Nagu teada, pakkus inglise astrofüüsik Eddington veel 20. aastate keskel välja, et tähtede energiaallikaks võivad olla tuumasünteesireaktsioonid (kergete aatomituumade liitmine raskemateks. Ülikõrged temperatuurid ja rõhud tähtede sisemuses). luua selleks vajalikud tingimused Tavalistes (maa)tingimustes on kergete aatomite tuumade kineetiline energia liiga väike, et nad, olles ületanud elektrostaatilise tõuke, jõuaksid lähemale ja astuksid tuumareaktsiooni suure kiiruseni kiirendatud valguselementide tuumade kokkupõrkel ja E. Walton kasutas seda meetodit oma Cambridge'is (Suurbritannia) läbiviidud katsetes Prootonid kiirendasid liitiumi sihtmärki “tulistanud” ja prootonite vastasmõju liitiumiga. 1938. aastal avastasid kolm füüsikut üksteisest sõltumatult kaks termotuumareaktsiooni, mis on tähtede energiaallikaks: - prooton-prooton (G. Bethe ja C. Critchfield) ning süsinik-lämmastik (G. Bethe ja K. Weizsäcker). Seega oli teoreetiline võimalus tuumasünteesi teel energiat saada juba enne sõda. Küsimus oli luua töötav tehniline seade, mis võimaldaks luua Maal termotuumasünteesi reaktsioonide alguseks vajalikud tingimused. Selleks oli vaja miljonikraadiseid temperatuure ja ülikõrget rõhku. 1944. aastal Saksamaal Dibneri laboris tehti tööd termotuumasünteesi algatamiseks, surudes tuumakütust kokku tavapärase lõhkeaine vormitud laengute detoneerimisega (vt "Natsi-Saksamaa uraaniprojekt"). Need tööd ei andnud aga ebapiisava rõhu ja temperatuuri tõttu soovitud tulemust, nagu nüüd selgub. USA Aatomilaengu poolt initsieeritud termotuumasünteesil põhineva pommi idee pakkus E. Fermi oma kolleegile E. Tellerile (keda peetakse termotuumapommi “isaks”) juba 1941. aastal. 1942. aastal konflikt tekkis Oppenheimeri ja Telleri vahel, sest viimane oli “solvatud” selle peale, et talle ei antud teoreetilise osakonna juhataja kohta. Selle tulemusena eemaldas Oppenheimer Telleri aatomipommi projektist ja viis ta üle uurima võimalust kasutada raskete vesiniku tuumade (deuteeriumi) heeliumi liitreaktsiooni uute relvade loomiseks. Teller asus looma seadet nimega "klassikaline super" (nõukogude versioonis "toru"). Idee oli süüdata termotuumareaktsioon vedelas deuteeriumis, kasutades aatomilaengu plahvatusel tekkivat soojust. Kuid peagi sai selgeks, et aatomiplahvatus ei olnud piisavalt kuum ega loonud vajalikke tingimusi deuteeriumi "põletamiseks". Sünteesireaktsioonide käivitamiseks oli vaja segusse lisada triitiumi. Deuteeriumi reaktsioon triitiumiga pidi tõstma temperatuuri deuteeriumi-deuteeriumi sünteesi tingimusteni. Kuid triitiumi oma radioaktiivsuse tõttu (poolväärtusaeg vaid 12 aastat) looduses praktiliselt ei esine ja seda tuleb kunstlikult toota lõhustumisreaktorites. See muutis selle suurusjärgu võrra kallimaks kui relvade kvaliteediga plutoonium. Lisaks kadus iga 12 aasta järel pool tekkivast triitiumist radioaktiivse lagunemise tagajärjel. Gaasilise deuteeriumi ja triitiumi kasutamine tuumkütusena oli võimatu ning oli vaja kasutada veeldatud gaasi, mistõttu lõhkeseadeldised ei sobinud praktiliseks kasutamiseks. “Klassikalise super” probleemide uurimine jätkus USA-s 1950. aasta lõpuni. kui selgus, et isegi hoolimata suurtest triitiumikogustest oli sellises seadmes võimatu saavutada stabiilset termotuumapõlemist. Uuringud on jõudnud ummikusse. Aprillis 1946 Los Alamoses peeti salajane koosolek, kus arutati ameeriklaste vesinikupommi kallal tehtud töö tulemusi. Mõni aeg pärast kohtumist andis ta nende töödega seotud materjalid üle nõukogude luure esindajatele ja need jõudsid meie füüsikuteni. 1950. aasta alguses K. Fuchs arreteeriti ja see teabeallikas "kuivas kokku". 1946. aasta augusti lõpus E. Teller esitas “klassikalisele superile” alternatiivse idee, mida nimetas “Äratuskellaks”. Seda võimalust kasutas NSV Liidus A. Sahharov lehttaigna nime all, kuid USA-s seda ei rakendatud kunagi. Idee oli ümbritseda lõhustuva aatomipommi tuum deuteeriumi ja triitiumi segust valmistatud termotuumakütuse kihiga. Aatomiplahvatusest tekkiv kiirgus võib suruda kokku 7-16 kihti kütust, mis on segatud lõhustuva materjali kihtidega, ja soojendada seda ligikaudu sama temperatuurini kui lõhustuv tuum ise. See eeldas taas väga kalli ja ebamugava triitiumi kasutamist. Termotuumakütust ümbritses uraan-238 kest, mis esimesel etapil toimis soojusisolaatorina, takistades energia väljumist kapslist koos kütusega. Ilma selleta oleksid kergetest elementidest koosnevad põlevmaterjalid soojuskiirgusele absoluutselt läbipaistvad ega soojeneks kõrgete temperatuurideni. Läbipaistmatu uraan, neelates seda energiat, tagastas osa sellest tagasi kütusesse. Lisaks suurendavad need kütuse kokkusurumist, pärssides selle soojuspaisumist. Teises etapis toimus uraani lagunemine termotuumasünteesi käigus tekkivate neutronite tõttu, vabastades lisaenergiat. Septembris 1947 Teller tegi ettepaneku kasutada uut termotuumakütust – liitium-6-deuteriidi, mis on tavatingimustes tahke aine. Liitium neelas neutroni ja jagunes heeliumiks ja triitiumiks, vabastades lisaenergiat, mis veelgi tõstis temperatuuri, aidates termotuumasünteesi alata. "Lehttaigna" ideed kasutasid ka Briti füüsikud oma esimese pommi loomisel. Kuid kuna see oli termotuumasüsteemide arendamise ummikharu, suri see skeem välja. 1951. aastal välja pakutud ettepanek võimaldas viia termotuumarelvade arendamise praktilisele tasemele. Telleri kaastööline Stanislaw Ulam lõi uue skeemi. Termotuumasünteesi algatamiseks tehti ettepanek termotuumakütuse kokkusurumiseks primaarsest lõhustumise reaktsioonist tuleneva kiirguse, mitte lööklaine abil (nn "kiirguse implosiooni" idee) ning paigutada termotuumalaeng primaarsest tuumast eraldi. pommi komponent - päästik (kaheastmeline skeem). Arvestades, et tüüpilise aatomiplahvatuse korral vabaneb 80% energiast röntgenkiirte ja umbes 20% lõhustumisfragmentide kineetilise energiana ning röntgenikiirgus on palju kiirem kui paisumine (at. kiirusega umbes 1000 km/s) plutooniumijääke, võimaldas see skeem enne intensiivse kuumutamise algust konteineri teise etapi termotuumakütusega kokku suruda. Seda Ameerika vesinikupommi mudelit nimetati Ulama-Telleriks. Praktikas toimub kõik järgmiselt. Pommi komponendid asetatakse silindrilisse kesta, mille ühes otsas on päästik. Silindri või ellipsoidi kujul olev termotuumakütus asetatakse korpusesse, mis on valmistatud väga tihedast materjalist - uraanist, pliist või volframist. Silindri sisse asetatakse aksiaalselt 2-3 cm läbimõõduga Pu-239 või U-235 varras. Kogu ülejäänud ruum korpuses on täidetud plastikuga. Päästiku plahvatamisel soojendavad kiirgavad röntgenikiired pommi uraanikeha, mis hakkab massikao (ablatsiooni) tõttu paisuma ja jahtuma. Kaasahaaramise nähtus, nagu kapslisse suunatud kumulatiivse laengu juga, tekitab termotuumakütusele tohutu rõhu. Kaks muud rõhuallikat, plasma liikumine (pärast primaarlaengu käivitumist on kapsli korpus, nagu kogu seade, on ioniseeritud plasma) ja röntgenfootonite rõhk ei avalda kompressioonile olulist mõju. Kui lõhustuvast materjalist varras kokku suruda, läheb see ülekriitilisse olekusse. Päästiku lõhustumise ajal tekkivad kiired neutronid, mis on liitiumdeuteriidi poolt termilise kiiruseni aeglustunud, käivitavad varras ahelreaktsiooni. Toimub veel üks aatomiplahvatus, mis toimib nagu "välklamp" ja põhjustab veelgi suurema rõhu ja temperatuuri tõusu kapsli keskel, muutes need piisavaks termotuumareaktsiooni süttimiseks. Uraanikest takistab soojuskiirguse väljumist oma piiridest väljapoole, suurendades oluliselt põlemise efektiivsust. Termotuumareaktsiooni käigus tekkivad temperatuurid on kordades kõrgemad kui ahellõhustumisel tekkivad temperatuurid (50-100 miljoni kraadi asemel kuni 300 miljonit). Kõik see toimub umbes mõnesaja nanosekundi jooksul. Eespool kirjeldatud protsesside jada lõpeb siin, kui laengukeha on valmistatud volframist (või pliist). Kui aga see on valmistatud U-238-st, siis termotuumasünteesi käigus tekkivad kiired neutronid põhjustavad U-238 tuumade lõhustumise. Ühe tonni U-238 lõhustumine toodab energiat, mis võrdub 18 Mt. See tekitab palju radioaktiivseid lõhustumisprodukte. Kõik see moodustab radioaktiivse sademe, mis kaasneb vesinikupommi plahvatusega. Puhtalt termotuumalaengud tekitavad oluliselt vähem saastet, mida põhjustab ainult päästiku plahvatus. Selliseid pomme nimetatakse "puhtaks" / Kaheastmeline Teller-Ulam skeem võimaldab teil luua nii võimsaid laenguid, kui päästiku võimsusest piisab suure kütusekoguse ülikiireks kokkupressimiseks. Laengu hulga edasiseks suurendamiseks saab teise astme energiat kasutada kolmanda kokkusurumiseks. Selliste seadmete igal etapil on võimalik võimsust 10-100 korda võimendada. Mudel nõudis suures koguses triitiumi ja ameeriklased ehitasid selle tootmiseks uued reaktorid. Töö kulges suure kiirusega, sest Nõukogude Liit selleks ajaks oli ta juba loonud aatomipommi. Osariigid võisid vaid loota, et NSV Liit läks mööda Fuchsi (ja arreteeriti Inglismaal 1950. aasta jaanuaris) varastatud ummikuteed. Ja need lootused täitusid. Esimesed termotuumaseadmed lõhati Enewetaki atollil (Marshalli saared) operatsioonil Greenhouse. Operatsioon hõlmas nelja katset. Esimese kahe “Koera” ja “Easy” ajal 1951. aasta aprillis. katsetati kahte uut aatomipommi: Mk.6 - 81Kt. ja Mk.5 - 47Kt. 8. mai 1951. aastal Viidi läbi esimene katsetus George'i termotuumaseadmele võimsusega 225 kt. See oli puhtalt teaduslik eksperiment deuteeriumi termotuumapõlemise uurimiseks. Seade oli tuumalaeng 2,6 m toru kujul. läbimõõduga ja 0,6 m. paks, keskele asetatud väike (mitu grammi) vedelat deuteeriumi-triitiumi segu. Selle seadme termotuumasünteesi väljundenergia on võrreldes uraani tuumade lõhustumisest saadava energiaga väga väike. 25. mai 1951. aastal Testiti termotuumaseadet Item. See kasutas deuteeriumi ja triitiumi segu, mis jahutati vedelasse olekusse ja paiknes rikastatud uraani tuuma sees termotuumakütusena. Seade loodi selleks, et testida tuumasünteesi reaktsioonis tekkivate täiendavate neutronite tõttu aatomilaengu võimsuse suurendamise põhimõtet. Need neutronid, sattudes lõhustumisreaktsiooni tsooni, suurendasid oma intensiivsust (suurenes lõhustunud uraani tuumade osakaal) ja sellest tulenevalt ka plahvatuse jõudu. Arengu kiirendamiseks juulis 1952. a. USA valitsus korraldas teise tuumarelvakeskuse – Lawrence Livermore'i riikliku labori. Lawrence Californias. 1. november 1952 Eniwetaki atollil viidi läbi 10,4 Mt Ivy Mike'i test. See oli esimene Teller-Ulami põhimõttel loodud seade. See kaalus umbes 80 tonni. ja hõivas kahekorruselise maja suuruse toa. Termotuumakütus (deuteerium – triitium) oli vedelas olekus absoluutse nulli lähedasel temperatuuril Dewari kolvis, mille keskpunktist läbis plutooniumivarras. Laeva ennast ümbritses looduslikust uraanist valmistatud tõukurikere, mis kaalus üle 5 tonni. Kogu komplekt pandi tohutusse teraskesta, 2 m. läbimõõduga ja 6,1 m. kõrgusega, 25-30 cm paksuste seintega. Eksperimendist sai Ameerika füüsikute jaoks vaheetapp transporditavate vesinikrelvade loomisel. 77% (8 Mt.) väljundenergiast andis uraani laengukeha lõhustumine ja ainult (2. 4 Mt.), moodustas sünteesireaktsiooni.
"Ivy Mike" Vedela vesiniku isotoopide segul ei olnud termotuumarelvade jaoks praktilist kasutust ja sellele järgnenud edusamme tahke kütuse - liitium-6 deuteriidi (Li6) - kasutamisega seotud termotuumarelvade väljatöötamisel. Selles osas olid nõukogude teadlased ees, kasutades Li6-deuteriidi juba 1953. aasta augustis katsetatud nõukogude esimeses termotuumapommis. Ameerika Li6 tootmistehas Oak Ridge'is pandi tööle alles 1953. aasta keskel. (ehitus algas mais 1952). Pärast operatsiooni Ivy Mike hakkasid mõlemad tuumakeskused (Los Alamos ja Californias) kiiruga välja töötama kompaktsemaid laenguid, kasutades liitiumdeuteriidi, mida saaks kasutada lahingutingimustes. 1954. aastal Operatsiooni Castle ajal plaaniti Bikini atollil katsetada termotuumalaengute eksperimentaalseid proove, millest said esimeste tootmispommide prototüübid. Relvajõudude kiireks varustamiseks uute relvadega hakati aga kohe, ilma katsetamata, valmistama väikeseeriana (igaüks 5 toodet) kolme tüüpi seadmeid. Üks neist oli pomm EC-16 (selle katsetus nime all “Jughead” plaaniti läbi viia operatsiooni lossi ajal). See oli Mike'i krüogeensüsteemi transporditav versioon (pommi kaal 19 tonni, võimsus 8 Mt). Kuid pärast liitiumdeuteriidiga seadmete esimesi edukaid katseid vananes EC-16 koheselt ja seda isegi ei testitud. EC-17 ja EC-14 olid "Runt I" ja "Alarm Clock" seadmete tootmisversioonid. 1. märtsil 1954 (edaspidi kuupäev on märgitud kohaliku aja järgi) toimus Castle Bravo katse, mille käigus plahvatas seade Shrimp. See oli kaheastmeline laeng liitiumdeuteriidiga, mis oli rikastatud Li6 isotoobiga kuni 40% (ülejäänu oli looduslik Li7). See oli esimene kord, kui sellist kütust kasutati USA-s, mistõttu plahvatuse võimsus ületas tunduvalt oodatud 4-8 Mt. ja moodustas 15 Mt. (10 Mt. vabanes kesta lõhustumisel U-238-st ja 5 Mt. sünteesireaktsioonist). Ootamatult suure võimsuse põhjuseks oli eeldatavasti üsna inertne Li7, kuid tegelikkuses jagunes kiirete neutronite neelamisel ka Li7 aatom triitiumiks ja heeliumiks. See "planeerimata" triitium suurendas võimsust 2 korda. Plahvatusest tekkinud kraater oli 2 km kaugusel. läbimõõt ja sügavus 75m. Seadme mass oli 10,5 tonni. pikkus 4,5 m. läbimõõt 1,35m. Esimese testi edukas tulemus tõi kaasa krüogeensete projektide Jughead (EC-16) ja Ramrod (Morgensterni seadme krüogeense kaksik) loobumise. Rikastatud Li6 puuduse tõttu kasutati järgmises Castle Romeo testis loodusliku (7,5% Li6) liitiumi laengut. Termotuumaseade nimega "Runt I" lõhati 26. märtsil 1954. aastal. Samal ajal oli see EC-17 nimetusega termotuumapommi kontrollkatsetus. Plahvatuse võimsus oli 11 Mt. millest sünteesireaktsioonid moodustasid 4 Mt. Nagu Bravo puhul, ületas vabanev võimsus kaugelt oodatud 1,5-7 Mt. Seadme kaal - 18t. pikkus – 5,7 m. läbimõõt – 1,55 m. 26. aprill 1954 Castle Unioni katse ajal lõhati Li6-95% sisaldav äratuskella (EC-14) seade. Energia vabanemine – 6,9 Mt. millest 1,6 Mt. (27,5%) tekkisid sünteesireaktsioonide tõttu. Plahvatus jättis laguuni põhja 100-meetrise kraatri. laius ja 30m. sügavus. Seadme kaal – 12,5 tonni Pikkus – 3,86 m – 1,55 m. 7. aprill 1954 Viidi läbi "Castle Koon" test, mille käigus plahvatas "Morgensterni" toode, mis oli California tuumakeskuse esimene termotuumaarendus ja viimane relvaprojekt, mille kallal E. Teller töötas. Test ebaõnnestus. Planeeritud 1 Mt asemel. Plahvatuse võimsus oli vaid 110 kilotonni. millest ainult 10kt. termotuumasünteesi tõttu. See juhtus seetõttu, et päästiku neutronivoog jõudis teise astmeni, soojendades seda ja takistades tõhusat kokkusurumist. Ülejäänud Castle'is testitud tooted sisaldasid boor-10, mis toimib hea neutronite neelajana ja vähendab termotuumasünteesi eelsoojenduse mõju. 5. mai 1954. aastal "Castle Yankee" test tehtud. Katselaeng kandis nime "Runt II" ja see oli EC-24 pommi prototüüp ja "Runt I" kaksik. See toode oli täiesti sarnane Romeos testituga, kuid loodusliku liitiumi asemel kasutati rikastatud (kuni 40% Li6) liitiumi. See andis võimsuse kasvu 2,5 Mt. Plahvatuse võimsus oli 13,5 Mt. (koos eeldatava 7,5-15 Mt.), millest sünteesireaktsioonid moodustasid 6,5 Mt. “Runt II” kaal on 17,8 tonni. pikkus - 5,6 m. läbimõõt -1,52m. Selle laengu lisamine katsegraafikusse oli tingitud Castle Romeo äärmisest edust ning Ramrodi ja Jugheadi testide väljajätmisest. 14. mai 1954 Toimus “Castle Nectari” test, mille käigus plahvatas toode “Zombie”, mis oli kerge termotuumalaengu TX-15 prototüüp. Võrreldes teiste laengute kaaluga näeb see pomm välja väga väikese massina – 2,9 tonni. võimsus - 1,7 Mt, pikkus - 2,8 m. läbimõõt - 0,88 m. Algselt töötati see välja puhtalt sadade kilotonnite võimsusega aatomipommina, mis kasutas ühe aatomilaengu kiirguse kokkusurumist teise poolt. Idee säilitati, kuid võimsuse suurendamiseks lisati projekti termotuumakütus. Tulemuseks oli termotuumavõimendusega kiirgusest pigistatud aatomipomm (80% energiast vabaneb uraani lõhustumise tõttu). Projekt võitis kaalult, kuid kalli materjali kasutamine, mida tol ajal ei olnud piisavas koguses saadaval – väga rikastatud liitium – hoidis selle tootmist 1955. aastani tagasi. Nii jõudsid juba 1954. aastal esimesed termotuumapommid piiratud koguses USA-s kasutusse. Need olid tohutud ja rasked mastodonid EL-14 (“äratuskell”), mis kaalusid 14 tonni. võimsus 7 Mt. tähisega Mk.14, EC-17 (“Runt I”), kaal 19 tonni, võimsus 11 Mt. läbimõõt - 1,6 m pikkus - 7,5 m, tähistatud Mk.17. Neid laenguid toodetakse 5-osalise seeriana. Lisaks oli 10 EC 24 ("Runt II") laengut, tähistusega Mk.24. Termo tuumapomm Mk.17-st sai suurim pomm, mis eales USA-s loodud. Ainult B-36 suutis sellega lennata. Selle tööks oli vaja spetsiaalseid masinaid, tööriistu ja seadmeid. Nad said selle kinnitada ainult ühes lennubaasis lennuki külge, mis oli äärmiselt ebamugav ja vähendas selle relva kasutamise paindlikkust. Seetõttu võeti 1957. aastal teenistusest kõik viis Mk.17-d. Pärast operatsiooni Castle käivitati uute termotuumalaengute masstootmine, mis hakati kasutusele võtma 1955. aastal. Tootmisversioon “Zombie” (“Castle Nectar”) - Mk.15 pikkus - 3,5 m. kaal - 3447 kg. võimsus - 1,69 Mt. Aastatel 1955-1957 Toodeti 1200 tükki. 1965. aastal teenistusest kõrvaldatud. Mk.21 95% liitium-6 sisaldava südamikuga: pikkus – 3,75 m. kaal - 8t. võimsus 5Mt. Aastatel 1955-56. Toodetud 275 ühikut. 1957. aastal teenistusest ära võetud. "Castle Yankee" järglane - Mk.24 pikkus - 7,42 m. kaal 19t. võimsus 15 Mt. Aastatel 1954-55 Valmistatud 105 tükki. 1956. aastal teenistusest ära võetud. 1956. aastal Katsetati Redwing Cherokee'd (pommi Mk.15 edasiarendus). Energia vabanemine oli 3,8 Mt. kaal 3,1t. pikkus – 3,45 m. läbimõõt - 0,88 m. Oluline erinevus selle laengu ja varem testitud laengu vahel on see, et see konstrueeriti kohe õhupommi kujul ja esimest korda USA-s pommitati lennukilt termotuumaseadet. Kõige võimsam Ameerika pomm töötati välja programmi B-41 raames. Töö algas 1955. aastal. California tuumakeskuses seal arendatava eksperimentaalse kolmeastmelise termotuumasüsteemi baasil. aastal katsepaigas operatsiooni Hardtack operatsiooni "Sycamore", "Poplar" ja "Pine" katsetel testitud pommi TX-41 prototüübid. vaikne ookean, ajavahemikus 31. maist kuni 27. juulini 1958. Nende hulgas oli ainult puhtaid variante. Selle tulemusena loodi Ameerika võimsaim termotuumapomm Mk.41. Selle laius oli 1,3 m. (1,85 m mööda saba) pikkus 3,7 m. ja kaal 4,8 tonni. Ajavahemikuks 1960-62. Toodeti 500 tükki. (teenistusest kõrvaldatud 1976). Seda kolmeastmelist termotuumalaengut toodeti kahes versioonis. “Määrdunud” kolmanda astme kestaga, mis on valmistatud materjalist U-238 - Y1, ja “puhas” pliikoorega - Y2 mahutavusega alla 10 Mt. ja 25 Mt. vastavalt. Kütusena kasutati liitiumdeuteriidi 95% Li-6-ga. Kõigist Ameerika projektidest saavutas see kõrgeima energia erisaagise: 5,2 kt/kg. (Taylori sõnul on termotuumarelvadel laengu võimsuse ja massi suhte piir umbes 6 kt/kg). 1979. aastal Pärast tõsist südameinfarkti tegi E. Teller ootamatu avalduse: "... esimese (vesinikpommi) kujunduse lõi Dick Garvin." Samal teemal antud intervjuus meenutas Garvin, et 1951. a. Los Alamoses rääkis Teller talle tulevaste relvade loomise aluseks olevast teaduslikust ideest ja palus tal kavandada tuumalõhkeseade. Ray Kidder, üks aatomirelvade asutajatest, kommenteeris seda väidet järgmiselt: „Seda tüüpi vastuolu on alati olnud: kellel oli vesinikupommi loomise idee ja kes selle lõi. Nüüd on kõik öeldud. See on äärmiselt usutav ja, julgen öelda, täpne. Teadlaste seas pole aga üksmeelt tollal 23-aastase Garvini panuse osas termotuumapommi väljatöötamisse. NSVL Nagu juba öeldud, sai NSVL oma agendi, inglise füüsiku Klaus Fuchsi kaudu (enne tema vahistamist 1950. aastal) peaaegu kõik materjalid Ameerika arengute kohta, nagu öeldakse, "esimesest käest". Kuid ta polnud meie ainus allikas pärast 1950. aastat. infot saabus jätkuvalt (võib-olla mitte samas koguses). Ainult Kurchatov tutvus temaga kõige rangemas konfidentsiaalsuses. Keegi (füüsikutest) peale tema ei teadnud sellest teabest. Väljastpoolt tundus see suurepärane ülevaade, kuid nõukogude teadlased tundusid olevat jõudnud ideeni kasutada termotuumasünteesi, et luua üksinda pomm. 1946. aastal I. Gurevitš, Y. Zeldovitš, I. Pomeranchuk ja Y. Hariton esitasid Kurtšatovile ühisettepaneku avaliku ettekande vormis. Nende ettepaneku põhiolemus oli kasutada deuteeriumis plahvatusohtliku reaktsiooni tagamiseks detonaatorina aatomiplahvatust. Samas rõhutati, et "soovitav on võimalikult kõrge deuteeriumi tihedus" ning tuumadetonatsiooni toimumise hõlbustamiseks on kasulik kasutada massiivseid paisumist aeglustavaid kestasid. Hiljem nimetas Gurevitš tõsiasja, et seda aruannet ei klassifitseeritud, "...selgeks tõendiks, et me ei teadnud Ameerika arengutest midagi." Kuid Stalin ja Beria püüdlesid täielikult aatomipommi loomise poole ega pööranud tähelepanu vähetuntud teadlaste ettepanekule. Edasised sündmused arenesid järgmiselt. Juunis 1948 Valitsuse määrusega loodi I. Tamme juhtimisel FIANi juurde spetsiaalne rühm, kuhu kaasati A. Sahharov, kelle ülesandeks oli uurida vesinikupommi loomise võimalust. Samal ajal usaldati talle Keemilise Füüsika Instituudis Ya Zeldovitši Moskva rühmas tehtud arvutuste kontrollimine ja selgitamine. Peab ütlema, et sel ajal töötas Ya Zeldovitši rühm "toru" projekti. Juba 1949. aasta lõpus. Sahharov pakkus välja vesinikupommi uue mudeli. See oli heterogeenne struktuur, mis koosnes vahelduvatest lõhustuva materjali kihtidest ja termotuumasünteesi (triitiumiga segatud deuteerium) kihtidest. Skeemi nimetati "sloyka" või Sahharovi-Ginzburgi skeemiks (pole selge, kuidas vedel deuteerium ja triitium "sloykasse" viidi). Sellel mudelil olid mõned puudused - pommi vesinikkomponent oli ebaoluline, mis piiras plahvatuse võimsust. See võimsus võib olla maksimaalselt kakskümmend kuni nelikümmend korda suurem kui tavalise plutooniumipommi võimsus. Lisaks oli ainult triitium väga kallis ja selle tootmine võttis kaua aega. V ettepanekul. Ginzburg kasutas liitiumi deuteeriumi ja triitiumi allikana, millel oli ka täiendavaid eeliseid - tahke agregatsiooni olek ja madal hind. Veebruaris 1950 võeti vastu NSV Liidu Ministrite Nõukogu resolutsioon, mis seadis ülesandeks korraldada teoreetilised, eksperimentaalsed ja projekteerimistööd toodete RDS-6s ("lehttaigna") ja RDS-6t ("toru") loomiseks. Nii arendasime paralleelselt kahte suunda - “toru” ja “lehttaigen”. Kõigepealt tuli luua kuni 5 tonni kaaluv toode RDS-6s. Võimsuse suurendamiseks lisati liitiumdeuteriidi väike kogus triitiumi. RDS-6s toote esimese koopia tootmiskuupäevaks määrati 1954. 1. maiks 1952. a oleks pidanud tootma RDS-6-sid testiti 12. augustil 1953. aastal. Semipalatinski katsepaigas, saades läänes nime “Joe-4”. See oli täpselt mobiilne pomm, mitte statsionaarne seade, nagu ameeriklased. Laeng oli veidi suurema kaalu ja samade mõõtmetega kui esimesel Nõukogude aatomipommil, mida katsetati 1949. aastal. Katse otsustati läbi viia statsionaarsetes tingimustes 40 m kõrgusel terastornis. (laeng paigaldati 30 m kõrgusele). Plahvatuse võimsus oli võrdne 400 kilotonniga. efektiivsusega vaid 15-20%. Arvutused on näidanud, et reageerimata materjali levik takistab võimsuse suurenemist üle 750 Kt. Vabanenud võimsus jagunes järgmiselt: 40 kt. - päästik, 60-80 kt. süntees, ülejäänud on U-238 kestade lõhustumine. L. Feoktistov meenutab: „1953.a. me... olime kindlad, et... "paisupastaga" me mitte ainult ei jõua järele, vaid isegi edestame Ameerikat. ... Muidugi kuulsime juba "Mike'i" testist, kuid ... tol ajal arvasime, et rikkad ameeriklased lasid vedela deuteeriumiga "maja" õhku ... Zeldovitši "toru" lähedase skeemi järgi. ” Triitiumi olemasolu tõttu oli pommil kaks olulist puudust - kõrge hind ja piiratud (kuni kuus kuud) säilivusaeg. Hiljem loobuti triitiumist, mis viis võimsuse kerge vähenemiseni. Uut laengut testiti 6. novembril 1955. aastal. Pealegi heideti esimest korda lennukist alla vesinikupomm. 1954. aasta alguses Keskmise masinaehituse ministeeriumis toimus erikoosolek minister V. Malõševi osavõtul “toru teemal”. Otsustati, et see suund on täiesti mõttetu (USA-s jõuti samale järeldusele juba 1950. aastal). Edasised uuringud keskendusid sellele, mida nimetasime "aatomikompressiooniks" (AO), mille idee oli kasutada põhilaengu kokkusurumiseks pigem kiirgust kui plahvatusprodukte (Ulam-Telleri skeem). Sellega seoses 14. jaanuaril 1954. a. Zeldovitš kirjutas omakäeliselt Kharitonile märkuse, millele oli lisatud selgitav diagramm: "See märkus esitab AO supertoote seadme esialgse diagrammi ja selle töö hinnangulised arvutused. AO kasutamise pakkus välja V. Davidenko. Oma “Memuaarides” märkis Sahharov, et see idee “...mitu meie teoreetiliste osakondade töötajat jõudsid selle mõtteni samal ajal. Üks neist olin mina... Aga ka Zeldovitši, Trutnevi ja mõne roll oli kahtlemata väga suur...” 1955. aasta suve alguseks. Arvestus ja teoreetiline töö sai tehtud ning akt väljastati. Kuid katselaengu tootmine lõpetati alles sügisel. Seda testiti edukalt 22. novembril 1955. aastal. See oli esimene Nõukogude kaheastmeline väikese võimsusega vesinikupomm, tähistusega RDS-37. Selle katsetamise käigus tuli osa termotuumakütusest asendada inertse ainega, et vähendada võimsust lennuki ja umbes 70 km kaugusel asuva elamulinna ohutuse tagamiseks. plahvatuspaigast. Plahvatuse võimsus oli 1,6 Mt. Otsus luua 100 Mt vesinikupomm. Hruštšov võttis vastu 1961. aastal. et näidata imperialistidele "Kuzka ema". Enne seda oli NSV Liidus katsetatud maksimaalne laeng 2,9 Mt mahutavusega. Sahharovi rühm alustas seadet nimega A602EN välja töötama kohe pärast kohtumist Hruštšoviga 10. juulil 1961. aastal. mil teatati, et see algab 1961. aasta sügisel. seadmete katseseeriad 4, 10 ja 12,5 Mt juures. Areng toimus kiirendatud tempos. Eelseisva testi osas polnud saladust. Avaliku avalduse kavandatava superplahvatuse kohta tegi Hruštšov 1. septembril 1961. aastal. (samal päeval viidi läbi seeria esimene test). Tuumalaeng töötati välja VNIIEF-is (Arzamas-16), pomm pandi kokku RFNC-VNIITF-is (Tšeljabinsk-70). Pomm oli kolmeastmelise disainiga. Umbes 50% võimsusest andis termotuumaosa ning 50% uraan-238 kolmanda ja teise astme kestade jagamisega. Katsetamiseks otsustati piirata pommi maksimaalset võimsust 50 Mt-ni. Selleks asendati kolmanda etapi uraani kest pliiga, mis vähendas uraaniosa panust 51,5-lt 1,5-le Mt-le. Kandelennuki "superpommi" turvalise (meeskonna jaoks) kasutamise tagamiseks loodi Langevarju maandumissüsteemide uurimisinstituudis pidurduslangevarjusüsteem, mille peakupli pindala on 1600 ruutmeetrit. Pommi pikkus oli umbes 8 m, läbimõõt umbes 2 m ja kaal 27 tonni. Selliste mõõtmetega last ei mahtunud ühelegi olemasolevale pommitajale ja ainult Tu-95 sai selle oma kandevõime piiril õhku tõsta. Kuid ka pomm ei mahtunud oma pommilahtrisse ära. Tootmistehases muudeti strateegilist pommitajat Tu-95, lõigates välja osa kerest, kuid lennu ajal jäi üle poole pommist välja. Selline vedrustus ja lasti märkimisväärne kaal tõid kaasa asjaolu, et lennuk vähendas oluliselt oma ulatust ja kiirust - muutudes lahingutegevuseks praktiliselt kõlbmatuks. Kogu lennuki kere, isegi propellerite labad olid kaetud spetsiaalse valge värviga, mis kaitses plahvatuse ajal valgussähvatuse eest.
Kõik oli valmis 112 päeva pärast kohtumist Hruštšoviga. 30. oktoobri hommikul 1961. a Tu-95 tõusis õhku ja suundus Novaja Zemlja poole. Lennuki meeskonda juhtis major A. Durnovtsev (pärast katset sai ta NSV Liidu kangelase tiitli ja ülendamise kolonelleitnandiks). Pomm eraldus 10 500 m kõrgusel. ja laskus aeglustava langevarjuga 4000 m kõrgusele. Lennukil õnnestus kukkumise ajal liikuda suhteliselt ohutusse 40-50 km kaugusele. Plahvatus toimus Moskva aja järgi kell 11.32. Põletik oli nii ere, et seda võis jälgida kuni 1000 km kauguselt. 300 kilomeetri kauguselt kostis võimas mürin. Hõõguv tulekera jõudis maapinnale ja selle pikkus oli umbes 10 km. läbimõõduga. Hiidseen tõusis 65 km kõrgusele. Pärast plahvatust atmosfääri ionisatsiooni tõttu 40 minutit. Raadioside Novaja Zemljaga katkes. Täieliku hävingu tsoon oli 25 km pikkune ring. 40 km raadiuses. Puitmajad hävisid ja kivimajad said tugevalt kannatada 60 km kaugusel. Võis saada kolmanda astme põletushaavu (koos naha ülemiste kihtide nekroosiga), aknad, uksed ja katused rebiti pika vahemaa tagant maha. Täisvõimsusel 100 Mt. täieliku hävimise tsooni raadius oleks 35 km. tõsiste kahjustuste tsoon - 50 km. kolmanda astme põletusi võis saada 77 km kaugusel. Võib täiesti kindlalt väita, et selliste relvade kasutamine sõjalistes tingimustes oli võimatu ning katsel oli puhtalt poliitiline ja psühholoogiline tähendus. Edasine töö pommi kallal peatati, seeriatootmist ei tehtud. Suurbritannia Suurbritannias algas termotuumarelvade väljatöötamine 1954. aastal. aastal Aldermastonis Sir William Penney juhitud rühma poolt, kes oli varem osalenud USA-s Manhattani projektis. Üldiselt oli Briti poole teadlikkus termotuumaprobleemist väga algelisel tasemel, kuna USA ei jaganud teavet, viidates 1946. aasta aatomienergiaseadusele. 1957. aastal Ühendkuningriik viis Vaikse ookeani Jõulusaartel läbi rea katseid üldnimetuse "Operation Grapple" (Operation Grapple) all. Esimest eksperimentaalset termotuumaseadet võimsusega umbes 300 Kt katsetati nime all “Short Granite”. mis osutusid oluliselt nõrgemaks kui nende Nõukogude ja Ameerika kolleegid. Orange Heraldi katse plahvatas võimsaima aatomipommi, mis eales loodud, saagisega 700 kt. Peaaegu kõik katsetuse tunnistajad (kaasa arvatud lennuki allakukkunud lennuki meeskond) uskusid, et tegemist oli termotuumapommiga. Pommi tootmine osutus liiga kalliks, kuna see sisaldas 117 kg. plutooniumi ning Suurbritannia aastane plutooniumitoodang oli sel ajal 120 kg. Septembris 1957 viidi läbi teine ​​katseseeria. Esimesena plahvatas 8. novembril katses nimega "Grapple X Round" kaheastmeline väikese termotuumalaenguga seade. Plahvatuse võimsus oli ligikaudu 1,8 Mt. 28. aprill 1958 Grapple Y katse ajal heideti jõulusaare kohale Suurbritannia võimsaim termotuumapomm, 3 Mt. 2. septembril 1958 lõhati selle seadme kerge versioon mahutavusega umbes 1,2 Mt. 11. septembril 1958 lõhati viimase katse ajal, mille nimi oli “Halliard 1”, kolmeastmeline seade, mille tootlikkus oli umbes 800 kt. Prantsusmaa 1968. aasta augustis Prantsuse Polüneesias toimunud Canopuse katsete käigus plahvatas Prantsusmaa Teller-Ulami termotuumaseadme, mille saagis oli umbes 2,6 Mt. Prantsuse programmi arendamise üksikasjad on vähe teada. Need on fotod Prantsusmaa esimese termotuumapommi katsetustest.


Hiina HRV katsetas oma esimest Teller-Ulam tüüpi termotuumaseadet võimsusega 3,31 Mt. juunil 1967 (tuntud ka kui "Test nr 6"). Katse viidi läbi kõigest 32 kuud pärast Hiina esimese aatomipommi plahvatust, mis tähistab kiireimat aega, mil riigi tuumaprogramm on liikunud lõhustumiselt termotuumasünteesile. See sai võimalikuks tänu USA-le, kust seal töötanud Hiina füüsikud toona spionaažis kahtlustatuna välja saadeti.

12. augustil 1953 katsetati Semipalatinski polügoonil esimest Nõukogude vesinikupommi.

Ja 16. jaanuaril 1963, külma sõja haripunktis, Nikita Hruštšov teatas maailmale, et Nõukogude Liidu arsenalis on uued massihävitusrelvad. Poolteist aastat varem korraldati NSV Liidus maailma võimsaim vesinikupommi plahvatus - Novaja Zemljal lõhati üle 50 megatonnise võimsusega laeng. Paljuski pani just see Nõukogude liidri avaldus maailma mõistma tuumavõidurelvastumise edasise eskaleerumise ohtu: juba 5. augustil 1963 sõlmiti Moskvas leping, mis keelustas tuumarelvakatsetused atmosfääris, välisõhus. ruumi ja vee all.

Loomise ajalugu

Termotuumasünteesi teel energia saamise teoreetiline võimalus oli teada juba enne II maailmasõda, kuid just sõda ja sellele järgnenud võidurelvastumine tekitas küsimuse tehniline seade selle reaktsiooni praktiliselt tekitamiseks. Teadaolevalt tehti Saksamaal 1944. aastal tööd termotuumasünteesi algatamiseks, kasutades tavaliste lõhkeainete laenguid kasutades tuumkütuse kokkusurumist – kuid need ei õnnestunud, kuna vajalikku temperatuuri ja rõhku polnud võimalik saavutada. USA ja NSVL on termotuumarelvi arendanud alates 40ndatest, katsetades peaaegu samaaegselt esimesi termotuumaseadmeid 50ndate alguses. 1952. aastal plahvatas USA Eniwetaki atollil 10,4 megatonnise tootlikkusega laengu (mis on 450 korda võimsam kui Nagasakile heidetud pomm) ja 1953. aastal katsetas NSV Liit 400 kilotonnise tootlikkusega seadet.

Esimeste termotuumaseadmete konstruktsioonid ei sobinud tegelikuks lahingutegevuseks. Näiteks Ameerika Ühendriikides 1952. aastal katsetatud seade oli maapealne ehitis, mis oli kahekorruselise hoone kõrgus ja kaalus üle 80 tonni. Vedelat termotuumakütust hoiti selles tohutu külmutusseadme abil. Seetõttu viidi tulevikus termotuumarelvade seeriatootmine läbi tahke kütuse - liitium-6 deuteriidi - abil. 1954. aastal katsetasid USA sellel põhinevat seadet Bikini atollil ja 1955. aastal katsetati Semipalatinski polügoonil uut Nõukogude termotuumapommi. 1957. aastal viidi Suurbritannias läbi vesinikupommi katsetused. Oktoobris 1961 lõhati NSV Liidus Novaja Zemljal termotuumapomm võimsusega 58 megatonni - võimsaim pomm, mida inimkond on kunagi katsetanud ja mis läks ajalukku nimega “Tsaar Bomba”.

Edasise arenduse eesmärk oli vähendada vesinikupommide konstruktsiooni suurust, et tagada nende ballistiliste rakettide abil sihtmärki toimetamine. Juba 60ndatel vähendati seadmete massi mitmesaja kilogrammini ja 70ndateks suutsid ballistilised raketid kanda korraga üle 10 lõhkepea - need on mitme lõhkepeaga raketid, iga osa võib tabada oma sihtmärki. Tänapäeval on USA-l, Venemaal ja Suurbritannial termotuumalaengute katsetused tehtud ka Hiinas (1967. aastal) ja Prantsusmaal (1968. aastal).

Vesinikupommi tööpõhimõte

Vesinikpommi tegevus põhineb kergete tuumade termotuumasünteesi reaktsioonil vabaneva energia kasutamisel. Just see reaktsioon toimub tähtede sügavustes, kus ülikõrgete temperatuuride ja tohutu rõhu mõjul vesiniku tuumad põrkuvad ja sulanduvad raskemateks heeliumi tuumadeks. Reaktsiooni käigus muudetakse osa vesiniku tuumade massist suureks energiahulgaks – tänu sellele eraldavad tähed pidevalt tohutult energiat. Teadlased kopeerisid seda reaktsiooni vesiniku isotoopide deuteeriumi ja triitiumi abil, andes sellele nime "vesinikpomm". Algselt kasutati laengute tootmiseks vesiniku vedelaid isotoope, hiljem aga liitium-6-deuteriidi, deuteeriumi tahket ühendit ja liitiumi isotoopi.

Liitium-6 deuteriid on vesinikupommi, termotuumakütuse põhikomponent. See juba salvestab deuteeriumi ja liitiumi isotoop on triitiumi moodustumise tooraine. Termotuumasünteesi reaktsiooni käivitamiseks on vaja luua kõrge temperatuur ja rõhk, samuti eraldada triitium liitium-6-st. Need tingimused on esitatud järgmiselt.

Termotuumakütuse konteineri kest on valmistatud uraan-238-st ja plastikust ning konteineri kõrvale on paigutatud tavapärane mitme kilotonnise võimsusega tuumalaeng - seda nimetatakse vesinikupommi päästikuks ehk initsiaatorlaenguks. Plutooniumi initsiaatorlaengu plahvatusel võimsa röntgenikiirguse mõjul muutub anuma kest plasmaks, surudes kokku tuhandeid kordi, mis tekitab vajaliku kõrge rõhu ja tohutu temperatuuri. Samal ajal interakteeruvad plutooniumi kiiratavad neutronid liitium-6-ga, moodustades triitiumi. Deuteeriumi ja triitiumi tuumad interakteeruvad ülikõrge temperatuuri ja rõhu mõjul, mis viib termotuumaplahvatuseni.

Kui teete uraan-238 ja liitium-6 deuteriidi mitu kihti, lisab igaüks neist pommi plahvatamisele oma jõu - see tähendab, et selline "pahvatamine" võimaldab teil plahvatuse võimsust peaaegu piiramatult suurendada. . Tänu sellele saab vesinikupommi valmistada peaaegu igasuguse võimsusega ja see tuleb palju odavam kui sama võimsusega tavaline tuumapomm.

Artikli sisu

H-POMM, suure hävitava jõuga relv (suurusjärgus megatonnid TNT ekvivalendis), mille tööpõhimõte põhineb kergete tuumade termotuumasünteesi reaktsioonil. Plahvatusenergia allikaks on Päikesel ja teistel tähtedel toimuvatele sarnased protsessid.

Termotuumareaktsioonid.

Päikese sisemus sisaldab hiiglaslikus koguses vesinikku, mis on ülikõrge kokkusurutud olekus temperatuuril u. 15 000 000 K. Nii kõrgete temperatuuride ja plasmatiheduse korral kogevad vesiniku tuumad pidevalt üksteisega kokkupõrkeid, millest mõned põhjustavad nende ühinemist ja lõpuks raskemate heeliumi tuumade moodustumist. Selliste reaktsioonidega, mida nimetatakse termotuumasünteesiks, kaasneb tohutu hulga energia vabanemine. Füüsikaseaduste kohaselt tuleneb termotuumasünteesi käigus energia vabanemine sellest, et raskema tuuma moodustumisel muudetakse osa selle koostisesse kuuluvate kergete tuumade massist kolossaalseks energiahulgaks. Seetõttu kaotab hiiglasliku massiga Päike termotuumasünteesi käigus iga päev u. 100 miljardit tonni ainet ja vabastab energiat, tänu millele sai elu Maal võimalikuks.

Vesiniku isotoobid.

Vesinikuaatom on kõigist olemasolevatest aatomitest lihtsaim. See koosneb ühest prootonist, mis on selle tuum, mille ümber pöörleb üks elektron. Vee (H 2 O) hoolikad uuringud on näidanud, et see sisaldab ebaolulises koguses „rasket” vett, mis sisaldab vesiniku „rasket isotoopi” – deuteeriumi (2 H). Deuteeriumi tuum koosneb prootonist ja neutronist – neutraalsest osakesest, mille mass on prootonile lähedane.

On olemas kolmas vesiniku isotoop, triitium, mille tuum sisaldab ühte prootonit ja kahte neutronit. Triitium on ebastabiilne ja läbib spontaanset radioaktiivset lagunemist, muutudes heeliumi isotoobiks. Triitiumi jälgi on leitud Maa atmosfäärist, kus see tekib kosmiliste kiirte ja õhu moodustavate gaasimolekulide vastasmõju tulemusena. Triitiumi toodetakse kunstlikult tuumareaktoris, kiiritades liitium-6 isotoopi neutronite vooluga.

Vesinikupommi väljatöötamine.

Esialgne teoreetiline analüüs näitas, et termotuumasünteesi on kõige lihtsam teostada deuteeriumi ja triitiumi segus. Võttes selle aluseks, asusid USA teadlased 1950. aasta alguses ellu viima projekti vesinikupommi (HB) loomiseks. Enewetaki polügoonil viidi 1951. aasta kevadel läbi tuumaseadme mudeli esimesed katsetused; termotuumasüntees oli ainult osaline. Märkimisväärne edu saavutati 1. novembril 1951 massiivse tuumaseadme katsetamisel, mille plahvatusvõimsus oli TNT ekvivalendis 4 × 8 Mt.

Esimene vesiniku õhupomm lõhati NSV Liidus 12. augustil 1953 ja 1. märtsil 1954 lõhatsid ameeriklased Bikini atollil võimsama (umbes 15 Mt) õhupommi. Sellest ajast peale on mõlemad riigid korraldanud täiustatud megatonniseid relvi plahvatusi.

Bikini atolli plahvatusega kaasnes suures koguses radioaktiivsete ainete õhkupaiskumine. Mõned neist kukkusid Jaapani kalalaeval "Lucky Dragon" plahvatuspaigast sadade kilomeetrite kaugusele, teised aga katsid Rongelapi saart. Kuna termotuumasüntees toodab stabiilset heeliumi, ei tohiks puhta vesinikupommi plahvatusest tulenev radioaktiivsus olla suurem kui termotuumareaktsiooni aatomdetonaatori oma. Kuid vaadeldaval juhul erines prognoositud ja tegelik radioaktiivne sade nii koguselt kui koostiselt oluliselt.

Vesinikupommi toimemehhanism.

Vesinikpommi plahvatuse ajal toimuvate protsesside jada võib kujutada järgmiselt. Esiteks plahvatab HB kesta sees asuv termotuumareaktsiooni initsiaatori laeng (väike aatomipomm), mille tulemuseks on neutronite sähvatus ja termotuumasünteesi algatamiseks vajalik kõrge temperatuur. Neutronid pommitavad liitiumdeuteriidist, deuteeriumi ja liitiumi ühendist (kasutatakse liitiumi isotoopi massinumbriga 6) valmistatud sisetükki. Liitium-6 jaguneb neutronite mõjul heeliumiks ja triitiumiks. Seega loob aatomikaitsme sünteesiks vajalikud materjalid otse tegelikus pommis endas.

Seejärel algab deuteeriumi ja triitiumi segus termotuumareaktsioon, temperatuur pommi sees tõuseb kiiresti, kaasates sünteesisse üha rohkem vesinikku. Temperatuuri edasise tõusuga võis alata puhtale vesinikupommile omane reaktsioon deuteeriumi tuumade vahel. Kõik reaktsioonid toimuvad muidugi nii kiiresti, et neid tajutakse hetkelistena.

Lõhustumine, fusioon, lõhustumine (superpomm).

Tegelikult lõpeb ülalkirjeldatud protsesside jada pommis deuteeriumi ja triitiumi reaktsiooni staadiumis. Lisaks otsustasid pommikonstruktorid mitte kasutada tuumasünteesi, vaid tuuma lõhustumist. Deuteeriumi ja triitiumi tuumade ühinemisel tekivad heelium ja kiired neutronid, mille energia on piisavalt kõrge, et põhjustada uraan-238 (uraani põhiisotoop, palju odavam kui tavalistes aatomipommides kasutatav uraan-235) tuuma lõhustumist. Kiired neutronid lõhestavad superpommi uraani kesta aatomid. Ühe tonni uraani lõhustamisel tekib 18 Mt energiat. Energia ei lähe ainult plahvatuse ja soojuse tootmiseks. Iga uraani tuum jaguneb kaheks väga radioaktiivseks "fragmendiks". Lõhustumisproduktid sisaldavad 36 erinevat keemilised elemendid ja peaaegu 200 radioaktiivset isotoopi. Kõik see moodustab superpommiplahvatustega kaasneva radioaktiivse sademe.

Tänu ainulaadsele disainile ja kirjeldatud toimemehhanismile saab seda tüüpi relvi valmistada nii võimsaks, kui soovitakse. See on palju odavam kui sama võimsusega aatomipommid.

Plahvatuse tagajärjed.

Lööklaine ja termiline efekt.

Superpommi plahvatuse otsene (esmane) mõju on kolmekordne. Kõige ilmsem otsene mõju on tohutu intensiivsusega lööklaine. Selle löögi tugevus, sõltuvalt pommi võimsusest, plahvatuse kõrgusest maapinnast ja maastiku iseloomust, väheneb plahvatuse epitsentrist kaugenedes. Plahvatuse termilise mõju määravad samad tegurid, kuid see sõltub ka õhu läbipaistvusest – udu vähendab järsult vahemaad, mille juures termiline välk võib põhjustada tõsiseid põletushaavu.

Arvutuste kohaselt jäävad inimesed 20-megatonnise pommi atmosfääris plahvatuse ajal ellu 50% juhtudest, kui nad 1) leiavad varjupaiga maa-aluses raudbetoonist varjualuses, mis asub umbes 8 km kaugusel epitsentrist. plahvatus (E), 2) on tavalistes linnahoonetes u. EV-st 15 km kaugusel, 3) sattusid lagedasse kohta ca. EV-st 20 km. Halva nähtavuse tingimustes ja vähemalt 25 km kaugusel, kui atmosfäär on selge, suureneb avatud aladel viibivate inimeste ellujäämise tõenäosus kiiresti epitsentrist kauguse suurenedes; 32 km kaugusel on selle arvutuslik väärtus üle 90%. Pindala, mille kohal plahvatuse käigus tekkiv läbitungiv kiirgus surma põhjustab, on suhteliselt väike isegi suure võimsusega superpommi puhul.

Tulepall.

Olenevalt tulekeras sisalduva tuleohtliku materjali koostisest ja massist võivad tekkida hiiglaslikud isemajandavad tuletormid, mis möllab mitu tundi. Plahvatuse kõige ohtlikum (ehkki sekundaarne) tagajärg on aga keskkonna radioaktiivne saastumine.

Välja kukkuma.

Kuidas need moodustuvad.

Kui pomm plahvatab, täitub tekkinud tulekera tohutu hulga radioaktiivsete osakestega. Tavaliselt on need osakesed nii väikesed, et kui nad jõuavad ülemistesse atmosfäärikihtidesse, võivad nad seal püsida pikka aega. Kui aga tulekera puutub kokku Maa pinnaga, muudab see kõik sellel oleva kuumaks tolmuks ja tuhaks ning tõmbab need tuliseks tornaadoks. Leegi keerises segunevad ja seonduvad radioaktiivsete osakestega. Radioaktiivne tolm, välja arvatud suurim, ei setti kohe. Tekkinud pilv kannab peenema tolmu endaga kaasa ja langeb tuulega koos liikudes tasapisi välja. Otse plahvatuskohas võib radioaktiivne sade olla äärmiselt intensiivne – peamiselt sadestub maapinnale suur tolm. Plahvatuspaigast sadade kilomeetrite kaugusel ja suurematel vahemaadel, väike, aga siiski silmaga nähtav tuhaosakesed. Sageli moodustavad nad mahasadanud lumega sarnase katte, mis on surmav kõigile, kes juhuslikult läheduses viibivad. Isegi väiksemad ja nähtamatud osakesed võivad enne maapinnale settimist atmosfääris rännata kuid ja isegi aastaid, tiirledes ümber maakera mitu korda. Väljakukkumise ajaks on nende radioaktiivsus oluliselt nõrgenenud. Kõige ohtlikum kiirgus on strontsium-90, mille poolestusaeg on 28 aastat. Selle kadu on selgelt täheldatud kogu maailmas. Kui see settib lehtedele ja rohule, siseneb see toiduahelatesse, mis hõlmavad inimesi. Selle tulemusena on enamiku riikide elanike luudest leitud märgatavaid, kuigi mitte veel ohtlikke koguseid strontsium-90. Strontsium-90 akumuleerumine inimese luudesse on pikas perspektiivis väga ohtlik, kuna see viib pahaloomuliste luukasvajate tekkeni.

Piirkonna pikaajaline saastumine radioaktiivse sademega.

Vaenutegevuse korral toob vesinikupommi kasutamine kaasa u. raadiuses oleva ala kohese radioaktiivse saastumise. 100 km kaugusel plahvatuse epitsentrist. Kui superpomm plahvatab, saastub kümnete tuhandete ruutkilomeetrite suurune ala. Selline tohutu hävitamisala ühe pommiga teeb sellest täiesti uut tüüpi relva. Isegi kui superpomm sihtmärki ei taba, s.t. ei taba objekti löök-termiliste mõjudega, plahvatusega kaasnev läbitungiv kiirgus ja radioaktiivne sade muudavad ümbritseva ruumi elamiskõlbmatuks. Sellised sademed võivad kesta mitu päeva, nädalat ja isegi kuid. Sõltuvalt nende kogusest võib kiirguse intensiivsus ulatuda surmava tasemeni. Täielikuks katmiseks piisab suhteliselt väikesest arvust superpommidest suur riik radioaktiivse tolmu kiht, mis on surmav kõigile elusolenditele. Seega tähistas superpommi loomine ajastu algust, mil sai võimalikuks muuta terved mandrid elamiskõlbmatuks. Isegi kaua pärast radioaktiivse sademega otsese kokkupuute lõppemist säilib isotoopide, nagu strontsium-90, kõrge radiotoksilisuse oht. Selle isotoobiga saastunud pinnasel kasvatatud toiduga satub radioaktiivsus inimkehasse.

Eelmise sajandi 30. aastate lõpus avastati Euroopas juba lõhustumise ja lagunemise seadused ning vesinikupomm liikus väljamõeldise kategooriast reaalsusesse. Tuumaenergeetika arengulugu on huvitav ja kujutab endast siiani põnevat konkurentsi riikide – Natsi-Saksamaa, NSV Liidu ja USA – teaduspotentsiaali vahel. Kõige võimsam pomm, mille omamisest iga riik unistas, polnud mitte ainult relv, vaid ka võimas poliitiline tööriist. Riik, kelle arsenalis see oli, sai tegelikult kõikvõimsaks ja võis dikteerida oma reegleid.

Vesinikpommil on oma loomise ajalugu, mis põhineb füüsikalistel seadustel, nimelt termotuumaprotsessil. Algselt nimetati seda valesti aatomiks ja selles oli süüdi kirjaoskamatus. Teadlane Bethe, kellest sai hiljem Nobeli preemia laureaat, töötas kunstliku energiaallika – uraani lõhustamise – kallal. See aeg oli paljude füüsikute teadusliku tegevuse haripunkt ja nende seas oli arvamus, et teadussaladusi ei tohiks üldse eksisteerida, kuna teaduse seadused olid algselt rahvusvahelised.

Teoreetiliselt oli vesinikupomm leiutatud, kuid nüüd pidi see konstruktorite abiga omandama tehnilised vormid. Ei jäänud muud üle, kui pakkida see kindlasse kesta ja testida selle võimsust. On kaks teadlast, kelle nimed jäävad igaveseks selle võimsa relva loomisega seotud: USA-s on see Edward Teller ja NSV Liidus Andrei Sahharov.

USA-s hakkas füüsik termotuumaprobleemi uurima juba 1942. aastal. USA tollase presidendi Harry Trumani korraldusel töötasid selle probleemiga riigi parimad teadlased, kes lõid põhimõtteliselt uue hävitamisrelva. Veelgi enam, valitsuse korraldus oli pomm, mille maht oli vähemalt miljon tonni trotüüli. Vesinikpommi lõi Teller ja see näitas Hiroshima ja Nagasaki inimkonnale selle piiramatuid, kuid hävitavaid võimeid.

Hiroshimale heideti pomm, mis kaalus 4,5 tonni ja sisaldas 100 kg uraani. See plahvatus vastas peaaegu 12 500 tonnile trotüülile. Jaapani linna Nagasaki hävitas sama massiga, kuid 20 000 tonni trotüüliga võrdne plutooniumipomm.

Tulevane Nõukogude akadeemik A. Sahharov esitas 1948. aastal oma uurimistööle tuginedes vesinikupommi konstruktsiooni RDS-6 nime all. Tema uurimistöö järgis kahte haru: esimest nimetati "puffiks" (RDS-6s) ja selle tunnuseks oli aatomilaeng, mida ümbritsesid raskete ja kergete elementide kihid. Teine haru on "toru" või (RDS-6t), milles plutooniumipomm oli vedelas deuteeriumis. Seejärel tehti väga oluline avastus, mis tõestas, et "toru" suund on ummiktee.

Vesinikpommi tööpõhimõte on järgmine: esiteks plahvatab kesta sees HB laeng, mis on termotuumareaktsiooni initsiaator, mille tulemuseks on neutronivälk. Sel juhul kaasneb protsessiga vabastamine kõrge temperatuur, mida on vaja edasiseks Neutronid hakkavad liitiumdeuteriidi sisendit pommitama ja see omakorda jaguneb neutronite otsesel toimel kaheks elemendiks: triitiumiks ja heeliumiks. Kasutatav aatomisüütik moodustab komponendid, mis on vajalikud juba plahvatatud pommi ühinemiseks. See on vesinikupommi keeruline tööpõhimõte. Pärast seda eeltoimingut algab termotuumareaktsioon otse deuteeriumi ja triitiumi segus. Sel ajal tõuseb pommi temperatuur üha enam ja sünteesis osaleb üha suurem hulk vesinikku. Kui jälgite nende reaktsioonide aega, võib nende toime kiirust iseloomustada kui hetkelist.

Seejärel hakkasid teadlased kasutama mitte tuumade sünteesi, vaid nende lõhustumist. Ühe tonni uraani lõhustamisel tekib 18 Mt energiat. Sellel pommil on tohutu jõud. Inimkonna loodud võimsaim pomm kuulus NSV Liidule. Ta pääses isegi Guinnessi rekordite raamatusse. Selle lööklaine oli võrdne 57 (ligikaudu) megatonni TNT-ga. See lasti õhku 1961. aastal Novaja Zemlja saarestiku piirkonnas.

Ivy Mike – 1. novembril 1952 USA poolt Eniwetaki atollil läbi viidud esimene vesinikupommi katsetus atmosfääris.

65 aastat tagasi plahvatas Nõukogude Liit oma esimese termotuumapommi. Kuidas see relv töötab, mida see suudab ja mida mitte? 12. augustil 1953 lõhati NSV Liidus esimene “praktiline” termotuumapomm. Räägime teile selle loomise ajaloost ja selgitame välja, kas vastab tõele, et selline laskemoon peaaegu ei saasta keskkonda, kuid võib hävitada maailma.

Idee termotuumarelvadest, kus aatomite tuumad on pigem sulatatud kui lõhestatud, nagu aatomipommis, tekkis hiljemalt 1941. aastal. See tuli füüsikute Enrico Fermi ja Edward Telleri pähe. Umbes samal ajal osalesid nad Manhattani projektis ja aitasid luua Hiroshimale ja Nagasakile visatud pomme. Termotuumarelva projekteerimine osutus palju keerulisemaks.

Kui palju keerulisem on termotuumapomm kui tuumapomm, saate umbkaudu aru sellest, et töötavad tuumajaamad on juba ammu igapäevane ning töötavad ja praktilised termotuumajaamad on siiani ulme.

Selleks, et aatomituumad omavahel kokku sulaksid, tuleb neid kuumutada miljonite kraadideni. Ameeriklased patenteerisid 1946. aastal seda teha võimaldava seadme disaini (mitteametlikult kandis projekt nime Super), kuid see meenus neile alles kolm aastat hiljem, kui NSV Liit katsetas edukalt tuumapommi.

USA president Harry Truman ütles, et Nõukogude läbimurdele tuleks vastata "nn vesiniku või superpommiga".

1951. aastaks panid ameeriklased seadme kokku ja katsetasid selle all koodnimi"George". Disain oli torus – teisisõnu sõõrik – raskete vesiniku, deuteeriumi ja triitiumi isotoopidega. Need valiti seetõttu, et selliseid tuumasid on lihtsam liita kui tavalisi vesiniku tuumasid. Kaitsmik oli tuumapomm. Plahvatus surus deuteeriumi ja triitiumi kokku, need ühinesid, andsid kiirete neutronite voo ja süütasid uraaniplaadi. Tavalises aatomipommis see ei lõhustu: on ainult aeglased neutronid, mis ei saa põhjustada stabiilse uraani isotoobi lõhustumist. Kuigi tuumasünteesienergia moodustas ligikaudu 10% George'i plahvatuse koguenergiast, võimaldas uraan-238 "süttimine" plahvatuse tavapärasest kaks korda võimsamaks, kuni 225 kilotonnini.

Täiendava uraani tõttu oli plahvatus kaks korda võimsam kui tavalise aatomipommi puhul. Kuid termotuumasüntees moodustas vaid 10% vabanenud energiast: katsed näitasid, et vesiniku tuumad ei olnud piisavalt tugevalt kokku surutud.

Siis pakkus matemaatik Stanislav Ulam välja teistsuguse lähenemise – kaheastmelise tuumakaitsme. Tema idee oli paigutada plutooniumivarras seadme "vesiniku" tsooni. Esimese kaitsme plahvatus "süütas" plutooniumi, põrkasid kokku kaks lööklaine ja kaks röntgenikiirte voogu – rõhk ja temperatuur hüppasid piisavalt, et termotuumasünteesi saaks alata. Uut seadet katsetati 1952. aastal Vaikses ookeanis Enewetaki atollil – pommi plahvatusjõud oli juba kümme megatonni trotüüli.

Kuid see seade ei sobinud ka sõjaväerelvana.

Vesiniku tuumade sulandumiseks peab nendevaheline kaugus olema minimaalne, nii et deuteerium ja triitium jahutati vedelasse olekusse, peaaegu absoluutse nullini. See nõudis tohutut krüogeenset paigaldust. Teine termotuumaseade, sisuliselt George'i suurendatud modifikatsioon, kaalus 70 tonni – seda ei saa lennukilt maha visata.

NSV Liit hakkas termotuumapommi välja töötama hiljem: esimese skeemi pakkusid välja Nõukogude arendajad alles 1949. aastal. See pidi kasutama liitiumdeuteriidi. See on metall, tahke aine, seda pole vaja veeldada ja seetõttu polnud enam vaja mahukat külmikut, nagu Ameerika versioonis. Sama oluline on see, et liitium-6 tekitas plahvatusest neutronitega pommitades heeliumi ja triitiumi, mis veelgi lihtsustab tuumade edasist sulandumist.

RDS-6 pomm valmis 1953. aastal. Erinevalt Ameerika ja tänapäevastest termotuumaseadmetest ei sisaldanud see plutooniumivarda. Seda skeemi tuntakse kui "pahvakut": liitiumdeuteriidi kihid olid vaheldumisi uraanikihtidega. 12. augustil testiti Semipalatinski katseobjektis RDS-6-sid.

Plahvatuse võimsus oli 400 kilotonni trotüüli – 25 korda vähem kui ameeriklaste teisel katsel. Kuid RDS-6-sid võiks õhust maha visata. Sama pommi kavatseti kasutada mandritevaheliste ballistiliste rakettide puhul. Ja juba 1955. aastal täiustas NSV Liit oma termotuuma vaimusünnitust, varustades selle plutooniumivardaga.

Tänapäeval on peaaegu kõik termotuumaseadmed – ilmselt isegi Põhja-Korea omad – ristand nõukogude ja Ameerika varajase disaini vahel. Kõik nad kasutavad kütusena liitiumdeuteriidi ja süütavad selle kaheastmelise tuumadetonaatoriga.

Nagu leketest teada, on isegi Ameerika moodsaim termotuumalõhkepea W88 sarnane RDS-6c-ga: liitiumdeuteriidi kihid on läbisegi uraani.

Erinevus seisneb selles, et tänapäevane termotuumamoon ei ole mitmemegatonilised koletised nagu Tsar Bomba, vaid sadade kilotonnite tootlikkusega süsteemid, nagu RDS-6. Kellegi arsenalis pole megatonniseid lõhkepäid, sest sõjaliselt on kümmekond vähem võimsat lõhkepead väärtuslikumad kui üks tugev: see võimaldab tabada rohkem sihtmärke.

Tehnikud töötavad Ameerika termotuumalõhkepeaga W80

Mida termotuumapomm ei suuda

Vesinik on väga levinud element, seda on Maa atmosfääris piisavalt.

Omal ajal räägiti, et piisavalt võimas termotuumaplahvatus võib käivitada ahelreaktsiooni ja kogu meie planeedi õhk põleb läbi. Kuid see on müüt.

Mitte ainult gaasiline, vaid ka vedel vesinik pole piisavalt tihe, et termotuumasünteesi saaks alata. Seda tuleb kokku suruda ja kuumutada tuumaplahvatusega, eelistatavalt erinevatest külgedest, nagu seda tehakse kaheastmelise kaitsmega. Atmosfääris selliseid tingimusi pole, seega on isemajandavad tuumasünteesireaktsioonid seal võimatud.

See pole ainus eksiarvamus termotuumarelvade kohta. Sageli öeldakse, et plahvatus on "puhtam" kui tuumaplahvatus: öeldakse, et vesiniku tuumade sulandumisel tekib vähem "kilde" - ohtlikke lühiealisi aatomituumasid, mis tekitavad radioaktiivset saastumist - kui uraani tuumade lõhustumisel.

See eksiarvamus põhineb asjaolul, et termotuumaplahvatuse käigus vabaneb väidetavalt suurem osa energiast tuumade ühinemise tõttu. See ei ole tõsi. Jah, Tsar Bomba oli selline, kuid ainult sellepärast, et selle uraani "jope" asendati testimiseks pliiga. Kaasaegsed kaheastmelised kaitsmed põhjustavad märkimisväärset radioaktiivset saastumist.

Pariisi kaardile kantud tsaar Bomba võimaliku täieliku hävingu tsoon. Punane ring on täieliku hävimise tsoon (raadius 35 km). Kollane ring on tulekera suurune (raadius 3,5 km).

Tõsi, "puhta" pommi müüdis on endiselt terake tõtt. Võtke parim Ameerika termotuumalõhkepea W88. Kui see plahvatab linna kohal optimaalsel kõrgusel, langeb tõsise hävingu ala praktiliselt kokku eluohtliku radioaktiivsete kahjustuste tsooniga. Kiiritushaigusesse sureb kaduvalt vähe: inimesed surevad plahvatuse enda, mitte kiirguse tõttu.

Teine müüt ütleb, et termotuumarelvad on võimelised hävitama kogu inimtsivilisatsiooni ja isegi elu Maal. See on ka praktiliselt välistatud. Plahvatuse energia jaotub kolmes mõõtmes, seetõttu suureneb laskemoona võimsuse tuhandekordsel suurenemisel hävitava tegevuse raadius vaid kümme korda - megatonni lõhkepea hävitamisraadius on vaid kümme korda suurem kui taktikaline kilotonnine lõhkepea.

66 miljonit aastat tagasi viis asteroidi kokkupõrge enamiku maismaaloomade ja -taimede väljasuremiseni. Löögivõimsus oli umbes 100 miljonit megatonni - see on 10 tuhat korda suurem kui kõigi Maa termotuumaarsenalide koguvõimsus. 790 tuhat aastat tagasi põrkas planeediga kokku asteroid, kokkupõrge oli miljon megatonni, kuid isegi mõõdukast väljasuremisest (kaasa arvatud meie perekond Homo) polnud pärast seda jälgi. Nii elu üldiselt kui ka inimesed on palju tugevamad, kui pealtnäha paistab.

Tõde termotuumarelvade kohta pole nii populaarne kui müüdid. Tänapäeval on see järgmine: keskmise võimsusega kompaktsete lõhkepeade termotuumaarsenalid tagavad habrase strateegilise tasakaalu, mille tõttu ei saa keegi teisi maailma riike aatomirelvadega vabalt rauda. Hirm termotuumareaktsiooni ees on heidutuseks enam kui piisav.