Bom hydro (Bom hydro, HB, WB) là vũ khí hủy diệt hàng loạt, có sức hủy diệt đáng kinh ngạc (sức mạnh của nó được ước tính bằng megatons tương đương TNT). Nguyên lý hoạt động của bom và sơ đồ cấu trúc dựa trên việc sử dụng năng lượng tổng hợp nhiệt hạch của hạt nhân hydro. Các quá trình xảy ra trong vụ nổ, tương tự như các quá trình xảy ra trên các ngôi sao (bao gồm cả Mặt trời). Thử nghiệm đầu tiên của WB phù hợp cho việc vận chuyển trên một khoảng cách dài (dự án của A.D. Sakharov) đã được tiến hành tại Liên Xô tại địa điểm gần Semipalatinsk.
Phản ứng nhiệt hạch
Mặt trời chứa trữ lượng hydro khổng lồ, chịu tác động liên tục của áp suất và nhiệt độ siêu cao (khoảng 15 triệu Kelvin). Ở mật độ cực đoan và nhiệt độ plasma như vậy, hạt nhân của các nguyên tử hydro ngẫu nhiên va chạm với nhau. Kết quả của sự va chạm là phản ứng tổng hợp hạt nhân và kết quả là sự hình thành hạt nhân của một nguyên tố nặng hơn - helium. Phản ứng của loại này được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân nhiệt, chúng được đặc trưng bởi sự giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.
Các định luật vật lý giải thích sự giải phóng năng lượng trong phản ứng nhiệt hạch như sau: một phần khối lượng hạt nhân ánh sáng liên quan đến sự hình thành các nguyên tố nặng hơn vẫn chưa được sử dụng và biến thành năng lượng sạch với số lượng khổng lồ. Đó là lý do tại sao thiên thể của chúng ta mất khoảng 4 triệu tấn vật chất mỗi giây, trong khi giải phóng một dòng năng lượng liên tục ra ngoài vũ trụ.
Đồng vị hydro
Đơn giản nhất trong tất cả các nguyên tử hiện có là một nguyên tử hydro. Nó chỉ bao gồm một proton, tạo thành hạt nhân và là electron duy nhất quay xung quanh nó. Kết quả của các nghiên cứu khoa học về nước (H 2 O), người ta đã phát hiện ra cái gọi là nước nặng nặng có mặt trong nước với số lượng nhỏ. Nó chứa các đồng vị nặng của hydro (2H hoặc deuterium), hạt nhân, ngoài một proton, còn chứa một neutron (một hạt gần khối lượng với một proton, nhưng không có điện tích).
Khoa học cũng biết triti, đồng vị thứ ba của hydro, có hạt nhân chứa 1 proton và 2 neutron cùng một lúc. Tritium được đặc trưng bởi sự mất ổn định và phân rã tự phát liên tục với sự giải phóng năng lượng (bức xạ), do đó một đồng vị helium được hình thành. Dấu vết của triti được tìm thấy ở các tầng trên của bầu khí quyển Trái đất: ở đó, dưới ảnh hưởng của các tia vũ trụ, các phân tử khí tạo thành không khí trải qua những thay đổi tương tự. Thu được triti cũng có thể có trong lò phản ứng hạt nhân bằng cách chiếu xạ đồng vị lithium-6 bằng dòng neutron mạnh.
Phát triển và thử nghiệm đầu tiên của bom hydro
Kết quả của một phân tích lý thuyết kỹ lưỡng, các chuyên gia từ Liên Xô và Hoa Kỳ đã đi đến kết luận rằng hỗn hợp deuterium và tritium giúp dễ dàng bắt đầu phản ứng của phản ứng tổng hợp hạt nhân nhiệt. Được trang bị kiến thức này, các nhà khoa học từ Hoa Kỳ vào những năm 50 của thế kỷ trước đã bắt đầu tạo ra một quả bom hydro. Và vào mùa xuân năm 1951, một thử nghiệm thử nghiệm đã được thực hiện tại địa điểm Enyvetok (một đảo san hô ở Thái Bình Dương), nhưng sau đó chỉ đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân một phần.
Hơn một năm trôi qua, và vào tháng 11 năm 1952, cuộc thử nghiệm thứ hai về một quả bom hydro có sức mạnh khoảng 10 Mt trong TNT đã được thực hiện. Tuy nhiên, vụ nổ đó khó có thể được gọi là vụ nổ bom nhiệt hạch theo nghĩa hiện đại: trên thực tế, thiết bị này là một thùng chứa lớn (kích thước của một ngôi nhà ba tầng) chứa đầy deuterium lỏng.
Ở Nga cũng vậy, họ đã tiến hành cải tiến vũ khí nguyên tử và quả bom hydro đầu tiên của dự án A.D. Sakharov đã được thử nghiệm tại địa điểm thử nghiệm Semipalatinsk ngày 12 tháng 8 năm 1953. RDS-6 (loại vũ khí hủy diệt hàng loạt này được gọi là Sak Puffov, vì nó được sử dụng để triển khai tuần tự các lớp deuterium xung quanh bộ khởi động điện tích) có sức mạnh 10 Mt. Tuy nhiên, không giống như tòa nhà ba tầng của người Mỹ, bom của Xô Viết nhỏ gọn và nó có thể được chuyển ngay đến vị trí của một cuộc tấn công vào lãnh thổ của kẻ thù trên máy bay ném bom chiến lược.
Sau khi chấp nhận thử thách, vào tháng 3 năm 1954, Hoa Kỳ đã tạo ra một vụ nổ bom không khí mạnh hơn (15 Mt) tại địa điểm thử nghiệm trên Đảo san hô Bikini (Thái Bình Dương). Thử nghiệm là nguyên nhân của sự phóng thích vào khí quyển của một lượng lớn chất phóng xạ, một số trong đó rơi xuống với lượng mưa hàng trăm km từ tâm chấn của vụ nổ. Tàu Nhật Bản "Happy Dragon" và các thiết bị được lắp đặt trên đảo Rogelap, đã ghi nhận sự gia tăng mạnh về bức xạ.
Do kết quả của các quá trình xảy ra trong quá trình kích nổ bom hydro, helium ổn định, an toàn được hình thành, dự kiến lượng phát xạ phóng xạ không được vượt quá mức độ ô nhiễm từ kíp nổ nguyên tử của phản ứng tổng hợp hạt nhân. Nhưng các tính toán và đo lường của bụi phóng xạ thực sự khác nhau rất nhiều, cả về số lượng và thành phần. Do đó, giới lãnh đạo Mỹ đã đưa ra quyết định tạm thời đình chỉ thiết kế loại vũ khí này cho đến khi nghiên cứu đầy đủ về tác động của nó đối với môi trường và con người.
Video: các bài kiểm tra tại Liên Xô
Bom Tsar - Bom nhiệt hạch USSR
Điểm béo trong chuỗi trọng tải bom hydro được Liên Xô đặt ra khi vào ngày 30 tháng 10 năm 1961, một cuộc thử nghiệm "bom Tsar" 50 megaton (lớn nhất trong lịch sử) được thực hiện trên Novaya Zemlya - kết quả của công việc dài hạn của nhóm nghiên cứu AD Sakharov. Vụ nổ ầm ầm ở độ cao 4 km và sóng xung kích được ghi lại ba lần trên các thiết bị trên toàn cầu. Mặc dù thực tế là cuộc thử nghiệm không tiết lộ bất kỳ thất bại nào, nhưng quả bom không bao giờ được đưa vào sử dụng. Nhưng chính việc Liên Xô sở hữu vũ khí như vậy đã tạo ấn tượng không thể phai mờ trên toàn thế giới, trong khi tại Hoa Kỳ, họ đã ngừng tăng trọng tải của một kho vũ khí hạt nhân. Đến lượt mình, ở Nga, họ quyết định từ bỏ việc giới thiệu đầu đạn với phí hydro trong nhiệm vụ chiến đấu.
Nguyên lý của bom hydro
Bom hydro là thiết bị kỹ thuật phức tạp nhất, vụ nổ đòi hỏi dòng chảy tuần tự của một số quy trình.
Đầu tiên, có tiếng nổ của điện tích khởi động bên trong lớp vỏ của WB (bom nguyên tử thu nhỏ), dẫn đến sự phóng ra mạnh mẽ của neutron và tạo ra nhiệt độ cao cần thiết để bắt đầu phản ứng tổng hợp hạt nhân trong điện tích chính. Một cuộc bắn phá neutron khổng lồ của lớp lót lithium deuteride bắt đầu (được tạo ra bằng cách kết hợp deuterium với đồng vị lithium-6).
Dưới tác dụng của neutron, lithium-6 phân tách thành triti và helium. Cầu chì nguyên tử trong trường hợp này trở thành nguồn nguyên liệu cần thiết cho sự xuất hiện của phản ứng tổng hợp hạt nhân trong chính quả bom phát nổ.
Một hỗn hợp triti và deuterium kích hoạt phản ứng nhiệt hạch, do đó có sự gia tăng nhanh chóng nhiệt độ bên trong quả bom, và ngày càng có nhiều hydro tham gia vào quá trình này.
Nguyên lý hoạt động của bom hydro ngụ ý một dòng cực nhanh của các quá trình này (thiết bị tích điện và bố trí của các yếu tố chính đóng góp vào điều này), trông có vẻ tức thời đối với người quan sát.
Supermanomb: phân chia, tổng hợp, phân chia
Chuỗi các quá trình được mô tả ở trên kết thúc sau khi bắt đầu phản ứng deuterium với triti. Hơn nữa, nó đã được quyết định sử dụng phân hạch hạt nhân, thay vì tổng hợp các hạt nặng hơn. Sau khi hợp nhất các hạt nhân của triti và deuterium, helium tự do và neutron nhanh được giải phóng, có đủ năng lượng để bắt đầu quá trình phân hạch uranium-238. Các neutron nhanh có thể tách các nguyên tử ra khỏi vỏ uranium của một siêu khối. Việc tách một tấn uranium tạo ra năng lượng theo thứ tự 18 Mt. Trong trường hợp này, năng lượng không chỉ được dành cho việc tạo ra một vụ nổ và giải phóng một lượng nhiệt khổng lồ. Mỗi nguyên tử uranium rơi vào hai "mảnh" phóng xạ. Tạo thành một "bó hoa" gồm nhiều nguyên tố hóa học khác nhau (tối đa 36) và khoảng hai trăm đồng vị phóng xạ. Chính vì lý do này mà nhiều bụi phóng xạ được tạo ra, được ghi nhận hàng trăm km từ tâm chấn của vụ nổ.
Sau sự sụp đổ của bức màn sắt sắt, người ta biết rằng Liên Xô đã lên kế hoạch phát triển một Vua của bom bom với công suất 100 Mt. Do thực tế là vào thời điểm đó không có máy bay nào có khả năng mang điện tích lớn như vậy, ý tưởng đã bị từ bỏ để ủng hộ quả bom 50 Mt.
Hậu quả của vụ nổ bom hydro
Sóng xung kích
Vụ nổ bom hydro kéo theo sự phá hủy và hậu quả quy mô lớn, và tác động chính (rõ ràng, trực tiếp) có tính chất ba lần. Rõ ràng nhất trong tất cả các hiệu ứng trực tiếp là sóng xung kích cường độ cực cao. Khả năng phá hủy của nó giảm dần theo khoảng cách từ tâm chấn của vụ nổ, và cũng phụ thuộc vào sức mạnh của quả bom và độ cao mà điện tích phát nổ.
Hiệu ứng nhiệt
Ảnh hưởng của nhiệt từ vụ nổ phụ thuộc vào các yếu tố tương tự như sức mạnh của sóng xung kích. Nhưng một cái nữa được thêm vào chúng - mức độ trong suốt của khối không khí. Sương mù hoặc thậm chí là một đám mây nhẹ làm giảm đáng kể bán kính của tổn thương, trong đó một tia nhiệt có thể gây bỏng nặng và mất thị lực. Vụ nổ bom hydro (trên 20 Mt) tạo ra một lượng năng lượng nhiệt đáng kinh ngạc, đủ để làm tan chảy bê tông ở khoảng cách 5 km, làm bốc hơi nước gần như toàn bộ nước từ một hồ nước nhỏ ở khoảng cách 10 km, phá hủy nhân lực, thiết bị và công trình của kẻ thù ở cùng khoảng cách . Một phễu có đường kính 1-2 km và độ sâu 50 m được hình thành ở trung tâm, được phủ một lớp thủy tinh dày (vài mét đá có hàm lượng cát cao tan chảy gần như ngay lập tức, biến thành thủy tinh).
Theo các tính toán thu được trong các thử nghiệm thực tế, mọi người có 50% cơ hội sống sót nếu họ:
- Chúng nằm trong một nơi trú ẩn cụ thể (dưới lòng đất), cách tâm chấn của vụ nổ (EV) 8 km;
- Nằm trong các tòa nhà dân cư ở khoảng cách 15 km từ EV;
- Họ sẽ ở trong một khu vực mở ở khoảng cách hơn 20 km so với EV trong tầm nhìn kém (đối với bầu không khí sạch sẽ, một khoảng cách tối thiểu trong trường hợp này là 25 km).
Với khoảng cách từ EV, xác suất sống sót ở những người thấy mình ở một khu vực mở tăng lên đáng kể. Vì vậy, ở khoảng cách 32 km, nó sẽ là 90-95%. Bán kính 40-45 km là giới hạn cho tác động chính của vụ nổ.
Quả cầu lửa
Một tác động rõ ràng khác của vụ nổ bom hydro là bão lửa tự duy trì (cơn bão), được hình thành do kết quả của một khối lượng lớn vật liệu dễ cháy được kéo vào quả cầu lửa. Nhưng, bất chấp điều này, nguy hiểm nhất bởi mức độ ảnh hưởng của vụ nổ sẽ là ô nhiễm phóng xạ của môi trường xung quanh hàng chục km.
Rơi
Quả cầu lửa xuất hiện sau vụ nổ nhanh chóng chứa đầy các hạt phóng xạ với số lượng lớn (sản phẩm phân hủy của hạt nhân nặng). Kích thước hạt nhỏ đến mức chúng, ở trong bầu khí quyển phía trên, có thể ở đó trong một thời gian rất dài. Mọi thứ mà quả cầu lửa đã chạm tới trên bề mặt trái đất lập tức biến thành tro bụi và sau đó bị hút vào cột lửa. Các xoáy của ngọn lửa khuấy các hạt này bằng các hạt tích điện, tạo thành một hỗn hợp nguy hiểm của bụi phóng xạ, quá trình lắng đọng của các hạt kéo dài trong một thời gian dài.
Bụi thô lắng xuống khá nhanh, nhưng bụi mịn được mang theo không khí trên một khoảng cách dài, dần dần rơi ra khỏi đám mây mới hình thành. Trong vùng lân cận trực tiếp của EV, các hạt lớn nhất và tích điện nhất được lắng đọng và các hạt tro có thể nhìn thấy bằng mắt vẫn có thể được tìm thấy cách xa nó hàng trăm km. Chúng tạo thành một lớp vỏ chết người, dày vài cm. Bất cứ ai tình cờ gần gũi với anh ta đều có nguy cơ bị nhiễm phóng xạ nghiêm trọng.
Các hạt nhỏ hơn và không thể phân biệt được có thể trôi nổi trong bầu khí quyển trong nhiều năm, uốn quanh Trái đất nhiều lần. Vào thời điểm chúng rơi xuống bề mặt, chúng khá mất khả năng phóng xạ. Strontium-90 nguy hiểm nhất, có chu kỳ bán rã 28 năm và tạo ra bức xạ ổn định trong suốt thời gian này. Sự xuất hiện của nó được xác định bởi các công cụ trên khắp thế giới. "Hạ cánh" trên cỏ và tán lá, anh tham gia vào chuỗi thức ăn. Vì lý do này, những người ở cách nơi thử nghiệm hàng ngàn km trong khi kiểm tra đã tìm thấy strontium-90, được tích lũy trong xương. Ngay cả khi nội dung của nó cực kỳ nhỏ, thì triển vọng trở thành một trang web lưu trữ chất thải phóng xạ là không tốt cho một người, dẫn đến sự phát triển của các khối u ác tính xương. Ở các khu vực của Nga (và cả các quốc gia khác) gần các địa điểm phóng thử bom của hydro, một nền phóng xạ gia tăng vẫn được quan sát, một lần nữa chứng minh khả năng loại vũ khí này để lại hậu quả đáng kể.
