Təmiz nüvə silahları. Təmiz termonüvə silahı

Uran və plutonium bombalarından fərqli olaraq, yüngül elementlərə əsaslanan materiallar kritik kütləyə malik deyil, bu da nüvə silahının yaradılmasında böyük çətinliklərə səbəb olur. Lakin deyterium və tritiumun termonüvə birləşməsi zamanı eyni kütləli 2 35U nüvələrin parçalanması ilə müqayisədə 4,2 dəfə çox enerji ayrılır. Ona görə də hidrogen bombası atom bombasından qat-qat güclü silahdır.

Termonüvə silahları kütləvi qırğın silahlarıdır, dağıdıcı gücü yüngül elementlərin daha ağır elementlərə nüvə sintezi reaksiyasının enerjisindən istifadəyə əsaslanır (məsələn, iki deuterium atom nüvəsindən bir helium atomunun nüvəsinin sintezi). . Bu, böyük miqdarda enerji buraxır.

Hidrogen bombası üçün tətbiq olunan termonüvə reaksiyalarının rolu üçün namizədlər:

Atom bombalarında əldə edilən temperaturda (1) reaksiya (2) və (3) birləşən reaksiyalardan 10 dəfə daha sürətli baş verir. Bu, ilk füzyon təcrübələrində tritiumun niyə iştirak etdiyini izah edir. (2) və (3) reaksiyalar, öz növbəsində, reaksiyadan (4) on dəfə daha sürətlidir. Üstəlik, bütün bu proseslərin sürəti (1-4) temperaturla eksponent olaraq artır. Temperatur artdıqca reaksiyanın sürəti (4) reaksiyaların (2)+(3) birləşmiş sürətini üstələyir. (5) və (6) reaksiyaları termonüvə deyil. Bunlar litiumun istənilən enerji diapazonunda bir neytron tutması zamanı baş verən adi parçalanma reaksiyalarıdır. Lakin onların gedişində tritium sərbəst buraxılır, bu da prosesdə iştirak edir. Reaksiya 6 Li+ n enerjisi bir neçə MeV, 7 Li+ olan neytron tələb edir p - neytron 4 MeV-dən az olmamalıdır. Asan alovlanan, lakin bahalı deyterium-tritium qarışığından istifadə edərək, hətta atom partlayışının istiliyindən (504-100 milyon dərəcə) istifadə edərək, termonüvə yanacağının adi sıxlığında belə bir reaksiya başlatmaq mümkündür. Tritiumun istehsalı bahadır (silah səviyyəli plutoniumdan daha bahalıdır) və bundan əlavə, o, çürüyür. T= 12.32 yaş. Bu onu az istifadə edir. Qalan 2 H - deuterium - (2) və (h) reaksiyaları üçün tamamilə əlçatan yanacaq.

Saf deuterium yalnız bir dəfə - sınaq zamanı istifadə edilmişdir Ayvi Mayk(ABŞ). Onun dezavantajı odur ki, kriogen temperaturda çox güclü sıxılmalı və ya mayeləşdirilməlidir ki, bu da praktiki deyil. Problem LiD-də deyteriumu litiumla birləşdirməklə həll edilir. Eyni zamanda, litiumun parçalanması səbəbindən, çox sayda reaksiya üçün tritium (l). Sintez reaksiyasını həyata keçirmək üçün aşağıdakılar lazımdır: l) təmin etmək yüksək sürət reaksiyanın inkişafı (yəni yüksək temperatur); 2) reaksiyanın baş verməsi üçün kifayət qədər vaxt ərzində əvvəlki vəziyyəti saxlamaq; h) məhsula (reaksiya sürətinə) mütənasib (reaksiya vaxtı) böyük enerji çıxışı təmin etmək.

Hidrogen bombasının (Teller-Ulam) əsas ideyası nə vaxt olduğuna əsaslanır atom partlayışı Enerjinin 80%-i parçalanma parçaları şəklində deyil, yumşaq rentgen şüaları şəklində buraxılır. X-şüaları genişlənən (~100 km/s sürətlə) plutonium qalıqlarından çox daha sürətlidir. Bu, genişlənən ilkin yük onu məhv etməzdən əvvəl onları radiasiya ilə sıxaraq, termonüvə yanacağı ilə (ikinci mərhələ) ayrıca konteyneri sıxmaq və alovlandırmaq üçün istifadə etməyə imkan verir.

Termo nüvə bombası Teller-Ulam prinsipi ilə işləyən , iki mərhələdən ibarətdir: tetikleyici və termonüvə yanacağı olan konteyner. Tətik bir neçə kiloton məhsuldarlığı olan kiçik bir termonüvə ilə gücləndirilmiş plutonium nüvə yüküdür. Tətikləyicinin işi yaratmaqdır zəruri şərtlər termonüvə reaksiyasını alovlandırmaq üçün - yüksək temperatur və təzyiq.

düyü. 6.

Bombanın komponentləri bir ucunda atom atəş yükü ("tətik") olan silindr şəklində silindrik itələyici korpusa yerləşdirilir. Bombanın əsas elementi termonüvə yanacağı olan konteynerdir. Onun bədəni 2 × 8 i-dən ibarətdir, birləşmə reaksiyası zamanı ayrılan sürətli neytronların (>1 MeV) təsiri altında parçalanan və yavaş neytronları udur. Tətikdən gələn neytron axını ilə termonüvə yanacağının vaxtından əvvəl qızmasının qarşısını almaq üçün konteyner neytron uducu (bor birləşməsi) təbəqəsi ilə örtülmüşdür ki, bu da onun effektiv sıxılmasının qarşısını ala bilər. Konteynerin içərisində termonüvə yanacağı - 6 LiD və termonüvə reaksiyası üçün qoruyucu rolunu oynayan konteynerin oxu boyunca yerləşən ^ Pu-dan hazırlanmış plutonium çubuğu var. Tətik və konteyner tətikdən konteynerə radiasiya keçirən plastiklə doldurulur və polad bomba gövdəsinə yerləşdirilir. Tətik yanacaq silindrindən uran və ya volframdan hazırlanmış qoruyucu örtüklə ayrılır.

Başlanğıc yükünün partlamasından sonra rentgen şüaları, parçalanma reaksiya bölgəsindən yayılır, plastik doldurucuya yayılır. Plastikin əsas komponentləri karbon və hidrogen atomlarıdır, onlar tamamilə ionlaşır və tamamilə şəffaf olurlar. rentgen şüalanması. Tətik və yanacaq kapsulu, eləcə də kapsul gövdəsi arasında uran ekranı litium deuteridin vaxtından əvvəl qızmasının qarşısını alır. İstilik tarazlığı son dərəcə tez qurulur ki, temperatur və enerji sıxlığı radiasiyanın yayılmasının bütün yolu boyunca sabit qalır.

Bir tətik partladıqda, ondan ayrılan enerjinin 80% -i ikinci mərhələnin qabığı tərəfindən udulan yumşaq rentgen şüalarının güclü nəbzinə sərf olunur. Uran qabığının kəskin qızması nəticəsində qabıq materialının kütləvi daxil olması (ablasiyası) baş verir və yüngül təzyiqlə birlikdə ikinci pilləni sıxan reaktiv təkan yaranır. Kapsula yönəldilmiş bir raket mühərrikinin alovlu bir reaktivi kimi daxil olma fenomeni, termonüvə yanacağına böyük təzyiq yaradır və onun mütərəqqi sıxılmasına səbəb olur (kapsülün diametri 30 dəfə azalır, materialın sıxlığı 1000 dəfə artır. ). Fusion yanacağı füzyon reaksiyasını başlatmaq üçün kifayət qədər temperatura qədər qızdırılır. Plutonium çubuğu superkritik vəziyyətə keçir və konteynerin içərisində nüvə reaksiyası başlayır. Yanan plutonium çubuğunun buraxdığı neytronlar 6 Li ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, nəticədə deyterium ilə reaksiya verən tritium yaranır. Ablation - səthdən kütləvi çıxarılması möhkəm bu səthin ətrafında axan isti qazların axını. Ablasiya eroziya, ərimə, sublimasiya nəticəsində baş verir.

Parçalanma tetikleyicisi zamanı artıq mövcud olan sürətli neytronlar litium deuterid tərəfindən termal sürətlərə qədər yavaşlayır və superkritik vəziyyətə keçən kimi çubuqda zəncirvari reaksiyaya başlayır. Onun partlaması qığılcım kimi fəaliyyət göstərərək kapsulun mərkəzində təzyiq və temperaturu artırır və bu, termonüvə reaksiyasını alovlandırmaq üçün kifayət edir. Sonra, özünü saxlayan yanma reaksiyası yanacaq kapsulunun xarici bölgələrinə doğru hərəkət edir.

Kapsul gövdəsi istilik radiasiyasının öz hüdudlarından kənara çıxmasının qarşısını alır, yanma səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Termonüvə reaksiyası zamanı yaranan temperaturlar 8 K-ə qədər çatır. Bu sxemin işləməsi üçün yük simmetriyasının şərtləri və effektiv radiasiya partlaması şərtlərinə ciddi riayət edilməsi son dərəcə vacibdir.

Əgər qabın qabığı təbii urandan hazırlanmışdısa, onda birləşmə reaksiyası nəticəsində yaranan sürətli neytronlar onun içindəki 2 ^ 8 U atomunun parçalanma reaksiyalarına səbəb olur və enerjisini partlayışın ümumi enerjisinə əlavə edir. Eyni şəkildə, praktiki olaraq qeyri-məhdud gücə malik termonüvə partlayışı yaradılır, çünki litium deuteridin digər təbəqələri və 2, 8 və (puf) təbəqələri qabığın arxasında yerləşə bilər.

İki mərhələli Teller-Ulam sxemi böyük miqdarda yanacağı ultra-sürətlə sıxmaq üçün tətik gücü kifayət qədər güclü yüklər yaratmağa imkan verir. Yükün miqdarını daha da artırmaq üçün ikinci mərhələnin enerjisi üçüncünü sıxmaq üçün istifadə edilə bilər. Ümumiyyətlə, bu cür cihazlarda hər mərhələdə gücün -100 dəfə gücləndirilməsi mümkündür.

Termonüvə sursatları həm təyyarə bombaları (hidrogen və ya termonüvə bombaları), həm də ballistik və qanadlı raketlər üçün döyüş başlıqları şəklində mövcuddur.

Partlayış təşəbbüskarı (tetikleyici). Bu silah növü tərkibində çürüyən maddələr olmadığı üçün uzunmüddətli radioaktiv çirklənmə yaratmır. Hazırda nəzəri cəhətdən bu, təbii ki, mümkün hesab edilir, lakin praktiki həyata keçirmə yolları aydın deyil.

Ensiklopedik YouTube

1 / 1

İNTERQALAKTİKA MİLLƏR!!

Altyazılar

Konsepsiya

Müasir termonüvə silahlarında nüvə birləşmə reaksiyasının başlaması üçün lazım olan şərait bir tetikleyicinin - kiçik bir plutoniumun partlaması ilə yaradılır. nüvə yükü. Tətik partlayışı litium deuteriddə termonüvə reaksiyasına başlamaq üçün lazım olan yüksək temperatur və təzyiq yaradır. Eyni zamanda, istilik zamanı uzun müddətli radioaktiv çirklənmənin əsas hissəsidir nüvə partlayışı triggerdəki radioaktiv maddələrlə təmin edilir.

Bununla belə, termonüvə reaksiyasının başlaması üçün şərait nüvə triggerindən istifadə etmədən də yaradıla bilər. Belə şərait laboratoriya təcrübələrində və eksperimental olaraq yaradılır termonüvə reaktorları. Tetikleyici yükdən - "saf termonüvə" silahından istifadə etmədən reaksiyanın başlandığı termonüvə silahı yaratmaq nəzəri cəhətdən mümkündür.

Belə bir silah aşağıdakı üstünlüklərə sahib olacaq:

Təmiz termonüvə silahının neytron versiyası

Sırf termonüvə qurğusunda əsas zərərverici amil neytron radiasiyasının güclü buraxılması ola bilər. ], termal flaş və ya şok dalğası deyil [ ]. Beləliklə, bu cür silahların partlaması nəticəsində girov zərəri məhdudlaşdırıla bilər. Digər tərəfdən, bu, sırf termonüvə silahlarını deyil ən yaxşı çarə tərkibində bioloji maddələr və ya elektron qurğular (məsələn, körpülər) olmayan davamlı strukturları məğlub etmək lazım olan vəziyyətlər üçün.

Təmiz termonüvə silahının neytron versiyasının çatışmazlıqları istənilən neytron silahının çatışmazlıqları ilə eynidir:

• Atmosferdə neytronların güclü udulması və səpilməsi səbəbindən, eyni gücə malik adi nüvə yükünün partlaması nəticəsində mühafizə olunmayan hədəflərin zərbə dalğası ilə məhv edilməsi diapazonu ilə müqayisədə neytron şüalanması ilə məhvetmə diapazonu kiçikdir.
• Neytronların struktur və bioloji materiallarla qarşılıqlı təsiri induksiya edilmiş radioaktivliyin görünüşünə səbəb olur, yəni silah tamamilə "təmiz" deyil.
• Zirehli maşınlar, 1960-cı illərdən bəri, neytron silahlarından istifadə imkanlarını nəzərə alaraq hazırlanmışdır. Artıq avadanlığı və onun ekipajını neytron radiasiyasından qorumağa qadir olan yeni zireh növləri hazırlanmışdır. Bu məqsədlə vərəqləri ilə yüksək məzmun Yaxşı bir neytron uducu olan bor və tükənmiş uran zireh poladına əlavə edilir. Bundan əlavə, zirehin tərkibi elə seçilir ki, tərkibində neytron şüalanmasının təsiri altında güclü induksiya edilmiş radioaktivlik yaradan elementlər olmasın. Beləliklə, müasir zirehli maşınlar neytron silahlarına son dərəcə davamlıdır.

Mümkün həllər

Təmiz termonüvə silahları probleminin müxtəlif həll yolları 1992-ci ildən davamlı olaraq nəzərdən keçirilsə də, hələ də müsbət nəticə verməyib. Əsas problem termonüvə reaksiyasının başlanması üçün şərait yaratmağın əhəmiyyətli çətinliyidir. Laboratoriya təcrübələrində və termonüvə reaktorlarında belə şərait böyük ölçülü qurğular tərəfindən yaradılır, onlar da çox enerji tələb edir. Hal-hazırda, məsələn, reaksiyanın lazerlə alovlanması əsasında döyüş şəraitində istifadəyə yararlı termonüvə silahları yaratmaq mümkün deyil - bunun üçün tələb olunan lazerlər çox böyük ölçüdədir və istehlak edir. əhəmiyyətli məbləğ enerji.

Problemi həll etməyin bir neçə nəzəri mümkün yolu var:

Şok dalğası emitentindən istifadə edən təmiz termonüvə silahı

Zərbə dalğası emitteri əsasında nisbətən yığcam sırf termonüvə silahı yaratmaq nəzəri cəhətdən mümkün görünür. Bu halda termonüvə reaksiyasını işə salmaq üçün radiotezlik diapazonunda elektromaqnit şüalanma impulsundan istifadə edilir.

Nəzəri hesablamalara görə, təmiz termonüvə cihazışok dalğası emitentində təxminən öz kütləsi ilə müqayisə edilə bilən və ya daha az TNT ekvivalenti olacaqdır. Bu şəkildə, necə partlayıcı qurğu tamamilə təsirsiz olacaq. Bununla belə, enerjinin böyük hissəsi (80%-ə qədəri) episentrdən yüzlərlə metr məsafədə düşməni vurmağa qadir olan neytron axını şəklində buraxılacaq. Belə bir silah, əslində, təmiz neytron silahı olardı - heç bir radioaktiv çirklənmə qoymadan və faktiki olaraq heç bir girov zədəsi yaratmaz.

Termonüvə silahı (aka Hidrogen bombası) dağıdıcı gücü yüngül elementlərin daha ağır elementlərə (məsələn, bir nüvənin sintezi) nüvə sintezi reaksiyasının enerjisindən istifadəyə əsaslanan kütləvi qırğın silahının bir növüdür. deyterium (ağır hidrogen) atomlarının iki nüvəsindən bir helium atomunun, içərisində böyük miqdarda enerji ayrılır. Eyni olması zədələyici amillər Nüvə silahları kimi, termonüvə silahları da daha böyük partlayış gücünə malikdir. Teorik olaraq, yalnız mövcud komponentlərin sayı ilə məhdudlaşır. Qeyd edək ki, tez-tez istinad edilən bəyanat radioaktiv çirklənmə termonüvə partlayışından daha zəifdir, atom partlayışından daha zəifdir, yalnız çox "daha çirkli" parçalanma reaksiyaları ilə birlikdə istifadə olunan birləşmə reaksiyalarına aiddir. İngilisdilli ədəbiyyatda ortaya çıxan "təmiz silah" termini 1970-ci illərin sonunda istifadədən çıxdı. Əslində, hər şey müəyyən bir məhsulda istifadə edilən seçilmiş reaksiya növündən asılıdır. Belə ki, uran-238-dən olan elementlərin termonüvə yükünün tərkibinə daxil edilməsi (Eyni zamanda, hidrogen bombasında istifadə olunan uran-238 sürətli neytronların təsiri altında parçalanır və radioaktiv fraqmentlər əmələ gətirir. Neytronların özləri induksiya edilmiş radioaktivlik yaradır.) imkan verir. əhəmiyyətli dərəcədə (beş dəfəyə qədər) ümumi güc partlayışını artırır, lakin əhəmiyyətli dərəcədə (5-10 dəfə) radioaktiv tullantıların miqdarını artırır.

Teller-Ulam sxemi.

Ümumi təsvir

Termonüvə partlayıcı qurğu ya maye deuterium və ya sıxılmış qazlı deuteriumdan istifadə etməklə tikilə bilər. Lakin termonüvə silahlarının ortaya çıxması yalnız bir növ litium hidrid - litium-6 deuterid sayəsində mümkün oldu. Bu, ağır hidrogen izotopunun - deuteriumun və litiumun kütləsi 6 izotopunun birləşməsidir.

Litium-6 deuterid, deyteriumu (normal şəraitdə qaz halında olan) müsbət temperaturda saxlamağa imkan verən bərk maddədir və əlavə olaraq onun ikinci komponenti - litium-6 - istehsal üçün xammaldır. hidrogenin ən az izotopu - tritium. Əslində, 6Li tritiumun yeganə sənaye mənbəyidir:

Erkən ABŞ-ın termonüvə döyüş sursatlarında həmçinin təbii litium deuteriddən istifadə olunurdu ki, onun tərkibində əsasən kütləsi 7 olan litiumun izotopu var. O, həmçinin tritium mənbəyi kimi xidmət edir, lakin bunun üçün reaksiyada iştirak edən neytronların enerjisi 10 MeV və ya daha yüksək olmalıdır.

Teller-Ulam prinsipi ilə işləyən termonüvə bombası iki mərhələdən ibarətdir: tetikleyici və termonüvə yanacağı olan konteyner.

Tətik bir neçə kiloton məhsuldarlığı olan kiçik bir termonüvə ilə gücləndirilmiş plutonium nüvə yüküdür. Tetikleyicinin vəzifəsi termonüvə reaksiyasını alovlandırmaq üçün lazımi şərait yaratmaqdır - yüksək temperatur və təzyiq.

Bombanın əsas elementi termonüvə yanacağı olan konteynerdir. O, sintez reaksiyası zamanı ayrılan sürətli neytronların (>1 MeV) təsiri altında parçalanan və yavaş neytronları udan bir maddə olan uran-238-dən hazırlanmışdır. Qurğuşundan hazırlana bilər. Tətikdən gələn neytron axını ilə termonüvə yanacağının vaxtından əvvəl qızmasının qarşısını almaq üçün konteyner neytron uducu (bor birləşmələri) təbəqəsi ilə örtülmüşdür ki, bu da onun effektiv sıxılmasının qarşısını ala bilər. Konteynerin içərisində termonüvə yanacağı - litium-6 deuterid - və konteynerin oxu boyunca yerləşən, termonüvə reaksiyası üçün qoruyucu rolunu oynayan bir plutonium çubuğu var. Koaksial olaraq yerləşən tətik və konteyner, tətikdən konteynerə radiasiya keçirən xüsusi plastiklə doldurulur və polad və ya alüminiumdan hazırlanmış bomba gövdəsinə yerləşdirilir.

İkinci mərhələ silindr şəklində deyil, kürə şəklində hazırlandıqda bir seçim mümkündür. Fəaliyyət prinsipi eynidir, lakin plutonium alovlanma çubuğunun əvəzinə içəridə yerləşən və litium-6 deuterid təbəqələri ilə kəsilmiş plutonium içi boş bir kürə istifadə olunur. Sferik ikinci pilləli bombaların nüvə sınaqları silindrik ikinci pillədən istifadə edilən bombalardan daha yüksək effektivlik göstərdi.

Bir tətik partladıqda, ondan ayrılan enerjinin 80% -i ikinci mərhələnin qabığı tərəfindən udulan yumşaq rentgen şüalarının güclü nəbzinə sərf olunur. Uran (qurğuşun) qabığının kəskin qızması nəticəsində qabıq maddəsinin ablasiyası baş verir və yüngül təzyiqlə birlikdə ikinci pilləni sıxan reaktiv təkan yaranır. Eyni zamanda, onun həcmi bir neçə min dəfə azalır və termonüvə yanacağı reaksiyanın başlaması üçün minimuma yaxın temperatura qədər qızdırılır. Plutonium çubuğu superkritik vəziyyətə keçir və konteynerin içərisində nüvə reaksiyası başlayır. Yanan plutonium çubuğunun buraxdığı neytronlar litium-6 ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, nəticədə deyterium ilə reaksiya verən tritium yaranır.

A Partlayışdan əvvəl döyüş başlığı; birinci pillə yuxarıda, ikinci addım aşağıdadır. Bir termonüvə bombasının hər iki komponenti.
B Partlayıcı birinci mərhələni işə salır, plutonium nüvəsini superkritik vəziyyətə gətirir və parçalanma zəncirvari reaksiyaya başlayır.
C Birinci mərhələdə parçalanma prosesində, polistirol köpük doldurucusuna nüfuz edərək, qabığın daxili hissəsi boyunca yayılan bir rentgen nəbzi meydana gəlir.
Dİkinci mərhələ rentgen şüalarının təsiri altında ablasyon (buxarlanma) səbəbindən büzülür və ikinci mərhələnin içərisindəki plutonium çubuğu superkritik vəziyyətə keçir, zəncirvari reaksiyaya başlayır və çoxlu miqdarda istilik buraxır.
E Sıxılmış və qızdırılan litium-6 deuteriddə füzyon reaksiyası baş verir, yayılan neytron axını tamper parçalanma reaksiyasını başlatır; Atəş topu genişlənir ...

Şimali Koreya ABŞ-ı super güclü hidrogen bombası sınaqları ilə hədələyib Sakit okean. Sınaqlar nəticəsində zərər çəkə biləcək Yaponiya Şimali Koreyanın planlarını tamamilə qəbuledilməz adlandırıb. Prezidentlər Donald Tramp və Kim Çen In müsahibələrində mübahisə edir və açıq hərbi münaqişədən danışırlar. Nüvə silahlarını başa düşməyən, lakin bundan xəbərdar olmaq istəyənlər üçün “The Futurist” bələdçi tərtib edib.

Nüvə silahları necə işləyir?

Adi bir dinamit çubuğu kimi, nüvə bombası da enerjidən istifadə edir. Yalnız ibtidai kimyəvi reaksiya zamanı deyil, mürəkkəb nüvə proseslərində sərbəst buraxılır. Atomdan nüvə enerjisini çıxarmağın iki əsas yolu var. IN nüvə parçalanması atomun nüvəsi bir neytronla iki kiçik parçaya parçalanır. Nüvə sintezi - Günəşin enerji istehsal etdiyi proses - daha böyük bir atom yaratmaq üçün iki kiçik atomun birləşməsini əhatə edir. Hər hansı bir prosesdə parçalanma və ya birləşmə, böyük miqdarda istilik enerjisi və radiasiya ayrılır. Nüvə parçalanması və ya birləşməsindən asılı olaraq, bombalar bölünür nüvə (atom) Və termonüvə .

Nüvə parçalanması haqqında mənə ətraflı məlumat verə bilərsinizmi?

Partlayış atom bombası Xirosima üzərində (1945)

Xatırladığınız kimi, bir atom üç növ subatom hissəciklərindən ibarətdir: protonlar, neytronlar və elektronlar. Atomun mərkəzi adlanır əsas , proton və neytronlardan ibarətdir. Protonlar müsbət yüklü, elektronlar mənfi yüklü, neytronların isə ümumiyyətlə yükü yoxdur. Proton-elektron nisbəti həmişə birə birdir, buna görə də bütövlükdə atom neytral yükə malikdir. Məsələn, bir karbon atomunun altı protonu və altı elektronu var. Hissəciklər əsas qüvvə ilə bir yerdə tutulur - güclü nüvə qüvvəsi .

Atomun xassələri tərkibində neçə müxtəlif hissəcikdən asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Protonların sayını dəyişdirsəniz, fərqli olacaqsınız kimyəvi element. Neytronların sayını dəyişdirsəniz, alırsınız izotop əlinizdə olan eyni element. Məsələn, karbonun üç izotopu var: 1) elementin sabit və ümumi forması olan karbon-12 (altı proton + altı neytron), 2) sabit, lakin nadir olan karbon-13 (altı proton + yeddi neytron) , və 3) nadir və qeyri-sabit (və ya radioaktiv) olan karbon -14 (altı proton + səkkiz neytron).

Atom nüvələrinin əksəriyyəti sabitdir, lakin bəziləri qeyri-sabitdir (radioaktiv). Bu nüvələr öz-özünə alimlərin radiasiya adlandırdıqları hissəcikləri yayırlar. Bu proses adlanır radioaktiv parçalanma . Üç növ çürümə var:

Alfa çürüməsi : Nüvə bir alfa hissəciyi buraxır - iki proton və bir-birinə bağlı iki neytron. Beta çürüməsi : Neytron protona, elektrona və antineytrinoya çevrilir. Çıxarılan elektron beta hissəcikdir. Spontan parçalanma: nüvə bir neçə hissəyə parçalanır və neytronlar buraxır, həmçinin elektromaqnit enerjisinin nəbzini - qamma şüasını verir. Bu, nüvə bombasında istifadə edilən sonuncu çürümə növüdür. Parçalanma nəticəsində buraxılan sərbəst neytronlar başlayır zəncirvari reaksiya , bu da böyük miqdarda enerji buraxır.

Nüvə bombaları nədən hazırlanır?

Onlar uran-235 və plutonium-239-dan hazırlana bilər. Uran təbiətdə üç izotopun qarışığı şəklində olur: 238 U (99,2745% təbii uranın), 235 U (0,72%) və 234 U (0,0055%). Ən çox yayılmış 238 U zəncirvari reaksiyanı dəstəkləmir: yalnız 235 U buna qadirdir, maksimum partlayış gücünə nail olmaq üçün bombanın "doldurulmasında" 235 U miqdarının ən azı 80% olması lazımdır. Buna görə də uran süni şəkildə istehsal olunur zənginləşdirmək . Bunun üçün uran izotoplarının qarışığı iki hissəyə bölünür ki, onlardan birində 235 U-dan çox olsun.

Tipik olaraq, izotopların ayrılması zəncirvari reaksiyaya girə bilməyən çoxlu tükənmiş uranı geridə qoyur, lakin bunu etmək üçün bir yol var. Fakt budur ki, plutonium-239 təbiətdə yoxdur. Amma onu 238 U-nu neytronlarla bombalamaqla əldə etmək olar.

Onların gücü necə ölçülür?

Nüvə və termonüvə yükünün gücü TNT ekvivalentində ölçülür - oxşar nəticə əldə etmək üçün partlatılmalı olan trinitrotoluenin miqdarı. Kiloton (kt) və meqaton (Mt) ilə ölçülür. Ultra kiçik güc nüvə silahları 1 kt-dan azdır, ağır bombalar isə 1 mt-dan çox verir.

Sovet "Çar bombasının" gücü, müxtəlif mənbələrə görə, trotil ekvivalentində 57 ilə 58,6 meqaton arasında idi, KXDR-in sentyabrın əvvəlində sınaqdan keçirdiyi termonüvə bombasının gücü təxminən 100 kiloton idi.

Nüvə silahını kim yaradıb?

Amerikalı fizik Robert Oppenheimer və General Leslie Groves

1930-cu illərdə italyan fizik Enriko Fermi neytronlarla bombalanan elementlərin yeni elementlərə çevrilə biləcəyini nümayiş etdirdi. Bu işin nəticəsi kəşf oldu yavaş neytronlar , həmçinin dövri cədvəldə təmsil olunmayan yeni elementlərin kəşfi. Ferminin kəşfindən az sonra alman alimləri Otto Hahn Və Fritz Strassmann uranı neytronlarla bombaladı, nəticədə bariumun radioaktiv izotopu əmələ gəldi. Onlar aşağı sürətli neytronların uran nüvəsinin iki kiçik hissəyə parçalanmasına səbəb olduğu qənaətinə gəliblər.

Bu əsər bütün dünyanın zehnini həyəcanlandırdı. Prinston Universitetində Niels Bohr ilə işləmişdir John Wheeler parçalanma prosesinin hipotetik modelini hazırlamaq. Onlar uran-235-in parçalanmasını təklif etdilər. Təxminən eyni zamanda, digər elm adamları parçalanma prosesinin daha çox neytron istehsal etdiyini kəşf etdilər. Bu, Bohr və Wheeler-i vacib bir sual verməyə vadar etdi: parçalanma nəticəsində yaranan sərbəst neytronlar böyük miqdarda enerji buraxacaq zəncirvari reaksiyaya başlaya bilərmi? Əgər belədirsə, onda ağlasığmaz gücə malik silahlar yaratmaq olar. Onların fərziyyələrini fransız fiziki təsdiqlədi Frederik Joliot-Küri . Onun bu qənaəti nüvə silahının yaradılması sahəsində inkişaflara təkan oldu.

Atom silahının yaradılması üzərində Almaniya, İngiltərə, ABŞ və Yaponiyadan olan fiziklər çalışmışlar. İkinci Dünya Müharibəsi başlamazdan əvvəl Albert Eynşteyn ABŞ prezidentinə yazıb Franklin Ruzvelt ki, nasist Almaniyası uran-235-i təmizləməyi və atom bombası yaratmağı planlaşdırır. İndi məlum olur ki, Almaniya zəncirvari reaksiya verməkdən uzaqdır: onlar “çirkli”, yüksək radioaktiv bomba üzərində işləyirdilər. Nə olursa olsun, ABŞ hökuməti mümkün qədər tez atom bombası yaratmaq üçün bütün səylərini sərf etdi. Amerikalı fizikin rəhbərlik etdiyi Manhetten Layihəsi başladıldı Robert Oppenheimer və ümumi Leslie Groves . Burada Avropadan mühacirət etmiş görkəmli alimlər iştirak edirdilər. 1945-ci ilin yayında yaradıldı atom silahları, iki növ parçalanan materiala əsaslanır - uran-235 və plutonium-239. Yaponiyanın Xirosima və Naqasaki şəhərlərinə bir bomba, plutonium "Thing" sınaq zamanı partladıldı və daha iki uran "Baby" və plutonium "Fat Man" atıldı.

Termonüvə bombası necə işləyir və onu kim icad edib?

Termonüvə bombası reaksiyaya əsaslanır nüvə sintezi . Kortəbii və ya məcburi şəkildə baş verə bilən nüvə parçalanmasından fərqli olaraq, nüvə sintezi xarici enerji təchizatı olmadan mümkün deyil. Atom nüvələri müsbət yüklüdür - buna görə də bir-birini itələyirlər. Bu vəziyyət Coulomb maneəsi adlanır. İtirməyə qalib gəlmək üçün bu hissəciklər çılğın sürətlərə qədər sürətləndirilməlidir. Bu, çox yüksək temperaturda edilə bilər - bir neçə milyon Kelvin sifarişi ilə (buna görə də ad). Üç növ termonüvə reaksiyaları var: özünü təmin edən (ulduzların dərinliklərində baş verir), idarə olunan və nəzarətsiz və ya partlayıcı - hidrogen bombalarında istifadə olunur.

Atom yükünün yaratdığı termonüvə birləşməsinə malik bomba ideyası Enriko Fermi tərəfindən həmkarına təklif edilmişdir. Edvard Teller 1941-ci ildə, Manhetten Layihəsinin ən başlanğıcında. Lakin o vaxt bu ideya tələb olunmurdu. Tellerin inkişafları təkmilləşdirildi Stanislav Ulam , termonüvə bombası ideyasını praktikada mümkün edir. 1952-ci ildə Ayvi Mayk əməliyyatı zamanı ilk termonüvə partlayıcı qurğu Enewetak Atollunda sınaqdan keçirildi. Lakin bu, döyüş üçün yararsız olan laboratoriya nümunəsi idi. Bir il sonra Sovet İttifaqı fiziklərin dizaynına görə yığılmış dünyanın ilk termonüvə bombası partladı. Andrey Saxarov Və Yuliya Xaritona . Cihaz bənzəyirdi qat tort, Ona görə nəhəng silah ləqəbli "Sloika". Sonrakı inkişaflar zamanı ən çox güclü bomba Yer üzündə "Çar Bomba" və ya "Kuzkanın Anası". 1961-ci ilin oktyabrında Novaya Zemlya arxipelaqında sınaqdan keçirildi.

Termonüvə bombaları nədən hazırlanır?

Əgər belə düşünürsənsə hidrogen və termonüvə bombaları fərqli şeylərdir, yanıldınız. Bu sözlər sinonimdir. Termonüvə reaksiyasını həyata keçirmək üçün tələb olunan hidrogendir (daha doğrusu, onun izotopları - deyterium və tritium). Bununla belə, bir çətinlik var: hidrogen bombasını partlatmaq üçün ilk növbədə adi nüvə partlayışı zamanı yüksək temperatur əldə etmək lazımdır - yalnız bundan sonra atom nüvələri reaksiya verməyə başlayacaq. Buna görə də, termonüvə bombası vəziyyətində dizayn böyük rol oynayır.

İki sxem geniş şəkildə məlumdur. Birincisi, Saxarovun “puf pastası”dır. Mərkəzdə zənginləşdirilmiş uran təbəqələri ilə səpələnmiş tritium ilə qarışıq litium deuterid təbəqələri ilə əhatə olunmuş nüvə detonatoru var idi. Bu dizayn 1 Mt ərzində güc əldə etməyə imkan verdi. İkincisi, nüvə bombası və hidrogen izotoplarının ayrıca yerləşdiyi Amerika Teller-Ulam sxemidir. Bu belə görünürdü: aşağıda maye deyterium və tritium qarışığı olan bir qab var idi, onun mərkəzində "qığılcım şamı" - plutonium çubuğu, üstündə isə adi nüvə yükü var idi və bunların hamısı bir yerdə idi. ağır metal qabığı (məsələn, tükənmiş uran). Partlayış zamanı yaranan sürətli neytronlar uran qabığında atom parçalanma reaksiyalarına səbəb olur və partlayışın ümumi enerjisinə enerji əlavə edir. Litium uran-238 deuteridinin əlavə qatlarının əlavə edilməsi qeyri-məhdud gücə malik mərmilər yaratmağa imkan verir. 1953-cü ildə sovet fizikiViktor Davidenko təsadüfən Teller-Ulam ideyasını təkrarladı və onun əsasında Saxarov misli görünməmiş gücə malik silahlar yaratmağa imkan verən çoxmərhələli sxem hazırladı. "Kuzkanın anası" tam olaraq bu sxemə uyğun işləyirdi.

Başqa hansı bombalar var?

Neytron olanlar da var, lakin bu, ümumiyyətlə, qorxudur. Əslində, bir neytron bombası aşağı güclü termonüvə bombasıdır, partlayış enerjisinin 80%-i radiasiyadır (neytron şüalanması). Bu, adi aşağı güclü nüvə yükünə bənzəyir, ona berillium izotoplu blok - neytron mənbəyi əlavə edilmişdir. Nüvə yükü partlayanda termonüvə reaksiyası başlayır. Bu silah növü amerikalı fizik tərəfindən hazırlanmışdır Samuel Cohen . Buna inanılırdı neytron silahı bütün canlıları hətta sığınacaqlarda da məhv edir, lakin bu cür silahların məhv edilmə diapazonu kiçikdir, çünki atmosfer sürətli neytronların axınlarını dağıtır və zərbə dalğası böyük məsafələrdə daha güclüdür.

Bəs kobalt bombası?

Yox, oğlum, bu fantastikdir. Rəsmi olaraq heç bir ölkədə kobalt bombası yoxdur. Nəzəri cəhətdən bu, nisbətən zəif nüvə partlayışı ilə belə ərazinin güclü radioaktiv çirklənməsini təmin edən kobalt qabığı olan termonüvə bombasıdır. 510 ton kobalt Yerin bütün səthini yoluxdura və planetdəki bütün həyatı məhv edə bilər. fizik Leo Szilard 1950-ci ildə bu hipotetik dizaynı təsvir edən , onu "Qiyamət Maşını" adlandırdı.

Hansı daha sərindir: nüvə bombası, yoxsa termonüvə?

"Çar Bomba"nın tam miqyaslı modeli

Hidrogen bombası atom bombasından qat-qat inkişaf etmiş və texnoloji cəhətdən inkişaf etmişdir. Onun partlayıcı gücü atom gücündən xeyli çoxdur və yalnız mövcud komponentlərin sayı ilə məhdudlaşır. Bir termonüvə reaksiyasında hər bir nuklon (təsisçi nüvələr, protonlar və neytronlar) üçün nüvə reaksiyasına nisbətən daha çox enerji ayrılır. Məsələn, uran nüvəsinin parçalanması hər bir nuklon üçün 0,9 MeV (meqaelektronvolt), helium nüvəsinin hidrogen nüvələrindən birləşməsi isə 6 MeV enerji buraxır.

Bombalar kimi çatdırmaqməqsədə?

Əvvəlcə təyyarələrdən düşürdülər, amma vasitələri hava hücumundan müdafiə daim təkmilləşdirilirdi və nüvə silahlarının bu şəkildə çatdırılması ağılsızlıq idi. Artan istehsalı ilə raket texnologiyası nüvə silahlarını çatdırmaq üçün bütün hüquqlar ballistik və təhvil verildi qanadlı raketlər müxtəlif əsaslardan ibarətdir. Ona görə də bomba indi bomba deyil, döyüş başlığı deməkdir.

Ehtimal olunur ki, Şimali Koreyanın hidrogen bombası raketə quraşdırmaq üçün çox böyükdür - buna görə də KXDR təhlükəni həyata keçirmək qərarına gəlsə, o, gəmi ilə partlayış yerinə aparılacaq.

Nüvə müharibəsinin nəticələri nələrdir?

Xirosima və Naqasaki kiçik bir hissədir mümkün apokalipsis. Məsələn, amerikalı astrofizik Karl Saqan və sovet geofiziki Georgi Qolitsın tərəfindən irəli sürülən “nüvə qışı” fərziyyəsi məlumdur. Güman edilir ki, bir neçə nüvə başlığı partlasa (səhrada və ya suda deyil, məskunlaşan ərazilər) çoxlu yanğınlar baş verəcək və böyük miqdarda tüstü və his atmosferə atılaraq qlobal soyutmaya səbəb olacaq. Təsiri iqlimə az təsir edən vulkanik fəaliyyətlə müqayisə edərək fərziyyə tənqid edilib. Bundan əlavə, bəzi alimlər qeyd edirlər ki, qlobal istiləşmənin baş vermə ehtimalı soyumağa nisbətən daha çoxdur - baxmayaraq ki, hər iki tərəf ümid edir ki, biz heç vaxt bilməyəcəyik.

Nüvə silahlarına icazə verilirmi?

20-ci əsrdə silahlanma yarışından sonra ölkələr özlərinə gəldilər və nüvə silahının istifadəsini məhdudlaşdırmağa qərar verdilər. BMT nüvə silahlarının yayılmaması və qadağan edilməsi haqqında müqavilələr qəbul etdi nüvə sınaqları(sonuncu gənc tərəfindən imzalanmadı nüvə gücləri Hindistan, Pakistan və Şimali Koreya). 2017-ci ilin iyulunda qəbul edilib yeni müqavilə nüvə silahının qadağan edilməsi haqqında.

Müqavilənin birinci maddəsində deyilir: “Hər bir İştirakçı Dövlət heç bir halda heç bir halda nüvə silahı və ya digər nüvə partlayıcı qurğular hazırlama, sınaqdan keçirmə, istehsal etmə, istehsal etmə, başqa üsullarla əldə etmə, saxlama və ya ehtiyat toplama öhdəliyini götürmür.

Lakin sənəd 50 dövlət onu ratifikasiya edənə qədər qüvvəyə minməyəcək.

Keçən əsrin 30-cu illərinin sonunda Avropada parçalanma və çürümə qanunları artıq kəşf edildi və hidrogen bombası fantastika kateqoriyasından reallığa keçdi. Nüvə energetikasının inkişaf tarixi maraqlıdır və hələ də ölkələrin: Nasist Almaniyası, SSRİ və ABŞ-ın elmi potensialı arasında maraqlı rəqabəti təmsil edir. Hər bir dövlətin sahib olmaq arzusunda olduğu ən güclü bomba təkcə silah deyil, həm də güclü siyasi alət idi. Onu arsenalında saxlayan ölkə əslində hər şeyə qadir oldu və öz qaydalarını diktə edə bildi.

Hidrogen bombasının fiziki qanunlara, yəni termonüvə prosesinə əsaslanan öz yaranma tarixi var. Əvvəlcə onu səhv olaraq atom adlandırdılar və savadsızlıq günahkar idi. Daha sonra laureat olmuş alim Bethe Nobel mükafatı, süni enerji mənbəyi - uranın parçalanması üzərində işləyib. Bu pik vaxtı idi elmi fəaliyyət bir çox fiziklər və onların arasında belə bir fikir var idi ki, elmi sirlər ümumiyyətlə mövcud olmamalıdır, çünki əvvəlcə elmin qanunları beynəlxalq xarakter daşıyır.

Nəzəri cəhətdən hidrogen bombası icad edilmişdi, lakin indi dizaynerlərin köməyi ilə o, texniki formalar əldə etməli idi. Qalan yalnız onu xüsusi bir qabığa yığmaq və güc üçün sınaqdan keçirmək idi. İki alim var ki, onların adları əbədi olaraq bunun yaradılması ilə bağlı olacaq güclü silahlar: ABŞ-da Edvard Teller, SSRİ-də isə Andrey Saxarovdur.

ABŞ-da hələ 1942-ci ildə bir fizik termonüvə problemini öyrənməyə başladı.Birləşmiş Ştatların o zamankı prezidenti Harri Trumenin əmri ilə ölkənin ən yaxşı alimləri bu problem üzərində işlədilər, onlar prinsipcə yeni məhvetmə silahı yaratdılar. Üstəlik, hökumətin sifarişi ən azı bir milyon ton TNT tutumlu bir bomba idi. Hidrogen bombası Teller tərəfindən yaradılmış və Xirosima və Naqasakidə bəşəriyyətə öz hüdudsuz, lakin dağıdıcı imkanlarını göstərmişdir.

Xirosimaya 4,5 ton ağırlığında və 100 kq uran olan bomba atıldı. Bu partlayış demək olar ki, 12.500 ton TNT-yə uyğundur. Yaponiyanın Naqasaki şəhəri eyni kütləli, lakin artıq 20.000 ton TNT-ə bərabər olan plutonium bombası ilə məhv edilib.

Gələcək sovet akademiki A.Saxarov 1948-ci ildə öz tədqiqatlarına əsaslanaraq RDS-6 adı altında hidrogen bombasının layihəsini təqdim etdi. Onun tədqiqatları iki sahəni izlədi: birincisi "puf" (RDS-6s) adlanırdı və onun xüsusiyyəti ağır və yüngül elementlərin təbəqələri ilə əhatə olunmuş atom yükü idi. İkinci qol, plutonium bombasının maye deuteriumda olduğu "boru" və ya (RDS-6t) dir. Sonradan "boru" istiqamətinin çıxılmaz olduğunu sübut edən çox vacib bir kəşf edildi.

Hidrogen bombasının iş prinsipi belədir: birincisi, HB qabığının içərisində termonüvə reaksiyasının təşəbbüskarı olan bir yük partlayır və nəticədə neytron parlaması baş verir. Bu vəziyyətdə proses buraxılışla müşayiət olunur yüksək temperatur Daha sonrakı neytronlar üçün lazım olan litium deuterid əlavəsini bombalamağa başlayır və o, öz növbəsində, neytronların birbaşa təsiri altında iki elementə bölünür: tritium və helium. İstifadə edilən atom qoruyucusu artıq partlamış bombada birləşmənin baş verməsi üçün lazım olan komponentləri təşkil edir. Bu, hidrogen bombasının mürəkkəb iş prinsipidir. Bu ilkin hərəkətdən sonra termonüvə reaksiyası birbaşa deuterium və tritium qarışığında başlayır. Bu zaman bombanın temperaturu getdikcə artır və artan miqdarda hidrogen sintezdə iştirak edir. Bu reaksiyaların vaxtını izləsəniz, onların hərəkət sürəti ani olaraq xarakterizə edilə bilər.

Sonradan elm adamları nüvə birləşməsindən deyil, nüvə parçalanmasından istifadə etməyə başladılar. Bir ton uranın parçalanması 18 Mt-a bərabər enerji yaradır. Bu bombanın çox böyük gücü var. Bəşəriyyətin yaratdığı ən güclü bomba SSRİ-yə məxsus idi. O, hətta Ginnesin Rekordlar Kitabına düşüb. Onun partlayış dalğası 57 (təxminən) meqaton TNT-yə bərabər idi. O, 1961-ci ildə Novaya Zemlya arxipelaqı ərazisində partladılıb.