انفجار بمب گرما هسته ای. نحوه عملکرد بمب هیدروژنی

13.10.2019

محتوای مقاله

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

واکنش های گرما هسته ای

درون 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 هیدروژن

اتم 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 یک راکتور هسته ای با تابش ایزوتوپ لیتیوم-6 با شار نوترونی به دست می آید.

توسعه بمب هیدروژنی

یک تحلیل نظری اولیه نشان داد که همجوشی گرما هسته‌ای به راحتی در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم انجام می‌شود. 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 در آزمایش یک دستگاه هسته ای عظیم به دست آمد که قدرت انفجار آن 4 × 8 Mt در معادل TNT بود.

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 درج ساخته شده از لیتیوم دوترید، ترکیبی از دوتریوم با لیتیوم را بمباران می کنند (یک 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 هیدروژن بیشتر و بیشتری در همجوشی دخالت می کند. 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 عنصر شیمیایی مختلف و نزدیک به 200 ایزوتوپ رادیواکتیو است. 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.

عواقب انفجار

موج شوک و اثر حرارتی.

تاثیر مستقیم (اولیه) یک انفجار ابر بمب سه برابر است. واضح ترین اثر مستقیم، موج ضربه ای با شدت فوق العاده است. قدرت ضربه آن بسته به قدرت بمب، ارتفاع انفجار از سطح زمین و ماهیت زمین، با فاصله گرفتن از مرکز انفجار کاهش می یابد. اثر حرارتی یک انفجار توسط همان عوامل تعیین می شود، اما، علاوه بر این، به شفافیت هوا نیز بستگی دارد - مه فاصله ای را که در آن فلاش حرارتی می تواند باعث سوختگی جدی شود، به شدت کاهش می دهد.

بر اساس محاسبات، در صورت انفجار در جو یک بمب 20 مگاتنی، افراد در 50 درصد موارد زنده می مانند اگر 1) در یک پناهگاه بتن مسلح زیرزمینی در فاصله حدود 8 کیلومتری از مرکز انفجار (EW)، 2) در ساختمان های معمولی شهری در فاصله تقریبی است. 15 کیلومتر از شرق غربی، 3) در فضای باز در فاصله تقریباً قرار داشتند. 20 کیلومتر از EV. در شرایط دید ضعیف و در فاصله حداقل 25 کیلومتری، اگر جو صاف باشد، برای افراد در مناطق باز، احتمال زنده ماندن با فاصله از مرکز زمین لرزه به سرعت افزایش می یابد. در فاصله 32 کیلومتری مقدار محاسبه شده آن بیش از 90 درصد است. ناحیه‌ای که تشعشعات نافذی که در طی انفجار در آن رخ می‌دهد منجر به یک پیامد مرگ‌بار می‌شود، حتی در مورد یک ابر بمب پر بازده، نسبتاً کوچک است.

توپ آتشین

بسته به ترکیب و جرم مواد قابل احتراق دخیل در گلوله آتشین، طوفان‌های آتش‌سوزی غول‌پیکر می‌توانند ایجاد شوند که برای ساعت‌ها بیداد می‌کنند. با این حال، خطرناک ترین (البته ثانویه) پیامد انفجار، آلودگی رادیواکتیو محیط است.

Fallout.

چگونه تشکیل می شوند.

هنگامی که یک بمب منفجر می شود، گلوله آتشین حاصل با مقدار زیادی ذرات رادیواکتیو پر می شود. معمولاً این ذرات به قدری کوچک هستند که وقتی وارد اتمسفر بالایی شدند، می توانند برای مدت طولانی در آنجا باقی بمانند. اما اگر گلوله آتشین با سطح زمین، هر چیزی که روی آن است، تماس پیدا کند، به گرد و غبار و خاکستر داغ تبدیل می شود و آنها را به یک گردباد آتشین می کشاند. در گرداب شعله با ذرات رادیواکتیو مخلوط می شوند و به هم متصل می شوند. گرد و غبار رادیواکتیو، به جز بزرگترین، بلافاصله ته نشین نمی شود. گرد و غبار ریزتر توسط ابر انفجاری ایجاد شده با خود می رود و به تدریج با حرکت به سمت پایین باد بیرون می ریزد. مستقیماً در محل انفجار، ریزش رادیواکتیو می تواند بسیار شدید باشد - عمدتاً گرد و غبار درشتی که روی زمین نشسته است. صدها کیلومتر دورتر از محل انفجار و در فواصل طولانی تر، ذرات خاکستر کوچک، اما هنوز قابل مشاهده هستند، به زمین می افتند. اغلب آنها پوششی شبیه برف را تشکیل می دهند که برای هر کسی که اتفاقاً در نزدیکی باشد کشنده است. حتی ذرات کوچک‌تر و نامرئی‌تر، قبل از اینکه روی زمین بنشینند، می‌توانند ماه‌ها و حتی سال‌ها در جو سرگردان باشند و بارها به دور کره زمین بچرخند. زمانی که آنها سقوط می کنند، رادیواکتیویته آنها به طور قابل توجهی ضعیف می شود. خطرناک ترین تابش استرانسیوم 90 با نیمه عمر 28 سال است. سقوط آن به وضوح در سراسر جهان مشاهده می شود. با نشستن روی شاخ و برگ و علف، وارد زنجیره های غذایی از جمله انسان می شود. در نتیجه این امر، مقادیر قابل توجه، اگرچه هنوز خطرناک نیست، اما در استخوان های ساکنان اکثر کشورها مقادیر استرانسیوم 90 یافت شده است. تجمع استرانسیوم 90 در استخوان های انسان در دراز مدت بسیار خطرناک است، زیرا منجر به تشکیل تومورهای بدخیم استخوان می شود.

آلودگی طولانی مدت منطقه با ریزش رادیواکتیو.

در صورت خصومت، استفاده از بمب هیدروژنی منجر به آلودگی فوری رادیواکتیو قلمرو در شعاع حدوداً می شود. 100 کیلومتری مرکز انفجار. در صورت انفجار ابر بمب، منطقه ای به وسعت ده ها هزار کیلومتر مربع آلوده می شود. چنین منطقه عظیمی از تخریب با یک بمب، آن را به یک نوع کاملاً جدید از سلاح تبدیل می کند. حتی اگر بمب فوق العاده به هدف اصابت نکند، یعنی. با اثرات شوک-حرارتی به جسم برخورد نمی کند، تشعشعات نافذ و ریزش رادیواکتیو همراه با انفجار، منطقه اطراف را برای سکونت نامناسب می کند. چنین بارشی می تواند روزها، هفته ها و حتی ماه ها ادامه یابد. بسته به تعداد آنها، شدت تابش می تواند به سطوح مرگبار برسد. تعداد نسبتا کمی ابر بمب کافی است تا یک کشور بزرگ را به طور کامل با لایه ای از غبار رادیواکتیو که برای همه موجودات زنده کشنده است، بپوشاند. بنابراین، ایجاد ابربمب آغاز دورانی بود که امکان غیرقابل سکونت کردن تمام قاره ها فراهم شد. حتی پس از مدت ها پس از پایان قرار گرفتن در معرض مستقیم ریزش های رادیواکتیو، همچنان خطری به دلیل سمیت رادیویی بالای ایزوتوپ هایی مانند استرانسیوم 90 وجود خواهد داشت. با رشد مواد غذایی در خاک های آلوده به این ایزوتوپ، رادیواکتیویته وارد بدن انسان می شود.

محتوای مقاله

واکنش های گرما هسته ای

ایزوتوپ های هیدروژن

توسعه بمب هیدروژنی

مکانیسم عمل بمب هیدروژنی

تقسیم، سنتز، تقسیم (ابر بمب).

عواقب انفجار

موج شوک و اثر حرارتی.

توپ آتشین

Fallout.

چگونه تشکیل می شوند.

آلودگی طولانی مدت منطقه با ریزش رادیواکتیو.

جاه طلبی های ژئوپلیتیکی قدرت های بزرگ همیشه به یک مسابقه تسلیحاتی منجر می شود. توسعه فن آوری های نظامی جدید به یک کشور برتری نسبت به سایرین داد. بنابراین، بشریت با جهش و مرزها به ظهور یک سلاح وحشتناک نزدیک شد - بمب هسته ای. گزارش عصر اتمی از چه تاریخی آغاز شد، چند کشور سیاره ما دارای پتانسیل هسته ای هستند و تفاوت اساسی بین بمب هیدروژنی و بمب اتمی چیست؟ با خواندن این مقاله می توانید پاسخ این سوالات و سوالات دیگر را بیابید.

تفاوت بین بمب هیدروژنی و بمب هسته ای چیست؟

هر سلاح هسته ای بر اساس یک واکنش درون هسته ایکه قدرت آن قادر است تقریباً بلافاصله تعداد زیادی از واحدهای مسکونی و همچنین تجهیزات و انواع ساختمان ها و سازه ها را از بین ببرد. طبقه بندی کلاهک های هسته ای در خدمت برخی از کشورها را در نظر بگیرید:

بمب هسته ای (اتمی).در فرآیند یک واکنش هسته ای و شکافت پلوتونیوم و اورانیوم، انرژی در مقیاس عظیمی آزاد می شود. معمولاً یک کلاهک حاوی دو بار پلوتونیوم با جرم یکسان است که از یکدیگر منفجر می شوند.
بمب هیدروژنی (گرما هسته ای).انرژی بر اساس همجوشی هسته های هیدروژن آزاد می شود (از این رو نام آن). شدت موج ضربه و مقدار انرژی آزاد شده چندین برابر بیشتر از انرژی اتمی است.

کدام قوی تر است: بمب هسته ای یا هیدروژنی؟

در حالی که دانشمندان در مورد چگونگی استفاده از انرژی هسته ای به دست آمده در فرآیند همجوشی گرما هسته ای هیدروژن برای اهداف صلح آمیز گیج بودند، ارتش تاکنون بیش از دوازده آزمایش انجام داده است. معلوم شد که شارژ در چندین مگاتن بمب هیدروژنی هزاران بار قدرتمندتر از بمب اتمی است. حتی تصور اینکه چه اتفاقی برای هیروشیما (و حتی خود ژاپن) می‌افتاد، اگر در بمب 20 کیلوتنی پرتاب شده به آن هیدروژن وجود داشت، دشوار است.

نیروی مخرب قدرتمندی را در نظر بگیرید که از انفجار یک بمب هیدروژنی 50 مگاتنی ایجاد می شود:

توپ آتشین: قطر 4.5 -5 کیلومتر قطر.
موج صوتی: صدای انفجار در فاصله 800 کیلومتری شنیده می شود.
انرژی: از انرژی آزاد شده، فرد می تواند دچار سوختگی پوست شود که از کانون انفجار تا فاصله 100 کیلومتری است.
قارچ هسته ای: ارتفاع بیش از 70 کیلومتر، شعاع کلاهک - حدود 50 کیلومتر.

بمب های اتمی با چنین قدرتی قبلا هرگز منفجر نشده بودند. نشانه هایی از بمبی که در سال 1945 بر روی هیروشیما انداخته شد وجود دارد، اما از نظر اندازه آن به طور قابل توجهی کمتر از تخلیه هیدروژنی بود که در بالا توضیح داده شد:

توپ آتشین: قطر حدود 300 متر.
قارچ هسته ای: ارتفاع 12 کیلومتر، شعاع کلاهک - حدود 5 کیلومتر.
انرژی: دمای مرکز انفجار به 3000 درجه سانتیگراد رسید.

در حال حاضر در خدمت با قدرت های هسته ای هستند بمب های هیدروژنی. علاوه بر این که آنها از خود جلوتر هستند برادران کوچک"، تولید آنها بسیار ارزان تر است.

نحوه عملکرد بمب هیدروژنی

بیایید قدم به قدم پیش ببریم مراحل مربوط به انفجار بمب های هیدروژنی:

انفجار شارژ. شارژ در یک پوسته مخصوص است. پس از انفجار، نوترون ها ساطع می شوند و دمای بالای مورد نیاز برای شروع همجوشی هسته ای در بار اصلی ایجاد می شود.
تقسیم لیتیوم. تحت تأثیر نوترون ها، لیتیوم به هلیوم و تریتیوم تقسیم می شود.
همجوشی گرما هسته ای. تریتیوم و هلیوم یک واکنش گرما هسته ای را شروع می کنند که در نتیجه هیدروژن وارد فرآیند می شود و دمای داخل بار فوراً افزایش می یابد. یک انفجار حرارتی رخ می دهد.

نحوه عملکرد بمب اتمی

انفجار شارژ. پوسته بمب حاوی چندین ایزوتوپ (اورانیوم، پلوتونیوم و غیره) است که در میدان انفجار تجزیه می شوند و نوترون ها را جذب می کنند.
فرآیند بهمن. از بین رفتن یک اتم شروع به فروپاشی چندین اتم دیگر می کند. یک فرآیند زنجیره ای وجود دارد که مستلزم تخریب تعداد زیادی از هسته ها است.
واکنش هسته ای. در مدت زمان بسیار کوتاهی، تمام قسمت های بمب یک کل را تشکیل می دهند و جرم بار شروع به فراتر رفتن از جرم بحرانی می کند. مقدار زیادی انرژی آزاد می شود و پس از آن انفجار رخ می دهد.

خطر جنگ هسته ای

در اواسط قرن گذشته، خطر یک جنگ هسته ای بعید بود. دو کشور اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا دارای تسلیحات اتمی در زرادخانه خود بودند. رهبران دو ابرقدرت به خوبی از خطر استفاده از سلاح های کشتار جمعی آگاه بودند و مسابقه تسلیحاتی به احتمال زیاد به عنوان یک رویارویی "رقابتی" انجام شد.

البته در رابطه با قدرت ها لحظات پرتنشی وجود داشت، اما عقل سلیم همیشه بر جاه طلبی غلبه داشت.

وضعیت در پایان قرن بیستم تغییر کرد. "باتوم هسته ای" نه تنها توسط کشورهای توسعه یافته اروپای غربی، بلکه توسط نمایندگان آسیا نیز تصرف شد.

اما، همانطور که احتمالا می دانید، باشگاه هسته ای» شامل 10 کشور است. به طور غیررسمی، گمان می‌رود که اسرائیل کلاهک‌های هسته‌ای دارد و احتمالاً ایران. اگرچه دومی پس از اعمال تحریم های اقتصادی علیه آنها، توسعه برنامه هسته ای را کنار گذاشت.

پس از ظهور اولین بمب اتمی، دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده شروع به فکر کردن در مورد سلاحی کردند که چنین تخریب و آلودگی بزرگی را در سرزمین های دشمن حمل نمی کند، اما به طور هدفمند بر روی بدن انسان عمل می کند. این ایده به وجود آمد ساخت بمب نوترونی.

اصل عملیات است برهمکنش یک شار نوترون با گوشت زنده و تجهیزات نظامی. ایزوتوپ های رادیواکتیو تشکیل شده فوراً یک فرد را نابود می کنند و تانک ها، حمل و نقل ها و سایر سلاح ها برای مدت کوتاهی به منابع تشعشعات قوی تبدیل می شوند.

بمب نوترونی در فاصله 200 متری از سطح زمین منفجر می شود و به ویژه در حمله تانک دشمن موثر است. زره تجهیزات نظامی با ضخامت 250 میلی متر قادر به کاهش اثرات یک بمب هسته ای است، اما در برابر تشعشعات گامای یک بمب نوترونی ناتوان است. اثرات یک پرتابه نوترونی با ظرفیت حداکثر 1 کیلوتن بر خدمه تانک را در نظر بگیرید:

همانطور که می دانید، تفاوت بین یک بمب هیدروژنی و یک بمب اتمی بسیار زیاد است. تفاوت در واکنش شکافت هسته ای بین این بارها باعث می شود بمب هیدروژنی صدها برابر مخرب تر از بمب اتمی است.

هنگام استفاده از بمب گرما هسته ای 1 مگاتن، همه چیز در شعاع 10 کیلومتری نابود می شود. نه تنها ساختمان ها و تجهیزات، بلکه همه موجودات زنده آسیب خواهند دید.

رهبران کشورهای هسته ای باید این را به خاطر بسپارند و از تهدید «هسته ای» صرفاً به عنوان یک عامل بازدارنده استفاده کنند و نه به عنوان یک سلاح تهاجمی.

ویدئویی در مورد تفاوت بین بمب اتمی و هیدروژنی

این ویدیو به طور کامل و گام به گام اصل بمب اتمی و همچنین تفاوت های اصلی با هیدروژن را شرح می دهد:

آیوی مایک - اولین آزمایش اتمسفر بمب هیدروژنی توسط ایالات متحده در Enewetak Atoll در 1 نوامبر 1952.

65 سال پیش، اتحاد جماهیر شوروی اولین بمب هسته‌ای خود را منفجر کرد. این سلاح چگونه چیده شده است، چه کاری می تواند انجام دهد و چه کاری نمی تواند انجام دهد؟ در 12 اوت 1953، اولین بمب گرما هسته ای "عملی" در اتحاد جماهیر شوروی منفجر شد. ما در مورد تاریخچه ایجاد آن صحبت خواهیم کرد و خواهیم دید که آیا درست است که چنین مهمات تقریباً محیط زیست را آلوده نمی کند، اما می تواند جهان را نابود کند.

ایده یک سلاح گرما هسته ای، که در آن هسته اتم ها به جای تقسیم شدن، مانند بمب اتمی، ادغام می شوند، حداکثر تا سال 1941 ظاهر شد. این به ذهن فیزیکدانان انریکو فرمی و ادوارد تلر رسید. تقریباً در همان زمان، آنها در پروژه منهتن شرکت کردند و به ساخت بمب های ریخته شده در هیروشیما و ناکازاکی کمک کردند. معلوم شد که طراحی یک سلاح گرما هسته ای بسیار دشوارتر است.

با این واقعیت که کارکردن نیروگاه های هسته ای از دیرباز امری عادی بوده است، و نیروگاه های حرارتی هسته ای کارکرده و کاربردی هنوز هم علمی تخیلی هستند، تقریباً می توانید درک کنید که یک بمب گرما هسته ای چقدر پیچیده تر از بمب اتمی است.

برای اینکه هسته های اتم با یکدیگر ادغام شوند، باید تا میلیون ها درجه گرم شوند. طرح دستگاهی که امکان انجام این کار را می داد توسط آمریکایی ها در سال 1946 ثبت اختراع شد (این پروژه به طور غیررسمی Super نامیده می شد) اما آنها آن را تنها سه سال بعد به یاد آوردند، زمانی که یک بمب هسته ای با موفقیت در اتحاد جماهیر شوروی آزمایش شد.

رئیس جمهور ایالات متحده هری ترومن گفت که پیشرفت شوروی باید با "به اصطلاح هیدروژن یا ابر بمب" پاسخ داده شود.

تا سال 1951، آمریکایی ها این دستگاه را مونتاژ کرده و با نام رمز «جورج» آزمایش کردند. طرح یک چنبره - به عبارت دیگر، یک دونات - با ایزوتوپ های سنگین هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم بود. آنها به این دلیل انتخاب شدند که چنین هسته‌هایی نسبت به هسته‌های هیدروژن معمولی راحت‌تر ادغام می‌شوند. فیوز یک بمب هسته ای بود. انفجار دوتریوم و تریتیوم را فشرده کرد، آنها با هم ادغام شدند، جریانی از نوترون های سریع به وجود آمد و پوشش اورانیومی را مشتعل کرد. در یک بمب اتمی معمولی، شکافت نمی‌شود: فقط نوترون‌های کندی هستند که نمی‌توانند ایزوتوپ پایداری از شکافت اورانیوم بسازند. اگرچه انرژی همجوشی هسته ای تقریباً 10٪ از کل انرژی انفجار جورج را تشکیل می داد، "اشتعال" اورانیوم 238 باعث شد که قدرت انفجار دو برابر معمول، به 225 کیلوتن افزایش یابد.

با توجه به اورانیوم اضافی، انفجار دو برابر قوی تر از یک بمب اتمی معمولی بود. اما همجوشی حرارتی تنها 10 درصد از انرژی آزاد شده را تشکیل می‌دهد: آزمایش‌ها نشان داده‌اند که هسته‌های هیدروژن به اندازه کافی فشرده نمی‌شوند.

سپس استانیسلاو اولام، ریاضیدان، رویکرد متفاوتی را پیشنهاد کرد - فیوز هسته ای دو مرحله ای. ایده او قرار دادن یک میله پلوتونیوم در منطقه "هیدروژن" دستگاه بود. انفجار اولین فیوز باعث "اشتعال" پلوتونیوم شد، دو موج ضربه ای و دو پرتو اشعه ایکس با هم برخورد کردند - فشار و دما به اندازه کافی برای شروع همجوشی گرما هسته ای افزایش یافت. دستگاه جدید در سال 1952 در اتل Enewetok در اقیانوس آرام آزمایش شد - قدرت انفجاری بمب قبلاً ده مگاتن TNT بود.

اما این وسیله برای استفاده به عنوان سلاح نظامی نیز نامناسب بود.

برای اینکه هسته های هیدروژن با هم ادغام شوند، فاصله بین آنها باید حداقل باشد، بنابراین دوتریوم و تریتیوم تا حالت مایع تقریباً به صفر مطلق سرد شدند. این به یک تاسیسات برودتی عظیم نیاز داشت. دومین دستگاه گرما هسته ای، در واقع یک اصلاح بزرگ شده جورج، 70 تن وزن داشت - شما نمی توانید آن را از هواپیما رها کنید.

اتحاد جماهیر شوروی بعداً شروع به توسعه یک بمب گرما هسته ای کرد: اولین طرح تنها در سال 1949 توسط توسعه دهندگان شوروی پیشنهاد شد. قرار بود از لیتیوم دوترید استفاده شود. این یک فلز است، یک جامد است، نیازی به مایع شدن ندارد و بنابراین، مانند نسخه آمریکایی، دیگر نیازی به یخچال بزرگ نیست. این واقعیت کمتر مهم نیست که لیتیوم-6، هنگامی که با نوترون های انفجار بمباران شد، هلیوم و تریتیوم داد که همجوشی بیشتر هسته ها را ساده تر می کند.

بمب RDS-6s در سال 1953 آماده شد. برخلاف دستگاه های گرما هسته ای آمریکایی و مدرن، هیچ میله پلوتونیومی در آن وجود نداشت. چنین طرحی به عنوان "پفک" شناخته می شود: لایه های لیتیوم دوترید با اورانیوم پراکنده شده بودند. در 12 آگوست، RDS-6s در سایت آزمایش Semipalatinsk آزمایش شد.

قدرت انفجار 400 کیلوتن TNT بود - 25 برابر کمتر از تلاش دوم آمریکایی ها. اما RDS-6s را می توان از هوا انداخت. قرار بود از همین بمب بر روی موشک های بالستیک قاره پیما استفاده شود. و قبلاً در سال 1955 ، اتحاد جماهیر شوروی زاده فکر گرما هسته ای خود را بهبود بخشید و آن را به میله پلوتونیوم مجهز کرد.

امروزه، تقریباً تمام دستگاه‌های گرما هسته‌ای - ظاهراً حتی دستگاه‌های کره شمالی - بین مدل‌های اولیه شوروی و آمریکایی قرار دارند. همه آنها از لیتیوم دوترید به عنوان سوخت استفاده می کنند و آن را با چاشنی هسته ای دو مرحله ای مشتعل می کنند.

همانطور که از نشت ها مشخص است، حتی مدرن ترین کلاهک گرما هسته ای W88 آمریکایی شبیه به RDS-6c است: لایه هایی از لیتیوم دوترید با اورانیوم در هم آمیخته شده است.

تفاوت این است که مهمات گرما هسته ای مدرن هیولاهای چند مگاتونی مانند بمب تزار نیستند، بلکه سیستم هایی با ظرفیت صدها کیلوتن مانند RDS-6 هستند. هیچ کس در زرادخانه خود کلاهک های مگاتون ندارد، زیرا از نظر نظامی 12 کلاهک کم قدرت تر از یک کلاهک قوی ارزشمندتر است: این به شما امکان می دهد اهداف بیشتری را مورد اصابت قرار دهید.

تکنسین ها با کلاهک گرما هسته ای W80 آمریکایی کار می کنند

چیزی که یک بمب گرما هسته ای نمی تواند

هیدروژن یک عنصر بسیار رایج است و به اندازه کافی در جو زمین وجود دارد.

زمانی گفته می شد که یک انفجار گرما هسته ای به اندازه کافی قدرتمند می تواند یک واکنش زنجیره ای را آغاز کند و تمام هوای سیاره ما بسوزد. اما این یک افسانه است.

نه تنها هیدروژن گازی، بلکه مایع نیز به اندازه کافی متراکم نیست که بتواند همجوشی حرارتی هسته ای را آغاز کند. باید با یک انفجار هسته ای، ترجیحاً از طرف های مختلف، فشرده و گرم شود، همانطور که با فیوز دو مرحله ای انجام می شود. چنین شرایطی در جو وجود ندارد، بنابراین واکنش‌های همجوشی هسته‌ای خودپایدار در آنجا غیرممکن است.

این تنها تصور نادرست در مورد سلاح های هسته ای نیست. اغلب گفته می شود که یک انفجار از انفجار هسته ای "پاک تر" است: آنها می گویند که وقتی هسته های هیدروژن ادغام می شوند، "قطعات" کمتری وجود دارد - هسته های خطرناک کوتاه مدت اتم هایی که آلودگی رادیواکتیو ایجاد می کنند - کمتر از هنگام شکافت هسته های اورانیوم.

این تصور نادرست بر این واقعیت استوار است که در طول یک انفجار گرما هسته ای، ظاهراً بیشتر انرژی به دلیل همجوشی هسته ها آزاد می شود. این درست نیست. بله، "تزار بمبا" اینطور بود، اما فقط به این دلیل که "پیراهن" اورانیوم آن برای آزمایش با سرب جایگزین شد. فیوزهای دو مرحله ای مدرن منجر به آلودگی رادیواکتیو قابل توجهی می شوند.

منطقه شکست کامل احتمالی توسط "تزار بمبا"، بر روی نقشه پاریس ترسیم شده است. دایره قرمز منطقه تخریب کامل (شعاع 35 کیلومتر) است. دایره زرد به اندازه گلوله آتشین (شعاع 3.5 کیلومتر) است.

درست است، هنوز ذره ای از حقیقت در افسانه بمب "پاک" وجود دارد. بهترین کلاهک گرما هسته ای W88 آمریکایی را بگیرید. با انفجار آن در ارتفاع بهینه بالای شهر، منطقه تخریب شدید عملاً با منطقه آسیب رادیواکتیو خطرناک برای زندگی منطبق خواهد شد. مرگ و میر ناشی از بیماری تشعشع به طور محو شدنی کم خواهد بود: مردم در اثر خود انفجار خواهند مرد، نه از تشعشعات.

افسانه دیگری می گوید که سلاح های گرما هسته ای قادر به نابودی کل تمدن بشری و حتی حیات روی زمین هستند. این نیز عملا غیر ممکن است. انرژی انفجار در سه بعدی توزیع می شود، بنابراین، با افزایش قدرت مهمات تا هزار برابر، شعاع اثر مخرب فقط ده برابر افزایش می یابد - یک کلاهک مگاتون شعاع تخریب فقط ده برابر بیشتر است. از یک تاکتیکی، کیلوتنی.

66 میلیون سال پیش، برخورد یک سیارک باعث انقراض بیشتر حیوانات و گیاهان خشکی شد. قدرت ضربه حدود 100 میلیون مگاتن بود - این 10 هزار برابر بیشتر از کل قدرت تمام زرادخانه های گرما هسته ای زمین است. 790 هزار سال پیش، یک سیارک با این سیاره برخورد کرد، برخورد یک میلیون مگاتن بود، اما پس از آن هیچ اثری از انقراض حداقل متوسط (از جمله جنس ما Homo) وجود نداشت. هم زندگی به طور کلی و هم یک فرد بسیار قوی تر از آن چیزی است که به نظر می رسد.

حقیقت در مورد سلاح های هسته ای به اندازه افسانه ها محبوب نیست. امروز به این صورت است: زرادخانه های گرما هسته ای کلاهک های فشرده با عملکرد متوسط، تعادل استراتژیک ظریفی را فراهم می کنند، به همین دلیل هیچ کس نمی تواند آزادانه کشورهای دیگر جهان را با سلاح های اتمی آهن کند. ترس از واکنش گرما هسته ای بیش از اندازه یک عامل بازدارنده است.

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 یک بمب خلاء که با استفاده از آخرین فناوری ایجاد شده است، می تواند با یک بمب 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 ایالات متحده آمریکا و هم در اتحاد جماهیر شوروی سابق، می توان 40000 بمب با ظرفیت های مختلف - هسته ای و هیدروژنی را شمارش کرد.

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.

در صورت وقوع جنگ هسته ای با 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. منطقه عظیم چند ضلعی کل قلمرو جزیره نوایا زملیا را اشغال می کند. 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.