Brintbomben (Hydrogen Bomb, HB, WB) er et masseødelæggelsesvåben, som har en utrolig ødelæggende kraft (dens effekt estimeres af megatoner i TNT-ækvivalent). Principen for driften af bomben og strukturskemaet er baseret på brugen af energien af termonukleær syntese af hydrogenkerner. De processer, der opstår under eksplosionen, ligner dem der forekommer på stjernerne (herunder solen). Den første test af WB egnet til transport over lange afstande (projektet af A.D. Sakharov) blev gennemført i Sovjetunionen på stedet nær Semipalatinsk.
Termonuklear reaktion
Solen indeholder enorme reserver af brint, som er under konstant effekt af ultrahøjt tryk og temperatur (ca. 15 millioner Kelvin). Ved en sådan ekstrem densitet og plasmatemperatur kolliderer kernerne af hydrogenatomer tilfældigt hinanden. Resultatet af kollisioner er en nuklear fusion, og som følge heraf dannelsen af kerner af et tungere element - helium. Reaktioner af denne type kaldes termonuklear fusion, de er karakteriseret ved frigivelse af enorme mængder energi.
Fysiske love forklarer energifrigivelsen under en termonuklear reaktion som følger: En del af massen af lyskerner involveret i dannelsen af tungere elementer forbliver ubrugt og bliver til ren energi i enorme mængder. Derfor taber vores himmellegeme ca. 4 millioner tons stof per sekund, samtidig med at der frigives en kontinuerlig strøm af energi ind i det ydre rum.
Hydrogenisotoper
Det simpleste af alle eksisterende atomer er et hydrogenatom. Den består af kun en proton, der danner kernen, og den eneste elektron roterer rundt om den. Som et resultat af videnskabelige undersøgelser af vand (H2O) blev det konstateret, at såkaldt "tungt" vand er til stede i det i små mængder. Den indeholder "tunge" isotoper af hydrogen (2H eller deuterium), hvis kerner ud over en proton også indeholder en neutron (en partikel tæt i masse til en proton, men uden ladning).
Videnskaben kender også tritium, den tredje isotop af hydrogen, hvis kerne indeholder 1 proton og 2 neutroner på én gang. Tritium karakteriseres af ustabilitet og konstant spontan forfald med frigivelse af energi (stråling), som et resultat af hvilken en heliumisotop er dannet. Tracer af tritium findes i de øverste lag af jordens atmosfære: der er under påvirkning af kosmiske stråler, at de molekyler af gasser, der danner luften, undergår lignende ændringer. Det er også muligt at opnå tritium i en atomreaktor ved at bestråle lithium-6-isotopen med en kraftfuld neutronflux.
Udvikling og første test af brintbomben
Som et resultat af en grundig teoretisk analyse konkluderede specialister fra USSR og USA, at blandingen af deuterium og tritium gør det lettere at starte reaktionen af termonuklear fusion. Bevæbnet med denne viden begyndte forskere fra USA i 50'erne i det sidste århundrede at skabe en brintbombe. Og i foråret 1951 blev der udført en testtest på Enyvetok-stedet (en atoll i Stillehavet), men der blev kun opnået delvis termonuklear fusion.
Lidt mere end et år gik, og i november 1952 blev den anden test af en brintbombe med en effekt på ca. 10 Mt i TNT udført. Imidlertid kan denne eksplosion næppe kaldes en eksplosion af en termonukleobom i moderne mening: i virkeligheden var enheden en stor container (størrelsen af et tre-etagers hus) fyldt med flydende deuterium.
Også i Rusland foretog de forbedring af atomvåben og den første brintbombe af projektet A.D. Sakharov blev testet på Semipalatinsk teststedet den 12. august 1953. RDS-6 (denne type masseødelæggelsesvåben blev kaldt Sakharovs "puff", da dens ordning indebar den sekventielle anvendelse af deuteriumlagene omkring ladningsinitiatoren) havde en effekt på 10 Mt. I modsætning til den amerikanske "tre-etagers bygning" var den sovjetiske bombe imidlertid kompakt, og den kunne hurtigt leveres til placeringen af et angreb på fjendens territorium på en strategisk bombefly.
Efter at have accepteret udfordringen, i marts 1954, lavede USA en eksplosion af en mere kraftig luftbombe (15 Mt) på teststedet på Bikini Atoll (Stillehavet). Prøven var årsagen til udslippet i atmosfæren af en stor mængde radioaktive stoffer, hvoraf nogle faldt med nedbør hundreder af kilometer fra eksplosionsens epicenter. Det japanske fartøj "Happy Dragon" og enheder installeret på øen Rogelap registrerede en kraftig stigning i stråling.
Da der som følge af de processer, der opstår under detonering af hydrogenbomben, dannes stabilt sikkert helium, forventes det, at radioaktive emissioner ikke må overstige niveauet for forurening fra atomdetonatoren af termonukleær fusion. Men beregningerne og målingerne af reel radioaktiv nedfald varierede meget, både i mængde og sammensætning. Derfor besluttede den amerikanske ledelse en beslutning om midlertidigt at suspendere designet af dette våben, indtil en fuldstændig undersøgelse af dens indvirkning på miljøet og mennesket.
Video: Test i Sovjetunionen
Tsar Bomb - Sovjetunionen
Fedtpunktet i kæden af brintbomber tonnage blev fastsat af Sovjetunionen, da den 30. oktober 1961 blev en 50-megaton (den største i historien) "Tsar-bomb" -test udført på Novaya Zemlya - resultatet af forskningsgruppens langvarige arbejde AD Sakharov. Eksplosionen tordnede i en højde på 4 kilometer, og chokbølger blev optaget tre gange over enheder verden over. På trods af at testen ikke afslørede nogen fejl, kom bomben aldrig i tjeneste. Men sovjeternes besiddelse af sådanne våben har gjort et uudsletteligt indtryk på hele verden, mens de i USA er stoppet med at få tonnage af et atomvåben. I Rusland besluttede de sig til at opgive introduktionen af warheads med hydrogenafgifter på kamptold.
Princippet om brintbomben
Brintbomben er den mest komplekse tekniske enhed, hvis eksplosion kræver sekventiel strømning af en række processer.
For det første er der en sprængning af initiatorladningen inde i WB-kabinettet (miniatyr atombombe), hvilket resulterer i en kraftig udstødning af neutroner og skabelsen af en høj temperatur, som er nødvendig for starten af termonuklear fusion i hovedladningen. Et massivt neutronbombardement af en litium deuteridforing begynder (produceret ved at kombinere deuterium med lithium-6 isotop).
Under virkningen af neutroner splittes lithium-6 i tritium og helium. Atomsikringen i denne sag bliver en kilde til materialer, der er nødvendige for forekomsten af termonuklear fusion i selve detonerede bombe.
En blanding af tritium og deuterium udløser en termonuklear reaktion, hvilket resulterer i en hurtig stigning i temperaturen inde i bomben, og mere og mere hydrogen er involveret i processen.
Brintbombehandlingsprincippet indebærer en ultrafast strømning af disse processer (ladningsanordningen og hovedelementernes layout bidrager til dette), som ser øjeblikkeligt ud til observatøren.
Superbomb: division, syntese, division
Sekvensen af processer beskrevet ovenfor slutter efter starten af deuteriumreaktion med tritium. Endvidere blev det besluttet at anvende atomfission, snarere end syntesen af tungere. Efter fusion af kerne af tritium og deuterium frigives fri helium og hurtige neutroner, som har tilstrækkelig energi til at starte fission af uran-238. Hurtige neutroner kan opdele atomer fra uranskallen af en superbomb. Opdelingen af et ton uran genererer energi i størrelsesordenen 18 Mt. I dette tilfælde bliver energi brugt ikke kun på skabelsen af en blastbølge og frigivelsen af en enorm mængde varme. Hvert atom uran falder ind i to radioaktive "fragmenter". Danner en hel "buket" af forskellige kemiske elementer (op til 36) og omkring to hundrede radioaktive isotoper. Det er derfor, at mange radioaktive nedfald er genereret, registreret hundredvis af kilometer fra eksplosions epicenter.
Efter faldet af "jerntæppet" blev det kendt, at Sovjetunionen planlagde at udvikle en "bomb of the King" med en kapacitet på 100 Mt. På grund af det faktum, at der på det tidspunkt ikke var noget luftfartøj, der var i stand til at bære en sådan massiv ladning, blev ideen forladt til fordel for bomben på 50 Mt.
Konsekvenserne af en brombombexplosion
Stødbølge
Væskebombens eksplosion indebærer stor ødelæggelse og konsekvenser, og den primære (eksplicitte, direkte) virkning har en tredobbelt karakter. Det mest oplagte af alle de direkte effekter er en ultrahøj intensitetschokbølge. Dens ødelæggende evne falder med afstand fra epicenteret af eksplosionen, og afhænger også af bombenes egen kraft og den højde, hvor ladningen detonerer.
Varme effekt
Effekten af varme fra en eksplosion afhænger af de samme faktorer som kraften i stødbølgen. Men endnu en tilføjes til dem - graden af gennemsigtighed i luftmasserne. Tåge eller endda en let overskyethed reducerer drastisk radius drastisk, hvor en varmestråle kan forårsage alvorlige forbrændinger og tab af syn. Væskebombens eksplosion (over 20 Mt) genererer en utrolig mængde termisk energi, der er tilstrækkelig til at smelte beton i en afstand af 5 km, fordampe vand næsten hele vandet fra en lille sø i en afstand af 10 km, ødelægge fjendens mandskab, udstyr og bygninger på samme afstand . En tragt med en diameter på 1-2 km og en dybde på 50 m er dannet i midten, dækket af et tykt lag glasagtigt masse (flere meter sten med et højt sandindhold smelter næsten øjeblikkeligt til glas).
Ifølge de beregninger, der er opnået under de faktiske tests, får folk 50% chance for at blive i live, hvis de:
- De er placeret i en konkret husly (underjordisk), 8 km fra eksplosions epicenteret (EV);
- Beliggende i beboelsesejendomme i en afstand af 15 km fra EV;
- De vil være i et åbent område på en afstand på mere end 20 km fra VE i dårlig synlighed (for en "ren" atmosfære er minimumsafstanden i dette tilfælde 25 km).
Med afstanden fra EV'et øges sandsynligheden for at blive i live hos mennesker, som befinder sig i et åbent område, dramatisk. Så i en afstand på 32 km vil det være 90-95%. En radius på 40-45 km er grænsen for den primære påvirkning af en eksplosion.
ildkugle
En anden åbenbar effekt af brombombeksplosionen er selvbærende firestorms (orkaner), der dannes som et resultat af, at de enorme masser af brændbart materiale trækkes ind i ildkuglen. Men på trods af dette vil den farligste af eksplosionsgraden være strålingsforurening af miljøet tiere af kilometer rundt.
nedfald
Den ildkugle, der opstod efter eksplosionen, fyldes hurtigt med radioaktive partikler i store mængder (nedbrydningsprodukter af tunge kerner). Partikelstørrelsen er så lille, at de, der er i den øvre atmosfære, er i stand til at blive der i meget lang tid. Alt, hvad ildkuglen har nået på jordens overflade, bliver øjeblikkeligt til aske og støv og trækkes derefter ind i ildstolen. Vortexes of flame omrøre disse partikler med ladede partikler, der danner en farlig blanding af radioaktivt støv, hvor processen med sedimentering af granulerne strækker sig i lang tid.
Groft støv sætter sig ret hurtigt, men fint støv transporteres af luft over lange afstande, og falder gradvist ud af den nyligt dannede sky. I umiddelbar nærhed af EV'en deponeres de største og mest ladede partikler, og aspartikler, som er synlige ved øjet, kan stadig findes hundredvis af kilometer væk fra det. De danner et dødbringende dæk, flere centimeter tykt. Enhver der tilfældigvis er tæt på ham risikerer at få en alvorlig dosis stråling.
Mindre og uadskillelige partikler kan "float" i atmosfæren i mange år og bøje sig rundt om jorden mange gange. Når de falder til overfladen, mister de ret radioaktivitet. Den farligste strontium-90, som har en halveringstid på 28 år og genererer en stabil stråling igennem denne tid. Dets udseende er bestemt af instrumenter rundt om i verden. "Landing" på græs og løv, bliver han involveret i fødekæder. Af denne grund er mennesker, der er tusindvis af kilometer fra teststederne under undersøgelsen fundet strontium-90, akkumuleret i knoglerne. Selv om indholdet er ekstremt lille, er udsigten til at være "et sted til opbevaring af radioaktivt affald" ikke godt for en person, hvilket fører til udvikling af knoglerentigne tumorer. I regionerne i Rusland (såvel som andre lande) tæt på stederne for forsøgslanceringer af brintbomber, er der stadig en øget radioaktiv baggrund, der endnu en gang viser, at denne type våben er i stand til at forlade betydelige konsekvenser.
