Hidrojen bombası (Hidrojen Bombası, HB, WB) inanılmaz bir yıkıcı güce sahip olan kitle imha silahıdır (gücü TNT eşdeğeri olan megatonlar tarafından tahmin edilir). Bombanın ve yapı şemasının çalışma prensibi, hidrojen çekirdeklerinin termonükleer sentezi enerjisinin kullanımına dayanmaktadır. Patlama sırasında gerçekleşen, yıldızlarda (Güneş dahil) meydana gelenlere benzer süreçler. Sovyetler Birliği'nde Semipalatinsk yakınlarındaki bölgede uzun mesafelerde nakliyeye uygun ilk Dünya Bankası testi (A.D. Sakharov'un projesi) yapıldı.
Thermonuclear reaksiyonu
Güneş, çok yüksek basınç ve sıcaklığın (yaklaşık 15 milyon Kelvin) sabit etkisi altında olan muazzam hidrojen rezervleri içeriyor. Böyle bir aşırı yoğunlukta ve plazma sıcaklığında, hidrojen atomlarının çekirdekleri rastgele birbiriyle çarpışır. Çarpışmaların sonucu bir nükleer füzyondur ve sonuç olarak daha ağır bir elementin - helyumun çekirdeklerinin oluşumu. Bu tip reaksiyonlara termonükleer füzyon denir, çok büyük miktarda enerji salınımı ile karakterize edilir.
Fizik yasaları, bir termonükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan enerjiyi aşağıdaki gibi açıklar: daha ağır elementlerin oluşumunda yer alan hafif çekirdeklerin kütlesinin bir kısmı kullanılmaz ve çok büyük miktarlarda temiz enerjiye dönüşür. Bu nedenle göksel vücudumuz saniyede yaklaşık 4 milyon ton madde kaybederken, uzaya sürekli bir enerji akışı sağlar.
Hidrojen izotopları
Mevcut tüm atomlardan en basit olanı bir hidrojen atomudur. Çekirdeği oluşturan sadece bir protondan ve çevresinde dönen tek elektrondan oluşur. Suyun bilimsel çalışmaları (H2O) sonucunda “ağır” suyun içinde çok az miktarda bulunduğu tespit edilmiştir. “Ağır” hidrojen izotopları (2H veya döteryum) içerir, çekirdeği, bir protona ek olarak bir nötron da içerir (bir protona kütle olarak yakın, ancak şarjsız bir parçacık).
Bilim ayrıca, çekirdeği bir kerede 1 proton ve 2 nötron içeren üçüncü hidrojen izotopu olan trityumu da biliyor. Trityum, bir helyum izotopunun oluştuğu sonucu enerji salınımı (radyasyon) ile kararsızlık ve sürekli kendiliğinden bozulma ile karakterizedir. Dünya atmosferinin üst katmanlarında trityum izleri bulunur: kozmik ışınların etkisi altında havayı oluşturan gaz moleküllerinin de benzer değişikliklere uğradığı yer vardır. Bir nükleer reaktörde trityum elde etmek, lityum-6 izotopunu güçlü bir nötron akışıyla ışınlamakla da mümkündür.
Hidrojen bombasının gelişimi ve ilk testleri
Yapılan kapsamlı bir teorik analiz sonucunda, SSCB ve ABD'den uzmanlar, döteryum ve trityum karışımının, termonükleer füzyon reaksiyonunun başlatılmasını kolaylaştırdığı sonucuna vardılar. Bu bilgiyle donanan ABD'li bilim adamları geçen yüzyılın 50'li yıllarında bir hidrojen bombası oluşturmaya başladı. Ve 1951 ilkbaharında, Enyvetok bölgesinde (Pasifik Okyanusunda bir atol) bir test yapıldı, ancak daha sonra sadece kısmi termonükleer füzyon sağlandı.
Bir yıldan biraz daha fazla bir süre geçti ve Kasım 1952'de TNT'de yaklaşık 10 Mt gücündeki bir hidrojen bombasının ikinci testi yapıldı. Bununla birlikte, bu patlamaya, modern anlamda termonükleer bir bombanın patlaması denir: aslında, cihaz, sıvı döteryumla doldurulmuş büyük bir kap (üç katlı evin büyüklüğü) idi.
Rusya'da da atom silahlarının geliştirilmesini ve A.D. projesinin ilk hidrojen bombasını üstlendiler. Sakharov, 12 Ağustos 1953'te Semipalatinsk test bölgesinde test edildi. RDS-6 (bu tür kitle imha silahı Sakharov'un “pufu” olarak adlandırılmıştı, çünkü planı, şarj başlatıcıyı çevreleyen döteryum katmanlarının sıralı konuşlandırılmasını ima ediyordu) 10 Mt gücüne sahipti. Bununla birlikte, Amerikan “üç katlı bina” nın aksine, Sovyet bombası kompaktdı ve derhal düşmanın topraklarına stratejik bir bombardıman saldırısının bulunduğu yere teslim edilebilir.
Mücadeleyi kabul eden Mart 1954'te ABD, Bikini Atoll'daki (Pasifik Okyanusu) test alanında daha güçlü bir hava bombası (15 Mt) patlaması yaptı. Test, bazıları patlamanın merkez üssünden yüzlerce kilometre yağışla geçen çok miktarda radyoaktif maddenin atmosfere salınmasının nedeni idi. Japon gemisi "Happy Dragon" ve Rogelap adasına kurulan cihazlar radyasyonda keskin bir artış kaydetti.
Hidrojen bombasının patlaması sırasında meydana gelen işlemlerin bir sonucu olarak, kararlı ve güvenli bir helyum oluştuğundan, radyoaktif emisyonların, termonükleer füzyonun atom patlayıcısından gelen kirlilik seviyesini aşmaması beklenmektedir. Ancak, gerçek radyoaktif serpinti hesaplamaları ve ölçümleri, hem miktar hem de kompozisyon bakımından büyük ölçüde değişmiştir. Bu nedenle ABD liderliği, bu silahın tasarımını çevre ve insan üzerindeki etkilerini tam olarak incelemeye kadar geçici olarak askıya alma kararı aldı.
Video: SSCB'deki testler
Çar Bombası - SSCB Thermonuclear Bomb
Hidrojen bombaları tonaj zincirindeki yağ noktası SSCB tarafından 30 Ekim 1961'de 50 megatonluk (tarihin en büyüğü) "Çar bomba" testi Novaya Zemlya'da yapıldığı zaman - AD araştırma grubunun uzun süreli çalışmasının sonucu olarak belirlendi Sakharov. Patlama 4 kilometre yükseklikte gürledi ve dünyadaki cihazlara üç kez şok dalgaları kaydedildi. Testin herhangi bir başarısızlığı ortaya çıkarmamasına rağmen, bomba hiçbir zaman hizmete girmedi. Fakat Sovyetler tarafından bu tür silahlara sahip olunması gerçeği, tüm dünyada silinmez bir etki yaratırken, Birleşik Devletler'de nükleer cephaneliğin tonajını almayı bıraktılar. Rusya'da, sırayla, savaş başlıkları ile mücadele görevindeki hidrojen yüklerini getirmeyi bırakmaya karar verdiler.
Hidrojen bombasının prensibi
Hidrojen bombası, patlaması birkaç işlemin sıralı akışını gerektiren en karmaşık teknik cihazdır.
İlk olarak, WB'nin (minyatür atom bombası) kabuğu içinde başlatıcı yükün patlaması vardır; bu, nötronların güçlü bir şekilde fırlamasını ve ana yükte termonükleer füzyonun başlatılması için gerekli olan yüksek bir sıcaklığın yaratılmasını sağlar. Bir lityum döteryum astarının büyük bir nötron bombardımanı başlar (döteryumun lityum-6 izotop ile birleştirilmesiyle üretilir).
Nötronların etkisi altında, lityum-6 trityum ve helyuma bölünür. Bu durumda atomik sigorta, patlatılmış bombanın kendisinde termonükleer füzyonun oluşması için gerekli bir malzeme kaynağı haline gelir.
Bir trityum ve döteryum karışımı, bunun sonucunda bombanın içindeki sıcaklıkta hızlı bir artış olduğu ve daha fazla ve daha fazla hidrojen içeren bir termonükleer reaksiyonu tetikler.
Hidrojen bombasının çalışma prensibi, gözlemciye ani görünen bu işlemlerin çok hızlı bir akışını (şarj cihazı ve ana elemanların yerleşimi buna katkıda bulunur) ifade eder.
Superbomb: bölünme, sentez, bölme
Yukarıda tarif edilen işlemlerin sırası, trityum ile döteryum reaksiyonunun başlamasından sonra sona erer. Dahası, daha ağır olanların sentezinden ziyade nükleer fisyon kullanmaya karar verildi. Trityum ve döteryum çekirdeklerinin kaynaşmasından sonra, uranyum-238 fisyonunun başlangıcını başlatmak için yeterli enerjiye sahip olan serbest helyum ve hızlı nötronlar salınır. Hızlı nötronlar, bir süper bombanın uranyum kabuğundan atomları bölebilir. Bir ton uranyumun bölünmesi, 18 Mt. Bu durumda, enerji yalnızca bir patlama dalgasının yaratılması ve muazzam miktarda ısının serbest bırakılması için harcanır. Uranyumun her atomu iki radyoaktif "parçaya" düşer. Çeşitli kimyasal elementlerden (en fazla 36) ve yaklaşık iki yüz radyoaktif izotoptan oluşan bir "buket" oluşturur. Bu nedenle patlamanın merkez üssünden yüzlerce kilometre uzakta sayısız radyoaktif serpinti meydana geldi.
“Demir perde” nin düşmesinden sonra, SSCB'nin 100 Mt kapasiteli bir “bomba Kralı” geliştirmeyi planladığı öğrenildi. O zamanlar bu kadar büyük bir yükü taşıyabilecek bir uçak bulunmamasından dolayı, fikir 50 Mt bomba lehine terk edildi.
Hidrojen bomba patlamasının sonuçları
Şok dalgası
Hidrojen bomba patlaması büyük çapta yıkım ve sonuçlar doğuruyor ve birincil (açık, doğrudan) etki üç yönlü bir karaktere sahip. Tüm doğrudan etkilerin en belirgin olanı ultra yüksek yoğunluklu bir şok dalgasıdır. Yıkıcı kabiliyeti, patlamanın merkez üssünden uzaklaştıkça azalır ve ayrıca bombanın kendisinin gücüne ve yükün patladığı yüksekliğe de bağlıdır.
İsı etkisi
Patlamadan gelen ısının etkisi, şok dalgasının gücü ile aynı faktörlere bağlıdır. Ancak bunlara bir tane daha eklendi - hava kütlelerinin şeffaflık derecesi. Sis veya hafif bir bulutluluk bile, bir ısı flaşının ciddi yanmalara ve görme kaybına neden olabileceği lezyon yarıçapını büyük ölçüde azaltır. Hidrojen bomba patlaması (20 Mt'nin üzerinde), 5 km mesafedeki betonu eritebilecek, 10 km mesafedeki küçük bir gölden hemen hemen tüm suyu su buharlaştıracak, düşman düşman insan gücünü, ekipman ve aynı binadaki binaları tahrip edecek kadar inanılmaz miktarda termal enerji üretir. . Ortada, kalın bir camsı kütle tabakası (yaklaşık anında anında eriyen ve hemen anında eriyen, cama dönüşen birkaç metre kaya) kaplı olan bir merkezde 1-2 km çapında ve 50 m derinliğe sahip bir huni oluşturulmuştur.
Gerçek testler sırasında elde edilen hesaplamalara göre, insanlar aşağıdaki durumlarda hayatta kalma şansı% 50 alır:
- Patlamanın merkez üssünden 8 km uzaklıkta (yeraltı) bir beton barınakta bulunurlar;
- EV'ye 15 km mesafedeki konut binalarında bulunur;
- Zayıf görünürlükte, EV'den 20 km'den daha uzak bir açık alanda olacaklardır (“temiz” bir atmosfer için, bu durumda minimum mesafe 25 km'dir).
EV'den uzaklaştıkça, kendilerini açık bir alanda bulan insanlarda hayatta kalma olasılığı çarpıcı bir şekilde artmaktadır. Böylece, 32 km mesafede,% 90-95 olacak. Patlamanın birincil etkisinin sınırı, 40-45 km yarıçapıdır.
ateştopu
Hidrojen bomba patlamasının bir başka belirgin etkisi, ateş topu içerisine sokulan devasa yanıcı madde kütlelerinin bir sonucu olarak oluşan kendi kendine devam eden yangın fırtınasıdır (kasırgalar). Ancak, buna rağmen, patlamanın etki derecesine göre en tehlikeli, çevrelerindeki yaklaşık 10 kilometre radyasyon kirliliği olacaktır.
nükleer atık
Patlamadan sonra ortaya çıkan ateş topu hızlıca büyük miktarlarda radyoaktif parçacıklarla doludur (ağır çekirdekli ayrışma ürünleri). Parçacık büyüklüğü o kadar küçüktür ki, üst atmosferde oldukları için orada çok uzun süre kalabilirler. Ateş topunun yeryüzündeki yüzeyine ulaştığı her şey anında kül ve toza dönüşür ve ardından ateş direğine çekilir. Alev girdapları, bu parçacıkları yüklü parçacıklarla karıştırır, tehlikeli bir radyoaktif toz karışımı oluşturur; bu, uzun süre boyunca uzanan granüllerin çökeltilmesi işlemidir.
Kaba tozlar oldukça hızlı bir şekilde çöker, ancak ince tozlar hava yoluyla uzun mesafelerde taşınır ve yavaş yavaş yeni oluşan buluttan düşer. EV'nin yakın çevresinde en büyük ve en yüklü partiküller biriktirilir ve gözle görülebilen kül partikülleri hala ondan yüzlerce kilometre uzakta bulunabilir. Birkaç santimetre kalınlığında ölümcül bir örtü oluştururlar. Ona yakın olan herkes ciddi bir radyasyon dozu alma riskiyle karşı karşıya kalır.
Daha küçük ve ayırt edilemeyen parçacıklar atmosferde yıllarca "yüzebilir", Dünya'nın etrafını birçok kez bükebilir. Yüzeye düştüklerinde, radyoaktiviteyi kaybediyorlar. 28 yıl yarı ömre sahip ve bu süre boyunca istikrarlı bir radyasyon üreten en tehlikeli stronsiyum-90. Görünümü dünyadaki enstrümanlar tarafından belirlenir. Çimlere ve yeşilliklere "iniş", gıda zincirlerine karışıyor. Bu nedenle inceleme sırasında test yerlerinden binlerce kilometre uzakta olan insanlar, kemiklerinde biriken stronsiyum-90'ı buldu. İçeriği son derece küçük olsa bile, “radyoaktif atıkları depolamak için bir yer” olma olasılığı, bir insan için iyi sonuç vermez ve bu, kemik habis tümörlerinin gelişmesine yol açar. Rusya'nın (diğer ülkelerin yanı sıra) deneme bölgelerine yakın hidrojen bombaları başlattığı bölgelerde, bir kez daha bu tür silahların önemli sonuçlar bırakma yeteneğini ispatlayan radyoaktif bir arka plan hala gözlenmektedir.
