Термоядерный заряд. Водородная бомба, устройство, принцип действия и последствия взрыва термоядерного оружия, первые испытания в ссср и сша
У многих наших читателей водородная бомба ассоциируется с атомной, только гораздо более мощной. На самом деле это принципиально новое оружие, потребовавшее для своего создания несоизмеримо больших интеллектуальных усилий и работающее на принципиально других физических принципах.
Принцип термоядерной стимуляции различен. Однако Лассина Зербо, исполнительный секретарь Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, подтвердила, что Северная Корея провела самые мощные ядерные испытания в своей истории, но добавила, что «на данном этапе характер взрыва не может определить; мы в настоящее время говорим о сейсмическом эффекте, у нас нет радиоизотопных следов, но они могут появиться».
Кэтрин Дилл, аналитик по ядерной защите в Институте международных исследований Миддлбери, также считает, что тайна может быть раскрыта в результате краха северокорейского режима. Эта величина примерно соответствует нижнему пределу прогнозируемых выходов термоядерного оружия - в основном второго поколения ядерного оружия, которое работает в двух фазах с бомбой, выпущенной другой бомбой, чтобы произвести больший взрыв. Это еще не ясно, какое именно ядерное оружие было проверено, но на основе сейсмической сигнатуры, выход этого теста, безусловно, на порядок превышает результаты предыдущих испытаний.
«Слойка»
Современная бомба
Единственно, что роднит атомную и водородную бомбу, так это то, что обе высвобождают колоссальную энергию, скрытую в атомном ядре. Сделать это можно двумя путями: разделить тяжелые ядра, например, урана или плутония, на более легкие (реакция деления) или заставить слиться легчайшие изотопы водорода (реакция синтеза). В результате обеих реакций масса получившегося материала всегда меньше массы исходных атомов. Но масса не может исчезнуть бесследно — она переходит в энергию по знаменитой формуле Эйнштейна E=mc2.
Для сравнения, Хиросима составлял около 15 килограммов. Последний северокорейский тест в сентябре оценивался в пределах от 10 до 30 килотонн. Чтобы выявить это уравнения, которые переводят величину землетрясения в оцениваемую мощность испытания ядерного устройства, которое в основном является силой бомбы. Но вызванное землетрясение также зависит от геологии испытательного участка и глубины туннеля. Вся эта информация отсутствует, поэтому вы не понимаете, что на самом деле произошло.
Уилль убежден, что новости о туннеле ядерного испытательного полигона могут быть очень полезными, и что другой способ понять, что должны делать северокорейцы, - это проверить состав выпущенных радионуклидов, которые являются продуктами ядерной реакции и наступают выпущенный в атмосферу. Раньше тесты были действительно хорошими, потому что туннели, где проводились испытания, были запечатаны. Поэтому в последние годы нам не так много анализировать. Но этот взрыв был отличным, и также кажется, что часть туннеля рухнула.
A-bomb
Для создания атомной бомбы необходимым и достаточным условием является получение делящегося материала в достаточном количестве. Работа довольно трудоемкая, но малоинтеллектуальная, лежащая ближе к горнорудной промышленности, чем к высокой науке. Основные ресурсы при создании такого оружия уходят на строительство гигантских урановых рудников и обогатительных комбинатов. Свидетельством простоты устройства является тот факт, что между получением необходимого для первой бомбы плутония и первым советским ядерным взрывом не прошло и месяца.
Угс, как и Китай, оценили это событие как крах полости. Силл отвечает, что возможно, туннель не был построен достаточно хорошо, чтобы справиться с взрывом таких размеров. Возможно также, что они преднамеренно вызвали этот крах: способ сообщить миру, что это был подлинный тест через выпуск радионуклидов, большой шаг вперед. Пока еще слишком рано говорить. Но если бы туннель с бомбой действительно рухнул, это означает, что мы, скорее всего, получим информацию для анализа этого ядерного взрыва, чтобы определить, что произошло под горами испытательного полигона.
Напомним вкратце принцип работы такой бомбы, известный из курса школьной физики. В ее основе лежит свойство урана и некоторых трансурановых элементов, например, плутония, при распаде выделять более одного нейтрона. Эти элементы могут распадаться как самопроизвольно, так и под воздействием других нейтронов.
Высвободившийся нейтрон может покинуть радиоактивный материал, а может и столкнуться с другим атомом, вызвав очередную реакцию деления. При превышении определенной концентрации вещества (критической массе) количество новорожденных нейтронов, вызывающих дальнейшее деление атомного ядра, начинает превышать количество распадающихся ядер. Количество распадающихся атомов начинает расти лавинообразно, рождая новые нейтроны, то есть происходит цепная реакция. Для урана-235 критическая масса составляет около 50 кг, для плутония-239 — 5,6 кг. То есть шарик плутония массой чуть меньше 5,6 кг представляет собой просто теплый кусок металла, а массой чуть больше существует всего несколько наносекунд.
Информация, которую они дают нам, может рассказать нам, каков был состав заголовка: сколько расщепляющихся материалов было и какой был плутоний или высокообогащенный уран? Северная Корея производит обе и имеет доступность для обоих. Шестое ядерное испытание Северной Кореи не является, безусловно, термоядерным оружием только для сейсмической подписи, но на данный момент это кажется рассмотренной возможностью. Этот прогресс неудивительно, хотя величина этого теста является сильной ссылкой на гравитацию настоящего момента.
По словам сейсмологов из правительства Южной Кореи, этот тест был в 5-6 раз более сильным, чем прошлые испытания. То, что будет дальше, будет зависеть от того, как США ответят, а министр обороны США Джеймс Маттис сказал: У нас есть много военных вариантов для Северной Кореи, и будет серьезный военный ответ на любую угрозу для государств Включая Гуам. Мы не намерены свергать Северную Корею, но у нас есть много вариантов для этого.
Собственно схема работы бомбы простая: берем две полусферы урана или плутония, каждая чуть меньше критической массы, располагаем их на расстоянии 45 см, обкладываем взрывчаткой и взрываем. Уран или плутоний спекается в кусок надкритической массы, и начинается ядерная реакция. Все. Существует другой способ запустить ядерную реакцию — обжать мощным взрывом кусок плутония: расстояние между атомами уменьшится, и реакция начнется при меньшей критической массе. На этом принципе работают все современные атомные детонаторы.
Озабоченность нескольких аналитиков, в том числе Силл, заключается в том, что «Северная Корея будет вынуждена доказать, что эта бомба с новой бомбой действительно может перелететь на ИЦБМ». Северные корейцы, возможно, захотят попытаться совершить живое увольнение или даже атмосферное ядерное испытание, что запрещено. Это было бы одним из самых провокационных жестов, которые они могли бы сделать на испытаниях арены, - предупреждает Силл. Время проведения этого теста может быть более или менее политически значимым.
Недавно завершились совместные учения Соединенных Штатов и Республики Корея. Северная Корея объявила, что испытание может состояться в этом году, и точное время этого испытания может быть по техническим причинам, а не по политическим причинам. И нет сомнений, что они собирают полезную техническую информацию из этого теста, и они смогут внести небольшие корректировки, чтобы убедиться, что они будут работать в будущем.
Проблемы атомной бомбы начинаются с того момента, когда мы хотим нарастить мощность взрыва. Простым увеличением делящегося материала не обойтись — как только его масса достигает критической, он детонирует. Придумывались разные хитроумные схемы, например, делать бомбу не из двух частей, а из множества, отчего бомба начинала напоминать распотрошенный апельсин, а потом одним взрывом собирать ее в один кусок, но все равно при мощности свыше 100 килотонн проблемы становились непреодолимыми.
Ядерные эксперты скептически относятся к тому, что испытание должно вызвать землетрясение магнитудой около 7 на Рихтере, а не 5. 1. Северная Корея может похвастаться тем, что через несколько недель после того, как ее лидер Ким Чен Ун испытал миниатюрную водородную бомбу, он сумел развить это оружие. Большинство экспертов сомневаются в этих утверждениях, но если Пхеньян может фактически сделать такие ядерные бомбы, это значительный скачок в оружейных способностях изолированного коммунистического государства.
Миниатюрная водородная бомба будет представлять угрозу для соседей КНДР, но для стран всего мира, поскольку она может быть введена в боевую часть ракеты большой дальности. И Пхеньян разрабатывает такие ракеты. Водородные бомбы являются наиболее сложными и трудными для производства ядерного оружия, намного сложнее, чем атомные бомбы, по мере необходимости двухступенчатый процесса - первый ядерного деления для получения энергии, необходимой для активации синтеза цепи. Разница существенна - хотя атомные бомбы часто достигают десятков килотонн, водород находится в мегатоннах.
H-bomb
А вот горючее для термоядерного синтеза критической массы не имеет. Вот Солнце, наполненное термоядерным топливом, висит над головой, внутри его уже миллиарды лет идет термоядерная реакция, — и ничего, не взрывается. К тому же при реакции синтеза, например, дейтерия и трития (тяжелого и сверхтяжелого изотопа водорода) энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при сгорании такой же массы урана-235.
Ряд ядерных экспертов скептически относятся к утверждениям Пхеньяна. Австралийский эксперт Криспин Ровье считает, что землетрясение с магнитудой 5. 1 на Рихтере слишком слабое для водородной бомбы. «Похоже, что были проведены успешные ядерные испытания, но вторая фаза водородного взрыва не увенчалась успехом», - сказал он. И другие специалисты придерживаются такого мнения. Брюс Беннет из «Рэнд корпорейшн» считали, что если бы было успешное испытание термоядерной бомбы, в результате чего тремор должен иметь величину около 7 баллов по шкале Рихтера.
Изготовление атомной бомбы было скорее экспериментальным, чем теоретическим процессом. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Прежде чем начинать конструировать бомбу, надо было досконально разобраться в природе явлений, происходящих только в ядре звезд. Никакие эксперименты тут помочь не могли — инструментами исследователей были только теоретическая физика и высшая математика. Не случайно гигантская роль в разработке термоядерного оружия принадлежит именно математикам: Уламу, Тихонову, Самарскому и т. д.
Очевидно Пхеньяне работают над водородной бомбой после трех испытаний ядерного, потому что в сентябре в Вашингтоне Институт науки и международной безопасности предупреждает, что ядерный комплекс Йонбене построить новый объект, как спутниковые снимки показали, что это растение для разделения изотопов способный продуцировать тритий. Этот изотоп водорода является ключом к созданию водородной бомбы.
Ядерные арсеналы во всем мире обычно содержат два типа ядерного оружия - ядерные и гораздо более мощные водородные бомбы. Пять постоянных членов Совета Безопасности - США, Россия, Китай, Великобритания и Франция. Есть предположения, что Индия и Израиль испытали такое оружие, но это не доказано. Считается, что Пакистан имеет потенциал для создания такой бомбы после серии атомных испытаний.
Классический супер
К концу 1945 года Эдвард Теллер предложил первую конструкцию водородной бомбы, получившую название «классический супер». Для создания чудовищного давления и температуры, необходимых для начала реакции синтеза, предполагалось использовать обычную атомную бомбу. Сам «классический супер» представлял собой длинный цилиндр, наполненный дейтерием. Предусматривалась также промежуточная «запальная» камера с дейтериевотритиевой смесью — реакция синтеза дейтерия и трития начинается при более низком давлении. По аналогии с костром, дейтерий должен был играть роль дров, смесь дейтерия с тритием — стакана бензина, а атомная бомба — спички. Такая схема получила название «труба» — своеобразная сигара с атомной зажигалкой с одного конца. По такой же схеме начали разрабатывать водородную бомбу и советские физики.
Только через год после того, как Соединенные Штаты и СССР испытали такое оружие. Его отцы рассматриваются советскими физиками Игорем Курчатовым и Андреем Сахаровым. СССР взорвался над арктическим островом Новой Земли 58-мегатонной водородной бомбой - самым мощным искусственным взрывом. Огненный шар имел радиус 4, 6 км, температура в нем достигала 10 миллионов градусов, а диаметр «атомной губки» - 95 км.
Удары обратно раздувание «царь-бомбы» Новая Земля по орбите вокруг Земли три раза и индуцированная ионизация в атмосфере путать радиосвязь в течение 40 минут. Хотя водородные бомбы вызывают меньше радиоактивного загрязнения, чем атомный, он все еще значителен, поэтому первые взрывные бомбы взрываются под землей. До сих пор такие бомбы не использовались в конфликте.
Однако математик Станислав Улам на обыкновенной логарифмической линейке доказал Теллеру, что возникновение реакции синтеза чистого дейтерия в «супере» вряд ли возможно, а для смеси потребовалось бы такое количество трития, что для его наработки нужно было бы практически заморозить производство оружейного плутония в США.
Слойка с сахаром
В середине 1946 года Теллер предложил очередную схему водородной бомбы — «будильник». Она состояла из чередующихся сферических слоев урана, дейтерия и трития. При ядерном взрыве центрального заряда плутония создавалось необходимое давление и температура для начала термоядерной реакции в других слоях бомбы. Однако для «будильника» требовался атомный инициатор большой мощности, а США (как, впрочем, и СССР) испытывали проблемы с наработкой оружейного урана и плутония.
Последний так называемый нейтронные бомбы на принципе водорода, основное различие в охвате - они меньше заряд, но энергия излучения некоторых металлов отделяют интенсивный поток нейтронов. Он убивает свою жизнь, но сохраняет инфраструктуру. Важным элементом этого было тело кобальта, которое после взрыва превратилось в высокорадиоактивный кобальт.
В водородной бомбе используются два тяжелых изотопа водорода - дейтерий и тритий, а гелий слит вместе и выделяется огромное количество энергии и достигается температура в миллионы градусов. Тот же принцип генерирует свои энергетические звезды, как наше Солнце. До сих пор никому не удалось найти способ управлять термоядерным синтезом, который обеспечивал бы относительно недорогую и экологическую энергию, поскольку водород может быть извлечен из воды, а гелий, выделяемый реакцией, не загрязняет окружающую среду.
Осенью 1948 года к аналогичной схеме пришел и Андрей Сахаров. В Советском Союзе конструкция получила название «слойка». Для СССР, который не успевал в достаточном количестве нарабатывать оружейный уран-235 и плутоний-239, сахаровская слойка была панацеей. И вот почему.
В обычной атомной бомбе природный уран-238 не только бесполезен (энергии нейтронов при распаде не хватает для инициации деления), но и вреден, поскольку жадно поглощает вторичные нейтроны, замедляя цепную реакцию. Поэтому оружейный уран на 90% состоит из изотопа уран-235. Однако нейтроны, появляющиеся в результате термоядерного синтеза, в 10 раз более энергетичные, чем нейтроны деления, и облученный такими нейтронами природный уран-238 начинает превосходно делиться. Новая бомба позволяла использовать в качестве взрывчатки уран-238, который прежде рассматривался как отходы производства.
Сегодня люди уже способны воспроизводить реакции синтеза, которые происходят на Земле. Правда, есть два нюанса - реакция происходит во время взрыва водородной бомбы, а затем она полностью неуправляема, или если мы пытаемся ввести ее в специальные установки, излучаемая энергия значительно меньше, чем отработанная энергия.
Этот научный мегапроект финансируется рядом стран - Европейского Союза, Китая, Японии, Кореи, Индии, США и России. Многие физики довольно серьезно относятся к параметрам реактора, что делает реакцию более энергоэффективной в большем объеме, чем требуется для работы станции.
Изюминкой сахаровской «слойки» было также применение вместо остродефицитного трития белого легкого кристаллического вещества — дейтрида лития 6LiD.
Как упоминалось выше, смесь дейтерия и трития поджигается гораздо легче, чем чистый дейтерий. Однако на этом достоинства трития заканчиваются, а остаются одни недостатки: в нормальном состоянии тритий — газ, из-за чего возникают трудности с хранением; тритий радиоактивен и, распадаясь, превращается в стабильный гелий-3, активно пожирающий столь необходимые быстрые нейтроны, что ограничивает срок годности бомбы несколькими месяцами.
Но это еще не электростанция. Дорога к доступной, чистой и дешевой термоядерной энергии. На первый взгляд кажется, что трудности в конечном итоге связаны с корпусом трубы реактора, который пропускает воду, выпуск пара и турбину. Также даются возможные сроки решения проблем.
Рабочий термоядерный реактор представляет собой звезду в миниатюре, но вместо шара в реакторах данного типа - токамак, в магнитном поле будет «висеть» удобрение от нагретого до 150 миллионов градусов плазмы. Температура здесь не такая страшная, потому что плотность вещества в рабочей камере невелика, но излучение сильно отличается.
Нерадиоактивный дейтрид лития же при облучении его медленными нейтронами деления — последствиями взрыва атомного запала — превращается в тритий. Таким образом, излучение первичного атомного взрыва за мгновение вырабатывает достаточное для дальнейшей термоядерной реакции количество трития, а дейтерий в дейтриде лития присутствует изначально.
Выполнение полноценной термоядерной реакции и управление этим процессом связаны с огромными трудностями. Причина в том, что для производства термоядерной энергии необходимо выполнить три условия: температуру в сотни миллионов градусов, возможность удержания горячей плазмы и, наконец, условия долговременного удержания плазмы. Реакция термоядерного синтеза начинается только через некоторое время.
Даже лучшие стенты в интенсивном потоке нейтронов и гамма-квантов изменяют их структуру, металл теряет свою силу, и могут возникать трещины. Конечно, рецепт для стали подразумевает не просто поиск комбинации металлов - «возьмите столько железа, сколько углерода, добавьте молибден и щепотку ванадия». Здесь могут быть включены особые условия для плавки и обработки поверхности, которые не ослеплены, но с фундаментальными знаниями о структуре сплавов, их превращениях, рост кристаллов и т.д.
Именно такая бомба, РДС-6с, и была успешно испытана 12 августа 1953 на башне Семипалатинского полигона. Мощность взрыва составила 400 килотонн, и до сих пор не прекратились споры, был ли это настоящий термоядерный взрыв или сверхмощный атомный. Ведь на реакцию термоядерного синтеза в сахаровской слойке пришлось не более 20% суммарной мощности заряда. Основной вклад во взрыв внесла реакция распада облученного быстрыми нейтронами урана-238, благодаря которому РДС-6с и открыла эру так называемых «грязных» бомб.
Дело в том, что основное радиоактивное загрязнение дают как раз продукты распада (в частности, стронций-90 и цезий-137). По существу, сахаровская «слойка» была гигантской атомной бомбой, лишь незначительно усиленной термоядерной реакцией. Не случайно всего один взрыв «слойки» дал 82% стронция-90 и 75% цезия-137, которые попали в атмосферу за всю историю существования Семипалатинского полигона.
Американ бомб
Тем не менее, первыми водородную бомбу взорвали именно американцы. 1 ноября 1952 года на атолле Элугелаб в Тихом океане было успешно испытано термоядерное устройство «Майк» мощностью 10 мегатонн. Назвать бомбой 74-тонное американское устройство можно с большим трудом. «Майк» представлял собой громоздкое устройство размером с двухэтажный дом, заполненное жидким дейтерием при температуре, близкой к абсолютному нулю (сахаровская «слойка» была вполне транспортабельным изделием). Однако изюминкой «Майка» были не размеры, а гениальный принцип обжатия термоядерной взрывчатки.
Напомним, что основная идея водородной бомбы состоит в создании условий для синтеза (сверхвысокого давления и температуры) посредством ядерного взрыва. В схеме «слойка» ядерный заряд расположен в центре, и поэтому он не столько сжимает дейтерий, сколько разбрасывает его наружу — увеличение количества термоядерной взрывчатки не приводит к увеличению мощности — она просто не успевает детонировать. Именно этим и ограничена предельная мощность данной схемы — самая мощная в мире «слойка» Orange Herald, взорванная англичанами 31 мая 1957 года, дала только 720 килотонн.
Идеально было бы, если бы заставить взрываться атомный запал внутрь, сжимая термоядерную взрывчатку. Но как это сделать? Эдвард Теллер выдвинул гениальную идею: сжимать термоядерное горючее не механической энергией и нейтронным потоком, а излучением первичного атомного запала.
В новой конструкции Теллера инициирующий атомный узел был разнесен с термоядерным блоком. Рентгеновское излучение при срабатывании атомного заряда опережало ударную волну и распространялось вдоль стенок цилиндрического корпуса, испаряя и превращая в плазму полиэтиленовую внутреннюю облицовку корпуса бомбы. Плазма, в свою очередь, переизлучала более мягкое рентгеновское излучение, которое поглощалось внешними слоями внутреннего цилиндра из урана-238 — «пушера». Слои начинали взрывообразно испаряться (это явление называют абляция). Раскаленную урановую плазму можно сравнить со струями сверхмощного ракетного двигателя, тяга которого направлена внутрь цилиндра с дейтерием. Урановый цилиндр схлопывался, давление и температура дейтерия достигала критического уровня. Это же давление обжимало центральную плутониевую трубку до критической массы, и она детонировала. Взрыв плутониевого запала давил на дейтерий изнутри, дополнительно сжимая и нагревая термоядерную взрывчатку, которая детонировала. Интенсивный поток нейтронов расщепляет ядра урана-238 в «пушере», вызывая вторичную реакцию распада. Все это успевало произойти до того момента, когда взрывная волна от первичного ядерного взрыва достигала термоядерного блока. Расчет всех этих событий, происходящих за миллиардные доли секунды, и потребовал напряжения ума сильнейших математиков планеты. Создатели «Майка» испытывали от 10-мегатонного взрыва не ужас, а неописуемый восторг — им удалось не только разобраться в процессах, которые в реальном мире идут только в ядрах звезд, но и экспериментально проверить свои теории, устроив свою небольшую звезду на Земле.
Браво
Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова. В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения (например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом) и стала канонической. А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом. Разве что рождение сверхновой звезды.
16 января 1963 года, в самый разгар холодной войны, Никита Хрущёв заявил миру о том, что Советский союз обладает в своём арсенале новым оружием массового поражения — водородной бомбой. За полтора года до этого в СССР был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы в мире — на Новой Земле был взорван заряд мощностью свыше 50 мегатонн. Во многом именно это заявление советского лидера заставило мир осознать угрозу дальнейшей эскалации гонки ядерных вооружений: уже 5 августа 1963 г. в Москве был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.
История создания
Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества — но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х. В 1952 году на атолле Эниветок США осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны (что в 450 раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки), а в 1953 году в СССР было испытано устройство мощностью 400 килотонн.Конструкции первых термоядерных устройств были плохо приспособленными для реального боевого использования. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн. Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива — дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термоядерная бомба. В 1957 году испытания водородной бомбы провели в Великобритании. В октябре 1961 года в СССР на Новой Земле была взорвана термоядерная бомба мощностью 58 мегатонн — самая мощная бомба из когда-либо испытанных человечеством, вошедшая в историю под названием «Царь-бомба».
Дальнейшее развитие было направлено на уменьшение размеров конструкции водородных бомб, чтобы обеспечить их доставку к цели баллистическими ракетами. Уже в 60-е годы массу устройств удалось уменьшить до нескольких сотен килограммов, а к 70-м годам баллистические ракеты могли нести свыше 10 боеголовок одновременно — это ракеты с разделяющимися головными частями, каждая из частей может поражать свою собственную цель. На сегодняшний день термоядерным арсеналом обладают США, Россия и Великобритания, испытания термоядерных зарядов были проведены также в Китае (в 1967 году) и во Франции (в 1968 году).
Принцип действия водородной бомбы
Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии — благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно. Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития.
Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом.
Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву.
Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. е. такая «слойка» позволяет наращивать мощность взрыва практически неограниченно. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности.
