تفاوت بین بمب هیدروژنی و بمب اتمی: فهرستی از تفاوت ها، تاریخچه خلقت. بمب اچ

نیروگاه های هسته ای بر اساس اصل آزادسازی و مهار انرژی هسته ای کار می کنند. این روند باید کنترل شود. انرژی آزاد شده به الکتریسیته تبدیل می شود. یک بمب اتمی یک واکنش زنجیره ای ایجاد می کند که کاملا غیرقابل کنترل است و مقدار زیادی انرژی آزاد شده باعث تخریب هیولایی می شود. اورانیوم و پلوتونیوم عناصر بی ضرر جدول تناوبی نیستند، بلکه منجر به فجایع جهانی می شوند.

برای درک اینکه قوی ترین بمب اتمی روی این سیاره چیست، در مورد همه چیز بیشتر خواهیم آموخت. بمب های هیدروژنی و اتمی متعلق به صنعت انرژی هسته ای هستند. اگر دو قطعه اورانیوم را با هم ترکیب کنید، اما هر کدام جرمی زیر جرم بحرانی داشته باشند، این "اتحاد" تا حد زیادی از جرم بحرانی فراتر خواهد رفت. هر نوترون در یک واکنش زنجیره ای شرکت می کند، زیرا هسته را شکافته و 2-3 نوترون دیگر آزاد می کند که باعث واکنش های واپاشی جدید می شود.

نیروی نوترون کاملاً خارج از کنترل انسان است. در کمتر از یک ثانیه، صدها میلیارد واپاشی تازه تشکیل شده نه تنها مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند، بلکه به منابع قوی ترین تشعشعات تبدیل می شوند. این باران رادیواکتیو زمین، مزارع، گیاهان و همه موجودات زنده را در یک لایه ضخیم می پوشاند. اگر در مورد بلایای هیروشیما صحبت کنیم، می بینیم که 1 گرم مواد منفجره باعث مرگ 200 هزار نفر شده است.

اعتقاد بر این است که بمب خلاء، ایجاد شده توسط آخرین فناوری ها، می تواند با هسته ای رقابت کند. واقعیت این است که به جای TNT از ماده گازی در اینجا استفاده می شود که چندین ده برابر قدرتمندتر است. بمب هوایی پر بازده قوی ترین بمب خلاء غیر هسته ای جهان است. این می تواند دشمن را از بین ببرد، اما در عین حال خانه ها و تجهیزات آسیب نخواهند دید و هیچ محصول پوسیده ای وجود نخواهد داشت.

اصل کار آن چیست؟ بلافاصله پس از پرتاب از یک بمب افکن، یک چاشنی در فاصله ای از زمین شلیک می کند. بدنه فرو می ریزد و ابر بزرگی پراکنده می شود. هنگامی که با اکسیژن مخلوط می شود، شروع به نفوذ در هر نقطه می کند - به خانه ها، پناهگاه ها، پناهگاه ها. سوختن اکسیژن در همه جا خلاء ایجاد می کند. هنگامی که این بمب رها می شود، یک موج مافوق صوت تولید می شود و دمای بسیار بالایی ایجاد می شود.

تفاوت بین بمب خلاء آمریکایی و روسی

تفاوت ها در این است که دومی می تواند دشمن را حتی در پناهگاه با کمک کلاهک مناسب نابود کند. هنگام انفجار در هوا، کلاهک سقوط می کند و به شدت به زمین برخورد می کند و تا عمق 30 متری فرو می رود. پس از انفجار، ابری تشکیل می شود که با افزایش اندازه، می تواند به پناهگاه ها نفوذ کند و در آنجا منفجر شود. از طرف دیگر کلاهک های آمریکایی با تی ان تی معمولی پر شده و به همین دلیل ساختمان ها را تخریب می کنند. بمب خلاء یک جسم خاص را از بین می برد، زیرا شعاع کمتری دارد. مهم نیست که کدام بمب قدرتمندتر است - هر یک از آنها ضربه مخرب بی نظیری را وارد می کند که بر همه موجودات زنده تأثیر می گذارد.

بمب اچ

بمب هیدروژنی یکی دیگر از سلاح های هسته ای وحشتناک است. ترکیب اورانیوم و پلوتونیوم نه تنها انرژی، بلکه دمایی را تولید می کند که تا یک میلیون درجه افزایش می یابد. ایزوتوپ های هیدروژن در هسته هلیوم ترکیب می شوند که منبعی از انرژی عظیم را ایجاد می کند. بمب هیدروژنی قدرتمندترین است - این یک واقعیت غیرقابل انکار است. کافی است تصور کنید که انفجار آن برابر با انفجار 3000 بمب اتمی در هیروشیما است. هم در آمریکا و هم اتحاد جماهیر شوروی سابقشما می توانید 40 هزار بمب با ظرفیت های مختلف - هسته ای و هیدروژنی را بشمارید.

انفجار چنین مهمات با فرآیندهایی که در داخل خورشید و ستارگان مشاهده می شود قابل مقایسه است. نوترون های سریع پوسته های اورانیومی خود بمب را با سرعت زیادی شکافتند. نه تنها گرما آزاد می شود، بلکه ریزش رادیواکتیو نیز منتشر می شود. تا 200 ایزوتوپ وجود دارد. تولید چنین سلاح‌های هسته‌ای ارزان‌تر از سلاح‌های هسته‌ای است و می‌توان اثر آن‌ها را به تعداد دلخواه افزایش داد. این قوی ترین بمب منفجر شده است که در 12 اوت 1953 در اتحاد جماهیر شوروی آزمایش شد.

عواقب انفجار

نتیجه انفجار بمب هیدروژنی سه برابر است. اولین چیزی که اتفاق می افتد این است که یک موج انفجار قوی مشاهده می شود. قدرت آن به ارتفاع انفجار و نوع زمین و همچنین میزان شفافیت هوا بستگی دارد. طوفان های آتشین بزرگی می توانند تشکیل شوند که تا چند ساعت آرام نشوند. و با این حال، ثانویه و خطرناک ترین نتیجه ای که قوی ترین بمب گرما هسته ای می تواند ایجاد کند، تشعشعات رادیواکتیو و آلودگی منطقه اطراف برای مدت طولانی است.

بقایای رادیواکتیو ناشی از انفجار یک بمب هیدروژنی

در حین انفجار، گلوله آتش حاوی ذرات رادیواکتیو بسیار کوچکی است که در لایه جوی زمین به دام افتاده و برای مدت طولانی در آنجا باقی می مانند. این گلوله آتشین در تماس با زمین، گرد و غبار رشته ای ایجاد می کند که از ذرات پوسیدگی تشکیل شده است. ابتدا یک بزرگ ته نشین می شود و سپس یک سبک تر که به کمک باد صدها کیلومتر پخش می شود. این ذرات را می توان با چشم غیرمسلح دید، مثلاً چنین گرد و غباری روی برف دیده می شود. اگر کسی در این نزدیکی باشد کشنده است. کوچکترین ذرات می توانند سالها در اتمسفر بمانند و بنابراین "سفر کنند" و چندین بار در سراسر سیاره پرواز کنند. انتشار رادیواکتیو آنها تا زمانی که به شکل بارش از بین برود ضعیف تر می شود.

چه زمانی جنگ هسته ایبا استفاده از بمب هیدروژنی، ذرات آلوده منجر به نابودی حیات در شعاع صدها کیلومتری کانون زلزله می شود. اگر از یک بمب فوق العاده استفاده شود، منطقه ای به وسعت چندین هزار کیلومتر آلوده می شود که زمین را کاملا غیر قابل سکونت می کند. به نظر می رسد که قوی ترین بمب جهان که توسط انسان ساخته شده است قادر است کل قاره ها را نابود کند.

بمب گرما هسته ای "مادر کوزکین". ایجاد

بمب AN 602 چندین نام دریافت کرد - "تزار بمبا" و "مادر کوزکین". در سال 1954-1961 در اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت. این نیرومندترین وسیله انفجاری را برای تمام وجود بشر داشت. کار بر روی ایجاد آن برای چندین سال در یک آزمایشگاه بسیار طبقه بندی شده به نام Arzamas-16 انجام شد. یک بمب هیدروژنی 100 مگاتنی 10000 برابر قویتر از بمبی است که روی هیروشیما انداخته شد.

انفجار آن قادر است مسکو را در عرض چند ثانیه از روی زمین محو کند. مرکز شهر به معنای واقعی کلمه به راحتی تبخیر می شود و هر چیز دیگری می تواند به کوچکترین آوار تبدیل شود. قوی ترین بمب جهان می توانست نیویورک را با تمام آسمان خراش ها از بین ببرد. پس از آن، یک دهانه صاف مذاب بیست کیلومتری باقی می ماند. با چنین انفجاری امکان فرار با پایین رفتن از مترو وجود نداشت. کل قلمرو در شعاع 700 کیلومتری نابود می شود و به ذرات رادیواکتیو آلوده می شود.

انفجار "بمب تزار" - بودن یا نبودن؟

در تابستان سال 1961، دانشمندان تصمیم گرفتند که این انفجار را آزمایش و مشاهده کنند. قرار بود قوی ترین بمب جهان در یک سایت آزمایشی واقع در شمال روسیه منفجر شود. مساحت عظیم محل دفن زباله کل جزیره را در بر می گیرد زمین جدید. مقیاس شکست 1000 کیلومتر بود. این انفجار ممکن است مراکز صنعتی مانند Vorkuta، Dudinka و Norilsk را آلوده کند. دانشمندان با درک مقیاس فاجعه، سر خود را برداشتند و متوجه شدند که آزمایش لغو شده است.

در هیچ کجای کره زمین جایی برای آزمایش بمب معروف و فوق العاده قدرتمند وجود نداشت، فقط قطب جنوب باقی مانده بود. اما همچنین نتوانست انفجاری را در قاره یخی انجام دهد، زیرا این قلمرو بین المللی تلقی می شود و گرفتن مجوز برای چنین آزمایش هایی به سادگی غیرواقعی است. مجبور شدم شارژ این بمب را 2 برابر کاهش دهم. با این وجود، بمب در 30 اکتبر 1961 در همان مکان - در جزیره نوایا زملیا (در ارتفاع حدود 4 کیلومتری) منفجر شد. در طول انفجار، یک قارچ اتمی عظیم هیولا مشاهده شد که تا 67 کیلومتر افزایش یافت و موج ضربه ای سه بار دور سیاره چرخید. به هر حال، در موزه "آرزاماس-16"، در شهر ساروف، می توانید فیلم خبری انفجار را در یک سفر تماشا کنید، اگرچه آنها می گویند که این منظره برای افراد ضعیف نیست.

سلاح گرما هسته ای (بمب اچ) - نوعی سلاح هسته ای که قدرت تخریب آن مبتنی بر استفاده از انرژی واکنش همجوشی هسته ای عناصر سبک به عناصر سنگین تر است (مثلاً همجوشی یک هسته اتم هلیوم از دو هسته دوتریوم. اتم ها) که در آن انرژی آزاد می شود.

توضیحات کلی [ | ]

یک وسیله انفجاری ترموهسته ای را می توان با استفاده از دوتریوم مایع و گاز فشرده ساخت. اما ظهور سلاح های گرما هسته ای تنها با انواع لیتیوم هیدرید، لیتیوم-6 دوترید امکان پذیر شد. این ترکیبی از ایزوتوپ سنگین هیدروژن - دوتریوم و ایزوتوپ لیتیوم با عدد جرمی 6 است.

لیتیوم-6 دوترید - جامد، که به شما امکان می دهد دوتریوم را ذخیره کنید (حالت معمول آن در شرایط عادی- گاز) در شرایط عادی، و علاوه بر این، جزء دوم آن - لیتیوم-6 - یک ماده خام برای به دست آوردن کمیاب ترین ایزوتوپ هیدروژن - تریتیوم است. در واقع، 6 Li تنها منبع صنعتی تریتیوم است:

همان واکنش در لیتیوم-6 دوترید در یک دستگاه گرما هسته ای زمانی که با نوترون های سریع تابش می شود رخ می دهد. انرژی آزاد شده E 1 = 4.784 MeV. سپس تریتیوم (3H) حاصل با دوتریوم واکنش داده و انرژی آزاد می کند E 2 = 17.59 مگا ولت:

علاوه بر این، یک نوترون با انرژی جنبشی حداقل 14.1 مگا الکترون ولت تشکیل می شود که می تواند دوباره اولین واکنش را در یک هسته لیتیوم-6 دیگر آغاز کند یا باعث شکافت هسته های سنگین اورانیوم یا پلوتونیوم در یک پوسته یا ماشه با انتشار چندین هسته دیگر شود. نوترون های سریع

مهمات گرما هسته ای اولیه ایالات متحده نیز از لیتیوم دوترید طبیعی استفاده می کردند که عمدتاً حاوی ایزوتوپ لیتیوم با عدد جرمی 7 بود. همچنین به عنوان منبع تریتیوم عمل می کند، اما برای این کار، نوترون های شرکت کننده در واکنش باید انرژی 10 مگا الکترون ولت و بالاتر داشته باشند: واکنش: n+ 7 Li → 3 H + 4 He + n- 2.467 مگا ولتگرماگیر است و انرژی را جذب می کند.

یک بمب گرما هسته ای، که بر اساس اصل تلر-الام عمل می کند، از دو مرحله تشکیل شده است: یک ماشه و یک ظرف با سوخت حرارتی.

دستگاهی که در سال 1952 توسط ایالات متحده آزمایش شد، در واقع یک بمب نبود، بلکه یک نمونه آزمایشگاهی بود، "خانه ای 3 طبقه پر از دوتریوم مایع"، که در قالب یک طرح خاص ساخته شده بود. دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی دقیقاً بمب را ساخته اند - وسیله ای کامل که برای استفاده عملی نظامی مناسب است.

بزرگترین بمب هیدروژنی منفجر شده، بمب 58 مگاتنی شوروی "بمب تزار" است که در 30 اکتبر 1961 در محل آزمایش مجمع الجزایر نوایا زملیا منفجر شد. نیکیتا خروشچف متعاقباً علناً به شوخی گفت که بمب 100 مگاتنی در ابتدا قرار بود منفجر شود، اما این اتهام کاهش یافت «تا تمام شیشه‌های مسکو شکسته نشود». از نظر ساختاری، بمب واقعاً برای 100 مگاتن طراحی شده بود و این قدرت را می‌توان با جایگزینی سرب با اورانیوم به دست آورد. این بمب در ارتفاع 4000 متری از سایت آزمایشی Novaya Zemlya منفجر شد. موج ضربه ای پس از انفجار سه بار کره زمین را دور زد. با وجود آزمایش موفقیت آمیز، بمب وارد خدمت نشد. با این حال، ساخت و آزمایش ابر بمب فوق العاده بود اهمیت سیاسی، نشان می دهد که اتحاد جماهیر شوروی مشکل دستیابی به تقریباً هر سطحی از مگاتوناژ زرادخانه هسته ای را حل کرده است.

ایالات متحده آمریکا [ | ]

ایده بمب همجوشی با بار اتمی توسط انریکو فرمی به همکارش ادوارد تلر در پاییز 1941 در همان ابتدای پروژه منهتن پیشنهاد شد. تلر بیشتر کار خود را در پروژه منهتن به کار بر روی پروژه بمب همجوشی اختصاص داد و تا حدی از این پروژه غافل شد. بمب اتمی. تمرکز او بر مشکلات و موضع "وکیل مدافع شیطان" او در بحث مشکلات باعث شد تا اوپنهایمر تلر و سایر فیزیکدانان "مشکل" را به سمتی سوق دهد.

اولین قدم های مهم و مفهومی برای اجرای پروژه سنتز توسط استانیسلاو اولام، همکار تلر برداشته شد. برای شروع همجوشی گرما هسته ای، اولام پیشنهاد کرد که سوخت گرما هسته ای را قبل از شروع گرمایش فشرده کند، با استفاده از عوامل واکنش شکافت اولیه برای این کار، و همچنین قرار دادن بار گرما هسته ای جدا از جزء هسته ای اولیه بمب. این پیشنهادها امکان تبدیل توسعه سلاح های گرما هسته ای را به یک هواپیمای عملی فراهم کرد. بر این اساس، تلر پیشنهاد کرد که اشعه ایکس و تابش گاما تولید شده توسط انفجار اولیه می تواند انرژی کافی را به جزء ثانویه، واقع در یک پوسته مشترک با اولیه، منتقل کند تا انفجار کافی (فشرده سازی) را انجام دهد و یک واکنش حرارتی هسته ای را آغاز کند. . بعداً، تلر، حامیان و مخالفان او درباره سهم علم در نظریه پشت این مکانیسم بحث کردند.

انفجار "جرج"

در سال 1951، یک سری آزمایش با نام کلی عملیات "Greenhouse" (عملیات انگلیسی گلخانه) انجام شد که طی آن مسائل کوچک سازی بارهای هسته ای با افزایش قدرت آنها بررسی شد. یکی از آزمایش‌های این مجموعه انفجاری با اسم رمز «جرج» (eng. George) بود که در آن یک دستگاه آزمایشی منفجر شد که یک بار هسته‌ای به شکل یک چنبره بود که مقدار کمی هیدروژن مایع در آن قرار داده شده بود. مرکز بخش اصلی قدرت انفجار دقیقاً به دلیل همجوشی هیدروژن به دست آمد که در عمل مفهوم کلی دستگاه های دو مرحله ای را تأیید کرد.

"وی مایک"

به زودی توسعه تسلیحات هسته‌ای گرما در ایالات متحده به سمت کوچک‌سازی طرح Teller-Ulam هدایت شد که می‌توانست به موشک‌های بالستیک قاره‌پیما (ICBMs/ICBMs) و موشک‌های بالستیک پرتاب از زیردریایی (SLBMs/SLBMs) ​​مجهز شود. تا سال 1960، کلاهک‌های کلاس مگاتون W47 در آن مستقر شدند زیردریایی هامجهز به موشک های بالستیک پولاریس جرم این کلاهک ها 320 کیلوگرم و قطر 50 سانتی متر بود که آزمایش های بعدی نشان داد که کلاهک های نصب شده روی موشک های پولاریس از قابلیت اطمینان پایینی برخوردار بوده و نیاز به بهبود آنها وجود دارد. در اواسط دهه 1970، کوچک‌سازی نسخه‌های جدید کلاهک‌های Teller-Ulam امکان قرار دادن 10 کلاهک یا بیشتر را در ابعاد کلاهک موشک‌های چندگانه خودروی ورود مجدد (MIRV) فراهم کرد.

اتحاد جماهیر شوروی [ | ]

کره شمالی [ | ]

در دسامبر سال جاری، KCNA بیانیه ای از سوی رهبر کره شمالی، کیم جونگ اون، منتشر کرد که در آن گزارش داد که پیونگ یانگ بمب هیدروژنی خود را دارد.

بمب هیدروژنی، سلاحی با قدرت تخریب زیاد (از مرتبه مگاتون ها در معادل TNT) که اصل عملکرد آن بر اساس واکنش همجوشی حرارتی هسته های سبک است. منبع انرژی انفجار فرآیندهایی شبیه به آنچه در خورشید و سایر ستارگان رخ می دهد است.

در سال 1961، قوی ترین انفجار بمب هیدروژنی رخ داد.

صبح روز 30 اکتبر ساعت 11:32 ق.ظ. یک بمب هیدروژنی با ظرفیت 50 میلیون تن TNT بر فراز نوایا زملیا در منطقه خلیج میتوشی در ارتفاع 4000 متری از سطح زمین منفجر شد.

اتحاد جماهیر شورویآزمایشی از قدرتمندترین دستگاه گرما هسته ای تاریخ انجام داد. حتی در نسخه "نیم" (و حداکثر قدرت چنین بمبی 100 مگاتن است)، انرژی انفجار ده برابر بیشتر از کل قدرت تمام مواد منفجره استفاده شده توسط همه طرف های متخاصم در طول جنگ جهانی دوم (از جمله) بود. بمب های اتمی بر روی هیروشیما و ناکازاکی انداخته شد). موج شوک ناشی از انفجار سه بار کره زمین را دور زد که اولین بار در 36 ساعت و 27 دقیقه بود.

نور فلاش نور به حدی بود که با وجود ابری ممتد، حتی از پست فرماندهی روستای بلوشیا گوبا (تقریبا 200 کیلومتر دورتر از کانون انفجار) قابل مشاهده بود. ارتفاع ابر قارچی به 67 کیلومتر رسید. در زمان انفجار، در حالی که بمب به آرامی بر روی یک چتر نجات عظیم از ارتفاع 10500 به نقطه تخمینی انفجار فرود آمد، هواپیمای حامل Tu-95 با خدمه و فرمانده آن، سرگرد آندری اگوروویچ دورنوتسف، از قبل در منطقه امن فرمانده به عنوان سرهنگ دوم قهرمان اتحاد جماهیر شوروی به فرودگاه خود بازگشت. در یک روستای متروک - در 400 کیلومتری مرکز زمین لرزه - خانه های چوبی تخریب شد و خانه های سنگی سقف، پنجره ها و درهای خود را از دست دادند. برای صدها کیلومتر از محل آزمایش، در نتیجه انفجار، شرایط برای عبور امواج رادیویی برای تقریبا یک ساعت تغییر کرد و ارتباطات رادیویی متوقف شد.

این بمب توسط V.B. آدامسکی، یو.ن. اسمیرنوف، آ.د. ساخاروف، یو.ن. بابایف و یو.آ. تروتنف (که به خاطر آن به ساخاروف سومین مدال قهرمان کار سوسیالیستی اعطا شد). جرم "دستگاه" 26 تن بود؛ یک بمب افکن استراتژیک Tu-95 اصلاح شده برای انتقال و رها کردن آن استفاده شد.

"بمب فوق العاده"، همانطور که آ. ساخاروف آن را نامیده است، در محل بمب هواپیما جا نمی شود (طول آن 8 متر و قطر آن حدود 2 متر بود)، بنابراین قسمت غیر برقی بدنه قطع شد و یک دستگاه ویژه مکانیزم بالابر و دستگاهی برای اتصال بمب نصب شده بود. در حین پرواز، هنوز بیش از نیمی از آن بیرون می‌آید. کل بدنه هواپیما، حتی تیغه های پروانه های آن، با رنگ سفید خاصی پوشانده شده بود که در برابر فلاش نور در هنگام انفجار محافظت می کند. بدنه هواپیمای آزمایشگاهی همراه با همین رنگ پوشیده شده بود.

نتایج انفجار این اتهام که در غرب نام "تزار بمب" را دریافت کرد، چشمگیر بود:

* "قارچ" هسته ای انفجار به ارتفاع 64 کیلومتری رسید. قطر کلاهک آن به 40 کیلومتر رسید.

توپ آتشین انفجاری به زمین برخورد کرد و تقریباً به ارتفاع بمب گذاری رسید (یعنی شعاع توپ آتشین انفجار تقریباً 4.5 کیلومتر بود).

* تشعشعات باعث سوختگی درجه سه تا فاصله صد کیلومتری شد.

* در اوج تابش، انفجار به قدرت 1 درصد خورشیدی رسید.

* موج ضربه ای ناشی از انفجار سه بار دور کره زمین چرخید.

* یونیزاسیون اتمسفر باعث تداخل رادیویی حتی صدها کیلومتر از محل آزمایش به مدت یک ساعت شده است.

* شاهدان ضربه را احساس کردند و توانستند انفجار را در فاصله هزار کیلومتری کانون زلزله توصیف کنند. همچنین موج ضربه ای تا حدودی قدرت تخریب خود را در فاصله هزاران کیلومتری کانون زلزله حفظ کرده است.

* موج صوتی به جزیره دیکسون رسید، جایی که موج انفجار پنجره های خانه ها را شکست.

نتیجه سیاسی این آزمایش، تظاهرات اتحاد جماهیر شوروی در اختیار داشتن یک سلاح کشتار جمعی با قدرت نامحدود بود - حداکثر مگاتوناژ بمب از ایالات متحده که در آن زمان آزمایش شده بود چهار برابر کمتر از بمب تزار بود. در واقع، افزایش قدرت یک بمب هیدروژنی به سادگی با افزایش جرم ماده کار به دست می آید، به طوری که در اصل، هیچ عاملی وجود ندارد که از ایجاد یک بمب هیدروژنی 100 مگاتنی یا 500 مگاتنی جلوگیری کند. (در واقع، بمب تزار برای یک معادل 100 مگاتنی طراحی شده بود؛ به گفته خروشچف، قدرت انفجار برنامه ریزی شده به نصف کاهش یافت، "تا تمام شیشه های مسکو شکسته نشود"). با این آزمایش، اتحاد جماهیر شوروی توانایی ایجاد یک بمب هیدروژنی با هر قدرت و وسیله ای برای رساندن بمب به نقطه انفجار را نشان داد.

واکنش های گرما هسته ایدرون خورشید حاوی مقدار عظیمی از هیدروژن است که در دمایی حدوداً در حالت فشرده‌سازی فوق‌العاده قرار دارد. 15,000,000 K. در چنین دما و چگالی پلاسما، هسته های هیدروژن برخوردهای دائمی با یکدیگر را تجربه می کنند که برخی از آنها به ادغام آنها و در نهایت تشکیل هسته های سنگین تر هلیوم ختم می شود. چنین واکنش هایی که همجوشی گرما هسته ای نامیده می شود، با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی همراه است. طبق قوانین فیزیک، آزاد شدن انرژی در طول همجوشی گرما هسته ای به این دلیل است که وقتی یک هسته سنگین تر تشکیل می شود، بخشی از جرم هسته های سبک موجود در ترکیب آن به مقدار عظیمی انرژی تبدیل می شود. به همین دلیل است که خورشید با داشتن جرم غول پیکر تقریباً از دست می دهد. 100 میلیارد تن ماده و انرژی آزاد می کند که به لطف آن زندگی روی زمین امکان پذیر شد.

ایزوتوپ های هیدروژناتم هیدروژن ساده ترین اتم از تمام اتم های موجود است. از یک پروتون تشکیل شده است که هسته آن است که یک الکترون منفرد به دور آن می چرخد. مطالعات دقیق آب (H 2 O) نشان داده است که حاوی مقادیر ناچیزی از آب "سنگین" حاوی "ایزوتوپ سنگین" هیدروژن - دوتریوم (2H) است. هسته دوتریوم از یک پروتون و یک نوترون، یک ذره خنثی با جرم نزدیک به پروتون تشکیل شده است.

ایزوتوپ سوم هیدروژن به نام تریتیوم وجود دارد که دارای یک پروتون و دو نوترون در هسته خود است. تریتیوم ناپایدار است و تحت واپاشی رادیواکتیو خود به خودی قرار می گیرد و به ایزوتوپ هلیوم تبدیل می شود. آثاری از تریتیوم در جو زمین یافت شده است، جایی که در نتیجه برهم کنش پرتوهای کیهانی با مولکول های گازی که هوا را تشکیل می دهند، به وجود می آید. تریتیوم به طور مصنوعی در راکتور هسته ایتابش ایزوتوپ لیتیوم-6 با شار نوترونی.

توسعه بمب هیدروژنیمقدماتی تحلیل نظرینشان داد که همجوشی حرارتی به راحتی در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم انجام می شود. با در نظر گرفتن این موضوع، دانشمندان آمریکایی در اوایل دهه 1950 شروع به اجرای پروژه ای برای ایجاد یک بمب هیدروژنی (HB) کردند. اولین آزمایش های یک دستگاه هسته ای مدل در بهار 1951 در سایت آزمایش انیوتوک انجام شد. همجوشی حرارتی فقط جزئی بود. موفقیت قابل توجهی در 1 نوامبر 1951 هنگام آزمایش یک دستگاه هسته ای عظیم به دست آمد که قدرت انفجار آن 4 بود؟ 8 میلیون تن در معادل TNT.

اولین بمب هوایی هیدروژنی در 12 آگوست 1953 در اتحاد جماهیر شوروی منفجر شد و در 1 مارس 1954 آمریکایی ها بمب هوایی قدرتمندتر (حدود 15 متری) را در بیکینی آتول منفجر کردند. از آن زمان، هر دو قدرت سلاح های مگاتون پیشرفته را منفجر می کنند.

انفجار در بیکینی آتول با انتشار مقدار زیادی مواد رادیواکتیو همراه بود. برخی از آنها صدها کیلومتر از محل انفجار بر روی کشتی ماهیگیری ژاپنی Lucky Dragon سقوط کردند، در حالی که برخی دیگر جزیره Rongelap را پوشانده بودند. از آنجایی که همجوشی گرما هسته ای هلیوم پایدار تولید می کند، رادیواکتیویته در انفجار یک بمب هیدروژنی صرفاً نباید بیشتر از یک چاشنی اتمی یک واکنش گرما هسته ای باشد. با این حال، در مورد مورد بررسی، ریزش رادیواکتیو پیش بینی شده و واقعی به طور قابل توجهی از نظر کمیت و ترکیب متفاوت بود.

مکانیسم عمل بمب هیدروژنی توالی فرآیندهایی که در حین انفجار یک بمب هیدروژنی رخ می دهد را می توان به صورت زیر نشان داد. ابتدا، بار آغازگر واکنش گرما هسته ای (یک بمب اتمی کوچک) در داخل پوسته HB منفجر می شود که منجر به فلاش نوترونی و ایجاد دمای بالا برای شروع همجوشی گرما هسته ای می شود. نوترون ها یک درج ساخته شده از لیتیوم دوترید - ترکیبی از دوتریوم با لیتیوم را بمباران می کنند (از ایزوتوپ لیتیوم با عدد جرمی 6 استفاده می شود). لیتیوم-6 توسط نوترون ها به هلیوم و تریتیوم تقسیم می شود. بنابراین، فیوز اتمی مواد لازم برای سنتز را مستقیماً در خود بمب ایجاد می کند.

سپس یک واکنش گرما هسته ای در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم آغاز می شود، دمای داخل بمب به سرعت افزایش می یابد و بیشتر و بیشتر درگیر می شود. مقدار زیادهیدروژن با افزایش بیشتر دما، واکنشی بین هسته های دوتریوم می تواند آغاز شود که مشخصه یک بمب هیدروژنی است. البته همه واکنش ها آنقدر سریع پیش می روند که آنی تلقی می شوند.

تقسیم، سنتز، تقسیم (ابر بمب). در واقع، در بمب، توالی فرآیندهای شرح داده شده در بالا در مرحله واکنش دوتریوم با تریتیوم به پایان می رسد. علاوه بر این، طراحان بمب ترجیح دادند از همجوشی هسته ها استفاده نکنند، بلکه از شکافت آنها استفاده کنند. از همجوشی هسته‌های دوتریوم و تریتیوم هلیوم و نوترون‌های سریع تولید می‌شود که انرژی آن‌ها به اندازه‌ای بزرگ است که باعث شکافت هسته‌های اورانیوم ۲۳۸ (ایزوتوپ اصلی اورانیوم، بسیار ارزان‌تر از اورانیوم ۲۳۵ مورد استفاده در بمب‌های اتمی معمولی) می‌شود. نوترون های سریع اتم های پوسته اورانیوم ابر بمب را شکافتند. شکافت یک تن اورانیوم انرژی ای معادل 18 میلیون تن ایجاد می کند. انرژی نه تنها به انفجار و انتشار گرما می رود. هر هسته اورانیوم به دو "قطعه" بسیار پرتوزا تقسیم می شود. محصولات شکافت شامل 36 مختلف است عناصر شیمیاییو تقریبا 200 ایزوتوپ رادیواکتیو. همه اینها ریزش رادیواکتیو همراه با انفجار ابر بمب ها را تشکیل می دهد.

با توجه به طراحی منحصر به فرد و مکانیسم عمل توصیف شده، سلاح هایی از این نوع را می توان به اندازه دلخواه ساخت. این بسیار ارزان تر از بمب های اتمی با همان قدرت است.

در پایان دهه 30 قرن گذشته، قوانین شکافت و پوسیدگی قبلاً در اروپا کشف شده بود و بمب هیدروژنی از علمی تخیلی به واقعیت تبدیل شد. تاریخچه توسعه انرژی هسته ای جالب است و هنوز هم نشان دهنده یک رقابت هیجان انگیز بین پتانسیل علمی کشورها است: آلمان نازی، اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا. قوی ترین بمبی که هر کشوری آرزوی داشتن آن را داشت نه تنها یک سلاح، بلکه یک ابزار سیاسی قدرتمند نیز بود. کشوری که آن را در زرادخانه خود داشت در واقع قادر مطلق شد و می توانست قوانین خود را دیکته کند.

بمب هیدروژنی تاریخچه ایجاد خود را دارد که بر اساس قوانین فیزیکی، یعنی فرآیند گرما هسته ای است. در ابتدا به اشتباه اتمی نامیده می شد و بی سوادی مقصر بود. دانشمند بته که بعداً برنده جایزه شد جایزه نوبل، کار کرد منبع مصنوعیانرژی - شکافت اورانیوم. این بار اوج بود فعالیت علمیبسیاری از فیزیکدانان، و در میان آنها چنین نظری وجود داشت که اسرار علمی به هیچ وجه نباید وجود داشته باشد، زیرا در ابتدا قوانین علم بین المللی هستند.

از نظر تئوری، بمب هیدروژنی اختراع شده بود، اما اکنون، با کمک طراحان، باید فرم های فنی را به دست می آورد. فقط برای بسته بندی آن در یک پوسته خاص و آزمایش قدرت آن باقی مانده است. دو دانشمند وجود دارند که نام آنها برای همیشه با ساخت این سلاح قدرتمند همراه خواهد بود: در ایالات متحده آمریکا ادوارد تلر و در اتحاد جماهیر شوروی آندری ساخاروف است.

در ایالات متحده، یک فیزیکدان از اوایل سال 1942 شروع به مطالعه مسئله گرما هسته ای کرد. به دستور هری ترومن، رئیس جمهور وقت ایالات متحده، بهترین دانشمندان کشور روی این مشکل کار کردند، آنها یک سلاح تخریب اساساً جدید ساختند. علاوه بر این، دستور دولت برای بمبی با ظرفیت حداقل یک میلیون تن TNT بود. بمب هیدروژنی توسط تلر ساخته شد و به بشریت در هیروشیما و ناکازاکی توانایی های بی حد و حصر، اما مخرب خود را نشان داد.

بمبی به وزن 4.5 تن و حاوی 100 کیلوگرم اورانیوم بر روی هیروشیما پرتاب شد. این انفجار تقریباً به 12500 تن TNT مربوط می شود. شهر ناکازاکی ژاپن توسط یک بمب پلوتونیومی به همان جرم، اما معادل 20000 تن TNT ویران شد.

آکادمیسین آینده شوروی A. Sakharov در سال 1948 بر اساس تحقیقات خود طراحی یک بمب هیدروژنی را با نام RDS-6 ارائه کرد. تحقیقات او در دو شاخه انجام شد: اولی "پفک" (RDS-6s) نام داشت و ویژگی آن یک بار اتمی بود که توسط لایه هایی از عناصر سنگین و سبک احاطه شده بود. شاخه دوم "لوله" یا (RDS-6t) است که در آن بمب پلوتونیومی در دوتریوم مایع قرار داشت. پس از آن، یک کشف بسیار مهم انجام شد که ثابت کرد جهت "لوله" یک بن بست است.

اصل کار یک بمب هیدروژنی به شرح زیر است: ابتدا یک بار در داخل پوسته HB منفجر می شود که آغازگر یک واکنش گرما هسته ای است، در نتیجه فلاش نوترونی رخ می دهد. در این مورد، این فرآیند با آزاد شدن دمای بالا همراه است، که برای نوترون های بیشتر مورد نیاز است تا درج را از لیتیوم دوترید بمباران کنند، و به نوبه خود، تحت تأثیر مستقیم نوترون ها، به دو عنصر تقسیم می شود: تریتیوم. و هلیوم فیوز اتمی استفاده شده اجزای لازم برای ادامه سنتز در بمب فعال شده را تشکیل می دهد. در اینجا چنین اصل دشوار عملکرد یک بمب هیدروژنی وجود دارد. پس از این اقدام اولیه، یک واکنش گرما هسته ای مستقیماً در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم آغاز می شود. در این زمان دمای بمب بیشتر و بیشتر می شود و هیدروژن بیشتر و بیشتر در همجوشی دخالت می کند. اگر زمان این واکنش ها را دنبال کنید، سرعت عمل آنها را می توان آنی توصیف کرد.

متعاقباً، دانشمندان شروع به استفاده از همجوشی هسته‌ها نکردند، بلکه از شکافت آنها استفاده کردند. شکافت یک تن اورانیوم انرژی معادل 18 میلیون تن تولید می کند. این بمب قدرت فوق العاده ای دارد. قوی ترین بمب ساخته شده توسط بشر متعلق به اتحاد جماهیر شوروی بود. او حتی وارد کتاب رکوردهای گینس شد. موج انفجار آن برابر با 57 (تقریبا) مگاتن ماده TNT بود. در سال 1961 در منطقه مجمع الجزایر نوایا زملیا منفجر شد.

نحوه ساخت بمب هیدروژنی توسط فیزیکدانان شوروی، مزایا و معایب این سلاح وحشتناک را در بخش تاریخ علم بخوانید.

پس از جنگ جهانی دوم، هنوز صحبت در مورد آغاز واقعی صلح غیرممکن بود - دو قدرت بزرگ جهانی وارد یک مسابقه تسلیحاتی شدند. یکی از جنبه های این درگیری، رویارویی اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا در ایجاد سلاح های هسته ای بود. در سال 1945، ایالات متحده، اولین کشوری که در سکوت وارد رقابت شد، کنار رفت بمب های هسته ایدر غمگین شهرهای معروفهیروشیما و ناکازاکی در اتحاد جماهیر شوروی نیز کار برای ایجاد سلاح های هسته ای در حال انجام بود و در سال 1949 اولین بمب اتمی را آزمایش کردند که ماده فعال آن پلوتونیوم بود. حتی در طول توسعه خود، اطلاعات شوروی متوجه شد که ایالات متحده به ساخت بمب قدرتمندتر روی آورده است. این امر اتحاد جماهیر شوروی را بر آن داشت تا در ساخت سلاح های گرما هسته ای شرکت کند.

افسران اطلاعاتی نتوانستند بفهمند آمریکایی ها به چه نتایجی دست یافته اند و تلاش دانشمندان هسته ای شوروی ناموفق بود. بنابراین تصمیم گرفته شد بمبی ایجاد شود که انفجار آن به دلیل همجوشی هسته های سبک رخ دهد و نه شکافت هسته های سنگین مانند بمب اتمی. در بهار سال 1950 کار بر روی ساخت بمبی آغاز شد که بعداً RDS-6s نام گرفت. در میان توسعه دهندگان آن، برنده آینده جایزه صلح نوبل، آندری ساخاروف بود که ایده طراحی شارژ را در سال 1948 ارائه کرد، اما بعداً با آزمایش هسته ای مخالفت کرد.

آندری ساخاروف

ولادیمیر فدورنکو/ویکی‌مدیا کامانز

ساخاروف پیشنهاد کرد که هسته پلوتونیوم را با چندین لایه از عناصر سبک و سنگین، یعنی اورانیوم و دوتریوم، ایزوتوپ هیدروژن، بپوشانیم. با این حال، متعاقباً پیشنهاد شد که دوتریوم با لیتیوم دوترید جایگزین شود - این امر طراحی شارژ و عملکرد آن را بسیار ساده کرد. یک مزیت دیگر این بود که از لیتیوم، پس از بمباران با نوترون، ایزوتوپ دیگری از هیدروژن به نام تریتیوم به دست می آید. در واکنش با دوتریوم، تریتیوم انرژی بسیار بیشتری آزاد می کند. علاوه بر این، لیتیوم همچنین سرعت نوترون ها را بهتر کند می کند. این ساختار بمب به او لقب "پاف" داده است.

یک مشکل خاص این بود که ضخامت هر لایه و تعداد نهایی آنها نیز برای یک آزمایش موفق بسیار مهم بود. بر اساس محاسبات، از 15 تا 20 درصد انرژی آزاد شده در طول انفجار ناشی از واکنش های گرما هسته ای و 75 تا 80 درصد دیگر از شکافت هسته های اورانیوم-235، اورانیوم-238 و پلوتونیوم-239 است. همچنین فرض بر این بود که قدرت شارژ از 200 تا 400 کیلوتن باشد. خط پایینمعلوم شد که در حد بالایی پیش بینی ها قرار دارد.

در روز X، 12 اوت 1953، اولین بمب هیدروژنی شوروی در عمل آزمایش شد. سایت آزمایش Semipalatinsk که در آن انفجار رخ داد در منطقه شرق قزاقستان واقع شده است. آزمایش RDS-6s با تلاشی در سال 1949 انجام شد (سپس انفجار زمینی یک بمب 22.4 کیلوتنی در محل آزمایش انجام شد). با وجود موقعیت ایزوله سایت آزمایش، جمعیت منطقه زیبایی آزمایش های هسته ای را از نزدیک تجربه کردند. افرادی که برای چندین دهه، تا زمان بسته شدن سایت آزمایش در سال 1991، نسبتاً نزدیک به محل آزمایش زندگی می کردند، در معرض تشعشعات قرار داشتند و مناطقی که کیلومترها دورتر از محل آزمایش قرار داشتند، به محصولات شکافت هسته ای آلوده شدند.

اولین بمب هیدروژنی شوروی RDS-6s

ویکی‌مدیا کامانز

به گفته شاهدان عینی، یک هفته قبل از آزمایش RDS-6، ارتش به خانواده‌های کسانی که در نزدیکی محل آزمایش زندگی می‌کردند پول و غذا داد، اما هیچ تخلیه و اطلاعی در مورد رویدادهای آینده وجود نداشت. خاک رادیواکتیو از خود محل آزمایش خارج شد و نزدیکترین سازه ها و پست های رصد بازسازی شدند. تصمیم گرفته شد که بمب هیدروژنی را روی سطح زمین منفجر کند، علیرغم این واقعیت که پیکربندی اجازه می داد آن را از هواپیما پرتاب کنند.

آزمایش‌های قبلی بارهای اتمی با آنچه دانشمندان هسته‌ای پس از آزمایش پف ساخاروف ثبت کرده بودند، بسیار متفاوت بود. بازده انرژی بمب، که منتقدان آن را نه بمب گرما هسته‌ای، بلکه یک بمب اتمی تقویت‌شده با حرارت هسته‌ای می‌نامند، 20 برابر بیشتر از بارهای قبلی است. این موضوع در عینک آفتابی با چشم غیرمسلح قابل توجه بود: پس از آزمایش بمب هیدروژنی، تنها گرد و غبار از ساختمان های بازمانده و بازسازی شده باقی مانده بود.