Както е известно, още в средата на 20-те години английският астрофизик Едингтън предположи, че източникът на енергия за звездите могат да бъдат реакциите на ядрен синтез (сливането на леки атомни ядра в по-тежки. Свръхвисоки температури и налягания във вътрешността на звездите създават необходимите условия за това. При нормални (земни) условия кинетичната енергия на ядрата на леките атоми е твърде малка, за да могат те, преодолели електростатичното отблъскване, да се приближат и да влязат в ядрена реакция чрез сблъсък на ускорени до високи скорости ядра на леки елементи и Е. Уолтън използва този метод в своите експерименти, проведени в Кеймбридж (Великобритания) с протони, ускорени в електрическо поле, а взаимодействието на протони с литиеви ядра е наблюдавано през 1938 г. от трима физици, независимо един от друг, са открити два цикъла на термоядрени реакции на превръщане на водород в хелий, които са източник на енергия за звездите: - протон-протон (G. Bethe и C. Critchfield) и въглерод-азот (G. Bethe и K. Weizsäcker). По този начин теоретичната възможност за получаване на енергия чрез ядрен синтез беше известна още преди войната. Въпросът беше да се създаде работещо техническо устройство, което да позволи на Земята да се създадат необходимите условия за започване на реакции на термоядрен синтез. Това изисква температури от милиони градуси и свръхвисоко налягане. През 1944г В Германия, в лабораторията на Дибнер, беше извършена работа за иницииране на термоядрен синтез чрез компресиране на ядрено гориво чрез детониране на кумулативни заряди на конвенционален експлозив (вижте „Урановият проект на нацистка Германия“). Тези работи обаче не дадоха желания резултат, както вече е ясно, поради недостатъчно налягане и температура. САЩ Идеята за бомба, базирана на термоядрен синтез, иницииран от атомен заряд, е предложена от Е. Ферми на неговия колега Е. Телър (който се смята за „бащата“ на термоядрената бомба) през 1941 г. През 1942г възникна конфликт между Опенхаймер и Телър, защото последният беше „обиден“ от факта, че не му беше дадена длъжността ръководител на теоретичния отдел. В резултат на това Опенхаймер отстранява Телър от проекта за атомна бомба и го прехвърля да проучи възможността за използване на реакцията на синтез на хелий от тежки водородни ядра (деутерий) за създаване на нови оръжия. Телър се зае със създаването на устройство, наречено „класически супер“ (в съветската версия „тръба“). Идеята беше да се запали термоядрена реакция в течен деутерий, използвайки топлина от експлозията на атомен заряд. Но скоро стана ясно, че атомната експлозия не е достатъчно гореща и не осигурява необходимите условия за „изгаряне“ на деутерий. За да започнат реакциите на синтез, беше необходимо да се въведе тритий в сместа. Реакцията на деутерий с тритий трябваше да повиши температурата до условията на синтез на деутерий-деутерий. Но тритият, поради своята радиоактивност (период на полуразпад от само 12 години), практически не се среща в природата и трябва да се произвежда изкуствено в реактори на делене. Това го направи с порядък по-скъп от оръжейния плутоний. Освен това на всеки 12 години половината от получения тритий просто изчезва в резултат на радиоактивен разпад. Използването на газообразен деутерий и тритий като ядрено гориво беше невъзможно и се наложи използването на втечнен газ, което направи взривните устройства неподходящи за практическа употреба. Изследванията на проблемите на „класическия супер“ продължават в САЩ до края на 1950 г. когато се оказа, че дори въпреки големите количества тритий, е невъзможно да се постигне стабилно термоядрено горене в такова устройство. Изследванията са стигнали до задънена улица. През април 1946г В Лос Аламос се проведе тайна среща, на която бяха обсъдени резултатите от американската работа по водородната бомба; в нея участва Клаус Фукс. Известно време след срещата той предаде материалите, свързани с тези работи, на представители на съветското разузнаване и те стигнаха до нашите физици. В началото на 1950г K. Fuchs беше арестуван и този източник на информация „пресъхна“. В края на август 1946г Е. Телър предложи алтернативна идея на „класическия супер“, която той нарече „Будилник“. Тази опция е използвана в СССР от А. Сахаров под името „бутер тесто“, но никога не е била приложена в САЩ. Идеята беше сърцевината на деляща се атомна бомба да бъде обградена със слой от термоядрено гориво, направено от смес от деутерий и тритий. Радиацията от атомна експлозия може да компресира 7-16 слоя гориво, осеяни със слоеве делящ се материал, и да го нагрее до приблизително същата температура като самото делящо се ядро. Това отново наложи използването на много скъп и неудобен тритий. Термоядреното гориво беше заобиколено от обвивка от уран-238, която на първия етап действаше като топлоизолатор, предотвратявайки напускането на енергията от капсулата с горивото. Без него горимите вещества, състоящи се от леки елементи, биха били абсолютно прозрачни за топлинно излъчване и не биха се затоплили до високи температури. Непрозрачният уран, поглъщайки тази енергия, връща част от нея обратно в горивото. В допълнение, те увеличават компресията на горивото чрез инхибиране на топлинното му разширение. На втория етап уранът се разпада поради неутрони, произведени по време на термоядрения синтез, освобождавайки допълнителна енергия. През септември 1947г Телър предложи да се използва ново термоядрено гориво - деутерид литий-6, който при нормални условия е твърдо вещество. Литият, абсорбиращ неутрон, се разделя на хелий и тритий, освобождавайки допълнителна енергия, която допълнително повишава температурата, подпомагайки началото на синтеза. Идеята за „бутер тесто“ е използвана и от британските физици при създаването на първата им бомба. Но като задънена улица от развитието на термоядрените системи, тази схема изчезна. Предложението, предложено през 1951 г., направи възможно прехвърлянето на развитието на термоядрени оръжия на практическо ниво. Сътрудникът на Телър Станислав Улам създаде нова схема. За да се инициира термоядрен синтез, беше предложено термоядреното гориво да се компресира, като се използва радиация от първичната реакция на делене, а не ударна вълна (така наречената идея за „радиационна имплозия“), както и да се постави термоядреният заряд отделно от първичната ядрена реакция. компонент на бомбата - спусъка (двустепенна схема). Като се има предвид, че при типична атомна експлозия 80% от енергията се освобождава под формата на рентгенови лъчи и около 20% под формата на кинетична енергия на фрагменти от делене и че рентгеновите лъчи са много по-бързи от разширяващите се (при скорост от около 1000 km/s) плутониеви остатъци, тази схема позволява компресирането на контейнера с термоядрено гориво от втория етап, преди да започне интензивното му нагряване. Този модел на американската водородна бомба се нарича Ulama-Teller. На практика всичко се случва по следния начин. Компонентите на бомбата са поставени в цилиндричен корпус със спусък в единия край. Термоядреното гориво под формата на цилиндър или елипсоид се поставя в корпус от много плътен материал - уран, олово или волфрам. Вътре в цилиндъра аксиално е поставен прът от Pu-239 или U-235 с диаметър 2-3 cm. Цялото останало пространство в корпуса е запълнено с пластмаса. Когато спусъкът е детониран, излъчените рентгенови лъчи нагряват урановото тяло на бомбата; то започва да се разширява и охлажда чрез загуба на маса (аблация). Феноменът на увличане, подобно на струя кумулативен заряд, насочен в капсулата, развива огромно налягане върху термоядреното гориво. Два други източника на налягане, движението на плазмата (след като се задейства първичният заряд, тялото на капсулата, както и цялото устройство, е йонизирана плазма) и налягането на рентгеновите фотони нямат значителен ефект върху компресията. Когато прът, направен от делящ се материал, се компресира, той преминава в свръхкритично състояние. Бързите неутрони, произведени по време на деленето на спусъка и забавени от литиев деутерид до термични скорости, започват верижна реакция в пръта. Възниква друга атомна експлозия, действаща като „светкавица“ и причиняваща още по-голямо увеличение на налягането и температурата в центъра на капсулата, което ги прави достатъчни за запалване на термоядрена реакция. Урановата обвивка предотвратява излизането на топлинна радиация извън нейните граници, което значително повишава ефективността на горене. Температурите, генерирани по време на термоядрена реакция, са многократно по-високи от тези, генерирани при верижно делене (до 300 милиона вместо 50-100 милиона градуса). Всичко това се случва за около няколкостотин наносекунди. Последователността от процеси, описани по-горе, завършва тук, ако зарядното тяло е направено от волфрам (или олово). Въпреки това, ако го направите от U-238, тогава бързите неутрони, произведени по време на термоядрения синтез, причиняват делене на U-238 ядра. Деленето на един тон U-238 произвежда енергия, еквивалентна на 18 Mt. Това произвежда много радиоактивни продукти на делене. Всичко това съставлява радиоактивните утайки, които придружават експлозията на водородна бомба. Чисто термоядрените заряди създават значително по-малко замърсяване, причинено само от експлозията на спусъка. Такива бомби се наричат ​​„чисти“ / Двустепенната схема на Телер-Улам ви позволява да създавате толкова мощни заряди, колкото мощността на задействане е достатъчна за ултра-бързо компресиране на голямо количество гориво. За допълнително увеличаване на количеството заряд, енергията на втория етап може да се използва за компресиране на третия. На всеки етап в такива устройства е възможно да се усили мощността с 10-100 пъти. Моделът изискваше големи количества тритий и американците построиха нови реактори за производството му. Работата вървеше в голяма бързина, т.к съветски съюз по това време той вече е създал атомна бомба. Щатите могат само да се надяват, че СССР следва пътя на задънената улица, откраднат от Фукс (който е арестуван в Англия през януари 1950 г.). И тези надежди се сбъднаха. Първите термоядрени устройства бяха взривени по време на операцията Greenhouse на атола Ениветак (Маршаловите острови). Операцията включва четири опита. По време на първите два “Куче” и “Лесно” през април 1951г. бяха тествани две нови атомни бомби: Mk.6 - 81Kt. и Mk.5 - 47Kt. 8 май 1951 г Извършен е първият тест на термоядрения апарат George с мощност 225 kt. Това беше чисто изследователски експеримент за изследване на термоядреното изгаряне на деутерий. Устройството беше ядрен заряд под формата на 2,6 m торус. в диаметър и 0,6м. дебел с малко (няколко грама) количество течна деутерий-тритиева смес, поставена в центъра. Енергията от синтеза в това устройство е много малка в сравнение с енергията от деленето на уранови ядра. 25 май 1951 г Тествано е термоядреното устройство Item. Той използва смес от деутерий и тритий, охладена до течно състояние и разположена вътре в ядро ​​от обогатен уран като термоядрено гориво. Устройството е създадено, за да тества принципа на увеличаване на мощността на атомен заряд поради допълнителни неутрони, генерирани в реакцията на синтез. Тези неутрони, навлизайки в зоната на реакция на делене, увеличават интензитета си (пропорцията на ядрата на ядрения уран се увеличава) и следователно силата на експлозията. За да се ускори развитието през юли 1952г. Правителството на САЩ организира втори център за ядрени оръжия - Националната лаборатория "Лорънс Ливърмор". Лорънс в Калифорния. 1 ноември 1952 г Тест с 10,4 Mt Ivy Mike беше проведен на атола Eniwetak. Това беше първото устройство, създадено по принципа на Телер-Улам. Тежал е около 80 тона. и заемаше стая с размерите на двуетажна къща. Термоядреното гориво (деутерий-тритий) беше в течно състояние при температура, близка до абсолютната нула, в колба на Дюар, през центъра на която премина плутониева пръчка. Самият съд беше заобиколен от тласкач, изработен от естествен уран, тежащ повече от 5 тона. Целият комплект беше поставен в огромна стоманена обвивка, 2 m. в диаметър и 6,1м. на височина, с дебелина на стените 25-30 см. Експериментът се превърна в междинна стъпка за американските физици по пътя към създаването на преносими водородни оръжия. 77% (8 Mt.) от произведената енергия е осигурена от деленето на тялото на урановия заряд и само (2. 4Mt.), отчита реакцията на синтез.
„Ivy Mike“ Смес от течни водородни изотопи нямаше практическа употреба за термоядрени оръжия и последващият напредък в разработването на термоядрени оръжия беше свързан с използването на твърдо гориво - литий-6 деутерид (Li6). В това отношение съветските учени изпреварват, използвайки деутерид Li6 още в първата съветска термоядрена бомба, тествана през август 1953 г. Американският завод за производство на Li6 в Оук Ридж е пуснат в експлоатация едва в средата на 1953 г. (строителството започва през май 1952 г.). След операцията Ivy Mike и двата ядрени центъра (в Лос Аламос и Калифорния) започнаха бързо да разработват по-компактни заряди, използващи литиев деутерид, които могат да се използват в бойни условия. През 1954г По време на операция "Замъкът" беше планирано да се тестват експериментални проби от термоядрени заряди на атола Бикини, които станаха прототипи за първите производствени бомби. Въпреки това, за да се оборудват бързо въоръжените сили с нови оръжия, три вида устройства бяха незабавно, без тестове, произведени в малка серия (по 5 продукта). Една от тях беше бомбата EC-16 (тестът й под името „Jughead“ беше планиран да се проведе по време на операция Castle). Това беше транспортируема версия на криогенната система Mike (тегло на бомбата 19 тона, мощност 8 Mt). Но след първите успешни тестове на устройства с литиев деутерид, EC-16 моментално остаря и дори не беше тестван. EC-17 и EC-14 бяха производствени версии на устройствата "Runt I" и "Alarm Clock". На 1 март 1954 г. (по-нататък датата е посочена в местно време) се проведе тестът Castle Bravo, по време на който беше взривено устройството Shrimp. Това беше двустепенен заряд с литиев деутерид, обогатен с изотопа Li6 до 40% (останалото беше естествен Li7). Това беше първият път, когато такова гориво беше използвано в Съединените щати, така че мощността на експлозията значително надвиши очакваните 4-8 Mt. и възлиза на 15 Mt. (10 Mt. са освободени при деленето на обвивката от U-238 и 5 Mt. от реакцията на синтез). Причината за неочаквано високата мощност беше Li7, който се очакваше да бъде доста инертен, но в действителност при поглъщане на бързи неутрони атомът Li7 също се разделяше на тритий и хелий. Този „непланиран“ тритий осигури 2-кратно увеличение на мощността. Кратерът от експлозията е бил 2 км. в диаметър и дълбочина 75м. Масата на устройството е 10,5 тона. дължина 4,5м. диаметър 1.35м. Успешният резултат от първия тест доведе до изоставянето на криогенните проекти Jughead (EC-16) и Ramrod (криогенният близнак на устройството Morgenstern). Поради недостиг на обогатен Li6, следващият тест на Castle Romeo използва заряд от естествен (7,5% Li6) литий. Термоядрено устройство, наречено "Runt I", е взривено на 26 март 1954 г. В същото време това беше контролен тест на термоядрена бомба, обозначена като EC-17. Мощността на експлозията е била 11 Mt. от които реакциите на синтез представляват 4 Mt. Както и в случая с Bravo, освободената мощност далеч надхвърли очакваните 1,5-7 Mt. Тегло на устройството - 18т. дължина – 5,7м. диаметър – 1,55м. 26 април 1954 г По време на теста на Castle Union беше детонирано устройство с будилник (EC-14), съдържащо Li6-95%. Енергоотделяне – 6,9 Mt. от които 1,6 Mt. (27,5%) се образуват в резултат на реакции на синтез. Експлозията остави 100-метров кратер на дъното на лагуната. ширина и 30м. дълбочина. Тегло на устройството – 12,5 тона Дължина – 3,86 м. Диаметър – 1,55 м. 7 април 1954 г Извършен е тестът "Castle Koon", по време на който е взривен продуктът "Morgenstern", което е първата термоядрена разработка на Калифорнийския ядрен център и последният оръжеен проект, върху който е работил Е. Телър. Тестът беше неуспешен. Вместо планираните 1 Mt. Мощността на експлозията беше само 110kt. от които само 10kt. поради термоядрен синтез. Това се случи, защото неутронният поток от спусъка достигна втория етап, загрявайки го предварително и предотвратявайки ефективното компресиране. Останалите продукти, тествани в Касъл, съдържат бор-10, който служи като добър абсорбатор на неутрони и намалява ефекта от предварителното загряване на термоядреното гориво. 5 май 1954 г Извършен тест "Castle Yankee". Тестовият заряд беше наречен "Runt II" и беше прототип на бомбата EC-24 и близнак на "Runt I". Този продукт беше напълно подобен на този, тестван в Romeo, но вместо естествен литий беше използван обогатен (до 40% Li6) литий. Това доведе до увеличение на мощността от 2,5 Mt. Мощността на експлозията е 13,5 Mt. (с очакваните 7,5-15 Mt.), от които 6,5 Mt се падат на реакциите на синтез. Теглото на Runt II е 17,8 тона. дължина - 5,6м. диаметър -1.52м. Включването на този заряд в тестовия график се дължи на изключителния успех на Castle Romeo и изключването на тестовете Ramrod и Jughead. 14 май 1954 г Проведе се тестът „Castle Nectar“, по време на който беше взривен продуктът „Зомби“, който беше прототип на лекия термоядрен заряд TX-15. В сравнение с теглото на другите заряди, тази бомба изглежда много малка - 2,9 тона. мощност - 1,7 Mt, дължина - 2,8 m. диаметър - 0,88 м. Първоначално е разработена като чисто атомна бомба с мощност от порядъка на стотици килотона, която използва радиационно компресиране на един атомен заряд от друг. Идеята беше запазена, но към проекта беше добавено термоядрено гориво за увеличаване на мощността. Резултатът беше радиационно компресирана атомна бомба с термоядрено усилване (80% от енергията се освобождава поради деленето на урана). Проектът спечели по тежест, но използването на скъп материал в него, който не беше достъпен в адекватни количества по това време - силно обогатен литий - задържа производството му до 1955 г. Така още през 1954 г. първите термоядрени бомби влизат на въоръжение в САЩ в ограничени количества. Това бяха огромни и тежки мастодонти ЕС-14 („Будилник“) с тегло 14 тона. мощност 7 Mt. обозначен Mk.14, EC-17 (“Runt I”), тегло 19 тона, мощност 11 Mt. диаметър - 1,6 m дължина - 7,5 m, обозначен Mk.17. Тези заряди се произвеждат в серия от 5 броя. Освен това имаше 10 заряда EC 24 („Runt II“), обозначени като Mk.24. Термо ядрена бомба Mk.17 стана най-голямата бомба, създавана някога в Съединените щати. Само B-36 можеше да лети с него. Работата му изискваше специални машини, инструменти и устройства. Те можеха да го прикрепят към самолет само в една въздушна база, което беше изключително неудобно и намаляваше гъвкавостта при използване на това оръжие. Поради това всичките пет Mk.17 бяха изтеглени от въоръжение през 1957 г. След операцията Castle започва масово производство на нови термоядрени заряди, които започват да влизат в експлоатация през 1955 г. Производствена версия “Зомби” (“Castle Nectar”) - Mk.15 дължина - 3,5 m. тегло - 3447 кг. мощност - 1.69 Mt. През 1955-1957г Произведени са 1200 бр. изтеглен от служба през 1965 г. Mk.21 с ядро, съдържащо 95% литий-6: дължина – 3,75 m. тегло – 8т. мощност 5Mt. През 1955-56г. Произведени са 275 броя. изтеглен от служба през 1957 г. Наследникът на "Castle Yankee" - Mk.24 дължина - 7.42 m. тегло 19т. мощност 15 Mt. През 1954-55г Изработени са 105 бр. изтеглен от служба през 1956 г. През 1956г Беше тестван Redwing Cherokee (по-нататъшно развитие на бомбата Mk.15). Енергоотделянето е 3,8 Mt. тегло 3.1т. дължина – 3,45м. диаметър - 0,88м. Важна разлика между този заряд и тестваните по-рано е, че той веднага е проектиран под формата на авиационна бомба и за първи път в Съединените щати термоядрено устройство е бомбардирано от самолет. Най-мощната американска бомба е разработена по програмата B-41. Работата започва през 1955 г. в Калифорнийския ядрен център на базата на разработвана там експериментална тристепенна термоядрена система. Прототипи на бомбата TX-41, тествани в тестовете "Явор", "Топола" и "Бор" на операция Хардтак на полигона в Тихи океан, между 31 май и 27 юли 1958 г. Сред тях имаше само чисти варианти. В резултат на това е създадена най-мощната американска термоядрена бомба Mk.41. Имаше ширина 1,3 м. (1,85м по опашката) дължина 3,7м. и тегло 4,8 тона. За периода 1960-62г. Произведени са 500 бр. (премахнат от служба през 1976 г.). Този тристепенен термоядрен заряд е произведен в две версии. „Мръсен“ с обвивка на трета степен от U-238 - Y1 и „чист“ с оловен снаряд - Y2 с капацитет под 10 Mt. и 25 Mt. съответно. Като гориво е използван литиев деутерид с 95% Li-6. Сред всички американски проекти този постигна най-висок специфичен енергиен добив: 5,2 kt/kg. (според Тейлър, за термоядрените оръжия границата на съотношението мощност на заряд към маса е около 6 kt/kg). През 1979г След тежък сърдечен удар Е. Телър направи неочаквано изявление: „...първият дизайн (на водородна бомба) е създаден от Дик Гарвин.“ В интервю по същата тема Гарвин си спомня, че през 1951г. В Лос Аламос Телър му разказал за научната идея, която стои в основата на създаването на бъдещи оръжия, и го помолил да проектира ядрено взривно устройство. Рей Кидър, един от основателите на атомните оръжия, коментира това твърдение по следния начин: „Винаги е имало противоречие от този тип: кой е имал идеята да създаде водородна бомба и кой я е създал. Сега всичко е казано. Това е изключително правдоподобно и, смея да кажа, точно.” Въпреки това, няма консенсус сред учените относно приноса на 23-годишния (по това време Гарвин) за разработването на термоядрена бомба. СССР Както вече беше казано, СССР чрез своя агент, английския физик Клаус Фукс (преди ареста му през 1950 г.), получава почти всички материали за американските разработки, както се казва, „от първа ръка“. Но той не беше единственият ни източник след 1950 г. информацията продължи да пристига (може би не в същото количество). Само Курчатов се запозна с нея, при най-строга тайна. Никой (от физиците) освен него не знаеше за тази информация. Отвън това изглеждаше като блестящо прозрение, но съветските учени сякаш сами са стигнали до идеята да използват термоядрен синтез, за ​​да създадат бомба. През 1946г И. Гуревич, Ю. Зелдович, И. Померанчук и Ю. Харитон представят съвместно предложение на Курчатов под формата на открит доклад. Същността на тяхното предложение беше да се използва атомна експлозия като детонатор, за да се осигури експлозивна реакция в деутерий. В същото време беше подчертано, че „възможната най-висока плътност на деутерий е желателна“ и за улесняване на възникването на ядрена детонация е полезно използването на масивни черупки, които забавят разширяването. По-късно Гуревич нарече факта, че този доклад не е класифициран като „... ясно доказателство, че не сме знаели нищо за американските разработки“. Но Сталин и Берия бяха в пълен стремеж към създаването на атомната бомба и не обърнаха внимание на предложението на малко известни учени. По-нататъшните събития се развиха по следния начин. През юни 1948г С постановление на правителството във ФИАН е създадена специална група под ръководството на И. Тамм, в която е включен А. Сахаров, чиято задача е да проучи възможността за създаване на водородна бомба. В същото време й беше поверено да провери и изясни изчисленията, извършени в московската група на Я. Зелдович в Института по химическа физика. Трябва да се каже, че по това време групата на Я. Зелдович разработва проекта „тръба“. Още в края на 1949г. Сахаров предложи нов модел водородна бомба. Това беше хетерогенна структура от редуващи се слоеве делящ се материал и слоеве термоядрено гориво (деутерий, смесен с тритий). Схемата е наречена „слойка“ или схема Сахаров-Гинзбург (не е ясно как течните деутерий и тритий са въведени в „слойката“). Този модел имаше някои недостатъци - водородният компонент на бомбата беше незначителен, което ограничаваше силата на експлозията. Тази мощност може да бъде максимум двадесет до четиридесет пъти по-висока от мощността на конвенционална плутониева бомба. Освен това само тритият беше много скъп и отнемаше много време за производство. По предложение на В. Гинзбург използва литий като източник на деутерий и тритий, което също има допълнителни предимства - твърдо агрегатно състояние и ниска цена. През февруари 1950г беше прието решение на Министерския съвет на СССР, което постави задачата да организира теоретична, експериментална и дизайнерска работа по създаването на продукти RDS-6s („бутер тесто“) и RDS-6t („лула“). Така разработихме паралелно две направления - „лула” и „бутер тесто”. На първо място трябваше да се създаде продукт RDS-6s с тегло до 5 тона. За да се увеличи мощността, малко количество тритий беше въведено в литиев деутерид. Датата на производство на първото копие на продукта RDS-6s е определена като 1954 г. До 1 май 1952г трябваше да бъде произведен RDS-6s беше тестван на 12 август 1953 г. на полигона Семипалатинск, получавайки на Запад името „Джо-4“. Това беше именно мобилна бомба, а не стационарно устройство, като американците. Зарядът имаше малко по-голямо тегло и същите размери като първата съветска атомна бомба, тествана през 1949 г. Беше решено тестът да се проведе в стационарни условия на стоманена кула с височина 40 m. (зарядът е инсталиран на височина 30 м). Мощността на експлозията е била еквивалентна на 400 Kt. с ефективност само 15 - 20%. Изчисленията показват, че разпространението на нереагиралия материал предотвратява увеличаване на мощността над 750 Kt. Освободената мощност се разпределя както следва: 40 кт. - спусък, 60-80 кт. синтез, останалото е делене на снаряди от U-238. Л. Феоктистов припомня: „През 1953г. ние... бяхме сигурни, че... с „бутер тестото” не само настигаме, но и задминаваме Америка. ... Разбира се, ние вече чухме за теста "Майк", но... тогава смятахме, че богатите американци взривиха "къща" с течен деутерий ... по схема, близка до "тръбата" на Зелдович. ” Бомбата имаше два съществени недостатъка поради наличието на тритий - висока цена и ограничен (до шест месеца) срок на годност. По-късно тритият беше изоставен, което доведе до леко намаляване на мощността. Новият заряд е тестван на 6 ноември 1955 г. Освен това за първи път водородна бомба е хвърлена от самолет. В началото на 1954г В Министерството на средното машиностроене се проведе специална среща с участието на министър В. Малишев по „тръбата“. Беше решено, че тази посока е напълно безсмислена (в САЩ стигнаха до същото заключение още през 1950 г.). По-нататъшните изследвания се фокусираха върху това, което нарекохме „атомна компресия“ (AO), чиято идея беше да се използва радиация, а не експлозивни продукти за компресиране на основния заряд (схема на Ulam-Teller). В тази връзка на 14 януари 1954г. Зелдович написа собственоръчно бележка до Харитон, придружена от обяснителна диаграма: „Тази бележка докладва предварителна схема на устройството за суперпродукта АО и приблизителни изчисления на неговата работа. Използването на АО беше предложено от В. Давиденко. В своите мемоари Сахаров отбелязва, че тази идея „...няколко служители от нашите теоретични отдели стигнаха до тази идея едновременно. Един от тях бях аз... Но също така, несъмнено, ролята на Зелдович, Трутнев и някои беше много голяма..." До началото на лятото на 1955г. Изчислителната и теоретичната работа беше завършена и беше издаден доклад. Но производството на експерименталния заряд беше завършено едва през есента. Тестван е успешно на 22 ноември 1955 г. Това е първата съветска двустепенна водородна бомба с ниска мощност, обозначена като РДС-37. По време на тестването му се наложи да се замени част от термоядреното гориво с инертно вещество, за да се намали мощността за безопасността на самолета и на жилищния град, който се намираше на около 70 км. от мястото на експлозията. Мощността на експлозията е 1,6 Mt. Решението за създаване на 100 Mt водородна бомба. Хрушчов приема през 1961г. за да покажат на империалистите „Кузкината майка“. Преди това максималният заряд, тестван в СССР, беше заряд с капацитет 2,9 Mt. Групата на Сахаров започва разработването на устройството, обозначено като A602EN, веднага след среща с Хрушчов на 10 юли 1961 г. на който беше обявено, че ще започне през есента на 1961 г. серия от тестове на устройства на 4, 10 и 12,5 Mt. Развитието вървеше с ускорени темпове. Нямаше тайна за предстоящия тест. Публично изявление относно планираната суперексплозия е направено от Хрушчов на 1 септември 1961 г. (първият тест от серията беше извършен същия ден). Ядреният заряд е разработен във VNIIEF (Арзамас-16), бомбата е сглобена в RFNC-VNIITF (Челябинск-70). Бомбата имаше тристепенна конструкция. Около 50% от мощността се осигуряваше от термоядрената част и 50% от разделянето на корпусите на третия и втория етап от уран-238. За тестване беше решено да се ограничи максималната мощност на бомбата до 50 Mt. За целта урановата обвивка на третия етап беше заменена с олово, което намали приноса на урановата част от 51,5 на 1,5 Mt. За да се осигури безопасно (за екипажа) използване на „супербомба“ от самолет-носител, в Научноизследователския институт по парашутни системи за кацане е създадена спирачна парашутна система с площ на основния купол 1600 кв.м. Бомбата е с дължина около 8 м, диаметър около 2 м и тегло 27 тона. Товар с такива размери не можеше да се побере в нито един от съществуващите бомбардировачи и само Ту-95, на границата на товароносимостта си, можеше да го вдигне във въздуха. Но бомбата също не се побираше в своя бомбен отсек. В завода за производство стратегическият бомбардировач Ту-95 е модифициран чрез изрязване на част от фюзелажа, но по време на полет повече от половината бомба стърчи. Такова окачване и значителното тегло на товара доведоха до факта, че самолетът значително намали обхвата и скоростта си - ставайки практически неподходящ за бойна употреба. Цялото тяло на самолета, дори лопатките на витлата му, бяха покрити със специална бяла боя, която го предпазваше от проблясък на светлина по време на експлозия.
Всичко е готово 112 дни след срещата с Хрушчов. Сутринта на 30 октомври 1961г Ту-95 излита и се насочва към Нова Земля. Екипажът на самолета се командва от майор А. Дурновцев (след теста получава званието Герой на СССР и повишен в подполковник). Бомбата се отдели на височина 10 500 м. и се спусна със забавящ се парашут до 4000м. При падането самолетът успява да се премести на относително безопасно разстояние от 40-50 км. Експлозията е станала в 11:32 московско време. Светлината беше толкова ярка, че можеше да се наблюдава от разстояние до 1000 км. на 300 километра се чу мощен рев. Светещото огнено кълбо достигна земята и беше с размери около 10 км. в диаметър. Гигантската гъба се издигна на 65 км височина. След експлозията поради йонизация на атмосферата за 40 минути. Радиовръзката с Нова Земля е прекъсната. Зоната на пълно унищожение беше кръг от 25 км. в радиус от 40 км. Дървените къщи са разрушени, а каменните са сериозно повредени на разстояние от 60 км. Възможно е да се получат изгаряния от трета степен (с некроза на горните слоеве на кожата), а прозорците, вратите и покривите са откъснати на дълги разстояния. При пълен капацитет от 100 Mt. зоната на пълно унищожение би имала радиус 35 км. зона на сериозни щети - 50 км. изгаряния трета степен могат да бъдат получени на разстояние от 77 км. С пълна увереност може да се каже, че използването на такова оръжие във военни условия беше невъзможно и тестът имаше чисто политическо и психологическо значение. По-нататъшната работа по бомбата е спряна; серийното производство не е извършено. Великобритания Във Великобритания разработването на термоядрени оръжия започва през 1954 г. в Алдърмастън от група, ръководена от сър Уилям Пени, който преди това е участвал в проекта Манхатън в САЩ. Като цяло информираността на британската страна за термоядрения проблем беше на много елементарно ниво, тъй като Съединените щати не споделяха информация, позовавайки се на Закона за атомната енергия от 1946 г. През 1957г Обединеното кралство проведе серия от тестове на островите Коледа в Тихия океан под общото наименование "Операция Грапъл" (Operation Grapple). Първото експериментално термоядрено устройство с мощност около 300 Kt беше тествано под името „Къс гранит“. които се оказват значително по-слаби от своите съветски и американски събратя. Тестът на Orange Herald детонира най-мощната атомна бомба, създавана някога, с мощност от 700 Kt. Почти всички свидетели на теста (включително екипажа на самолета, който го е хвърлил) смятат, че това е термоядрена бомба. Бомбата се оказва твърде скъпа за производство, тъй като съдържа 117 кг. плутоний, а годишното производство на плутоний във Великобритания по това време е 120 кг. През септември 1957г беше проведена втора серия от тестове. Първият, който беше взривен в тест, наречен "Grapple X Round" на 8 ноември, беше двустепенно устройство с малък термоядрен заряд. Мощността на експлозията е приблизително 1,8 Mt. 28 април 1958 г По време на теста Grapple Y най-мощната термоядрена бомба на Великобритания, 3 Mt, беше пусната над остров Коледа. На 2 септември 1958 г. е взривена олекотена версия на това устройство с капацитет около 1,2 Mt. На 11 септември 1958 г., по време на последния тест, наречен "Halliard 1", беше взривено тристепенно устройство с мощност около 800 kt. Франция По време на тестовете на Canopus във Френска Полинезия през август 1968 г. Франция детонира термоядрено устройство Teller-Ulam с мощност от около 2,6 Mt. Подробностите около развитието на френската програма са малко известни. Това са снимки от тестовете на първата френска термоядрена бомба.


Китай КНР тества първото си термоядрено устройство от типа Teller-Ulam с капацитет 3,31 Mt. през юни 1967 г (известен също като „Тест № 6“). Тестът се проведе само 32 месеца след експлозията на първата китайска атомна бомба, отбелязвайки най-бързия път, когато ядрената програма на нацията премина от делене към синтез. Това стана възможно благодарение на САЩ, откъдето работещите там китайски физици бяха изгонени по подозрение в шпионаж.

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

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

История на създаването

Теоретичната възможност за получаване на енергия чрез термоядрен синтез беше известна още преди Втората световна война, но войната и последвалата надпревара във въоръжаването повдигнаха въпроса за създаването техническо средствопрактически да създаде тази реакция. Известно е, че в Германия през 1944 г. е извършена работа за иницииране на термоядрен синтез чрез компресиране на ядрено гориво с помощта на заряди от конвенционални експлозиви - но те не са били успешни, тъй като не е било възможно да се получат необходимите температури и налягания. САЩ и СССР разработват термоядрени оръжия от 40-те години, като почти едновременно тестваха първите термоядрени устройства в началото на 50-те години. През 1952 г. на атола Ениветак САЩ взривяват заряд с мощност 10,4 мегатона (което е 450 пъти по-мощен от бомбата, хвърлена над Нагасаки), а през 1953 г. СССР тества устройство с мощност 400 килотона .

Дизайнът на първите термоядрени устройства не беше подходящ за действителна бойна употреба. Например, устройството, тествано от Съединените щати през 1952 г., беше наземна конструкция с височината на двуетажна сграда и тежаща над 80 тона. Течното термоядрено гориво се съхранява в него с помощта на огромен хладилен агрегат. Следователно в бъдеще серийното производство на термоядрени оръжия се извършва с твърдо гориво - литий-6 деутерид. През 1954 г. Съединените щати изпробват устройство на негова основа на атола Бикини, а през 1955 г. на полигона в Семипалатинск е изпробвана нова съветска термоядрена бомба. През 1957 г. във Великобритания са извършени изпитания на водородна бомба. През октомври 1961 г. в СССР на Нова Земля е взривена термоядрена бомба с мощност 58 мегатона - най-мощната бомба, изпробвана някога от човечеството, която влезе в историята под името „Цар Бомба“.

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

Принципът на действие на водородна бомба

Действието на водородната бомба се основава на използването на енергията, освободена по време на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Именно тази реакция протича в дълбините на звездите, където под въздействието на свръхвисоки температури и огромно налягане водородните ядра се сблъскват и се сливат в по-тежки хелиеви ядра. По време на реакцията част от масата на водородните ядра се превръща в голямо количество енергия - благодарение на това звездите постоянно отделят огромни количества енергия. Учените копират тази реакция, използвайки водородни изотопи деутерий и тритий, давайки й името „водородна бомба“. Първоначално течни изотопи на водорода са били използвани за производство на заряди, а по-късно е използван литиев-6 деутерид, твърдо съединение на деутерий и изотоп на литий.

Деутеридът литий-6 е основният компонент на водородната бомба, термоядреното гориво. Той вече съхранява деутерий, а литиевият изотоп служи като суровина за образуването на тритий. За да започне реакция на термоядрен синтез, е необходимо да се създадат високи температури и налягания, както и да се отдели тритий от литий-6. Тези условия са предвидени, както следва.

Обвивката на контейнера за термоядрено гориво е направена от уран-238 и пластмаса, а до контейнера е поставен конвенционален ядрен заряд с мощност няколко килотона - той се нарича тригерен или инициаторен заряд на водородна бомба. По време на експлозията на заряда на плутониевия инициатор под въздействието на мощно рентгеново лъчение обвивката на контейнера се превръща в плазма, компресираща се хиляди пъти, което създава необходимото високо налягане и огромна температура. В същото време неутроните, излъчвани от плутоний, взаимодействат с литий-6, образувайки тритий. Ядрата на деутерий и тритий взаимодействат под въздействието на свръхвисока температура и налягане, което води до термоядрен взрив.

Ако направите няколко слоя уран-238 и литиев-6 деутерид, тогава всеки от тях ще добави своя собствена мощност към експлозията на бомба - тоест такова „издухване“ ви позволява да увеличите мощността на експлозията почти неограничено . Благодарение на това водородната бомба може да бъде направена с почти всяка мощност и ще бъде много по-евтина от конвенционалната ядрена бомба със същата мощност.

Съдържанието на статията

Н-БОМБА,оръжие с голяма разрушителна сила (от порядъка на мегатони в тротилов еквивалент), чийто принцип на действие се основава на реакцията на термоядрен синтез на леки ядра. Източникът на енергията на експлозията са процеси, подобни на тези, протичащи на Слънцето и други звезди.

Термоядрени реакции.

Вътрешността на Слънцето съдържа гигантско количество водород, който е в състояние на свръхвисока компресия при температура от прибл. 15 000 000 К. При такива високи температури и плътност на плазмата, водородните ядра изпитват постоянни сблъсъци едно с друго, някои от които завършват със сливането им и в крайна сметка образуването на по-тежки хелиеви ядра. Такива реакции, наречени термоядрен синтез, са придружени от освобождаване на огромно количество енергия. Според законите на физиката отделянето на енергия при термоядрения синтез се дължи на факта, че при образуването на по-тежко ядро ​​част от масата на леките ядра, влизащи в неговия състав, се превръща в колосално количество енергия. Ето защо Слънцето, имайки гигантска маса, губи всеки ден в процеса на термоядрен синтез. 100 милиарда тона материя и освобождава енергия, благодарение на които животът на Земята стана възможен.

Изотопи на водорода.

Водородният атом е най-простият от всички съществуващи атоми. Състои се от един протон, който е неговото ядро, около което се върти един електрон. Внимателните изследвания на водата (H 2 O) показват, че тя съдържа незначителни количества "тежка" вода, съдържаща "тежкия изотоп" на водорода - деутерий (2 H). Ядрото на деутерия се състои от протон и неутрон - неутрална частица с маса, близка до протона.

Има трети изотоп на водорода, тритий, чието ядро ​​съдържа един протон и два неутрона. Тритият е нестабилен и претърпява спонтанен радиоактивен разпад, превръщайки се в изотоп на хелия. Следи от тритий са открити в земната атмосфера, където той се образува в резултат на взаимодействието на космическите лъчи с газовите молекули, изграждащи въздуха. Тритият се произвежда изкуствено в ядрен реактор чрез облъчване на изотопа литий-6 с поток от неутрони.

Разработване на водородната бомба.

Предварителен теоретичен анализпоказаха, че термоядреният синтез се осъществява най-лесно в смес от деутерий и тритий. Въз основа на това американските учени в началото на 1950 г. започнаха да изпълняват проект за създаване на водородна бомба (HB). Първите тестове на модел на ядрено устройство са извършени на полигона Enewetak през пролетта на 1951 г.; термоядреният синтез е бил само частичен. Значителен успех беше постигнат на 1 ноември 1951 г. по време на тестването на масивно ядрено устройство, чиято експлозивна мощност беше 4 × 8 Mt в TNT еквивалент.

Първата водородна авиационна бомба е взривена в СССР на 12 август 1953 г., а на 1 март 1954 г. американците детонират по-мощна (приблизително 15 Mt) авиационна бомба на атола Бикини. Оттогава и двете сили са извършили експлозии на модерни мегатонни оръжия.

Експлозията в атола Бикини беше придружена от изпускане на голямо количество радиоактивни вещества. Някои от тях паднаха на стотици километри от мястото на експлозията на японския риболовен кораб "Lucky Dragon", а други покриха остров Ронгелап. Тъй като термоядреният синтез произвежда стабилен хелий, радиоактивността от експлозията на чиста водородна бомба не трябва да бъде повече от тази на атомен детонатор на термоядрена реакция. Въпреки това, в разглеждания случай, прогнозираните и действителните радиоактивни утайки се различават значително по количество и състав.

Механизмът на действие на водородна бомба.

Последователността на процесите, протичащи по време на експлозията на водородна бомба, може да бъде представена по следния начин. Първо, зарядът на инициатора на термоядрената реакция (малка атомна бомба), разположен вътре в обвивката на HB, експлодира, което води до неутронна светкавица и създава висока температура, необходима за започване на термоядрен синтез. Неутроните бомбардират вложка, направена от литиев деутерид, съединение на деутерий и литий (използва се литиев изотоп с масово число 6). Литий-6 се разделя на хелий и тритий под въздействието на неутрони. Така атомният предпазител създава необходимите материали за синтез директно в самата бомба.

След това започва термоядрена реакция в смес от деутерий и тритий, температурата вътре в бомбата бързо се повишава, включвайки все повече и повече водород в синтеза. При по-нататъшно повишаване на температурата може да започне реакция между ядрата на деутерий, характерна за чиста водородна бомба. Всички реакции, разбира се, се случват толкова бързо, че се възприемат като мигновени.

Деление, синтез, делене (супербомба).

Всъщност в една бомба последователността от процеси, описани по-горе, завършва на етапа на реакция на деутерий с тритий. Освен това конструкторите на бомбата избраха да не използват ядрен синтез, а ядрен делене. Сливането на ядрата на деутерий и тритий произвежда хелий и бързи неутрони, чиято енергия е достатъчно висока, за да предизвика ядрено делене на уран-238 (основният изотоп на урана, много по-евтин от уран-235, използван в конвенционалните атомни бомби). Бързите неутрони разцепват атомите на урановата обвивка на супербомбата. Деленето на един тон уран създава енергия, еквивалентна на 18 Mt. Енергията отива не само за експлозия и генериране на топлина. Всяко ураново ядро ​​се разделя на два силно радиоактивни „фрагмента“. Продуктите на делене включват 36 различни химически елементии почти 200 радиоактивни изотопа. Всичко това съставлява радиоактивните утайки, които придружават експлозиите на супербомби.

Благодарение на уникалния дизайн и описания механизъм на действие, оръжията от този тип могат да бъдат направени толкова мощни, колкото желаете. Тя е много по-евтина от атомните бомби със същата мощност.

Последици от експлозията.

Ударна вълна и топлинен ефект.

Директното (първично) въздействие на експлозия на супербомба е тройно. Най-очевидното пряко въздействие е ударна вълна с огромна интензивност. Силата на удара му, в зависимост от мощността на бомбата, височината на експлозията над повърхността на земята и характера на терена, намалява с отдалечаване от епицентъра на експлозията. Термичното въздействие на експлозия се определя от същите фактори, но зависи и от прозрачността на въздуха - мъглата рязко намалява разстоянието, на което топлинна светкавица може да причини сериозни изгаряния.

Според изчисленията, по време на експлозия в атмосферата на 20-мегатонна бомба, хората ще останат живи в 50% от случаите, ако 1) се укрият в подземно стоманобетонно убежище на разстояние приблизително 8 км от епицентъра на експлозия (E), 2) са в обикновени градски сгради на разстояние прибл. 15 km от EV, 3) се озоваха на открито място на разстояние ок. На 20 км от Е.В. В условия на лоша видимост и на разстояние най-малко 25 км, ако атмосферата е чиста, за хората на открити площи вероятността за оцеляване нараства бързо с разстоянието от епицентъра; на разстояние 32 км изчислената му стойност е повече от 90%. Площта, върху която проникващата радиация, генерирана по време на експлозия, причинява смърт, е относително малка, дори в случай на супербомба с висока мощност.

Огнена топка.

В зависимост от състава и масата на запалимия материал, участващ в огненото кълбо, гигантски самоподдържащи се огнени бури могат да се образуват и бушуват в продължение на много часове. Най-опасната (макар и вторична) последица от експлозията обаче е радиоактивното замърсяване на околната среда.

Изпадам.

Как се формират.

Когато бомба избухне, получената огнена топка е пълна с огромно количество радиоактивни частици. Обикновено тези частици са толкова малки, че след като достигнат горните слоеве на атмосферата, те могат да останат там за дълго време. Но ако огнена топка влезе в контакт с повърхността на Земята, тя превръща всичко върху нея в горещ прах и пепел и ги привлича в огнено торнадо. Във вихрушка от пламък те се смесват и свързват с радиоактивни частици. Радиоактивният прах, с изключение на най-големия, не се утаява веднага. По-финият прах се отнася от получения облак и постепенно изпада, докато се движи с вятъра. Директно на мястото на експлозията радиоактивните утайки могат да бъдат изключително интензивни - основно голям прах, който се утаява на земята. На стотици километри от мястото на взрива и на по-големи разстояния, малки, но все пак видими за окоточастици пепел. Те често образуват покривка, подобна на паднал сняг, смъртоносна за всеки, който се намира наблизо. Дори по-малки и невидими частици, преди да се утаят на земята, могат да се скитат в атмосферата месеци и дори години, обикаляйки земното кълбо многократно. Докато изпаднат, тяхната радиоактивност е значително отслабена. Най-опасната радиация остава стронций-90 с период на полуразпад 28 години. Загубата му се наблюдава ясно в целия свят. Когато се установи върху листа и трева, той навлиза в хранителни вериги, които включват хората. В резултат на това в костите на жителите на повечето страни са открити забележими, макар и все още не опасни, количества стронций-90. Натрупването на стронций-90 в човешките кости е много опасно в дългосрочен план, тъй като води до образуването на злокачествени костни тумори.

Дълготрайно замърсяване на района с радиоактивни отпадъци.

В случай на военни действия използването на водородна бомба ще доведе до незабавно радиоактивно замърсяване на зона в радиус от прибл. 100 км от епицентъра на експлозията. Ако избухне супербомба, ще бъде замърсена площ от десетки хиляди квадратни километра. Такава огромна площ на унищожение с една бомба го прави напълно нов тип оръжие. Дори супербомбата да не порази целта, т.е. няма да удари обекта с ударно-термични ефекти, проникващата радиация и радиоактивните отлагания, придружаващи експлозията, ще направят околното пространство необитаемо. Такива валежи могат да продължат много дни, седмици и дори месеци. В зависимост от тяхното количество, интензитетът на радиацията може да достигне смъртоносни нива. Сравнително малък брой супербомби са достатъчни за пълно покриване голяма странаслой радиоактивен прах, който е смъртоносен за всички живи същества. Така създаването на супербомбата бележи началото на една ера, когато стана възможно да се направят цели континенти необитаеми. Дори дълго след прекратяване на прякото излагане на радиоактивни утайки, опасността поради високата радиотоксичност на изотопи като стронций-90 ще остане. С храна, отглеждана върху почви, замърсени с този изотоп, радиоактивността ще навлезе в човешкото тяло.

В края на 30-те години на миналия век в Европа вече бяха открити законите на деленето и разпадането и водородната бомба премина от категорията на фантастиката в реалността. Историята на развитието на ядрената енергетика е интересна и все още представлява вълнуваща конкуренция между научния потенциал на страните: нацистка Германия, СССР и САЩ. Най-мощната бомба, която всяка държава мечтаеше да притежава, беше не само оръжие, но и мощен политически инструмент. Страната, която го имаше в арсенала си, всъщност стана всемогъща и можеше да диктува собствените си правила.

Водородната бомба има своя собствена история на създаване, която се основава на физическите закони, а именно термоядрения процес. Първоначално неправилно е наречен атомен и за това е виновна неграмотността. Ученият Бете, който по-късно става носител на Нобелова награда, работи върху изкуствен източник на енергия - деленето на уран. Това време беше върхът на научната дейност на много физици и сред тях имаше мнение, че научните тайни изобщо не трябва да съществуват, тъй като законите на науката първоначално са били международни.

Теоретично водородната бомба беше изобретена, но сега с помощта на дизайнерите трябваше да придобие технически форми. Остана само да го опаковам в определена обвивка и да го тествам за мощност. Има двама учени, чиито имена завинаги ще бъдат свързани със създаването на това мощно оръжие: в САЩ това е Едуард Телър, а в СССР това е Андрей Сахаров.

В Съединените щати физик започва да изучава термоядрения проблем още през 1942 г. По заповед на Хари Труман, тогавашен президент на Съединените щати, най-добрите учени в страната работиха по този проблем, те създадоха фундаментално ново оръжие за унищожение. Освен това правителствената поръчка е за бомба с капацитет най-малко милион тона тротил. Водородната бомба е създадена от Телър и показа на човечеството в Хирошима и Нагасаки своите неограничени, но разрушителни възможности.

Над Хирошима е хвърлена бомба, тежаща 4,5 тона и съдържаща 100 кг уран. Тази експлозия съответства на почти 12 500 тона тротил. Японският град Нагасаки беше унищожен от плутониева бомба със същата маса, но вече еквивалентна на 20 000 тона тротил.

Бъдещият съветски академик А. Сахаров през 1948 г., въз основа на своите изследвания, представи дизайна на водородна бомба под името RDS-6. Изследванията му следват два клона: първият се нарича "пуф" (RDS-6s) и неговата характеристика е атомен заряд, който е заобиколен от слоеве от тежки и леки елементи. Вторият клон е „тръбата“ или (RDS-6t), в която плутониевата бомба се съдържа в течен деутерий. Впоследствие беше направено много важно откритие, което доказа, че посоката „тръба“ е задънена улица.

Принципът на действие на водородна бомба е следният: първо експлодира заряд вътре в обвивката на HB, който е инициатор на термоядрена реакция, водеща до неутронна светкавица. В този случай процесът е придружен от освобождаване висока температура, което е необходимо за по-нататъшно Неутроните започват да бомбардират вложката от литиев деутерид, а тя от своя страна под прякото действие на неутроните се разделя на два елемента: тритий и хелий. Използваният атомен предпазител образува компонентите, необходими за осъществяване на синтез във вече взривената бомба. Това е сложният принцип на действие на водородната бомба. След това предварително действие термоядрената реакция започва директно в смес от деутерий и тритий. По това време температурата в бомбата се повишава все повече и повече и в синтеза участва все по-голямо количество водород. Ако наблюдавате времето на тези реакции, тогава скоростта на тяхното действие може да се характеризира като мигновена.

Впоследствие учените започнаха да използват не синтеза на ядра, а тяхното делене. Деленето на един тон уран създава енергия, еквивалентна на 18 Mt. Тази бомба има огромна сила. Най-мощната бомба, създадена от човечеството, принадлежи на СССР. Тя дори влезе в Книгата на рекордите на Гинес. Взривната му вълна е била еквивалентна на 57 (приблизително) мегатона тротил. Той е взривен през 1961 г. в района на архипелага Нова Земля.

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

Преди 65 години Съветският съюз детонира първата си термоядрена бомба. Как работи това оръжие, какво може и какво не? На 12 август 1953 г. в СССР е взривена първата „практична“ термоядрена бомба. Ще ви разкажем за историята на неговото създаване и ще разберем дали е вярно, че такива боеприпаси почти не замърсяват околната среда, но могат да унищожат света.

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

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

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

Американският президент Хари Труман каза, че на съветския пробив трябва да се отговори с „така наречената водородна или супербомба“.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Техниците работят с американска термоядрена бойна глава W80

Какво не може да направи една термоядрена бомба

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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