Vodíková bomba (Hydrogen Bomb, HB, WB) je zbraň hromadného ničení, která má neuvěřitelnou destruktivní sílu (její síla je odhadována megatony v ekvivalentu TNT). Princip fungování bomby a schéma struktury je založen na využití energie termonukleární syntézy vodíkových jader. Procesy vyskytující se během výbuchu, podobné těm, které se vyskytují na hvězdách (včetně Slunce). První pokus WB, vhodný pro přepravu na dlouhé vzdálenosti (projekt A.D. Sacharova), byl veden v Sovětském svazu na místě v blízkosti Semipalatinsk.
Termonukleární reakce
Slunce obsahuje obrovské rezervy vodíku, který je pod konstantním účinkem ultra vysokého tlaku a teploty (asi 15 milionů Kelvinů). Při takové extrémní hustotě a plazmové teplotě se jádra atomů vodíku náhodně sráží. Výsledkem srážek je jaderná fúze a v důsledku toho vznik jader těžkého prvku - hélia. Reakce tohoto typu se nazývají termonukleární fúze, vyznačují se uvolněním obrovského množství energie.
Zákony fyziky vysvětlují uvolnění energie během termonukleární reakce takto: část hmoty lehkých jader, která se podílí na tvorbě těžších prvků, zůstává nevyužita a v obrovských množstvích se změní na čistou energii. Proto naše nebeské tělo ztrácí zhruba 4 miliony tun hmoty za sekundu a zároveň uvolňuje plynulý tok energie do vesmíru.
Izotopy vodíku
Nejjednodušší ze všech existujících atomů je atom vodíku. Skládá se z jediného protonu tvořícího jádro a jediný elektron, který se kolem něj otáčí. V důsledku vědeckých studií o vodě (H2O) bylo zjištěno, že v malém množství je přítomna tzv. "Těžká" voda. Obsahuje "těžké" izotopy vodíku (2H nebo deuteria), jejichž jádra obsahují kromě jednoho protonu také jeden neutron (částečně blízko hmoty k protonu, ale bez náboje).
Věda také zná tritium, třetí izotop vodíku, jehož jádro obsahuje 1 proton a 2 neutrony najednou. Trícium je charakterizováno nestabilitou a konstantním spontánním rozpadem s uvolněním energie (záření), v důsledku čehož vzniká izotop heliové. Stopy tritia se nacházejí v horních vrstvách zemské atmosféry: pod vlivem kosmických paprsků dochází k podobným změnám molekul plynů, které tvoří vzduch. Získání tritia je také možné v jaderném reaktoru ozařováním izotopu lithium-6 silným neutronovým tokem.
Vývoj a první testy vodíkové bomby
V důsledku důkladné teoretické analýzy odborníci ze SSSR a USA dospěli k závěru, že směs deuteria a tritia usnadňuje zahájení reakce termonukleární fúze. Vyzbrojeni těmito znalostmi, vědci ze Spojených států v 50. letech minulého století začali vytvářet vodíkovou bombu. A na jaře roku 1951 byl v místě Enyvetoku (atol v Tichém oceánu) proveden zkušební test, ale bylo dosaženo pouze částečné termonukleární fúze.
O něco více než rok uplynulo a v listopadu 1952 byla provedena druhá zkouška na vodíkovou bombu s výkonem asi 10 milionů tun v TNT. Tato exploze se však v moderním smyslu těžko nazývá výbuchem termonukleární bomby: ve skutečnosti se jednalo o velký kontejner (velikost třípatrového domu) naplněný kapalným deuteriem.
V Rusku se také podařilo vylepšit atomové zbraně a první vodíkovou bombu projektu A.D. Sacharov byl testován na zkušebním místě Semipalatinsk 12. srpna 1953. RDS-6 (tento typ zbraně hromadného ničení byl nazván Sacharovovým "puffem", protože jeho schéma předpokládalo postupné rozmístění deuteriových vrstev obklopujících iniciátor náboje) mělo sílu 10 milionů tun. Nicméně, na rozdíl od americké "třípodlažní budovy", sovětská bomba byla kompaktní a mohla by být okamžitě doručena na místo útoku na území nepřátel na strategickém bombardéru.
Po přijetí výzvy v březnu 1954 Spojené státy udělaly výbuch silnější letecké bomby (15 milionů tun) na zkušebním místě na atolu bikin (Tichý oceán). Zkouška byla příčinou uvolnění velkého množství radioaktivních látek do atmosféry, z nichž některé spadly se srážkami stovky kilometrů od epicentra exploze. Japonské plavidlo "Happy Dragon" a zařízení instalovaná na ostrově Rogelap zaznamenaly prudký nárůst radiace.
Vzhledem k tomu, že v důsledku procesů vyskytujících se během detonace vodíkové bomby se vytváří stabilní a bezpečný hélium, bylo očekáváno, že radioaktivní emise nesmí překročit úroveň kontaminace atomovým detonátorem termonukleární fúze. Výpočty a měření skutečného radioaktivního spadu se však značně lišily jak množstvím, tak složením. Vedení USA proto rozhodlo o dočasném pozastavení konstrukce této zbraně, dokud nebude studována jeho vliv na životní prostředí a člověka.
Video: testy v SSSR
Tsar Bomb - Termonukleární bomba SSSR
Tukový bod v řetězci vodíkových bomby byl stanoven SSSR, když 30. října 1961 byl na Novaya Zemlya proveden test "Tsar-bomba" o 50 megaton (největší v historii) - výsledek dlouhodobé práce výzkumné skupiny AD Sacharov. Výbuch hřměl v nadmořské výšce 4 kilometry a vlny šoků byly zaznamenány třikrát po celém světě. Navzdory skutečnosti, že zkouška nezjistila žádné poruchy, bomba nikdy nevstoupila do služby. Ovšem samotná skutečnost, že sovětské zbraně mají takové zbraně, zasáhla celý svět nesmazatelným dojmem, zatímco ve Spojených státech přestal získávat tonáž jaderného arzenálu. V Rusku se rozhodli opustit zavedení bojových hlavic s vodíkovými poplatky za bojovou službu.
Princip vodíkové bomby
Vodíková bomba je nejkomplexnější technické zařízení, jehož exploze vyžaduje postupný tok řady procesů.
Nejprve dochází k detonaci náboje iniciátoru uvnitř skořápky WB (miniaturní atomová bomba), což vede k silnému vysunutí neutronů ak vytvoření vysoké teploty potřebné k zahájení termonukleární fúze v hlavním náboji. Dochází k masivnímu bombardování neutronových vrstev deuteridu lithia (vyráběného kombinací deuteria s izotopem lithia-6).
Pod působením neutronů se lithium-6 rozdělí na tritium a hélium. Atomová pojistka se v tomto případě stává zdrojem materiálů nezbytných pro výskyt termonukleární fúze v samotné detonované bombě.
Směs tritia a deuteria spouští termonukleární reakci, v důsledku čehož dochází k rychlému nárůstu teploty uvnitř bomby a stále více vodíku je zapojeno do procesu.
Princip fungování vodíkové bomby znamená velmi rychlý tok těchto procesů (k tomu přispívá nabíjecí zařízení a uspořádání hlavních prvků), které jsou pro pozorovatele okamžité.
Superbomb: divize, syntéza, dělení
Sekvence výše popsaných postupů končí po začátku reakce deuteria s tritiem. Dále bylo rozhodnuto používat jaderné štěpení spíše než syntézu těžších. Po splynutí jádra tritia a deuteria se uvolní volné hélium a rychlé neutrony, které mají dostatečnou energii k zahájení náběhu štěpení uranu-238. Rychlé neutrony mohou rozdělit atomy ze skořepiny uranu. Rozdělení tony uranu vytváří energii řádově 18 milionů tun. V tomto případě se energie vynakládá nejen na vytvoření vlnobití a uvolnění obrovského množství tepla. Každý atom uranu spadá do dvou radioaktivních "fragmentů". Vytváří celou "kytici" různých chemických prvků (až 36) a asi dvě stě radioaktivních izotopů. Z tohoto důvodu vzniká řada radioaktivních spadů, zaznamenaných stovky kilometrů od epicentra výbuchu.
Po pádu "železné opony" bylo známo, že SSSR plánuje vyvinout "krále bomby" o kapacitě 100 milionů tun. Vzhledem k tomu, že v té době nebylo žádné letadlo schopné nést takové obrovské náboje, myšlenka byla opuštěna ve prospěch 50 milionů bomby.
Důsledky výbuchu vodíkové bomby
Šoková vlna
Výbuch vodíkové bomby znamená rozsáhlé zničení a následky a primární (přímý) přímý dopad má trojnásobný charakter. Nejvíce zřejmý ze všech přímých efektů je ultra-vysoká intenzita rázové vlny. Jeho destruktivní schopnost se snižuje s vzdáleností od epicentra výbuchu a také závisí na síle samotné bomby a na výšce, v níž náboj odpálí.
Tepelný efekt
Účinok tepla z výbuchu závisí na stejných faktorech jako výkon rázové vlny. Přidává se však ještě jedna - stupeň průhlednosti vzdušných mas. Mlha nebo dokonce mírná oblačnost drasticky snižuje poloměr léze, při kterém by mohlo dojít k těžkým popáleninám a ztrátě zraku. Výbuch vodíkové bomby (více než 20 milionů tun) vytváří neuvěřitelné množství tepelné energie, která je dostatečná k roztavení betonu ve vzdálenosti 5 km, odpařuje téměř veškerou vodu z malého jezera ve vzdálenosti 10 km, zničí nepřátelskou nepřátelskou pracovní sílu, vybavení a budovy ve stejné vzdálenosti . Do středu je tvořen trychtýř o průměru 1-2 km a hloubce 50 m, pokrytý hustou vrstvou skelné hmoty (několik metrů hornin s vysokým obsahem písku se téměř okamžitě roztaví a přemění se na sklo).
Podle výpočtů získaných během skutečných testů získávají lidé 50% šanci zůstat naživu, pokud:
- Jsou umístěny v konkrétním přístřešku (pod zemí), 8 km od epicentra výbuchu (EV);
- Nachází se v obytných budovách ve vzdálenosti 15 km od EV;
- Budou v otevřené oblasti ve vzdálenosti více než 20 km od EV ve špatné viditelnosti (pro "čistou" atmosféru, minimální vzdálenost v tomto případě je 25 km).
S odstupem od EV se dramaticky zvyšuje pravděpodobnost, že zůstane naživu u lidí, kteří se ocitnou na volné ploše. Takže ve vzdálenosti 32 km bude 90-95%. Poloměrem 40-45 km je limit pro primární dopad výbuchu.
Fireball
Dalším zjevným účinkem výbuchu vodíkové bomby jsou samozásobující požární bouře (hurikány), které jsou vytvořeny v důsledku ohromného množství hořlavého materiálu, který se vtahuje do ohnivé koule. Ale navzdory tomu bude nejnebezpečnějším stupněm dopadu výbuchu radiační znečištění životního prostředí v okolí desítek kilometrů.
Fallout
Ohnivá koule, která se objevila po výbuchu, je rychle vyplněna radioaktivními částicemi ve velkém množství (produkty rozkladu těžkých jader). Velikost částic je tak malá, že jsou v horní atmosféře schopni zůstat tam po velmi dlouhou dobu. Všechno, co se ohnivá koule dostala na povrch země, se okamžitě změní na popel a prach a pak se vtáhne do stožáru ohně. Vortexy plamene míchají tyto částice nabitými částicemi, čímž vytvářejí nebezpečnou směs radioaktivního prachu, přičemž proces sedimentace granulátů se táhne dlouhou dobu.
Hrubý prach se usazuje spíše rychle, ale jemný prach je nesen vzduchem na dlouhé vzdálenosti, postupně se z nově vzniklého oblaku. V bezprostřední blízkosti EV jsou uloženy největší a nejčastěji nabité částice a částice popelu, které vidí oko, se stále nacházejí ve vzdálenosti stovek kilometrů. Tvoří smrtící kryt, tlustý několik centimetrů. Každý, kdo se s ním blíží, riskuje, že dostane vážnou dávku záření.
Menší a nerozoznatelné částice mohou "plavat" v atmosféře po mnoho let a mnohokrát se ohýbaly kolem Země. V okamžiku, kdy spadnou na povrch, ztrácejí radioaktivitu. Nejnebezpečnější stroncium-90, které má poločas rozpadu 28 let a vytváří stabilní záření po celou tuto dobu. Jeho vzhled je určen nástroji po celém světě. "Přistání" na trávě a listí, se zapojí do potravinových řetězců. Z tohoto důvodu lidé, kteří jsou tisíce kilometrů od testovacích míst během vyšetření, nalezli stroncium-90, nahromaděné v kostech. I když je jeho obsah extrémně malý, vyhlídka na to, že se jedná o "místo pro ukládání radioaktivního odpadu", nevede pro člověka dobře, což vede k rozvoji maligních nádorů kostí. V oblastech Ruska (stejně jako v jiných zemích), které se nacházejí poblíž míst zkušebního spouštění vodíkových bomby, se stále vyskytuje zvýšené radioaktivní pozadí, což opět dokazuje schopnost tohoto druhu zbraně zanechat významné důsledky.
