Hidrogenska bomba (Hydrogen Bomb, HB, WB) je oružje za masovno uništenje, koje ima nevjerojatnu destruktivnu snagu (njezinu moć procjenjuju megatoni u TNT ekvivalentu). Princip rada bombe i strukturalna shema temelji se na korištenju energije termonuklearne sinteze vodikovih jezgri. Procesi koji se odvijaju tijekom eksplozije, slični su onima koji se javljaju na zvijezdama (uključujući Sunce). Prvi test Svjetske banke pogodan za prijevoz na velike udaljenosti (projekt A.D. Sakharova) proveden je u Sovjetskom Savezu na mjestu u blizini Semipalatinska.
Termonuklearna reakcija
Sunce sadrži ogromne rezerve vodika, koje je pod stalnim učinkom ultra visokog tlaka i temperature (oko 15 milijuna Kelvina). Pri tako velikoj gustoći i temperaturi plazme, jezgre vodikovih atoma nasumce se sudaraju jedna s drugom. Rezultat sudara je nuklearna fuzija, i kao rezultat toga, stvaranje jezgre težeg elementa - helija. Reakcije ovog tipa nazivaju se termonuklearna fuzija, karakterizirane su oslobađanjem ogromnih količina energije.
Zakoni fizike objašnjavaju oslobađanje energije tijekom termonuklearne reakcije na sljedeći način: dio mase lakih jezgri uključenih u stvaranje teških elemenata ostaje neiskorišten i pretvara se u čistu energiju u ogromnim količinama. Zato naše nebesko tijelo gubi oko 4 milijuna tona materije u sekundi, dok oslobađa kontinuirani protok energije u svemir.
Izotopi vodika
Najjednostavniji od svih postojećih atoma je atom vodika. Sastoji se od samo jednog protona, koji tvori jezgru, i jedini elektron koji se okreće oko njega. Kao rezultat znanstvenih istraživanja vode (H2O), utvrđeno je da u njemu u malim količinama postoji takozvana "teška" voda. Sadrži "teške" izotope vodika (2H ili deuterij), čije jezgre, osim jednog protona, sadrže i jedan neutron (čestica blizu mase protonu, ali lišena naboja).
Znanost također poznaje tricij, treći izotop vodika, čija jezgra sadrži odjednom 1 proton i 2 neutrona. Tritij karakterizira nestabilnost i konstantan spontani raspad s otpuštanjem energije (zračenja), što rezultira stvaranjem izotopa helija. Tragovi tricija nalaze se u gornjim slojevima Zemljine atmosfere: tamo je, pod utjecajem kozmičkih zraka, molekule plinova koje tvore zrak podvrgnute sličnim promjenama. Dobivanje tricija je također moguće u nuklearnom reaktoru ozračivanjem izotopa litij-6 snažnim neutronskim protokom.
Razvoj i prva ispitivanja hidrogenske bombe
Kao rezultat temeljite teorijske analize, stručnjaci iz SSSR-a i SAD-a došli su do zaključka da mješavina deuterija i tritija olakšava početak reakcije termonuklearne fuzije. Naoružani tim znanjem, znanstvenici iz Sjedinjenih Država 50-ih godina prošlog stoljeća počeli su stvarati hidrogensku bombu. A u proljeće 1951. godine provedeno je testno ispitivanje na mjestu Enyvetok (atol u Tihom oceanu), ali je tada postignuta samo djelomična termonuklearna fuzija.
Prošlo je nešto više od godinu dana, au studenom 1952. proveden je drugi test vodikove bombe snage oko 10 Mt u TNT-u. Međutim, ta se eksplozija teško može nazvati eksplozijom termonuklearne bombe u suvremenom smislu: ustvari, uređaj je bio veliki spremnik (veličine tri sprata) punjen tekućim deuterijem.
I u Rusiji su preuzeli poboljšanje atomskog oružja i prvu hidrogensku bombu projekta A.D. Sakharov je testiran na poligonu Semipalatinsk 12. kolovoza 1953. godine. RDS-6 (ova vrsta oružja za masovno uništenje naziva se Saharovljevo "napuhavanje", budući da je njezina shema podrazumijevala sekvencijalno raspoređivanje slojeva deuterija oko inicijatora naboja) imala je snagu od 10 Mt. Međutim, za razliku od američke "trokatne zgrade", sovjetska je bomba bila kompaktna i mogla je odmah biti dostavljena na mjesto napada na neprijateljsko područje na strateškom bombarderu.
Nakon što je prihvatio izazov, u ožujku 1954. godine, Sjedinjene Države izvršile su eksploziju snažnije zrakoplovne bombe (15 Mt) na poligonu na atoku Bikini (Tihi ocean). Ispitivanje je uzrokovalo ispuštanje velike količine radioaktivnih tvari u atmosferu, od kojih su neke pale s padalinama stotinama kilometara od epicentra eksplozije. Japanski brod "Happy Dragon" i uređaji instalirani na otoku Rogelap, zabilježili su naglo povećanje zračenja.
Budući da se kao posljedica procesa koji se odvijaju tijekom detonacije vodikove bombe, formira stabilan, siguran helij, očekivalo se da radioaktivne emisije ne prelaze razinu onečišćenja iz atomskog detonatora termonuklearne fuzije. No, proračuni i mjerenja stvarnih radioaktivnih padavina uvelike su varirali, kako po količini tako i po sastavu. Stoga je američko vodstvo donijelo odluku o privremenoj obustavi dizajna ovog oružja do potpunog proučavanja njegovog utjecaja na okoliš i čovjeka.
Video: testovi u SSSR-u
Carska bomba - termonuklearna bomba SSSR-a
Masnu točku u lancu tonaže vodikovih bombi odredio je SSSR kada je 30. listopada 1961. provedena 50-megatinska (najveća u povijesti) "Tsar-bomba" na Novoj Zemli - rezultat dugogodišnjeg rada istraživačke grupe AD Saharov. Eksplozija je zagrmjela na visini od 4 kilometra, a udarni valovi zabilježeni su tri puta preko uređaja diljem svijeta. Unatoč činjenici da test nije otkrio nikakve propuste, bomba nikada nije ušla u službu. Ali sama činjenica da su Sovjeti posjedovali takvo oružje učinila je neizbrisiv dojam na cijeli svijet, dok su u Sjedinjenim Državama prestali dobivati tonažu nuklearnog arsenala. U Rusiji su zauzvrat odlučili napustiti uvođenje bojevih glava s vodikovim nabojem na borbenu dužnost.
Princip vodikove bombe
Hidrogenska bomba je najsloženiji tehnički uređaj, čija eksplozija zahtijeva sekvencijalni protok niza procesa.
Prvo, tu je detonacija naboja inicijatora unutar ljuske WB (minijaturna atomska bomba), što rezultira snažnim izbacivanjem neutrona i stvaranje visoke temperature potrebne za početak termonuklearne fuzije u glavnom punjenju. Počinje masovno neutronsko bombardiranje litij deuteridne obloge (proizvedeno kombiniranjem deuterija s litij-6 izotopom).
Pod djelovanjem neutrona, litij-6 se dijeli na tricij i helij. Atomski osigurač u ovom slučaju postaje izvor materijala potrebnih za pojavu termonuklearne fuzije u samoj detoniranoj bombi.
Mješavina tricija i deuterija izaziva termonuklearnu reakciju, što rezultira brzim porastom temperature unutar bombe, a sve više i više vodika je uključeno u proces.
Načelo djelovanja hidrogenske bombe podrazumijeva ultrabrzi tijek tih procesa (tome pridonosi uređaj za punjenje i raspored glavnih elemenata), koji trenutačno gledaju promatrača.
Superbomb: podjela, sinteza, podjela
Gore opisani slijed postupaka završava nakon početka deuterijske reakcije s tricijem. Nadalje, odlučeno je koristiti nuklearnu fisiju, a ne sintezu težih. Nakon fuzije jezgre tricija i deuterija oslobađaju se slobodni helij i brzi neutroni, koji imaju dovoljno energije da započnu nastanak fisije uranija-238. Brzi neutroni mogu razdvojiti atome od uranijeve ljuske superombona. Podjelom tona uranija nastaje energija reda veličine 18 Mt. U ovom slučaju, energija se troši ne samo na stvaranje udarnog vala i oslobađanje ogromne količine topline. Svaki atom urana pada u dva radioaktivna "fragmenta". Formira cijeli "buket" različitih kemijskih elemenata (do 36) i oko dvjesto radioaktivnih izotopa. Iz tog razloga nastaju brojni radioaktivni padovi, zabilježeni na stotinama kilometara od epicentra eksplozije.
Nakon pada "željezne zavjese", postalo je poznato da SSSR planira razviti "Kralja bombe" kapaciteta 100 Mt. Zbog činjenice da u to vrijeme nije bilo zrakoplova koji bi mogli nositi tako masovnu naplatu, ideja je napuštena u korist bombe od 50 Mt.
Posljedice eksplozije hidrogenske bombe
Šok val
Eksplozija vodikovih bombi povlači za sobom velike destrukcije i posljedice, a primarni (eksplicitni, izravni) utjecaj ima trostruki karakter. Najočitiji od svih izravnih učinaka je udarni val visokog intenziteta. Njegova destruktivna sposobnost se smanjuje udaljenost od epicentra eksplozije, a također ovisi o snazi same bombe i visini na kojoj punjenje detonira.
Učinak topline
Učinak topline od eksplozije ovisi o istim čimbenicima kao i snaga udarnog vala. Ali njima se dodaje još jedan - stupanj transparentnosti zračnih masa. Magla ili čak lagana naoblaka drastično smanjuju radijus lezije, u kojem bljeskalica može uzrokovati ozbiljne opekline i gubitak vida. Eksplozija hidrogenske bombe (preko 20 Mt) stvara nevjerojatnu količinu toplinske energije, dovoljno da se rastopi beton na udaljenosti od 5 km, ispari voda gotovo cijelu vodu iz malog jezera na udaljenosti od 10 km, uništi ljudsku snagu neprijateljskog neprijatelja, opremu i zgrade na istoj udaljenosti , U sredini se formira lijevak promjera 1-2 km i dubina od 50 m, prekriven debelim slojem staklastih masa (nekoliko metara stijena s visokim sadržajem pijeska istopi se gotovo trenutno, pretvarajući se u staklo).
Prema izračunima dobivenim tijekom stvarnih testova, ljudi dobivaju 50% šanse da ostanu živi ako:
- Nalaze se u betonskom skloništu (podzemnom), 8 km od epicentra eksplozije (EV);
- Nalazi se u stambenim zgradama na udaljenosti od 15 km od EV-a;
- Oni će biti na otvorenom prostoru na udaljenosti većoj od 20 km od EV u lošoj vidljivosti (za „čistu“ atmosferu, minimalna udaljenost u ovom slučaju je 25 km).
Sa udaljenost od EV, vjerojatnost ostanka u životu ljudi koji se nađu na otvorenom području dramatično se povećava. Dakle, na udaljenosti od 32 km, to će biti 90-95%. Radijus od 40-45 km je granica primarnog utjecaja eksplozije.
vatrena kugla
Još jedan očigledan učinak eksplozije hidrogenske bombe su samoodržive vatrene oluje (uragani), koje nastaju kao rezultat goleme mase zapaljivog materijala uvučenog u vatrenu kuglu. No, unatoč tome, najopasniji stupanj utjecaja eksplozije bit će radijacijsko onečišćenje okoliša na desetke kilometara.
ispadanje
Vatrena kugla koja se pojavila nakon eksplozije brzo se napuni radioaktivnim česticama u velikim količinama (proizvodi razgradnje teških jezgri). Veličina čestica je toliko mala da su, budući da su u gornjoj atmosferi, u stanju ostati tamo jako dugo. Sve što je vatrena kugla dosegla na površini zemlje odmah se pretvara u pepeo i prašinu, a zatim se uvlači u stup vatre. Vorteksi plamena miješaju te čestice s nabijenim česticama, formirajući opasnu mješavinu radioaktivne prašine, čiji se proces taloženja granula proteže dugo vremena.
Gruba prašina brzo se taloži, ali sitna prašina se prenosi zrakom na velike udaljenosti, postupno padajući iz novoformiranog oblaka. U neposrednoj blizini EV, talože se najveće i najviše nabijene čestice, a čestice pepela vidljive oku još uvijek se mogu naći na stotinama kilometara od nje. Oni tvore smrtonosni pokrov debljine nekoliko centimetara. Svatko tko je blizu njega riskira dobivanje ozbiljne doze zračenja.
Manje i nerazlučive čestice mogu "plutati" u atmosferi dugi niz godina, savijajući se oko Zemlje mnogo puta. Do vremena kad padnu na površinu, prilično gube radioaktivnost. Najopasniji stroncij-90, koji ima poluživot od 28 godina i stvara stabilno zračenje tijekom ovog vremena. Njezin izgled određen je instrumentima širom svijeta. "Slijetanje" na travu i lišće, on postaje uključen u prehrambene lance. Iz tog razloga, ljudi koji su tisućama kilometara udaljeni od ispitnih mjesta tijekom pregleda pronašli su stroncij-90, nakupljen u kostima. Čak i ako je njegov sadržaj iznimno malen, mogućnost da bude "mjesto za skladištenje radioaktivnog otpada" ne znači dobro za osobu, što dovodi do razvoja malignih tumora kostiju. U regijama Rusije (kao iu drugim zemljama) u blizini mjesta pokusnih lansiranja vodikovih bombi, još uvijek se uočava povećana radioaktivna pozadina, što još jednom dokazuje sposobnost ovog tipa oružja da ostavi značajne posljedice.
