Водородная (термоядерная) бомба: испытания оружия массового поражения

Что будет, если взорвать ядерную бомбу в Тихом океане?

В гипотетическом сценарии Третьей Мировой войны может случиться так, что одна из стран запустит атомную бомбу в Тихий океан. Что произойдёт в таком случае? Станут ли ураганы и цунами ещё опаснее и смоют ближайшие города или водный массив даже не заметит ядерный удар?

Взрывы в океане

На самом деле, подобные эксперименты не единожды проводились ядерными державами в XX веке. На тихоокеанских островах располагались полигоны США и Франции, на которых военные изучали действие атомных взрывов.

Эти ядерные испытания стали источником множества научных работ и изучены довольно подробно. Так что же произойдет? Всё зависит от того, на какой глубине случится взрыв

Глубинный взрыв

Чем глубже опустить бомбу, тем меньше разрушений она принесёт. Обычно рассматривают крайнюю точку – Марианскую впадину с 11 км. глубиной. Давление толщи воды в этом месте достигает 1086 бар. Это в 1071 раз больше, чем давление на поверхности моря.

Противостоять океанскому дну будет советская «Царь-бомба» – самая мощная термоядерная бомба, из когда-либо изготовленных человечеством. Мощность взрыва боеголовки – 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте.

При взрыве водородная боеголовка образует огненную сферу в 4.5 км диаметром. Под водой, учитывая давление, эта сфера превратится в пузырь диаметром не более 1 км.

Через мгновение давление раскалённых расширяющихся газов ослабнет, а пузырь схлопнется. Сжавшись до минимальных размеров, газ вновь начнет расширяться, но уже с меньшей энергией. Энергия будет расходоваться на гидравлические удары перед каждым расширением.

Всего может произойти 3-4 такие пульсации. По итогу, на поверхность океана всплывет поток горячей радиоактивной воды . Отравляющие элементы в виде газов попадут в атмосферу и выпадут где-нибудь с осадками.

Звука взрыва, световую вспышку, водяного столба или волн цунами наблюдатели не увидят. Исчезновение подводного пузыря незначительно приподнимет водную толщу, но на большой площади это останется незаметным для глаз.

Надводный взрыв

Такой исход событий наиболее опасен. Большая ядерная бомба раскроет весь свой потенциал, образовав на поверхности воды огромную воронку размером до 30 км³, в которую устремятся океанские волны. Энергия столкновения породит цунами.

Волны смоют прибрежные города близлежащих материков . Скорее всего, под ударом окажутся западное побережье Америки, восток Китая и Юго-Восточная Азия. Тем не менее, планетарной катастрофы не произойдёт, бо́льшая часть населения останется в живых.

Намного серьезнее окажется шторм, который образуется из-за тепловой энергии горячей воды. Может родиться крупный смерч, который вместе со штормом разнесёт радиоактивные вещества.

Очень сильно пострадает подводный мир. Гидравлический удар убьет всё живое на несколько километров вокруг, а радиация станет причиной лучевой болезни морских жителей.

В 2017 году, в ответ на заявления Трампа уничтожить Северную Корею, Ким Чен Ын пригрозил США, что взорвёт термоядерную бомбу возле берега в Тихом океане. Удар американцы переживут, но последствия заражения радиацией будут ощутимы долгие годы на всём побережье.

Источник

Царь-бомба

Мощнейшая водородная бомба была испытана Советами в 1961 году. Ее мощность достигла 58-75 Мт, при заявленных 51 Мт. «Царь» поверг мир в легкий шок, в прямом смысле. Ударная волна обошла планету три раза. На полигоне (Новая Земля) не осталось ни одной возвышенности, взрыв было слышно на расстоянии 800км. Огненный шар достиг диаметра почти 5км, «гриб» вырос на 67км, а диаметр его шапки составил почти 100км. Последствия такого взрыва в крупном городе тяжело представить. По мнению многих экспертов, именно испытание водородной бомбы такой мощности (Штаты располагали на тот момент бомбами вчетверо меньше по силе) стало первым шагом к подписанию различных договоров по запрету ядерного оружия, его испытания и сокращению производства. Мир впервые задумался о собственной безопасности, которая действительно стояла под угрозой.

Царь-бомба

Принцип действия водородной бомбы

Водородная бомба – сложнейшее техническое устройство, взрыв которого требует последовательного протекания ряда процессов.

Сначала происходит детонация заряда-инициатора, находящегося внутри оболочки ВБ (миниатюрная атомная бомба), результатом которой становится мощный выброс нейтронов и создание высокой температуры, требуемой для начала термоядерного синтеза в основном заряде. Начинается массированная нейтронная бомбардировка вкладыша из дейтерида лития (получают соединением дейтерия с изотопом лития-6).

Под действием нейтронов происходит расщепление лития-6 на тритий и гелий. Атомный запал в этом случае становится источником материалов, необходимых для протекания термоядерного синтеза в самой сдетонировавшей бомбе.

Смесь трития и дейтерия запускает термоядерную реакцию, вследствие чего происходит стремительное повышение температуры внутри бомбы, и в процесс вовлекается всё больше и больше водорода. Принцип действия водородной бомбы подразумевает сверхбыстрое протекание данных процессов (устройство заряда и схема расположения основных элементов способствует этому), которые для наблюдателя выглядят мгновенными.

Современные опасности

Холодная война давно позади, и поэтому ядерную истерию можно увидеть разве что в старых голливудских фильмах и на обложках раритетных журналов и комиксов. Несмотря на это, мы можем находиться на пороге, пусть и не большого, но серьезного ядерного конфликта. Все это благодаря любителю ракет и герою борьбы с империалистическими замашками США – Ким Чен Ыну. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики. Конечно, правительство Северной Кореи постоянно сообщает о том, что им удалось изготовить новые бомбы, пока что в живую их никто не видел. Естественно Штаты и их союзники – Япония и Южная Корея, немного более обеспокоены наличием, пусть даже и гипотетическим, подобного оружия у КНДР. Реалии таковы, что на данный момент у КНДР не достаточно технологий для успешной атаки на США, о которой они каждый год заявляют на весь мир. Даже атака на соседние Японию или Юг могут быть не очень успешными, если вообще состоятся, но с каждым годом опасность возникновения нового конфликта на корейском полуострова растет.

Современные опасности

ДОГОВОРЫ И СОГЛАШЕНИЯ

В 1958 Соединенные Штаты и Советский Союз договорились о моратории на испытания в атмосфере. Тем не менее СССР возобновил испытания в 1961, а США – в 1962. В 1963 комиссия ООН по разоружению подготовила договор о запрещении ядерных испытаний в трех средах: атмосфере, космическом пространстве и под водой. Договор ратифицировали Соединенные Штаты, Советский Союз, Великобритания и свыше 100 других государств-членов ООН. (Франция и КНР тогда его не подписали.)

В 1968 был открыт к подписанию договор о нераспространении ядерного оружия, подготовленный тоже комиссией ООН по разоружению. К середине 1990-х годов его ратифицировали все пять ядерных держав, а всего подписали 181 государство. В число 13 не подписавших входили Израиль, Индия, Пакистан и Бразилия. Договор о нераспространении ядерного оружия запрещает владеть ядерным оружием всем странам, кроме пяти ядерных держав (Великобритании, КНР, России, Соединенных Штатов и Франции). В 1995 этот договор был продлен на неопределенный срок.

Среди двусторонних соглашений, заключенных между США и СССР, были договоры об ограничении стратегических вооружений (ОСВ-I в 1972, ОСВ-II в 1979), об ограничении подземных испытаний ядерного оружия (1974) и о подземных ядерных взрывах в мирных целях (1976).

В конце 1980-х годов упор был перенесен со сдерживания роста вооружений и ограничения ядерных испытаний на сокращение ядерных арсеналов сверхдержав. Договор о ядерных вооружениях средней и меньшей дальности, подписанный в 1987, обязывал обе державы ликвидировать свои запасы ядерных ракет наземного базирования с дальностью 500–5500 км. Переговоры между США и СССР о сокращении наступательных вооружений (СНВ), проводившиеся как продолжение переговоров ОСВ, завершились в июле 1991 заключением договора (СНВ-1), по которому обе стороны согласились сократить примерно на 30% свои запасы ядерных баллистических ракет большой дальности. В мае 1992, когда распался Советский Союз, США подписали соглашение (т.н. Лиссабонский протокол) с бывшими республиками СССР, владевшими ядерным оружием, – Россией, Украиной, Белоруссией и Казахстаном, – в соответствии с которым все стороны обязаны выполнять договор СНВ-1. Был также подписан договор СНВ-2 между Россией и США. Им устанавливается предельное число боеголовок для каждой из сторон, равное 3500. Сенат США ратифицировал этот договор в 1996.

Договором по Антарктике от 1959 был введен принцип безъядерной зоны. С 1967 вошел в силу договор о запрещении ядерного оружия в Латинской Америке (Тлателолькский договор), а также договор о мирном исследовании и использовании космического пространства. Велись переговоры и о других безъядерных зонах.

Почему предпочтительнее слияние ядер?

При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления.

В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Она охватывает не более 20 % топлива, прежде чем бомба взрывается, или, возможно, гораздо меньше, если условия не идеальны: так в атомных бомбах Малыш, сброшенной на Хиросиму, и Толстяк, поразившей Нагасаки, КПД (если такой термин вообще можно к ним применять) были всего 1,38 % и 13%, соответственно.

Слияние (или синтез) ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь.

Современные опасности

Холодная война давно позади, и поэтому ядерную истерию можно увидеть разве что в старых голливудских фильмах и на обложках раритетных журналов и комиксов. Несмотря на это, мы можем находиться на пороге, пусть и не большого, но серьезного ядерного конфликта. Все это благодаря любителю ракет и герою борьбы с империалистическими замашками США – Ким Чен Ыну. Водородная бомба КНДР — объект пока что гипотетический, о ее существовании говорят лишь косвенные улики. Конечно, правительство Северной Кореи постоянно сообщает о том, что им удалось изготовить новые бомбы, пока что в живую их никто не видел. Естественно Штаты и их союзники – Япония и Южная Корея, немного более обеспокоены наличием, пусть даже и гипотетическим, подобного оружия у КНДР. Реалии таковы, что на данный момент у КНДР не достаточно технологий для успешной атаки на США, о которой они каждый год заявляют на весь мир. Даже атака на соседние Японию или Юг могут быть не очень успешными, если вообще состоятся, но с каждым годом опасность возникновения нового конфликта на корейском полуострова растет.

Современные опасности

Первые испытания

В СССР экспериментальный термоядерный взрыв впервые произвели 12 августа 1953 года. В 7:30 утра на полигоне Семипалатинска была подорвана водородная бомба РДС-6. Стоит сказать, что это было четвёртое тестирование атомного оружия в Советском Союзе, но первое термоядерное. Масса бомбы составляла 7 тонн. Она могла бы свободно разместиться в бомболюке бомбардировщика Ту-16. В сравнение приведём пример Запада: американская бомба Ivy Mike весила 54 тонны, и для неё был построен 3-этажный корпус, схожий на дом.

Советские учёные пошли дальше американцев. Чтобы оценить силу разрушения, на полигоне был построен городок из жилых и административных зданий. Разместили по периметру военную технику от каждого рода войск. Всего в зоне поражения разместилось 190 различных объектов недвижимого и движимого имущества. Вместе с этим учёные подготовили более 500 видов всевозможной измерительной аппаратуры на полигоне и в воздухе, на самолётах наблюдателях. Были установлены кинокамеры.

Бомбу РДС-6 установили на 40-метровой железной башне с возможностью дистанционного подрыва. Все следы прошлых испытаний, радиационный грунт и т. п. были удалены с полигона. Наблюдательные бункеры усилили, а рядом с башней, всего в 5 метрах, соорудили капитальное укрытие для аппаратуры, регистрирующей термоядерные реакции и процессы.

Взрыв. Ударная волна снесла всё, что было установлено на полигоне в радиусе 4 км. Такой заряд смог бы свободно превратить в пыль 30-тысячнй городок. Приборы зафиксировали ужасающие экологические последствия: стронций-90 почти 82%, а цезий-137 около 75%. Это зашкаливающие показатели радионуклидов.

Мощность взрыва оценили в 400 килотонн, что 20 раз превзошло американский аналог Ivy Mike. По исследованиям 2005 года, от испытаний на Семипалатинском полигоне пострадало более 1 млн человек. Но эти цифры намеренно занижены. Главные последствия — онкология.

Рис.3 Андрей Сахаров, изобретатель термоядерного оружия в СССР

Испытания

Масса термоядерного устройства составила 15% от взлётной массы бомбардировщика. Чтобы она свободно располагалась в отсеке для сброса, в нём сняли фюзеляжные топливные баки. За удержание снаряда в бомбоотсеке отвечал новый, более грузоподъёмный балочный держатель (БД-242), оснащённый тремя бомбардировочными замками. За сброс бомбы отвечала электроавтоматика, благодаря чему все три замка открывались одновременно.

О запланированных испытаниях оружия Хрущёв объявил уже на XXII съезде КПСС в 1961 г., а также при встречах с иностранными дипломатами. 30 октября 1961 года АН602 доставили из аэродрома Оленья на полигоне «Новая земля».

Подрыв состоялся в 11:33 по МСК после сброса с высоты 4 000 м. над целью. Время полета бомбы составило 188 секунд. Самолёт, осуществлявший доставку бомбы, за это время улетел от зоны сброса на 39 км, а самолёт-лаборатория (Ту-95А), сопровождавший носитель, на 53 км.

Ударная волна догнала машину на расстоянии 115 км от цели: вибрация ощущалась значительная, около 800 метров высоты было утеряно, но на дальнейший полёт это не повлияло. Светоотражающая краска в некоторых местах выгорела, а части самолёта были повреждены (некоторые даже оплавились).

Итоговая мощность взрыва «Царь бомбы» (58,6 мегатонн) превысила запланированную (51,5 мегатонн).

После операции подвели итоги:

1. Огненный шар, образовавшийся в результате взрыва, имел диаметр около 4,6 км. В теории, он мог дорасти до поверхности земли, но благодаря отражённой ударной волне этого не произошло.
2. Световое излучение привело бы к ожогам 3-й степени всем, кто находился в 100 км от цели.
3. Образовавшийся гриб достиг 67 км. в высоту, а его диаметр у верхнего яруса достиг 95 км.
4. Волна атмосферного давления после взрыва трижды обогнула землю, двигаясь со средней скоростью в 303 м/с (9,9 градусов дуги круга в час).
5. Люди, находившиеся в 1000 км. от взрыва, почувствовали его.
6. Звуковая волна достигла расстояния примерно 800 км, но разрушений или повреждений в близлежащих территориях не было выявлено официально.
7. Ионизация атмосферы привела к возникновению помех радиосвязи на расстоянии нескольких сотен километров от взрыва и продлилась 40 минут.
8. Радиоактивное загрязнение в эпицентре (2-3 км) от взрыва равнялось около 1 миллирентген в час. Спустя 2 часа после операции загрязнение было практически не опасным. По официальной версии, убитых не было обнаружено.
9. Воронка, образовавшаяся после взрыва «Кузькиной матери», не была огромной для бомбы, имеющей мощность 58000 килотонн. Она взорвалась в воздухе, над скальным грунтом. Место взрыва «Царь бомбы» на карте показало, что в диаметре она около 200 м.
10. После сброса, благодаря реакции термоядерного синтеза (практически не оставляющей радиоактивного загрязнения) присутствовала относительная чистота – больше 97 %.

Механизм действия водородной бомбы.

Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции (небольшая атомная бомба), в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития – соединения дейтерия с литием (используется изотоп лития с массовым числом 6). Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.

Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.

Испытания термоядерного оружия

Первые испытания термоядерного оружия был проведены Соединенными Штатами Америки 1 ноября 1952 года. Заряд был взорван на атолле Эниветок в Тихом океане. Это была не бомба, а лабораторный образец, который внешне походил на некое сооружение. А вот первая готовая водородная бомба была испытана – бомба РДС-6, сделанная в СССР. Испытания устройства готового к использованию проводились на полигоне в Семипалатинске 12 августа 1953 года.

Самой крупной водородной обмой, которую испытывали, была водородная 50-мгатонная бомба, которую называют «царь-бомба». Ее испытание проводили на полигоне, расположенном на архипелаге Новая Земля 30 октября 1961 года. Первоначально планировалось испытывать 100-мегатонную бомбу, но потом было решено вполовину уменьшить мощность испытуемого оружия. Бомбу взорвали на высоте 4 километров, после чего взрывная волна обогнула земной шар три раза. Испытания прошли успешно, но оружие не было взято на вооружение, зато эти испытания дали понять Америке, что Советский Союз может создавать термоядерные бомбы любого мегатоннажа.

Термоядерная реакция

Солнце содержит в себе огромные запасы водорода, находящегося под постоянным действием сверхвысокого давления и температуры (порядка 15 млн градусов Кельвина). При такой запредельной плотности и температуре плазмы ядра атомов водорода хаотически сталкиваются друг с другом. Результатом столкновений становится слияние ядер, и как следствие, образование ядер более тяжёлого элемента – гелия. Реакции такого типа именуют термоядерным синтезом, для них характерно выделение колоссального количества энергии.

Законы физики объясняют энерговыделение при термоядерной реакции следующим образом: часть массы лёгких ядер, участвующих в образовании более тяжёлых элементов, остаётся незадействованной и превращается в чистую энергию в колоссальных количествах. Именно поэтому наше небесное светило теряет приблизительно 4 млн т. вещества в секунду, выделяя при этом в космическое пространство непрерывный поток энергии.

Никто не хочет хранить отходы

Хотя все боятся аварий на ядерных реакторах, многие не задумываются о гигантском количестве ядерных отходов, которые нам приходится хранить. Учитывая длиннющий период полураспада большинства радиоактивных веществ, эти отходы представляют существенную проблему. А тот факт, что радиоактивный материал чрезвычайно сложно хранить в безопасности, даже если его немного, усложняет проблему еще больше. Очевидно, никто не захочет жить рядом с отходами ядерной промышленности. Не так давно мы писали о проекте, по которому США (проблема наболевшая) планировали создать хранилище ядерных отходов в Юкка-Маунтин в штате Невада. Против проекта выступал президент Обама и общественный лидер Сената Гарри Рид, родом из Невады. Даже исследования на тему безопасности предложенной площадки не смогли переубедить мощную оппозицию. Очевидно, люди испытывают иррациональный страх, когда им предлагают похоронить ядерные отходы на заднем дворе.

Солнце как термоядерный реактор

Общеизвестно, что температура Солнца, точнее его ядра, достигающая 15000000 °К, поддерживается за счет непрерывного протекания термоядерных реакций. Однако все, что мы могли почерпнуть из предыдущего текста, говорит о взрывном характере таких процессов. Тогда почему Солнце не взрывается как термоядерная бомба?

Дело в том, что при огромной доле водорода в составе солнечной массы, которая достигает 71 %, доля его изотопа дейтерия, ядра которого только и могут участвовать в реакции термоядерного синтеза, ничтожно мала. Дело в том, что ядра дейтерия сами образуются в результате слияния двух ядер водорода, да не просто слияния, а с распадом одного из протонов на нейтрон, позитрон и нейтрино (т. наз. бета-распад), что является редким событием. При этом образующиеся ядра дейтерия распределены по объему солнечного ядра довольно равномерно. Поэтому при её огромных размерах и массе отдельные и редкие очаги термоядерных реакций относительно небольшой мощности как бы размазаны по всему его ядру Солнца. Выделяемого при этих реакциях тепла явно недостаточно, чтобы мгновенно выжечь весь дейтерий в Солнце, но хватает для его нагрева до температуры, обеспечивающей жизнь на Земле.

Перспективы практического использования

АН602 не готова к применению в бою. В условиях огня по самолёту-носителю бомбу (по размерам сопоставимую с маленьким китом) к цели бы доставить не удалось. Скорее её создание и испытание было попыткой демонстрации технологии.

Позже, в 1962 году на «Новой земле» (полигон в Архангельской области) испытали новое оружие, изготовленный термоядерный заряд в корпусе АН602, испытания проводили несколько раз:

1. Его масса составляла 18 тонн, а мощность – 20 мегатонн.
2. Доставка осуществлялась с тяжёлых стратегических бомбардировщиков 3М и Ту-95.

Сброс подтвердил, что термоядерные авиационные бомбы меньшей массы и мощности легче производить и использовать в боевых условиях. Новый боеприпас по-прежнему был разрушительнее тех, что сбросили на Хиросиму (20 килотонн) и Нагасаки (18 килотонн).

Используя опыт создания АН602, Советы разрабатывали боевые блоки ещё большей мощности, устанавливаемые на сверхтяжёлые боевые ракеты:

1. Глобальная: УР-500 (могла быть реализована под названием «Протон»).
2. Орбитальная: Н-1 (на её основе позднее пытались создать ракету-носитель, которая бы доставила советскую экспедицию на Луну).

В итоге, русская бомба не получила развития, но косвенно повлияла на ход гонки вооружений. Позже, создание «Кузькиной матери» легло в концепцию развития стратегических ядерных сил СССР – «Ядерную доктрину Маленкова-Хрущёва».

Ядерная зима

Однако разрушение городов — не самое страшное, что может случиться «благодаря» оружию массового поражения. После ядерной войны мир не будет полностью уничтожен. На планете останутся тысячи крупных городов, миллиарды людей и лишь небольшой процент территорий потеряет свой статус «пригодная для жизни». В долгосрочной перспективе весь мир окажется под угрозой из-за так называемой «ядерной зимы». Подрыв ядерного арсенала «клуба» может спровоцировать выброс в атмосферу достаточного количества вещества (пыли, сажи, дыма), чтобы «убавить» яркость солнца. Пелена, которая может разнестись по всей планете, уничтожит урожаи на несколько лет вперед, провоцируя голод и неизбежное сокращение населения. В истории уже был «год без лета», после крупного извержения вулкана в 1816, поэтому ядерная зима выглядит более чем реально. Опять же в зависимости от того, как будет протекать война, мы можем получить следующие виды глобального изменения климата:

• похолодание на 1 градус, пройдет незаметно;
• ядерная осень – похолодание на 2-4 градуса, возможны неурожаи и усиление образования ураганов;
• аналог «года без лета» — когда температура упала значительно, на несколько градусов на год;
• малый ледниковый период – температура может упасть на 30 – 40 градусов на значительное время, будет сопровождаться депопуляцией ряда северных зон и неурожаями;
• ледниковый период – развитие малого ледникового периода, когда отражение солнечных лучей от поверхности может достичь некой критической отметки и температура продолжит падать, отличие лишь в температуре;
• необратимое похолодание – это совсем печальный вариант ледникового периода, который под влиянием множества факторов превратит Землю в новую планету.

Изотопы водорода.

Также по теме:

ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Атом водорода – простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды (H2O) показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода – дейтерий (2H). Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона – нейтральной частицы, по массе близкой к протону.

Существует третий изотоп водорода – тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.

История создания первой водородной бомбы в СССР

Физики ведущих держав мира знали теорию извлечения термоядерного синтеза ещё в 30-е годы ХХ столетия. Плотное развитие термоядерной концепции пришлось на период Второй мировой войны. Ведущим разработчиком стала Германия. Немецкие учёные до 1944 года усердно вели работы по активации термоядерного синтеза через уплотнение ядерного топлива с применением обычной взрывчатки. Однако эксперимент никак не мог завершиться успехом из-за недостаточных температур и давления. Поражение Рейха поставило точку в термоядерных исследованиях.

Однако война не помешала СССР и США заниматься аналогичными разработками с 40-х годов, пусть и не так успешно, как немцы. К моменту испытаний обе сверхдержавы подошли примерно в одно время. Американцы стали пионерами в практической фазе исследований. Взрыв состоялся 1 ноября 1952 года на коралловом атолле Эниветок, что в Тихом океане. Операция получила секретное название Ivy Mike.

Специалисты накачали 3-этажное строение жидким дейтерием. Полная мощность заряда составила 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте. Получилось в 1 000 раз мощнее, чем было в сброшенной на Хиросиму бомбе. После подрыва островок Элугелаб, который стал центром размещения заряда, бесследно исчез с лица земли. На его месте образовалась воронка диаметром в 1 милю.

Рис.1 Подрыв Ivy Mike 1 ноября 1952 года

Прямое энергетическое действие.

Действие ударной волны.

Через долю секунды после взрыва от огненного шара распространяется ударная волна – как бы движущаяся стена горячего сжатого воздуха. Толщина этой ударной волны значительно больше, чем при обычном взрыве, и поэтому она дольше воздействует на встречный объект. Скачок давления причиняет ущерб из-за увлекающего действия, приводящего к перекатыванию, обрушению и разметыванию объектов. Сила ударной волны характеризуется создаваемым ею избыточным давлением, т.е. превышением нормального атмосферного давления. При этом пустотелые структуры легче разрушаются, нежели сплошные или армированные. Приземистые и подземные сооружения в меньшей мере подвержены разрушительному действию ударной волны, чем высокие здания. Тело человека обладает удивительной стойкостью к ударной волне. Поэтому прямое воздействие избыточного давления ударной волны не приводит к значительным людским потерям. Большей частью люди гибнут под обломками обрушивающихся зданий и получают травмы от быстро движущихся предметов. В табл. 1 представлен ряд различных объектов с указанием избыточного давления, вызывающего серьезные повреждения, и радиуса зоны, в которой наблюдается серьезное повреждение при взрывах мощностью 5, 10 и 20 кт тротилового эквивалента.

Действие светового излучения.

Как только возникает огненный шар, он начинает испускать световое излучение, в том числе инфракрасное и ультрафиолетовое. Происходят две вспышки светового излучения: интенсивная, но малой длительности, при взрыве, обычно слишком короткая, чтобы вызвать значительные людские потери, а затем вторая, менее интенсивная, но более длительная. Вторая вспышка оказывается причиной почти всех людских потерь, обусловленных световым излучением. Световое излучение распространяется прямолинейно и действует в пределах видимости огненного шара, но не обладает сколько-нибудь значительной проникающей способностью. Надежной защитой от него может быть непрозрачная ткань, например палаточная, хотя сама она может загореться. Светлоокрашенные ткани отражают световое излучение, а поэтому требуют для воспламенения большей энергии излучения, чем темные. После первой вспышки света можно успеть спрятаться за тем или иным укрытием от второй вспышки. Степень поражения человека световым излучением зависит от того, в какой мере открыта поверхность его тела. Прямое действие светового излучения обычно не приводит к большим повреждениям материалов. Но поскольку такое излучение вызывает возгорание, оно может причинять большой ущерб вследствие вторичных эффектов, о чем свидетельствуют колоссальные пожары в Хиросиме и Нагасаки.

Проникающая радиация.

Начальная радиация, состоящая в основном из гамма-излучения и нейтронов, испускается самим взрывом в течение примерно 60 с. Она действует в пределах прямой видимости. Ее поражающее действие можно уменьшить, если, заметив первую взрывную вспышку, сразу спрятаться в укрытие. Начальная радиация обладает значительной проникающей способностью, так что для защиты от нее требуется толстый лист металла или толстый слой грунта. Стальной лист толщиной 40 мм пропускает половину падающей на него радиации. Как поглотитель радиации сталь в 4 раза эффективнее бетона, в 5 раз – земли, в 8 раз – воды, и в 16 раз – дерева. Но она в 3 раза менее эффективна, чем свинец. Остаточная радиация испускается длительное время. Она может быть связана с наведенной радиоактивностью и с радиоактивными осадками. В результате действия нейтронной составляющей начальной радиации на грунт вблизи эпицентра взрыва грунт становится радиоактивным. При взрывах на поверхности земли и на небольшой высоте наведенная радиоактивность особенно велика и может сохраняться длительное время. «Радиоактивными осадками» называется загрязнение частицами, выпадающими из радиоактивного облака. Это частицы делящегося материала самой бомбы, а также материала, затянутого в атомное облако с земли и ставшего радиоактивным в результате облучения нейтронами, высвобождающимися в ходе ядерной реакции. Такие частицы постепенно оседают, что приводит к радиоактивному загрязнению поверхностей. Более тяжелые из них быстро оседают неподалеку от места взрыва. Более легкие радиоактивные частицы, уносимые ветром, могут оседать на расстоянии многих километров, заражая большие площади на протяжении длительного времени. Прямые людские потери от радиоактивных осадков могут быть значительны вблизи эпицентра взрыва. Но с увеличением расстояния от эпицентра интенсивность радиации быстро уменьшается.

Итоги применения водородной бомбы, рекомендации для тех, кто выжил

Итоги применения:

1. Невозможность использования большей части зданий и сооружений вследствие их сильного или полного разрушения.
2. Невозможность восстановления большей части поврежденных зданий ввиду разрушения всех коммуникаций, отсутствия необходимого количества работоспособной тяжёлой техники, строительных материалов.
3. Невозможность и нецелесообразность доставки необходимого количества продуктов питания, воды, медикаментов, а также прочего обеспечения в зону поражения.
4. Наличие остаточного радиоактивного заражения, не позволяющего долговременное проживание в зоне поражения в течение нескольких месяцев или лет после взрыва.

Рекомендации тем, кто выжил:

1. Выждать в каком-либо изолированном защищенном месте (убежище, подвал, погреб) не менее двух суток (лучше больше) после взрыва водородной бомбы, ожидая спада наружного радиационного фона. Уровень радиации уменьшается примерно в 2 раза каждые 7 часов. Следует учитывать, что наземный термоядерный взрыв вызывает гораздо большее радиационное заражение, чем воздушный.
2. Во время нахождения в зараженной местности обязательно защищать органы дыхания средства индивидуальной защиты (обрывками ткани, ватно-марлевыми повязками, респираторами и т. п.) для защиты от попадания радиоактивной пыли.
3. Ни в коем случае не употреблять еду найденную на открытой местности зоны поражения. Не употреблять скоропортящиеся продукты или продукты с нарушенной упаковкой.
4. Ни в коем случае не употреблять воду из открытых источников. Следует пить только воду из надежных источников водоснабжения или напитки в сохранившейся потребительской упаковке.
5. Ни в коем случае не использовать одежду, найденную на открытой местности в зоне поражения.
6. Необходимо максимально быстро покинуть зону поражения следуя указаниям сотрудников МЧС, МВД, Министерства обороны или иных государственных ведомств.