Северная Корея заявила об успешном проведении испытаний водородной бомбы. разобралась, чем это оружие отличается от атомной бомбы.

В воскресенье, 3 сентября, Северная Корея объявила о проведении испытания усовершенствованной водородной бомбы, также известной как термоядерная бомба. Тем самым Пхеньян отошел от экспериментов с ядерным оружием первого поколения. В чем же разница между атомной и более совершенной водородной бомбой?

Процесс детонации

Фундаментальное различие состоит в процессе детонации. Взрывная сила атомной бомбы — такой, которая была сброшена на Хиросиму и Нагасаки, — это результат внезапного высвобождения энергии, которое происходит вследствие расщепления ядра тяжелого химического элемента, например, плутония. Это процесс деления.

Через несколько лет после создания в США первой атомной бомбы, испытания которой прошли в штате Нью-Мексико, американцы разработали оружие, действие которого было основано на той же технологии, но с усовершенствованным процессом детонации для более сильного взрыва. Это оружие впоследствии получило название термоядерной бомбы.

Процесс детонации такого оружия состоит из нескольких этапов и начинается с детонации атомной бомбы. В результате этого первого взрыва возникает температура в несколько миллионов градусов. Это создает достаточно энергии для сближения двух ядер настолько, чтобы они могли соединиться. Эта вторая стадия называется синтезом.

Термоядерная бомба, действующая по принципу Теллера-Улама, состоит из двух ступеней: триггера и контейнера с термоядерным горючим. Триггер - это небольшой плутониевый ядерный заряд с усилением мощностью в несколько килотонн. Назначение триггера - создать необходимые условия для инициирования термоядерной реакции - высокую температуру и давление.

Контейнер с термоядерным горючим - основной элемент бомбы. Внутри него находится термоядерное горючее - дейтерид лития-6 - и, расположенный по оси контейнера, плутониевый стержень, играющий роль запала термоядерной реакции. Оболочка контейнера может быть изготовлена как из урана-238 так и из свинца.

Контейнер покрывается слоем нейтронного поглотителя (соединений бора) для защиты термоядерного топлива от преждевременного разогрева потоками нейтронов после взрыва триггера. Расположенные соосно триггер и контейнер заливаются специальным пластиком, проводящим излучение от триггера к контейнеру, и помещаются в корпус бомбы, изготовленный из стали или алюминия.

При взрыве триггера 80 % энергии выделяется в виде мощного импульса мягкого рентгеновского излучения, которое поглощается оболочкой второй ступени и пластиковым наполнителем, который превращается в высокотемпературную плазму под большим давлением. В результате резкого нагрева урановой (свинцовой) оболочки происходит абляция вещества оболочки и появляется реактивная тяга, которая вместе с давлениями света и плазмы обжимает вторую ступень. При этом её объём уменьшается в несколько тысяч раз, и термоядерное топливо нагревается до огромных температур.

Однако давление и температура ещё недостаточны для запуска термоядерной реакции, создание необходимых условий обеспечивает плутониевый стержень, который в результате сжатия переходит в надкритическое состояние - начинается ядерная реакция внутри контейнера. Испускаемые плутониевым стержнем в результате деления ядер плутония нейтроны взаимодействуют с ядрами лития-6, в результате чего получается тритий, который далее взаимодействует с дейтерием.

А Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…

Форма играет роль

По словам экспертов, последняя бомба, испытанная Северной Кореей, значительно отличалась от предыдущих и представляла собой разделенное на камеры устройство. Это позволяет предположить, что речь идет о двухступенчатой водородной бомбе.

«На фотографиях видна более завершенная форма возможной водородной бомбы, где первичная атомная бомба и вторичная стадия синтеза скомбинированы друг с другом в форме песочных часов», — объяснил Ли Чун Гуан, старший научный сотрудник южнокорейского государственного Института научных и технологических проблем.

Разная мощность

Мощность термоядерной бомбы может в сотни тысяч раз превышать мощность атомной бомбы. Взрывная сила последней часто рассчитывается в килотоннах. Одна килотонна равна тысяче тонн в тротиловом эквиваленте. Единица измерения мощности термоядерной бомбы — мегатонна, или миллион тонн в тротиловом эквиваленте.

Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря - успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Ким Чен Ын не преминул намекнуть (прямо заявить) о том, что готов в любой момент превратить оружие из оборонительного в наступательное, чем вызывал небывалый ажиотаж в прессе всего мира.

Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно. Но почему наличие у страны-агрессора водородной бомбы является столь значительным фактором для свободных стран, ведь даже ядерные боеголовки, которые у Северной Кореи имеются в достатке, еще никого так не пугали?

Что это

Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB - оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода - точно такой же процесс происходит на Солнце.

Чем водородная бомба отличается от атомной

Термоядерный синтез - процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы - самый мощный тип доступной человечеству энергии. В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.

Первое испытание

И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска - и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.

Ударная волна

Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы - сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.

Тепловой эффект

Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы - 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.

Огненный шар

Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.

Радиационное заражение

Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли - она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.

Царь-бомба

58 мегатонн - вот какая мощность у самой крупной водородной бомбы, взорванной на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.

В СМИ часто можно услышать громкие слова о ядерном оружии, но очень редко уточняется разрушительная способность того или иного взрывного заряда, поэтому как правило в один ряд ставятся термоядерные боеголовки мощностью в несколько мегатонн и атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки в конце второй мировой войны, мощность которых составляла всего от 15 до 20 килотонн, то есть в тысячу раз меньше. Что же стоит за этим колоссальным разрывом в разрушительной способности видов ядерного оружия?

Стоит за этим разная технология и принцип заряда. Если устаревшие «атомные бомбы», вроде тех, что были сброшены на Японию, работают на чистом делении ядер тяжелых металлов, то термоядерные заряды представляют из себя «бомбу в бомбе», наибольшее действие которой создает синтез гелия, а распад ядер тяжелых элементов является лишь детонатором этого синтеза.

Немного физики: тяжелые металлы – это чаще всего или уран с высоким содержанием изотопа 235 или плутоний 239. Они радиоактивны и их ядра не стабильны. Когда концентрация таких материалов в одном месте резко возрастает до определенного порога, происходит самоподдерживающаяся цепная реакция, когда нестабильные ядра, разрушаясь на части, провоцируют такой же распад соседних ядер своими осколками. При этом распаде выделяется энергия. Много энергии. Так работают взрывные заряды атомных бомб, а также ядерные реакторы АЭС.

Что касается термоядерной реакции или термоядерного взрыва, то там ключевое место отводится совсем иному процессу, а именно – синтезу гелия. При высоких температурах и давлении происходит так, что сталкиваясь, ядра водорода слипаются, создавая из себя более тяжелый элемент – гелий. При этом также выделяется огромное количество энергии, чему свидетельство – наше Солнце, где постоянно происходит этот синтез. В чем преимущества термоядерной реакции:

Во-первых, нет ограничения в возможной мощности взрыва, ведь он зависит исключительно от количества материала, из которого осуществляется синтез (чаще всего в качестве такого материала используют дейтерид лития).

Во-вторых, нет продуктов радиоактивного распада, то есть тех самых осколков ядер тяжелых элементов, что существенно снижает радиоактивное загрязнение.

Ну и в третьих, нет тех колоссальных сложностей в производстве взрывного материала, как в случае с ураном и плутонием.

Есть, правда, минус: требуется огромная температура и невероятное давление для начала такого синтеза. Вот для создания этого давления и жара, как раз требуется детонирующий заряд, работающий по принципу обыкновенного распада тяжелых элементов.

В заключении хочется сказать, что создание той или иной страной взрывного ядерного заряда чаще всего означает маломощную «атомную бомбу», а не действительно страшную и способную стереть с лица земли большой мегаполис термоядерную.

В мире существует немалое количество различных политических клубов. Большая, теперь уже, семерка, Большая двадцатка, БРИКС, ШОС, НАТО, Евросоюз, в какой-то степени. Однако ни один из этих клубов не может похвастаться уникальной функцией – способностью уничтожить мир таким, каким мы его знаем. Подобными возможностями обладает «ядерный клуб».

На сегодняшний день существует 9 стран, обладающих ядерным оружием:

• Россия;
• Великобритания;
• Франция;
• Индия
• Пакистан;
• Израиль;
• КНДР.

Страны выстроены по мере появления у них в арсенал ядерного оружия. Если бы список был выстроен по количеству боеголовок, то Россия оказалась бы на первом месте с ее 8000 единицами, 1600 из которых можно запускать хоть сейчас. Штаты отстают всего на 700 единиц, но «под рукой» у них на 320 зарядов больше.«Ядерный клуб» — понятие сугубо условное, никакого клуба на самом деле нет. Между странами есть ряд соглашений по нераспространению и сокращению запасов ядерного оружия.

Первые испытания атомной бомбы, как известно, произвела США еще в 1945. Это оружие было испытано в «полевых» условиях Второй Мировой на жителях японских городов Хиросима и Нагасаки. Они действуют по принципу деления. Во время взрыва запускается цепная реакция, которая провоцирует деления ядер на два, с сопутствующим высвобождением энергии. Для этой реакции в основном используют уран и плутоний. С этими элементами и связаны наши представления о том, из чего делаются ядерные бомбы. Так как в природе уран встречается лишь в виде смеси трех изотопов, из которых только один способен поддерживать подобную реакцию, необходимо производить обогащение урана. Альтернативой является плутоний-239, который не встречается в природе, и его нужно производить из урана.

Если в урановой бомбе идет реакция деления, то в водородной реакция слияния - в этом суть того, чем отличается водородная бомба от атомной. Все мы знаем, что солнце дает нам свет, тепло, и можно сказать жизнь. Те же самые процессы, что происходят на солнце, могут с легкостью уничтожать города и страны. Взрыв водородной бомбы рожден реакцией синтеза легких ядер, так называемого термоядерного синтеза. Это «чудо» возможно благодаря изотопам водорода – дейтерию и тритию. Собственно поэтому бомба и называется водородной. Также можно увидеть название «термоядерная бомба», по реакции, которая лежит в основе этого оружия.

После того, как мир увидел разрушительную силу ядерного оружия, в августе 1945 года, СССР начало гонку, которая продолжалась до момента его распада. США первыми создали, испытали и применили ядерное оружие, первыми произвели подрыв водородной бомбы, но на счет СССР можно записать первое изготовление компактной водородной бомбы, которую можно доставить противнику на обычном Ту-16. Первая бомба США была размером с трехэтажный дом, от водородной бомбы такого размер мало толку. Советы получили такое оружие уже в 1952, в то время как первая «адекватная» бомба Штатов была принята на вооружение лишь в 1954. Если оглянуться назад и проанализировать взрывы в Нагасаки и Хиросиме, то можно прийти к выводу, что они не были такими уж мощными. Две бомбы в сумме разрушили оба города и убили по разным данным до 220 000 человек. Ковровые бомбардировки Токио в день могли уносить жизни 150-200 000 человек и без всякого ядерного оружия. Это связано с малой мощностью первых бомб — всего несколько десятков килотонн в тротиловом эквиваленте. Водородные же бомбы испытывали с прицелом на преодоление 1 мегатонны и более.

Первая Советская бомба была испытана с заявкой на 3 Мт, но в итоге испытывали 1.6 Мт.

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.

Как было сказано ранее, принцип действия водородной бомбы основан на реакции синтеза. Термоядерный синтез — это процесс слияния двух ядер в одно, с образованием третьего элемента, выделением четвертого и энергии. Силы, отталкивающие ядра, колоссальны, поэтому для того, чтобы атомы сблизилась достаточно близко для слияния, температура должна быть просто огромной. Ученые уже который век ломают голову над холодным термоядерным синтезом, так сказать пытаются сбросить температуру синтеза до комнатной, в идеале. В этом случае человечеству откроется доступ к энергии будущего. Что же до термоядерной реакции в настоящее время, то для ее запуска по-прежнему нужно зажигать миниатюрное солнце здесь на Земле — обычно в бомбах используют урановый или плутониевый заряд для старта синтеза.

Помимо описанных выше последствий от использования бомбы в десятки мегатонн, водородная бомба, как и любое ядерное оружие, имеет ряд последствий от применения. Некоторые люди склонны считать, что водородная бомба — «более чистое оружие», чем обычная бомба. Возможно, это связано с названием. Люди слышат слово «водо» и думают, что это как-то связано с водой и водородом, а следовательно последствия не такие плачевные. На самом деле это конечно не так, ведь действие водородной бомбы основано на крайне радиоактивных веществах. Теоретически возможно сделать бомбу без уранового заряда, но это нецелесообразно ввиду сложности процесса, поэтому чистую реакцию синтеза «разбавляют» ураном, для увеличения мощности. При этом количество радиоактивных осадков вырастает до 1000%. Все, что попадает в огненный шар, будет уничтожено, зона в радиусе поражения станет необитаемой для людей на десятилетия. Радиоактивные осадки могут нанести вред здоровью людей в сотнях и тысячах километров. Конкретные цифры, площадь заражения можно рассчитать, зная силу заряда.

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.

Теория ядерной зимы постоянно подвергается критике, ее последствия выглядят немного раздутыми. Однако не стоит сомневаться в ее неминуемом наступлении при каком-либо глобальном конфликте с применением водородных бомб.

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.

Согласно сообщениям новостей, Северная Корея угрожает протестировать водородную бомбу над Тихим океаном. В ответ президент Трамп назначает новые санкции для частных лиц, компаний и банков, которые ведут бизнес с страной.

«Я думаю, что это может быть испытание водородной бомбы на беспрецедентном уровне, возможно, над Тихоокеанским регионом», — сказал на этой неделе в ходе встречи на Генеральной Ассамблее Организации Объединенных Наций в Нью-Йорке министр иностранных дел Северной Кореи Ри Йонг Хо. Ри добавил, что «это зависит от нашего лидера».

Атомная и водородная бомба: отличия

Водородные бомбы или термоядерные бомбы являются более мощными, чем атомные или «делящие» бомбы. Отличия между водородными бомбами и атомными бомбами начинается с атомного уровня.

Атомные бомбы, как и те, которые использовались для опустошения японских городов Нагасаки и Хиросимы во время Второй мировой войны, работают путем расщепления ядра атома. Когда нейтроны или нейтральные частицы ядра расщепляются, некоторые попадают в ядра соседних атомов, разделяя их тоже. Результатом является очень взрывная цепная реакция. По данным Союза ученых, бомбы упали на Хиросиму и Нагасаки с мощностью 15 килотонн и 20 килотонн т.э.

Напротив, первое испытание термоядерного оружия или водородной бомбы в Соединенных Штатах в ноябре 1952 года привело к взрыву порядка 10 000 килотонн тротила. Термоядерные бомбы начинаются с той же реакции деления, которая управляет атомными бомбами, — но большая часть урана или плутония в атомных бомбах фактически не используется. В термоядерной бомбе дополнительный шаг означает, что появляется больше взрывной мощности бомбы.

Во-первых, воспламеняющийся взрыв сжимает сферу плутония-239, материал, который затем будет делиться. Внутри этой ямы плутония-239 находится камера газообразного водорода. Высокие температуры и давления, создаваемые делением плутония-239, заставляют атомы водорода сливаться. Этот процесс синтеза высвобождает нейтроны, которые возвращаются в плутоний-239, расщепляя больше атомов и усиливая цепную реакцию деления.

Ядерные ипытания

Правительства во всем мире используют глобальные системы мониторинга для обнаружения ядерных испытаний в рамках усилий по обеспечению соблюдения Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года. Есть 183 участника этого договора, но он не действует, поскольку ключевые страны, включая Соединенные Штаты, не ратифицировали его. С 1996 года Пакистан, Индия и Северная Корея провели ядерные испытания. Тем не менее в договоре была введена система сейсмического мониторинга, которая может отличать ядерный взрыв от землетрясения. Международная система мониторинга также включает в себя станции, которые обнаруживают инфразвук — звук, частота которого слишком низкая для ушей человека для обнаружения взрывов. Восемьдесят станций радионуклидного мониторинга по всему миру измеряют атмосферные осадки, которые могут доказать, что взрыв, обнаруженный другими системами мониторинга, был по сути ядерным.