Воднева бомба

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

ДОПОВІДЬ
Воднева бомба
Перевірив вчитель:
Кузьміна Л.Г.
Склав:
Медов М.М.
учень 9 «б»
МОУ СЗШ № 10

Водневої бомби, зброя великої руйнівної сили (порядку мегатонн у тротиловому еквіваленті), принцип дії якого заснований на реакції термоядерного синтезу легких ядер. Джерелом енергії вибуху є процеси, аналогічні процесам, що протікають на Сонці та інших зірках.
У 1961 році був зроблений найпотужніший вибух водневої бомби.
Вранці 30 жовтня в 11 год 32 хв. над Новою Землею в районі Губи Мітюші на висоті 4000 м над поверхнею суші була підірвана воднева бомба потужністю в 50 млн. т. тротилу.
Радянський Союз провів випробування найпотужнішого в історії термоядерного пристрою. Навіть в "половинному" варіанті (а максимальна потужність такої бомби становить 100 мегатонн) енергія вибуху десятикратно перевищувала сумарну потужність усіх вибухових речовин, використаних усіма воюючими сторонами за роки Другої світової війни (включаючи атомні бомби, скинуті на Хіросіму і Нагасакі). Ударна хвиля від вибуху тричі обігнула земну кулю, перший раз - за 36 г. 27 хв.
Світлова спалах був настільки яскравою, що, незважаючи на суцільну хмарність, було видно навіть з командного пункту в селищі Белуші Губа (віддаленому від епіцентру вибуху майже на 200 км). Грибоподібна хмара зросла до висоти 67 км. До моменту вибуху, поки на величезному парашуті бомба повільно опускалася з висоти 10500 до розрахункової точки підриву, літак-носій Ту-95 з екіпажем і його командиром майором Андрієм Єгоровичем Дурновцовим вже був у безпечній зоні. Командир повертався на свій аеродром підполковником, Героєм Радянського Союзу. У покинутому селищі - 400 км від епіцентру - були порушено дерев'яні будинки, а кам'яні позбулися дахів, вікон і дверей. На багато сотень кілометрів від полігону в результаті вибуху майже на годину змінилися умови проходження радіохвиль, і припинився радіозв'язок.
Бомба була розроблена В.Б. Адамський, Ю.М. Смирновим, А.Д. Сахаровим, Ю.М. Бабаєвим і Ю.А. Трутневим (за що Сахаров був нагороджений третьою медаллю Героя Соціалістичної Праці). Маса "пристрою" становила 26 тонн, для її транспортування і скидання використовувався спеціально модифікований стратегічний бомбардувальник Ту-95.
"Супербомба", як називав її А. Сахаров, не поміщалася в бомбовому відсіку літака (її довжина становила 8 метрів, а діаметр - близько 2 метрів), тому несилових частина фюзеляжу вирізали і змонтували спеціальний підйомний механізм і пристрій для кріплення бомби; при цьому в польоті вона все одно більше ніж наполовину стирчала назовні. Весь корпус літака, навіть лопаті його гвинтів, був покритий спеціальною білою фарбою, що захищає від світлового спалаху при вибуху. Такий же фарбою був покритий корпус супроводжував літака-лабораторії.
Результати вибуху заряду, який отримав на Заході ім'я «Цар-бомба», вражали:
* Ядерний «гриб» вибуху піднявся на висоту 64 км; діаметр його капелюшки досяг 40 кілометрів.
Вогненна куля розриву досяг землі і майже досяг висоти скидання бомби (тобто, радіус вогняної кулі вибуху був приблизно 4,5 кілометра).
* Випромінювання викликало опіки третього ступеня на відстані до ста кілометрів.
* На піку виділення випромінювання вибух досяг потужності в 1% від сонячної.
* Ударна хвиля, що виникла в результаті вибуху, три рази обігнула земну кулю.
* Іонізація атмосфери стала причиною перешкод радіозв'язку навіть за сотні кілометрів від полігона протягом однієї години.
* Свідки відчули удар і змогли описати вибух на відстані тисячі кілометрів від епіцентру. Також, ударна хвиля в якійсь мірі зберегла руйнівну силу на відстані тисячі кілометрів від епіцентру.
* Акустична хвиля докотилася до острова Диксон, де вибуховою хвилею повибивало вікна в будинках.
Політичним результатом цього випробування була демонстрація Радянським Союзом володіння необмеженим за потужністю зброєю масового знищення - максимальний мегатоннаж бомби з випробуваних до того моменту США був вчетверо менше, ніж у «Цар-бомби». Справді, збільшення потужності водневої бомби досягається простим збільшенням маси робочого матеріалу, так що, в принципі, немає жодних чинників, що перешкоджають створенню 100-мегатонної або 500-мегатонної водневої бомби. (Насправді, «Цар-бомба» була розрахована на 100-мегатонний еквівалент; плановану потужність вибуху урізали вдвічі, за словами Хрущова, «Щоб не розбити всі стекла в Москві»). Цим випробуванням Радянський Союз продемонстрував здатність створити водневу бомбу будь-якої потужності і засоби доставки бомби до точки підриву.
Термоядерні реакції. У надрах Сонця міститься гігантську кількість водню, що знаходиться в стані надвисокої стиску при температурі бл. 15 млн К. При таких високих температурі і щільності плазми ядра водню відчувають постійні сутички один з одним, частина з яких завершується їх злиттям і в кінцевому рахунку утворенням більш важких ядер гелію. Подібні реакції, що носять назву термоядерного синтезу, супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Згідно з законами фізики, енерговиділення при термоядерному синтезі обумовлено тим, що при утворенні більш важкого ядра частина маси увійшли до його складу легких ядер перетворюється на колосальну кількість енергії. Саме тому Сонце, володіючи гігантської масою, в процесі термоядерного синтезу щодня втрачає бл. 100 млрд. т речовини і виділяє енергію, завдяки якій стала можливою життя на Землі.
Ізотопи водню. Атом водню - найпростіший з усіх існуючих атомів. Він складається з одного протона, який є її ядром, навколо якого обертається єдиний електрон. Ретельні дослідження води (H 2 O) показали, що в ній в незначній кількості присутній «важка» вода, яка містить «важкий ізотоп» водню - дейтерій (2 H). Ядро дейтерію складається з протона і нейтрона - нейтральної частинки, за масою близькою до протона.
Існує третій ізотоп водню - тритій, в ядрі якого містяться тільки протон і два нейтрони. Тритій нестабільний і зазнає мимовільний радіоактивний розпад, перетворюючись на ізотоп гелію. Сліди тритію виявлені в атмосфері Землі, де він утворюється в результаті взаємодії космічних променів з молекулами газів, що входять до складу повітря. Тритій одержують штучним шляхом в ядерному реакторі, опромінюючи ізотоп літій-6 потоком нейтронів.
Розробка водневої бомби. Попередній теоретичний аналіз показав, що термоядерний синтез найлегше здійснити в суміші дейтерію і тритію. Прийнявши це за основу, вчені США на початку 1950 приступили до реалізації проекту зі створення водневої бомби (HB). Перші випробування модельного ядерного пристрою були проведені на полігоні Еніветок навесні 1951; термоядерний синтез був лише частковим. Значний успіх був досягнутий 1 листопада 1951 при випробуванні масивного ядерного пристрою, потужність вибуху якого склала 4  8 Мт у тротиловому еквіваленті.
Перша воднева авіабомба була підірвана в СРСР 12 серпня 1953, а 1 березня 1954 на атолі Бікіні американці висадили понад потужну (приблизно 15 Мт) авіабомбу. З того часу обидві держави проводили вибухи вдосконалених зразків мегатонної зброї.
Вибух на атолі Бікіні супроводжувався викидом великої кількості радіоактивних речовин. Частина з них випала в сотнях кілометрів від місця вибуху на японське риболовецьке судно «Щасливий дракон», а інша накрила острів Ронгелап. Оскільки в результаті термоядерного синтезу утворюється стабільний гелій, радіоактивність під час вибуху чисто водневої бомби повинна бути не більше, ніж у атомного детонатора термоядерної реакції. Проте в даному випадку прогнозовані та реальні радіоактивні опади значно різнилися за кількістю та складом.
Механізм дії водневої бомби. Послідовність процесів, що відбуваються при вибуху водневої бомби, можна представити таким чином. Спочатку вибухає що знаходиться усередині оболонки HB заряд-ініціатор термоядерної реакції (невелика атомна бомба), в результаті чого виникає нейтронна спалах і створюється висока температура, необхідна для ініціації термоядерного синтезу. Нейтрони бомбардують вкладиш з дейтериду літію - сполуки дейтерію з літієм (використовується ізотоп літію з масовим числом 6). Літій-6 під дією нейтронів розщеплюється на гелій і тритій. Таким чином, атомний запал створює необхідні для синтезу матеріали безпосередньо в самій приведеної в дію бомбу.
Потім починається термоядерна реакція в суміші дейтерію з тритієм, температура всередині бомби стрімко наростає, залучаючи до синтез все більшу і більшу кількість водню. При подальшому підвищенні температури могла б початися реакція між ядрами дейтерію, характерна для чисто водневої бомби. Всі реакції, звичайно, протікають настільки швидко, що сприймаються як миттєві.
Ділення, синтез, ділення (Супербомба). Насправді в бомбі описана вище послідовність процесів закінчується на стадії реакції дейтерію з тритієм. Далі конструктори бомби вважали за краще використовувати не синтез ядер, а їх розподіл. У результаті синтезу ядер дейтерію і тритію утворюються гелій і швидкі нейтрони, енергія яких досить велика, щоб викликати ділення ядер урану-238 (основний ізотоп урану, значно дешевший, ніж уран-235, використовуваний у звичайних атомних бомбах). Швидкі нейтрони розщеплюють атоми уранової оболонки супербомби. Розподіл однієї тонни урану створює енергію, еквівалентну 18 Мт. Енергія йде не тільки на вибух і виділення тепла. Кожне ядро ​​урану розщеплюється на два сильно радіоактивних уламку. У число продуктів розподілу входять 36 різних хімічних елементів і майже 200 радіоактивних ізотопів. Все це і складає радіоактивні опади, що супроводжують вибухи супербомбу.
Завдяки унікальній конструкції і описаного механізму дії зброя такого типу може бути зроблено як завгодно могутнім. Воно набагато дешевше атомних бомб тієї ж потужності.
Наслідки вибуху.
Ударна хвиля і тепловий ефект. Пряме (первинне) вплив вибуху супербомби носить потрійний характер. Найбільш очевидне з прямих впливів - це ударна хвиля величезної інтенсивності. Сила її впливу, що залежить від потужності бомби, висоти вибуху над поверхнею землі та характеру місцевості, зменшується з віддаленням від епіцентру вибуху. Тепловий вплив вибуху визначається тими ж факторами, але, крім того, залежить і від прозорості повітря - туман різко зменшує відстань, на якому теплова спалах може викликати серйозні опіки.
Згідно з розрахунками, при вибуху в атмосфері 20-мегатонної бомби люди залишаться живі в 50% випадків, якщо вони
1) ховаються в підземному залізобетонному притулок на відстані приблизно 8 км від епіцентру вибуху (ЕВ),
2) перебувають у звичайних міських будівлях на відстані бл. 15 км від ЕВ,
3) опинилися на відкритому місці, на відстані бл. 20 км від ЕВ.
В умовах поганої видимості і на відстані не менше 25 км, якщо атмосфера чиста, для людей, що знаходяться на відкритій місцевості, ймовірність вціліти швидко зростає з віддаленням від епіцентру, на відстані 32 км її розрахункова величина становить більше 90%. Площа, на якій виникає під час вибуху проникаюче випромінювання викликає летальний результат, порівняно невелика навіть у разі супербомби високої потужності.
Вогненна куля. У залежності від складу і маси пального матеріалу, залученого у вогненну кулю, можуть утворюватися гігантські самопідтримуються вогненні урагани, що вирують в протягом багатьох годин. Проте найнебезпечніше (хоча і вторинне) наслідок вибуху - це радіоактивне зараження навколишнього середовища.
Радіоактивні опади.
Як вони утворюються. Під час вибуху бомби виник вогненна куля наповнюється величезною кількістю радіоактивних частинок. Зазвичай ці частинки настільки малі, що, потрапивши у верхні шари атмосфери, можуть залишатися там протягом довгого часу. Але якщо вогненний куля стикається з поверхнею Землі, все, що на ній знаходиться, він перетворює на розпечені пил і попіл і втягує їх у вогняний смерч. У вихорі полум'я вони перемішуються і зв'язуються з радіоактивними частками. Радіоактивний пил, крім самої великої, осідає не відразу. Більше дрібна пил несеться виникли в результаті вибуху хмарою і поступово випадає в міру руху його за вітром. Безпосередньо в місці вибуху радіоактивні опади можуть бути надзвичайно інтенсивними - в основному це осідає на землю велика пил. У сотнях кілометрів від місця вибуху і на більш далеких відстанях на землю випадають дрібні, але все ще видимі оком частинки попелу. Часто вони утворюють схожий на сніг, який випав покрив, смертельно небезпечний для всіх, хто виявиться поблизу. Ще більш дрібні і невидимі частинки, перш ніж вони осядуть на землю, можуть мандрувати в атмосфері місяцями і навіть роками, багато разів огинаючи земну кулю. До моменту випадання їх радіоактивність значно слабшає. Найбільш небезпечним залишається випромінювання стронцію-90 з періодом напіврозпаду 28 років. Його випадання чітко спостерігається всюди в світі. Осідаючи на листі і траві, він потрапляє в харчові ланцюги, що включають і людини. Як наслідок цього, в кістках жителів більшості країн виявлені помітні, хоча і не представляють поки небезпеки, кількості стронцію-90. Накопичення стронцію-90 в кістках людини в довгостроковій перспективі дуже небезпечно, оскільки призводить до утворення кісткових злоякісних пухлин.
Тривалий зараження місцевості радіоактивними опадами. У разі військових дій застосування водневої бомби призведе до негайного радіоактивного забруднення території в радіусі бл. 100 км від епіцентру вибуху. Під час вибуху супербомби забрудненим виявиться район в десятки тисяч квадратних кілометрів. Настільки величезна площа поразки однієї-єдиної бомбою робить її абсолютно новим видом зброї. Навіть якщо Супербомба не потрапить в ціль, тобто не вдарить об'єкт ударно-тепловою дією, проникаюче випромінювання та супроводжуючі вибух радіоактивні опади зроблять навколишній простір непридатним для проживання. Такі опади можуть тривати протягом багатьох днів, тижнів і навіть місяців. Залежно від їх кількості інтенсивність радіації може досягти смертельно небезпечного рівня. Порівняно невеликого числа супербомбу достатньо, щоб повністю покрити велику країну шаром смертельно небезпечною для всього живого радіоактивного пилу. Таким чином, створення сверхбомби ознаменувало початок епохи, коли стало можливим зробити непридатними для проживання цілі континенти. Навіть через тривалий час після припинення прямого впливу радіоактивних опадів зберігатиметься небезпека, зумовлена ​​високою радіотоксичність таких ізотопів, як стронцій-90. З продуктами харчування, вирощеними на забруднених цим ізотопом грунтах, радіоактивність буде надходити в організм людини
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Доповідь
29кб. | скачати


Схожі роботи:
Атомна бомба
Воднева авіація
СРСР США і Бомба
Бомба Андрія Сахарова
Бомба для Кремля
Аневризма бомба уповільненої дії
Воднева енергетика та паливні елементи
Атомно-воднева енергетика шляху розвитку
Альтернативна воднева енергетика як елемент шкільного розділу хімії Фізико-хімічні
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru