21. avgusta 2015
Car Bomba je nadimak hidrogenske bombe AN602, koja je testirana u Sovjetskom Savezu 1961. godine. Ova bomba je bila najsnažnija ikad detonirana. Njegova snaga je bila takva da je bljesak od eksplozije bio vidljiv na 1000 km udaljenosti, a nuklearna pečurka se podigla skoro 70 km.
Car Bomba je bila hidrogenska bomba. Nastao je u laboratoriji Kurčatova. Snaga bombe bila je tolika da bi bila dovoljna da uništi 3800 Hirošima.
Prisjetimo se historije nastanka...
Na početku "atomskog doba" Sjedinjene Američke Države i Sovjetski savez ušao u trku ne samo po broju atomskih bombi, već i po njihovoj snazi.
SSSR, koji je nabavio atomsko oružje kasnije od svog konkurenta, nastojao je da izjednači situaciju stvaranjem naprednijih i snažnijih uređaja.
Razvoj termonuklearnog uređaja kodnog naziva "Ivan" započela je sredinom 1950-ih godina od strane grupe fizičara na čelu sa akademikom Kurčatovom. Grupa uključena u ovaj projekat uključivala je Andreja Saharova, Viktora Adamskog, Jurija Babajeva, Jurija Trunova i Jurija Smirnova.
Tokom istraživački rad naučnici su takođe pokušali da pronađu granice maksimalne snage termonuklearne eksplozivne naprave.
Teorijska mogućnost dobijanja energije putem termonuklearne fuzije bio je poznat i prije Drugog svjetskog rata, ali su rat i posljednja trka u naoružanju postavili pitanje stvaranja tehnički uređaj praktično stvoriti ovu reakciju. Poznato je da je u Njemačkoj 1944. godine obavljen rad na iniciranju termonuklearne fuzije kompresijom nuklearno gorivo korištenjem konvencionalnih eksplozivnih punjenja - ali su bili neuspješni jer nisu mogli postići potrebne temperature i tlakove. SAD i SSSR razvijaju termonuklearno oružje od 40-ih godina, gotovo istovremeno testirajući prve termonuklearne uređaje početkom 50-ih. Godine 1952. Sjedinjene Države su eksplodirale punjač snage 10,4 megatone na atolu Eniwetak (koji je 450 puta snažniji od bombe bačene na Nagasaki), a 1953. SSSR je testirao uređaj od 400 kilotona.
Dizajni prvih termonuklearnih uređaja bili su slabo prikladni za stvarnu borbenu upotrebu. Na primjer, uređaj koji su testirale Sjedinjene Države 1952. godine bio je prizemna konstrukcija visine dvospratne zgrade i težine preko 80 tona. U njemu je pomoću ogromne rashladne jedinice pohranjeno tekuće termonuklearno gorivo. Stoga se u budućnosti vršila serijska proizvodnja termonuklearnog oružja čvrsto gorivo- litijum-6 deuterid. Godine 1954. Sjedinjene Države su testirale uređaj zasnovan na njemu na atolu Bikini, a 1955. godine na poligonu Semipalatinsk testiran je novi sovjetski termoelektrični uređaj. nuklearna bomba. Godine 1957. u Velikoj Britaniji su izvršena ispitivanja hidrogenske bombe.
Projektna istraživanja su trajala nekoliko godina, a završna faza razvoja “proizvoda 602” dogodila se 1961. godine i trajala je 112 dana.
Bomba AN602 imala je trostepeni dizajn: nuklearno punjenje prve faze (izračunati doprinos snazi eksplozije je 1,5 megatona) pokrenulo je termonuklearnu reakciju u drugoj fazi (doprinos snazi eksplozije - 50 megatona), a ona, zauzvrat, pokrenuo je takozvanu nuklearnu „Jekyll-Hydeovu reakciju“ (nuklearna fisija u blokovima uranijuma-238 pod utjecajem brzih neutrona nastalih kao rezultat reakcije termonuklearne fuzije) u trećoj fazi (još 50 megatona snage) , tako da je ukupna proračunska snaga AN602 bila 101,5 megatona.
Međutim, prvobitna verzija je odbačena, jer bi u ovom obliku eksplozija bombe izazvala izuzetno moćnu zagađenje zračenjem(što bi, međutim, prema proračunima, ipak bilo ozbiljno inferiorno u odnosu na ono što ga izazivaju mnogo manje moćni američki uređaji).
Kao rezultat toga, odlučeno je da se ne koristi "Jekyll-Hyde reakcija" u trećoj fazi bombe i da se komponente uranijuma zamijene njihovim olovnim ekvivalentom. To je smanjilo procijenjenu ukupnu snagu eksplozije za skoro polovinu (na 51,5 megatona).
Još jedno ograničenje za programere bile su mogućnosti aviona. Prvu verziju bombe teške 40 tona odbili su konstruktori aviona iz Konstruktorskog biroa Tupoljev - avion nosač ne bi mogao isporučiti takav teret do cilja.
Kao rezultat toga, strane su postigle kompromis - nuklearni znanstvenici su prepolovili težinu bombe, a konstruktori avijacije su za nju pripremali posebnu modifikaciju bombardera Tu-95 - Tu-95V.
Ispostavilo se da ni pod kojim uslovima ne bi bilo moguće postaviti punjenje u odeljku za bombe, pa je Tu-95V morao da nosi AN602 do cilja na posebnoj spoljnoj remenci.
Zapravo, avion nosač bio je spreman 1959. godine, ali su nuklearni fizičari dobili instrukcije da ne ubrzavaju rad na bombi - upravo u tom trenutku pojavili su se znakovi smanjenja napetosti u međunarodnim odnosima u svijetu.
Početkom 1961. godine, međutim, situacija se ponovo pogoršava i projekat je ponovo oživljen.
Konačna težina bombe uključujući padobranski sistem bila je 26,5 tona. Proizvod je imao nekoliko imena odjednom - "Veliki Ivan", "Car Bomba" i "Kuzkina majka". Potonji se zaglavio u bombi nakon govora sovjetskog lidera Nikite Hruščova Amerikancima, u kojem je obećao da će im pokazati "Kuzkinu majku".
Hruščov je 1961. godine prilično otvoreno govorio stranim diplomatama o činjenici da Sovjetski Savez planira testirati super-moćni termonuklearni naboj u bliskoj budućnosti. Sovjetski vođa je 17. oktobra 1961. u izvještaju na XXII partijskom kongresu najavio predstojeće testove.
Utvrđeno je da je poligon za testiranje Suhoj Nos na Novoj Zemlji. Pripreme za eksploziju završene su krajem oktobra 1961. godine.
Nosač Tu-95B nalazio se na aerodromu u Vaengi. Ovdje, u posebnoj prostoriji, vršene su završne pripreme za testiranje.
Ujutro 30. oktobra 1961. godine, posada pilota Andreja Durnovceva dobila je naređenje da odleti do poligona i baci bombu.
Polijetajući sa aerodroma u Vaengi, Tu-95B je dva sata kasnije dostigao svoju projektnu tačku. Bomba je bačena iz padobranskog sistema sa visine od 10.500 metara, nakon čega su piloti odmah počeli da udaljavaju automobil iz opasnog područja.
U 11:33 po moskovskom vremenu došlo je do eksplozije na visini od 4 km iznad cilja.
Snaga eksplozije znatno je premašila proračunsku (51,5 megatona) i kretala se od 57 do 58,6 megatona u TNT ekvivalentu.
Princip rada:
Djelovanje hidrogenske bombe temelji se na korištenju energije oslobođene tokom termonuklearne fuzijske reakcije lakih jezgara. Upravo se ta reakcija odvija u dubinama zvijezda, gdje se pod utjecajem ultravisokih temperatura i ogromnog pritiska sudaraju jezgra vodonika i stapaju u teža jezgra helijuma. Tokom reakcije, dio mase jezgri vodika pretvara se u veliku količinu energije - zahvaljujući tome zvijezde neprestano oslobađaju ogromne količine energije. Naučnici su kopirali ovu reakciju koristeći izotope vodonika - deuterijum i tricijum, zbog čega je dobila naziv "vodikova bomba". U početku su za proizvodnju naboja korišteni tekući izotopi vodonika, a kasnije je korišten litijum-6 deuterid, čvrsto jedinjenje deuterija i izotop litijuma.
Litijum-6 deuterid je glavna komponenta hidrogenske bombe, termonuklearnog goriva. On već skladišti deuterijum, a izotop litijuma služi kao sirovina za stvaranje tricijuma. Da bi se pokrenula reakcija termonuklearne fuzije, potrebno je stvoriti visoke temperature i pritiske, kao i odvojiti tricij od litija-6. Ovi uslovi su obezbeđeni na sledeći način.
Oklop kontejnera za termonuklearno gorivo napravljen je od uranijuma-238 i plastike, a pored kontejnera je postavljeno konvencionalno nuklearno punjenje snage nekoliko kilotona - zove se okidač, odnosno inicijatorsko punjenje hidrogenske bombe. Prilikom eksplozije naboja inicijatora plutonijuma pod uticajem snažnog rendgenskog zračenja, školjka posude se pretvara u plazmu, koja se kompresuje hiljade puta, što stvara neophodan visok pritisak i ogromnu temperaturu. Istovremeno, neutroni koje emituje plutonijum interaguju sa litijumom-6, formirajući tricijum. Jezgra deuterijuma i tricijuma međusobno djeluju pod utjecajem ultravisoke temperature i pritiska, što dovodi do termonuklearne eksplozije.
Ako napravite nekoliko slojeva uranijum-238 i litij-6 deuterida, tada će svaki od njih dodati svoju snagu eksploziji bombe - to jest, takav "puf" vam omogućava da povećate snagu eksplozije gotovo neograničeno . Zahvaljujući tome, hidrogenska bomba se može napraviti gotovo bilo koje snage, a bit će mnogo jeftinija od konvencionalne nuklearne bombe iste snage.
Svjedoci testiranja kažu da ovako nešto nikada u životu nisu vidjeli. Nuklearna pečurka eksplozije podigla se na visinu od 67 kilometara, svjetlosno zračenje potencijalno bi moglo izazvati opekotine trećeg stepena na udaljenosti do 100 kilometara.
Posmatrači su izvijestili da su u epicentru eksplozije stijene poprimile iznenađujuće ravan oblik, a tlo se pretvorilo u neku vrstu vojnog parade. Potpuno uništenje postignuta na površini koja je jednaka teritoriji Pariza.
Jonizacija atmosfere izazvala je radio smetnje čak i stotinama kilometara od poligona u trajanju od oko 40 minuta. Nedostatak radio komunikacije uvjerio je naučnike da su testovi prošli najbolje moguće. Udarni talas koji je nastao usled eksplozije Car Bomba obišao je svet tri puta. Zvučni talas izazvan eksplozijom stigao je do ostrva Dikson na udaljenosti od oko 800 kilometara.
Uprkos velikim oblacima, svjedoci su eksploziju vidjeli čak i na udaljenosti od nekoliko hiljada kilometara i mogli su je opisati.
Pokazalo se da je radioaktivna kontaminacija od eksplozije minimalna, kao što su programeri planirali - više od 97% snage eksplozije osigurala je reakcija termonuklearne fuzije, koja praktički nije stvorila radioaktivnu kontaminaciju.
To je omogućilo naučnicima da počnu proučavati rezultate testova na eksperimentalnom polju u roku od dva sata nakon eksplozije.
Eksplozija Car bombe zaista je ostavila utisak na ceo svet. Ispostavilo se da je moćnija od najmoćnijih Američka bombačetiri puta.
Postojala je teoretska mogućnost stvaranja još snažnijih punjenja, ali je odlučeno da se odustane od implementacije takvih projekata.
Začudo, ispostavilo se da su glavni skeptici vojska. Sa njihove tačke gledišta, takvo oružje nije imalo praktično značenje. Kako naređujete da ga isporuče u „neprijateljsku jazbinu“? SSSR je već imao rakete, ali nisu mogli da odlete u Ameriku sa takvim teretom.
Strateški bombarderi takođe nisu mogli da odlete u Sjedinjene Američke Države sa takvim "prtljagom". Osim toga, postali su laka meta za sisteme protivvazdušne odbrane.
Ispostavilo se da su atomski naučnici bili mnogo više entuzijasti. Predviđeni su planovi za postavljanje nekoliko super-bombi kapaciteta 200-500 megatona uz obalu Sjedinjenih Država, čija bi eksplozija izazvala džinovski cunami koji bi doslovno odnio Ameriku.
Akademik Andrej Saharov, budući aktivista i laureat za ljudska prava nobelova nagrada mir, izneti drugi plan. “Nosač bi mogao biti veliko torpedo lansirano s podmornice. Maštao sam da je moguće razviti ramjet vodeno-parni nuklearni mlazni motor za takvo torpedo. Cilj napada sa udaljenosti od nekoliko stotina kilometara trebale bi biti neprijateljske luke. Rat na moru je izgubljen ako su luke uništene, u to nas uvjeravaju mornari. Tijelo takvog torpeda može biti vrlo izdržljivo, neće se bojati mina i baražnih mreža. Naravno, uništenje luka - kako površinskom eksplozijom torpeda sa nabojom od 100 megatona koje je "iskočilo" iz vode, tako i podvodnom eksplozijom - neizbježno je povezano s vrlo velikim žrtvama", napisao je naučnik u njegove memoare.
Saharov je rekao viceadmiralu Petru Fominu o svojoj ideji. Iskusni mornar, koji je vodio "atomski odjel" pod vrhovnim komandantom Ratne mornarice SSSR-a, bio je užasnut naučnikovim planom, nazvavši projekt "kanibalističkim". Prema riječima Saharova, on se stidio i nikada se nije vratio ovoj ideji.
Naučnici i vojno osoblje dobili su izdašne nagrade za uspješno testiranje Car Bomba, ali je sama ideja o super-moćnim termonuklearnim nabojima počela da postaje prošlost.
Dizajneri nuklearnog oružja fokusirali su se na stvari manje spektakularne, ali mnogo efikasnije.
A eksplozija "Car bombe" do danas ostaje najsnažnija od onih koje je čovječanstvo ikada proizvelo.
Car Bomba u brojevima:
- Težina: 27 tona
- dužina: 8 metara
- Prečnik: 2 metara
- Snaga: 55 megatona u TNT ekvivalentu
- Visina nuklearne gljive: 67 km
- Prečnik osnove gljive: 40 km
- Prečnik vatrene kugle: 4.6 km
- Udaljenost na kojoj je eksplozija izazvala opekotine kože: 100 km
- Udaljenost vidljivosti eksplozije: 1 000 km
- Količina TNT-a potrebna da se izjednači sa snagom Car Bomba: ogromna TNT kocka sa stranom 312 metara (visina Ajfelovog tornja)
izvori
http://www.aif.ru/society/history/1371856
http://www.aif.ru/dontknows/infographics/kak_deystvuet_vodorodnaya_bomba_i_kakovy_posledstviya_vzryva_infografika
http://llloll.ru/tsar-bomb
I još malo o nemirnom ATOM-u: na primjer, i ovdje. I bilo je tako nešto što je takođe bilo Originalni članak je na web stranici InfoGlaz.rf Link na članak iz kojeg je napravljena ova kopija -Ivy Mike - prvi atmosferski test hidrogenske bombe proveden od strane Sjedinjenih Država na atolu Eniwetak 1. novembra 1952. godine.
Prije 65 godina Sovjetski Savez je detonirao svoju prvu termonuklearnu bombu. Kako ovo oružje radi, šta može, a šta ne može? 12. avgusta 1953. u SSSR-u je detonirana prva „praktična“ termonuklearna bomba. Pričaćemo vam o istoriji njegovog nastanka i otkriti da li je tačno da takva municija jedva da zagađuje životnu sredinu, ali može da uništi svet.
Ideja o termonuklearnom oružju, gdje se jezgra atoma spajaju, a ne dijele, kao u atomskoj bombi, pojavila se najkasnije 1941. To je palo na pamet fizičarima Enriku Fermiju i Edvardu Teleru. Otprilike u isto vrijeme, uključili su se u projekt Manhattan i pomogli u stvaranju bombi bačenih na Hirošimu i Nagasaki. Ispostavilo se da je dizajniranje termonuklearnog oružja mnogo teže.
Otprilike razumjeti kako termonuklearna bomba komplikovanije od nuklearne, to može biti i zbog činjenice da su nuklearne elektrane koje rade već odavno uobičajena pojava, a da su funkcionalne i praktične termonuklearne elektrane još uvijek naučna fantastika.
Da bi se atomska jezgra spojila jedno s drugim, moraju se zagrijati na milione stepeni. Amerikanci su 1946. patentirali dizajn uređaja koji bi to omogućio (projekat se neslužbeno zvao Super), ali su ga se sjetili tek tri godine kasnije, kada je SSSR uspješno testirao nuklearnu bombu.
Američki predsjednik Harry Truman rekao je da na sovjetski prodor treba odgovoriti "takozvanim vodonikom, ili superbombom".
Do 1951. godine Amerikanci su sastavili uređaj i proveli testove pod kodnim imenom "George". Dizajn je bio torus - drugim riječima, krofna - sa teškim izotopima vodonika, deuterijuma i tricijuma. Odabrani su jer se takva jezgra lakše spajaju od običnih jezgara vodika. Osigurač je bio nuklearna bomba. Eksplozija je kompresovala deuterijum i tricijum, oni su se spojili, dali mlaz brzih neutrona i zapalili uranijumsku ploču. U konvencionalnoj atomskoj bombi, ona se ne fisije: postoje samo spori neutroni, koji ne mogu izazvati fisiju stabilnog izotopa uranijuma. Iako je energija nuklearne fuzije činila otprilike 10%. ukupna energija eksplozija "George", "paljenje" uranijuma-238 omogućilo je povećanje snage eksplozije dvostruko više nego inače, na 225 kilotona.
Zbog dodatnog uranijuma, eksplozija je bila dvostruko snažnija nego kod konvencionalne atomske bombe. Ali termonuklearna fuzija činila je samo 10% oslobođene energije: testovi su pokazali da jezgra vodonika nisu bila dovoljno snažno komprimirana.
Tada je matematičar Stanislav Ulam predložio drugačiji pristup - dvostepeni nuklearni fitilj. Njegova ideja je bila da postavi plutonijumsku šipku u zonu "vodika" uređaja. Eksplozija prvog fitilja "zapalila" je plutonijum, dva udarna talasa i dva toka x-zrake sudarili - pritisak i temperatura su skočili dovoljno da započne termonuklearna fuzija. Novi uređaj je testiran na atolu Enewetak u pacifik 1952. godine - eksplozivna snaga bombe bila je već deset megatona TNT-a.
Međutim, ovaj uređaj nije bio pogodan i za upotrebu kao vojno oružje.
Da bi se jezgra vodonika spojila, razmak između njih mora biti minimalan, pa su deuterijum i tricijum ohlađeni na tečno stanje, skoro na apsolutnu nulu. To je zahtijevalo ogromnu kriogenu instalaciju. Drugi termonuklearni uređaj, u suštini uvećana modifikacija Georgea, težio je 70 tona - to ne možete ispustiti iz aviona.
SSSR je počeo razvijati termonuklearnu bombu kasnije: prvu shemu predložili su sovjetski programeri tek 1949. godine. Trebalo je koristiti litijum deuterid. Ovo je metal solidan, ne treba ga ukapljivati, pa stoga glomazni hladnjak, kao u američkoj verziji, više nije bio potreban. Jednako važno, litijum-6, kada je bombardovan neutronima iz eksplozije, proizvodi helijum i tricijum, što dodatno pojednostavljuje dalju fuziju jezgara.
RDS-6s bomba je bila spremna 1953. godine. Za razliku od američkih i modernih termonuklearnih uređaja, nije sadržavao plutonijsku šipku. Ova shema je poznata kao "puff": slojevi litijum deuterida bili su prošarani slojevima uranijuma. Dana 12. avgusta, RDS-6s je testiran na poligonu Semipalatinsk.
Snaga eksplozije bila je 400 kilotona TNT-a - 25 puta manje nego u drugom pokušaju Amerikanaca. Ali RDS-6 bi mogli biti izbačeni iz zraka. Ista bomba će se koristiti na interkontinentalnim balističkim projektilima. A već 1955. SSSR je poboljšao svoju termonuklearnu zamisao, opremivši je plutonijumskom šipkom.
Danas su gotovo svi termonuklearni uređaji - čak i sjevernokorejski, očigledno - križanac između ranih sovjetskih i američkih dizajna. Svi oni koriste litijum deuterid kao gorivo i zapaljuju ga dvostepenim nuklearnim detonatorom.
Kao što je poznato iz curenja informacija, čak je i najmodernija američka termonuklearna bojeva glava, W88, slična RDS-6c: slojevi litijum deuterida prošarani su uranijumom.
Razlika je u tome što moderna termonuklearna municija nisu čudovišta od više megatona kao Car Bomba, već sistemi sa snagom od stotina kilotona, poput RDS-6. Niko nema megatonske bojeve glave u svom arsenalu, budući da je, vojno, desetak manje moćnih bojevih glava vrijednije od jedne jake: to vam omogućava da pogodite više ciljeva.
Tehničari rade sa američkom termonuklearnom bojevom glavom W80
Šta termonuklearna bomba ne može
Vodonik je izuzetno čest element, ima ga dovoljno u Zemljinoj atmosferi.
Jedno vrijeme se pričalo da bi mogla pokrenuti dovoljno snažna termonuklearna eksplozija lančana reakcija i sav vazduh na našoj planeti će izgoreti. Ali ovo je mit.
Ne samo plinoviti, već i tekući vodonik nije dovoljno gust da bi započela termonuklearna fuzija. Potrebno ga je komprimirati i zagrijati nuklearnom eksplozijom, po mogućnosti s različitih strana, kao što se radi s dvostepenim fitiljem. U atmosferi nema takvih uslova, pa su tamo nemoguće samoodržive reakcije nuklearne fuzije.
Ovo nije jedina zabluda o termonuklearnom oružju. Često se kaže da je eksplozija „čišća“ od nuklearne: kažu da kada se jezgra vodika stapaju, ima manje „fragmenata“ – opasnih kratkotrajnih atomskih jezgri koje proizvode radioaktivnu kontaminaciju – nego kada se jezgra urana cijepa.
Ova zabluda se zasniva na činjenici da je tokom termonuklearne eksplozije večina energija se navodno oslobađa zbog fuzije jezgara. To nije istina. Da, Car Bomba je bila takva, ali samo zato što je njena uranijumska „kobula“ zamenjena olovom radi testiranja. Moderni dvostepeni upaljač dovode do značajnog radioaktivna kontaminacija.
Zona mogućeg potpunog uništenja od strane Car Bomba, ucrtana na kartu Pariza. Crveni krug je zona potpunog uništenja (radijus 35 km). Žuti krug je veličine vatrene lopte (radijus 3,5 km).
Istina, u mitu o „čistoj“ bombi još uvijek postoji zrnce istine. Uzmite najbolju američku termonuklearnu bojevu glavu, W88. Ako eksplodira na optimalnoj visini iznad grada, područje teškog razaranja će se praktično poklopiti sa zonom radioaktivnog oštećenja, opasnog po život. Biće potpuno malo smrtnih slučajeva od radijacijske bolesti: ljudi će umrijeti od same eksplozije, a ne od radijacije.
Drugi mit kaže da je termonuklearno oružje sposobno uništiti svu ljudsku civilizaciju, pa čak i život na Zemlji. Ovo je takođe praktično isključeno. Energija eksplozije se distribuira u tri dimenzije, dakle, s povećanjem snage municije za hiljadu puta, radijus destruktivnog djelovanja povećava se samo deset puta - megatonska bojeva glava ima radijus uništenja samo deset puta veći od taktička bojeva glava od kilotona.
Prije 66 miliona godina, udar asteroida doveo je do izumiranja većine kopnenih životinja i biljaka. Snaga udara bila je oko 100 miliona megatona - to je 10 hiljada puta više od ukupne snage svih termonuklearnih arsenala Zemlje. Prije 790 hiljada godina, asteroid se sudario sa planetom, udar je bio milion megatona, ali nakon toga nije bilo tragova čak ni umjerenog izumiranja (uključujući i naš rod Homo). I život općenito i ljudi su mnogo jači nego što se čine.
Istina o termonuklearnom oružju nije toliko popularna kao mitovi. Danas je to ovako: termonuklearni arsenali kompaktnih bojevih glava srednje snage obezbjeđuju krhku stratešku ravnotežu, zbog koje niko ne može slobodno da pegla druge zemlje svijeta atomskim oružjem. Strah od termonuklearnog odgovora je više nego dovoljan faktor odvraćanja.
Mnogi naši čitaoci povezuju hidrogensku bombu sa atomskom, samo mnogo snažnijom. Zapravo, ovo je fundamentalno novo oružje, koje je zahtijevalo nesrazmjerno velike intelektualne napore za njegovo stvaranje i radi na fundamentalno drugačijim fizičkim principima.
"puff"
Moderna bomba
Jedina stvar koja je zajednička atomskoj i hidrogenskoj bombi je da obje oslobađaju kolosalnu energiju skrivenu u atomskom jezgru. To se može učiniti na dva načina: podijeliti teške jezgre, na primjer, uranijum ili plutonijum, na lakše (reakcija fisije) ili prisiliti najlakše izotope vodika da se spoje (reakcija fuzije). Kao rezultat obje reakcije, masa rezultirajućeg materijala uvijek je manja od mase originalnih atoma. Ali masa ne može nestati bez traga - ona se pretvara u energiju prema poznatoj Einsteinovoj formuli E=mc2.
A-bomba
Da bi se stvorila atomska bomba, neophodan i dovoljan uslov je da se fisijski materijal dobije u dovoljnoj količini. Posao je dosta radno intenzivan, ali niskointelektualan, bliži je rudarskoj industriji nego visokoj nauci. Glavni resursi za stvaranje takvog oružja troše se na izgradnju ogromnih rudnika uranijuma i postrojenja za obogaćivanje. Dokaz jednostavnosti uređaja je činjenica da je između proizvodnje plutonija potrebnog za prvu bombu i prve sovjetske nuklearne eksplozije prošlo manje od mjesec dana.
Prisjetimo se ukratko principa rada takve bombe, poznatog iz kursa školske fizike. Zasnovan je na svojstvu uranijuma i nekih transuranijumskih elemenata, na primjer plutonijuma, da oslobađaju više od jednog neutrona tokom raspada. Ovi elementi se mogu raspasti spontano ili pod uticajem drugih neutrona.
Oslobođeni neutron može napustiti radioaktivni materijal, ili se može sudariti s drugim atomom, uzrokujući drugu reakciju fisije. Kada je određena koncentracija supstance (kritična masa) prekoračena, broj novorođenih neutrona izaziva dalju fisiju atomsko jezgro, počinje premašivati broj raspadajućih jezgara. Broj raspadajućih atoma počinje rasti poput lavine, rađajući nove neutrone, odnosno dolazi do lančane reakcije. Za uranijum-235 kritična masa je oko 50 kg, za plutonijum-239 - 5,6 kg. Odnosno, lopta plutonijuma teška nešto manje od 5,6 kg je samo topli komad metala, a masa nešto veća traje samo nekoliko nanosekundi.
Stvarno djelovanje bombe je jednostavno: uzmemo dvije hemisfere uranijuma ili plutonijuma, svaka nešto manja od kritične mase, postavimo ih na udaljenosti od 45 cm, prekrijemo eksplozivom i detoniramo. Uranijum ili plutonijum se sinteruju u komad superkritične mase i počinje nuklearna reakcija. Sve. Postoji još jedan način da se pokrene nuklearna reakcija - da se komad plutonija sabije snažnom eksplozijom: udaljenost između atoma će se smanjiti, a reakcija će započeti pri nižoj kritičnoj masi. Svi moderni atomski detonatori rade na ovom principu.
Problemi sa atomskom bombom počinju od trenutka kada želimo da povećamo snagu eksplozije. Jednostavnim uvećanjem fisioni materijal je neophodan - čim njegova masa dosegne kritičnu masu, on detonira. Izmišljene su razne domišljate sheme, na primjer, da se bomba napravi ne iz dva dijela, već iz više, zbog čega je bomba počela da liči na narandžu bez crijeva, a zatim je sastavila u jedan komad jednom eksplozijom, ali ipak, snagom. od preko 100 kilotona, problemi su postali nepremostivi.
H-bomba
Ali gorivo za termonuklearnu fuziju nema kritičnu masu. Ovdje Sunce, ispunjeno termonuklearnim gorivom, visi iznad glave, termonuklearna reakcija se u njemu odvija milijardama godina i ništa ne eksplodira. Osim toga, tokom reakcije sinteze, na primjer, deuterijuma i tricijuma (teški i superteški izotop vodonika), energija se oslobađa 4,2 puta više nego prilikom sagorijevanja iste mase uranijuma-235.
Izrada atomske bombe bila je više eksperimentalni nego teoretski proces. Stvaranje hidrogenske bombe zahtijevalo je pojavu potpuno novih fizičkih disciplina: fizike visokotemperaturne plazme i ultravisokih pritisaka. Prije nego što se počne sa konstruiranjem bombe, bilo je potrebno temeljno razumjeti prirodu fenomena koji se dešavaju samo u jezgru zvijezda. Tu nikakvi eksperimenti nisu mogli pomoći - alati istraživača bili su samo teorijska fizika i viša matematika. Nije slučajno da gigantska uloga u razvoju termonuklearnog oružja pripada matematičarima: Ulamu, Tihonovu, Samarskom itd.
Classic super
Do kraja 1945. Edward Teller je predložio prvi dizajn hidrogenske bombe, nazvan "klasični super". Da bi se stvorio monstruozan pritisak i temperatura neophodni za pokretanje reakcije fuzije, trebalo je da se koristi konvencionalna atomska bomba. Sam "klasični super" bio je dugačak cilindar napunjen deuterijumom. Predviđena je i međukomora za "paljenje" sa smjesom deuterijuma i tricijuma - reakcija sinteze deuterijuma i tricijuma počinje pri nižem tlaku. Po analogiji s vatrom, deuterijum je trebao igrati ulogu drva za ogrjev, mješavina deuterijuma i tricijuma - čaša benzina, i atomska bomba - šibica. Ova shema se zvala "lula" - vrsta cigara s atomskim upaljačem na jednom kraju. Sovjetski fizičari su počeli da razvijaju hidrogensku bombu koristeći istu šemu.
Međutim, matematičar Stanislav Ulam je, koristeći običan klizač, dokazao Telleru da je pojava reakcije fuzije čistog deuterija u „superu“ teško moguća, a mješavina bi zahtijevala toliku količinu tricijuma da bi se proizvela biti neophodno da se praktično zamrzne proizvodnja plutonija za oružje u Sjedinjenim Državama.
Puf sa šećerom
Sredinom 1946. Teller je predložio još jedan dizajn hidrogenske bombe - "budilnik". Sastojao se od naizmjeničnih sfernih slojeva uranijuma, deuterijuma i tricijuma. Tokom nuklearne eksplozije stvoreno je centralno punjenje plutonijuma potreban pritisak i temperaturu za početak termonuklearne reakcije u drugim slojevima bombe. Međutim, “budilnik” je zahtijevao atomski pokretač velike snage, a Sjedinjene Države (kao i SSSR) su imale problema s proizvodnjom uranijuma i plutonijuma za oružje.
U jesen 1948. Andrej Saharov došao je do slične šeme. U Sovjetskom Savezu, dizajn se zvao "sloyka". Za SSSR, koji nije imao vremena da proizvodi uranijum-235 i plutonijum-239 za oružje u dovoljnim količinama, Saharovljeva lisnata pasta bila je panaceja. I zato.
U konvencionalnoj atomskoj bombi, prirodni uranijum-238 nije samo beskoristan (energija neutrona tokom raspada nije dovoljna za pokretanje fisije), već je i štetan jer željno apsorbuje sekundarne neutrone, usporavajući lančanu reakciju. Stoga se 90% uranijuma za oružje sastoji od izotopa uranijuma-235. Međutim, neutroni koji nastaju termonuklearnom fuzijom su 10 puta energičniji od fisijskih neutrona, a prirodni uran-238 ozračen takvim neutronima počinje odlično da se fisije. Nova bomba je omogućila da se uranijum-238, koji se ranije smatrao otpadnim proizvodom, koristi kao eksploziv.
Vrhunac Saharovljevog "lisnatog tijesta" bila je i upotreba bijele svijetle kristalne supstance, litijum deuterida 6LiD, umjesto akutnog deficita tricijuma.
Kao što je već spomenuto, mješavina deuterija i tricijuma se zapali mnogo lakše od čistog deuterija. Međutim, tu prestaju prednosti tricijuma, a ostaju samo nedostaci: u svom normalnom stanju, tricijum je gas, što izaziva poteškoće sa skladištenjem; tricijum je radioaktivan i raspada se u stabilan helijum-3, koji aktivno troši prijeko potrebne brze neutrone, ograničavajući vijek trajanja bombe na nekoliko mjeseci.
Neradioaktivni litijum deutrid, kada je zračen neutronima spore fisije - posledice eksplozije atomskog fitilja - pretvara se u tricijum. Dakle, zračenje primarne atomske eksplozije trenutno proizvodi dovoljnu količinu tritijuma za dalju termonuklearnu reakciju, a deuterijum je u početku prisutan u litijum deutridu.
Upravo takva bomba, RDS-6s, uspješno je testirana 12. avgusta 1953. na tornju Semipalatinskog poligona. Snaga eksplozije bila je 400 kilotona, a još uvijek se vodi debata o tome da li je to bila prava termonuklearna eksplozija ili super-snažna atomska. Uostalom, reakcija termonuklearne fuzije u Saharovoj lisnatoj pasti nije činila više od 20% ukupne snage punjenja. Glavni doprinos eksploziji dala je reakcija raspada uranijuma-238 ozračenog brzim neutronima, zahvaljujući čemu su RDS-6 započele eru takozvanih „prljavih“ bombi.
Činjenica je da glavna radioaktivna kontaminacija dolazi od proizvoda raspadanja (posebno stroncijum-90 i cezij-137). U suštini, Saharovljevo "lisnato tijesto" bilo je ogromna atomska bomba, samo malo pojačana termonuklearnom reakcijom. Nije slučajno da je samo jedna eksplozija "lisnatog tijesta" proizvela 82% stroncijuma-90 i 75% cezijuma-137, koji je ušao u atmosferu tokom čitave istorije Semipalatinskog poligona.
američke bombe
Međutim, Amerikanci su bili ti koji su prvi detonirali hidrogensku bombu. 1. novembra 1952. termonuklearni uređaj Mike, sa snagom od 10 megatona, uspješno je testiran na atolu Elugelab u Tihom okeanu. Teško bi bilo nazvati američki uređaj od 74 tone bombom. “Majk” je bio glomazan uređaj veličine dvospratne kuće, napunjen tekućim deuterijumom na temperaturi blizu apsolutne nule (Saharovljevo “lisnato tijesto” bilo je potpuno prenosiv proizvod). Međutim, vrhunac “Mikea” nije bila njegova veličina, već genijalan princip kompresije termonuklearnog eksploziva.
Podsjetimo da je glavna ideja hidrogenske bombe stvaranje uvjeta za fuziju (ultra-visoki tlak i temperatura) kroz nuklearnu eksploziju. U shemi "puff", nuklearni naboj se nalazi u središtu, pa stoga ne komprimira deuterij koliko ga raspršuje prema van - povećanje količine termonuklearnog eksploziva ne dovodi do povećanja snage - jednostavno ne imati vremena da detonira. Upravo to ograničava maksimalnu snagu ove sheme - najmoćniji "puf" na svijetu, Orange Herald, koji su Britanci digli u zrak 31. maja 1957., dao je samo 720 kilotona.
Bilo bi idealno kada bismo mogli da napravimo da atomski fitilj eksplodira unutra, komprimujući termonuklearni eksploziv. Ali kako to učiniti? Nominovan Edward Teller briljantna ideja: komprimirati termonuklearno gorivo ne mehaničkom energijom i neutronskim fluksom, već zračenjem iz primarnog atomskog fitilja.
U Tellerovom novom dizajnu, početna atomska jedinica je odvojena od termonuklearne jedinice. Kada se atomsko naelektrisanje aktiviralo, rendgensko zračenje je prethodilo udarnom talasu i širilo se duž zidova cilindričnog tela, isparavajući i pretvarajući polietilensku unutrašnju oblogu tela bombe u plazmu. Plazma je zauzvrat ponovo emitovala mekšu rendgensko zračenje, koji su apsorbirali vanjski slojevi unutrašnjeg cilindra uranijuma-238 - "gurač". Slojevi su počeli eksplozivno da isparavaju (ovaj fenomen se naziva ablacija). Vruća plazma uranijuma može se uporediti sa mlazovima super-moćnog raketnog motora čiji je potisak usmjeren u cilindar s deuterijumom. Uranijumski cilindar se srušio, pritisak i temperatura deuterijuma dostigli su kritični nivo. Isti pritisak komprimirao je centralnu plutonijumsku cijev do kritične mase i ona je detonirala. Eksplozija plutonijumskog fitilja pritisnula je deuterijum iznutra, dodatno sabijajući i zagrevajući termonuklearni eksploziv, koji je detonirao. Intenzivan tok neutrona cepa jezgra uranijuma-238 u "guraču", uzrokujući sekundarnu reakciju raspada. Sve se to uspjelo dogoditi prije trenutka kada je udarni val iz primarne nuklearne eksplozije stigao do termonuklearne jedinice. Izračunavanje svih ovih događaja, koji se dešavaju u milijardnim delovima sekunde, zahtevalo je moć mozga najjačih matematičara na planeti. Kreatori "Mikea" nisu doživjeli užas od eksplozije od 10 megatona, već neopisivo oduševljenje - uspjeli su ne samo razumjeti procese koji stvarnom svijetu idu samo do jezgra zvijezda, ali i testiraju svoje teorije eksperimentalno postavljanjem vlastite male zvijezde na Zemlji.
Bravo
Pošto su nadmašili Ruse u ljepoti dizajna, Amerikanci nisu uspjeli učiniti svoj uređaj kompaktnim: koristili su tekući superohlađeni deuterij umjesto Saharovljevog litijum deuterida u prahu. U Los Alamosu su na Saharovljevo „lisnato testo“ reagovali sa dozom zavisti: „umesto ogromne krave sa kantom sirovo mleko Rusi koriste pakovanje mleka u prahu.” Međutim, obje strane nisu uspjele sakriti tajne jedna od druge. 1. marta 1954. u blizini atola Bikini Amerikanci su testirali bombu od 15 megatona “Bravo” koristeći litijum deuterid, a 22. novembra 1955. prvu sovjetsku dvostepenu termonuklearnu bombu RDS-37 snage 1,7 megatona eksplodirao iznad Semipalatinskog poligona, srušivši skoro polovinu poligona. Od tada je dizajn termonuklearne bombe pretrpio manje promjene (na primjer, pojavio se uranijumski štit između inicijalne bombe i glavnog punjenja) i postao je kanonski. I na svijetu više nema velikih misterija prirode koje bi se mogle riješiti ovako spektakularnim eksperimentom. Možda rođenje supernove.
Prilikom izgradnje nuklearnog poligona na nuklearnom poligonu Semipalatinsk, 12. avgusta 1953. godine, morao sam preživjeti eksploziju prve hidrogenske bombe na kugli zemaljskoj snage 400 kilotona; eksplozija se dogodila iznenada. Zemlja se tresla pod nama kao voda. Wave zemljine površine prošla i podigla nas na visinu veću od metra. I bili smo oko 30 kilometara udaljeni od epicentra eksplozije. Baraž vazdušnih talasa bacio nas je na zemlju. Otkotrljao sam ga nekoliko metara, kao iver. Čuo se divlji urlik. Munja je zasljepljujuće bljesnula. Oni su inspirisali životinjski teror.
Kada smo mi, posmatrači ove noćne more, ustali, nuklearna pečurka je visila iznad nas. Iz njega je izbijala toplina i čuo se zvuk pucketanja. Začarano sam gledao u stabljiku džinovske gljive. Odjednom je avion doleteo do njega i počeo da pravi monstruozne okrete. Mislio sam da je pilot heroj uzimao uzorke radioaktivnog vazduha. Onda je avion zaronio u stabljiku pečurke i nestao... Bilo je neverovatno i zastrašujuće.
Na poligonu su zaista bili avioni, tenkovi i druga oprema. Ali kasnija istraživanja su pokazala da ni jedan avion nije uzeo uzorke zraka iz nuklearne gljive. Je li ovo zaista bila halucinacija? Misterija je kasnije riješena. Shvatio sam da se radi o efektu dimnjaka gigantskih razmjera. Nakon eksplozije na terenu nije bilo aviona ni tenkova. Ali stručnjaci su vjerovali da su isparili zbog visoke temperature. Vjerujem da su ih jednostavno usisali u vatrenu pečurku. Moja zapažanja i utiske potvrdili su i drugi dokazi.
22. novembra 1955. godine izvedena je još snažnija eksplozija. Punjenje hidrogenske bombe bilo je 600 kilotona. Pripremili smo mjesto za ovu novu eksploziju 2,5 kilometra od epicentra prethodne nuklearne eksplozije. Otopljena radioaktivna kora zemlje odmah je zakopana u rovove iskopane buldožerima; Pripremali su novu seriju opreme koja je trebala izgorjeti u plamenu hidrogenske bombe. Rukovodilac izgradnje Semipalatinskog poligona bio je R. E. Ruzanov. Ostavio je evokativan opis ove druge eksplozije.
Stanovnici "Berega" (grad za stanovanje testera), sada grada Kurčatova, probudili su se u 5 sati ujutro. Bilo je -15°C. Svi su odvedeni na stadion. Prozori i vrata na kućama su bili otvoreni.
U dogovoreni sat pojavio se džinovski avion u pratnji lovaca.
Bljesak eksplozije dogodio se neočekivano i zastrašujuće. Bila je sjajnija od Sunca. Sunce se smrklo. Nestalo je. Oblaci su nestali. Nebo je postalo crno-plavo. Došlo je do udarca strašne sile. Stigao je do stadiona sa testerima. Stadion je bio 60 kilometara od epicentra. Uprkos tome, vazdušni talas je oborio ljude na zemlju i bacio ih na desetine metara prema tribinama. Hiljade ljudi je oboreno. Čuo se divlji krik iz ove gomile. Žene i djeca su vrištali. Čitav stadion je bio ispunjen jaucima od povreda i bola, koji su odmah šokirali ljude. Stadion sa testerima i stanovnicima grada utopio se u prašini. Grad je takođe bio nevidljiv od prašine. Horizont na kojem se nalazio poligon ključao je u oblacima plamena. Nog atomske gljive također je kao da je ključao. Ona se kretala. Činilo se kao da će se uzavreli oblak približiti stadionu i sve nas pokriti. Jasno se videlo kako su tenkovi, avioni i delovi uništenih konstrukcija specijalno izgrađenih na poligonu počeli da se uvlače u oblak sa zemlje i nestajali u njemu. U glavi mi se izbušila misao: i mi ćemo biti uvučeni u ovaj oblak ! Sve je obuzela obamrlost i užas.
Iznenada, stabljika nuklearne pečurke se otkinula sa uzavrelog oblaka iznad. Oblak se podigao više, a noga je pala na tlo. Tek tada su ljudi došli k sebi. Svi su pohrlili kućama. Nije bilo prozora, vrata, krovova ili stvari. Sve je bilo razbacano okolo. Povređeni tokom testiranja žurno su prikupljeni i poslani u bolnicu...
Nedelju dana kasnije, oficiri koji su stigli sa poligona Semipalatinska šapatom su pričali o ovom monstruoznom spektaklu. O patnji koju su ljudi pretrpjeli. O tenkovima koji lete u vazduhu. Upoređujući ove priče sa svojim zapažanjima, shvatio sam da sam bio svjedok fenomena koji se može nazvati efektom dimnjaka. Samo u gigantskim razmerama.
Tokom eksplozije vodonika, ogromne termalne mase su otkinute sa površine zemlje i pomaknute prema središtu gljive. Ovaj efekat je nastao zbog monstruoznih temperatura proizvedenih nuklearnom eksplozijom. IN početna faza Temperatura eksplozije bila je 30 hiljada stepeni Celzijusa, au stabljici nuklearne pečurke najmanje 8 hiljada. Pojavila se ogromna, monstruozna sila usisavanja, koja je sve predmete koji su stajali na poligonu povukla u epicentar eksplozije. Dakle, avion koji sam vidio prilikom prve nuklearne eksplozije nije bio halucinacija. Jednostavno je bio uvučen u pečurku i tu je pravio neverovatne okrete...
Proces koji sam posmatrao tokom eksplozije hidrogenske bombe je veoma opasan. Ne samo po visokoj temperaturi, već i po efektu koji sam shvatio upijanja gigantskih masa, bilo da se radi o vazdušnoj ili vodenoj ljusci Zemlje.
Moj proračun iz 1962. godine pokazao je da ako nuklearna gljiva probije atmosferu do velike visine, može izazvati planetarnu katastrofu. Kada se gljiva podigne na visinu od 30 kilometara, započeće proces usisavanja Zemljinih vodeno-vazdušnih masa u svemir. Vakum će početi da radi kao pumpa. Zemlja će zajedno sa biosferom izgubiti svoje zračne i vodene ljuske. Čovječanstvo će nestati.
Izračunao sam da je za ovaj apokaliptični proces dovoljna atomska bomba od samo 2 hiljade kilotona, odnosno samo tri puta veća od druge hidrogenske eksplozije. Ovo je najjednostavniji scenarij za smrt čovječanstva koji je napravio čovjek.
Jedno vrijeme mi je bilo zabranjeno da pričam o tome. Danas smatram svojom dužnošću da direktno i otvoreno govorim o opasnosti po čovječanstvo.
Na Zemlji su akumulirane ogromne rezerve nuklearnog oružja. Reaktori nuklearnih elektrana rade širom svijeta. Mogu postati plijen terorista. Eksplozija ovih objekata može dostići snagu veću od 2 hiljade kilotona. Potencijalno, scenario za smrt civilizacije je već pripremljen.
Šta iz ovoga slijedi? Nuklearne objekte je potrebno zaštititi od mogućeg terorizma tako pažljivo da mu budu potpuno nedostupni. U suprotnom, planetarna katastrofa je neizbježna.
Sergej Alekseenko
učesnik izgradnje
Semipolatinsk Nuclear
Sadržaj članka
H-BOMBA, oružje velike razorne moći (reda megatona u TNT ekvivalentu), čiji se princip rada zasniva na reakciji termonuklearne fuzije lakih jezgara. Izvor energije eksplozije su procesi slični onima koji se dešavaju na Suncu i drugim zvijezdama.
Termonuklearne reakcije.
Unutrašnjost Sunca sadrži gigantsku količinu vodonika, koji je u stanju ultra-visoke kompresije na temperaturi od cca. 15.000.000 K. Na tako visokim temperaturama i gustinama plazme, jezgra vodonika doživljavaju stalne međusobno sudare, od kojih neki rezultiraju njihovom fuzijom i konačno formiranjem težih jezgara helijuma. Takve reakcije, nazvane termonuklearna fuzija, praćene su oslobađanjem enormnih količina energije. Prema zakonima fizike, oslobađanje energije tokom termonuklearne fuzije nastaje zbog činjenice da se tokom formiranja težeg jezgra dio mase lakih jezgara uključenih u njegov sastav pretvara u kolosalnu količinu energije. Zato Sunce, koje ima gigantsku masu, gubi otprilike svaki dan u procesu termonuklearne fuzije. 100 milijardi tona materije i oslobađa energiju, zahvaljujući kojoj je život na Zemlji postao moguć.
Izotopi vodonika.
Atom vodika je najjednostavniji od svih postojećih atoma. Sastoji se od jednog protona, koji je njegovo jezgro, oko kojeg se rotira jedan elektron. Pažljiva istraživanja vode (H 2 O) su pokazala da ona sadrži zanemarljive količine “teške” vode koja sadrži “teški izotop” vodonika – deuterijum (2 H). Jezgro deuterija sastoji se od protona i neutrona - neutralne čestice čija je masa blizu protona.
Postoji treći izotop vodonika, tricijum, čije jezgro sadrži jedan proton i dva neutrona. Tricijum je nestabilan i podliježe spontanom radioaktivnom raspadu, pretvarajući se u izotop helijuma. Tragovi tricijuma pronađeni su u Zemljinoj atmosferi, gdje nastaje kao rezultat interakcije kosmičkih zraka s molekulima plina koji čine zrak. Dobija se tricijum vještački u nuklearnom reaktoru, zračenjem izotopa litija-6 strujom neutrona.
Razvoj hidrogenske bombe.
Preliminarni teorijska analiza je pokazao da se termonuklearna fuzija najlakše postiže u mješavini deuterija i tricijuma. Uzimajući ovo kao osnovu, američki naučnici su početkom 1950. godine započeli implementaciju projekta stvaranja hidrogenske bombe (HB). Prva ispitivanja modela nuklearnog uređaja obavljena su na poligonu Enewetak u proljeće 1951. godine; termonuklearna fuzija je bila samo djelomična. Značajan uspjeh postignut je 1. novembra 1951. tokom testiranja masivne nuklearne naprave, čija je snaga eksplozije bila 4 × 8 Mt u TNT ekvivalentu.
Prva hidrogenska vazdušna bomba detonirana je u SSSR-u 12. avgusta 1953. godine, a 1. marta 1954. Amerikanci su detonirali snažniju (otprilike 15 Mt) vazdušnu bombu na atolu Bikini. Od tada su obje sile izvele eksplozije naprednog megatonskog oružja.
Eksplozija na atolu Bikini bila je praćena oslobađanjem velika količina radioaktivne supstance. Neki od njih pali su stotinama kilometara od mjesta eksplozije na japanski ribarski brod "Lucky Dragon", dok su drugi zahvatili ostrvo Rongelap. Budući da termonuklearna fuzija proizvodi stabilan helijum, radioaktivnost eksplozije čiste vodikove bombe ne bi trebala biti veća od atomskog detonatora termonuklearne reakcije. Međutim, u predmetu koji se razmatra, predviđene i stvarne radioaktivne padavine značajno su se razlikovale po količini i sastavu.
Mehanizam djelovanja hidrogenske bombe.
Slijed procesa koji se dešavaju tokom eksplozije hidrogenske bombe može se predstaviti na sljedeći način. Prvo, naboj inicijatora termonuklearne reakcije (mala atomska bomba) smještena unutar HB ljuske eksplodira, što rezultira neutronskim bljeskom i stvaranjem toplota, neophodno za pokretanje termonuklearne fuzije. Neutroni bombarduju umetak napravljen od litijum deuterida - jedinjenja deuterijuma sa litijumom (litijum izotop sa maseni broj 6). Litijum-6 se pod uticajem neutrona cepa na helijum i tricijum. Dakle, atomski fitilj stvara materijale neophodne za sintezu direktno u samoj bombi.
Tada počinje termonuklearna reakcija u mješavini deuterija i tritijuma, temperatura unutar bombe naglo raste, uključujući sve više i više velika količina vodonik. Daljnjim povećanjem temperature mogla bi početi reakcija između jezgri deuterija, karakteristična za čistu hidrogensku bombu. Sve reakcije se, naravno, dešavaju tako brzo da se percipiraju kao trenutne.
Fisija, fuzija, fisija (superbomba).
U stvari, u bombi se gore opisani slijed procesa završava u fazi reakcije deuterijuma s tricijumom. Nadalje, dizajneri bombi su odlučili da ne koriste nuklearnu fuziju, već nuklearnu fisiju. Fuzija jezgri deuterija i tricijuma proizvodi helijum i brze neutrone, čija je energija dovoljno visoka da izazove nuklearnu fisiju uranijuma-238 (glavnog izotopa uranijuma, mnogo jeftinijeg od uranijuma-235 koji se koristi u konvencionalnim atomskim bombama). Brzi neutroni razdvojiti atome uranijumske ljuske superbombe. Fisija jedne tone uranijuma stvara energiju koja je ekvivalentna 18 Mt. Energija ide ne samo na eksploziju i proizvodnju topline. Svako jezgro uranijuma dijeli se na dva visoko radioaktivna “fragmenta”. Proizvodi fisije uključuju 36 različitih hemijski elementi i skoro 200 radioaktivnih izotopa. Sve ovo predstavlja radioaktivne padavine koje prate eksplozije superbombi.
Zahvaljujući jedinstvenom dizajnu i opisanom mehanizmu djelovanja, oružje ovog tipa može se napraviti koliko god želite. Mnogo je jeftinije od atomskih bombi iste snage.
Posljedice eksplozije.
Udarni talas i termalni efekat.
Direktan (primarni) uticaj eksplozije superbombe je trostruk. Najočigledniji direktni uticaj je udarni talas ogromnog intenziteta. Jačina njenog udara, u zavisnosti od snage bombe, visine eksplozije iznad površine zemlje i prirode terena, opada sa udaljenosti od epicentra eksplozije. Toplotni uticaj eksplozije određuju isti faktori, ali zavisi i od prozirnosti vazduha - magla naglo smanjuje udaljenost na kojoj termalni bljesak može izazvati ozbiljne opekotine.
Prema proračunima, tokom eksplozije u atmosferi bombe od 20 megatona, ljudi će ostati živi u 50% slučajeva ako se 1) sklone u podzemno armirano-betonsko sklonište na udaljenosti od približno 8 km od epicentra eksplozije (E), 2) nalaze se u običnim urbanim zgradama na udaljenosti od cca. 15 km od EV, 3) našli su se na otvorenom mjestu na udaljenosti od cca. 20 km od EV. U uslovima loše vidljivosti i na udaljenosti od najmanje 25 km, ako je atmosfera čista, za ljude na otvorenim površinama, vjerovatnoća preživljavanja naglo raste s udaljenosti od epicentra; na udaljenosti od 32 km njegova izračunata vrijednost je više od 90%. Područje na kojem prodorno zračenje stvoreno tokom eksplozije uzrokuje smrt je relativno malo, čak iu slučaju superbombe velike snage.
Vatrena lopta.
Ovisno o sastavu i masi zapaljivog materijala uključenog u vatrenu kuglu, džinovske samoodržive vatrene oluje mogu se formirati i bjesniti mnogo sati. Međutim, najopasnija (iako sekundarna) posljedica eksplozije je radioaktivna kontaminacija okoliša.
Ispasti.
Kako se formiraju.
Kada bomba eksplodira, nastala vatrena lopta se puni ogromna količina radioaktivne čestice. Obično su ove čestice toliko male da kada stignu u gornju atmosferu, mogu tamo ostati dugo vremena. Ali ako vatrena lopta dođe u dodir sa površinom Zemlje, ona sve na njoj pretvara u vruću prašinu i pepeo i uvlači ih u vatreni tornado. U plamenom vrtlogu se miješaju i vežu s radioaktivnim česticama. Radioaktivna prašina, osim najveće, ne taloži se odmah. Sitnija prašina se odnosi na nastali oblak i postepeno ispada dok se kreće s vjetrom. Direktno na mjestu eksplozije, radioaktivne padavine mogu biti izuzetno intenzivne - uglavnom se velika prašina taloži na tlo. Stotine kilometara od mjesta eksplozije i na većim udaljenostima, malim ali ipak vidljivo okučestice pepela. Često formiraju pokrivač sličan palom snijegu, smrtonosan za svakoga ko se nađe u blizini. Čak i manje i nevidljive čestice, prije nego što se slegnu na tlo, mogu lutati u atmosferi mjesecima, pa čak i godinama, obilazeći zemaljsku kuglu mnogo puta. Kada ispadnu, njihova radioaktivnost je znatno oslabljena. Najopasnije zračenje ostaje stroncij-90 s poluživotom od 28 godina. Njegov gubitak jasno je uočen u cijelom svijetu. Kada se slegne na lišće i travu, ulazi u lance ishrane koji uključuju ljude. Kao posljedica toga, u kostima stanovnika većine zemalja pronađene su primjetne, iako još ne opasne, količine stroncijuma-90. Akumulacija stroncijuma-90 u ljudskim kostima u dugoročno veoma opasno, jer dovodi do stvaranja malignih tumora kostiju.
Dugotrajna kontaminacija područja radioaktivnim padavinama.
U slučaju neprijateljstava, upotreba hidrogenske bombe će dovesti do trenutne radioaktivne kontaminacije područja u radijusu od cca. 100 km od epicentra eksplozije. Ako superbomba eksplodira, biće kontaminirano područje od desetina hiljada kvadratnih kilometara. Ovako ogromno područje uništenja sa jednom bombom čini ga potpuno novom vrstom oružja. Čak i ako superbomba ne pogodi metu, tj. neće pogoditi objekt udarno-termalnim efektima, prodorno zračenje i radioaktivne padavine koje prate eksploziju učinit će okolni prostor nenastanjivim. Takve padavine mogu trajati mnogo dana, sedmica, pa čak i mjeseci. U zavisnosti od njihove količine, intenzitet zračenja može dostići smrtonosne nivoe. Relativno mali broj superbombi je dovoljan da u potpunosti prekrije veliku zemlju slojem radioaktivne prašine koja je smrtonosna za sva živa bića. Stoga je stvaranje superbombe označilo početak ere kada je postalo moguće učiniti čitave kontinente nenastanjivim. Čak i posle dugo vrijeme Nakon prestanka direktnog izlaganja radioaktivnim padavinama, opasnost zbog visoke radiotoksičnosti izotopa poput stroncijuma-90 ostaće. Uz hranu koja se uzgaja na tlu kontaminiranom ovim izotopom, radioaktivnost će ući u ljudsko tijelo.