Bom hidrogen (Bom hidrogen, HB, WB) adalah senjata pemusnah besar-besaran, yang mempunyai kuasa merosakkan yang luar biasa (kuasanya diperkirakan oleh megaton dalam setara TNT). Prinsip pengoperasian bom dan skema struktur adalah berdasarkan penggunaan tenaga sintesis termonuklear nukleus hidrogen. Proses yang berlaku semasa letupan, sama seperti yang berlaku pada bintang-bintang (termasuk Matahari). Ujian pertama WB yang sesuai untuk pengangkutan dalam jarak jauh (projek A.D. Sakharov) telah dilakukan di Kesatuan Soviet di lokasi berhampiran Semipalatinsk.
Reaksi termonuklear
Matahari mengandungi rizab hidrogen yang besar, yang berada di bawah tekanan berterusan tekanan dan suhu ultrahigh (kira-kira 15 juta Kelvin). Pada ketumpatan yang begitu ketara dan suhu plasma, nukleus atom hidrogen secara rawak bertabrakan antara satu sama lain. Hasil dari perlanggaran adalah gabungan nuklear, dan akibatnya, pembentukan inti unsur yang lebih berat - helium. Reaksi jenis ini dipanggil gabungan termonuklear, mereka dicirikan oleh pengeluaran sejumlah besar tenaga.
Undang-undang fizik menerangkan pembebasan tenaga semasa tindak balas termonuklear seperti berikut: sebahagian daripada massa nukleus cahaya yang terlibat dalam pembentukan unsur-unsur yang lebih berat tetap tidak digunakan dan bertukar menjadi tenaga bersih dalam kuantiti yang sangat besar. Itulah sebabnya badan celestial kita kehilangan kira-kira 4 juta tan bahan sesaat, sambil melepaskan aliran tenaga yang berterusan ke luar angkasa.
Isotop hidrogen
Yang paling mudah dari semua atom yang ada ialah atom hidrogen. Ia terdiri daripada hanya satu proton, membentuk nukleus, dan satu-satunya elektron yang berputar di sekelilingnya. Akibat kajian saintifik air (H2O), didapati air yang disebut "berat" ada di dalamnya dalam jumlah kecil. Ia mengandungi "berat" isotop hidrogen (2H atau deuterium), iaitu nukleus yang, selain satu proton, juga mengandungi satu neutron (zarah yang rapat secara besar-besaran kepada proton, tetapi tanpa caj).
Sains juga tahu tritium, isotop hidrogen ketiga, yang nukleusnya mengandungi 1 proton dan 2 neutron sekaligus. Tritium dicirikan oleh ketidakstabilan dan kerosakan spontan yang berterusan dengan pelepasan tenaga (sinaran), akibatnya terbentuknya isotop helium. Jejak tritium ditemui di lapisan atas atmosfer bumi: di bawah pengaruh sinar kosmik, molekul gas yang membentuk udara mengalami perubahan yang sama. Mendapatkan tritium juga boleh dilakukan dalam reaktor nuklear dengan menyinari isotop litium-6 dengan fluks neutron berkuasa.
Pembangunan dan ujian pertama bom hidrogen
Sebagai hasil analisis teori menyeluruh, pakar dari USSR dan Amerika Syarikat membuat kesimpulan bahawa campuran deuterium dan tritium menjadikannya lebih mudah untuk memulakan reaksi gabungan termonuklear. Berbekalkan pengetahuan ini, para saintis dari Amerika Syarikat pada 50-an abad yang lalu mula membuat bom hidrogen. Dan pada musim bunga 1951, ujian ujian dijalankan di tapak Enyvetok (atoll di Lautan Pasifik), tetapi hanya gabungan gabungan termonuklear sahaja.
Sedikit lebih dari satu tahun berlalu, dan pada November 1952 ujian kedua bom hidrogen dengan kekuatan kira-kira 10 Mt di TNT telah dijalankan. Walau bagaimanapun, letupan itu tidak boleh dipanggil letupan bom termonuklear dalam erti kata moden: sebenarnya, peranti itu adalah bekas yang besar (saiz rumah tiga tingkat) yang dipenuhi dengan deuterium cecair.
Di Rusia, mereka juga melakukan peningkatan senjata atom, dan bom hidrogen pertama projek A.D. Sakharov telah diuji di tapak ujian Semipalatinsk pada 12 Ogos 1953. RDS-6 (jenis senjata pemusnah besar-besaran ini dipanggil "sedutan" Sakharov, kerana skema itu menerangkan penggunaan serangkaian lapisan deuterium yang mengelilingi pemula bertanggungjawab) mempunyai kuasa 10 Mt. Walau bagaimanapun, tidak seperti bangunan "tiga tingkat Amerika", bom Soviet itu padat, dan ia dapat dihantar segera ke lokasi serangan ke atas wilayah musuh pada pengebom yang strategik.
Setelah menerima cabaran tersebut, pada bulan Mac 1954, Amerika Syarikat membuat letupan bom udara yang lebih kuat (15 Mt) di tapak ujian di Bikini Atoll (Lautan Pasifik). Ujian itu adalah penyebab pembebasan ke atmosfera sejumlah besar bahan radioaktif, beberapa daripadanya jatuh dengan hujan beratus-ratus kilometer dari pusat letupan. Kapal Jepun "Happy Dragon" dan peranti dipasang di pulau Rogelap, mencatatkan peningkatan radiasi yang mendadak.
Oleh kerana sebagai hasil daripada proses yang berlaku semasa peledakan bom hidrogen, helium yang stabil dan selamat terbentuk, diharapkan bahawa pelepasan radioaktif tidak boleh melebihi tahap pencemaran dari detonator atom fusi termonuklear. Tetapi pengiraan dan pengukuran kejatuhan radioaktif sebenar sangat berbeza, baik dalam kuantiti dan komposisi. Oleh itu, kepimpinan Amerika Syarikat membuat keputusan untuk menggantung sementara reka bentuk senjata ini sehinggalah kajian penuh kesannya kepada alam sekitar dan manusia.
Video: ujian di USSR
Bom Tsar - Bom Thermonuklear USSR
Titik lemak dalam rantaian bom hidrogen tan telah ditetapkan oleh USSR apabila, pada 30 Oktober 1961, 50-megaton (yang terbesar dalam sejarah) "Tsar-bom" ujian telah dijalankan pada Novaya Zemlya - hasil daripada kerja jangka panjang kumpulan penyelidikan AD Sakharov. Ledakan itu bergetar pada ketinggian 4 kilometer, dan gelombang kejutan telah direkodkan tiga kali berbanding peranti di seluruh dunia. Walaupun ujian tidak mendedahkan sebarang kegagalan, bom tidak pernah memasuki perkhidmatan. Tetapi hakikat bahawa pemilikan senjata sedemikian oleh Soviet telah membuat kesan yang tidak dapat dilupakan di seluruh dunia, sementara di Amerika Syarikat mereka telah berhenti mendapat tonase senjata nuklear. Di Rusia pula, mereka memutuskan untuk meninggalkan pengenalan hulu peluru dengan caj hidrogen pada tugas tempur.
Prinsip bom hidrogen
Bom hidrogen adalah peranti teknikal yang paling kompleks, letupan yang memerlukan aliran berurutan beberapa proses.
Pertama, terdapat satu letupan caj pemula di dalam shell WB (bom atom kecil), yang menghasilkan penyingkiran neutron yang kuat dan penciptaan suhu tinggi yang diperlukan untuk permulaan gabungan termonuklear dalam cas utama. Pengeboman neutron besar lithium deuteride liner bermula (dihasilkan dengan menggabungkan deuterium dengan isotop lithium-6).
Di bawah tindakan neutron, litium-6 berpecah menjadi tritium dan helium. Sekering atom dalam kes ini menjadi sumber bahan yang diperlukan untuk berlakunya gabungan termonuklear di bom yang diletupkan itu sendiri.
Campuran tritium dan deuterium mencetuskan reaksi termonuklear, akibatnya terdapat peningkatan pesat dalam suhu di dalam bom, dan semakin banyak hidrogen terlibat dalam proses tersebut.
Prinsip operasi bom hidrogen menyiratkan aliran ultrafast proses-proses ini (peranti caj dan susun atur unsur-unsur utama menyumbang kepada ini), yang kelihatan serta-merta kepada pemerhati.
Superbomb: pembahagian, sintesis, pembahagian
Urutan proses yang diterangkan di atas berakhir selepas timbulnya reaksi deuterium dengan tritium. Selanjutnya, ia telah memutuskan untuk menggunakan pembelahan nuklear, bukan sintesis yang lebih berat. Selepas perpaduan nukleus tritium dan deuterium, helium bebas dan neutron cepat dibebaskan, yang mempunyai tenaga yang mencukupi untuk memulakan permulaan uranium-238. Neutron cepat boleh membahagi atom dari uranium shell yang hebat. Pemisahan satu tan uranium menghasilkan tenaga susunan 18 Mt. Dalam kes ini, tenaga dibelanjakan bukan sahaja pada penciptaan gelombang letupan dan pelepasan sejumlah besar haba. Setiap atom uranium jatuh ke dalam dua "serpihan" radioaktif. Membentuk keseluruhan "sejambak" pelbagai elemen kimia (sehingga 36) dan kira-kira dua ratus isotop radioaktif. Atas sebab ini terdapat banyak kejatuhan radioaktif yang dihasilkan, mencatat ratusan kilometer dari pusat letupan.
Selepas kejatuhan "tirai besi", diketahui bahawa USSR merancang untuk membangunkan "Raja bom" dengan kapasiti 100 Mt. Disebabkan fakta bahawa pada masa itu tidak ada kapal terbang yang mampu menanggung beban besar-besaran, idea itu ditinggalkan memihak kepada bom 50 Mt.
Akibat daripada letupan bom hidrogen
Gelombang kejutan
Letupan bom hidrogen memerlukan pemusnahan dan akibat besar-besaran, dan kesan utama (eksplisit, langsung) mempunyai watak tiga kali ganda. Yang paling jelas dari semua kesan langsung adalah gelombang kejutan intensiti ultra tinggi. Keupayaan merosakkannya berkurangan dengan jarak dari pusat letupan, dan juga bergantung kepada kuasa bom itu sendiri dan ketinggian di mana pertuduhan meletup.
Kesan haba
Kesan haba dari letupan bergantung kepada faktor yang sama seperti kuasa gelombang kejutan. Tetapi satu lagi yang ditambahkan kepada mereka - tahap ketelusan jisim udara. Kabut atau bahkan sedikit keriangan secara drastik mengurangkan radius lesi, di mana kilat haba boleh menyebabkan luka bakar yang serius dan kehilangan penglihatan. Letupan bom hidrogen (lebih daripada 20 Mt) menghasilkan jumlah tenaga haba yang luar biasa, cukup untuk mencairkan konkrit pada jarak 5 km, menguap air hampir semua air dari tasik kecil pada jarak 10 km, memusnahkan tenaga musuh musuh, peralatan dan bangunan pada jarak yang sama . Corong dengan garis pusat 1-2 km dan kedalaman 50 m terbentuk di tengah, ditutup dengan lapisan tebal jeli berliku (beberapa meter batu dengan kandungan pasir yang tinggi mencairkan hampir seketika, bertukar menjadi kaca).
Menurut pengiraan yang diperoleh semasa ujian sebenar, orang mendapat peluang 50% untuk hidup jika mereka:
- Mereka terletak di tempat perlindungan konkrit (bawah tanah), 8 km dari pusat letupan (EV);
- Terletak di bangunan kediaman pada jarak 15 km dari EV;
- Mereka akan berada di kawasan terbuka pada jarak lebih dari 20 km dari EV dalam penglihatan yang kurang baik (untuk suasana "bersih", jarak minimum dalam kes ini adalah 25 km).
Dengan jarak dari EV, kebarangkalian terus hidup pada orang yang mendapati diri mereka di kawasan terbuka meningkat dengan dramatik. Jadi, pada jarak 32 km, ia akan menjadi 90-95%. Radius 40-45 km adalah batasan kesan utama letupan.
Bola api
Satu lagi kesan jelas dari letupan bom hidrogen adalah firestorm yang menstabilkan diri (badai), yang terbentuk akibat daripada banyaknya bahan mudah terbakar yang ditarik ke dalam bola api. Tetapi, walaupun ini, yang paling berbahaya dengan tahap kesan letupan akan menjadi pencemaran radiasi persekitaran berpuluh-puluh kilometer di sekelilingnya.
Fallout
Bola api yang muncul selepas letupan itu cepat diisi dengan zarah radioaktif dalam jumlah besar (produk penguraian nukleus berat). Saiz zarah sangat kecil sehingga mereka berada di atap atas, dapat tinggal di sana untuk waktu yang sangat lama. Segala sesuatu yang bola api telah mencapai di permukaan bumi serta-merta berubah menjadi abu dan debu, dan kemudian ditarik ke dalam tiang api. Vortexes api menggerakkan zarah-zarah ini dengan zarah yang dikenakan, membentuk campuran berbahaya debu radioaktif, proses pemendapan granul yang membentang untuk masa yang lama.
Debu kasar menetes agak cepat, tetapi debu halus dibawa oleh udara ke atas jarak jauh, secara beransur-ansur jatuh dari awan yang baru terbentuk. Di sekeliling EV, zarah yang paling besar dan paling terisi didepositkan, dan zarah abu yang dapat dilihat oleh mata masih dapat dijumpai beratus kilometer jauhnya. Mereka membentuk perlindungan maut, beberapa sentimeter tebal. Sesiapa yang berada dekat dengannya, risiko mendapat dos radiasi yang serius.
Zarah yang lebih kecil dan tidak dapat dibezakan boleh "terapung" di atmosfera selama bertahun-tahun, membongkok di sekitar Bumi berkali-kali. Pada saat mereka jatuh ke permukaan, mereka sangat kehilangan radioaktif. Strontium-90 yang paling berbahaya, yang mempunyai separuh hayat 28 tahun dan menghasilkan radiasi yang stabil sepanjang masa ini. Penampilannya ditentukan oleh instrumen di seluruh dunia. "Pendaratan" pada rumput dan dedaunan, dia terlibat dalam rantaian makanan. Atas sebab ini, orang yang beribu-ribu kilometer dari tapak ujian semasa pemeriksaan mendapati strontium-90, terkumpul di dalam tulang. Walaupun kandungannya sangat kecil, prospek menjadi "tapak untuk menyimpan sisa radioaktif" tidak baik bagi seseorang, yang menyebabkan perkembangan tumor ganas tulang. Di rantau Rusia (serta negara-negara lain) dekat dengan tapak peluncuran bom hidrogen, peningkatan latar belakang radioaktif masih dipatuhi, yang sekali lagi membuktikan keupayaan jenis senjata ini untuk meninggalkan akibat yang ketara.
