Vannbomben (Hydrogen Bomb, HB, WB) er et masseødeleggelsesvåpen, som har en utrolig ødeleggende kraft (dens kraft er estimert av megatoner i TNT-ekvivalent). Operasjonsprinsippet for bomben og strukturskjemaet er basert på bruk av energien til termonukleær syntese av hydrogenkjerne. Prosessene som oppstår under eksplosjonen, ligner de som skjer på stjernene (inkludert solen). Den første testen av WB egnet for transport over lange avstander (prosjektet A.D. Sakharov) ble gjennomført i Sovjetunionen på stedet nær Semipalatinsk.
Termonuklear reaksjon
Solen inneholder enorme reserver av hydrogen, som er under konstant effekt av ultrahøyt trykk og temperatur (ca 15 millioner Kelvin). Ved en slik ekstrem tetthet og plasmatemperatur kolliderer kjernene av hydrogenatomer tilfeldig med hverandre. Resultatet av kollisjoner er en kjernefysisk fusjon, og som følge derav dannelsen av kjerne av et tyngre element - helium. Reaksjoner av denne typen kalles termonukleær fusjon, de er preget av frigjøring av enorme mengder energi.
Fysikkloven forklarer energiforløpet under en termonukleær reaksjon som følger: En del av massen av lyskjerne involvert i dannelsen av tyngre elementer forblir ubrukelig og blir til ren energi i enorme mengder. Det er derfor vår celestiale kropp taper omtrent 4 millioner tonn materie per sekund, mens det frigjøres en kontinuerlig strøm av energi inn i det ytre rommet.
Hydrogenisotoper
Den enkleste av alle eksisterende atomer er et hydrogenatom. Den består av bare en proton, som danner kjernen, og den eneste elektronen roterer rundt den. Som et resultat av vitenskapelige studier av vann (H2O) ble det funnet at såkalt "tungt" vann er tilstede i det i små mengder. Den inneholder "tunge" isotoper av hydrogen (2H eller deuterium), hvis kjerner i tillegg til en proton inneholder også et nøytron (en partikkel som er nær i massen til en proton, men uten kostnad).
Vitenskapen kjenner også tritium, den tredje isotopen av hydrogen, hvis kjerne inneholder 1 proton og 2 nøytroner samtidig. Tritium er preget av ustabilitet og konstant spontan forfall med frigjøring av energi (stråling), som et resultat av hvilken en heliumisotop dannes. Traktorer av tritium finnes i de øvre lagene i jordens atmosfære: det er under påvirkning av kosmiske stråler at molekylene av gasser som danner luften gjennomgår lignende forandringer. Det er også mulig å skaffe tritium i en atomreaktor ved å bestråle litium-6-isotopen med en kraftig neutronflux.
Utvikling og første tester av hydrogenbomben
Som et resultat av en grundig teoretisk analyse kom spesialister fra USSR og USA til den konklusjon at blandingen av deuterium og tritium gjør det lettere å starte reaksjonen av termonukleær fusjon. Bevæpnet med denne kunnskapen begynte forskere fra USA på 50-tallet i forrige århundre å skape en hydrogenbombe. Og våren 1951 ble det utført en testtest på Enyvetok-siden (en atoll i Stillehavet), men da ble det kun oppnådd delvis termonukleær fusjon.
Litt mer enn et år gikk, og i november 1952 ble den andre testen av en hydrogenbombe med en kraft på ca 10 Mt i TNT utført. Imidlertid kan den eksplosjonen knapt kalles en eksplosjon av en termonukleær bombe i moderne forstand: Faktisk var enheten en stor beholder (størrelsen på et tre-etasjers hus) fylt med flytende deuterium.
Også i Russland tok de forbedring av atomvåpen, og den første hydrogenbomben av prosjektet A.D. Sakharov ble testet på Semipalatinsk teststed 12. august 1953. RDS-6 (denne typen masseødeleggelsesvåpen ble kalt Sakharovs "puff", siden ordningen innebar at sekvensiell distribusjon av deuteriumlagene som omgir ladningsinitiatoren) hadde en kraft på 10 Mt. I motsetning til den amerikanske "treetasjesbygningen" var den sovjetiske bomben kompakt, og den kunne raskt leveres til et angrep på fiendens territorium på en strategisk bomber.
Etter å ha akseptert utfordringen, i mars 1954, gjorde USA en eksplosjon av en kraftigere luftbombe (15 Mt) på teststedet på Bikini Atoll (Stillehavet). Testen var årsaken til utslipp til atmosfæren av en stor mengde radioaktive stoffer, hvorav noen falt med nedbør hundrevis av kilometer fra eksplosjonens epicenter. Det japanske fartøyet "Happy Dragon" og enheter installert på øya Rogelap, registrerte en kraftig økning i stråling.
Siden et resultat av prosessene som oppstår under detonasjonen av hydrogenbomben, dannes stabilt, trygt helium, var det forventet at radioaktive utslipp ikke bør overstige nivået av forurensning fra atomdetonatoren av termonukleær fusjon. Men beregningene og målingene av ekte radioaktive nedfall varierte sterkt, både i mengde og sammensetning. Derfor besluttet den amerikanske ledelsen å midlertidig suspendere utformingen av dette våpenet til en full studie av dens innvirkning på miljøet og mennesket.
Video: Tester i Sovjetunionen
Tsar Bomb - USSR termonuclear bomb
Fettpunktet i kjeden av hydrogenbomber tonnasje ble satt av Sovjetunionen da den 30. oktober 1961 ble en 50-megaton (den største i historien) "Tsar-bomb" -test utført på Novaya Zemlya - resultatet av forskningsgruppens langsiktige arbeid AD Sakharov. Eksplosjonen tordnet på en høyde på 4 kilometer, og sjokkbølger ble registrert tre ganger over enheter rundt om i verden. Til tross for at testen ikke avslørte noen feil, kom bomben aldri i tjeneste. Men selve faktumet av sovjetens besittelse av slike våpen har gjort et uutslettelig inntrykk på hele verden, mens de i USA har sluttet å få tonnasje av et atomvåpenarsenal. I Russland, i sin tur, bestemte de seg for å forlate introduksjonen av warheads med hydrogen avgifter på kamptjeneste.
Prinsippet om hydrogenbomben
Vannbomben er den mest komplekse tekniske enheten, hvor eksplosjonen krever sekvensiell flyt av en rekke prosesser.
For det første er det en detonasjon av initiatorladningen inne i skallet til WB (miniatyr atombomben), noe som resulterer i en kraftig utstøting av nøytroner og opprettelsen av en høy temperatur som kreves for starten av termonukleær fusjon i hovedladningen. En massiv neutronbombardement av en litium deuteridforingsinnpakning begynner (produsert ved å kombinere deuterium med litium-6-isotop).
Under virkningen av nøytroner splittes litium-6 i tritium og helium. Atomsikringen i dette tilfellet blir en kilde til materialer som er nødvendige for forekomsten av termonukleær fusjon i selve detonert bombe.
En blanding av tritium og deuterium utløser en termonuklear reaksjon, som et resultat av hvilken det er en rask økning i temperaturen inne i bomben, og mer og mer hydrogen er involvert i prosessen.
Brønnbombeens prinsipp innebærer en ultrafast strøm av disse prosessene (ladningsanordningen og utformingen av hovedelementene bidrar til dette), som ser øyeblikkelig ut til observatøren.
Superbomb: divisjon, syntese, divisjon
Sekvensen av prosesser beskrevet ovenfor slutter etter utbruddet av deuteriumreaksjon med tritium. Videre ble det besluttet å bruke kjernefysisk fisjon, snarere enn syntese av tyngre seg. Etter fusjon av kjernene av tritium og deuterium frigjøres gratis helium og raske nøytroner, som har nok energi til å starte fisjonen av uran-238. Raske nøytroner kan dele atomer fra uranhyllen til en superbomb. Spaltningen av massevis av uran genererer energi i størrelsesorden 18 Mt. I dette tilfellet blir energi brukt ikke bare på å skape en blastbølge og slippe ut en enorm mengde varme. Hvert atom av uran faller inn i to radioaktive "fragmenter". Danner en hel "bukett" av ulike kjemiske elementer (opptil 36) og omtrent to hundre radioaktive isotoper. Det er derfor mange radioaktive nedfall genereres, registrert hundrevis av kilometer fra eksplosjonens epicenter.
Etter fallet av jernjernet ble det kjent at Sovjetunionen planla å utvikle en "bombeens konge" med en kapasitet på 100 Mt. På grunn av det faktum at det på det tidspunktet ikke var noe fly som kunne bære en så stor belastning, ble ideen forlatt til fordel for bomben på 50 Mt.
Konsekvensene av en hydrogen bombe eksplosjon
Sjokkbølge
Væskebombens eksplosjon innebærer storskala ødeleggelse og konsekvenser, og den primære (eksplisitte, direkte) effekten har en tredelt karakter. Den mest åpenbare av alle de direkte effektene er en ultrahøy intensitets støtbølge. Dens ødeleggende evne reduseres med avstand fra eksplosjonens epicenter, og avhenger også av bombenes kraft og høyden som ladningen detonerer.
Varme effekt
Effekten av varme fra en eksplosjon avhenger av de samme faktorene som kraften til sjokkbølgen. Men en ekstra er lagt til dem - graden av gjennomsiktighet i luftmassene. Tåke eller til og med en liten overskyethet reduserer drastens radius drastisk, hvor det kan oppstå alvorlige brannskader og tap av syn. Vannbombeeksplosjonen (over 20 Mt) genererer en utrolig mengde termisk energi, som er nok til å smelte betong på en avstand på 5 km, fordampe vann nesten vann fra en liten innsjø i en avstand på 10 km, ødelegge fiendens mannskap, utstyr og bygninger på samme avstand . En trakt med en diameter på 1-2 km og en dybde på 50 m er dannet i midten, dekket med et tykt lag av glassaktig masse (flere meter med stein med høyt sandinnhold smelter nesten umiddelbart og blir til glass).
Ifølge beregningene oppnådd under de faktiske testene, får folk 50% sjanse til å holde seg i live hvis de:
- De befinner seg i et betonghem (underjordisk), 8 km fra eksplosjonens epicenter (EV);
- Ligger i boligbygg i en avstand på 15 km fra EV;
- De vil være i et åpent område på en avstand på mer enn 20 km fra EV i dårlig synlighet (for en "ren" atmosfære er minimumsavstanden i dette tilfellet 25 km).
Med avstanden fra EV, øker sannsynligheten for å holde seg levende hos mennesker som befinner seg i et åpent område, dramatisk. Så, i en avstand på 32 km, vil det være 90-95%. En radius på 40-45 km er grensen for den primære effekten av en eksplosjon.
ildkule
En annen åpenbar effekt av hydrogenbombens eksplosjon er selvbærende firestorms (orkaner), som dannes som et resultat av at de enorme massene av brennbart materiale blir trukket inn i ildkulen. Men til tross for dette vil den farligste av eksplosjonsgraden være strålingsforurensning av miljøet flere kilometer rundt.
nedfall
Fireballen som oppstod etter eksplosjonen, fylles raskt med radioaktive partikler i store mengder (nedbrytningsprodukter av tunge kjerner). Partikkelstørrelsen er så liten at de, i den øvre atmosfæren, er i stand til å bli der i svært lang tid. Alt som ildkulen har nådd på jordens overflate, blir øyeblikkelig aske og støv, og dras deretter inn i brannstøtten. Vortexes of flame rør disse partiklene med ladede partikler, og danner en farlig blanding av radioaktivt støv, hvor prosessen med sedimentering av granulatene strekker seg over lang tid.
Grovt støv avgjøres ganske raskt, men fint støv transporteres med luft over lange avstander, og faller gradvis ut av den nylig dannede skyen. I umiddelbar nærhet av EV, deponeres de største og mest ladede partiklene, og askepartikler som er synlige ved øyet, kan fremdeles finnes hundrevis av kilometer unna det. De danner et dødelig deksel, flere centimeter tykk. Alle som kommer til å være nær ham, risikerer å få en alvorlig dose stråling.
Mindre og uløselige partikler kan "float" i atmosfæren i mange år, og bøye seg rundt jorden mange ganger. Når de faller til overflaten, er de ganske tapt radioaktivitet. Den farligste strontium-90, som har en halveringstid på 28 år, og genererer en stabil stråling gjennom hele denne tiden. Utseendet er bestemt av instrumenter rundt om i verden. "Landing" på gress og løvverk, blir han involvert i matkjeder. Av denne grunn er personer som er tusenvis av kilometer fra teststedene under undersøkelsen funnet strontium-90, akkumulert i beinene. Selv om innholdet er ekstremt lite, er utsikten for å være "et sted for lagring av radioaktivt avfall" ikke bra for en person, noe som fører til utvikling av ben-maligne svulster. I regionene i Russland (og også andre land) nær steder for prøveutslipp av hydrogenbomber, observeres det fortsatt en økt radioaktiv bakgrunn som igjen viser evnen til denne typen våpen til å etterlate betydelige konsekvenser.
