في 16 يناير 1963 ، في خضم الحرب الباردة ، أخبر نيكيتا خروتشوف العالم أن الاتحاد السوفيتي كان يمتلك في ترسانته سلاحًا جديدًا للدمار الشامل - قنبلة هيدروجينية.
قبل عام ونصف العام من ذلك ، أنتج الاتحاد السوفياتي أقوى انفجار لقنبلة هيدروجينية في العالم - تم تفجير شحنة تبلغ سعتها أكثر من 50 ميجاوات في نوفايا زيمليا. من نواح كثيرة ، كان هذا التصريح الذي أدلى به الزعيم السوفيتي بالتحديد هو الذي جعل العالم يدرك تهديد تصعيد سباق التسلح النووي: في 5 أغسطس 1963 ، تم توقيع اتفاق في موسكو لحظر تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي والفضاء الخارجي وتحت سطح الماء.
تاريخ الخلق
كانت الإمكانية النظرية للحصول على الطاقة من خلال الاندماج النووي الحراري معروفة حتى قبل الحرب العالمية الثانية ، لكن الحرب وسباق التسلح اللاحق هما اللذان أثارا مسألة إنشاء أداة تقنية لخلق هذا التفاعل العملي. من المعروف أنه في ألمانيا في عام 1944 ، تم تنفيذ العمل لبدء الانصهار النووي الحراري عن طريق ضغط الوقود النووي باستخدام عبوات ناسفة تقليدية - لكنها لم تكن ناجحة لأنها فشلت في الحصول على درجات الحرارة والضغوط اللازمة. تقوم الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي بتطوير أسلحة نووية حرارية منذ الأربعينيات من القرن الماضي ، في وقت واحد تقريبًا يختبران أول أجهزة نووية حرارية في أوائل الخمسينيات. في عام 1952 ، نفذت الولايات المتحدة شحنة متفجرة تبلغ 10.4 ميجاتون (أي ما يعادل 450 ضعف قوة قنبلة ألقيت على ناغازاكي) على جزيرة إنيويتوك المرجانية ، وفي عام 1953 تم اختبار جهاز 400 كيلو طن في الاتحاد السوفيتي.
تصاميم الأجهزة النووية الحرارية الأولى كانت غير ملائمة للاستخدام القتالي الحقيقي. على سبيل المثال ، كان الجهاز الذي اختبرته الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1952 ، عبارة عن مبنى أرضي بارتفاع منزل من طابقين ويزن أكثر من 80 طناً. تم تخزين الوقود النووي الحراري السائل في ذلك بمساعدة وحدة تبريد ضخمة. لذلك ، في المستقبل ، تم إنتاج كميات كبيرة من الأسلحة النووية الحرارية باستخدام الوقود الصلب - الليثيوم 6 ديوتيريد. في عام 1954 ، اختبرت الولايات المتحدة جهازًا يعتمد عليه على جزيرة بيكيني ، وفي عام 1955 تم اختبار قنبلة نووية حرارية سوفيتية جديدة في موقع اختبار سيميبالاتينسك. في عام 1957 ، أجريت اختبارات القنابل الهيدروجينية في المملكة المتحدة. في أكتوبر 1961 ، تم تفجير قنبلة نووية حرارية بقوة 58 ميجاوات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في نوفايا زيمليا - وهي أقوى قنبلة تم اختبارها على الإطلاق من قبل البشرية ، والتي سقطت في التاريخ كقنبلة القيصر. 
وكان الهدف من التطوير الإضافي هو تقليل حجم بناء القنابل الهيدروجينية ، لضمان إيصالها إلى الهدف بواسطة الصواريخ الباليستية. بالفعل في الستينيات ، يمكن تخفيض كتلة الأجهزة إلى عدة مئات من الكيلوغرامات ، وبحلول السبعينيات ، يمكن للصواريخ البالستية حمل أكثر من 10 رؤوس حربية في نفس الوقت - هذه صواريخ برؤوس حربية قابلة للفصل ، ويمكن لكل جزء أن يضرب هدفه الخاص. اليوم ، لدى الولايات المتحدة وروسيا والمملكة المتحدة ترسانة اندماج ، كما تم اختبار الشحنات النووية الحرارية في الصين (في عام 1967) وفي فرنسا (في عام 1968). 
مبدأ القنبلة الهيدروجينية
يعتمد عمل القنبلة الهيدروجينية على استخدام الطاقة المنبعثة خلال تفاعل الانصهار النووي الحراري لنواة الضوء. هذا هو رد الفعل الذي يحدث في داخل النجوم ، حيث تحت تأثير درجات الحرارة الفائقة والضغط الهائل ، تصطدم نوى الهيدروجين وتندمج في نوى هيليوم أثقل. أثناء التفاعل ، يتم تحويل جزء من كتلة نوى الهيدروجين إلى كمية كبيرة من الطاقة - بفضل هذا ، تنبعث النجوم كمية هائلة من الطاقة في كل وقت. قام العلماء بنسخ هذا التفاعل باستخدام نظائر الهيدروجين - الديوتيريوم والتريتيوم ، والتي أعطت اسم "قنبلة الهيدروجين". في البداية ، تم استخدام نظائر الهيدروجين السائلة لإنتاج الشحنات ، وفي وقت لاحق تم استخدام مادة الديوتيريد الليثيوم 6 ، وهي مادة صلبة ، ومركب الديوتيريوم ، ونظير الليثيوم.
يُعتبر ديوتيريد الليثيوم 6 المكون الرئيسي لقنبلة الهيدروجين ، وهو وقود نووي حراري. يتم تخزين الديوتيريوم بالفعل فيه ، ويعد نظير الليثيوم مادة خام لتكوين التريتيوم. لبدء تفاعل الانصهار النووي الحراري ، يلزم خلق ارتفاع في درجة الحرارة والضغط ، وكذلك لعزل التريتيوم من الليثيوم 6. توفر هذه الشروط على النحو التالي. 
انفجار انفجار AN602 مباشرة بعد فصل موجة الصدمة. في هذه اللحظة ، كان قطر الكرة حوالي 5.5 كم ، وبعد بضع ثوان ارتفعت إلى 10 كم.
يتكون غلاف حاوية الوقود النووي الحراري من اليورانيوم 238 والبلاستيك ؛ ويتم وضع شحنة نووية تقليدية بعدة كيلوطن بجوار الحاوية - يطلق عليها اسم المشغل أو شحنة بادئ القنابل الهيدروجين. أثناء انفجار جهاز شحن البلوتونيوم تحت إشعاع الأشعة السينية القوية ، تتحول قشرة الحاوية إلى بلازما ، تتقلص آلاف المرات ، مما يخلق الضغط العالي اللازم ودرجة حرارة هائلة. في الوقت نفسه ، تتفاعل النيوترونات المنبعثة من البلوتونيوم مع الليثيوم 6 لتكوين التريتيوم. تتفاعل نوى الديوتيريوم والتريتيوم تحت تأثير درجات الحرارة والضغط الفائقة ، مما يؤدي إلى انفجار نووي حراري. 
يمكن أن يتسبب الضوء المنبعث من وميض الانفجار في حروق من الدرجة الثالثة على مسافة تصل إلى مائة كيلومتر. لقد التقطت هذه الصورة من مسافة 160 كم.
إذا قمت بتصنيع عدة طبقات من اليورانيوم -238 و deuteride lithium-6 ، فإن كل واحدة منها ستضيف قوتها إلى انفجار القنبلة - أي أن هذا "النفخة" يسمح لك بزيادة قوة الانفجار إلى أجل غير مسمى. بسبب هذا ، يمكن تصنيع قنبلة هيدروجينية من أي طاقة تقريبًا ، وستكون أرخص بكثير من القنبلة النووية التقليدية لنفس القوة. 
موجة زلزالية سببها الانفجار ، حلقت حول العالم ثلاث مرات. يصل ارتفاع فطر الفطر إلى 67 كم ، ويبلغ قطر "الغطاء" 95 كم. وصلت موجة الصوت إلى جزيرة ديكسون ، وتقع على بعد 800 كم من موقع الاختبار.
اختبار القنبلة الهيدروجينية RDS-6S ، 1953
تقرير
قنبلة هيدروجينية
المعلم الذي تم فحصه:
كوزمينا إل جي
جمعت بواسطة:
ميدوف م.
طالب 9 "ب"
مذكرة التفاهم №10
HYDROGEN BOMB ، سلاح ذو قدرة تدميرية كبيرة (بترتيب الميغاطون مكافئ لمادة TNT) ، ويستند مبدأه إلى تفاعل الانصهار النووي الحراري لنواة الضوء. مصادر طاقة الانفجار هي عمليات مشابهة لتلك التي تحدث على الشمس وغيرها من النجوم.
في عام 1961 ، وقع انفجار قنبلة الهيدروجين الأقوى.
في صباح يوم 30 أكتوبر في الساعة 11 و 32 دقيقة. فوق نوفايا زيمليا بالقرب من جوبا ميتيشي على ارتفاع 4000 متر فوق سطح الأرض ، تم تفجير قنبلة هيدروجينية بسعة 50 مليون طن من التروتيل.
اختبر الاتحاد السوفيتي أقوى جهاز نووي حراري في التاريخ. حتى في الإصدار "النصف" (وأقصى قوة لمثل هذه القنبلة هي 100 ميقاتون) ، تجاوزت طاقة الانفجار عشرة أضعاف القوة الكلية لجميع المتفجرات التي استخدمت من قبل جميع الأطراف المتحاربة خلال الحرب العالمية الثانية (بما في ذلك القنابل الذرية التي أسقطت على هيروشيما وناجازاكي). حولت موجة الصدمة الناجمة عن الانفجار ثلاث مرات حول الكرة الأرضية ، وهي المرة الأولى منذ 36 ساعة و 27 دقيقة.
كان وميض الضوء ساطعًا لدرجة أنه على الرغم من التغيُّر ، إلا أنه كان مرئيًا حتى من موقع القيادة في قرية Belushya Guba (على بعد 200 كيلومتر تقريبًا من مركز الانفجار). نمت سحابة الفطر على ارتفاع 67 كم. بحلول وقت الانفجار ، بينما كانت المظلة الضخمة تنحدر ببطء من ارتفاع يبلغ 10500 نقطة إلى نقطة التفجير المقدرة ، كانت الطائرة الحاملة توبوليف 95 مع الطاقم وقائدها الرائد أندريه إيغوروفيتش دورنوفتسيف في المنطقة الآمنة بالفعل. كان القائد عائداً إلى مطاره من قبل المقدم كولونيل ، بطل الاتحاد السوفيتي. في قرية مهجورة - على بعد 400 كيلومتر من مركز الزلزال - تم هدم المنازل الخشبية ، وحُرمت المنازل الحجرية من الأسطح والنوافذ والأبواب. تغيرت ظروف مرور الموجات الراديوية لمئات الكيلومترات من المكب نتيجة للانفجار لمدة ساعة تقريبًا ، وتوقفت الاتصالات اللاسلكية.
تم تطوير القنبلة بواسطة VB أدامسكي ، يو ان سميرنوف ساخاروف ، يو ان باباييف ويو. تروتنيف (الذي منحه ساخاروف الميدالية الثالثة لبطل العمل الاشتراكي). كانت كتلة "الجهاز" 26 طنًا ؛ وتم استخدام قاذفة إستراتيجية معدلة خصيصًا لتوي -95 لنقلها وتفريغها.
لم يكن "Superbomb" ، كما أطلق عليه A.Sakharov ، في حجرة القنابل للطائرة (طوله 8 أمتار وقطره حوالي 2 متر) ، لذلك تم قطع الجزء غير القابل للكهرباء من جسم الطائرة وتم تركيب آلية الرفع الخاصة وجهاز لربط القنبلة ؛ بينما كانت في الرحلة ، لا تزال أكثر من نصف عالقة بها. تم تغطية كامل جسم الطائرة ، حتى شفرات مراوحها ، بدهان أبيض خاص يحمي من وميض الضوء أثناء الانفجار. تمت تغطية نفس الطلاء بجسم مختبر الطائرات المصاحب.
كانت نتائج انفجار الشحنة التي حصلت على اسم "قنبلة القيصر" في الغرب مثيرة للإعجاب:
- ارتفاع "الفطر" النووي للانفجار إلى ارتفاع 64 كم ؛ بلغ قطر غطاء لها 40 كيلومترا.
وصل انفجار كرة النار إلى الأرض وكاد يصل إلى ذروة سقوط القنبلة (أي أن نصف قطر كرة النار في الانفجار كان حوالي 4.5 كيلومترات).
* تسبب الإشعاع في حروق من الدرجة الثالثة على مسافة تصل إلى مائة كيلومتر.
* موجة الصدمة الناتجة عن الانفجار ، ثلاث مرات حول العالم.
* تسبب تأين الغلاف الجوي في تداخل لاسلكي حتى على بعد مئات الكيلومترات من موقع الاختبار لمدة ساعة واحدة.
* شعر الشهود بالأثر واستطاعوا وصف الانفجار على مسافة ألف كيلومتر من مركز الزلزال. أيضا ، احتفظت موجة الصدمة إلى حد ما بقوة مدمرة على مسافة ألف كيلومتر من مركز الزلزال.
* وصلت الموجة الصوتية إلى جزيرة ديكسون ، حيث تم تفجير نوافذ المنازل بسبب موجة الانفجار.
وكانت النتيجة السياسية لهذا الاختبار هي إظهار الاتحاد السوفياتي امتلاك قوة غير محدودة من أسلحة الدمار الشامل - الحد الأقصى من القنابل الكبيرة التي تم اختبارها في ذلك الوقت كانت الولايات المتحدة أصغر بأربع مرات من قنبلة القيصر. في الواقع ، يتم تحقيق زيادة في قوة القنبلة الهيدروجينية عن طريق زيادة كتلة المادة العاملة ببساطة ، بحيث لا توجد ، من حيث المبدأ ، عوامل تمنع إنشاء قنبلة هيدروجينية 100 أو 500 ميجا طن. (في الواقع ، تم تصميم قنبلة القيصر لتعادل 100 ميجاتون ؛ تم تخفيض القوة المخططة للانفجار إلى النصف ، وفقا لخروشوف ، "من أجل عدم كسر جميع النوافذ في موسكو"). مع هذا الاختبار ، أظهر الاتحاد السوفيتي القدرة على إنشاء قنبلة هيدروجينية من أي قوة ووسائل إيصال القنبلة إلى نقطة التفجير.
عواقب الانفجار.
موجة الصدمة وتأثير الحرارة. التأثير المباشر (الأساسي) لانفجار القنبلة الفائقة هو ثلاثة أضعاف في الطبيعة. الأكثر وضوحا من التأثيرات المباشرة هي موجة الصدمة ذات الكثافة الهائلة. تأثيره ، اعتمادا على قوة القنبلة ، وارتفاع الانفجار فوق الأرض وطبيعة التضاريس ، يتناقص مع المسافة من مركز الانفجار. يتم تحديد التأثير الحراري للانفجار من خلال نفس العوامل ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد على شفافية الهواء - الضباب يقلل بشكل كبير المسافة التي يمكن أن يسببها فلاش الحرارة في حروق خطيرة.
وفقًا للحسابات ، فإن الانفجار الذي وقع في جو القنبلة 20 ميجا سيجعل الناس يعيشون 50٪ من الوقت إذا
2) تقع في المباني الحضرية العادية على مسافة تقريبا. 15 كم من EV ،
3) كانوا في العراء ، على مسافة تقريبا. 20 كم من EV.
في ظروف ضعف الرؤية وعلى مسافة لا تقل عن 25 كم ، إذا كان الجو نظيفًا ، بالنسبة للأشخاص في المناطق المفتوحة ، يزداد احتمال البقاء بسرعة مع المسافة من مركز الزلزال ؛ على مسافة 32 كم ، قيمتها المحسوبة أكثر من 90 ٪. المنطقة التي يتسبب فيها اختراق الإشعاع أثناء الانفجار في نتائج قاتلة صغيرة نسبيًا حتى في حالة وجود قنبلة فائقة القوة.
تداعيات المشعة.
كيف يتم تشكيلها؟ عندما انفجرت قنبلة ، تمتلئ كرة النار الناتجة بكمية هائلة من الجزيئات المشعة. عادةً ما تكون هذه الجسيمات صغيرة جدًا بحيث يمكنها البقاء هناك لفترة طويلة في الغلاف الجوي العلوي. ولكن إذا لامست كرة النار سطح الأرض ، وكل ما هو عليه ، فإنها تتحول إلى غبار ورماد حار أحمر وتوجههم إلى عاصفة نارية. في دوامة اللهب ، يتم خلطها وترتبط بالجزيئات المشعة. الغبار المشع ، باستثناء الأكبر ، لا يستقر على الفور. يتم نقل الغبار الأكثر دقة بواسطة السحابة التي نشأت نتيجة للانفجار وتتساقط تدريجياً أثناء تحركها في مهب الريح. مباشرة في موقع الانفجار ، يمكن أن يكون التداعيات الإشعاعية شديدة للغاية - في الأساس ، غبار كبير يستقر على الأرض. على بعد مئات الكيلومترات من موقع الانفجار وعلى مسافات أبعد تسقط جزيئات صغيرة من الرماد على الأرض على الأرض. في كثير من الأحيان أنها تشكل غطاء تشبه الثلوج التي هي مميتة للجميع قريب. حتى الجزيئات الأصغر وغير المرئية ، قبل أن تستقر على الأرض ، يمكنها أن تتجول في الجو لعدة أشهر وحتى سنوات ، تنحني حول العالم عدة مرات. بحلول الوقت الذي تسقط فيه ، يتم إضعاف نشاطها الإشعاعي بشكل كبير. أخطر الإشعاع هو السترونتيوم 90 مع عمر نصف يبلغ 28 عامًا. ويلاحظ بوضوح تداعياته في كل مكان في العالم. يستقر على أوراق الشجر والعشب ، فإنه يقع في سلاسل الغذاء ، بما في ذلك البشر. نتيجة لذلك ، في عظام سكان معظم البلدان ، تم العثور على كميات ملحوظة ، ولكن ليست خطيرة بعد ، من السترونتيوم - 90. إن تراكم السترونتيوم -90 في العظام البشرية على المدى الطويل أمر خطير للغاية ، لأنه يؤدي إلى تكوين أورام خبيثة في العظام.
قنبلة هيدروجينية
HYDROGEN BOMB ، سلاح ذو قدرة تدميرية كبيرة (بترتيب الميغاطون مكافئ لمادة TNT) ، ويستند مبدأه إلى تفاعل الانصهار النووي الحراري لنواة الضوء. مصادر طاقة الانفجار هي عمليات مشابهة لتلك التي تحدث على الشمس وغيرها من النجوم.
في عام 1961 ، وقع انفجار قنبلة الهيدروجين الأقوى.
في صباح يوم 30 أكتوبر في الساعة 11 و 32 دقيقة. فوق نوفايا زيمليا بالقرب من جوبا ميتيشي على ارتفاع 4000 متر فوق سطح الأرض ، تم تفجير قنبلة هيدروجينية بسعة 50 مليون طن من التروتيل.
اختبر الاتحاد السوفيتي أقوى جهاز نووي حراري في التاريخ. حتى في الإصدار "النصف" (وأقصى قوة لمثل هذه القنبلة هي 100 ميقاتون) ، تجاوزت طاقة الانفجار عشرة أضعاف القوة الكلية لجميع المتفجرات التي استخدمت من قبل جميع الأطراف المتحاربة خلال الحرب العالمية الثانية (بما في ذلك القنابل الذرية التي أسقطت على هيروشيما وناجازاكي). حولت موجة الصدمة الناجمة عن الانفجار ثلاث مرات حول الكرة الأرضية ، وهي المرة الأولى منذ 36 ساعة و 27 دقيقة.
كان وميض الضوء ساطعًا لدرجة أنه على الرغم من التغيُّر ، إلا أنه كان مرئيًا حتى من موقع القيادة في قرية Belushya Guba (على بعد 200 كيلومتر تقريبًا من مركز الانفجار). نمت سحابة الفطر على ارتفاع 67 كم. بحلول وقت الانفجار ، بينما كانت المظلة الضخمة تنحدر ببطء من ارتفاع يبلغ 10500 نقطة إلى نقطة التفجير المقدرة ، كانت الطائرة الحاملة توبوليف 95 مع الطاقم وقائدها الرائد أندريه إيغوروفيتش دورنوفتسيف في المنطقة الآمنة بالفعل. كان القائد عائداً إلى مطاره من قبل المقدم كولونيل ، بطل الاتحاد السوفيتي. في قرية مهجورة - على بعد 400 كيلومتر من مركز الزلزال - تم هدم المنازل الخشبية ، وحُرمت المنازل الحجرية من الأسطح والنوافذ والأبواب. تغيرت ظروف مرور الموجات الراديوية لمئات الكيلومترات من المكب نتيجة للانفجار لمدة ساعة تقريبًا ، وتوقفت الاتصالات اللاسلكية.
تم تطوير القنبلة بواسطة VB أدامسكي ، يو ان سميرنوف ساخاروف ، يو ان باباييف ويو. تروتنيف (الذي منحه ساخاروف الميدالية الثالثة لبطل العمل الاشتراكي). كانت كتلة "الجهاز" 26 طنًا ؛ وتم استخدام قاذفة إستراتيجية معدلة خصيصًا لتوي -95 لنقلها وتفريغها.
لم يكن "Superbomb" ، كما أطلق عليه A.Sakharov ، في حجرة القنابل للطائرة (طوله 8 أمتار وقطره حوالي 2 متر) ، لذلك تم قطع الجزء غير القابل للكهرباء من جسم الطائرة وتم تركيب آلية الرفع الخاصة وجهاز لربط القنبلة ؛ بينما كانت في الرحلة ، لا تزال أكثر من نصف عالقة بها. تم تغطية كامل جسم الطائرة ، حتى شفرات مراوحها ، بدهان أبيض خاص يحمي من وميض الضوء أثناء الانفجار. تمت تغطية نفس الطلاء بجسم مختبر الطائرات المصاحب.
كانت نتائج انفجار الشحنة التي حصلت على اسم "قنبلة القيصر" في الغرب مثيرة للإعجاب:
- ارتفاع "الفطر" النووي للانفجار إلى ارتفاع 64 كم ؛ بلغ قطر غطاء لها 40 كيلومترا.
وصل انفجار كرة النار إلى الأرض وكاد يصل إلى ذروة سقوط القنبلة (أي أن نصف قطر كرة النار في الانفجار كان حوالي 4.5 كيلومترات).
* تسبب الإشعاع في حروق من الدرجة الثالثة على مسافة تصل إلى مائة كيلومتر.
* في ذروة الانبعاثات الإشعاعية ، وصل الانفجار إلى قوة 1 ٪ من الطاقة الشمسية.
* موجة الصدمة الناتجة عن الانفجار ، ثلاث مرات حول العالم.
* تسبب تأين الغلاف الجوي في تداخل لاسلكي حتى على بعد مئات الكيلومترات من موقع الاختبار لمدة ساعة واحدة.
* شعر الشهود بالأثر واستطاعوا وصف الانفجار على مسافة ألف كيلومتر من مركز الزلزال. أيضا ، احتفظت موجة الصدمة إلى حد ما بقوة مدمرة على مسافة ألف كيلومتر من مركز الزلزال.
* وصلت الموجة الصوتية إلى جزيرة ديكسون ، حيث تم تفجير نوافذ المنازل بسبب موجة الانفجار.
وكانت النتيجة السياسية لهذا الاختبار هي إظهار الاتحاد السوفياتي امتلاك قوة غير محدودة من أسلحة الدمار الشامل - الحد الأقصى من القنابل الكبيرة التي تم اختبارها في ذلك الوقت كانت الولايات المتحدة أصغر بأربع مرات من قنبلة القيصر. في الواقع ، يتم تحقيق زيادة في قوة القنبلة الهيدروجينية عن طريق زيادة كتلة المادة العاملة ببساطة ، بحيث لا توجد ، من حيث المبدأ ، عوامل تمنع إنشاء قنبلة هيدروجينية 100 أو 500 ميجا طن. (في الواقع ، تم تصميم قنبلة القيصر لتعادل 100 ميجاتون ؛ تم تخفيض القوة المخططة للانفجار إلى النصف ، وفقا لخروشوف ، "من أجل عدم كسر جميع النوافذ في موسكو"). مع هذا الاختبار ، أظهر الاتحاد السوفيتي القدرة على إنشاء قنبلة هيدروجينية من أي قوة ووسائل إيصال القنبلة إلى نقطة التفجير.
ردود الفعل النووية الحرارية. في أعماق الشمس يحتوي على كمية هائلة من الهيدروجين ، وهو في حالة ضغط شديد للغاية عند درجة حرارة تقريبية تقريبًا. في هذه درجات الحرارة المرتفعة وكثافة البلازما ، تواجه نوى الهيدروجين تصادمات مستمرة مع بعضها البعض ، وينتهي بعضها بدمجها وفي النهاية تشكل نوى هيليوم أثقل. مثل هذه التفاعلات ، التي تسمى الانصهار النووي الحراري ، تصاحبها إطلاق كميات هائلة من الطاقة. وفقًا لقوانين الفيزياء ، يرجع إطلاق الطاقة أثناء الاندماج النووي الحراري إلى حقيقة أنه مع تكوين نواة أثقل ، يتحول جزء من كتلة النوى الضوئية التي أصبحت جزءًا منه إلى كمية هائلة من الطاقة. هذا هو السبب في أن الشمس ، ذات الكتلة العملاقة ، في عملية الانصهار النووي الحراري تفقد تقريبا. 100 مليار طن من المادة وتطلق الطاقة ، بفضل الحياة على الأرض أصبحت ممكنة.
نظائر الهيدروجين. ذرة الهيدروجين هي أبسط الذرات الموجودة. يتكون من بروتون واحد ، وهو نواة ، يدور حوله إلكترون واحد. وقد أظهرت الدراسات الدقيقة للمياه (H 2 O) أنه في كمية ضئيلة من المياه "الثقيلة" التي تحتوي على "النظير الثقيل" من الهيدروجين - الديوتيريوم (2 H). تتكون نواة الديوتيريوم من بروتون ونيوترون - جسيم محايد ، قريب من الكتلة من البروتون.
هناك نظير ثالث من الهيدروجين - التريتيوم ، الذي يحتوي قلبه على بروتون واحد ونيوترون. التريتيوم غير مستقر ويخضع لتفسخ إشعاعي تلقائي ، ليصبح نظيرًا للهيليوم. تم العثور على آثار التريتيوم في الغلاف الجوي للأرض ، حيث يتم تشكيلها نتيجة لتفاعل الأشعة الكونية مع جزيئات الغاز التي تشكل الهواء. يتم إنتاج التريتيوم بشكل مصطنع في مفاعل نووي ، مما يؤدي إلى تشعيع النظير ليثيوم 6 مع تيار النيوترونات.
تطوير القنبلة الهيدروجينية. أظهر تحليل نظري أولي أن الاندماج النووي الحراري يتم بسهولة إنجازه في مزيج من الديوتيريوم والتريتيوم. أخذها كقاعدة ، في أوائل الخمسينيات ، شرع علماء أمريكيون في مشروع لإنشاء قنبلة هيدروجينية (HB). أجريت الاختبارات الأولى لجهاز نووي نموذجي في أرض اختبار Eniwetok في ربيع عام 1951 ؛ الانصهار النووي الحراري كان جزئيا فقط. تم تحقيق نجاح كبير في 1 نوفمبر 1951 ، عندما تم اختبار جهاز نووي ضخم ، مع قوة الانفجار من 4؟ 8 طن متري في مكافئ TNT.
تم تفجير أول قنبلة هيدروجينية في الاتحاد السوفيتي في 12 أغسطس 1953 ، وفي 1 مارس 1954 في جزيرة بيكيني المرجانية ، فجر الأمريكيون قنبلة أكثر قوة (حوالي 15 مليون طن). منذ ذلك الحين ، نفذت كلتا القوتين انفجارات من نماذج محسنة للأسلحة العملاقة.
ورافق الانفجار الذي وقع في جزيرة بيكيني المرجانية إطلاق كميات كبيرة من المواد المشعة. سقط بعضهم على بعد مئات الكيلومترات من موقع الانفجار على سفينة الصيد اليابانية "Happy Dragon" ، بينما غطت الأخرى جزيرة رونجيلاب. نظرًا لتكوين الهيليوم المستقر كنتيجة للانصهار النووي الحراري ، فإن النشاط الإشعاعي في انفجار قنبلة هيدروجينية بحتة يجب ألا يكون أكثر من انفجار المفجر الذري لتفاعل نووي حراري. ومع ذلك ، في الحالة قيد النظر ، اختلفت النتائج المتوقعة والفعلية بشكل كبير من حيث الكمية والتكوين.
آلية عمل القنبلة الهيدروجينية. يمكن تمثيل سلسلة العمليات التي تحدث أثناء انفجار قنبلة هيدروجينية على النحو التالي. أولاً ، ينفجر بادئ شحنة الانصهار النووي الحراري (قنبلة ذرية صغيرة) داخل قذيفة HB ، مما ينتج عنه وميض نيوتروني ودرجة حرارة عالية مطلوبة لبدء الانصهار النووي الحراري. تقصف النيوترونات بطانة من ديوتيريد الليثيوم - مركب من الديوتيريوم مع الليثيوم (يستخدم نظير الليثيوم مع كتلة عدد 6). الليثيوم 6 تحت تأثير النيوترونات ينقسم إلى الهليوم والتريتيوم. وبالتالي ، فإن الصمامات الذرية يخلق المواد اللازمة للتوليف مباشرة في القنبلة الأكثر بالطاقة.
ثم يبدأ التفاعل النووي الحراري في مزيج الديوتيريوم مع التريتيوم ، تزداد درجة الحرارة داخل القنبلة بسرعة ، وتتضمن المزيد والمزيد من الهيدروجين في التوليف. مع زيادة أخرى في درجة الحرارة ، يمكن أن يبدأ التفاعل بين نوى الديوتيريوم ، المميزة لقنبلة هيدروجينية بحتة. جميع ردود الفعل ، بالطبع ، تسير بسرعة كبيرة بحيث يتم النظر إليها على أنها لحظية.
القسمة ، التوليف ، القسمة (القنبلة الفائقة). في الواقع ، في القنبلة ، ينتهي تسلسل العمليات الموصوف أعلاه في مرحلة تفاعل الديوتيريوم مع التريتيوم. علاوة على ذلك ، اختار مصممو القنابل عدم استخدام الانصهار النووي ، ولكن تقسيمهم. نتيجة لتوليف الدوتريوم ونواة التريتيوم ، تتشكل الهيليوم والنيوترونات السريعة ، التي طاقتها كبيرة بما يكفي لإحداث انشطار اليورانيوم 238 (النظير الرئيسي لليورانيوم ، أرخص بكثير من اليورانيوم 235 المستخدمة في القنابل الذرية التقليدية). النيوترونات السريعة تقسم ذرات قشرة اليورانيوم في القنبلة الفائقة. تقسيم طن واحد من اليورانيوم ينتج طاقة تعادل 18 مليون طن. الطاقة لا تذهب فقط إلى الانفجار والحرارة. تنقسم كل نواة يورانيوم إلى شظيتين مشعتين للغاية. وتشمل منتجات الانشطار 36 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا وحوالي 200 نظير مشع. كل هذا يشكل تداعيات المشعة المصاحبة لتفجيرات القنابل الفائقة.
بفضل التصميم الفريد وآلية العمل الموصوفة ، يمكن جعل هذا النوع من الأسلحة قويًا بشكل تعسفي. إنها أرخص بكثير من القنابل الذرية التي لها نفس القوة.
