Як відомо, ще в середині 20-х років англійський астрофізик Еддінгтон висловив припущення, що джерелом енергії зірок можуть бути ядерні реакції синтезу (злиття легких атомних ядер у більш важкі. Надвисокі температура і тиск у надрах зірок створюють необхідні для цього умови .У нормальних (земних) умовах кінетична енергія ядер легких атомів занадто мала для того, щоб вони, подолавши електростатичне відштовхування, могли зблизитися і вступити в ядерну реакцію. і Е. Уолтон використовували цей метод у своїх експериментах, що проводилися в 1932 р. у Кембриджі (Великобританія). від друга були відкриті два цикли термоядерних реакцій перетворення водню на гелій, що є джерелом енергії зірок: - протон-протонний (Г. н. е.). Бете та Ч.Крітчфілд) та вуглецево-азотний (Г.Бете та К.Вейцзеккер). Таким чином, теоретична можливість отримання енергії шляхом ядерного синтезу була відома ще до війни. Питання полягало в тому, щоб створити працездатний технічний пристрій, який би дозволив створити на Землі умови, необхідні для початку реакцій синтезу. Для цього були потрібні мільйонні температури та надвисокі тиски. У 1944р. у Німеччині в лабораторії Дібнера велися роботи з ініціювання термоядерного синтезу шляхом стиснення ядерного палива підривом кумулятивних зарядів звичайної вибухової речовини (див. «Урановий проект Фашистської Німеччини»). Роботи ці не дали однак бажаного результату, як тепер зрозуміло через недостатність тиску та температури. Ідея бомби заснованої на термоядерному синтезі, який ініціював атомний заряд, була запропонована Е.Фермі його колезі Е.Теллеру (який і вважається «батьком» термоядерної бомби) ще в 1941р. У 1942р. між Оппенгеймером і Теллером виник конфлікт, оскільки останній був «ображений» тим, що місце голови теоретичного відділу було віддано не йому. В результаті Оппенгеймер усунув Теллера від проекту створення атомної бомби і перевів його на вивчення можливості використання реакції синтезу гелію з ядер важкого водню (дейтерію) для створення нової зброї. Теллер взявся за створення пристрою, що отримав назву «класичний супер» (у радянському варіанті «труба»). Ідея полягала у розпалюванні термоядерної реакції у рідкому дейтерії за допомогою тепла від вибуху атомного заряду. Але незабаром з'ясувалося, що атомний вибух недостатньо гарячий і не забезпечує необхідних умов для «горіння» дейтерію. Для початку реакцій синтезу потрібно введення в суміш тритію. Реакція дейтерію з тритієм мала забезпечити підвищення температури до умов дейтерієво-дейтерієвого синтезу. Але тритій, зважаючи на свою радіоактивність (період напіврозпаду всього 12 років) у природі практично не зустрічається і його доводиться отримувати штучним шляхом у реакторах поділу. Це робило його на порядок дорожчим за збройовий плутон. Крім того, кожні 12 років половина отриманого тритію просто зникала в результаті радіоактивного розпаду. Застосування газоподібних дейтерію та тритію як ядерне паливо було неможливим і доводилося застосовувати скраплений газ, що робило вибухові пристрої малопридатними для практичного застосування. Дослідження проблем «класичного суперу» тривало США до кінця 1950г. коли з'ясувалося, що навіть незважаючи на великі кількості тритію досягти стабільного термоядерного горіння в такому пристрої неможливо. Дослідження зайшли у глухий кут. Ідея заклю- чалася в оточенні ядра атомної бомби, що ділиться, шаром термоядерного пального із суміші дейтерію з тритієм. Випромінювання від атомного вибуху здатне стиснути 7-16 шарів пального, що перемежовується з шарами матеріалу, що ділиться і нагріти його приблизно до такої ж температури, як і ядро, що само діляться. Це знову ж таки вимагало використання дуже дорогого і незручного тритію. Термоядерне паливо оточувала оболонка з урану-238, яка на першому етапі виконувала роль утеплювача, не даючи енергії вийти за межі капсули з паливом. Без неї горючі, що складаються з легких елементів, було б абсолютно прозоро для теплового випромінювання, і не прогрілося б до високих температур. Непрозорий уран, поглинаючи цю енергію, повертав її частину назад у паливо. Крім того, вони збільшують стиск пального шляхом стримування його теплового розширення. На другому етапі уран зазнавав розпаду за рахунок нейтронів, що з'явилися при синтезі, виділяючи додаткову енергію. Термоядерне паливо у вигляді циліндра або еліпсоїда поміщається в корпус з дуже щільного матеріалу – урану, свинцю або вольфраму. Усередині циліндра аксіально вміщений стрижень з Pu-239 або U-235, 2-3 см. в діаметрі. Весь простір корпусу заповнюється пластмасою. При підриві тригера рентгенівські промені, що випускаються, нагрівають урановий корпус бомби він починає розширюватися і охолоджуватися шляхом винесення маси (абляції). Явище винесення, подібно до струменя кумулятивного заряду направленого всередину капсули, розвиває величезний тиск на термоядерне горючі. Два інших джерела тиску рух плазми (після спрацьовування первинного заряду корпус капсули як і весь пристрій є іонізованою плазмою) і тиск рентгенівських фотонів не мають значного впливу на обтиснення. При обтисканні стрижня з матеріалу, що ділиться, він переходить у надкритичний стан. Швидкі нейтрони, що утворюються при розподілі тригера і уповільнені дейтеридом літію до теплових швидкостей, починають ланцюгову реакцію в стрижні. Відбувається ще один атомний вибух, що діє на кшталт «запальної свічки» і викликає ще більше збільшує тиск і температуру в центрі капсули, роблячи їх достатніми для розпалювання термоядерної реакції. Урановий корпус заважає виходу теплового випромінювання його межі, значно збільшуючи ефективність горіння. Температури, що виникають у ході термоядерної реакції багаторазово перевищують ті, що утворюються при ланцюговому розподілі (до 300 млн. замість 50-100млн. град.). Все це відбувається приблизно за кілька сотень наносекунд. Описана послідовність процесів на цьому закінчується, якщо корпус заряду виготовлений з вольфраму (або свинцю). Однак якщо виготовити його з U-238 то швидкі нейтрони, що утворюються при синтезі, викликають розподіл ядер U-238. Розподіл однієї тонни U-238 дає енергію, еквівалентну 18 Мт. При цьому обраеуется багато радіоактивних продуктів поділу. Все це і становить радіоактивні опади, що супроводжують вибух водневої бомби. Чисто термоядерні заряди створюють значно менше зараження, зумовлене лише вибухом тригера. Такі бомби отримали назву «чистих»/ Двоступінчаста схема Теллера-Улама дозволяє створювати такі потужні заряди, на скільки вистачить потужності тригера для надшвидкого обтиснення великої кількості пального. Для подальшого збільшення величини заряду можна використовувати енергію другого ступеня для третього стиснення. На кожній стадії таких пристроїв можливе посилення потужності в 10-100 разів. Модель вимагала великої кількості тритію, і для його виробництва американці збудували нові реактори. Роботи йшли у великій поспіху, адже США на той час створив атомну бомбу. Штатам залишалося тільки сподіватися, що СРСР пішов по вкраденому Фуксом тупиковому шляху (який був арештований в Англії в січні 1950 р.). І ці сподівання справдилися. 4Мт.), припадав на реакцію синтезу.
Ivy Mike Суміш рідких ізотопів водню не мала практичного застосування для термоядерних боєприпасів, і подальший прогрес у розвитку термоядерної зброї пов'язаний з використанням твердого палива - дейтериду літію-6 (Li6). У цьому плані попереду виявилися радянські вчені, які використовували дейтерид Li6 вже в першій радянській термоядерній бомбі, випробуваній у серпні 1953р. Американський завод з виробництва Li6 в Ок-Ріджі був пущений в експлуатацію тільки до середини 1953р. (Будівництво почалося в травні 1952р.). Після операції «Ivy Mike» обидва ядерні центри (в Лос-Аламосі та Каліфорнії) розпочали спішну розробку більш компактних зарядів з використанням дейтериду літію, які можна було б застосовувати в бойових умовах. Через дефіцит збагаченого Li6 у наступному випробуванні «Castle Romeo» використовувався заряд із природного (7.5% Li6) літію. Термоядерний пристрій під ім'ям «Runt I» було підірвано 26 березня 1954р. Одночасно це було контрольне випробування термоядерної бомби, що одержала позначення EC-17. Потужність вибуху становила 11Мт. у тому числі на реакції синтезу довелося 4Мт. Як і у випадку з «Bravo», потужність, що виділилася, набагато перевищила очікувані 1.5-7Мт. Маса пристрою – 18т. довжина – 5,7м. діаметр – 1,55м. діаметр- 0,88 м. Спочатку вона розроблялася як чисто атомна бомба з потужністю в діапазоні сотень кілотон, в якій застосовувалося радіаційне обтиснення одного атомного заряду іншим. Ідею було збережено, але в проект додали термоядерне пальне для збільшення потужності. У результаті вийшла атомна бомба, що радіаційно обтискалася, з термоядерним посиленням (80% енергії виділяється за рахунок поділу урану). Проект виграв у вазі, але застосування в ньому дорогого та відсутнього на той момент у належних кількостях матеріалу – високозбагаченого літію стримувало його виробництво до 1955р. радянський Союз Mk.17 стала найбільшою бомбою зі створених у США. Взяти її в політ міг лише B-36. Для її експлуатації були потрібні спеціальні машини, засоби та пристрої. Підвісити її в літак могли лише на одній авіабазі, що було вкрай незручно та знижувало гнучкість застосування цієї зброї. Тому всі п'ять Mk.17 було знято з озброєння в 1957р. Після операції Castle було розгорнуто серійне виробництво нових термоядерних зарядів, які почали надходити на озброєння в 1955р. Серійна версія "Zombie" ("Castle Nectar") - Mk.15 довжина - 3,5м. маса – 3447кг. потужність – 1.69Мт. У 1955-1957гг. було виготовлено 1200шт. знято з озброєння 1965р. Mk.21 з ядром, що містить 95% літію-6: довжина – 3,75м. маса – 8т. потужність 5Мт. У 1955 – 56гг. вироблено 275 шт. знято з озброєння 1957р. Спадкоємець «Castle Yankee» – Mk.24 довжина – 7,42м. маса 19т. потужність 15Мт. У 1954-55 р.р. виготовлено 105шт. зняті з озброєння в 1956р. У 1956р. відбулося випробування «Redwing Cherokee» (подальший розвиток бомби Mk.15). Енерговиділення становило 3.8Мт. маса 3,1т. довжина – 3,45м. діаметр – 0,88м. Важлива відмінність цього заряду від випробуваних раніше те, що він був відразу конструктивно оформлений у вигляді авіабомби і вперше в США було зроблено бомбометання термоядерного пристрою з літака., між 31 травнем та 27 липнем 1958р. серед них були лише чисті варіанти. У результаті було створено найпотужнішу американську термоядерну бомбу Mk.41. Вона мала завширшки 1,3м. (1,85м. за хвостовим оперенням) довжину 3,7м. та масу 4,8т. У період 1960-62гг. було виготовлено 500 прим. (Знято з озброєння в 1976р.). Цей триступінчастий термоядерний заряд проводився у двох варіантах. "Брудна" з оболонкою третього ступеня з U-238 - Y1 і "чиста" зі свинцевою оболонкою -Y2 потужністю менше 10 Мт. та 25 Мт. відповідно. Як паливо використовувався дейтерид літію з 95% Li-6. Серед усіх американських проектів, у цьому було досягнуто найбільшого питомого енерговиходу: 5.2 кт/кг. (за словами Тейлора для термоядерної зброї межа відношення потужності заряду до маси – близько 6 кт/кг.). Як вже говорилося СРСР через свого агента - англійського фізика Клауса Фукса (до його арешту в 1950 р.) отримував практично всі матеріали з американських розробок як кажуть з "перших рук". Але він був не єдиним нашим джерелом і після 1950р. інформація продовжувала надходити (можливо не тій кількості). З нею, у найсуворішій таємниці, знайомився тільки Курчатов. Ніхто (з фізиків), крім нього, про цю інформацію не знав. З боку це виглядало як геніальне осяяння. Але до ідеї використання термоядерного синтезу для створення бомби радянські вчені схоже прийшли самостійно. У 1946р. І. Гуревич, Я. Зельдович, І. Померанчук та Ю. Харитон передали Курчатову спільну пропозицію у формі відкритого звіту. Суть їх пропозиції полягала у використанні атомного вибуху як детонатора для забезпечення вибухової реакції в дейтерії. При цьому наголошувалося, що „бажана найбільша можлива щільність дейтерію“, а для полегшення виникнення ядерної детонації корисно застосування масивних оболонок, що уповільнюють розліт. Гуревич пізніше назвав факт незасектеченості цього звіту «... наочним доказом того, що ми нічого не знали про американські розробки». Але Сталін і Берія повсюдно гнали створення атомної бомби і на пропозицію маловідомих вчених не звернули уваги. Далі події розвивалися в такий спосіб. Гінзбург як джерело дейтерію і тритію був використаний літій, який мав до того ж додаткові переваги - твердий агрегатний стан і дешевизну. У зв'язку з цим 14 січня 1954р. Зельдович власноруч написав записку Харитону, супроводивши її схемою, що пояснює: «У цій записці повідомляються попередня схема пристрою для АТ надвироби та оцінні розрахунки її дії. Застосування АТ було запропоновано В. Давиденком». У своїх «Спогадах» Сахаров зазначав, що до цієї ідеї «…одночасно прийшли кілька співробітників наших теоретичних відділів. Одним із них був я... Але також, безперечно, дуже велика була роль Зельдовича, Трутнєва та деяких...». Але й у його бомбовідсік бомба не містилася. На заводі-виробнику стратегічний бомбардувальник Ту-95 допрацювали, вирізавши частину фюзеляжу і все-таки в польоті бомба більше ніж наполовину стирчала назовні. Така підвіска і чимала вага вантажу призвели до того, що літак сильно зменшив у дальності та швидкості - стаючи практично непридатним до бойового застосування. Весь корпус літака, навіть лопаті його гвинтів, були покриті спеціальною білою фарбою, що захищає від світлового спалаху під час вибуху.
Все було готове вже за 112 днів після зустрічі з Хрущовим. Вранці 30 жовтня 1961р. Ту-95 піднявся у повітря і взяв курс на Нову Землю. Екіпажем літака командував майор О.Дурновцев (після випробування він отримав звання Героя СРСР та підвищення до підполковника). Бомба відокремилася на висоті 10500м. і знижувалася на сповільнювальному парашуті до 4000м. За час падіння літак встиг піти на відносно безпечну відстань 40-50км. Вибух стався об 11:32 за київським часом. Спалах виявився настільки яскравим, що його можна було спостерігати з відстані до 1000 км. на 300-кілометровому видаленні було чутно потужне ревіння. Вогненна куля, що світиться, досягла землі і мала розміри близько 10км. у діаметрі. Гіганський гриб піднявся на висоту 65 км. Після вибуху через іонізацію атмосфери на 40 хв. було перервано радіосполучення з Новою Землею. Зона повного знищення була коло 25км. у радіусі 40км. були зруйновані дерев'яні та сильно пошкоджені кам'яні будинки, на відстані 60 км. можна було одержати опіки третього ступеня (з омертвінням верхніх шарів шкіри), а вікна, двері, дахи зривало і великі відстані. При повній потужності 100 Мт. зона повного знищення мала б радіус 35 км. зона серйозних ушкоджень – 50 км. опіки третього ступеня можна було б отримати на дистанції в 77 км. Бомба виявилася надто дорогою у виробництві, оскільки до її складу входило 117кг. плутонію, а річне виробництво плутонію у Великій Британії становило на той час 120 кг.


У 1979р. після тяжкого серцевого нападу Е.Теллер зробив несподівану заяву «…першу конструкцію (водневої бомби) створив Дік Гарвін». В інтерв'ю, присвяченому тій самій темі, Гарвін згадував що 1951г. у Лос-Аламосі Теллер розповів йому про наукову ідею, що лежить в основі створення майбутньої зброї, і попросив сконструювати ядерний вибуховий пристрій. Рей Кіддер, один із основоположників атомної зброї, прокоментував цю заяву так: «Завжди існувала суперечність такого типу: у кого виникла ідея створення водневої бомби і хто її створив. Тепер усе сказано. Це виключно правдоподібно і, маю на увазі, точно». Однак серед учених немає одностайності щодо внеску 23-річного (на той час Гарвіна у розробку термоядерної бомби).

СРСР

Китай КНР випробувала свій перший термоядерний пристрій типу «Теллер-Улам» потужністю 3,31 Мт. у червні 1967р. (Відомо також під найменуванням "Випробування номер 6"). Випробування було проведено лише через 32 місяці після вибуху першої китайської атомної бомби, що є прикладом найшвидшого розвитку національної ядерної програми від реакції розщеплення до синтезу. Це стало можливим завдяки США, звідки на той час були вислані за підозрою в шпигунстві китайські фізики, які там працювали. 12 серпня 1953 року на Семипалатинському полігоні було випробувано першу радянську водневу бомбу.заявив світові про те, що Радянський Союз має у своєму арсеналі нову зброю масової поразки. За півтора року до цього в СРСР було здійснено найпотужніший вибух водневої бомби у світі — на Новій Землі було підірвано заряд потужністю понад 50 мегатонн. Багато в чому саме ця заява радянського лідера змусила світ усвідомити загрозу подальшої ескалації гонки ядерних озброєнь: вже 5 серпня 1963 р. у Москві було підписано договір про заборону випробувань ядерної зброї в атмосфері, космічному просторі та під водою.

Історія створення

Теоретична можливість отримання енергії шляхом термоядерного синтезу була відома ще до Другої світової війни, але саме війна та подальша гонка озброєнь поставили питання про створення технічного пристроюдля практичного створення цієї реакції. Відомо, що в Німеччині в 1944 році велися роботи з ініціювання термоядерного синтезу шляхом стиснення ядерного палива з використанням зарядів звичайної вибухової речовини — але вони не мали успіху, оскільки не вдалося отримати необхідних температур і тиску. США та СРСР вели розробки термоядерної зброї починаючи з 40-х років, практично одночасно випробувавши перші термоядерні пристрої на початку 50-х. У 1952 році на атоле Еніветок США здійснили вибух заряду потужністю 10,4 мегатонни (що в 450 разів більше за потужність бомби, скинутої на Нагасакі), а в 1953 році в СРСР було випробувано пристрій потужністю 400 кілотонн.

Конструкції перших термоядерних пристроїв були погано пристосовані реального бойового використання. Наприклад, пристрій, випробуваний США в 1952 році, був наземною спорудою висотою з 2-поверховий будинок і вагою понад 80 тонн. Рідке термоядерне пальне зберігалося за допомогою величезної холодильної установки. Тому надалі серійне виробництво термоядерної зброї здійснювалось із використанням твердого палива — дейтериду літію-6. В 1954 США випробували пристрій на його основі на атоле Бікіні, а в 1955 на Семипалатинському полігоні була випробувана нова радянська термоядерна бомба. 1957 року випробування водневої бомби провели у Великій Британії. У жовтні 1961 року в СРСР на Новій Землі було підірвано термоядерну бомбу потужністю 58 мегатонн — найпотужнішу бомбу з коли-небудь випробуваних людством, яка увійшла в історію під назвою «Цар-бомба».

Подальший розвиток було спрямовано зменшення розмірів конструкції водневих бомб, щоб забезпечити їх доставку до мети балістичними ракетами. Вже в 60-ті роки масу пристроїв вдалося зменшити до кількох сотень кілограмів, а до 70-х років балістичні ракети могли нести понад 10 боєголовок одночасно — це ракети з головними частинами, що розділяються, кожна з частин може вражати свою власну мету. На сьогоднішній день термоядерний арсенал мають США, Росія та Великобританія, випробування термоядерних зарядів були проведені також у Китаї (1967 року) та у Франції (1968 року).

Принцип дії водневої бомби

Дія водневої бомби ґрунтується на використанні енергії, що виділяється при реакції термоядерного синтезу легких ядер. Саме ця реакція протікає в надрах зірок, де під дією надвисоких температур та гігантського тиску ядра водню стикаються та зливаються у більш важкі ядра гелію. Під час реакції частина маси ядер водню перетворюється на велику кількість енергії - завдяки цьому зірки і виділяють величезну кількість енергії постійно. Вчені скопіювали цю реакцію з використанням ізотопів водню — дейтерію та тритію, що й дало назву «воднева бомба». Спочатку для виробництва зарядів використовувалися рідкі ізотопи водню, а згодом став використовуватися дейтерид літію-6, тверда речовина, з'єднання дейтерію та ізотопу літію.

Дейтерид літію-6 є основним компонентом водневої бомби, термоядерним пальним. У ньому вже зберігається дейтерій, а ізотоп літію служить сировиною для утворення тритію. Для початку реакції термоядерного синтезу потрібно створити високу температуру та тиск, а також виділити з літію-6 тритій. Ці умови забезпечують в такий спосіб.

Оболонку контейнера для термоядерного пального роблять з урану-238 і пластику, поруч із контейнером розміщують звичайний ядерний заряд потужністю кілька кілотонн - його називають тригером, або зарядом-ініціатором водневої бомби. Під час вибуху плутонієвого заряду-ініціатора під дією потужного рентгенівського випромінювання оболонка контейнера перетворюється на плазму, стискаючись у тисячі разів, що створює необхідний високий тиск та величезну температуру. Одночасно з цим нейтрони, що випускають плутонію, взаємодіють з літієм-6, утворюючи тритій. Ядра дейтерію та тритію взаємодіють під дією надвисоких температури та тиску, що і призводить до термоядерного вибуху.

Якщо зробити кілька шарів урану-238 і дейтериду літію-6, то кожен з них додасть свою потужність до вибуху бомби - тобто така "шаровка" дозволяє нарощувати потужність вибуху практично необмежено. Завдяки цьому водневу бомбу можна зробити майже будь-якої потужності, причому вона буде набагато дешевшою за звичайну ядерну бомбу такої ж потужності.

Зміст статті

Воднева бомба,зброя великої руйнівної сили (порядку мегатон у тротиловому еквіваленті), принцип дії якого заснований на реакції термоядерного синтезу легких ядер. Джерелом енергії вибуху є процеси, аналогічні до процесів, що протікають на Сонці та інших зірках.

Термоядерні реакції.

У надрах Сонця міститься гігантське кількість водню , що у стані надвисокого стискування за нормальної температури бл. 15 000 000 К. При настільки високих температурі і щільності плазми ядра водню відчувають постійні зіткнення один з одним, частина з яких завершується їх злиттям і зрештою утворенням важких ядер гелію. Подібні реакції, які мають назву термоядерного синтезу, супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Відповідно до законів фізики, енерговиділення при термоядерному синтезі обумовлено тим, що при утворенні більш важкого ядра частина маси легких ядер, що увійшли до його складу, перетворюється на колосальну кількість енергії. Саме тому Сонце, маючи гігантську масу, у процесі термоядерного синтезу щодня втрачає бл. 100 млрд. т речовини і виділяє енергію, завдяки якій стало можливим життя на Землі.

Ізотопи водню.

Атом водню – найпростіший із усіх існуючих атомів. Він складається з одного протона, що є його ядром, довкола якого обертається єдиний електрон. Ретельні дослідження води (H 2 O) показали, що в ній у нікчемній кількості є «важка» вода, що містить «важкий ізотоп» водню – дейтерій (2 H). Ядро дейтерію складається з протону і нейтрону – нейтральної частки, за масою близькою до протону.

Існує третій ізотоп водню - тритій, в ядрі якого містяться один протон і два нейтрони. Тритій нестабільний і зазнає мимовільного радіоактивного розпаду, перетворюючись на ізотоп гелію. Сліди тритію виявлено в атмосфері Землі, де він утворюється в результаті взаємодії космічних променів з молекулами газів, що входять до складу повітря. Тритій отримують штучним шляхом у ядерному реакторі, опромінюючи ізотоп літій-6 потоком нейтронів.

Розробка водневої бомби.

Попередній теоретичний аналізпоказав, що термоядерний синтез найлегше здійснити в суміші дейтерію та тритію. Взявши це за основу, вчені США на початку 1950 року розпочали реалізацію проекту зі створення водневої бомби (HB). Перші випробування модельного ядерного пристрою були проведені на полігоні Еніветок навесні 1951; термоядерний синтез був лише частковим. Значний успіх був досягнутий 1 листопада 1951 року при випробуванні масивного ядерного пристрою, потужність вибуху якого склала 4 8 Мт в тротиловому еквіваленті.

Перша воднева авіабомба була підірвана в СРСР 12 серпня 1953 року, а 1 березня 1954 року на атоле Бікіні американці підірвали потужнішу (приблизно 15 Мт) авіабомбу. З того часу обидві держави проводили вибухи вдосконалених зразків мегатонної зброї.

Вибух на атоле Бікіні супроводжувався викидом великої кількості радіоактивних речовин. Частина з них випала за сотні кілометрів від місця вибуху на японське рибальське судно «Щасливий дракон», а інша покрила острів Ронгелап. Оскільки в результаті термоядерного синтезу утворюється стабільний гелій, радіоактивність при вибуху суто водневої бомби має бути не більшою, ніж у атомного детонатора термоядерної реакції. Однак у розглянутому випадку прогнозовані та реальні радіоактивні опади значно розрізнялися за кількістю та складом.

Механізм дії водневої бомби

Послідовність процесів, що відбуваються під час вибуху водневої бомби, можна наступним чином. Спочатку вибухає заряд-ініціатор термоядерної реакції (невелика атомна бомба), що знаходиться всередині оболонки HB, в результаті чого виникає нейтронний спалах і створюється висока температура, необхідна для ініціації термоядерного синтезу. Нейтрони бомбардують вкладиш з дейтериду літію – з'єднання дейтерію з літієм (використовується ізотоп літію з масовим числом 6). Літій-6 під дією нейтронів розщеплюється на гелій та тритій. Таким чином, атомний запал створює необхідні для синтезу матеріали безпосередньо в наведеній в дію бомбі.

Потім починається термоядерна реакція в суміші дейтерію з тритієм, температура всередині бомби стрімко наростає, залучаючи до синтезу все більшу кількість водню. При подальшому підвищенні температури могла б початися реакція між ядрами дейтерію, характерна для водневої бомби. Всі реакції, звичайно, протікають настільки швидко, що сприймаються як миттєві.

Поділ, синтез, поділ (супербомба).

Насправді у бомбі описана вище послідовність процесів закінчується на стадії реакції дейтерію з тритієм. Далі конструктори бомби воліли використовувати не синтез ядер, які розподіл. В результаті синтезу ядер дейтерію і тритію утворюються гелій і швидкі нейтрони, енергія яких досить велика, щоб викликати поділ ядер урану-238 (основний ізотоп урану, значно дешевше, ніж уран-235, що використовується у звичайних атомних бомбах). Швидкі нейтрони розщеплюють атоми уранової оболонки супербомби. Розподіл однієї тонни урану створює енергію, еквівалентну 18 Мт. Енергія йде не лише на вибух та виділення тепла. Кожне ядро ​​урану розщеплюється на два радіоактивні «уламки». До продуктів поділу входять 36 різних хімічних елементівта майже 200 радіоактивних ізотопів. Все це і становить радіоактивні опади, що супроводжують вибух супербомб.

Завдяки унікальній конструкції та описаному механізму дії зброю такого типу може бути зроблено як завгодно потужною. Воно набагато дешевше за атомні бомби тієї ж потужності.

Наслідки вибуху.

Ударна хвиля та тепловий ефект.

Пряма (первинна) дія вибуху супербомби носить потрійний характер. Найбільш очевидний з прямих впливів – це ударна хвиля величезної інтенсивності. Сила її впливу, яка залежить від потужності бомби, висоти вибуху над поверхнею землі та характеру місцевості, зменшується з віддаленням від епіцентру вибуху. Теплова дія вибуху визначається тими ж факторами, але, крім того, залежить і від прозорості повітря – туман різко зменшує відстань, на якій тепловий спалах може спричинити серйозні опіки.

Згідно з розрахунками, при вибуху в атмосфері 20-мегатонної бомби люди залишаться живими в 50% випадків, якщо вони 1) ховаються в підземному залізобетонному притулку на відстані приблизно 8 км від епіцентру вибуху (ЕВ), 2) знаходяться у звичайних міських будівлях на відстані ок. . 15 км від ЕВ, 3) опинилися на відкритому місці з відривом бл. 20 км від ЕВ. В умовах поганої видимості та на відстані не менше 25 км, якщо атмосфера чиста, для людей, що знаходяться на відкритій місцевості, можливість уціліти швидко зростає з віддаленням від епіцентру; з відривом 32 км її розрахункова величина становить понад 90%. Площа, на якій проникне випромінювання, що виникає під час вибуху, викликає летальний кінець, порівняно невелика навіть у разі супербомби високої потужності.

Вогненна куля.

Залежно від складу і маси пального матеріалу, залученого в вогненну кулю, можуть утворюватися гігантські вогняні урагани, що самопідтримуються, що вирують протягом багатьох годин. Проте найнебезпечніший (хоч і вторинне) наслідок вибуху – це радіоактивне зараження довкілля.

Радіоактивні опади.

Як вони утворюються?

При вибуху бомби вогненна куля, що виникла, наповнюється величезною кількістю радіоактивних частинок. Зазвичай, ці частинки настільки малі, що, потрапивши у верхні шари атмосфери, можуть залишатися там протягом тривалого часу. Але якщо вогненна куля стикається з поверхнею Землі, все, що на ній знаходиться, вона перетворює на розпечені пил і попіл і втягує їх у вогненний смерч. У вихорі полум'я вони перемішуються та зв'язуються з радіоактивними частинками. Радіоактивний пил, крім найбільшого, осідає не відразу. Дрібніший пил носиться хмарою, що виникла в результаті вибуху, і поступово випадає в міру руху її за вітром. Безпосередньо в місці вибуху радіоактивні опади можуть бути надзвичайно інтенсивними - в основному це великий пил, що осідає на землю. За сотні кілометрів від місця вибуху і на далеких відстанях на землю випадають дрібні, але все ще видимі окомчастинки попелу. Часто вони утворюють схожий на сніг, що випав, покрив, смертельно небезпечний для всіх, хто виявиться поблизу. Ще дрібніші і невидимі частки, перш ніж вони осядуть на землю, можуть мандрувати в атмосфері місяцями і навіть роками, багато разів огинаючи земну кулю. На момент випадання їхня радіоактивність значно слабшає. Найбільш небезпечним залишається випромінювання стронцію-90 з періодом напіврозпаду 28 років. Його випадання чітко спостерігається у світі. Осідаючи на листі та траві, він потрапляє в харчові ланцюги, що включають і людину. Як наслідок цього, в кістках жителів більшості країн виявлені помітні, хоча й небезпеки, що становлять поки що, кількості стронцію-90. Накопичення стронцію-90 у кістках людини у довгостроковій перспективі дуже небезпечне, оскільки призводить до утворення кісткових злоякісних пухлин.

Тривале зараження території радіоактивними опадами.

У разі воєнних дій застосування водневої бомби призведе до негайного радіоактивного забруднення території в радіусі прибл. 100 км. від епіцентру вибуху. При вибуху супербомби забрудненим виявиться район десятки тисяч квадратних кілометрів. Така величезна площа поразки однією-єдиною бомбою робить її зовсім новим видом зброї. Навіть якщо супербомба не влучить у ціль, тобто. не вразить об'єкт ударно-тепловим впливом, проникаюче випромінювання і радіоактивні опади, що супроводжують вибух, зроблять навколишній простір непридатним для проживання. Такі опади можуть тривати багато днів, тижнів і навіть місяців. Залежно від кількості інтенсивність радіації може досягти смертельно небезпечного рівня. Порівняно невеликої кількості супербомб достатньо, щоб повністю покрити велику країнушаром смертельно небезпечного для всього живого радіоактивного пилу. Таким чином, створення надбомби ознаменувало початок епохи, коли стало можливим зробити непридатними для проживання цілі континенти. Навіть через тривалий час після припинення прямої дії радіоактивних опадів зберігатиметься небезпека, обумовлена ​​високою радіотоксичністю таких ізотопів, як стронцій-90. З продуктами харчування, вирощеними на забруднених цим ізотопом ґрунтах, радіоактивність надходитиме в організм людини.

Наприкінці 30-х років минулого століття в Європі вже були відкриті закономірності поділу та розпаду, а воднева бомба з розряду фантастики перейшла в реальну дійсність. Історія освоєння ядерної енергії цікава і досі є захоплюючим змаганням між науковим потенціалом країн: нацистської Німеччини, СРСР і США. Найпотужніша бомба, володіти якою мріяла будь-яка держава, була не лише зброєю, а й потужним політичним інструментом. Та країна, яка мала її у своєму арсеналі, фактично ставала всемогутньою та могла диктувати свої правила.

Воднева бомба має історію створення, в основу якої лягли фізичні закони, а саме термоядерний процес. Спочатку її неправильно назвали атомною, а виною тому була неписьменність. У вчений Бете, який згодом став лауреатом Нобелівської премії, працював над штучним джерелом енергії - розподілом урану. Цей час був піком наукової діяльності багатьох фізиків, а серед них була така думка, що наукові секрети нічого не винні існувати зовсім, оскільки спочатку закони науки інтернаціональні.

Теоретично воднева бомба була винайдена, тепер за допомогою конструкторів вона повинна була придбати технічні форми. Залишалося тільки упаковати її у певну оболонку та випробувати на потужність. Є два вчені, імена яких назавжди будуть пов'язані зі створенням цієї потужної зброї: у США це – Едвард Теллер, а в СРСР – Андрій Сахаров.

У США термоядерною проблемою ще 1942 року почав займатися фізик За розпорядженням Гаррі Трумена, на той час президента США, над цією проблемою працювали найкращі вчені країни, вони створювали принципово нову зброю знищення. Причому замовлення уряду було на бомбу потужністю не менше мільйона тонн тротилу. Воднева бомба Теллером була створена і показала людству в Хіросімі та Нагасакі свої безмежні, але нищівні здібності.

На Хіросіму було скинуто бомбу, яка важила 4,5 тонни із вмістом урану 100 кг. Цей вибух відповідав майже 12 500 тонн тротилу. Японське місто Нагасакі стерло плутонієву бомбу такої ж маси, але еквівалентну вже 20 000 тонн тротилу.

Майбутній радянський академік А. Сахаров у 1948 році, ґрунтуючись на своїх дослідженнях, представив конструкцію водневої бомби під найменуванням РДС-6. Його дослідження пішли за двома гілками: перша мала назву «шарка» (РДС-6с), а її особливістю був атомний заряд, який оточувався шарами важких та легких елементів. Друга гілка - «труба» або (РДС-6т), у ній плутонієва бомба перебувала у рідкому дейтерії. Згодом було зроблено дуже важливе відкриття, що довело, що напрям «труба» є глухим.

Принцип дії водневої бомби полягає в наступному: спочатку вибухає всередині оболонки HB заряд, який є ініціатором термоядерної реакції, як наслідок виникає нейтронний спалах. При цьому процес супроводжується вивільненням високої температури, Яка потрібна для подальшого нейтрону починають бомбардування вкладиша з дейтериду літію, а він у свою чергу під безпосереднім впливом нейтронів розщеплюється на два елементи: тритій і гелій. Використовуваний атомний запал утворює необхідних перебігу синтезу складові вже приведеної в дію бомбі. Ось такий складний принцип дії водневої бомби. Після цієї попередньої дії починається безпосередньо термоядерна реакція в суміші дейтерію з тритієм. У цей час у бомбі дедалі більше зростає температура, а в синтезі бере участь більша кількість водню. Якщо слідкувати за часом перебігу цих реакцій, то швидкість їх дії можна охарактеризувати як миттєву.

Згодом вчені почали застосовувати не синтез ядер, які розподіл. При поділі однієї тонни урану створюється енергія, еквівалентна 18 Мт. Така бомба має колосальну потужність. Найпотужніша бомба, створена людством, належала СРСР. Вона навіть потрапила до книги рекордів Гіннесса. Її вибухова хвиля дорівнювала 57 (приблизно) мегатоннам речовини тротил. Вибухнула вона була в 1961 році в районі архіпелагу Нова Земля.

Айві Майк – перші атмосферні випробування водневої бомби, проведені США на атоле Еніветок 1 листопада 1952 року.

65 років тому Радянський Союз підірвав свою першу термоядерну бомбу. Як улаштована ця зброя, що вона може і чого не може?

12 серпня 1953-го в СРСР підірвали першу «практичну» термоядерну бомбу. Ми розповімо про історію її створення та розберемося, чи правда, що такий боєприпас майже не забруднює середовище, але може знищити світ.

Ідея термоядерної зброї, де ядра атомів зливаються, а не розщеплюються, як в атомній бомбі, з'явилася не пізніше 1941 року. Вона спала на думку фізикам Енріко Фермі та Едварду Теллеру. Приблизно водночас вони стали учасниками Манхеттенського проекту та допомогли створити бомби, скинуті на Хіросіму та Нагасакі. Сконструювати термоядерний боєприпас виявилося набагато важче.

Приблизно зрозуміти, наскільки термоядерна бомба складніша за атомну, можна й за тим фактом, що АЕС, що працюють, давно буденність, а працюючі і практичні термоядерні електростанції - все ще наукова фантастика.

Президент США Гаррі Трумен заявив, що на радянський ривок потрібно відповісти «так званою водневою, чи супербомбою».

До 1951 року американці зібрали пристрій та провели випробування під кодовою назвою"Джордж". Конструкція була тор - простіше кажучи, бублик - з важкими ізотопами водню, дейтерієм і тритієм. Вибрали їх тому, що такі ядра зливати простіше, ніж ядра звичайного водню. Запалом служила ядерна бомба. Вибух стискав дейтерій та тритій, ті зливалися, давали потік швидких нейтронів та запалювали обкладку з урану. У звичайній атомній бомбі він не ділиться: там є лише повільні нейтрони, які не можуть змусити ділитися стабільним ізотопом урану. Хоча на енергію злиття ядер припало приблизно 10% від загальної енергії вибуху «Джорджа», «запалення» урану-238 дозволило підняти потужність вибуху вдвічі вище за звичайний, до 225 кілотонн.

За рахунок додаткового урану вибух вийшов удвічі потужнішим, ніж із звичайною атомною бомбою. Але на термоядерний синтез припадало тільки 10% енергії, що виділилася: випробування показали, що ядра водню стискаються недостатньо сильно.

Тоді математик Станіслав Улам запропонував інший підхід – двоступінчастий ядерний запал. Його задум полягав у тому, щоб помістити у «водневій» зоні пристрою плутонієвий стрижень. Вибух першого запалу «підпалював» плутоній, дві ударні хвилі та два потоки рентгенівських променів стикалися – тиск та температура підскакували достатньо, щоб розпочався термоядерний синтез. Новий пристрій випробували на атоле Еніветок у Тихому океані в 1952 році - вибухова потужність бомби склала вже десять мегатонн у тротиловому еквіваленті.

Тим не менш, і цей пристрій був непридатний для використання в якості бойової зброї.

Щоб ядра водню зливалися, відстань між ними має бути мінімальною, тому дейтерій та тритій охолоджували до рідкого стану, майже до абсолютного нуля. Для цього була потрібна величезна кріогенна установка. Другий термоядерний пристрій, по суті збільшена модифікація "Джорджа", важив 70 тонн - з літака таке не скинеш.

СРСР почав розробляти термоядерну бомбу пізніше: першу схему було запропоновано радянськими розробниками лише 1949 року. У ній передбачалося використати дейтерид літію. Це метал, тверда речовина, його не треба скраплювати, а тому громіздкий холодильник, як в американському варіанті, вже не був потрібний. Не менш важливим є і те, що літій-6 при бомбардуванні нейтронами від вибуху давав гелій і тритій, що ще більше спрощує подальше злиття ядер.

Бомба РДС-6с була готова у 1953 році. На відміну від американських та сучасних термоядерних пристроїв плутонієвого стрижня в ній не було. Така схема відома як «шаровка»: шари дейтериду літію перемежовувалися урановими. 12 серпня РДС-6с випробували на Семипалатинському полігоні.

Потужність вибуху склала 400 кілотонн у тротиловому еквіваленті - у 25 разів менше, ніж у другій спробі американців. Натомість РДС-6с можна було скинути з повітря. Таку ж бомбу збиралися використовувати і міжконтинентальних балістичних ракетах. А вже 1955 року СРСР удосконалив своє термоядерне дітище, оснастивши його плутонієвим стрижнем.

Сьогодні практично всі термоядерні пристрої - судячи з усього, навіть північнокорейські - є чимось середнім між ранніми радянськими та американськими моделями. Всі вони використовують дейтерид літію як паливо та підпалюють його двоступеневим ядерним детонатором.

Як відомо з витоків, навіть найсучасніша американська термоядерна боєголовка W88 схожа на РДС-6c: шари дейтериду літію перемежовуються ураном.

Різниця в тому, що сучасні термоядерні боєприпаси - це не багатомегатонні монстри на кшталт «Цар-бомби», а системи потужністю сотні кілотонн, як РДС-6с. Мегатонних боєголовок в арсеналах ні в кого немає, тому що у військовому відношенні десяток менш потужних зарядів цінніший за один сильний: це дозволяє вразити більше цілей.

Техніки працюють з американською термоядерною боєголовкою W80

Чого не може термоядерна бомба

Водень є елементом надзвичайно поширеним, досить його і в атмосфері Землі.

У свій час подейкували, що досить потужний термоядерний вибух може запустити ланцюгову реакцію і все повітря на нашій планеті вигорить. Але ж це міф.

Не те що газоподібний, а й рідкий водень недостатньо щільний, щоб розпочався термоядерний синтез. Його потрібно стискати і нагрівати ядерним вибухом, бажано з різних сторін, як це робиться двоступеневим запалом. В атмосфері таких умов немає, тому самопідтримувані реакції злиття ядер там неможливі.

Це не єдина помилка про термоядерну зброю. Часто кажуть, що вибух «чистіше» ядерного: мовляв, при злитті ядер водню «уламків» – небезпечних короткоживучих ядер атомів, що дають радіоактивне забруднення, – виходить менше, ніж при розподілі ядер урану.

Помилка це полягає в тому, що з термоядерному вибуху більшість енергії нібито виділяється з допомогою злиття ядер. Це не правда. Так, «Цар-бомба» була такою, але лише тому, що її уранову «сорочку» для випробувань замінили свинцевою. Сучасні двоступінчасті запали призводять до значного радіоактивного забруднення.

Зона можливої ​​тотальної поразки "Цар-бомбою", нанесена на карту Парижа. Червоне коло – зона повної руйнації (радіус 35 км). Жовте коло – розмір вогняної кулі (радіус 3,5 км).

Щоправда, зерно істини в міфі про «чисту» бомбу все ж таки є. Взяти найкращу американську термоядерну боєголовку W88. При її вибуху на оптимальній висоті над містом площа сильних руйнувань практично збігатиметься з зоною радіоактивного ураження, небезпечного для життя. Загиблих від променевої хвороби буде мало: люди загинуть від самого вибуху, а не радіації.

Ще один міф свідчить, що термоядерна зброя здатна знищити всю людську цивілізацію, а то й життя на Землі. Це також практично виключено. Енергія вибуху розподілена в трьох вимірах, тому при зростанні потужності боєприпасу в тисячу разів радіус вражаючої дії зростає всього в десять разів - мегатонна боєголовка має радіус ураження всього вдесятеро більше ніж тактична, кілотонна.

66 мільйонів років тому зіткнення з астероїдом призвело до зникнення більшості наземних тварин та рослин. Потужність удару склала близько 100 млн мегатонн - це в 10 тис. разів більше сумарної потужності всіх термоядерних арсеналів Землі. 790 тис. років тому з планетою зіткнувся астероїд, удар був потужністю в мільйон мегатонн, але жодних слідів хоча б помірного вимирання (включаючи наш рід Homo) після цього не сталося. І життя в цілому, і людина набагато міцніша, ніж вони здаються.

Правда про термоядерну зброю не така популярна, як міфи. На сьогодні вона така: термоядерні арсенали компактних боєголовок середньої потужності забезпечують тендітний стратегічний баланс, через який ніхто не може вільно прасувати інші країни світу атомною зброєю. Побоювання термоядерної відповіді - більш ніж достатній стримуючий фактор.