Как один солдат водородную бомбу изобрел — Naked Science
Олег Александрович Лаврентьев, герой нашего рассказа, родился в 1926 году в Пскове. До войны парень успел окончить семь классов. Видимо, где-то под конец этого процесса в его руки попала книжка, рассказывающая о физике атомного ядра и последних открытиях в этой области.
30-е годы XX века были временем открытия новых горизонтов. В 1930 году было предсказано существование нейтрино, в 1932 году открыт нейтрон. В последующие годы были построены первые ускорители элементарных частиц. Возник вопрос о возможности существования трансурановых элементов. В 1938 году Отто Ган впервые получил барий, облучая уран нейтронами, а Лиза Мейтнер смогла объяснить, что произошло. Через несколько месяцев она же предсказала цепную реакцию. До постановки вопроса об атомной бомбе оставался один шаг.
Нет ничего удивительного в том, что хорошее описание этих открытий запало в душу подростка. Несколько нетипичнее то, что этот заряд сохранился в ней во всех последующих передрягах. А потом была война. Олег Лаврентьев успел поучаствовать в ее завершающей стадии, в Прибалтике. Затем перипетии службы забросили его на Сахалин. В части была относительно неплохая библиотека, а на свое денежное довольствие Лаврентьев, тогда уже сержант, выписал журнал «Успехи физических наук», чем, видимо, произвел немалое впечатление на сослуживцев. Командование поддержало энтузиазм своего подчиненного. В 1948 году он читал лекции по ядерной физике офицерам части, а в следующем году получил аттестат зрелости, пройдя за год трехлетний курс в местной вечерней школе рабочей молодежи. Неизвестно, чему и как там на самом деле учили, но сомневаться в качестве образования младшего сержанта Лаврентьева не приходится — результат был нужен ему самому.
Младший сержант О.Лаврентьев около 1950 года. / © УФН
Как вспоминал он сам через много лет, мысль о возможности термоядерной реакции и ее использовании для получения энергии впервые посетила его в 1948 году, как раз при подготовке лекции для офицеров. В январе 1950 года Президент Трумэн, выступая перед Конгрессом, призвал к скорейшему созданию водородной бомбы. Это было ответом на первое советское ядерное испытание в августе предыдущего года. Ну а для младшего сержанта Лаврентьева это было толчком к немедленным действиям: ведь он-то знал, как ему на тот момент думалось, как сделать эту бомбу и опередить потенциального противника.
Первое письмо с описанием идеи, адресованное Сталину, осталось без ответа, и какие-либо его следы впоследствии найдены не были. Скорее всего, оно просто потерялось. Следующее письмо было отправлено надежнее: в ЦК ВКП(б) через Поронайский горком.
В этот раз реакция была заинтересованной. Из Москвы через Сахалинский обком пришла команда выделить настойчивому солдату охраняемую комнату и все необходимое для подробного описания предложений.
Спецработа
На этом месте уместно прервать рассказ о датах и событиях и обратиться к содержанию сделанных высшей советской инстанции предложений.
Как писал летом 1950 года сам автор, его работа состояла из четырех частей, а именно:
1. Основные идеи.
2. Опытная установка по преобразованию энергии литиево-водородных реакций в электрическую.
3. Опытная установка по преобразованию энергии урановых и трансурановых реакций в электрическую.
4. Литиево-водородная бомба (конструкция).
Далее О. Лаврентьев пишет, что подготовить части 2 и 3 в подробном виде не успел и вынужден ограничиться кратким конспектом, часть 1 тоже сыровата («написана весьма поверхностно»). По сути, в предложениях рассматриваются два устройства: бомба и реактор, при этом последняя, четвертая, часть — там, где предлагается бомба, — крайне лаконична, это всего несколько фраз, смысл которых сводится к тому, что все уже разобрано в первой части.
В таком виде, «на 12 листах», предложения Ларионова в Москве попали на рецензию к А.Д.Сахарову, тогда еще кандидату физматнаук, а главное, одному из тех людей, которые в СССР тех лет занимались вопросами термоядерной энергии, в основном подготовкой бомбы.
Сахаров выделил в предложении два основных момента: осуществление термоядерной реакции лития с водородом (их изотопов) и конструкция реактора. В написанном, вполне благожелательном, отзыве о первом пункте говорилось кратко — это не подходит.
Непростая бомба
Чтобы ввести читателя в контекст, необходимо сделать краткий экскурс в реальное положение дел. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно реагирующее с водой с образованием гидроксида лития и водорода. Последнее свойство дает возможность широко применять гидрид там, где нужно временно связать водород. Хорошим примером является воздухоплавание, но им список, конечно, не исчерпывается.
Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития — его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости (например, вокруг или, наоборот, внутри) ядерный заряд. Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития. Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово.
А Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…
/ © Википедия
Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием. Проблема в том, что оба они — газы, которые сложно содержать и перевозить, не говоря уже о том, чтобы запихнуть в бомбу. Получающаяся конструкция вполне пригодна для взрыва на испытаниях, таковые производились. Проблема только в том, что ее невозможно доставить «адресату» — размеры сооружения исключают такую возможность напрочь. Дейтерид лития, будучи твердым веществом, позволяет элегантно обойти эту проблему.
Термоядерная установка Ivy Mike незадолго до испытаний. Атолл Эниветок, 1952 г. / © US Army
Изложенное здесь совсем не сложно для нас, живущих сегодня. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург, автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально.
Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же — это дейтерид легкого изотопа лития. Принципиальное отличие в том, что вместо реакции дейтерия с тритием автор предполагает реакцию лития с дейтерием и/или водородом. Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было.
Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию. Увы, даже это не сделало бы его автором открытия. Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы — это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог.
Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что? Заморозить врагов — милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности.
Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора.
Реактор
Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических (один в другом) электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5–1 мегавольт, причем внутренний электрод (сетка) является отрицательным полюсом, а внешний — положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы (преимущественно, продукты реакции), двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, — это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки.
В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна — главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, — ничуть не меняет значения этого факта.
Схема термоядерной реакции. Рисунок О.А.Лаврентьева, 1950 г. / © УФН
Как впоследствии неоднократно заявлял Андрей Дмитриевич Сахаров, именно письмо сержанта с Сахалина впервые навело его на мысль использовать поле для удержания плазмы в термоядерном реакторе. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле — магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях. А автора все равно надо поощрить за научную смелость.
Особый студент
Мы покинули автора предложений на Сахалине. Самое время вернуться к его судьбе.
Вскоре после отсылки предложений Олег Лаврентьев демобилизуется из армии, отправляется в Москву и становится студентом первого курса физфака МГУ. Имеющиеся источники говорят (с его слов), что сделал это он полностью самостоятельно, без протекции каких-либо инстанций.
«Инстанции», тем не менее, следили за его судьбой. В сентябре Лаврентьев встречается с И.Д.Сербиным, чиновником ЦК ВКП(б) и получателем его писем с Сахалина. По его поручению он описывает свое видение проблемы еще раз, обстоятельнее.
В самом начале следующего, 1951 года первокурсник Лаврентьев был вызван к министру измерительного приборостроения СССР Махневу, где познакомился с самим министром и своим рецензентом А.Д.Сахаровым. Надо заметить, что возглавляемое Махневым ведомство имело к измерительным приборам довольно отвлеченное отношение, его действительным назначением было обеспечение ядерной программы СССР. Сам Махнев был секретарем Специального комитета, председателем которого был всемогущий в ту пору Л.П.Берия. С ним наш студент познакомился через несколько дней. Сахаров снова присутствовал при встрече, но о его роли в ней практически ничего сказать нельзя.
По воспоминаниям О.А.Лаврентьева, он готовился рассказывать сановному начальнику о бомбе и реакторе, но Берию это как будто не интересовало. Разговор велся о самом госте, его достижениях, планах и родственниках. «Это были смотрины, — резюмировал Олег Александрович. — Ему хотелось, как я понял, посмотреть на меня и, возможно, на Сахарова, что мы за люди. По-видимому, мнение оказалось благоприятным».
Следствием «смотрин» стали необычные для советского первокурсника поблажки. Олегу Лаврентьеву была установлена персональная стипендия, выделена для жилья отдельная комната (правда, маленькая — 14 кв. м.), два персональных преподавателя по физике и математике. Он был освобожден от платы за обучение. Наконец, была организована доставка необходимой литературы.
Вскоре состоялось знакомство с техническими руководителями советской атомной программы Б.Л.Ванниковым, Н.И.Павловым и И.В.Курчатовым. Вчерашний сержант, за годы службы не видевший ни одного генерала даже издалека, теперь на равных беседовал сразу с двумя: Ванниковым и Павловым. Правда, вопросы задавал в основном Курчатов.
Очень похоже, что предложениям Лаврентьева после его знакомства с Берией послушно придавалось даже слишком большое значение. В Архиве Президента РФ лежит адресованное Берии и подписанное вышеупомянутыми тремя собеседниками предложение о создании «небольшой теоретической группы» для обсчета идей О. Лаврентьева. Была ли такая группа создана и если да, то с каким результатом, сейчас неизвестно.
Вход в Курчатовский инстутут. Современная фотография. / © Викимедиа
В мае наш герой получил пропуск в ЛИПАН — Лабораторию измерительных приборов Академии наук, ныне Институт им. Курчатова. Странное тогдашнее название тоже было данью всеобщей секретности. Олег был назначен практикантом в отдел электроаппаратуры с задачей ознакомиться с идущей уже работой над МТР (магнитным термоядерным реактором). Как и в университете, к особому гостю был прикреплен персональный гид, «специалист по газовым разрядам тов. Андрианов» — так гласит докладная записка на имя Берии.
Сотрудничество с ЛИПАНом уже тогда вышло достаточно напряженным. Там проектировали установку с удержанием плазмы магнитным полем, впоследствии ставшую токамаком, а Лаврентьев хотел работать над доработанной версией электромагнитной ловушки, восходившей к его сахалинским мыслям. В конце 1951 года в ЛИПАНе состоялось детальное обсуждение его проекта. Оппоненты не нашли в нем ошибок и в целом признали работу верной, но реализовывать отказались, решив «сосредоточить силы на главном направлении». В 1952 году Лаврентьев готовит новый проект с уточненными параметрами плазмы.
Надо отметить, что Лаврентьев в тот момент думал, что его предложение по реактору тоже запоздало, и коллеги из ЛИПАНа разрабатывают целиком собственную идею, пришедшую им в головы независимо и раньше. О том, что сами коллеги придерживаются иного мнения, он узнал существенно позднее.
Ваш благодетель умер
26 июня 1953 года был арестован и вскоре расстрелян Берия. Сейчас можно только догадываться, имел ли он какие-то конкретные планы в отношении Олега Лаврентьева, но на его судьбе утрата столь влиятельного покровителя сказалась весьма ощутимо.
— В университете мне не только перестали давать повышенную стипендию, но и «вывернули» плату за обучение за прошедший год, фактически оставив без средств к существованию, — рассказывал много лет спустя Олег Александрович. — Я пробился на прием к новому декану и в полной растерянности услышал: «Ваш благодетель умер. Чего же вы хотите?» Одновременно в ЛИПАНе был снят допуск, и я лишился постоянного пропуска в лабораторию, где по существующей ранее договоренности должен был проходить преддипломную практику, а впоследствии и работать. Если стипендию потом все-таки восстановили, то допуск в институт я так и не получил.
Харьков
После университета Лаврентьева так и не взяли на работу в ЛИПАН, единственное в СССР место, где тогда занимались термоядерным синтезом. Сейчас невозможно, да и бессмысленно, пытаться понять, виновата ли в этом репутация «человека Берии», какие-то личные сложности или что-то еще.
Наш герой отправился в Харьков, где в ХФТИ как раз создавался отдел плазменных исследований. Там он и сосредоточился над своей любимой темой — электромагнитными ловушками плазмы. В 1958 году была пущена установка С1, наконец-то показавшая жизнеспособность идеи. Следующее десятилетие ознаменовалось строительством еще нескольких установок, после чего идеи Лаврентьева стали восприниматься в научном мире всерьез.
Харьковский физико-технический институт, современное фото
В семидесятых предполагалось построить и запустить большую установку «Юпитер», которая должны была стать наконец полноценным конкурентом токамаков и стеллараторов, построенным на других принципах. К сожалению, пока новинка проектировалась, обстановка вокруг изменилась. В целях экономии средств установка была уменьшена вдвое. Потребовалась переделка проекта и расчетов. К моменту ее завершения технику пришлось уменьшать еще на треть — и, конечно, все снова пересчитывать. Запущенный наконец образец был вполне работоспособен, но до полноценных масштабов было, конечно, далеко.
Мемориальная доска в Пскове. / © Викимедиа
Олег Александрович Лаврентьев до конца своих дней (его не стало в 2011 году) продолжал активную исследовательскую работу, много публиковался и, в общем, вполне состоялся как ученый. Но главная идея его жизни пока так и осталась непроверенной.
naked-science.ru
Водородная бомба. История создания мощного оружия
В конце 30-х годов прошлого столетия в Европе уже были открыты закономерности деления и распада химического элемента урана, а водородная бомба из разряда фантастики перешла в реальную действительность. История освоения ядерной энергии интересна и до сих пор представляет собой захватывающее соревнование между научным потенциалом стран: нацистской Германии, СССР и США. Самая мощная бомба, владеть которой мечтало любое государство, была не только оружием, но и мощным политическим инструментом. Та страна, которая имела ее в своем арсенале, фактически становилась всемогущей и могла диктовать свои правила.
Водородная бомба имеет свою историю создания, в основу которой легли физические законы, а именно термоядерный процесс. Изначально ее неправильно назвали атомной, а виной тому была неграмотность. В 1938 году ученый Бете, впоследствии ставший лауреатом Нобелевской премии, работал над искусственным источником энергии — делением урана. Это время было пиком научной деятельности многих физиков, а в их среде было такое мнение, что научные секреты не должны существовать вовсе, так как изначально законы науки интернациональны.
Теоретически водородная бомба была изобретена, теперь же с помощью конструкторов она должна была приобрести технические формы. Оставалось только упаковать ее в определенную оболочку и испытать на мощность. Есть два ученых, имена которых навсегда будут связаны с созданием этого мощного оружия: в США это — Эдвард Теллер, а в СССР — Андрей Сахаров.
В США термоядерной проблемой еще в 1942 году начал заниматься физик Эдвард Теллер. По распоряжению Гарри Трумэна, на то время президента США, над этой проблемой работали лучшие ученые страны, они создавали принципиально новое оружие уничтожения. Причем, заказ правительства был на бомбу мощностью не меньше миллиона тонн тротила. Водородная бомба Теллером была создана и показала человечеству в Хиросиме и Нагасаки свои безграничные, но уничтожающие способности.
На Хиросиму была сброшена бомба, которая весила 4,5 тонны с содержанием урана 100 кг. Этот взрыв соответствовал почти 12 500 тоннам тротила. Японский город Нагасаки стерла плутониевая бомба такой же массы, но эквивалентная уже 20 000 тонн тротила.
Будущий советский академик А. Сахаров в 1948 году, основываясь на своих исследованиях, представил конструкцию водородной бомбы под наименованием РДС-6. Его исследования пошли по двум ветвям: первая имела название «слойка» (РДС-6с), а ее особенностью был атомный заряд, который окружался слоями тяжелых и легких элементов. Вторая ветвь — «труба» или (РДС-6т), в ней плутониевая бомба находилась в жидком дейтерии. Впоследствии было сделано очень важное открытие, доказавшее, что направление «труба» является тупиковым.
Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. При этом процесс сопровождается высвобождением высокой температуры, которая нужна для дальнейшего термоядерного синтеза. Нейтроны начинают бомбардировку вкладыша из дейтерида лития, а он в свою очередь под непосредственным действием нейтронов расщепляется на два элемента: тритий и гелий. Используемый атомный запал образует нужные для протекания синтеза составляющие в уже приведенной в действие бомбе. Вот такой непростой принцип действия водородной бомбы. После этого предварительного действия начинается непосредственно термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием. В это время в бомбе все больше увеличивается температура, а в синтезе участвует все большее количество водорода. Если следить за временем протекания этих реакций, то скорость их действия можно охарактеризовать, как мгновенную.
Впоследствии ученые стали применять не синтез ядер, а их деление. При делении одной тонны урана создается энергия, эквивалентная 18 Мт. Такая бомба обладает колоссальной мощностью. Самая мощная бомба, созданная человечеством, принадлежала СССР. Она даже попала в книгу рекордов Гиннесса. Ее взрывная волна приравнивалась к 57 (примерно) мегатоннам вещества тротил. Взорвана она была в 1961 году в районе архипелага Новая Земля.
fb.ru
Как устроена водородная бомба — Старый Русский Топ
Пресловутая американская бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто, называют – водородной. Ее разрушительное действие основано на использовании реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые (например, получения одного атома гелия из двух атомов дейтерия), при которой выделяется огромное количество энергии. Теоретически запустить такую реакцию можно и в среде жидкого дейтерия, но это сложно с точки зрения конструкции. Хотя первые испытательные взрывы на полигоне производились именно так. Но получить изделие, которое бы можно было доставить к цели самолетом, удалось только благодаря соединению тяжелого изотопа водорода (дейтерия) и изотопа лития с массовым числом 6, известного сегодня как дейтерид лития-6. Помимо “ядерных” свойств, его главное преимущество заключается в том, что он твердый и позволяет хранить в себе дейтерий при плюсовых температурах внешней среды. Собственно, именно с появлением доступного 6Li и появилась возможность реализовать на практике в виде оружия.
Американская термоядерная бомба основана на принципе Теллера-Улама. С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим. Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции – высокой температуры и давления. “Термоядерный контейнер” содержит в себе дейтерид лития -6 и расположенный строго по продольной оси плутониевый стержень, играющий роль запала термоядерной реакции. Сам контейнер (может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца) покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва.
При срабатывании триггера 80% его энергии выделяется в виде импульса так называемого мягкого рентгеновского излучения, который поглощается пластиком и оболочкой “термоядерного” контейнера. По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий. Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва.
Вот вам схема:
A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
D: Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
E: В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…
Ну а пока оно все не бабахнуло, термоядерная В61 представляет собой привычного вида “бомбообразную железяку” длиной 3,58 метра и диаметром 33 см, состоящую из нескольких частей. В носовом обтекателе – управляющая электроника. За ним отсек с зарядом, внешне выглядящим как совершенно неброский металлический цилиндр. Потом еще относительно небольшой отсек с электроникой и хвостовик с жестко закрепленными стабилизаторами, содержащий тормозной стабилизирующий парашют, для замедления скорости падения, чтобы сбросивший бомбу самолет получил время уйти из зоны воздействия взрыва.
Кстати, на авиабазе Рамштайн в Германии лежит 12 штук бомб В61.
Общий объём производства всех модификаций B61 составляет примерно 3155 изделий, из которых на вооружении находится около 150 стратегических бомб плюс около 400 нестратегических, и ещё около 200 нестратегических бомб хранится в резерве — итого около 750 изделий. Куда же делись остальные? Да, их сколько-то потеряли — но не две с лишним тысячи.
Как выяснилось, бомбы тоже ржавеют. Даже атомные. Хотя это выражение и не стоит воспринимать буквально, общий смысл происходящего именно такой. По целому ряду естественных причин сложное оружие с течением времени утрачивает свои изначальные свойства настолько, что возникают весьма серьезные сомнения в его срабатывании, если дело до того дойдет. Изготовители ядерных боеголовок по обе стороны океана дают одинаковый гарантийный срок на свои изделия – как правло, 20 лет (и очень редко когда срок доходит до 30 лет). Поскольку вряд речь идет о корпоративном сговоре монополистов, очевидно, что проблема – в законах физики.
Я совсем не занудства ради выше подробно расписывал устройство американского тактического “ядренбатона”. Без него сложно было бы понять суть проблемы, с которой столкнулись США, и которую пытались скрывать на протяжении как минимум последних 15 лет. Вы помните, бомба состоит из “бака с термоядерным топливом” и плутониевого триггера – зажигалки. С тритием-то там никаких проблем. Дейтерид-лития-6 – вещество твердое и по своим характеристикам достаточно стабильное. Обычная взрывчатка, из которой состоит детонационная сфера первоначального инициатора триггера, со временем свои характеристики конечно меняет, но ее замена особой проблемы не создает. А вот к плутонию есть вопросы.
Оружейный плутоний – он распадается. Постоянно и неостановимо. Проблема боеспособности “старых” плутониевых зарядов в том, что с течением времени уменьшается концентрация Плутония 239. Из-за альфа-распада (ядра Плутония-239 «теряют» альфа-частицы, представляющие из себя ядра атома Гелия), вместо него образуется примесь Урана 235. Соответственно, растёт критическая масса. Для чистого Плутония 239 – это 11кг (10см сфера), для урана – 47 кг (17см сфера). Уран -235 также распадается (это как и в случае с Плутонием-239, тоже альфа-распад), загрязняя плутониевую сферу Торием-231 и Гелием.Примесь плутония 241 (а оно всегда есть, хоть и доли процентов) с периодом полураспада в 14 лет, также распадается (в этом случае идет уже бета-распад – Плутоний-241 «теряет» электрон и нейтрино), давая Америций 241, ещё более ухудшающий критические показатели (Америций-241 распадается по альфа-варианту до Нептуния-237 и все того же Гелия).
Когда я говорил про ржавчину, я не сильно-то и шутил. Плутониевые заряды “стареют”. И их, как бы, невозможно “обновить”. Да, теоретически, можно поменять конструкцию инициатора, расплавить 3 старых шарика, сплавить из них 2 новых… Увеличив массу с учётом деградации плутония. Однако “грязный” плутоний – ненадёжен. Даже увеличенный “шарик” может не выйти на сверхкритическое состояние при обжатии во время взрыва… А если вдруг по какой-то статистической прихоти в полученном шарике образуется повышенное содержание Плутония-240 (образуется из 239 захватом нейтрона) – то наоборот, может бабахнуть прямо на заводе. Критичной величиной является 7% Плутония-240, превышение которой может привести к изящно сформулированной «проблеме» – «преждевременной детонации».
Таким образом, мы приходим к выводу о том, что для обновления парка B61 Штатам нужны новые, свежие плутониевые инициаторы. Но официально – реакторы-размножители в Америке были закрыты еще в 1988 году. То есть нового плутония-239 взять неоткуда. Приходится чистить от примесей старый — а это процесс не без потерь. Плутоний у США «усыхает», как шагренева кожа.
Впрочем, судя по информации открытых источников, пока ядерная начинка в В61 еще не совсем до конца «протухла». Лет 15–20 изделие еще кое-как срабатывать будет — но про установку на максимальную мощность можно забыть. Значит, что? Значит, надо придумать, как ту же бомбу можно класть точнее.
По поводу точности и дальности применения. Полигонные испытания В61 первых моделей показали, что с дальности в 40–45 километров 67% изделий попадало в круг радиусом около 180 метров.
Серийный комплект оборудования для переоснащения сопоставимой по размеру и весу обычной фугасной авиабомбы типа GBU в высокоточную в США стоит всего 75 тыщ долларов. Несложно догадаться, что с точки зрения этого комплекта никакой пронципиальной разницы между бомбой обычной и атомной нет. Но знаете, сколько будет стоить модернизация B61?
Эксперты из NNSA прогнозируют размер расходов на переделку всего текущего боезапаса В61 в сумме, по меньшей мере, в 8,1 млрд. долл. к 2024 году. Это если ничто никуда к тому моменту не подорожает, что для американских военных программ есть ожидание абсолютно фантастическое. Если этот бюджет поделить на 600 изделий, предполагающихся к модернизации, то калькулятор мне подсказывает, что денег понадобится как минимум по 13,5 млн. баксов за штуку. Ощущаете размер гешефта и распила бабла?
Впрочем, существует весьма ненулевая вероятность, что вся программа В61-12 полностью так и не будет реализована. Названная сумма уже вызвала серьезное недовольство Конгресса США, серьезно занятого поиском возможностей секвестра расходов и сокращения бюджетных программ. Включая оборонные.
topru.org
Сахаров и создание (изобретение) советской водородной бомбы: VIKENT.RU
Создание / изобретение советской водородной бомбы А.Д. Сахаровым
А.Д. Сахаров «…вооружил нашу страну самым мощным в истории оружием, что сделало Советский Союз одной из двух супердержав. Академик Сахаров один сделал для страны больше, чем вся армия чекистов и цекистов, которые преследовали его многие годы и укоротили его жизнь.
Многие годы идёт спор: кому же мы обязаны водородной бомбой? Андрею Дмитриевичу Сахарову? Или всё же советской разведке, которая годами крала американские атомные секреты?
Первым о возможности создания термоядерного оружия ещё в 1942 году заговорил бежавший из фашистской Италии в Америку нобелевский лауреат Энрико Ферми. Своей идеей он поделился с человеком, которому суждено было воплотить её в жизнь, американцем Эдвардом Теллером. А в научной группе Теллера работал немецкий физик-коммунист Клаус Фукс, который был агентом советской разведки.
Сведения о работах Теллера тоже поступили в Москву. Изучение этих материалов было поручено Якову Борисовичу Зельдовичу, будущему академику и трижды Герою Социалистического Труда.
В чём принцип действия термоядерного оружия?
Атомная энергия освобождается при распаде составных частей атомного ядра. Для этого плутонию придавали форму шара и окружали химической взрывчаткой, которую взрывали одновременно в тридцати двух точках. Синхронизированный взрыв мгновенно сдавливал ядерные материалы, и начиналась цепная реакция распада атомных ядер. В основе термоядерной или водородной бомбы лежит обратный процесс — синтез, образование ядер тяжёлых элементов путем слияния ядер более легких элементов. При этом выделяется несравнимо большая энергия. Такой синтез происходит на Солнце — правда, при температурах в десятки миллионов градусов. Главная проблема состояла в том, как повторить такие условия на Земле. Эдвард Теллер первым пришёл к мысли, что в качестве запала для водородной бомбы можно использовать энергию атомного взрыва. Гигантские температуры, которые возникают при термоядерных реакциях, исключали возможность эксперимента. Это была работа для математиков. В Соединенных Штатах уже вовсю пользовались первыми компьютерами. В Советском Союзе кибернетика была признана буржуазной псевдонаукой, поэтому все расчёты делались на бумаге. Этой работой заняли чуть ли не всех советских математиков.
Расчёты показали Зельдовичу, что предложенная Эдвардом Теллером конструкция водородной бомбы не работает: не удавалось создать такую температуру и так сжать изотопы водорода, чтобы началась самопроизвольная реакция синтеза. На этом работы вполне могли прекратиться. Тем более что Клаус Фукс уже был арестован за шпионаж, и Москва лишилась информации о том, что же происходит у американцев. Но тут в Арзамас-16 прислали молодого физика Андрея Дмитриевича Сахарова. Он и решил эту задачу. Такие озарения случаются только с гениями и только в молодом возрасте. Причём Сахаров не хотел заниматься ядерным оружием. Его интересовала только теоретическая физика. Андрей Сахаров с помощью будущего академика Виталия Гинзбурга придумал иную конструкцию водородной бомбы, которая вошла в историю науки как «сферическая слойка». У Сахарова изотоп водорода располагался не отдельно, а слоями внутри плутониевого заряда. Поэтому ядерный взрыв позволял достичь и температуры, и давления, необходимых для того, чтобы началась термоядерная реакция.
Водородную бомбу испытали в августе 1953 года.
Взрыв получился и в самом деле куда сильнее атомного. Впечатление было страшным, разрушения чудовищными. Но сахаровская «слойка» была ограниченной по мощности. Поэтому вскоре Сахаров и Зельдович придумали новую бомбу. Она строилась на том же принципе, по которому, убедившись в своей первоначальной ошибке, пошёл и американец Эдвард Теллер.
Андрей Сахаров вооружил нашу страну самым разрушительным в человеческой истории оружием. Советский Союз превратился в супердержаву, а в мире установилось равновесие страха, которое спасло нас от третьей мировой войны.
За свои заслуги Сахаров был избран в Академию наук. Он получил три звезды Героя Социалистического Труда, сталинскую и ленинскую премии — по закрытому списку, разумеется. Дважды герою полагалось ставить памятник на родине, трижды герою — ещё и в Москве, но само его имя было большим секретом. Он работал над созданием водородного оружия до тех пор, пока в этой сфере были задачи для физика его уровня. Но когда эти задачи были решены и осталась работа технологического уровня, его гениальный мозг занялся другими проблемами.
После создания водородного оружия академик Сахаров оказался в узком кругу самых ценных для государства учёных. Этих имен было совсем немного — Курчатов, Харитон, Келдыш, Королёв… Этим людям государство обеспечивало сказочную по тем временам жизнь, создавая все условия для плодотворной работы. С ними были вежливы, любезны и предупредительны высшие чиновники государства. Они могли запросто позвонить Хрущёву, а потом Брежневу и знали, что их внимательно выслушают, что к ним прислушаются.
Продолжение »
vikent.ru
Правда про сахарова и бомбу (Андрей Рачев)
Пора развенчать очередной миф про то, как «великий гуманист» и «отец водородной бомбы» создал термоядерное оружие и получил за это три звезды, став похожим на низкокачественный коньяк. Я решил окончательно расставить точки над «i» и рассказать, кто же действительно был настоящим биологическим «отцом водородной бомбы», и как к этой славе незаслуженно примазался некий горлопан-правозащитник сахаров.
Начнём с того, что настоящим отцом русского ядерного щита является величайший советский государственный деятель и один из самых талантливых топ-менеджеров ХХ века ЛАВРЕНТИЙ ПАВЛОВИЧ БЕРИЯ, ныне подло оклеветанный и незаслуженно забытый. Именно он взял на себя все административные функции — от создания рабочих проектных групп и обеспечения их всем необходимым до разведывательных операций по добыванию сверхсекретной американской информации по аналогичным разработкам. Именно добытая Берией разведывательная информация на 80% послужила основой для создания советских атомных и водородных бомб. Без неё ссср своими усилиями создал бы свою первую атомную бомбу не ранее 1962 года (по оценкам недавно рассекреченного доклада американских спецслужб президенту сша трумэна). Так что настоящим отцом советского ядерного щита можно назвать великого топ-менеджера Берию. Лично я горжусь, что сегодня наш город Саров — единственный город в российской федерации, где в музее ядерного оружия портрет Лаврентия Павловича Берия как создателя атомной и водородной бомбы висит на первом месте официально.
Ну поговорили о великанах, поговорим и о лилипутах. Итак, насколько же соответствует истине общепринятое мнение о том, что академик сахаров изобрёл водородную бомбу? Судите сами. Сама идея создания термоядерного оружия принадлежит известным физикам Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Именно Эдвард Теллер создал первое в мире термоядерное взрывное устройство, которое было испытано штатами в 1952 году на одном из атоллов тихого океана. Однако это устройство было слишком громоздким — его нельзя было поднять в воздух и сбросить с самолёта как бомбу. В ссср над созданием водородной бомбы работала группа академиков во главе с Харитоном, Александровым и Таммом. Входил в неё и сахаров, что было, того не отнять. Вот только в те времена сахаров только-только защитил кандидатскую и было ему лет 25-26. Как вы думаете, на каких ролях свежеиспечённый кандидат наук, вчерашний аспирант, был в группе маститых заслуженных академиков?
Советская мобильная водородная бомба была взорвана в августе 1953 года, на полгода раньше американской мобильной бомбы, созданной в начале 1954 года. Тогда и пролился на всю группу Харитона звёздный дождь в виде героев, всевозможных премий типа ленинских и сталинских и так далее. В общем, звёзды героев соцтруда в результате не получили разве что уборщицы, которые у них полы мыли. Я не поленился, постарался узнать, что же действительно такого революционного в науке изобрёл именно академик сахаров на этапе создания водородной бомбы. Сайты всевозможных правозащитных центров имени сахарова пестрят заявлениями типа «сахаров является автором знаменитой «слойки»!!! Сахаров предложил использовать дейтерид лития в термоядерном заряде!!!» Однако, согласно воспоминаниям коллег покойного академика, дейтерид лития предложил использовать в термоядерном заряде академик В.Гинзбург. А знаменитую «слойку» предложили использовать В.Адамский и О.Лаврентьев. После долгих поисков мне удалось наткнуться на следующую информацию: «молодой учёный андрей сахаров творчески развил идеи В.Адамского, Ю.Романова, О.Лаврентьева» (Ю.Малышева «с ядерным веком на «ты»!», 2001 год).Вот как хотите, но не кажется ли вам, что «творческое развитие» идей других учёных недостаточно для того, чтобы считаться великим изобретателем? Что же дальше? Сахаров ещё 10 лет втихомолку пыхтел над увеличением мощности термоядерных боеприпасов непонятно зачем. Полученных бомб мощностью 4-5 мегатонн с чисто военной точки зрения вполне хватало для того, чтобы уничтожить противника вдоль и поперёк. Американцы, люди практичные, это быстро поняли и над вопросом увеличения мощности больше не заморачивались. Стандартная американская термоядерная боеголовка W88, стоящая на большинстве американских стратегических ракет, имеет мощность всего-навсего 475 килотонн, однако этого вполне достаточно для того, чтобы оставить воронку радиусом пару километров. А вот хрущёва охватила гигантомания: «советская бомба — самая мощная!!!!»
Великий русский император ИОСИФ I и его не менее великий сподвижник Берия к тому времени уже были подло убиты хрущёвско-жуковскими прихвостнями (кстати, известная фигура маршала жукова — столь же надутый мыльный пузырь, как и академик сахаров, но о жукове и без меня достаточно много написано исторических работ, развенчивающих миф о «великом полководце, спасителе россии»). Так что объяснить кукурузнику ненужность с военной точки зрения подобных забав было некому. И сахаров в 1958 году получил вторую звезду героя за увеличение мощности водородных бомб. Правда, додумался он до этого опять-таки не сам, а снова работая в группе под руководством академика Зельдовича, то есть, по большому счёту, сахаров как и прежде выполнял функцию «подай-принеси-отойди-не мешай». На мой взгляд, давать героя здесь было излишне, можно было бы обойтись орденом и премией.
В конце концов, с точки зрения науки ничего революционно нового здесь не было создано, а с военной точки зрения было не так уж и необходимо. Но, увы, хрущёв в своё время изрядно девальвировал звезду героя, раздавая её пригоршнями всем подряд и наградив ею даже египетского президента Гамаля Абдель Насера. За что ему дали высшую награду ссср, не понял, похоже, и сам Насер — своих местных коммунистов он гонял как дворовых шавок с консервной банкой на хвосте.
Ну, а третью звезду героя сахарову дали за создание знаменитой «кузькиной матери» — самой мощной в мире бомбы в 58 мегатонн. Опять же, по уже сложившейся традиции, сахаров её придумал не сам, а… правильно! Под руководством академиков Харитона и Гинзбурга. Кстати, над созданием этой «кузькиной матери» изрядно потрудился и мой отец, ученик Харитона, в той же самой группе Гинзбурга и Харитона, за что и получил премию. Увы, звезду героя дали на этот раз только Гинзбургу и Сахарову, решив, что остальные и премиями перебьются. Здесь реальный вклад сахарова действительно был — не зря же он 10 лет корпел исключительно над вопросами увеличения тротилового эквивалента. Вот только с военной точки зрения эта бомба оказалась совершенно непригодной — её мощность была такова, что только от одного-единственного её испытания на новой земле земная ось сдвинулась на несколько долей градуса, что привело к необратимым климатическим изменениям, а радиоактивные изотопы от взрыва рассеялись по всему земному шару. Что толку закидать противника такими бомбами, если в результате накроется бордовой пилоткой вся Земля вместе с тобой? Так что в конечном итоге «кузькина мать» так и осталась в единичном экземпляре, не пойдя в серию, тут даже хрущёву оказалось понятно, что к чему…
А вот американцы, которых можно упрекнуть в чём угодно, только не в отсутствии здравого смысла, ещё тогда прекратили работы над увеличением мощности термоядерных зарядов. Они справедливо решили: «что толку раздолбать вражескую страну вдребезги пополам? Не проще ли уничтожить живую силу противника, а всю инфраструктуру оставить в неприкосновенности?» И в 1963 году создали нейтронную бомбу мощностью всего-навсего в одну жалкую килотонну, однако же способную убить всё живое на расстоянии 3 километров от эпицентра взрыва, при этом оставив в неприкосновенности города, дороги, заводы. Советское военное руководство до этого гениального в своей простоте решения дошло лишь в 1978 году, когда дало задание ядерному центру в городе Арзамас-16 разработать советский нейтронный боеприпас… Ныне этот боеприпас есть на вооружении. Только вклада сахарова в эту разработку нету ни малейшего, хотя многие правозащитники и утверждают, что именно сахаров создал вдобавок ещё и нейтронную бомбу! В 1978 году сахаров уже в советской физике был персоной нон грата, и к новейшим разработкам его не подпускали на пушечный выстрел.
Кстати, я в процессе подготовки этого эссе подробно расспросил своего отца, последнего из оставшихся в живых физиков-ядерщиков поколения первых… Батя мой, увы и ах, находящийся под гипнозом мифа о сахарове, подробно и с увлечением рассказывал, как была создана знаменитая «кузькина мать», какой вклад внёс сахаров и т.д. Всё это было интересно, но я прервал его: «пап, а в создание первой водородной бомбы сахаров какой вклад внёс?» И тут мой отец задумался… А действительно! Покойного В.Адамского он прекрасно знал, и то, что именно Адамский «слойку» изобрёл, тоже знал. С академиком В.Гинзбургом тоже ему доводилось работать, так что про дейтерид лития вопрос изначально не ставился… В конечном итоге отец, задумавшись, изрёк вердикт: «ну ведь сахаров работал в команде, заслуги там делились поровну, так что он в любом случае хоть что-нибудь-то должен был сделать!!!» Вот и всё. Выводов никаких не делаю – предоставляю это сделать читателю.
Собственно говоря, вот вам история создания советского атомного и водородного оружия вкратце. Это уже много позже, когда у академика под влиянием его ныне гикнувшейся в Бостоне супруги-правозащитницы елены боннер окончательно снесло кукушку, сахарова тут же подняла на щит всякая правозащитная и диссидентская компания, гордо объявив его «отцом водородной бомбы». Насколько правда насчёт «отца бомбы» — судить вам, уважаемые читатели. Безусловно, нельзя отрицать, что сахаров был человеком неглупым и какой-то определённый вклад в дальнейшее развитие советского термоядерного оружия внёс (впрочем, не будь сахарова — Берия с лёгкостью подобрал бы на его место другого физика, ничуть не менее умного). Но говорить о его «отцовстве» в деле создания водородной бомбы – это означает незаслуженно обделить благодарностью настоящих творцов советского термоядерного щита, от Берии до совершенно забытых ныне Виктора Адамского и Олега Лаврентьева, которые как раз и придумали те самые идеи, которые потом сахаров пронырливо «творчески развил».
Зато сахаров печально прославился тем, что под влиянием своей любимой супруги и её кукловодов начал активно разваливать вскормившую его империю своей «правозащитной» деятельностью. Тогда-то правозащитниками и был создан миф об «отце водородной бомбы». В самом деле, одно дело, когда известный правозащитник и диссидент – всего лишь неудачливый учёный, умеющий лишь «творчески развивать». И совсем другое дело, когда «отцом русской демократии» становится «отец водородной бомбы». И научные заслуги сахарова правозащитники с подачи заокеанских мастеров психологической войны начали искусственно раздувать, словно лягушку через соломинку.
В том самом городе Сарове, тогда ещё Арзамасе-16, некий известный академик и тоже трижды герой соцтруда, один из бывших научных руководителей сахарова (сам по себе, если кто помнит, сахаров ничего революционного не придумал) до конца своих дней о сахарове отзывался крайне презрительно, поминая известного правозащитника словами, которые не во всяком приличном обществе подобает произносить. И если уж на то пошло, то сахаров вовсе не является трижды героем соцтруда — в 1980 году академика сахарова за его художества в конце концов лишили всех наград, так что никакой он не кавалер звезды героя. Почему же, когда говоришь про героя россии, кавалера ордена мужества полковника Буданова, в ответ начинается либеральный вой, что никакой он не герой россии, по суду его всех наград лишили и так далее. Так почему с сахаровым должно быть иначе? Тем более, что свои ордена и звания полковник Буданов зарабатывал на поле боя под пулями, а не в уютной тиши научных кабинетов!
andrey-mirovoy.livejournal.com
Создание советской водородной бомбы Википедия
Огненное облако взрыва РДС-6сРДС-6с — первая советская водородная бомба. Первая в мире водородная бомба, пригодная к практическому военному применению[1].
Разработана группой учёных под руководством А. Д. Сахарова и Ю. Б. Харитона. Работы по созданию бомбы начались в 1945 году. Испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года.
Конструкция[ | ]
РДС-6с — одноступенчатая «форсированная» ядерная бомба имплозивного типа. Мощность 400 кт; КПД — 15-20 %. В общем энерговыделении на долю синтеза пришлось 15-20%. В дальнейшем бомба была модернизирована, в её заряде вместо трития был использован стабильный Дейтерид лития-6, мощность взрыва РДС-27 составила 250 кт (6 ноября 1955 года).
Питта герметичная, сферически симметричная, в центре небольшой заряд деления (предположительно выполненной по схеме «лебедь» или по схеме с каскадированием), непосредственно к нему примыкают полушария оружейного урана, далее плитки литого дейтерида-тритида лития-6, далее природный уран. Точные массогабаритные данные и состав материалов питты будут секретны всё время действия договоров о нераспространении ядерного оружия, то есть, предположительно, всегда.
Разработка[ | ]
Начало первых работ по термоядерной программе в СССР относится ещё к 1942 году. Тогда И. В. Курчатов получил информацию об исследованиях, ведущихся в США над термоядерной проблемой. Они были начаты по инициативе Эдварда Теллера в 1942 году, по программе Alarm Clock, вместо Super- создание водородной бомбы мегатонного класса на основе дейтерида лития-6.
В 1949 году, после успешного испытания первой советской атомной бомбы, американцы форсировали программу наращивания своих стратегических ядерных сил. Разработка термоядерного оружия становилась всё более приоритетной для Советского Союза. Весной 1950 года физики-ядерщики — И. Тамм, А. Сахаров и Ю. Романов переезжают на «объект» в КБ-11, где начинают интенсивную работу над созданием водородной бомбы[2].
В 1948 году А. Д. Сахаровым были выдвинуты, на основе расчётов, основополагающие идеи конструкции водородной бомбы РДС-6[3]. После этого разработка бомбы пошла по двум направлениям: «слойка» (РДС-6с), которая подразумевала атомный заряд, окружённый несколькими слоями лёгких и тяжёлых элементов, и «труба» (РДС-6т), в которой плутониевая бомба погружалась в жидкий дейтерий. США разрабатывали похожие схемы. Например, схема «Alarm clock», которая была выдвинута Эдвардом Теллером, являлась аналогом «сахаровской» слойки, но она никогда не была реализована на практике. А вот схема «Труба», над которой так долго работали учёные, оказалась тупиковой идеей.
После испытания первой советский атомной бомбы РДС-1 основные усилия сконцентрировались на варианте «Слойка»[4]. Государственная комиссия под председательство
ru-wiki.ru
Водородная бомба — Доклад
ДОКЛАД
Водородная бомба
Проверил учитель:
Кузьмина Л.Г.
Составил:
Мёдов М.М.
ученик 9 б
МОУ СОШ №10
ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах.
В 1961 году был произведен самый мощный взрыв водородной бомбы.
Утром 30 октября в 11 ч. 32 мин. над Новой Землей в районе Губы Митюши на высоте 4000 м над поверхностью суши была взорвана водородная бомба мощностью в 50 млн. т. тротила.
Советский Союз провел испытание самого мощного в истории термоядерного устройства. Даже в «половинном» варианте (а максимальная мощность такой бомбы составляет 100 мегатонн) энергия взрыва десятикратно превышала суммарную мощность всех взрывчатых веществ, использованных всеми воюющими сторонами за годы Второй мировой войны (включая атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки). Ударная волна от взрыва трижды обогнула земной шар, первый раз — за 36 ч. 27 мин.
Световая вспышка была настолько яркой, что, несмотря на сплошную облачность, была видна даже с командного пункта в поселке Белушья Губа (отдаленном от эпицентра взрыва почти на 200 км). Грибовидное облако выросло до высоты 67 км. К моменту взрыва, пока на огромном парашюте бомба медленно опускалась с высоты 10500 до расчетной точки подрыва, самолет-носитель Ту-95 с экипажем и его командиром майором Андреем Егоровичем Дурновцевым уже был в безопасной зоне. Командир возвращался на свой аэродром подполковником, Героем Советского Союза. В заброшенном поселке — 400 км от эпицентра — были порушены деревянные дома, а каменные лишились крыш, окон и дверей. На многие сотни километров от полигона в результате взрыва почти на час изменились условия прохождения радиоволн, и прекратилась радиосвязь.
Бомба была разработана В.Б. Адамским, Ю.Н. Смирновым, А.Д. Сахаровым, Ю.Н. Бабаевым и Ю.А. Трутневым (за что Сахаров был награжден третьей медалью Героя Социалистического Труда). Масса «устройства» составляла 26 тонн, для ее транспортировки и сброса использовался специально модифицированный стратегический бомбардировщик Ту-95.
«Супербомба», как называл ее А.Сахаров, не помещалась в бомбовом отсеке самолета (ее длина составляла 8 метров, а диаметр — около 2 метров), поэтому несиловую часть фюзеляжа вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы; при этом в полете она все равно больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, был покрыт специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории.
Результаты взрыва заряда, получившего на Западе имя Царь-бомба, впечатляли:
* Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 64 км; диаметр его шляпки достиг 40 километров.
Огненный шар разрыва достиг земли и почти достиг высоты сброса бомбы (то есть, радиус огненного шара взрыва был примерно 4,5 километра).
* Излучение вызывало ожоги третьей степени на расстоянии до ста километров.
* На пике выделения излучения взрыв достиг мощности в 1 % от солнечной.
* Ударная волна, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар.
* Ионизация атмосферы стала причиной помех радиосвязи даже в сотнях километров от полигона в течение одного часа.
* Свидетели почувствовали удар и смогли описать взрыв на расстоянии тысячи километров от эпицентра. Также, ударная волна в какой-то степени сохранила разрушительную силу на расстоянии тысячи километров от эпицентра.
* Акустическая волна докатилась до острова Диксон, где взрывной волной повыбивало окна в домах.
Политическим результатом этого испытания была демонстрация Советским Союзом владения неограниченным по мощности оружием массового уничтожения максимальный мегатоннаж бомбы из испытанных к тому моменту США был вчетверо меньше, чем у Царь-бомбы. В самом деле, увеличение мощности водородной бомбы достигается простым увеличением массы рабочего материала, так что, в принципе, нет никаких факторов, препятствующих созданию 100-мегатонной или 500-мегатонной водородной бомбы. (На самом деле, Царь-бомба была рассчитана на 100-мегатонный эквивалент; планируемую мощность взрыва урезали вдвое, по словам Хрущёва, Чтобы не разбить все стёкла в Москве). Этим испытанием Советский Союз продемонстрировал способность создать водородную бомбу любой мощности и средства доставки бомбы к точке подрыва.
Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. 15 000 000 К. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. 100 млрд. т вещества и выделяет энергию, благодаря которой стала возможной жизнь на Земле.
Изотопы водорода. Атом водорода простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды (h3O) показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует тяжелая вода, содержащая тяжелый изотоп водорода дейтерий (2H). Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона нейтральной частицы, по массе близкой к протону.
Существует третий изотоп водорода тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.
Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы (HB). Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 8 Мт в тротиловом эквиваленте.
Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную (примерно 15 Мт) авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия.
Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно Счастливый дракон, а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу.
Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции (небольшая атомная бомба), в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития соединения дейтерия с литием (используется изотоп лития с массовым числом 6). Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.
Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.
Деление, синтез, деление (супербомба). На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 (основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах). Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только
www.studsell.com