Bomba atomowa i bomba wodorowa to potężna broń, która wykorzystuje reakcje jądrowe jako źródło energii wybuchowej. Naukowcy po raz pierwszy opracowali technologię broni nuklearnej podczas II wojny światowej.
Bomby atomowe zostały użyte podczas rzeczywistej wojny tylko dwukrotnie, za każdym razem przez Stany Zjednoczone przeciwko Japonii pod koniec II wojny światowej. Po wojnie nastąpił okres rozprzestrzeniania broni nuklearnej, a podczas zimnej wojny Stany Zjednoczone i Związek Radziecki walczyły o dominację w światowym wyścigu zbrojeń nuklearnych.
Czym jest bomba wodorowa, jak działa, zasada działania ładunku termojądrowego i kiedy przeprowadzono pierwsze testy w ZSRR – opisano poniżej.
Jak działa bomba atomowa?
Po tym, jak niemieccy fizycy Otto Hahn, Lise Meitner i Fritz Strassmann odkryli w Berlinie w 1938 roku zjawisko rozszczepienia jądrowego, pojawiła się możliwość stworzenia broni o niezwykłej mocy.
Kiedy atom materiału radioaktywnego rozpada się na lżejsze atomy, następuje nagłe i potężne uwolnienie energii.
Odkrycie rozszczepienia jądrowego otworzyło możliwości wykorzystania technologii nuklearnej, w tym broni.
Bomba atomowa to broń, która czerpie energię wybuchową wyłącznie z reakcji rozszczepienia.
Zasada działania bomby wodorowej lub ładunku termojądrowego opiera się na połączeniu rozszczepienia jądrowego i syntezy jądrowej.
Fuzja jądrowa to inny rodzaj reakcji, w której lżejsze atomy łączą się, uwalniając energię. Na przykład w wyniku reakcji syntezy jądrowej atom helu powstaje z atomów deuteru i trytu, uwalniając energię.
Projekt Manhattan
Projekt Manhattan to kryptonim amerykańskiego projektu mającego na celu opracowanie praktycznej bomby atomowej podczas II wojny światowej. Projekt Manhattan powstał w odpowiedzi na wysiłki niemieckich naukowców, którzy od lat trzydziestych XX wieku pracowali nad bronią wykorzystującą technologię nuklearną.
28 grudnia 1942 roku prezydent Franklin Roosevelt zezwolił na utworzenie Projektu Manhattan, mającego na celu zgromadzenie różnych naukowców i urzędników wojskowych pracujących nad badaniami nuklearnymi.
Większość prac wykonano w Los Alamos w Nowym Meksyku pod kierunkiem fizyka teoretycznego J. Roberta Oppenheimera.
16 lipca 1945 roku na odległej pustyni w pobliżu Alamogordo w stanie Nowy Meksyk pomyślnie przetestowano pierwszą bombę atomową o mocy odpowiadającej 20 kilotonom trotylu. Wybuch bomby wodorowej stworzył ogromną chmurę w kształcie grzyba o wysokości około 150 metrów i zapoczątkował erę atomową.
Jedyne zdjęcie pierwszej na świecie eksplozji atomowej, wykonane przez amerykańskiego fizyka Jacka Aebi Dziecko i grubas
Do 1945 roku naukowcy z Los Alamos opracowali dwa różne typy bomb atomowych – broń opartą na uranie zwaną „Baby” i broń opartą na plutonie o nazwie „Fat Man”.
Choć wojna w Europie zakończyła się w kwietniu, walki na Pacyfiku pomiędzy siłami japońskimi i amerykańskimi trwały nadal.
Pod koniec lipca prezydent Harry Truman w Deklaracji Poczdamskiej wezwał Japonię do kapitulacji. Deklaracja obiecywała „szybkie i całkowite zniszczenie”, jeśli Japonia się nie podda.
6 sierpnia 1945 roku Stany Zjednoczone zrzuciły pierwszą bombę atomową z bombowca B-29 zwanego Enola Gay na japońskie miasto Hiroszima.
Eksplozja „Baby” odpowiadała 13 kilotonom trotylu, zrównała z ziemią pięć mil kwadratowych miasta i natychmiast zabiła 80 000 ludzi. Dziesiątki tysięcy ludzi zginęło później w wyniku narażenia na promieniowanie.
Japończycy kontynuowali walkę, a trzy dni później Stany Zjednoczone zrzuciły drugą bombę atomową na miasto Nagasaki. W wyniku eksplozji Grubasa zginęło około 40 000 osób.
Powołując się na niszczycielską moc „nowej i najbardziej brutalnej bomby”, japoński cesarz Hirohito ogłosił 15 sierpnia kapitulację swojego kraju, kończąc II wojnę światową.
Zimna wojna
W latach powojennych Stany Zjednoczone były jedynym krajem posiadającym broń nuklearną. Początkowo ZSRR nie miał wystarczających osiągnięć naukowych i surowców, aby stworzyć głowice nuklearne.
Ale dzięki wysiłkom radzieckich naukowców, danym wywiadowczym i odkryciu regionalnych źródeł uranu w Europie Wschodniej, 29 sierpnia 1949 r. ZSRR przetestował swoją pierwszą bombę atomową. Urządzenie do bomby wodorowej zostało opracowane przez akademika Sacharowa.
Od broni atomowej po broń termojądrową
Stany Zjednoczone odpowiedziały w 1950 r., uruchamiając program opracowania bardziej zaawansowanej broni termojądrowej. Rozpoczął się wyścig zbrojeń w okresie zimnej wojny, a testy i badania nuklearne stały się celami na dużą skalę dla kilku krajów, zwłaszcza Stanów Zjednoczonych i Związku Radzieckiego.
w tym roku Stany Zjednoczone zdetonowały bombę termojądrową o mocy 10 megaton trotylu
1955 - ZSRR odpowiedział swoim pierwszym testem termojądrowym - tylko 1,6 megaton. Ale główne sukcesy radzieckiego kompleksu wojskowo-przemysłowego były przed nami. Tylko w 1958 roku ZSRR przetestował 36 bomb nuklearnych różnych klas. Ale nic, czego doświadczył Związek Radziecki, nie może się równać z bombą carską.
Test i pierwszy wybuch bomby wodorowej w ZSRR
Rankiem 30 października 1961 roku z lotniska Olenya na Półwyspie Kolskim na dalekiej północy Rosji wystartował radziecki bombowiec Tu-95.
Samolot był specjalnie zmodyfikowaną wersją, która weszła do służby kilka lat temu – ogromnym czterosilnikowym potworem, którego zadaniem było przenoszenie radzieckiego arsenału nuklearnego.
Zmodyfikowana wersja TU-95 „Niedźwiedź”, przygotowana specjalnie do pierwszego testu wodorowej bomby carskiej w ZSRR Tu-95 przewoził ogromną bombę o mocy 58 megaton, urządzenie zbyt duże, aby zmieścić się w komorze bombowej samolotu, gdzie zwykle przewożono taką amunicję. Bomba o długości 8 m miała średnicę około 2,6 mi ważyła ponad 27 ton i przeszła do historii pod nazwą Tsar Bomba – „Tsar Bomba”.
Car Bomba nie była zwykłą bombą atomową. Był to wynik intensywnych wysiłków radzieckich naukowców nad stworzeniem najpotężniejszej broni nuklearnej.
Tupolew dotarł do celu – Nowej Ziemi, słabo zaludnionego archipelagu na Morzu Barentsa, nad zamarzniętymi północnymi krańcami ZSRR.
Car Bomba eksplodowała o godzinie 11:32 czasu moskiewskiego. Wyniki testów bomby wodorowej w ZSRR wykazały cały szereg czynników niszczących tego typu broń. Zanim odpowiesz na pytanie, co jest potężniejsze – bomba atomowa czy wodorowa, powinieneś wiedzieć, że moc tej ostatniej mierzy się w megatonach, natomiast w przypadku bomb atomowych – w kilotonach.
Promieniowanie świetlne
W mgnieniu oka bomba wytworzyła kulę ognia o szerokości siedmiu kilometrów. Kula ognia pulsowała pod wpływem własnej fali uderzeniowej. Błysk można było zobaczyć tysiące kilometrów stąd – na Alasce, Syberii i w Europie Północnej.
Fala uderzeniowa
Konsekwencje eksplozji bomby wodorowej na Nowej Ziemi były katastrofalne. We wsi Severny, około 55 km od Strefy Zero, wszystkie domy zostały całkowicie zniszczone. Donoszono, że na terytorium ZSRR, setki kilometrów od strefy wybuchu, wszystko zostało zniszczone - zniszczone domy, zawalone dachy, uszkodzone drzwi, zniszczone okna.
Zasięg bomby wodorowej wynosi kilkaset kilometrów.
W zależności od mocy ładowania i czynników niszczących.
Czujniki zarejestrowały falę uderzeniową, która okrążała Ziemię nie raz, nie dwa, ale trzy razy. Falę dźwiękową zarejestrowano w pobliżu wyspy Dikson w odległości około 800 km.
Puls elektromagnetyczny
Łączność radiowa w całej Arktyce została zakłócona na ponad godzinę.
Promieniowanie penetrujące
Załoga otrzymała określoną dawkę promieniowania.
Skażenie radioaktywne terenu
Eksplozja Car Bomby na Nowej Ziemi okazała się zaskakująco „czysta”. Testerzy przybyli na miejsce eksplozji dwie godziny później. Poziom promieniowania w tym miejscu nie stwarzał dużego zagrożenia - nie więcej niż 1 mR/h w promieniu zaledwie 2-3 km. Powodem były cechy konstrukcyjne bomby i eksplozja w wystarczająco dużej odległości od powierzchni.
Promieniowanie cieplne
Pomimo tego, że lotniskowiec, pokryty specjalną farbą odbijającą światło i ciepło, w chwili wybuchu bomby odleciał na odległość 45 km, powrócił do bazy ze znacznymi uszkodzeniami termicznymi poszycia. U osoby niezabezpieczonej promieniowanie spowodowałoby oparzenia III stopnia w odległości do 100 km.
 |
Grzyb po eksplozji widoczny jest z odległości 160 km, średnica chmury w momencie strzelania wynosi 56 km |
 |
Błysk po eksplozji Car Bomby, o średnicy około 8 km |
Zasada działania bomby wodorowej
Urządzenie do bomby wodorowej. Stopień pierwotny pełni funkcję przełącznika – spustu. Reakcja rozszczepienia plutonu w spuście inicjuje reakcję syntezy termojądrowej w drugim etapie, w którym temperatura wewnątrz bomby natychmiast osiąga 300 milionów °C. Następuje eksplozja termojądrowa. Pierwsza próba bomby wodorowej zszokowała społeczność światową swoją niszczycielską mocą.
Film przedstawiający eksplozję na poligonie jądrowym
Podczas budowy poligonu nuklearnego na poligonie w Semipałatyńsku, 12 sierpnia 1953 r., musiałem przeżyć eksplozję pierwszej na świecie bomby wodorowej o mocy 400 kiloton, eksplozja nastąpiła nagle; Ziemia pod nami trzęsła się jak woda. Przeszła fala powierzchni ziemi i uniosła nas na wysokość ponad metra. A byliśmy około 30 kilometrów od epicentrum eksplozji. Grad fal powietrznych rzuciła nas na ziemię. Przeturlałem się po nim kilka metrów jak zrębki. Rozległ się dziki ryk. Błyskawica błysnęła oślepiająco. Wzbudzały strach wśród zwierząt.
Kiedy my, obserwatorzy tego koszmaru, wstaliśmy, nad nami wisiał grzyb nuklearny. Emanowało z niego ciepło i słychać było trzask. Spojrzałem z zachwytem na łodygę gigantycznego grzyba. Nagle podleciał do niego samolot i zaczął robić potworne zakręty. Myślałem, że to pilot-bohater pobierający próbki radioaktywnego powietrza. Potem samolot zanurkował w łodygę grzyba i zniknął... To było niesamowite i przerażające.
Rzeczywiście na poligonie znajdowały się samoloty, czołgi i inny sprzęt. Jednak późniejsze dochodzenia wykazały, że ani jeden samolot nie pobrał próbek powietrza z grzyba nuklearnego. Czy to naprawdę była halucynacja? Zagadka została rozwiązana później. Zdałem sobie sprawę, że był to efekt komina o gigantycznych rozmiarach. Po eksplozji na polu nie było żadnych samolotów ani czołgów. Ale eksperci uważali, że wyparowały z powodu wysokiej temperatury. Wierzę, że zostały po prostu wessane przez grzyba ognistego. Moje obserwacje i wrażenia potwierdziły inne dowody.
22 listopada 1955 roku doszło do jeszcze potężniejszego wybuchu. Ładunek bomby wodorowej wynosił 600 kiloton. Przygotowaliśmy miejsce na tę nową eksplozję 2,5 km od epicentrum poprzedniej eksplozji nuklearnej. Stopiona radioaktywna skorupa ziemi została natychmiast zakopana w okopach wykopanych przez buldożery; Przygotowywali nową partię sprzętu, który miał spalić się w płomieniu bomby wodorowej. Kierownikiem budowy poligonu testowego w Semipałatyńsku był R. E. Ruzanow. Pozostawił sugestywny opis tej drugiej eksplozji.
Mieszkańcy „Bereg” (miasta mieszkalnego testerów), obecnie miasta Kurczatow, zostali obudzeni o godzinie 5 rano. Było -15°C. Wszystkich zabrano na stadion. Okna i drzwi w domach pozostawiono otwarte.
O wyznaczonej godzinie pojawił się gigantyczny samolot w towarzystwie myśliwców.
Błysk eksplozji nastąpił nieoczekiwanie i przerażająco. Była jaśniejsza niż Słońce. Słońce przyćmiło. Zniknęło. Chmury zniknęły. Niebo zrobiło się czarno-niebieskie. Nastąpił cios o straszliwej sile. Dotarł z testerami na stadion. Stadion znajdował się 60 kilometrów od epicentrum. Mimo to fala powietrza powaliła ludzi na ziemię i rzuciła ich na kilkadziesiąt metrów w stronę trybun. Tysiące ludzi zostało powalonych. Wśród tych tłumów rozległ się dziki krzyk. Kobiety i dzieci krzyczały. Cały stadion wypełnił się jękami kontuzji i bólu, co natychmiast zszokowało publiczność. Stadion z testerami i mieszkańcami miasteczka tonął w kurzu. Miasto było także niewidoczne z kurzu. Horyzont, na którym znajdował się poligon, wrzał w kłębach płomieni. Noga grzyba atomowego również zdawała się gotować. Poruszała się. Wydawało się, że wrząca chmura zaraz zbliży się do stadionu i pokryje nas wszystkich. Było wyraźnie widać, jak czołgi, samoloty i części zniszczonych konstrukcji specjalnie zbudowanych na poligonie zaczęły być wciągane z ziemi w chmurę i znikały w mojej głowie. W mojej głowie pojawiła się myśl: my też zostaniemy wciągnięci w tę chmurę ! Wszystkich ogarnęło odrętwienie i przerażenie.
Nagle z wrzącej chmury powyżej wyłoniła się łodyga grzyba nuklearnego. Chmura wzniosła się wyżej, a noga opadła na ziemię. Dopiero wtedy ludzie opamiętali się. Wszyscy pospieszyli do domów. Nie było okien, drzwi, dachów ani dobytku. Wszystko było porozrzucane dookoła. Ranni podczas badań zostali w pośpiechu zebrani i przewiezieni do szpitala...
Tydzień później funkcjonariusze, którzy przybyli z poligonu testowego w Semipałatyńsku, szeptem opowiadali o tym potwornym spektaklu. O cierpieniu, jakiego doświadczyli ludzie. O czołgach latających w powietrzu. Porównując te historie z moimi obserwacjami, zdałem sobie sprawę, że byłem świadkiem zjawiska, które można nazwać efektem komina. Tylko na gigantyczną skalę.
Podczas eksplozji wodoru z powierzchni ziemi oderwano ogromne masy termiczne i przesunięto w kierunku środka grzyba. Efekt ten powstał w wyniku potwornej temperatury wywołanej eksplozją nuklearną. W początkowej fazie eksplozji temperatura wynosiła 30 tysięcy stopni Celsjusza. W nodze grzyba nuklearnego wynosiła co najmniej 8 tysięcy. Powstała ogromna, potworna siła ssąca, która wciągnęła wszelkie obiekty stojące na poligonie do epicentrum eksplozji. Dlatego samolot, który widziałem podczas pierwszego wybuchu nuklearnego, nie był halucynacją. Został po prostu wciągnięty w łodygę grzyba i wykonał tam niesamowite zwroty...
Proces, który zaobserwowałem podczas eksplozji bomby wodorowej jest bardzo niebezpieczny. Nie tylko dzięki wysokiej temperaturze, ale także dzięki efektowi absorpcji gigantycznych mas, czy to powietrznej, czy wodnej powłoki Ziemi, zrozumiałem.
Moje obliczenia z 1962 roku wykazały, że jeśli grzyb nuklearny przebije atmosferę na dużą wysokość, może spowodować katastrofę planetarną. Kiedy grzyb wzniesie się na wysokość 30 kilometrów, rozpocznie się proces wysysania ziemskich mas wodno-powietrznych w przestrzeń kosmiczną. Próżnia zacznie działać jak pompa. Ziemia wraz z biosferą straci swoje powłoki powietrzne i wodne. Ludzkość zginie.
Obliczyłem, że dla tego apokaliptycznego procesu wystarczy bomba atomowa o mocy zaledwie 2 tysięcy kiloton, czyli tylko trzy razy większej od drugiej eksplozji wodoru. To najprostszy wymyślony przez człowieka scenariusz śmierci ludzkości.
Kiedyś zabroniono mi o tym rozmawiać. Dziś uważam za swój obowiązek bezpośrednie i otwarte mówienie o zagrożeniu ludzkości.
Na Ziemi zgromadzono ogromne rezerwy broni nuklearnej. Reaktory w elektrowniach jądrowych działają na całym świecie. Mogą stać się ofiarą terrorystów. Eksplozja tych obiektów może osiągnąć moc większą niż 2 tysiące kiloton. Potencjalnie scenariusz śmierci cywilizacji został już przygotowany.
Co z tego wynika? Należy tak starannie chronić obiekty jądrowe przed możliwym terroryzmem, aby były dla niego całkowicie niedostępne. W przeciwnym razie katastrofa planetarna jest nieunikniona.
Siergiej Aleksiejenko
uczestnik budowy
Elektrownia jądrowa Semipolatyńsk
Bomba wodorowa lub termojądrowa stała się kamieniem węgielnym wyścigu zbrojeń między USA a ZSRR. Obydwa supermocarstwa przez kilka lat spierały się o to, kto zostanie pierwszym właścicielem nowego rodzaju niszczycielskiej broni.
Projekt broni termojądrowej
Na początku zimnej wojny test bomby wodorowej był najważniejszym argumentem kierownictwa ZSRR w walce ze Stanami Zjednoczonymi. Moskwa chciała osiągnąć parytet nuklearny z Waszyngtonem i zainwestowała ogromne kwoty w wyścig zbrojeń. Jednak prace nad stworzeniem bomby wodorowej rozpoczęły się nie dzięki hojnym funduszom, ale dzięki raportom tajnych agentów w Ameryce. W 1945 roku Kreml dowiedział się, że Stany Zjednoczone przygotowują się do stworzenia nowej broni. To była superbomba, której projekt nazwano Super.
Źródłem cennych informacji był Klaus Fuchs, pracownik Narodowego Laboratorium Los Alamos w USA. Dostarczył Związkowi Radzieckiemu konkretnych informacji dotyczących tajnego amerykańskiego opracowania superbomby. Do 1950 roku projekt Super został wyrzucony do kosza, ponieważ dla zachodnich naukowców stało się jasne, że takiego nowego programu uzbrojenia nie da się wdrożyć. Dyrektorem tego programu był Edward Teller.
W 1946 roku Klaus Fuchs i John opracowali idee projektu Super i opatentowali własny system. Zasada implozji radioaktywnej była w nim zasadniczo nowa. W ZSRR schemat ten zaczęto rozważać nieco później – w 1948 r. Ogólnie można powiedzieć, że w początkowej fazie opierał się on w całości na informacjach amerykańskich uzyskanych przez wywiad. Jednak kontynuując badania w oparciu o te materiały, radzieccy naukowcy wyraźnie wyprzedzili swoich zachodnich kolegów, co pozwoliło ZSRR uzyskać najpierw pierwszą, a potem najpotężniejszą bombę termojądrową.
17 grudnia 1945 r. na posiedzeniu specjalnej komisji utworzonej przy Radzie Komisarzy Ludowych ZSRR fizycy nuklearni Jakow Zeldowicz, Izaak Pomeranczuk i Julius Hartion sporządzili raport „Wykorzystanie energii jądrowej pierwiastków lekkich”. W artykule zbadano możliwość użycia bomby deuterowej. To przemówienie zapoczątkowało radziecki program nuklearny.
W 1946 roku przeprowadzono badania teoretyczne w Instytucie Fizyki Chemicznej. Pierwsze wyniki tych prac omawiano na jednym z posiedzeń Rady Naukowo-Technicznej w I Dyrekcji Głównej. Dwa lata później Ławrientij Beria polecił Kurczatowowi i Kharitonowi przeanalizować materiały dotyczące systemu von Neumanna, które zostały dostarczone do Związku Radzieckiego dzięki tajnym agentom na Zachodzie. Dane z tych dokumentów dały dodatkowy impuls do badań, które doprowadziły do narodzin projektu RDS-6.
„Evie Mike” i „Zamek Bravo”
1 listopada 1952 roku Amerykanie przetestowali pierwsze na świecie urządzenie termojądrowe. Nie była to jeszcze bomba, ale już jej najważniejszy element. Do eksplozji doszło na atolu Enivotek na Pacyfiku. i Stanislav Ulam (każdy z nich właściwie twórca bomby wodorowej) opracowali niedawno dwustopniowy projekt, który przetestowali Amerykanie. Urządzenie nie mogło zostać użyte jako broń, ponieważ zostało wyprodukowane przy użyciu deuteru. Dodatkowo wyróżniał się ogromną masą i wymiarami. Takiego pocisku po prostu nie można było zrzucić z samolotu.
Pierwsza bomba wodorowa została przetestowana przez radzieckich naukowców. Gdy Stany Zjednoczone dowiedziały się o udanym użyciu RDS-6, stało się jasne, że konieczne jest jak najszybsze zmniejszenie dystansu do Rosjan w wyścigu zbrojeń. Amerykański test odbył się 1 marca 1954 r. Na miejsce testów wybrano atol Bikini na Wyspach Marshalla. Archipelagi Pacyfiku nie zostały wybrane przypadkowo. Nie było tu prawie żadnej populacji (a nieliczni mieszkańcy pobliskich wysp zostali wysiedleni w przeddzień eksperymentu).
Najbardziej niszczycielski wybuch amerykańskiej bomby wodorowej stał się znany jako Castle Bravo. Moc ładowania okazała się 2,5 razy większa niż oczekiwano. Eksplozja doprowadziła do skażenia radiacyjnego dużego obszaru (wiele wysp i Pacyfiku), co doprowadziło do skandalu i rewizji programu nuklearnego.
Rozwój RDS-6
Projekt pierwszej radzieckiej bomby termojądrowej nazwano RDS-6. Plan został napisany przez wybitnego fizyka Andrieja Sacharow. W 1950 roku Rada Ministrów ZSRR podjęła decyzję o skoncentrowaniu prac nad stworzeniem nowej broni w KB-11. Zgodnie z tą decyzją grupa naukowców pod przewodnictwem Igora Tamma udała się do zamkniętego Arzamas-16.
Specjalnie na potrzeby tego wspaniałego projektu przygotowano poligon testowy w Semipałatyńsku. Zanim rozpoczął się test bomby wodorowej, zainstalowano tam liczne przyrządy pomiarowe, filmujące i rejestrujące. Ponadto w imieniu naukowców pojawiło się tam prawie dwa tysiące wskaźników. Obszar objęty testem bomby wodorowej obejmował 190 obiektów.
Eksperyment w Semipałatyńsku był wyjątkowy nie tylko ze względu na nowy rodzaj broni. Zastosowano unikalne ujęcia przeznaczone do próbek chemicznych i radioaktywnych. Otworzyć je mogła tylko potężna fala uderzeniowa. Urządzenia rejestrujące i filmujące instalowano w specjalnie przygotowanych konstrukcjach ufortyfikowanych na powierzchni oraz w podziemnych bunkrach.
Budzik
Już w 1946 roku Edward Teller, który pracował w USA, opracował prototyp RDS-6. Nazywa się Budzik. Projekt tego urządzenia był pierwotnie proponowany jako alternatywa dla Super. W kwietniu 1947 r. W laboratorium w Los Alamos rozpoczęto serię eksperymentów mających na celu zbadanie natury zasad termojądrowych.
Naukowcy spodziewali się największego uwolnienia energii z budzika. Jesienią Teller zdecydował się wykorzystać deuterek litu jako paliwo do urządzenia. Naukowcy nie stosowali jeszcze tej substancji, ale spodziewali się, że poprawi ona wydajność. Co ciekawe, Teller zauważył już w swoich notatkach zależność programu nuklearnego od dalszego rozwoju komputerów. Technika ta była niezbędna naukowcom do wykonywania dokładniejszych i bardziej złożonych obliczeń.
Budzik i RDS-6 miały wiele wspólnego, ale różniły się też pod wieloma względami. Wersja amerykańska ze względu na swoje rozmiary nie była tak praktyczna jak radziecka. Swój duży rozmiar odziedziczył po projekcie Super. Ostatecznie Amerykanie musieli porzucić ten rozwój. Ostatnie badania odbyły się w 1954 roku, po czym okazało się, że projekt jest nieopłacalny.
Wybuch pierwszej bomby termojądrowej
Pierwsza w historii ludzkości próba bomby wodorowej miała miejsce 12 sierpnia 1953 r. Rano na horyzoncie pojawił się jasny błysk, który oślepiał nawet przez okulary ochronne. Eksplozja RDS-6 okazała się 20 razy silniejsza niż bomba atomowa. Eksperyment uznano za udany. Naukowcom udało się dokonać ważnego przełomu technologicznego. Po raz pierwszy jako paliwo zastosowano wodorek litu. W promieniu 4 kilometrów od epicentrum eksplozji fala zniszczyła wszystkie budynki.
Kolejne testy bomby wodorowej w ZSRR bazowały na doświadczeniach zdobytych przy użyciu RDS-6. Ta niszczycielska broń była nie tylko najpotężniejsza. Ważną zaletą bomby była jej zwartość. Pocisk umieszczono w bombowcu Tu-16. Sukces pozwolił sowieckim naukowcom wyprzedzić Amerykanów. W Stanach Zjednoczonych istniało wówczas urządzenie termojądrowe wielkości domu. Nie nadawał się do transportu.
Kiedy Moskwa ogłosiła, że bomba wodorowa ZSRR jest gotowa, Waszyngton zakwestionował tę informację. Głównym argumentem Amerykanów był fakt, że bombę termojądrową należy wykonać według schematu Tellera-Ulama. Opierał się na zasadzie implozji radiacyjnej. Projekt ten zostanie zrealizowany w ZSRR dwa lata później, w 1955 roku.
Największy wkład w stworzenie RDS-6 wniósł fizyk Andriej Sacharow. Bomba wodorowa była jego pomysłem - to on zaproponował rewolucyjne rozwiązania techniczne, które umożliwiły pomyślne zakończenie testów na poligonie w Semipałatyńsku. Młody Sacharow natychmiast został akademikiem Akademii Nauk ZSRR, Bohaterem Pracy Socjalistycznej i laureatem Nagrody Stalina. Nagrody i medale otrzymali także inni naukowcy: Yuli Khariton, Kirill Shchelkin, Yakov Zeldovich, Nikolai Dukhov i in. W 1953 r. próba bomby wodorowej pokazała, że nauka radziecka jest w stanie przezwyciężyć to, co do niedawna wydawało się fikcją i fantazją. Dlatego natychmiast po udanej eksplozji RDS-6 rozpoczęto prace nad jeszcze potężniejszymi pociskami.
RDS-37
20 listopada 1955 roku w ZSRR odbyły się kolejne testy bomby wodorowej. Tym razem był on dwuetapowy i odpowiadał schematowi Tellera-Ulama. Bomba RDS-37 miała zostać zrzucona z samolotu. Kiedy jednak wystartował, stało się jasne, że testy trzeba będzie przeprowadzić w sytuacji awaryjnej. Wbrew prognozom pogody pogoda wyraźnie się pogorszyła, przez co poligon zakryły gęste chmury.
Po raz pierwszy eksperci zmuszeni byli wylądować samolotem z bombą termojądrową na pokładzie. Przez pewien czas w Centralnym Stanowisku Dowodzenia toczyła się dyskusja na temat tego, co dalej robić. Rozważano propozycję zrzucenia bomby w pobliskich górach, jednak tę opcję odrzucono jako zbyt ryzykowną. Tymczasem samolot nadal krążył w pobliżu poligonu testowego, kończąc mu się paliwo.
Zeldowicz i Sacharow otrzymali ostatnie słowo. Bomba wodorowa, która eksplodowała poza poligonem testowym, doprowadziłaby do katastrofy. Naukowcy zdawali sobie sprawę z pełnego zakresu ryzyka i własnej odpowiedzialności, a mimo to przekazali pisemne potwierdzenie, że samolot będzie mógł bezpiecznie wylądować. Ostatecznie dowódca załogi Tu-16 Fiodor Gołowaszko otrzymał rozkaz lądowania. Lądowanie było bardzo gładkie. Piloci pokazali wszystkie swoje umiejętności i nie wpadli w panikę w krytycznej sytuacji. Manewr był doskonały. Centralne Stanowisko Dowództwa odetchnęło z ulgą.
Twórca bomby wodorowej Sacharow i jego zespół przeżyli testy. Drugą próbę zaplanowano na 22 listopada. Tego dnia wszystko odbyło się bez sytuacji awaryjnych. Bomba została zrzucona z wysokości 12 kilometrów. Podczas opadania pocisku samolotowi udało się oddalić na bezpieczną odległość od epicentrum eksplozji. Kilka minut później grzyb nuklearny osiągnął wysokość 14 kilometrów, a jego średnica wynosiła 30 kilometrów.
Eksplozja nie obyła się bez tragicznych wydarzeń. Fala uderzeniowa rozbiła szkło w odległości 200 kilometrów, powodując liczne obrażenia. W wyniku zawalenia się sufitu zginęła także dziewczyna mieszkająca w sąsiedniej wiosce. Kolejną ofiarą był żołnierz przebywający w specjalnym areszcie. Żołnierz zasnął w ziemiance i zmarł z uduszenia, zanim towarzysze zdążyli go wyciągnąć.
Rozwój cara Bomby
W 1954 r. najlepsi w kraju fizycy nuklearni pod przewodnictwem rozpoczęli prace nad najpotężniejszą bombą termojądrową w historii ludzkości. W projekcie wzięli udział Andriej Sacharow, Wiktor Adamski, Jurij Babajew, Jurij Smirnow, Jurij Trutniew i inni. Ze względu na swoją moc i rozmiar bomba stała się znana jako „carska bomba”. Uczestnicy projektu wspominali później, że sformułowanie to pojawiło się po słynnym wystąpieniu Chruszczowa w ONZ na temat „matki Kuzki”. Oficjalnie projekt nosił nazwę AN602.
W ciągu siedmiu lat rozwoju bomba przeszła kilka reinkarnacji. Początkowo naukowcy planowali wykorzystać składniki uranu i reakcji Jekylla-Hyde'a, ale później pomysł ten musiał zostać porzucony ze względu na niebezpieczeństwo skażenia radioaktywnego.
Przetestuj na Nowej Ziemi
Na pewien czas projekt Car Bomba został zamrożony w związku z wyjazdem Chruszczowa do Stanów Zjednoczonych i nastąpiła krótka przerwa w zimnej wojnie. W 1961 r. Konflikt między krajami ponownie wybuchł, a w Moskwie ponownie przypomniano sobie o broni termojądrowej. Nadchodzące testy Chruszczow zapowiedział w październiku 1961 r. podczas XXII Zjazdu KPZR.
30-tego Tu-95B z bombą na pokładzie wystartował z Ołeny i skierował się do Nowej Ziemi. Samolot doleciał do celu po dwóch godzinach. Kolejna radziecka bomba wodorowa została zrzucona na wysokość 10,5 tys. metrów nad poligonem nuklearnym Suchoj Nos. Pocisk eksplodował, będąc jeszcze w powietrzu. Pojawiła się kula ognia, która osiągnęła średnicę trzech kilometrów i prawie dotknęła ziemi. Według obliczeń naukowców fala sejsmiczna powstająca po eksplozji przecięła planetę trzykrotnie. Uderzenie było odczuwalne w odległości tysiąca kilometrów, a wszystko, co żyło w odległości stu kilometrów, mogło doznać oparzeń trzeciego stopnia (tak się nie stało, ponieważ obszar był niezamieszkany).
W tamtym czasie najpotężniejsza amerykańska bomba termojądrowa była czterokrotnie słabsza od Car Bomby. Radzieccy przywódcy byli zadowoleni z wyniku eksperymentu. Moskwa dostała, czego chciała, od kolejnej bomby wodorowej. Test wykazał, że ZSRR dysponował bronią znacznie potężniejszą niż Stany Zjednoczone. Odtąd niszczycielski zapis „cara Bomby” nigdy nie został pobity. Najpotężniejsza eksplozja bomby wodorowej była kamieniem milowym w historii nauki i zimnej wojny.
Broń termojądrowa innych krajów
Brytyjskie prace nad bombą wodorową rozpoczęły się w 1954 roku. Kierownikiem projektu był William Penney, który wcześniej był uczestnikiem Projektu Manhattan w USA. Brytyjczycy mieli okruchy informacji na temat budowy broni termojądrowej. Amerykańscy sojusznicy nie podzielili się tymi informacjami. W Waszyngtonie nawiązali do uchwalonej w 1946 roku ustawy o energetyce atomowej. Jedynym wyjątkiem dla Brytyjczyków było pozwolenie na obserwację testów. Wykorzystali także samoloty do pobrania próbek pozostawionych przez eksplozje amerykańskich pocisków.
Początkowo Londyn postanowił ograniczyć się do stworzenia bardzo potężnej bomby atomowej. Tak rozpoczęły się próby Orange Messenger. Podczas nich zrzucono najpotężniejszą bombę nietermojądrową w historii ludzkości. Jego wadą był nadmierny koszt. 8 listopada 1957 roku przeprowadzono test bomby wodorowej. Historia powstania brytyjskiego dwustopniowego urządzenia jest przykładem pomyślnego postępu w warunkach pozostawania w tyle dwóch skłóconych między sobą supermocarstw.
Bomba wodorowa pojawiła się w Chinach w 1967 r., we Francji w 1968 r. Tak więc dzisiaj w klubie krajów posiadających broń termojądrową znajduje się pięć państw. Informacje na temat bomby wodorowej w Korei Północnej pozostają kontrowersyjne. Szef KRLD oświadczył, że jego naukowcom udało się opracować taki pocisk. Podczas testów sejsmolodzy z różnych krajów zarejestrowali aktywność sejsmiczną spowodowaną wybuchem jądrowym. Ale nadal nie ma konkretnych informacji na temat bomby wodorowej w KRLD.
Wielu naszych czytelników kojarzy bombę wodorową z bombą atomową, tylko o wiele potężniejszą. W rzeczywistości jest to zasadniczo nowa broń, która wymagała nieproporcjonalnie dużego wysiłku intelektualnego do jej stworzenia i działa na zasadniczo innych zasadach fizycznych.
"Ptyś"
Nowoczesna bomba
Jedyną cechą wspólną bomby atomowej i wodorowej jest to, że obie uwalniają kolosalną energię ukrytą w jądrze atomowym. Można tego dokonać na dwa sposoby: podzielić ciężkie jądra, na przykład uranu lub plutonu, na lżejsze (reakcja rozszczepienia) lub wymusić połączenie najlżejszych izotopów wodoru (reakcja termojądrowa). W wyniku obu reakcji masa powstałego materiału jest zawsze mniejsza niż masa pierwotnych atomów. Ale masa nie może zniknąć bez śladu – zamienia się w energię zgodnie ze słynnym wzorem Einsteina E=mc2.
Bomba atomowa
Aby stworzyć bombę atomową, warunkiem koniecznym i wystarczającym jest uzyskanie materiału rozszczepialnego w wystarczającej ilości. Praca jest dość pracochłonna, ale mało intelektualna, bliższa górnictwu niż wysokiej nauce. Główne zasoby do tworzenia takiej broni wydawane są na budowę gigantycznych kopalni uranu i zakładów wzbogacania. Dowodem prostoty urządzenia jest fakt, że pomiędzy wyprodukowaniem plutonu potrzebnego do pierwszej bomby a pierwszą sowiecką eksplozją nuklearną upłynął niecały miesiąc.
Przypomnijmy pokrótce zasadę działania takiej bomby, znaną ze szkolnych zajęć z fizyki. Opiera się na właściwości uranu i niektórych pierwiastków transuranowych, na przykład plutonu, polegających na uwalnianiu podczas rozpadu więcej niż jednego neutronu. Pierwiastki te mogą rozpadać się samoistnie lub pod wpływem innych neutronów.
Uwolniony neutron może opuścić materiał radioaktywny lub zderzyć się z innym atomem, powodując kolejną reakcję rozszczepienia. Po przekroczeniu określonego stężenia substancji (masy krytycznej) liczba nowo narodzonych neutronów, powodując dalsze rozszczepienie jądra atomowego, zaczyna przewyższać liczbę rozpadających się jąder. Liczba rozkładających się atomów zaczyna rosnąć niczym lawina, rodząc nowe neutrony, czyli zachodzi reakcja łańcuchowa. Dla uranu-235 masa krytyczna wynosi około 50 kg, dla plutonu-239 - 5,6 kg. Oznacza to, że kula plutonu ważąca nieco niecałe 5,6 kg jest po prostu ciepłym kawałkiem metalu, a masa nieco większa trwa zaledwie kilka nanosekund.
Rzeczywiste działanie bomby jest proste: bierzemy dwie półkule uranu lub plutonu, każda nieco mniejsza od masy krytycznej, umieszczamy je w odległości 45 cm, przykrywamy materiałem wybuchowym i detonujemy. Uran lub pluton spieka się w kawałek masy nadkrytycznej i rozpoczyna się reakcja jądrowa. Wszystko. Istnieje inny sposób rozpoczęcia reakcji jądrowej - skompresowanie kawałka plutonu potężną eksplozją: odległość między atomami zmniejszy się, a reakcja rozpocznie się przy niższej masie krytycznej. Wszystkie nowoczesne detonatory atomowe działają na tej zasadzie.
Problemy z bombą atomową zaczynają się w momencie, gdy chcemy zwiększyć siłę eksplozji. Samo zwiększenie ilości materiału rozszczepialnego nie wystarczy – gdy tylko jego masa osiągnie masę krytyczną, następuje detonacja. Wymyślono różne pomysłowe schematy, na przykład, aby bombę zrobić nie z dwóch części, ale z wielu, co sprawiło, że bomba zaczęła przypominać wypatroszoną pomarańczę, a następnie zmontowała ją w jedną całość za pomocą jednego wybuchu, ale jednak z mocą powyżej 100 kiloton, problemy stały się nie do pokonania.
Bomba wodorowa
Ale paliwo do syntezy termojądrowej nie ma masy krytycznej. Tutaj wisi nad głową Słońce wypełnione paliwem termojądrowym, w jego wnętrzu od miliardów lat zachodzi reakcja termojądrowa i nic nie eksploduje. Ponadto podczas reakcji syntezy np. deuteru i trytu (ciężkiego i superciężkiego izotopu wodoru) uwalniana jest energia 4,2 razy większa niż podczas spalania tej samej masy uranu-235.
Produkcja bomby atomowej była procesem raczej eksperymentalnym niż teoretycznym. Stworzenie bomby wodorowej wymagało pojawienia się zupełnie nowych dyscyplin fizycznych: fizyki plazmy wysokotemperaturowej i ultrawysokich ciśnień. Przed przystąpieniem do konstruowania bomby należało dokładnie poznać naturę zjawisk zachodzących wyłącznie w jądrze gwiazd. Żadne eksperymenty nie mogły tu pomóc – narzędziami badaczy była jedynie fizyka teoretyczna i wyższa matematyka. To nie przypadek, że gigantyczną rolę w rozwoju broni termojądrowej odgrywają matematycy: Ulam, Tichonow, Samarski itp.
Klasyczny super
Pod koniec 1945 roku Edward Teller zaproponował pierwszy projekt bomby wodorowej, zwany „klasycznym super”. Aby wytworzyć monstrualne ciśnienie i temperaturę niezbędną do rozpoczęcia reakcji syntezy jądrowej, należało użyć konwencjonalnej bomby atomowej. Sam „klasyczny super” był długim cylindrem wypełnionym deuterem. Zapewniono także pośrednią komorę „zapłonową” z mieszaniną deuteru i trytu – reakcja syntezy deuteru i trytu rozpoczyna się pod niższym ciśnieniem. Przez analogię do ognia deuter miał pełnić rolę drewna opałowego, mieszanina deuteru i trytu – szklanki benzyny, a bomba atomowa – zapałki. Schemat ten nazwano „fajką” - rodzajem cygara z zapalniczką atomową na jednym końcu. Radzieccy fizycy zaczęli opracowywać bombę wodorową, korzystając z tego samego schematu.
Jednak matematyk Stanisław Ulam za pomocą zwykłej suwaka logarytmicznego udowodnił Tellerowi, że zajście reakcji syntezy czystego deuteru w „super” jest prawie niemożliwe, a do mieszaniny potrzebna byłaby taka ilość trytu, że do jego wytworzenia wystarczyłoby konieczne będzie praktyczne zamrożenie produkcji plutonu do celów wojskowych w Stanach Zjednoczonych.
Posyp cukrem
W połowie 1946 r. Teller zaproponował kolejny projekt bomby wodorowej - „budzik”. Składał się z naprzemiennych sferycznych warstw uranu, deuteru i trytu. Podczas wybuchu jądrowego centralnego ładunku plutonu wytworzyło się ciśnienie i temperatura niezbędne do rozpoczęcia reakcji termojądrowej w innych warstwach bomby. Jednak „budzik” wymagał inicjatora atomowego dużej mocy, a Stany Zjednoczone (podobnie jak ZSRR) miały problemy z produkcją uranu i plutonu do celów wojskowych.
Jesienią 1948 roku Andriej Sacharow wpadł na podobny plan. W Związku Radzieckim projekt nazywał się „sloyka”. Dla ZSRR, który nie miał czasu wyprodukować w wystarczających ilościach uranu-235 i plutonu-239 do celów wojskowych, pasta francuska Sacharowa była panaceum. I własnie dlatego.
W konwencjonalnej bombie atomowej naturalny uran-238 jest nie tylko bezużyteczny (energia neutronów podczas rozpadu nie wystarczy do zainicjowania rozszczepienia), ale także szkodliwy, ponieważ chętnie pochłania neutrony wtórne, spowalniając reakcję łańcuchową. Dlatego 90% uranu do celów wojskowych składa się z izotopu uranu-235. Jednak neutrony powstałe w wyniku syntezy termojądrowej są 10 razy bardziej energetyczne niż neutrony rozszczepienia, a naturalny uran-238 napromieniowany takimi neutronami zaczyna doskonale się rozszczepiać. Nowa bomba umożliwiła wykorzystanie uranu-238, który wcześniej był uważany za produkt odpadowy, jako materiału wybuchowego.
Najważniejszym elementem „ciasta francuskiego” Sacharowa było także zastosowanie krystalicznej substancji o świetle białym, deuterku litu 6LiD, zamiast trytu o ostrym niedoborze.
Jak wspomniano powyżej, mieszanina deuteru i trytu zapala się znacznie łatwiej niż czysty deuter. Na tym jednak kończą się zalety trytu, a pozostają same wady: w stanie normalnym tryt jest gazem, co powoduje trudności w magazynowaniu; tryt jest radioaktywny i rozpada się na stabilny hel-3, który aktywnie pochłania bardzo potrzebne szybkie neutrony, ograniczając okres trwałości bomby do kilku miesięcy.
Nieradioaktywny deutrek litu, po napromieniowaniu neutronami o powolnym rozszczepieniu – w wyniku eksplozji bezpiecznika atomowego – zamienia się w tryt. Zatem promieniowanie z pierwotnej eksplozji atomowej natychmiast wytwarza wystarczającą ilość trytu do dalszej reakcji termojądrowej, a deuter jest początkowo obecny w deutrideku litu.
Właśnie taka bomba RDS-6 została pomyślnie przetestowana 12 sierpnia 1953 r. na wieży poligonu w Semipałatyńsku. Siła eksplozji wyniosła 400 kiloton i nadal toczy się debata, czy była to prawdziwa eksplozja termojądrowa, czy superpotężna eksplozja atomowa. Przecież reakcja syntezy termojądrowej w paście francuskiej Sacharowa stanowiła nie więcej niż 20% całkowitej mocy ładunku. Główny wkład w eksplozję miała reakcja rozpadu uranu-238 napromieniowanego szybkimi neutronami, dzięki czemu RDS-6 zapoczątkowały erę tzw. „brudnych” bomb.
Faktem jest, że główne skażenie radioaktywne pochodzi z produktów rozpadu (w szczególności strontu-90 i cezu-137). Zasadniczo „ciasto francuskie” Sacharowa było gigantyczną bombą atomową, tylko nieznacznie wzmocnioną reakcją termojądrową. To nie przypadek, że podczas jednej eksplozji „ciasta francuskiego” wytworzyło się 82% strontu-90 i 75% cezu-137, które przedostały się do atmosfery przez całą historię poligonu w Semipałatyńsku.
Bomby amerykańskie
Jednak to Amerykanie jako pierwsi zdetonowali bombę wodorową. 1 listopada 1952 roku na atolu Elugelab na Pacyfiku pomyślnie przetestowano urządzenie termojądrowe Mike'a o mocy 10 megaton. Trudno byłoby nazwać 74-tonowym amerykańskim urządzeniem bombą. „Mike” był nieporęcznym urządzeniem wielkości dwupiętrowego domu, wypełnionym ciekłym deuterem o temperaturze bliskiej zera absolutnego („ciasto francuskie” Sacharowa było produktem całkowicie przenośnym). Jednak główną atrakcją „Mike’a” nie był jego rozmiar, ale genialna zasada sprężania materiałów wybuchowych termojądrowych.
Przypomnijmy, że główną ideą bomby wodorowej jest stworzenie warunków do syntezy (ultrawysokie ciśnienie i temperatura) poprzez eksplozję jądrową. W schemacie „zaciągnięcia” ładunek jądrowy znajduje się w środku i dlatego nie tyle ściska deuter, co rozprasza go na zewnątrz - zwiększenie ilości termojądrowego materiału wybuchowego nie prowadzi do wzrostu mocy - po prostu nie mają czas na detonację. Właśnie to ogranicza maksymalną moc tego schematu - najpotężniejszy „puff” na świecie, Orange Herald, wysadzony w powietrze przez Brytyjczyków 31 maja 1957 r., dał tylko 720 kiloton.
Idealnie byłoby, gdybyśmy mogli spowodować eksplozję zapalnika atomowego w środku, ściskając termojądrowy materiał wybuchowy. Ale jak to zrobić? Edward Teller przedstawił genialny pomysł: kompresować paliwo termojądrowe nie energią mechaniczną i strumieniem neutronów, ale promieniowaniem pierwotnego zapalnika atomowego.
W nowym projekcie Tellera inicjująca jednostka atomowa została oddzielona od jednostki termojądrowej. Kiedy ładunek atomowy został wyzwolony, promieniowanie rentgenowskie poprzedziło falę uderzeniową i rozprzestrzeniło się wzdłuż ścian cylindrycznego korpusu, odparowując i zamieniając wewnętrzną wyściółkę polietylenową korpusu bomby w plazmę. Plazma z kolei ponownie wyemitowała bardziej miękkie promieniowanie rentgenowskie, które zostało pochłonięte przez zewnętrzne warstwy wewnętrznego cylindra uranu-238 – „popychacza”. Warstwy zaczęły gwałtownie parować (zjawisko to nazywa się ablacją). Gorącą plazmę uranową można porównać do strumieni superpotężnego silnika rakietowego, którego ciąg kierowany jest do cylindra z deuterem. Cylinder uranowy zapadł się, ciśnienie i temperatura deuteru osiągnęły poziom krytyczny. To samo ciśnienie sprężyło centralną rurę plutonu do masy krytycznej i doszło do detonacji. Eksplozja zapalnika plutonu nacisnęła deuter od wewnątrz, dodatkowo ściskając i podgrzewając termojądrowy materiał wybuchowy, który zdetonował. Intensywny strumień neutronów rozszczepia jądra uranu-238 w „popychaczu”, powodując reakcję wtórnego rozpadu. Wszystko to wydarzyło się przed momentem, gdy fala uderzeniowa z pierwotnego wybuchu jądrowego dotarła do jednostki termojądrowej. Obliczenie wszystkich tych zdarzeń, zachodzących w miliardowych częściach sekundy, wymagało siły umysłowej najsilniejszych matematyków na planecie. Twórcy „Mike’a” przeżyli nie horror po 10-megatonowym wybuchu, ale nieopisaną rozkosz – udało im się nie tylko zrozumieć procesy zachodzące w prawdziwym świecie tylko w jądrach gwiazd, ale także eksperymentalnie przetestować swoje teorie, ustawiając w górę własnej małej gwiazdy na Ziemi.
Brawo
Przewyższywszy Rosjan pięknem konstrukcji, Amerykanie nie byli w stanie stworzyć kompaktowego urządzenia: zamiast sproszkowanego deuterku litu Sacharowa użyli ciekłego przechłodzonego deuteru. W Los Alamos na „ciasto francuskie” Sacharowa zareagowali z odrobiną zazdrości: „zamiast wielkiej krowy z wiadrem surowego mleka Rosjanie używają worka mleka w proszku”. Obie strony nie miały jednak przed sobą tajemnic. 1 marca 1954 roku w pobliżu atolu Bikini Amerykanie przetestowali 15-megatonową bombę „Bravo” przy użyciu deuterku litu, a 22 listopada 1955 roku pierwszą radziecką dwustopniową bombę termojądrową RDS-37 o mocy 1,7 megatony eksplodował nad poligonem testowym w Semipałatyńsku, niszcząc prawie połowę poligonu. Od tego czasu konstrukcja bomby termojądrowej uległa niewielkim zmianom (na przykład między bombą inicjującą a ładunkiem głównym pojawiła się tarcza uranowa) i stała się kanoniczna. I nie ma już na świecie tak wielkich tajemnic natury, które dałoby się rozwiązać za pomocą tak spektakularnego eksperymentu. Być może narodziny supernowej.
Bomba wodorowa
Broń termojądrowa- rodzaj broni masowego rażenia, której niszczycielska siła opiera się na wykorzystaniu energii reakcji syntezy jądrowej lekkich pierwiastków w cięższe (na przykład synteza dwóch jąder atomów deuteru (ciężkiego wodoru) w jedno jądro atomu helu), co uwalnia kolosalną ilość energii. Mając te same czynniki niszczycielskie co broń nuklearna, broń termojądrowa ma znacznie większą siłę wybuchową. Teoretycznie jest on ograniczony jedynie liczbą dostępnych komponentów. Należy zauważyć, że skażenie radioaktywne powstałe w wyniku eksplozji termojądrowej jest znacznie słabsze niż w wyniku eksplozji atomowej, szczególnie w odniesieniu do siły eksplozji. Dało to podstawy do nazwania broni termojądrowej „czystą”. Termin ten, który pojawił się w literaturze anglojęzycznej, wyszedł z użycia pod koniec lat 70. XX wieku.
ogólny opis
Termonuklearne urządzenie wybuchowe można zbudować przy użyciu ciekłego deuteru lub sprężonego deuteru gazowego. Ale pojawienie się broni termojądrowej stało się możliwe tylko dzięki rodzajowi wodorku litu - deuterkowi litu-6. Jest to związek ciężkiego izotopu wodoru – deuteru i izotopu litu o liczbie masowej 6.
Deuterek litu-6 jest substancją stałą, która pozwala na przechowywanie deuteru (którego w normalnych warunkach zwykle występuje w stanie gazowym) w temperaturach dodatnich, a dodatkowo jego drugi składnik – lit-6 – stanowi surowiec do produkcji najrzadszy izotop wodoru – tryt. Właściwie 6 Li jest jedynym przemysłowym źródłem trytu:
Wczesna amunicja termojądrowa w USA również wykorzystywała naturalny deuterek litu, który zawiera głównie izotop litu o liczbie masowej 7. Służy również jako źródło trytu, ale w tym celu neutrony biorące udział w reakcji muszą mieć energię 10 MeV lub wyższy.
Aby wytworzyć neutrony i temperaturę (około 50 milionów stopni) niezbędną do rozpoczęcia reakcji termojądrowej, mała bomba atomowa najpierw eksploduje w bombie wodorowej. Eksplozji towarzyszy gwałtowny wzrost temperatury, promieniowanie elektromagnetyczne i pojawienie się potężnego strumienia neutronów. W wyniku reakcji neutronów z izotopem litu powstaje tryt.
Obecność deuteru i trytu w wysokiej temperaturze wybuchu bomby atomowej inicjuje reakcję termojądrową (234), która powoduje główne uwolnienie energii podczas wybuchu bomby wodorowej (termojądrowej). Jeżeli korpus bomby jest wykonany z naturalnego uranu, to szybkie neutrony (przenoszące 70% energii uwolnionej podczas reakcji (242)) powodują w nim nową, niekontrolowaną reakcję rozszczepienia łańcucha. Następuje trzecia faza eksplozji bomby wodorowej. W podobny sposób powstaje eksplozja termojądrowa o praktycznie nieograniczonej mocy.
Dodatkowym czynnikiem szkodliwym jest promieniowanie neutronowe, które powstaje podczas wybuchu bomby wodorowej.
Urządzenie do amunicji termojądrowej
Amunicja termojądrowa występuje zarówno w postaci bomb lotniczych ( wodór Lub bomba termojądrowa) oraz głowice do rakiet balistycznych i manewrujących.
Fabuła
ZSRR
Pierwszy radziecki projekt urządzenia termojądrowego przypominał tort warstwowy i dlatego otrzymał kryptonim „Słojka”. Projekt został opracowany w 1949 roku (jeszcze przed testami pierwszej radzieckiej bomby atomowej) przez Andrieja Sacharowa i Witalija Ginzburga i miał inną konfigurację ładunku niż słynny obecnie projekt dzielonego Tellera-Ulama. W ładunku warstwy materiału rozszczepialnego przeplatały się z warstwami paliwa termojądrowego – deuterku litu zmieszanego z trytem („pierwszy pomysł Sacharowa”). Ładunek termojądrowy umieszczony wokół ładunku rozszczepialnego był nieskuteczny w zwiększaniu całkowitej mocy urządzenia (nowoczesne urządzenia Tellera-Ulama mogą zapewnić współczynnik mnożenia nawet 30-krotny). Dodatkowo obszary ładunków rozszczepialnych i termojądrowych przeplatano materiałem wybuchowym konwencjonalnym – inicjatorem pierwotnej reakcji rozszczepienia, co dodatkowo zwiększało wymaganą masę konwencjonalnych materiałów wybuchowych. Pierwsze urządzenie typu „Sloika” zostało przetestowane w 1953 roku, otrzymując na Zachodzie nazwę „Joe-4” (pierwsze radzieckie testy nuklearne otrzymały kryptonimy od amerykańskiego pseudonimu Józefa (Józefa) Stalina „Wujek Joe”). Moc eksplozji odpowiadała 400 kilotonom przy wydajności zaledwie 15 - 20%. Obliczenia wykazały, że rozproszenie nieprzereagowanego materiału uniemożliwia wzrost mocy powyżej 750 kiloton.
Po tym, jak Stany Zjednoczone przeprowadziły w listopadzie 1952 r. testy Ivy Mike, które wykazały możliwość stworzenia bomb megatonowych, Związek Radziecki zaczął opracowywać kolejny projekt. Jak wspomniał w swoich wspomnieniach Andriej Sacharow, „drugi pomysł” został zaproponowany przez Ginzburga już w listopadzie 1948 r. i proponował użycie w bombie deuterku litu, który po napromieniowaniu neutronami tworzy tryt i uwalnia deuter.
Pod koniec 1953 roku fizyk Wiktor Davidenko zaproponował umieszczenie ładunków pierwotnych (rozszczepienie) i wtórnych (fuzja) w oddzielnych objętościach, powtarzając w ten sposób schemat Tellera-Ulama. Kolejny duży krok został zaproponowany i opracowany przez Sacharowa i Jakowa Zeldowicza wiosną 1954 roku. Polegał on na wykorzystaniu promieni rentgenowskich powstających w reakcji rozszczepienia do sprężenia deuterku litu przed stopieniem („implozja wiązki”). „Trzeci pomysł” Sacharowa został przetestowany podczas testów 1,6 megatonowego RDS-37 w listopadzie 1955 roku. Dalszy rozwój tej idei potwierdził praktyczny brak zasadniczych ograniczeń mocy ładunków termojądrowych.
Związek Radziecki wykazał to testami w październiku 1961 r., kiedy na Nowej Ziemi zdetonowano 50-megatonową bombę dostarczoną przez bombowiec Tu-95. Sprawność urządzenia wyniosła prawie 97% i początkowo była projektowana na moc 100 megaton, którą później zdecydowaną decyzją kierownictwa projektu zmniejszono o połowę. Było to najpotężniejsze urządzenie termojądrowe, jakie kiedykolwiek opracowano i przetestowano na Ziemi. Tak potężny, że jego praktyczne zastosowanie jako broni straciło wszelkie znaczenie, nawet biorąc pod uwagę fakt, że był już testowany w postaci gotowej bomby.
USA
Pomysł bomby termojądrowej inicjowanej ładunkiem atomowym Enrico Fermi zaproponował swojemu koledze Edwardowi Tellerowi już w 1941 roku, na samym początku Projektu Manhattan. Teller poświęcił większość swojej pracy podczas Projektu Manhattan pracy nad projektem bomby termojądrowej, do pewnego stopnia zaniedbując samą bombę atomową. Jego skupienie się na trudnościach i pozycja „adwokata diabła” w dyskusjach o problemach zmusiła Oppenheimera do wyciągnięcia Tellera i innych „problematycznych” fizyków na bocznicę.
Pierwsze ważne i koncepcyjne kroki w kierunku realizacji projektu syntezy podjął współpracownik Tellera Stanislav Ulam. Aby zainicjować syntezę termojądrową, Ulam zaproponował sprężenie paliwa termojądrowego przed jego podgrzaniem przy użyciu czynników pochodzących z pierwotnej reakcji rozszczepienia, a także umieszczenie ładunku termojądrowego oddzielnie od głównego składnika jądrowego bomby. Propozycje te umożliwiły przeniesienie rozwoju broni termojądrowej na poziom praktyczny. Na tej podstawie Teller zaproponował, że promieniowanie rentgenowskie i gamma generowane przez eksplozję pierwotną może przekazać wystarczającą ilość energii do składnika wtórnego, znajdującego się we wspólnej powłoce z pierwotną, aby przeprowadzić wystarczającą implozję (kompresję) w celu zainicjowania reakcji termojądrowej . Teller oraz jego zwolennicy i przeciwnicy omawiali później wkład Ulama w teorię leżącą u podstaw tego mechanizmu.