פצצת המימן (מימן פצצה, HB, WB) הוא נשק להשמדה המונית, אשר יש כוח הרסני מדהים (כוחו מוערך על ידי מגהטון ב TNT שווה ערך). העיקרון של הפעולה של הפצצה ואת ערכת המבנה מבוססת על שימוש באנרגיה של סינתזה תרמו-גרעינית של גרעיני מימן. התהליכים המתרחשים במהלך ההתפוצצות, הדומים לאלה המתרחשים על הכוכבים (כולל השמש). המבחן הראשון של WB מתאים לתחבורה על פני מרחקים ארוכים (פרויקט א.ד. סחרוב) נערך בברית המועצות באתר ליד סמיפלטינסק.
תגובה תרמו-גרעינית
השמש מכילה עתודות אדירות של מימן, אשר נמצאת תחת השפעה מתמדת של לחץ אולטרה גבוה הטמפרטורה (כ -15 מיליון קלווין). בצפיפות קיצונית כזו ובטמפרטורת הפלזמה, גרעיני אטומי המימן מתנגשים זה בזה באופן אקראי. התוצאה של התנגשויות היא היתוך גרעיני, וכתוצאה מכך, היווצרות של גרעינים של אלמנט כבד יותר - הליום. תגובות מסוג זה נקראות היתוך תרמו-גרעיני, והן מאופיינות בשחרור כמויות עצומות של אנרגיה.
חוקי הפיזיקה מסבירים את שחרור האנרגיה במהלך תגובה תרמו-גרעינית כדלקמן: חלק ממסה של גרעיני האור המעורבים בהיווצרות של אלמנטים כבדים יותר נותר ללא שימוש והופך לאנרגיה נקייה בכמויות עצומות. לכן הגוף השמימי שלנו מאבד כ 4 מיליון טונות של חומר לשנייה, תוך שחרור זרימה רציפה של אנרגיה לחלל החיצון.
איזוטופים מימן
הפשוטה ביותר של כל האטומים הקיימים הוא אטום מימן. הוא מורכב מפרוטון אחד בלבד, המרכיב את הגרעין, והאלקטרון היחיד מסתובב סביבו. כתוצאה ממחקרים מדעיים על מים (H2O), נמצא כי מים "כבדים" כביכול נמצאים בה בכמויות קטנות. הוא מכיל איזוטופים "כבדים" של מימן (2H או דאוטריום), אשר גרעינים מהם, בנוסף פרוטון אחד, מכילים גם נייטרון אחד (חלקיק קרוב למסה פרוטון, אבל נטול תשלום).
המדע גם יודע tritium, האיזוטופ השלישי של מימן, אשר גרעין מכיל 1 פרוטון ו 2 נויטרונים בבת אחת. טריטיום מאופיין בחוסר יציבות ובדעיכה ספונטנית מתמדת עם שחרור אנרגיה (קרינה), וכתוצאה מכך נוצר איזוטופ הליום. שרידי הטריטיום נמצאים בשכבות העליונות של האטמוספירה של כדור הארץ: שם, בהשפעת הקרניים הקוסמיות, המולקולות של גזים המרכיבים את האוויר עוברים שינויים דומים. השגת tritium אפשרי גם בכור גרעיני על ידי הקרנת ליתיום -6 איזוטופ עם השטף נויטרונים עוצמה.
פיתוח ובדיקה ראשונית של פצצת המימן
כתוצאה של ניתוח תיאורטי יסודי, מומחים מברית המועצות וארצות הברית הגיעו למסקנה כי תערובת של דוטריום ו tritium מקל על תחילת התגובה של היתוך תרמו-גרעיני. חמושים עם הידע הזה, מדענים מארצות הברית בשנות ה -50 של המאה הקודמת החלו ליצור פצצת מימן. ובאביב 1951 נערך מבחן ניסוי באתר האיניבוק (אטול באוקיינוס השקט), אבל אז הושגה היתוך תרמו-גרעיני חלקי בלבד.
קצת יותר משנה חלפה, ובנובמבר 1952 בוצע המבחן השני של פצצת מימן עם כוח של כ -10 מטר ב- TNT. עם זאת, פיצוץ זה בקושי יכול להיקרא פיצוץ של פצצה תרמו-גרעינית במובן המודרני: למעשה, המכשיר היה מיכל גדול (בגודל של בית בן שלוש קומות) מלא בדויטריום נוזלי.
גם ברוסיה התחייבו לשפר את הנשק האטומי, ואת פצצת המימן הראשונה של פרויקט א.ד. סחרוב נבדק באתר הבדיקה של סמיפלטינסק ב -12 באוגוסט 1953. RDS-6 (זה סוג של נשק להשמדה המונית נקרא "נפוח" של סחרוף, שכן התוכנית שלה משתמעת הפריסה רציף של שכבות דאוטריום סביב יוזם תשלום) היה כוח של 10 הר. אולם, בניגוד לבניין "שלושת הקומות" האמריקאי, הפצצה הסובייטית הייתה קומפקטית, וניתן היה להושיט אותה מיד למיקום של התקפה על שטח האויב על מחבל אסטרטגי.
לאחר שקיבל את האתגר, במארס 1954, ארצות הברית עשתה פיצוץ של פצצת אוויר חזקה יותר (15 Mt) באתר הבדיקה על אטולי ביקיני (האוקיינוס השקט). המבחן היה הגורם לשחרור לאטמוספרה של כמות גדולה של חומרים רדיואקטיביים, שחלקם נפלו עם משקעים של מאות קילומטרים ממרכז ההתפוצצות. הספינה היפנית "הדרקון המאושר" והתקנים שהותקנו על האי רוגלפ, רשמה עליה חדה בהקרנות.
מאז כתוצאה מהתהליכים המתרחשים במהלך הפיצוץ של פצצת המימן, הליום בטוח, יציב, נוצר כי פליטות רדיואקטיביות לא יעלה על רמת הזיהום של הנפץ האטומי של היתוך תרמו-גרעיני. אבל החישובים והמדידות של נשירה רדיואקטיבית אמיתית השתנו מאוד, הן בכמות והן בהרכב. לפיכך, הנהגת ארה"ב החליטה להשעות באופן זמני את העיצוב של נשק זה עד למחקר מלא על השפעתו על הסביבה ועל האדם.
וידאו: בדיקות בברית המועצות
פצצת צאר - ברית המועצות פצצה תרמו-גרעינית
נקודת השמן בשרשרת פצצות המימן נקבעה על ידי ברית המועצות, כאשר ב -30 באוקטובר 1961 נערך מבחן "פצצת צאר" על נובאיה זמלייה - תוצאה של העבודה ארוכת הטווח של קבוצת המחקר AD סחרוב. ההתפוצצות רעמה בגובה של 4 ק"מ, וגלי הלם נרשמו שלוש פעמים מעל מכשירים ברחבי העולם. למרות שהבדיקה לא גילתה כישלונות, הפצצה לא נכנסה לשירות. אבל עצם עצם החזקתם של כלי נשק כאלה בידי הסובייטים עוררה רושם בל יימחה על העולם כולו, בעוד שבארצות-הברית הפסיקו לצבור טונות של ארסנל גרעיני. ברוסיה, בתורם, הם החליטו לנטוש את ההקדמה של ראשי נפץ עם חיובים מימן על שירות לחימה.
העיקרון של פצצת המימן
פצצת המימן היא המכשיר הטכני המורכב ביותר, שהתפוצצותו דורשת זרימה רציפה של מספר תהליכים.
ראשית, יש פיצוץ של המטען יוזם בתוך פגז של WB (פצצת אטום מיניאטורי), וכתוצאה מכך פליטת עוצמה של נויטרונים ויצירת טמפרטורה גבוהה הנדרשת להתחלת היתוך תרמו-גרעיני של המטען הראשי. הפצצה נויטרונית מסיבית של אניה ליתיום דוטריד מתחילה (המיוצר על ידי שילוב של דוטריום עם איזוטופ ליתיום -6).
תחת פעולה של נויטרונים, ליתיום -6 מתפצל לתוך tritium והליום. נתיך אטומי במקרה זה הופך למקור של חומרים הדרושים להתרחשות של היתוך תרמו-גרעיני בפצצה עצמה.
תערובת של טריטיום ודאוטריום מעוררת תגובה תרמו-גרעינית, וכתוצאה מכך יש עלייה מהירה בטמפרטורה בתוך הפצצה, ויותר ויותר מימן מעורב בתהליך.
עקרון הפעולה של פצצת המימן מרמז על זרימה מהירה של תהליכים אלה (מכשיר הטעינה והפריסה של היסודות העיקריים תורמים לכך), שנראים מיידית לצופה.
סופרבום: חלוקה, סינתזה, חלוקה
רצף התהליכים המתוארים לעיל מסתיים לאחר הופעת התגובה של דויטריום עם tritium. יתר על כן, הוחלט להשתמש ביקוע גרעיני, ולא סינתזה של אלה כבד. לאחר ההיתוך של גרעיני הטריטיום והדיוטריום, משוחררים הליום חופשי וניטרונים מהירים, שיש להם מספיק אנרגיה כדי להתחיל את תחילת הביקוע של אורניום -238. נויטרונים מהירים יכולים לפצל אטומים מתוך פגז האורניום של superbomb. פיצול של טון אורניום מייצר אנרגיה של הסדר של 18 הר. במקרה זה, האנרגיה היא בילה לא רק על יצירת גל ההדף ואת שחרורו של כמות עצומה של חום. כל אטום של אורניום נופל לתוך שני "קטעים רדיואקטיביים". יוצר "זר" שלם של אלמנטים כימיים שונים (עד 36) וכמאתיים איזוטופים רדיואקטיביים. מסיבה זו נוצרת נפילה רדיואקטיבית רבה, שנרשמה מאות קילומטרים ממרכז ההתפוצצות.
לאחר נפילת "מסך הברזל", נודע כי ברית המועצות מתכננת לפתח "מלך הפצצה" בהספק של 100 הר. בשל העובדה כי באותה עת לא היה מטוס מסוגל לשאת מטען מסיבי כזה, הרעיון היה נטוש לטובת פצצת 50 הר.
ההשלכות של פיצוץ פצצת מימן
גל הלם
התפוצצות פצצת המימן כרוכה בהרס רב היקף ובהשלכות, ולבעיה הראשית (המפורשת, הישירה) יש אופי משולש. הברורה ביותר של כל ההשפעות הישירות הוא גל זעזוע גבוהה במיוחד. יכולתו ההרסנית יורדת עם המרחק ממרכז ההתפוצצות, וגם תלוי בכוח הפצצה עצמה ובגובה שבו המטען מתפוצץ.
אפקט חום
השפעת החום מהפיצוץ תלויה באותם גורמים כמו כוחו של גל ההלם. אבל אחד נוסף להם - מידת השקיפות של ההמונים האוויר. ערפל או אפילו עננות קלה מפחיתה באופן דרסטי את הרדיוס של הנגע, שבו הבזק חום יכול לגרום כוויות רציניות ואובדן ראייה. הפיצוץ פצצת מימן (מעל 20 Mt) מייצר כמות מדהימה של אנרגיה תרמית, מספיק כדי להמיס בטון במרחק של 5 ק"מ, להתאדות מים כמעט כל המים מאגם קטן במרחק של 10 ק"מ, להרוס האויב האויב האויב, ציוד ומבנים באותו מרחק . במרכז משפך, עם שכבה עבה של מסה מזוגגת (כמה מטרים של סלעים עם תכולת חול גבוהה נמס כמעט מיד, הופך לזכוכית).
על פי החישובים שהתקבלו במהלך הבדיקות בפועל, אנשים מקבלים סיכוי של 50% להישאר בחיים אם הם:
- הם ממוקמים במקלט בטון (תת קרקעי), 8 ק"מ ממרכז ההתפוצצות (EV);
- ממוקם בבנייני מגורים במרחק של 15 ק"מ מן EV;
- הם יהיו בשטח פתוח במרחק של יותר מ -20 ק"מ מן EV בחשיפה רעה (לאווירה "נקייה", המרחק המינימלי במקרה זה הוא 25 ק"מ).
עם המרחק מהערך הגלובלי, ההסתברות להישאר בחיים באנשים שמוצאים את עצמם בשטח פתוח עולה באופן דרמטי. אז, במרחק של 32 ק"מ, זה יהיה 90-95%. רדיוס של 40-45 ק"מ הוא הגבול עבור ההשפעה העיקרית של פיצוץ.
כדור אש
עוד אפקט ברור של פיצוץ פצצת מימן הוא סופות מתמשכות עצמית (הוריקנים), אשר נוצרות כתוצאה של המוני עצום של חומר דליק נמשך לתוך כדור האש. אבל למרות זאת, המסוכן ביותר על ידי מידת ההשפעה של הפיצוץ יהיה זיהום קרינה של הסביבה עשרות קילומטרים מסביב.
נפילה
כדור האש שהופיע לאחר ההתפוצצות מתמלא במהירות בחלקיקים רדיואקטיביים בכמויות גדולות (מוצרי פירוק של גרעינים כבדים). גודל החלקיקים הוא כל כך קטן שהם, להיות באווירה העליונה, מסוגלים להישאר שם במשך זמן רב מאוד. כל מה שכדור האש הגיע על פני האדמה הופך לאפר ואבק, ואז הוא נמשך אל עמוד האש. וורטקסים של להבה מערבבים את החלקיקים הללו עם חלקיקים טעונים, יוצרים תערובת מסוכנת של אבק רדיואקטיבי, תהליך של שקיעה של גרגירים אשר נמתח במשך זמן רב.
אבק גס מתיישב מהר למדי, אבל אבק דק נשלט באוויר על פני מרחקים ארוכים, בהדרגה נופל מן הענן החדש שנוצר. בסביבה הקרובה של ה- EV, החלקיקים הגדולים והטעונים ביותר מופקדים, וחלקיקי אפר הנראים לעין עדיין נמצאים במרחק של מאות קילומטרים ממנו. הם מהווים כיסוי קטלני, כמה סנטימטרים. כל מי שקורה קרוב אליו מסתכן בקבלת מינון רציני של קרינה.
חלקיקים קטנים ולא נבדלים יכולים "לצוף" באטמוספרה במשך שנים רבות, להתכופף סביב כדור הארץ פעמים רבות. כאשר הם נופלים על פני השטח, הם די מפסידים רדיואקטיביות. סטרונציום מסוכן ביותר 90, אשר יש מחצית חיים של 28 שנים ויצירת קרינה יציבה לאורך זמן זה. המראה שלה נקבע על ידי מכשירים ברחבי העולם. "נחיתה" על הדשא ועלווה, הוא הופך להיות מעורב בשרשראות מזון. מסיבה זו, אנשים שנמצאים אלפי קילומטרים מאתרי הבדיקה במהלך הבדיקה מצאו סטרונציום -90, שנצברו בעצמות. גם אם התוכן שלה הוא קטן מאוד, הסיכוי להיות "אתר לאחסון פסולת רדיואקטיבית" לא מבשר טובות עבור אדם, המוביל לפיתוח של גידולים ממאירים עצם. באזורים של רוסיה (כמו גם במדינות אחרות) קרוב לאתרים של שיגור המשפט של פצצות מימן, רקע רדיואקטיבי גדל עדיין ציין, אשר שוב מוכיח את היכולת של סוג זה של נשק לעזוב תוצאות משמעותיות.
