Vandenilio bomba (vandenilio bomba, HB, WB) yra masinio naikinimo ginklas, turintis neįtikėtiną destruktyvią galią (jos galią vertina megatonai TNT ekvivalentu). Bombos ir struktūros schemos veikimo principas pagrįstas vandenilio branduolių termobranduolinės sintezės energijos panaudojimu. Sprogimo metu vykstantys procesai, panašūs į tuos, kurie vyksta žvaigždėse (įskaitant Saulę). Pirmasis WB bandymas, tinkamas gabenti ilgais atstumais (A. Sacharovo projektas), buvo vykdomas Sovietų Sąjungoje netoli Semipalatinsko.
Termobranduolinė reakcija
Saulėje yra milžiniškų vandenilio atsargų, kurios yra nuolatinio ultragarsinio slėgio ir temperatūros poveikio (apie 15 mln. Kelvino). Esant tokiam ekstremaliam tankiui ir plazmos temperatūrai, vandenilio atomų branduoliai atsitiktinai susiduria tarpusavyje. Susidūrimų rezultatas yra branduolių sintezė, o dėl to susidaro sunkesnio elemento - helio - branduoliai. Šio tipo reakcijos vadinamos termobranduolinėmis sintezėmis, joms būdingas milžiniškas energijos kiekis.
Fizikos įstatymai paaiškina energijos išsiskyrimą termobranduolinės reakcijos metu taip: šviesos branduolių, dalyvaujančių kuriant sunkesnius elementus, masės dalis išlieka nepanaudota ir virsta milžinišku kiekiu švaria energija. Štai kodėl mūsų dangiškasis kūnas praranda apie 4 mln. Tonų medžiagos per sekundę, išlaisvindamas nuolatinį energijos srautą į kosmosą.
Vandenilio izotopai
Paprasčiausias iš visų esamų atomų yra vandenilio atomas. Jį sudaro tik vienas protonas, sudarantis branduolį, ir vienintelis aplink jį besisukantis elektronas. Remiantis moksliniais vandens tyrimais (H2O), nustatyta, kad jame mažas kiekis yra vadinamasis „sunkusis“ vanduo. Jame yra „sunkiųjų“ vandenilio izotopų (2H arba deuterio), kurių branduoliai, be vieno protono, taip pat turi vieną neutroną (dalelė, esanti netoli masės su protonu, bet be laido).
Mokslas taip pat žino tritį, trečiąjį vandenilio izotopą, kurio branduolyje yra 1 protonas ir 2 neutronai vienu metu. Tritiui būdingas nestabilumas ir pastovus savaiminis skilimas su energijos (spinduliuotės) išsiskyrimu, dėl kurio susidaro helio izotopas. Tritio pėdsakai randami viršutiniuose Žemės atmosferos sluoksniuose: ten, kur veikia kosminiai spinduliai, ore esančios dujų molekulės patiria panašius pokyčius. Tritio gavimas taip pat galimas branduoliniame reaktoriuje apšvitinant ličio-6 izotopą galingu neutronų srautu.
Vandenilio bombų kūrimas ir pirmieji bandymai
Atlikus išsamią teorinę analizę, SSRS ir JAV specialistai padarė išvadą, kad deuterio ir tričio mišinys palengvina termobranduolinės sintezės reakciją. Su šiomis žiniomis ginkluoti JAV mokslininkai praėjusio amžiaus 50-ajame dešimtmetyje pradėjo kurti vandenilio bombą. 1951 m. Pavasarį Enyvetok svetainėje (Ramiajame vandenyne) buvo atliktas bandymas, bet tada buvo pasiekta tik dalinė termobranduolinė sintezė.
Praėjo šiek tiek daugiau nei vieneri metai, o 1952 m. Lapkričio mėn. Buvo atliktas antrasis vandenilio bombos testas, kurio galia yra apie 10 Mt. Tačiau šitas sprogimas vargu ar gali būti vadinamas termobranduolinės bombos sprogimu šiuolaikinėje prasme: iš tikrųjų, prietaisas buvo didelis konteineris (trijų aukštų namas), pripildytas skystu deuteriu.
Taip pat Rusijoje jie ėmėsi atominių ginklų tobulinimo ir pirmosios A.D. Sacharovas buvo išbandytas 1953 m. Rugpjūčio 12 d. Semipalatinsko bandymų vietoje. RDS-6 (tokio tipo masinio naikinimo ginklas buvo vadinamas Sacharovo „pūšiu“, nes jo schema numato nuoseklaus deuterio sluoksnių išdėstymą aplink įkrovos iniciatorių) galia buvo 10 Mt. Tačiau, skirtingai nei amerikietis „trijų aukštų pastatas“, sovietinė bomba buvo kompaktiška, ir ją galima greitai pristatyti į atakos vietą priešo priešą strateginiame bombonešyje.
Priėmusi šį iššūkį, 1954 m. Kovo mėn. Jungtinės Valstijos sprogdino galingesnę oro bombą (15 Mt) bandymų aikštelėje Bikini atole (Ramiojo vandenyno). Bandymas buvo didelės radioaktyviųjų medžiagų išleidimo į atmosferą priežastis, iš kurių kai kurios krito šimtai kilometrų nuo sprogimo epicentro. Japonijos laivas „Happy Dragon“ ir įrenginiai, įrengti Rogelap saloje, užfiksavo spartų spinduliavimą.
Kadangi dėl procesų, vykstančių vandenilio bomba sprogimo metu, susidaro stabilus, saugus helis, tikimasi, kad radioaktyvieji išmetimai neturėtų viršyti taršos iš termobranduolinės sintezės atominio detonatoriaus lygio. Tačiau tikrojo radioaktyvaus kritimo skaičiavimai ir matavimai labai skyrėsi tiek kiekio, tiek sudėties atžvilgiu. Todėl JAV vadovybė priėmė sprendimą laikinai sustabdyti šio ginklo dizainą, kol bus atliktas išsamus jos poveikio aplinkai ir žmogui tyrimas.
Video: testai TSRS
Caro bomba - SSRS termobranduolinė bomba
Riebalų tašką vandenilio bombų kiekio grandinėje nustatė SSRS, kai 1961 m. Spalio 30 d. Novaja Zemlyoje buvo atliktas 50 megatonų (didžiausias istorijoje) „caro bomba“ testas - ilgalaikio tyrimo grupės A.D. Sacharovas. Sprogimas griauna 4 kilometrų aukštyje, o triukšmo bangos buvo įrašytos tris kartus per įrenginius visame pasaulyje. Nepaisant to, kad testas neatskleidė jokių gedimų, bomba niekada nepradėjo dirbti. Bet pats sovietų ginklų laikymo faktas padarė neištrinamą įspūdį visam pasauliui, o Jungtinėse Amerikos Valstijose jie nutraukė branduolinio arsenalo tonažą. Rusijoje, savo ruožtu, jie nusprendė atsisakyti karo galvutės įvedimo su vandenilio mokesčiais už kovą.
Vandenilio bomba principas
Vandenilio bomba yra sudėtingiausias techninis įrenginys, kurio sprogimui reikia nuoseklaus kelių procesų srauto.
Pirma, WB (miniatiūrinių atominių bombų) korpuso viduje yra detektoriaus įkrovimo detonacija, kuri lemia galingą neutronų išmetimą ir aukštos temperatūros, reikalingos termobranduolinės sintezės pradžiai, sukūrimą. Pradedama masyvi ličio deuteridinio įdėklo neutronų bombardacija (gaminama derinant deuterį su ličio-6 izotopu).
Neutronų veikimo metu ličio-6 skilimas į tritį ir helį. Atominis saugiklis šiuo atveju tampa medžiagų šaltiniu, reikalingu termobranduolinei sintezei pačioje sprogioje bomboje.
Tritio ir deuterio mišinys sukelia termobranduolinę reakciją, dėl kurios sparčiai didėja temperatūra bomboje, ir į procesą įtraukiama vis daugiau vandenilio.
Vandenilio bombų veikimo principas reiškia, kad šių procesų srautas yra itin spartus (tai lemia įkrovimo įrenginys ir pagrindinių elementų išdėstymas), kurie atrodo iškart stebėtojui.
„Superbomb“: suskirstymas, sintezė, skaidymas
Pirmiau aprašytų procesų seka baigiasi po deuterio reakcijos su tritiu pradžios. Be to, buvo nuspręsta naudoti branduolio dalijimąsi, o ne sunkesnių medžiagų sintezę. Po tričio ir deuterio branduolių sintezės išsiskiria laisvas helis ir greiti neutronai, turintys pakankamai energijos, kad būtų galima pradėti urano-238 skilimo pradžią. Greiti neutronai gali padalinti atomus iš superbombos urano. Skiriant toną urano, gaunama apie 18 Mt. Šiuo atveju energija išleidžiama ne tik sprogimo bangos kūrimui ir didžiulio šilumos kiekio išlaisvinimui. Kiekvienas urano atomas patenka į du radioaktyvius "fragmentus". Sudaro įvairių „cheminių elementų“ (iki 36) ir apie du šimtus radioaktyviųjų izotopų „puokštę“. Dėl šios priežasties susidaro daug radioaktyviųjų iškritų, užregistruotų šimtus kilometrų nuo sprogimo epicentro.
Po „geležinės uždangos“ kritimo tapo žinoma, kad TSRS planuoja sukurti „bombos karalių“, kurio pajėgumas - 100 Mt. Atsižvelgiant į tai, kad tuo metu nebuvo jokių orlaivių, galinčių turėti tokį didžiulį krūvį, idėja buvo atsisakyta 50 Mt bombų naudai.
Vandenilio bombų sprogimo pasekmės
Šoko banga
Vandenilio bombų sprogimas sukelia didelio masto naikinimą ir pasekmes, o pirminis (tiesioginis, tiesioginis) poveikis turi tris kartus. Akivaizdžiausias iš visų tiesioginių efektų yra itin aukšto intensyvumo smūgio banga. Jo destruktyvus sugebėjimas mažėja, kai atstumas nuo sprogimo epicentro, taip pat priklauso nuo pačios bombos galios ir aukščio, kuriuo krūvis sprogsta.
Šilumos efektas
Karščio poveikis nuo sprogimo priklauso nuo tų pačių veiksnių, kaip ir smūgio bangos galia. Tačiau prie jų pridedama dar viena - oro masių skaidrumo laipsnis. Rūkas ar net nedidelis drumstumas smarkiai sumažina pažeidimo spindulį, kuriame šilumos blykstė gali sukelti rimtų nudegimų ir regos praradimo. Vandenilio bombų sprogimas (virš 20 Mt) sukuria neįtikėtiną šiluminės energijos kiekį, kad būtų galima ištirpinti betoną 5 km atstumu, išgarinti vandenį beveik visą vandenį iš mažo ežero 10 km atstumu, sunaikinti priešo priešo darbo jėgą, įrangą ir pastatus tuo pačiu atstumu . Centro skersmuo yra 1–2 km skersmens ir 50 m gylio, padengtas storu stiklinės masės sluoksniu (keli metrai uolienų su dideliu smėlio kiekiu beveik iš karto ištirpsta, virsta stiklu).
Pagal faktinių bandymų metu gautus skaičiavimus, žmonės gauna 50% tikimybę, kad jie išliks gyvi, jei jie:
- Jie įrengti betoninėje prieglaudoje (po žeme), 8 km nuo sprogimo epicentro (EV);
- Įsikūręs 15 km atstumu nuo EV gyvenamųjų pastatų;
- Jie bus atviroje erdvėje, esančioje daugiau nei 20 km atstumu nuo EV, esant blogam matomumui („švarios“ atmosferos atveju, šiuo atveju mažiausias atstumas yra 25 km).
Atstumas nuo EV, dramatiškai didėja tikimybė gyventi žmonėms, kurie atsiduria atviroje erdvėje. Taigi, 32 km atstumu, tai bus 90-95%. 40–45 km spindulys yra pirminio sprogimo poveikio riba.
Fireball
Kitas akivaizdus vandenilio bombų sprogimo efektas yra savarankiški ugniai atsparūs ugniai (uraganai), kurie susidaro dėl didžiulės degių medžiagų masės į ugnį. Tačiau, nepaisant to, pavojingiausias dėl sprogimo poveikio laipsnis bus aplinkos teršalų užteršimas dešimtys kilometrų aplink.
Fallout
Po sprogimo atsiradęs ugnies rutulys greitai užpildomas radioaktyviomis dalelėmis dideliais kiekiais (sunkiųjų branduolių skaidymosi produktai). Dalelių dydis yra toks mažas, kad jie, būdami viršutinėje atmosferoje, gali ten gyventi labai ilgai. Viskas, ką gaisrinis ugnis pasiekė ant žemės paviršiaus, akimirksniu virsta pelenais ir dulkėmis, o tada patenka į ugnies ramstį. Ugnies virpesiai maišosi šias daleles su įkrautomis dalelėmis, sudaro pavojingą radioaktyviųjų dulkių mišinį, kurio granulių nusodinimo procesas tęsiasi ilgą laiką.
Šiurkštus dulkės nusėda gana greitai, bet smulkios dulkės oru vyksta dideliais atstumais, palaipsniui nukritus iš naujai suformuoto debesies. Artimiausioje aplinkoje saugomos didžiausios ir labiausiai įkrautos dalelės, o akių matomos pelenų dalelės vis dar gali būti randamos šimtus kilometrų nuo jo. Jie sudaro mirtiną dangtelį, kuris yra kelių centimetrų storio. Kiekvienas, kuris atsitinka, yra pavojingas radiacijos dozei.
Mažesnės ir nesiskiriančios dalelės atmosferoje gali „plaukti“ daugelį metų, daug kartų lenkdamos aplink Žemę. Iki to laiko, kai jie patenka į paviršių, jie gana praranda radioaktyvumą. Pavojingiausias stroncio-90, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 28 metai ir kuris per šį laiką generuoja stabilią spinduliuotę. Jo išvaizdą nustato instrumentai visame pasaulyje. „Nusileidimas“ ant žolės ir lapijos, jis įsitraukia į maisto grandines. Dėl šios priežasties žmonės, tūkstančiai kilometrų nuo bandymų vietų, per tyrimą nustatė stroncio-90, sukauptą kauluose. Net jei jo turinys yra labai mažas, perspektyva būti „radioaktyviųjų atliekų saugojimo vieta“ nėra geras žmogui, dėl kurio atsiranda piktybiniai kauliniai kaulai. Rusijos regionuose (taip pat ir kitose šalyse), esančių netoli vandenilio bombų bandomųjų paleidimo vietų, vis dar pastebimas padidėjęs radioaktyvusis fonas, kuris dar kartą įrodo, kad šio tipo ginklai gali palikti reikšmingas pasekmes.
