Bomba H (znana również jako wodoru bomby , fuzyjnego bomby lub bomby termojądrowej ) jest bomba jądrowego którego głównym energii pochodzi z syntezy lekkich jąder.
Mocniejsza i bardziej złożona niż bomba atomowa - znana jako bomba A - bomba H jest podzielona na dwa etapy:
Już w 1940 roku węgiersko - amerykański fizyk jądrowy Edward Teller dostrzegł możliwość wykorzystania ogromnej mocy cieplnej (umożliwiającej osiągnięcie temperatury 10 8 K , czyli stu milionów kelwinów , czyli stopni Celsjusza ) wytworzonej przez eksplozję. o bombie A wyzwolić proces syntezy jądrowej. W 1941 roku Teller dołączył do Projektu Manhattan , którego celem jest opracowanie bomby atomowej.
Po wstępnych pracach w Chicago z Enrico Fermim iw Berkeley z Robertem Oppenheimerem , Teller udał się do Los Alamos National Laboratory, aby pracować nad bombą atomową pod kierunkiem Oppenheimera. Ale biorąc pod uwagę trudność wykonania bomby termojądrowej, ślad bomby wodorowej nie jest podążany, ku wielkiemu rozczarowaniu Tellera.
W 1949 roku , po tym, jak Sowieci zdetonowali własną rękę rozszczepienie bombardować29 sierpniaanalizy amerykańskich służb wywiadowczych pokazują, że jest to bomba wykorzystująca pluton . Monopol Stanów Zjednoczonych już nie istnieje, a wiadomości wywołują poważny szok psychologiczny. Rzeczywiście, Amerykanie wierzyli, że mogą utrzymać monopol na broń nuklearną przez dziesięć lat. Następnie wyruszają w nową epicką opowieść o poszukiwaniu bomby potężniejszej niż bomba atomowa: bomba termojądrowa.
Prezydent Stanów Zjednoczonych Harry S. Truman zwraca się zatem do krajowego laboratorium w Los Alamos o opracowanie bomby działającej dzięki fuzji jąder. Oppenheimer sprzeciwia się tej decyzji, uważając ją za kolejny instrument ludobójstwa. Teller został wtedy mianowany menadżerem programu. Jednak jego model, choć rozsądny, nie osiąga zamierzonego celu.
Polsko-amerykański matematyk Stanisław Marcin Ulam we współpracy z CJ Everettem przeprowadza szczegółowe obliczenia, z których wynika, że model Tellera jest nieefektywny. Następnie Ulam sugeruje metodę, która zostanie zachowana. Umieszczając bombę rozszczepialną na jednym końcu i materiał termojądrowy na drugim końcu obudowy, możliwe jest skierowanie fal uderzeniowych wytwarzanych przez bombę rozszczepieniową. Fale te ściskają i „zapalają” paliwo termojądrowe.
Na początku Teller obala ten pomysł, a następnie rozumie jego zalety, ale sugeruje użycie raczej promieniowania niż fal uderzeniowych do kompresji materiału termojądrowego. Pierwsza bomba wodorowa , Ivy Mike , wybucha nad atolem Eniwetok (w pobliżu atolu Bikini , na Oceanie Spokojnym )1 st listopad 1.952i to ku zadowoleniu Tellera, pomimo sprzeciwu znacznej części społeczności naukowej. Ta bomba była moc 10,4 mln ton .
„Implozja promieniowania” jest obecnie standardową metodą tworzenia bomb termojądrowych. Dwaj twórcy, Ulam i Teller, również opatentowali swoją bombę wodorową.
Typowe urządzenie termojądrowe ma dwa etapy, pierwszy etap, w którym inicjowana jest eksplozja, i drugi etap, miejsce głównego wybuchu termojądrowego.
Moc pierwszego stopnia i jego zdolność do wywołania wybuchu wtórnego jest zwiększana (wzbogacana) przez mieszaninę trytu , który ulega reakcji fuzji jądrowej z deuterem . Fuzja generuje dużą ilość neutronów , które znacznie zwiększają rozszczepienie wysoko wzbogaconego plutonu lub uranu obecnego w etapach. Takie podejście jest stosowane w nowoczesnej broni, aby zapewnić wystarczającą moc pomimo znacznego zmniejszenia rozmiaru i wagi.
Sama bomba otoczona jest strukturą, która pozwoli na zatrzymanie ogromnego wkładu promieni rentgenowskich powstałych w wyniku wybuchu bomby rozszczepialnej. Fale te są następnie przekierowywane w celu ściśnięcia materiału fuzyjnego i wtedy może rozpocząć się całkowita eksplozja bomby.
Bomba o architekturze Teller-Ulam jest tym samym, co bomba termojądrowa.
Reakcje obejmujące połączenie może być w sposób następujący (A będąc 2 H deuteru jądro , T a 3 H trytu jądro , n jest neutronów i p protonów , on jest hel jądro )
1. D + T → 4 He + n + 17,6 MeV 2. D + D → 3 He + n + 3,3 MeV 3. D + D → T + p + 4,0 MeV 4. T + T → 4 He + 2 n 5. 3 He + D → 4 He + p 6. 6 Li + n → T + 4 He 7. 7 Li + n → T + 4 He + nPierwsza z tych reakcji (fuzja deuteru z trytem) jest stosunkowo łatwa do rozpoczęcia, temperatura i warunki sprężania są w zasięgu wysokiej jakości chemicznych materiałów wybuchowych. Samo w sobie jest niewystarczające, aby wywołać eksplozję termojądrową, ale można je wykorzystać do przyspieszenia reakcji: kilka gramów deuteru i trytu w środku rozszczepialnego rdzenia wytworzy duży strumień neutronów, co znacznie zwiększy szybkość spalania materiał rozszczepialny. Wytworzone neutrony mają energię 14,1 MeV , która jest wystarczająca do spowodowania rozszczepienia U-238, prowadzącego do reakcji rozszczepienia-syntezy-rozszczepienia. Inne reakcje mogą zachodzić tylko wtedy, gdy pierwotna eksplozja jądrowa wytworzyła niezbędne warunki temperatury i kompresji.
Eksplozja bomby wodorowej następuje w bardzo krótkim odstępie czasu: 6 × 10 -7 s lub 600 ns . Reakcja rozszczepienia wymaga 550 ns, a syntezy 50 ns .
Bomby termojądrowe mają jakościowo podobne skutki do innych broni jądrowych. Jednak są one generalnie silniejsze niż bomby atomowe, więc efekty mogą być ilościowo znacznie większe.
„Klasyczną” stosunek energii uwalnianej w wyniku wybuchu bomby rozszczepienia wynosi około 14 kt z TNT (lub 14000 t ), tonę TNT rozwijającym 10 9 cal lub 4.184 x 10 9 J . Z założenia maksymalna wartość prawie nie przekracza 700 kt .
Dla porównania, bomby wodorowe byłyby teoretycznie co najmniej 1000 razy silniejsze niż Little Boy , bomba atomowa zrzucona w 1945 roku na Hiroszimę . Na przykład Ivy Mike , pierwsza amerykańska bomba termojądrowa, wyzwoliła energię około 10 400 kt ( 10,4 Mt ). Najpotężniejszy wybuch w historii było to, że z Car Bomba radzieckiego, który miał służyć jako test bombardować 100 Mt : jego moc była 57 Mt . Jest to rodzaj bombę „FFF” (Rozszczepienie fuzyjnego, rozszczepienia), ale „ograniczone”: w 3 p podłoga jest obojętny. Chruszczow wyjaśni, że chodziło o nie „rozbicie wszystkich luster Moskwy” .
Maksymalną energię wydzielaną przez bombę termojądrową można zwiększać w nieskończoność (przynajmniej na papierze). Car Bomba odłączony 2,84 x 10 17 J .
W konstrukcji niektórych radzieckich, a później rosyjskich bomb wodorowych zastosowano inne podejście, warstwowe zamiast oddzielnych komponentów, co pozwoliło ZSRR na posiadanie pierwszych przenośnych bomb wodorowych (a zatem nadających się do użycia w bombardowaniu). Pierwszy wybuch radzieckiej bomby wodorowej miał miejsce12 sierpnia 1953, jest to test RDS-6 (nazwany przez Amerykanów Joe 4 ), który był raczej „domieszkowaną” bombą atomową. ZSRR wykorzysta następnie koncepcję Tellera-Ulama, (ponownie) odkrytą przez Andrieja Sacharowa .
Brytyjski nie miał dostęp do amerykańskiej technologii zaprojektować swoją bombę fuzji i sięgnął aż do roku 1957, aby odnieść sukces w produkcji bomby kilku megaton .
The Republiki Ludowej (1967) i Francji (1968) zostały zbudowane i przetestowane Megaton „H” bomby. Z powodu tajemnicy otaczającej broń jądrową, struktura Teller-Ulam została „odkryta na nowo” (we Francji przez Michela Carayola ).
W Indiach twierdzi, że zrobili to samo, ale kilku ekspertów, odnosząc się do zapisów sejsmograf , kwestionuje tego rezultatu.
Korea Północna twierdziła, że zaprojektowane i skutecznie przetestowaniu6 stycznia 2016 r, bomba H. Amerykański Instytut Geologii (USGS) i Południowokoreańska Agencja Meteorologiczna wykryły trzęsienie ziemi o sile od 4,2 do 5,1: zbyt słabe według ekspertów, aby potwierdzić autentyczność bomby termojądrowej. Ten kraj twierdzi również, że przetestował3 września 2017 rwydaje się, że bomba wodorowa zakończyła się sukcesem, ponieważ różne agencje rządowe wykryły znaczące trzęsienia ziemi spowodowane przez człowieka. Szacunkowa wielkość tego trzęsienia ziemi wyniosła 6,3.
Wojsko mówi o „czystej” bombie wodorowej, gdy mniej niż 50% jej całkowitej energii pochodzi z reakcji rozszczepienia. Rzeczywiście, sama fuzja nie daje bezpośrednio żadnego radioaktywnego związku. Opad radioaktywny z „czystym” H-bomb byłoby zatem a priori mniej znaczący niż z konwencjonalnych A-bomby o tej samej mocy, podczas gdy inne efekty pozostają równie katastrofalne. Różnica wynika z projektu etapu syntezy. Jeśli podkładka jest uranem, pęknie, uwalniając połowę mocy bomby, ale powodując 90% opadu. Zamieniając ją na wtyczkę wykonaną z innego ciężkiego, ale nierozszczepialnego metalu, takiego jak ołów , bomba straci połowę swojej mocy, ale przy znacznie niższym opadzie.
Wśród wypadków z działającymi bombami wodorowymi szczególnie znane były dwa:
Jednak termojądrowy charakter tych bomb nie wpłynął na te wypadki, a prawidłowy zapłon drugiego stopnia jest niemożliwy w przypadkowych okolicznościach.