretisk analys kom specialister från Sovjetunionen och USA till slutsatsen att blandningen av deuterium och tritium gör det lättare att starta reaktionen av termonukleär fusion. Beväpnade med denna kunskap började forskare från Förenta staterna på 50-talet av förra seklet skapa en vätebomb. Och våren 1951 genomfördes ett testtest på Enyvetok-platsen (en atoll i Stilla havet), men då uppnåddes endast partiell termonukleär fusion.
Lite mer än ett år passerade, och i november 1952 genomfördes det andra testet av en vätebomb med en kraft på ca 10 Mt i TNT. Emellertid kan den explosionen knappast kallas en explosion av en termonukleär bomb i modern mening: i själva verket var enheten en stor behållare (storleken på ett trehus) fyllt med flytande deuterium.
Även i Ryssland åtar sig förbättring av atomvapen, och den första vätebomben av projektet A.D. Sakharov testades på Semipalatinsk testplatsen den 12 augusti 1953. RDS-6 (denna typ av massförstörelsevapen kallades Sacharovs "puff", eftersom dess system innebar att sekventiell utplacering av deuteriumskikten kring laddningsinitiatorn) hade en kraft på 10 Mt. Men i motsats till den amerikanska "trevåningsbyggnaden" var den sovjetiska bomben kompakt, och den kunde omedelbart levereras till platsen för en attack på fiendens territorium på en strategisk bombare.
Efter att ha accepterat utmaningen, i mars 1954, gjorde USA en explosion av en mer kraftfull luftbomb (15 Mt) vid testplatsen på Bikini Atoll (Stilla havet). Testet var orsaken till utsläpp i atmosfären av en stor mängd radioaktiva ämnen, av vilka några föll med utfällning hundratals kilometer från explosionscentrets epicentrum. Det japanska fartyget "Happy Dragon" och enheter installerade på ön Rogelap registrerade en kraftig ökning av strålningen.
Eftersom det som ett resultat av de processer som uppstår vid detonering av vätebomben bildas stabilt säkert helium, förväntades att radioaktiva utsläpp inte bör överstiga föroreningsnivån från atomdetonatorn för termonukleär fusion. Men beräkningarna och mätningarna av den verkliga radioaktiva nedfallet varierade kraftigt både i kvantitet och komposition. Därför fattade det amerikanska ledarskapet ett beslut att tillfälligt avbryta utformningen av detta vapen tills en fullständig studie av dess påverkan på miljön och människan.
Video: test i Sovjetunionen
Tsar Bomb - Sovjetunionens atomkraftbomb
Fettpunkten i kedjan av vätgasbomber tonnage fastställdes av Sovjetunionen när den 30 oktober 1961 genomfördes ett 50-megaton (det största i historien) "Tsar-bomb" -testet på Novaya Zemlya - resultatet av forskningsgruppens långsiktiga arbete AD Sacharov. Explosionen dundrade på en höjd av 4 kilometer och chockvågor registrerades tre gånger över enheter runt om i världen. Trots att testet inte avslöjade några misslyckanden, gick bomben aldrig i tjänst. Men själva Sovjetunionens innehav av sådana vapen har gjort ett outplånligt intryck över hela världen, medan de i USA har slutat få tonnage av ett kärnvapenarsenal. I Ryssland bestämde de sig för att överge införandet av warheads med väteavgifter på kamptull.
Principen för vätebomben
Vätgasbomben är den mest komplexa tekniska anordningen, vars explosion kräver det sekventiella flödet av ett antal processer.
Först finns det en detonering av initiatorladdningen inuti skalet hos WB (miniatyr atombomben), vilket resulterar i en kraftfull utstötning av neutroner och skapandet av en hög temperatur som krävs för starten av termonukleär fusion i huvudladdningen. En massiv neutron bombardemang av en litium deuterid liner börjar (produceras genom att kombinera deuterium med litium-6 isotop).
Under neutronernas verkan delas litium-6 i tritium och helium. Atomen säkring i detta fall blir en källa till material som är nödvändig för förekomst av termonukleär fusion i själva detonerade bomben.
En blandning av tritium och deuterium utlöser en termonukleär reaktion, vilket resulterar i en snabb ökning av temperaturen inuti bomben och mer och mer väte är involverad i processen.
Principen för vätebombens funktion innebär ett extremt snabbt flöde av dessa processer (laddningsanordningen och huvudelementets layout bidrar till detta), som ser ögonblickligt ut till observatören.
Superbomb: division, syntes, division
Sekvensen av processer som beskrivs ovan slutar efter deuteriumreaktionens början med tritium. Vidare beslutades att använda kärnfission, snarare än syntesen av tyngre. Efter fusion av kärnor av tritium och deuterium frigörs fri helium och snabba neutroner, som har tillräcklig energi för att initiera klyvning av uran-238. Snabba neutroner kan dela atomer från uranhöljet i en superbomb. Uppdelningen av ett ton uran genererar energi i storleksordningen 18 Mt. I detta fall spenderas energi inte bara på skapandet av en sprängvåg och frisläppandet av en enorm mängd värme. Varje atom av uran faller i två radioaktiva "fragment". Formulerar en hel "bukett" av olika kemiska element (upp till 36) och cirka 200 radioaktiva isotoper. Det är av denna anledning att många radioaktiva nedfall genereras, inspelade hundratals kilometer från explosionscentrets epicentrum.
Efter fallet av "järnridån" blev det känt att Sovjetunionen planerade att utveckla en "bomb av kung" med en kapacitet på 100 Mt. På grund av det faktum att det vid det tillfället inte fanns några flygplan som kunde bära en så stor laddning, var tanken övergiven till förmån för bombningen på 50 Mt.
Konsekvenserna av en vätebomb explosion
Stötvåg
Vätgasbombens explosion medför storskalig förstörelse och konsekvenser, och den primära (explicit, direkta) påverkan har en tredubbla karaktär. Det mest uppenbara av alla direkta effekter är en ultrahög intensitet chockvåg. Dess destruktiva förmåga minskar med avstånd från explosionsens epicentrum, och beror också på själva bomben och höjden där laddningen detonerar.
Värmeffekt
Effekten av värme från en explosion beror på samma faktorer som kraften hos chockvågen. Men ytterligare en läggs till dem - graden av öppenhet i luftmassorna. Dimma eller till och med en liten grumlighet minskar drastens radius dramatiskt, där en värmemix kan orsaka allvarliga brännskador och förlust av syn. Vätgasbombsexplosionen (över 20 Mt) genererar en otrolig mängd värmeenergi, tillräckligt för att smälta betong på 5 km avstånd, förånga vatten nästan hela vattnet från en liten sjö på avstånd av 10 km, förstör fiendens manskap, utrustning och byggnader på samma avstånd . En tratt med en diameter på 1-2 km och ett djup på 50 m är formad i mitten, täckt av ett tjockt lager av glastrig massa (flera meter stenar med hög sandhalt smälter nästan omedelbart i glas).
Enligt de beräkningar som erhållits under de aktuella testerna får människor 50% chans att hålla sig vid liv om de:
- De befinner sig i ett betonghem (tunnelbana), 8 km från explosionscentrets epicentrum (EV);
- Beläget i bostadshus på ett avstånd av 15 km från EV.
- De kommer att ligga i ett öppet område på mer än 20 km avstånd från EV vid dålig sikt (för en "ren" atmosfär är minsta avståndet i detta fall 25 km).
Med avståndet från EV, ökar sannolikheten för att hålla sig levande hos människor som befinner sig i ett öppet område dramatiskt. Så, på ett avstånd av 32 km, blir det 90-95%. En radie på 40-45 km är gränsen för den primära effekten av en explosion.
eldklot
En annan uppenbar effekt av vätebombens explosion är självuppehållande firestorms (orkaner), som bildas som ett resultat av att de enorma massorna av brännbart material dras in i eldbollen. Men trots detta kommer den farligaste av explosionsgraden att bli strålningsföroreningar av miljontals kilometer runt.
nedfall
Eldbollen som uppstod efter explosionen fylls snabbt med radioaktiva partiklar i stora mängder (sönderdelningsprodukter med tunga kärnor). Partikelstorleken är så liten att de, i den övre atmosfären, kan stanna där under en mycket lång tid. Allt som eldbollen har nått på jordens yta blir omedelbart till aska och damm och dras sedan in i eldstången. Vortexer av flamma rör dessa partiklar med laddade partiklar, som bildar en farlig blandning av radioaktivt damm, varvid processen för sedimentering av granulaten sträcker sig under lång tid.
Grovt damm sätter sig ganska snabbt, men fint damm transporteras med luft över långa avstånd, och faller gradvis ut ur det nybildade molnet. I omedelbar närhet av EV, deponeras de största och mest laddade partiklarna, och askpartiklar som syns av ögat kan fortfarande hittas hundratals kilometer bort från den. De utgör ett dödligt lock, flera centimeter tjocka. Den som råkar vara nära honom riskerar att få en allvarlig strålningsdos.
Mindre och odelbara partiklar kan "float" i atmosfären i många år, böja runt jorden många gånger. När de faller till ytan, förlorar de ganska radioaktivitet. Den farligaste strontium-90, som har en halveringstid på 28 år och genererar en stabil strålning under hela denna tid. Dess utseende bestäms av instrument runt om i världen. "Landing" på gräset och lövverk, han blir involverad i matkedjor. Därför ackumuleras människor som är tusentals kilometer från testställena under undersökningen strontium-90, som samlats i benen. Även om innehållet är extremt litet, är utsikterna att vara "en plats för lagring av radioaktivt avfall" inte bra för en person, vilket leder till utvecklingen av benartade tumörer. I Rysslands regioner (liksom andra länder) nära platser för provlanseringar av vätebomber observeras fortfarande en ökad radioaktiv bakgrund, vilket återigen visar att denna typ av vapen kan lämna betydande konsekvenser.
