Водородная бомба. История создания мощного оружия. Какая в мире самая мощная бомба? вакуумная vs термоядерная

Атомная энергия выделяется не только при делении атомных ядер тяжелых элементов, но и при соединении (синтезе) легких ядер в более тяжелые.

Например, ядра атомов водорода, соединяясь, образуют ядра атомов гелия, при этом выделяется энергии на единицу веса ядерного горючего больше, чем при делении ядер урана.

Эти реакции синтеза ядер, протекающие при очень высоких температурах, измеряемых десятками миллионов градусов, получили название термоядерных реакций. Оружие, основанное на использовании энергии мгновенно выделяющейся в результате термоядерной реакции, называется термоядерным оружием .

Термоядерное оружие, в котором в качестве заряда (ядерного взрывчатого вещества) используются изотопы водорода, часто называют водородным оружием .

Особенно успешно протекает реакция синтеза между изотопами водорода - дейтерием и тритием.

В качестве заряда водородной бомбы может также применяться и дейтерий лития (соединение дейтерия с литием).

Дейтерий, или тяжелый водород, в незначительных количествах встречается в природе в составе тяжелой воды. В обычной воде в виде примеси содержится около 0,02% тяжелой воды. Чтобы получить 1 кг дейтерия, надо переработать не менее 25 т воды.

Тритий, или сверхтяжелый водород, в природе практически не встречается. Он получается искусственно, например, при облучении лития нейтронами. Для этой цели могут быть использованы нейтроны, выделяющиеся в ядерных реакторах.

Практически устройство водородной бомбы можно представить себе следующим образом: рядом с водородным зарядом, содержащим тяжелый и сверхтяжелый водород (т. е. дейтерий и тритий), находятся два удаленных друг от друга полушария из урана или плутония (атомный заряд).

Для сближения этих полушарий используются заряды из обычного взрывчатого вещества (тротила). Взрываясь одновременно, заряды из тротила сближают полушария атомного заряда. В момент их соединения происходит взрыв, тем самым создаются условия для термоядерной реакции, а следовательно, произойдет взрыв и водородного заряда. Таким образом, реакция взрыва водородной бомбы проходит две фазы: первая фаза - деление урана или плутония, вторая - фаза синтеза, при которой образуются ядра гелия и свободные нейтроны больших энергии. В настоящее время имеются схемы построения трехфазной термоядерной бомбы.

В трехфазной бомбе оболочку изготовляют из урана-238 (природного урана). В этом случае реакция проходит три фазы: первая фаза деления (уран или плутоний для детонации), вторая - термоядерная реакция в гидрите лития и третья фаза - реакция деления урана-238. Деление ядер урана вызывают нейтроны, которые выделяются в виде мощного потока при реакции синтеза.

Изготовление оболочки из урана-238 дает возможность увеличить мощность бомбы за счет наиболее доступного атомного сырья. По сообщению иностранной печати, уже испытывались бомбы мощностью 10-14 млн. тонн и более. Становится очевидным, что это не является пределом. Дальнейшее усовершенствование ядерного оружия идет как по линии создания бомб особо большой мощности, так и по линии разработки новых конструкций, позволяющих уменьшить вес и калибр бомб. В частности, работают над созданием бомбы, основанной полностью на синтезе. Имеются, например, сообщения в иностранной печати о возможности применения нового метода детонации термоядерных бомб на основе использования ударных волн обычных взрывчатых веществ.

Энергия, выделяемая при взрыве водородной бомбы, может быть в тысячи раз больше, чем энергия взрыва атомной бомбы. Однако радиус разрушения не может превышать во столько же раз радиус разрушений, вызванных взрывом атомной бомбы.

Радиус действия ударной волны при воздушном взрыве водородной бомбы с тротиловым эквивалентом в 10 млн. т больше радиуса действия ударной волны, образующейся при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом в 20000 тонн, примерно в 8 раз, тогда как мощность бомбы больше в 500 раз, т. е. на корень кубический из 500. Соответственно этому и площадь разрушения увеличивается примерно в 64 раза, т. е. пропорционально корню кубическому из коэффициента увеличения мощности бомбы в квадрате.

По данным иностранных авторов, при ядерном взрыве мощностью 20 млн. т площадь полного разрушения обычных наземных строений, по подсчетам американских специалистов, может достигнуть 200 км 2 , зона значительных разрушений - 500 км 2 и частичных - до 2580 км 2 .

Это значит, заключают иностранные специалисты, что взрыва одной бомбы подобной мощности достаточно для разрушения современного крупного города. Как известно, занимаемая площадь Парижа - 104 км 2 , Лондона - 300 км 2 , Чикаго - 550 км 2 , Берлина - 880 км 2 .

Масштабы поражений и разрушений от ядерного взрыва мощностью в 20 млн. т могут быть представлены схематично, в следующем виде:

Область смертельных доз начальной радиации в радиусе до 8 км (на площади до 200 км 2);

Область поражений световым излучением (ожоги)] в радиусе до 32 км (на площади около 3000 км 2).

Повреждения жилых зданий (выбиты стекла, осыпалась штукатурка и т. д.) могут наблюдаться даже на расстоянии до 120 км от места взрыва.

Приведенные данные из открытых иностранных источников являются ориентировочными, они получены при испытании ядерных боеприпасов меньшей мощности и путем расчетов. Отклонения от этих данных в ту или другую сторону будут зависеть от различных факторов, и в первую очередь от рельефа местности, характера застройки, метеорологических условий, растительного покрова и т. д.

Изменить радиус поражения в значительной степени можно путем создания искусственно тех или других условий, снижающих эффект воздействия поражающих факторов взрыва. Так, например, можно уменьшить поражающее действие светового излучения, сократить площадь, на которой могут возникнуть ожоги у людей и воспламеняться предметы, путем создания дымовой завесы.

Проведенные опыты в США по созданию дымовых завес при ядерных взрывах в 1954-1955 гг. показали, что при плотности завесы (масляных туманов), получаемой при расходе 440-620 л масла на 1 км 2 , воздействие светового излучения ядерного взрыва в зависимости от расстояния до эпицентра можно ослабить на 65-90 %.

Ослабляют поражающее воздействие светового излучения также и другие дымы, которые не только не уступают, а в ряде случаев превосходят масляные туманы. В частности, промышленный дым, уменьшающий атмосферную видимость, может ослабить воздействие светового излучения в такой же степени, как и масляные туманы.

Намного можно уменьшить поражающий эффект ядерных взрывов путем рассредоточенного строительства населенных пунктов, создания массивов лесных насаждений и т. д.

Особо следует отметить резкое уменьшение радиуса поражения людей в зависимости от использования тех или других средств защиты. Известно, например, что даже на небольшом сравнительно расстоянии от эпицентра взрыва надежным укрытием от воздействия светового излучения и проникающей радиации является убежище, имеющее слой земляного покрытия толщиной 1,6 м или слой бетона в 1 м.

Убежище легкого типа уменьшает радиус зоны поражения людей по сравнению с открытым расположением в шесть раз, а площадь поражения сокращается в десятки раз. При использовании крытых щелей радиус возможного поражения уменьшается в 2 раза.

Следовательно, при максимальном использовании всех имеющихся способов и средств защиты можно добиться значительного снижения воздействия поражающих факторов ядерного оружия и тем самым уменьшения людских и материальных потерь при его применении.

Говоря о масштабах разрушений, которые могут быть вызваны взрывами ядерного оружия большой мощности, необходимо иметь в виду, что поражения будут нанесены не только действием ударной волны, светового излучения и проникающей радиации, но и действием радиоактивных веществ, выпадающих по пути движения образовавшегося при взрыве облака, в состав которого входят не только газообразные продукты взрыва, но и твердые частицы различной величины как по весу, так и по размерам. Особенно большое количество радиоактивной пыли образуется при наземных взрывах.

Высота подъема облака и его размеры во многом зависят от мощности взрыва. По сообщению иностранной печати, при испытании ядерных зарядов мощностью в несколько миллионов тонн тротила, которые проводились США в районе Тихого океана в 1952-1954 гг., верхушка облака достигла высоты 30-40 км.

В первые минуты после взрыва облако имеет форму шара и с течением времени вытягивается по направлению ветра, достигая огромной величины (около 60- 70 км).

Примерно через час после взрыва бомбы с тротиловым эквивалентом в 20 тысяч т объем облака достигает 300 км 3 , а при взрыве бомбы в 20 млн. т объем может достигнуть 10 тыс. км 3 .

Двигаясь по направлению потока воздушных масс, атомное облако может занять полосу протяженностью в несколько десятков километров.

Из облака при его движении, после подъема в верхние слои разряженной атмосферы, уже через несколько минут начинает выпадать на землю радиоактивная пыль, заражая по пути территорию в несколько тысяч квадратных километров.

В первое время выпадают наиболее тяжелые частицы пыли, которые успевают осесть в течение нескольких часов. Основная масса крупной пыли выпадает в первые 6-8 часов после взрыва.

Около 50% частиц (наиболее крупных) радиоактивной пыли выпадает в течение первых 8 часов после взрыва. Это выпадение часто называют местным в отличие от общего, повсеместного.

Более мелкие частицы пыли остаются в воздухе на различных высотах и выпадают на землю в течение примерно двух недель после взрыва. За это время облако может обойти вокруг земного шара несколько раз, захватывая при этом широкую полосу параллельно широте, на которой был произведен взрыв.

Частицы малых размеров (до 1 мк) остаются в верхних слоях атмосферы, распределяясь более равномерно вокруг земного шара, и выпадают в течение последующего ряда лет. По заключению ученых, выпадение мелкой радиоактивной пыли продолжается повсеместно на протяжении около десяти лет.

Наибольшую опасность для населения представляет радиоактивная пыль, выпадающая в первые часы после взрыва, так как при этом уровень радиоактивного заражения является настолько высоким, что может вызвать смертельные поражения людей и животных, оказавшихся на территории по пути движения радиоактивного облака.

Размеры площади и степень заражения местности в результате выпадения радиоактивной пыли во многом зависят от метеорологических условий, рельефа местности, высоты взрыва, величины заряда бомбы, характера грунта и т. п. Наиболее важным фактором, определяющим размеры площади заражения, ее конфигурацию, является направление и сила ветров, господствующих в районе взрыва на различных высотах.

Чтобы определить возможное направление движения облака, необходимо знать, в каком направлении и с какой скоростью дует ветер на различных высотах, начиная с высоты примерно 1 км и кончая 25-30 км. Для этого метеослужба должна вести постоянные наблюдения и измерения ветра с помощью радиозондов на различных высотах; на основании полученных данных определять, в каком направлении вероятнее всего движение радиоактивного облака.

При взрыве водородной бомбы, произведенном США в 1954 году в районе центральной части Тихого океана (на атолле Бикини), зараженный участок территории имел форму вытянутого эллипса, который простирался на 350 км по ветру и на 30 км против ветра. Наибольшая ширина полосы составляла около 65 км. Общая площадь опасного заражения достигала около 8 тыс. км 2 .

Как известно, в результате этого взрыва заражению радиактивной пылью подверглось японское рыболовное судно «Фукурюмару», которое находилось в то время на расстоянии около 145 км. Находившиеся на этом судне 23 рыбака получили поражения, причем один из них смертельное.

Действию выпавшей радиоактивной пыли после взрыва 1 марта 1954 года подверглись также 29 американских служащих и 239 жителей Маршалловых островов, причем все получившие поражения находились на расстоянии более 300 км от места взрыва. Оказались зараженными также и другие суда, находившиеся в Тихом океане на удалении до 1500 км от Бикини, и часть рыбы вблизи японского берега.

На загрязнение атмосферы продуктами взрыва указывали выпавшие в мае месяце на тихоокеанском побережье и Японии дожди, в которых была обнаружена сильно повышенная радиоактивность. Районы, в которых отмечено выпадение радиоактивных осадков в течение мая 1954 года, занимают около трети всей территории Японии.

Приведенные выше данные о масштабах поражений, которые могут быть нанесены населению при взрыве атомных бомб больших калибров, показывают, что ядерные заряды большой мощности (миллионы тонн тротила) можно считать оружием радиологическим, т. е. оружием, поражающим больше радиоактивными продуктами взрыва, чем ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией, действующей в момент взрыва.

Поэтому в ходе подготовки населенных пунктов и объектов народного хозяйства к гражданской обороне, необходимо повсеместно предусматривать мероприятия по защите населения, животных, продуктов питания, фуража и воды от заражения продуктами взрыва ядерных зарядов, которые могут выпадать по пути движения радиоактивного облака.

При этом следует иметь в виду, что в результате выпадения радиоактивных веществ будет подвергаться заражению не только поверхность почвы и предметов, но и воздух, растительность, вода в открытых водоемах и т. д. Воздух будет зараженным как в период оседания радиоактивных частиц, так и в последующее время, особенно вдоль дорог при движении транспорта или при ветреной погоде, когда осевшие частицы пыли будут опять подыматься в воздух.

Следовательно, незащищенные люди и животные могут оказаться пораженными радиоактивной пылью, попадающей в органы дыхания вместе с воздухом.

Опасными также окажутся пищевые продукты и вода, заражённые радиоактивной пылью, которые при попадании в организм могут вызвать тяжелое заболевание, иногда со смертельным исходом. Таким образом, в районе выпадения радиоактивных веществ, образующихся при ядерном взрыве, люди будут подвергаться поражению не только в результате внешнего облучения, но и при попадании в организм зараженной пищи, воды или воздуха. При организации защиты от поражения продуктами ядерного взрыва следует учитывать, что степень заражения по следу движения облака по мере удаления от места взрыва снижается.

Поэтому и опасность, которой подвергается население, находящееся в районе полосы заражения, на различном расстоянии от места взрыва неодинакова. Наиболее опасными будут районы, близлежащие от места взрыва, и районы, расположенные вдоль оси движения облака (средняя часть полосы по следу движения облака).

Неравномерность радиоактивного заражения по пути движения облака в известной мере имеет закономерный характер. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при организации и проведении мероприятий по противорадиационной защите населения.

Необходимо также учитывать, что от момента взрыва до момента выпадения из облака радиоактивных веществ проходит некоторое время. Это время тем больше, чем дальше от места взрыва, и может исчисляться несколькими часами. Население районов, удаленных от места взрыва, будет располагать достаточным временем, чтобы принять соответствующие меры защиты.

В частности, при условии своевременной подготовки средств оповещения и четкой работе соответствующих формирований ГО население может быть оповещено об опасности примерно за 2-3 часа.

В течение этого времени при заблаговременной подготовке населения и высокой организованности можно осуществить ряд мероприятий, обеспечивающих достаточно надежную защиту от радиоактивного поражения людей и животных. Выбор тех или иных мер и способов защиты будет определяться конкретными условиями создавшейся обстановки. Однако общие принципы должны быть определены, и в соответствии с этим заранее разработаны планы гражданской обороны.

Можно считать, что при определенных условиях наиболее рациональным следует признать принятие в первую очередь мер защиты на месте, используя все средства и. способы, предохраняющие как от попадания радиоактивных веществ внутрь организма, так и от внешнего облучения.

Как известно, наиболее эффективным средством защиты от внешнего облучения являются убежища { приспособленные с учетом требований противоатомной защиты, а также здания с массивными стенами, построенные из плотных материалов (кирпича, цемента, железобетона и т. д.), в том числе подвалы, землянки, погреба, крытые щели и обычные жилые постройки.

При оценке защитных свойств зданий и сооружений можно руководствоваться следующими ориентировочными данными: деревянный дом ослабляет действие радиоактивных излучений в зависимости от толщины стен в 4-10 раз, каменный дом - в 10-50 раз, погреба и подвалы в деревянных домах - в 50-100 раз, щель с перекрытием из слоя земли 60-90 см - в 200-300 раз.

Следовательно, в планах гражданской обороны должно быть предусмотрено использование в случае необходимости в первую очередь сооружений, обладающих более мощными защитными средствами; при получении сигнала об опасности поражения население должно немедленно укрыться в этих помещениях и находиться там до тех пор, пока не будет объявлено о дальнейших действиях.

Время пребывания людей в помещениях, предназначенных для укрытия, будет зависеть, главным образом, от того, в какой степени окажется зараженным район месторасположения населенного пункта, и скорости снижения уровня радиации с течением времени.

Так, например, в населенных пунктах, находящихся на значительном расстоянии от места взрыва, где суммарные дозы облучения, которые получат незащищенные люди, могут в течение короткого времени стать безопасными, населению целесообразно переждать это время в укрытиях.

В районах сильного радиоактивного заражения, где суммарная доза, которую могут получить незащищенные люди, будет высокой и снижение ее окажется продолжительным в этих условиях, длительное пребывание людей в укрытиях станет затруднительным. Поэтому наиболее рациональным в таких районах следует считать сначала укрытие населения на месте, а затем эвакуация его в незаряженные районы. Начало эвакуации и ее продолжительность будет зависеть от местных условий: уровня радиоактивного заражения, наличия транспортных средств, путей сообщения, времени года, отдаленности мест размещения эвакуированных и т. д.

Таким образом, территорию радиоактивного заражения по следу радиоактивного облака можно разделить условно на две зоны с различными принципами защиты населения.

В первую зону входит территория, где уровни радиации по истечении 5-6 суток после взрыва остаются высокими и снижаются медленно (примерно на 10-20% ежесуточно). Эвакуация населения из таких районов может начаться лишь после снижения уровня радиации до таких показателей, при которых за время сбора и движения в зараженной зоне люди не получат суммарной дозы более 50 р.

Ко второй зоне относятся районы, в которых уровни радиации снижаются в течение первых 3-5 суток после взрыва до 0,1 рентген/час.

Эвакуация населения из этой зоны не целесообразна, так как это время можно переждать в укрытиях.

Успешное осуществление мероприятий по защите населения во всех случаях немыслимо без тщательной радиационной разведки и наблюдения и постоянного контроля уровня радиации.

Говоря о защите населения от радиоактивного поражения по следу движения облака, образовавшегося при ядерном взрыве, следует помнить, что можно избежать поражения или достигнуть его снижения лишь при четкой организации комплекса мероприятий, к которым относится:

• организация системы оповещения, обеспечивающей своевременное предупреждение населения о наиболее вероятном направлении движения радиоактивного облака и опасности поражения. В этих целях должны быть использованы все имеющиеся средства связи - телефон, радиостанции, телеграф, радиотрансляция и т. д.;
• подготовка формирований ГО для проведения разведки как в городах, так и в районах сельской местности;
• укрытие людей в убежищах или других помещениях, защищающих от радиоактивных излучений (подвалы, погреба, щели и т. д.);
• проведение эвакуации населения и животных из района устойчивого заражения радиоактивной пылью;
• подготовка формирований и учреждений медицинской службы ГО к действиям по оказанию помощи пораженным, главным образом лечению, проведению санитарной обработки, экспертизы воды и пищевых продуктов на зараженность радиоактивными веществ вами;
• заблаговременное проведение мероприятий по защите продуктов питания на складах, в торговой сети, на предприятиях общественного питания, а также источников водоснабжения от заражения радиоактивной пылью (герметизация складских помещений, подготовка тары, подручных материалов для укрытия продуктов, подготовка средств для дезактивации продовольствия и тары, оснащение дозиметрическими приборами);
• проведение мероприятий по защите животных и оказание помощи животным в случае поражения.

Для обеспечения надежной защиты животных необходимо предусмотреть содержание их в колхозах, совхозах по возможности мелкими группами по бригадам, фермам или населенным пунктам, имеющим места укрытия.

Следует также предусмотреть создание дополнительных водоемов или колодцев, которые могут стать резервными источниками водоснабжения в случае заражения воды постояннодействующих источников.

Важное значение приобретают складские помещения, в которых хранится фураж, а также животноводческие помещения, которые по возможности следует герметизировать.

Для защиты ценных племенных животных необходимо иметь индивидуальные средства защиты, которые могут быть изготовлены из подручных материалов на месте (повязки для защиты глаз, торбы, покрывала и др.), а также противогазы (при наличии).

Для проведения дезактивации помещений и ветеринарной обработки животных необходимо заблаговременно учесть имеющиеся в хозяйстве дезинфекционные установки, опрыскиватели, дождевальные установки, жижерасбрасыватели и другие механизмы и емкости, при помощи которых можно производить работы по обеззараживанию и ветобработке;

Организация и подготовка формирований и учреждений для проведения работ по дезактивации сооружений, местности, транспорта, одежды, снаряжения и друтого имущества ГО, для чего заранее осуществляются мероприятия по приспособлению коммунальной техники, сельскохозяйственных машин, механизмов и приборов для этих целей. В зависимости от наличия техники должны быть созданы и обучены соответствующие формирования - отряды» команды» группы, звенья и т. д.

Олег Александрович Лаврентьев, герой нашего рассказа, родился в 1926 году в Пскове. До войны парень успел окончить семь классов. Видимо, где-то под конец этого процесса в его руки попала книжка, рассказывающая о физике атомного ядра и последних открытиях в этой области.

30-е годы XX века были временем открытия новых горизонтов. В 1930 году было предсказано существование нейтрино , в 1932 году открыт нейтрон . В последующие годы были построены первые ускорители элементарных частиц. Возник вопрос о возможности существования трансурановых элементов. В 1938 году Отто Ган впервые получил барий, облучая уран нейтронами, а Лиза Мейтнер смогла объяснить, что произошло. Через несколько месяцев она же предсказала цепную реакцию. До постановки вопроса об атомной бомбе оставался один шаг.

Нет ничего удивительного в том, что хорошее описание этих открытий запало в душу подростка. Несколько нетипичнее то, что этот заряд сохранился в ней во всех последующих передрягах. А потом была война. Олег Лаврентьев успел поучаствовать в ее завершающей стадии, в Прибалтике. Затем перипетии службы забросили его на Сахалин. В части была относительно неплохая библиотека, а на свое денежное довольствие Лаврентьев, тогда уже сержант, выписал журнал «Успехи физических наук» , чем, видимо, произвел немалое впечатление на сослуживцев. Командование поддержало энтузиазм своего подчиненного. В 1948 году он читал лекции по ядерной физике офицерам части, а в следующем году получил аттестат зрелости, пройдя за год трехлетний курс в местной вечерней школе рабочей молодежи. Неизвестно, чему и как там на самом деле учили, но сомневаться в качестве образования младшего сержанта Лаврентьева не приходится - результат был нужен ему самому.

Как вспоминал он сам через много лет, мысль о возможности термоядерной реакции и ее использовании для получения энергии впервые посетила его в 1948 году, как раз при подготовке лекции для офицеров. В январе 1950 года Президент Трумэн, выступая перед Конгрессом, призвал к скорейшему созданию водородной бомбы. Это было ответом на первое советское ядерное испытание в августе предыдущего года. Ну а для младшего сержанта Лаврентьева это было толчком к немедленным действиям: ведь он-то знал, как ему на тот момент думалось, как сделать эту бомбу и опередить потенциального противника.

Первое письмо с описанием идеи, адресованное Сталину, осталось без ответа, и какие-либо его следы впоследствии найдены не были. Скорее всего, оно просто потерялось. Следующее письмо было отправлено надежнее: в ЦК ВКП(б) через Поронайский горком.

В этот раз реакция была заинтересованной. Из Москвы через Сахалинский обком пришла команда выделить настойчивому солдату охраняемую комнату и все необходимое для подробного описания предложений.

Спецработа

На этом месте уместно прервать рассказ о датах и событиях и обратиться к содержанию сделанных высшей советской инстанции предложений.

1. Основные идеи.

2. Опытная установка по преобразованию энергии литиево-водородных реакций в электрическую.

3. Опытная установка по преобразованию энергии урановых и трансурановых реакций в электрическую.

4. Литиево-водородная бомба (конструкция).

Далее О. Лаврентьев пишет, что подготовить части 2 и 3 в подробном виде не успел и вынужден ограничиться кратким конспектом, часть 1 тоже сыровата («написана весьма поверхностно»). По сути, в предложениях рассматриваются два устройства: бомба и реактор, при этом последняя, четвертая, часть - там, где предлагается бомба, - крайне лаконична, это всего несколько фраз, смысл которых сводится к тому, что все уже разобрано в первой части.

В таком виде, «на 12 листах», предложения Ларионова в Москве попали на рецензию к А.Д.Сахарову , тогда еще кандидату физматнаук, а главное, одному из тех людей, которые в СССР тех лет занимались вопросами термоядерной энергии, в основном подготовкой бомбы.

Сахаров выделил в предложении два основных момента: осуществление термоядерной реакции лития с водородом (их изотопов) и конструкция реактора. В написанном, вполне благожелательном, отзыве о первом пункте говорилось кратко - это не подходит.

Непростая бомба

Чтобы ввести читателя в контекст, необходимо сделать краткий экскурс в реальное положение дел. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно реагирующее с водой с образованием гидроксида лития и водорода. Последнее свойство дает возможность широко применять гидрид там, где нужно временно связать водород. Хорошим примером является воздухоплавание, но им список, конечно, не исчерпывается.

Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития - его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6 LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости (например, вокруг или, наоборот, внутри) ядерный заряд. Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития. Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово.

А
Б
В
Г
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…" alt="А Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…" src="/sites/default/files/images_custom/2017/07/bombh_explosion-ru.svg.png">

А Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…

/ © Википедия

Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием. Проблема в том, что оба они - газы, которые сложно содержать и перевозить, не говоря уже о том, чтобы запихнуть в бомбу. Получающаяся конструкция вполне пригодна для взрыва на испытаниях, таковые производились . Проблема только в том, что ее невозможно доставить «адресату» - размеры сооружения исключают такую возможность напрочь. Дейтерид лития, будучи твердым веществом, позволяет элегантно обойти эту проблему.

Изложенное здесь совсем не сложно для нас, живущих сегодня. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально.

Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же - это дейтерид легкого изотопа лития. Принципиальное отличие в том, что вместо реакции дейтерия с тритием автор предполагает реакцию лития с дейтерием и/или водородом. Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6 Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было.

Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию. Увы, даже это не сделало бы его автором открытия. Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы - это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог.

Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что? Заморозить врагов - милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности.

Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора.

Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических (один в другом) электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5–1 мегавольт, причем внутренний электрод (сетка) является отрицательным полюсом, а внешний - положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы (преимущественно, продукты реакции), двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, - это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки.

В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна - главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, - ничуть не меняет значения этого факта.

Как впоследствии неоднократно заявлял Андрей Дмитриевич Сахаров, именно письмо сержанта с Сахалина впервые навело его на мысль использовать поле для удержания плазмы в термоядерном реакторе. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле - магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях. А автора все равно надо поощрить за научную смелость.

Вскоре после отсылки предложений Олег Лаврентьев демобилизуется из армии, отправляется в Москву и становится студентом первого курса физфака МГУ. Имеющиеся источники говорят (с его слов), что сделал это он полностью самостоятельно, без протекции каких-либо инстанций.

«Инстанции», тем не менее, следили за его судьбой. В сентябре Лаврентьев встречается с И.Д.Сербиным , чиновником ЦК ВКП(б) и получателем его писем с Сахалина. По его поручению он описывает свое видение проблемы еще раз, обстоятельнее.

В самом начале следующего, 1951 года первокурсник Лаврентьев был вызван к министру измерительного приборостроения СССР Махневу , где познакомился с самим министром и своим рецензентом А.Д.Сахаровым. Надо заметить, что возглавляемое Махневым ведомство имело к измерительным приборам довольно отвлеченное отношение, его действительным назначением было обеспечение ядерной программы СССР. Сам Махнев был секретарем Специального комитета, председателем которого был всемогущий в ту пору Л.П.Берия . С ним наш студент познакомился через несколько дней. Сахаров снова присутствовал при встрече, но о его роли в ней практически ничего сказать нельзя.

По воспоминаниям О.А.Лаврентьева, он готовился рассказывать сановному начальнику о бомбе и реакторе, но Берию это как будто не интересовало. Разговор велся о самом госте, его достижениях, планах и родственниках. «Это были смотрины, - резюмировал Олег Александрович. - Ему хотелось, как я понял, посмотреть на меня и, возможно, на Сахарова, что мы за люди. По-видимому, мнение оказалось благоприятным».

Следствием «смотрин» стали необычные для советского первокурсника поблажки. Олегу Лаврентьеву была установлена персональная стипендия, выделена для жилья отдельная комната (правда, маленькая - 14 кв. м.), два персональных преподавателя по физике и математике. Он был освобожден от платы за обучение. Наконец, была организована доставка необходимой литературы.

Вскоре состоялось знакомство с техническими руководителями советской атомной программы Б.Л.Ванниковым , Н.И.Павловым и И.В.Курчатовым . Вчерашний сержант, за годы службы не видевший ни одного генерала даже издалека, теперь на равных беседовал сразу с двумя: Ванниковым и Павловым. Правда, вопросы задавал в основном Курчатов.

Очень похоже, что предложениям Лаврентьева после его знакомства с Берией послушно придавалось даже слишком большое значение. В Архиве Президента РФ лежит адресованное Берии и подписанное вышеупомянутыми тремя собеседниками предложение о создании «небольшой теоретической группы» для обсчета идей О. Лаврентьева. Была ли такая группа создана и если да, то с каким результатом, сейчас неизвестно.

Вход в Курчатовский инстутут. Современная фотография. / © Викимедиа

В мае наш герой получил пропуск в ЛИПАН - Лабораторию измерительных приборов Академии наук, ныне Институт им. Курчатова. Странное тогдашнее название тоже было данью всеобщей секретности. Олег был назначен практикантом в отдел электроаппаратуры с задачей ознакомиться с идущей уже работой над МТР (магнитным термоядерным реактором). Как и в университете, к особому гостю был прикреплен персональный гид, «специалист по газовым разрядам тов. Андрианов» - так гласит докладная записка на имя Берии.

Сотрудничество с ЛИПАНом уже тогда вышло достаточно напряженным. Там проектировали установку с удержанием плазмы магнитным полем, впоследствии ставшую токамаком, а Лаврентьев хотел работать над доработанной версией электромагнитной ловушки, восходившей к его сахалинским мыслям. В конце 1951 года в ЛИПАНе состоялось детальное обсуждение его проекта. Оппоненты не нашли в нем ошибок и в целом признали работу верной, но реализовывать отказались, решив «сосредоточить силы на главном направлении». В 1952 году Лаврентьев готовит новый проект с уточненными параметрами плазмы.

Надо отметить, что Лаврентьев в тот момент думал, что его предложение по реактору тоже запоздало, и коллеги из ЛИПАНа разрабатывают целиком собственную идею, пришедшую им в головы независимо и раньше. О том, что сами коллеги придерживаются иного мнения, он узнал существенно позднее.

Ваш благодетель умер

26 июня 1953 года был арестован и вскоре расстрелян Берия. Сейчас можно только догадываться, имел ли он какие-то конкретные планы в отношении Олега Лаврентьева, но на его судьбе утрата столь влиятельного покровителя сказалась весьма ощутимо.

В университете мне не только перестали давать повышенную стипендию, но и «вывернули» плату за обучение за прошедший год, фактически оставив без средств к существованию, - рассказывал много лет спустя Олег Александрович. - Я пробился на прием к новому декану и в полной растерянности услышал: «Ваш благодетель умер. Чего же вы хотите?» Одновременно в ЛИПАНе был снят допуск, и я лишился постоянного пропуска в лабораторию, где по существующей ранее договоренности должен был проходить преддипломную практику, а впоследствии и работать. Если стипендию потом все-таки восстановили, то допуск в институт я так и не получил.

После университета Лаврентьева так и не взяли на работу в ЛИПАН, единственное в СССР место, где тогда занимались термоядерным синтезом. Сейчас невозможно, да и бессмысленно, пытаться понять, виновата ли в этом репутация «человека Берии», какие-то личные сложности или что-то еще.

Наш герой отправился в Харьков, где в ХФТИ как раз создавался отдел плазменных исследований. Там он и сосредоточился над своей любимой темой - электромагнитными ловушками плазмы. В 1958 году была пущена установка С1, наконец-то показавшая жизнеспособность идеи. Следующее десятилетие ознаменовалось строительством еще нескольких установок, после чего идеи Лаврентьева стали восприниматься в научном мире всерьез.

Харьковский физико-технический институт, современное фото

В семидесятых предполагалось построить и запустить большую установку «Юпитер», которая должны была стать наконец полноценным конкурентом токамаков и стеллараторов, построенным на других принципах. К сожалению, пока новинка проектировалась, обстановка вокруг изменилась. В целях экономии средств установка была уменьшена вдвое. Потребовалась переделка проекта и расчетов. К моменту ее завершения технику пришлось уменьшать еще на треть - и, конечно, все снова пересчитывать. Запущенный наконец образец был вполне работоспособен, но до полноценных масштабов было, конечно, далеко.

Олег Александрович Лаврентьев до конца своих дней (его не стало в 2011 году) продолжал активную исследовательскую работу, много публиковался и, в общем, вполне состоялся как ученый. Но главная идея его жизни пока так и осталась непроверенной.

Водородная бомба (Hydrogen Bomb, HB, ВБ) — оружие массового поражения, обладающее невероятной разрушительной силой (ее мощность оценивается мегатоннами в тротиловом эквиваленте). Принцип действия бомбы и схема строения базируется на использовании энергии термоядерного синтеза ядер водорода. Процессы, протекающие во время взрыва, аналогичны тем, что протекают на звёздах (в том числе и на Солнце). Первое испытание пригодной для транспортировки на большие расстояния ВБ (проекта А.Д.Сахарова) было проведено в Советском Союзе на полигоне под Семипалатинском.

Термоядерная реакция

Солнце содержит в себе огромные запасы водорода, находящегося под постоянным действием сверхвысокого давления и температуры (порядка 15 млн градусов Кельвина). При такой запредельной плотности и температуре плазмы ядра атомов водорода хаотически сталкиваются друг с другом. Результатом столкновений становится слияние ядер, и как следствие, образование ядер более тяжёлого элемента — гелия. Реакции такого типа именуют термоядерным синтезом, для них характерно выделение колоссального количества энергии.

Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах. Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. вещества в секунду, выделяя при этом в космическое пространство непрерывный поток энергии.

Изотопы водорода

Самым простым из всех существующих атомов является атом водорода. В его состав входит всего один протон, образующий ядро, и единственный электрон, вращающийся вокруг него. В результате научных исследований воды (H2O), было установлено, что в ней в малых количествах присутствует так называемая «тяжёлая» вода. Она содержит «тяжёлые» изотопы водорода (2H или дейтерий), ядра которых, помимо одного протона, содержат так же один нейтрон (частицу, близкую по массе к протону, но лишённую заряда).

Науке известен также тритий — третий изотоп водорода, ядро которого содержит 1 протон и сразу 2 нейтрона. Для трития характерна нестабильность и постоянный самопроизвольный распад с выделением энергии (радиации), в результате чего образуется изотоп гелия. Следы трития находят в верхних слоях атмосферы Земли: именно там, под действием космических лучей молекулы газов, образующие воздух, претерпевают подобные изменения. Получение трития возможно также и в ядерном реакторе путём облучения изотопа литий-6 мощным потоком нейтронов.

Разработка и первые испытания водородной бомбы

В результате тщательного теоретического анализа, специалисты из СССР и США пришли к выводу, что смесь дейтерия и трития позволяет легче всего запускать реакцию термоядерного синтеза. Вооружившись этими знаниями, учёные из США в 50-х годах прошлого века принялись за создание водородной бомбы. И уже весной 1951 года, на полигоне Эниветок (атолл в Тихом океане) было проведено тестовое испытание, однако тогда удалось добиться лишь частичного термоядерного синтеза.

Прошло ещё чуть более года, и в ноябре 1952 года было проведено второе испытание водородной бомбы мощностью порядка 10 Мт в тротиловом эквиваленте. Однако тот взрыв трудно назвать взрывом термоядерной бомбы в современном понимании: по сути, устройство представляло собой крупную ёмкость (размером с трёхэтажный дом), наполненную жидким дейтерием.

В России тоже взялись за усовершенствование атомного оружия, и первая водородная бомба проекта А.Д. Сахарова была испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года. РДС-6 (данный тип оружия массового поражения прозвали «слойкой» Сахарова, так как его схема подразумевала последовательное размещение слоёв дейтерия, окружающих заряд-инициатор) имела мощность 10 Мт. Однако в отличие от американского «трёхэтажного дома», советская бомба была компактной, и её можно было оперативно доставить к месту выброски на территории противника на стратегическом бомбардировщике.

Приняв вызов, США в марте 1954 произвели взрыв более мощной авиабомбы (15 Мт) на испытательном полигоне на атолле Бикини (Тихий океан). Испытание стало причиной выброса в атмосферу большого количества радиоактивных веществ, часть из которых выпало с осадками за сотни километров от эпицентра взрыва. Японское судно «Счастливый дракон» и приборы, установленные на острове Рогелап, зафиксировали резкое повышение радиации.

Так как в результате процессов, происходящих при детонации водородной бомбы, образуется стабильный, безопасный гелий, ожидалось, что радиоактивные выбросы не должны превышать уровень загрязнения от атомного детонатора термоядерного синтеза. Но расчёты и замеры реальных радиоактивных осадков сильно разнились, причём как по количеству, так и по составу. Поэтому в руководстве США было принято решение временно приостановить проектирование данного вооружения до полного изучения его влияния на окружающую среду и человека.

Видео: испытания в СССР

Царь-бомба — термоядерная бомба СССР

Жирную точку в цепи набора тоннажа водородных бомб поставил СССР, когда 30 октября 1961 года на Новой Земле было проведено испытание 50-мегатонной (крупнейшей в истории) «Царь-бомбы » — результата многолетнего труда исследовательской группы А.Д. Сахарова. Взрыв прогремел на высоте 4 километра, а ударную волную трижды зафиксировали приборы по всему земному шару. Несмотря на то, что испытание не выявило никаких сбоев, бомба на вооружение так и не поступила. Зато сам факт обладания Советами таким вооружением произвёл неизгладимое впечатление на весь мир, а в США прекратили набирать тоннаж ядерного арсенала. В России, в свою очередь, решили отказаться от ввода на боевое дежурство боеголовок с водородными зарядами.

Водородная бомба — сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов.

Сначала происходит детонация заряда-инициатора, находящегося внутри оболочки ВБ (миниатюрная атомная бомба), результатом которой становится мощный выброс нейтронов и создание высокой температуры, требуемой для начала термоядерного синтеза в основном заряде. Начинается массированная нейтронная бомбардировка вкладыша из дейтерида лития (получают соединением дейтерия с изотопом лития-6).

Под действием нейтронов происходит расщепление лития-6 на тритий и гелий. Атомный запал в этом случае становится источником материалов, необходимых для протекания термоядерного синтеза в самой сдетонировавшей бомбе.

Смесь трития и дейтерия запускает термоядерную реакцию, вследствие чего происходит стремительное повышение температуры внутри бомбы, и в процесс вовлекается всё больше и больше водорода.
Принцип действия водородной бомбы подразумевает сверхбыстрое протекание данных процессов (устройство заряда и схема расположения основных элементов способствует этому), которые для наблюдателя выглядят мгновенными.

Супербомба: деление, синтез, деление

Последовательность процессов, описанных выше, заканчивается после начала реагирования дейтерия с тритием. Далее было решено использовать деление ядер, а не синтез более тяжёлых. После слияния ядер трития и дейтерия выделяется свободный гелий и быстрые нейтроны, энергии которых достаточно для инициации начала деления ядер урана-238. Быстрым нейтронам под силу расщепить атомы из урановой оболочки супербомбы. Расщепление тонны урана генерирует энергию порядка 18 Мт. При этом энергия расходуется не только на создание взрывной волны и выделения колоссального количества тепла. Каждый атом урана распадается на два радиоактивных «осколка». Образуется целый «букет» из различных химических элементов (до 36) и около двухсот радиоактивных изотопов. Именно по этой причине и образуются многочисленные радиоактивные осадки, регистрируемые за сотни километров от эпицентра взрыва.

После падения «железного занавеса», стало известно, что в СССР планировали разработку «Царь бомбы», мощностью в 100 Мт. Из-за того, что тогда не было самолёта, способного нести столь массивный заряд, от идеи отказались в пользу 50 Мт бомбы.

Последствия взрыва водородной бомбы

Ударная волна

Взрыв водородной бомбы влечёт масштабные разрушения и последствия, а первичное (явное, прямое) воздействие имеет тройственный характер. Самое очевидное из всех прямых воздействий — ударная волна сверхвысокой интенсивности. Её разрушительная способность уменьшается при удалении от эпицентра взрыва, а так же зависит от мощности самой бомбы и высоты, на которой произошла детонация заряда.

Тепловой эффект

Эффект от теплового воздействия взрыва зависит от тех же факторов, что и мощность ударной волны. Но к ним добавляется ещё один — степень прозрачности воздушных масс. Туман или даже незначительная облачность резко уменьшает радиус поражения, на котором тепловая вспышка может стать причиной серьёзных ожогов и потери зрения. Взрыв водородной бомбы (более 20 Мт) генерирует невероятное количество тепловой энергии, достаточной, чтобы расплавить бетон на расстоянии 5 км, выпарить воду практически всю воду из небольшого озера на расстоянии в 10 км, уничтожить живую силу противника, технику и постройки на том же расстоянии. В центре образуется воронка диаметром 1-2 км и глубиной до 50 м, покрытая толстым слоем стекловидной массы (несколько метров пород, имеющих большое содержание песка, почти мгновенно плавятся, превращаясь в стекло).

Согласно расчётам, полученным в ходе реальных испытаний, люди получают 50% вероятность остаться в живых, если они:

• Находятся в железобетонном убежище (подземном) в 8 км от эпицентра взрыва (ЭВ);
• Находятся в жилых домах на расстоянии 15 км от ЭВ;
• Окажутся на открытой территории на расстоянии более 20 км от ЭВ при плохой видимости (для «чистой» атмосферы минимальное расстояние в этом случае составит 25 км).

С удалением от ЭВ резко возрастает и вероятность остаться в живых у людей, оказавшихся на открытой местности. Так, на удалении в 32 км она составит 90-95%. Радиус в 40-45 км является предельным для первичного воздействия от взрыва.

Огненный шар

Ещё одним явным воздействием от взрыва водородной бомбы являются самоподдерживающиеся огненные бури (ураганы), образующиеся вследствие вовлекания в огненный шар колоссальных масс горючего материала. Но, несмотря на это, самым опасным по степени воздействия последствием взрыва окажется радиационное загрязнение окружающей среды на десятки километров вокруг.

Радиоактивные осадки

Возникший после взрыва огненный шар быстро наполняется радиоактивными частицами в огромных количествах (продукты распада тяжёлых ядер). Размер частиц настолько мал, что они, попадая в верхние слои атмосферы, способны пребывать там очень долго. Всё, до чего дотянулся огненный шар на поверхности земли, моментально превращается в пепел и пыль, а затем втягивается в огненный столб. Вихри пламени перемешивают эти частички с заряженными частицами, образуя опасную смесь радиоактивной пыли, процесс оседания гранул которой растягивается на долгое время.

Крупная пыль оседает довольно быстро, а вот мелкая разносится воздушными потоками на огромные расстояния, постепенно выпадая из новообразованного облака. В непосредственной близости от ЭВ оседают крупные и наиболее заряженные частицы, в сотнях километров от него всё ещё можно встретить различимые глазом частицы пепла. Именно они образуют смертельно опасный покров, толщиной в несколько сантиметров. Каждый кто окажется рядом с ним, рискует получить серьёзную дозу облучения.

Более мелкие и неразличимые частицы могут «парить» в атмосфере долгие годы, многократно огибая Землю. К тому моменту, когда выпадут на поверхность, они изрядно теряют радиоактивность. Наиболее опасен стронций-90, имеющий период полураспада 28 лет и генерирующий стабильное излучение на протяжении всего этого времени. Его появление определяется приборами по всему миру. «Приземляясь» на траву и листву, он становится вовлечённым в пищевые цепи. По этой причине у людей, находящихся за тысячи километров от мест испытаний при обследовании обнаруживается стронций-90, накапливаемый в костях. Даже если его содержание крайне невелико, перспектива оказаться «полигоном для хранения радиоактивных отходов» не сулит человеку ничего хорошего, приводя к развитию костных злокачественных новообразований. В регионах России (а также других стран), близких к местам пробных запусков водородных бомб, до сих пор наблюдается повышенный радиоактивный фон, что ещё раз доказывает способность этого вида вооружения оставлять значительные последствия.

Видео о водородной бомбе

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Водородная бомба

Термоя́дерное ору́жие - тип оружия массового поражения , разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжёлые (например, синтеза двух ядер атомов дейтерия (тяжелого водорода) в одно ядро атома гелия), при которой выделяется колоссальное количество энергии . Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым». Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления.

Общее описание

Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития - дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода - дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.

Дейтерид лития-6 - твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий (обычное состояние которого в нормальных условиях - газ) при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент - литий-6 - это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития . Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития:

В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше.

Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру (порядка 50 млн градусов), в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба . Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий.

Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию (234), которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной (термоядерной) бомбы. Если корпус бомбы изготовлен из природного урана, то быстрые нейтроны (уносящие 70 % энергии, выделяющейся при реакции (242)) вызывают в нем новую цепную неуправляемую реакцию деления. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности.

Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы.

Устройство термоядерного боеприпаса

Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб (водородная или термоядерная бомба ), так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет.

История

СССР

Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году (еще до испытания первой советской ядерной бомбы) Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера-Улама . В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза - дейтерида лития в смеси с тритием («первая идея Сахарова»). Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления малоэффективно увеличивал общую мощность устройства (современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз). Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки. Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» (первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа (Джозефа) Сталина «Дядя Джо»). Мощность взрыва была эквивалентна 400 килотоннам при кпд всего 15 - 20 %. Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн.

После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий.

В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный (деление) и вторичный (синтез) заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом («лучевая имплозия»). «Третья идея» Сахарова была проверена в ходе испытаний «РДС-37» мощностью 1.6 мегатонн в ноябре 1955 года. Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов.

Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95 . КПД устройства составил почти 97 %, и изначально оно было рассчитано на мощность в 100 мегатонн, урезанных впоследствии волевым решением руководства проекта вдвое. Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы.

США

Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта . Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь.

Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам . Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость. Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию(обжатие) и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма.

В мире существует немалое количество различных политических клубов. Большая, теперь уже, семерка, Большая двадцатка, БРИКС, ШОС, НАТО, Евросоюз, в какой-то степени. Однако ни один из этих клубов не может похвастаться уникальной функцией – способностью уничтожить мир таким, каким мы его знаем. Подобными возможностями обладает «ядерный клуб».

На сегодняшний день существует 9 стран, обладающих ядерным оружием:

• Россия;
• Великобритания;
• Франция;
• Индия
• Пакистан;
• Израиль;
• КНДР.

Страны выстроены по мере появления у них в арсенал ядерного оружия. Если бы список был выстроен по количеству боеголовок, то Россия оказалась бы на первом месте с ее 8000 единицами, 1600 из которых можно запускать хоть сейчас. Штаты отстают всего на 700 единиц, но «под рукой» у них на 320 зарядов больше.«Ядерный клуб» — понятие сугубо условное, никакого клуба на самом деле нет. Между странами есть ряд соглашений по нераспространению и сокращению запасов ядерного оружия.

Первые испытания атомной бомбы, как известно, произвела США еще в 1945. Это оружие было испытано в «полевых» условиях Второй Мировой на жителях японских городов Хиросима и Нагасаки. Они действуют по принципу деления. Во время взрыва запускается цепная реакция, которая провоцирует деления ядер на два, с сопутствующим высвобождением энергии. Для этой реакции в основном используют уран и плутоний. С этими элементами и связаны наши представления о том, из чего делаются ядерные бомбы. Так как в природе уран встречается лишь в виде смеси трех изотопов, из которых только один способен поддерживать подобную реакцию, необходимо производить обогащение урана. Альтернативой является плутоний-239, который не встречается в природе, и его нужно производить из урана.

Если в урановой бомбе идет реакция деления, то в водородной реакция слияния - в этом суть того, чем отличается водородная бомба от атомной. Все мы знаем, что солнце дает нам свет, тепло, и можно сказать жизнь. Те же самые процессы, что происходят на солнце, могут с легкостью уничтожать города и страны. Взрыв водородной бомбы рожден реакцией синтеза легких ядер, так называемого термоядерного синтеза. Это «чудо» возможно благодаря изотопам водорода – дейтерию и тритию. Собственно поэтому бомба и называется водородной. Также можно увидеть название «термоядерная бомба», по реакции, которая лежит в основе этого оружия.

После того, как мир увидел разрушительную силу ядерного оружия, в августе 1945 года, СССР начало гонку, которая продолжалась до момента его распада. США первыми создали, испытали и применили ядерное оружие, первыми произвели подрыв водородной бомбы, но на счет СССР можно записать первое изготовление компактной водородной бомбы, которую можно доставить противнику на обычном Ту-16. Первая бомба США была размером с трехэтажный дом, от водородной бомбы такого размер мало толку. Советы получили такое оружие уже в 1952, в то время как первая «адекватная» бомба Штатов была принята на вооружение лишь в 1954. Если оглянуться назад и проанализировать взрывы в Нагасаки и Хиросиме, то можно прийти к выводу, что они не были такими уж мощными. Две бомбы в сумме разрушили оба города и убили по разным данным до 220 000 человек. Ковровые бомбардировки Токио в день могли уносить жизни 150-200 000 человек и без всякого ядерного оружия. Это связано с малой мощностью первых бомб — всего несколько десятков килотонн в тротиловом эквиваленте. Водородные же бомбы испытывали с прицелом на преодоление 1 мегатонны и более.

Первая Советская бомба была испытана с заявкой на 3 Мт, но в итоге испытывали 1.6 Мт.

Мощнейшая водородная бомба была испытана Советами в 1961 году. Ее мощность достигла 58-75 Мт, при заявленных 51 Мт. «Царь» поверг мир в легкий шок, в прямом смысле. Ударная волна обошла планету три раза. На полигоне (Новая Земля) не осталось ни одной возвышенности, взрыв было слышно на расстоянии 800км. Огненный шар достиг диаметра почти 5км, «гриб» вырос на 67км, а диаметр его шапки составил почти 100км. Последствия такого взрыва в крупном городе тяжело представить. По мнению многих экспертов, именно испытание водородной бомбы такой мощности (Штаты располагали на тот момент бомбами вчетверо меньше по силе) стало первым шагом к подписанию различных договоров по запрету ядерного оружия, его испытания и сокращению производства. Мир впервые задумался о собственной безопасности, которая действительно стояла под угрозой.

Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии. Силы, отталкивающие ядра, колоссальны, поэтому для того, чтобы атомы сблизилась достаточно близко для слияния, температура должна быть просто огромной. Ученые уже который век ломают голову над холодным термоядерным синтезом, так сказать пытаются сбросить температуру синтеза до комнатной, в идеале. В этом случае человечеству откроется доступ к энергии будущего. Что же до термоядерной реакции в настоящее время, то для ее запуска по-прежнему нужно зажигать миниатюрное солнце здесь на Земле — обычно в бомбах используют урановый или плутониевый заряд для старта синтеза.

Помимо описанных выше последствий от использования бомбы в десятки мегатонн, водородная бомба, как и любое ядерное оружие, имеет ряд последствий от применения. Некоторые люди склонны считать, что водородная бомба — «более чистое оружие», чем обычная бомба. Возможно, это связано с названием. Люди слышат слово «водо» и думают, что это как-то связано с водой и водородом, а следовательно последствия не такие плачевные. На самом деле это конечно не так, ведь действие водородной бомбы основано на крайне радиоактивных веществах. Теоретически возможно сделать бомбу без уранового заряда, но это нецелесообразно ввиду сложности процесса, поэтому чистую реакцию синтеза «разбавляют» ураном, для увеличения мощности. При этом количество радиоактивных осадков вырастает до 1000%. Все, что попадает в огненный шар, будет уничтожено, зона в радиусе поражения станет необитаемой для людей на десятилетия. Радиоактивные осадки могут нанести вред здоровью людей в сотнях и тысячах километров. Конкретные цифры, площадь заражения можно рассчитать, зная силу заряда.

Однако разрушение городов — не самое страшное, что может случиться «благодаря» оружию массового поражения. После ядерной войны мир не будет полностью уничтожен. На планете останутся тысячи крупных городов, миллиарды людей и лишь небольшой процент территорий потеряет свой статус «пригодная для жизни». В долгосрочной перспективе весь мир окажется под угрозой из-за так называемой «ядерной зимы». Подрыв ядерного арсенала «клуба» может спровоцировать выброс в атмосферу достаточного количества вещества (пыли, сажи, дыма), чтобы «убавить» яркость солнца. Пелена, которая может разнестись по всей планете, уничтожит урожаи на несколько лет вперед, провоцируя голод и неизбежное сокращение населения. В истории уже был «год без лета», после крупного извержения вулкана в 1816, поэтому ядерная зима выглядит более чем реально. Опять же в зависимости от того, как будет протекать война, мы можем получить следующие виды глобального изменения климата:

• похолодание на 1 градус, пройдет незаметно;
• ядерная осень – похолодание на 2-4 градуса, возможны неурожаи и усиление образования ураганов;
• аналог «года без лета» — когда температура упала значительно, на несколько градусов на год;
• малый ледниковый период – температура может упасть на 30 – 40 градусов на значительное время, будет сопровождаться депопуляцией ряда северных зон и неурожаями;
• ледниковый период – развитие малого ледникового периода, когда отражение солнечных лучей от поверхности может достичь некой критической отметки и температура продолжит падать, отличие лишь в температуре;
• необратимое похолодание – это совсем печальный вариант ледникового периода, который под влиянием множества факторов превратит Землю в новую планету.

Теория ядерной зимы постоянно подвергается критике, ее последствия выглядят немного раздутыми. Однако не стоит сомневаться в ее неминуемом наступлении при каком-либо глобальном конфликте с применением водородных бомб.

Холодная война давно позади, и поэтому ядерную истерию можно увидеть разве что в старых голливудских фильмах и на обложках раритетных журналов и комиксов. Несмотря на это, мы можем находиться на пороге, пусть и не большого, но серьезного ядерного конфликта. Все это благодаря любителю ракет и герою борьбы с империалистическими замашками США – Ким Чен Ыну. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики. Конечно, правительство Северной Кореи постоянно сообщает о том, что им удалось изготовить новые бомбы, пока что в живую их никто не видел. Естественно Штаты и их союзники – Япония и Южная Корея, немного более обеспокоены наличием, пусть даже и гипотетическим, подобного оружия у КНДР. Реалии таковы, что на данный момент у КНДР не достаточно технологий для успешной атаки на США, о которой они каждый год заявляют на весь мир. Даже атака на соседние Японию или Юг могут быть не очень успешными, если вообще состоятся, но с каждым годом опасность возникновения нового конфликта на корейском полуострова растет.