Bomba cu hidrogen

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Cele două obuze ale bombelor B28 recuperate în Palomares după accident , expuse la Muzeul Național Atomic din Albuquerque

Bomba cu hidrogen , sau arma termonucleară , este un dispozitiv exploziv a cărui energie este produsă în mare măsură de o reacție în lanț de fuziune nucleară sau de acel proces de reacție nucleară pentru care pot fi fuzionați doi nuclei de elemente ușoare, cum ar fi hidrogenul la care este furnizată suficientă energie. pentru a forma un singur miez mai greu și, la rândul său, emite o cantitate considerabilă de energie.

El aparține grupului de arme nucleare și constituie, la nivel constructiv, o evoluție a bombei atomice , dispozitivul bazat pe principiul fisiunii nucleare a nucleelor ​​grele. Bomba de fuziune este un dispozitiv în două etape: conține o bombă de fisiune în interior, care asigură temperatura și presiunea instantanee foarte ridicate necesare pentru a declanșa reacția în lanț de fuziune nucleară într-o masă de hidrogen (de obicei sub formă de tritiu). în carcasa dispozitivului. Adjectivul termonuclear se referă la faptul că declanșatorul reacției în lanț de fuziune a elementului luminos este precis termic (prin urmare, nu este spontan și nu depinde de realizarea unei mase critice, spre deosebire de ceea ce se întâmplă pentru materialul fisibil într-un atomic bombă) .

O caracteristică proeminentă a armei termonucleare este că, spre deosebire de bombele de fisiune, nu există o limită teoretică a puterii sale, întrucât, deoarece nu există un prag de masă critică pentru fuziune, este teoretic posibil să se utilizeze o cantitate cât mai mare de hidrogen dorită. .

Prima bombă de fuziune nucleară a fost produsă de Statele Unite la începutul anilor 1950, schema sa de funcționare fiind cunoscută sub numele de schema Teller-Ulam (numită după cei doi fizicieni care au conceput-o). În momentul primelor experimente, această armă a devenit cunoscută publicului sub numele de „bomba de hidrogen” sau „bomba H” (sau numită, în jargonul media, „ superbombul ”), subliniind caracteristicile sale de putere înfricoșătoare, superioare celei bombe de fisiune și practic nelimitate. În limbajul actual, termenul de armă termonucleară propriu-zis este de obicei folosit. Acest tip de armament, în arsenalele militare de astăzi, nu mai are, în general, acele caracteristici de putere imensă pe care le aveau bombele construite în anii '50 și '60: tehnologia termonucleară este cea utilizată astăzi pentru a construi toate armele nucleare, chiar și cele de putere mai mică. Acest tip de armă constituie marea majoritate a tuturor focoaselor care alcătuiesc arsenalele nucleare moderne.

Arma termonucleară este o armă de distrugere în masă ,tratatul de neproliferare nucleară îi limitează posesia și producția de către state.

Istorie

În aprilie 1946 , în timpul unei întâlniri științifice la Los Alamos , Edward Teller a susținut fezabilitatea bombei cu hidrogen și s-a declarat în favoarea realizării acesteia; pe de altă parte, alți oameni de știință și-au exprimat scepticismul cu privire la posibilitatea fabricării armei sau, ca Robert Oppenheimer , s-au declarat contrari construcției sale din motive etice. În ianuarie 1950 , la câteva luni după testul reușit al primei bombe atomice sovietice , președintele american Harry Truman a ordonat un program pentru construirea bombei cu hidrogen. Sub conducerea lui Teller, un grup de oameni de știință, inclusiv matematicianul Stanislaw Ulam, s-au adunat la Los Alamos pentru a lucra la program [1] [2] .

Prima bombă H din Statele Unite ale Americii a fost testată în noiembrie 1952 , în timp ce Uniunea Sovietică și-a testat primul dispozitiv (la care a contribuit mult Andrei Dmitrievici Saharov ) în august 1953 . Regatul Unit , China , Franța și India au urmat în 1957 , 1967 , 1968 și respectiv 1998 . În 1961 , într-o serie de teste nucleare , Uniunea Sovietică a detonat cea mai puternică bombă realizată vreodată care a eliberat o energie egală cu 3.125 de ori mai mare decât bomba de fisiune Little Boy aruncată pe Hiroshima [3] . La 3 septembrie 2017 , Coreea de Nord a anunțat că a detonat o bombă termonucleară, care a fost verificată de seismografe care au simțit un cutremur de 6,8 grade pe scara Richter din peninsula coreeană.

Descriere

În acest tip de bombă, energia eliberată nu derivă doar din fisiunea nucleară, ci și din fuziunea termonucleară între nuclei ai diferiților izotopi de hidrogen : deuteriu și tritiu . În cazul bombei deuteriu-tritiu, acest proces are loc în funcție de o reacție nucleară de tipul:

2 H + 3 H → 4 He + n + 17,6 MeV

Tritiul nu este în sine prezent în compoziția inițială a bombei, ci este produs de coliziunea neutronilor rapizi împotriva nucleelor ​​izotopului de litiu având masa 6 și nucleele de deuteriu conform acestor două reacții nucleare:

6 Li + n → 3 H + 4 He + 4,8 MeV

Și

2 H + n → 3 H + 6,2 MeV

Temperatura și presiunea foarte ridicate necesare pentru fuziunea termonucleară, precum și neutronii rapidi necesari pentru a genera hidrogen 3 sunt furnizate, așa cum am menționat deja, de o bombă A.

Spre deosebire de bomba atomică, pentru care dimensiunile maxime sunt constrânse de faptul că masele individuale de uraniu sau plutoniu înainte de a fi aprinse trebuie să fie toate mai mici decât masa critică, cu acel H nu există o limitare teoretică a puterii: această putere este o funcție pas a unui anumit număr de variabile. Mai mult, bomba termonucleară nu are nevoie de o masă critică spre deosebire de bomba A, chiar dacă, din moment ce aceasta din urmă este necesară pentru a activa procesul de fuziune termonucleară, nevoia unei mase critice rămâne în continuare în amonte.

În mod similar cu bomba A, bomba H poate fi instalată pe diferite sisteme de arme : avioane, rachete balistice, rachete lansate de submarin , dar spre deosebire de bomba A, bomba H nu a fost niciodată folosită în operațiunile de război.

Caracteristici

Bomba cu hidrogen este un dispozitiv exploziv în două etape, adică un ansamblu care conține o bombă de fisiune montată împreună cu un tambur care conține un preparat pe baza unui izotop de hidrogen (de obicei tritiu ). Bomba atomică furnizează energia necesară pentru a declanșa fuziunea nucleară a masei de hidrogen prezente în recipient, a cărei geometrie de construcție include, de obicei, elemente suplimentare de material fisibil în interior (cum ar fi buteliile de uraniu goale). Fuziunea nucleară, de fapt, este un proces care poate fi declanșat doar prin aducerea hidrogenului la temperaturi de ordinul a milioane de grade centigrade și de la presiuni foarte mari, iar bomba atomică este singurul dispozitiv capabil să furnizeze această energie în mod instantaneu . Inițierea fuziunii nucleare este termică , de unde și numele dispozitivului.

Proiectarea și construcția acestui tip de armă, care a fost încredințată fizicianului american Edward Teller între sfârșitul anilor patruzeci și începutul anilor cincizeci, a fost motivată în acel moment de intenția de a produce un tip de dispozitiv de putere mai mare decât bomba atomică, deoarece spre deosebire de ceea ce se întâmplă cu o bombă de fisiune, nu există o limită inerentă de proiectare a puterii unei bombe de fuziune. Cu toate acestea, bombele cu hidrogen nu sunt neapărat concepute pentru a fi dispozitive mai puternice decât bombele atomice, de fapt armele termonucleare prezente în arsenalele moderne sunt în majoritate dispozitive cu o putere limitată care ar putea fi obținută chiar și folosind fisiunea. Principalul motiv pentru care oamenii aleg să producă focoase termonucleare mai degrabă decât focoase simple de fisiune în zilele noastre este acela că permite utilizarea unui material mai puțin fisibil pentru a obține aceeași putere și pentru că acest lucru favorizează eficiența și miniaturizarea focoaselor.

Bombe de tip Teller-Ulam

BombH explosion.svg

Tipul clasic de bombă de fuziune a fost proiectat de Edward Teller și Stanislaw Ulam folosind o explozie în trei etape (fisiune-fuziune-fisiune): este adesea aplicată ICBM-urilor cu focoase nucleare cu potențial ridicat. În acest tip de dispozitiv, fisiunea este cauzată de o bombă de implozie și, în plus, există o carcasă externă (numită manipulator ) formată dintr-un cilindru de uraniu 238 care conține solidul compus din litiu și deuteriu (deuterură de litiu), precum și un butoi gol de plutoniu 239 plasat în centrul cilindrului. Separarea necesară între bomba de fisiune și cilindru este permisă de un scut și spumă de uraniu 238 care umple în siguranță golurile rămase.

Odată ce bomba de fisiune este detonată, apare o serie complexă de evenimente:

  1. razele X datorate exploziei bombei de implozie încălzesc întregul nucleu, în timp ce protecțiile previn o detonare prematură;
  2. încălzirea determină o creștere puternică a presiunii care comprimă deuteriul solid;
  3. între timp începe un proces de fisiune în butoiul de plutoniu, care provoacă emisii de radiații și neutroni ;
  4. coliziunea dintre acești neutroni și litiu duce la formarea tritiului;
  5. în acest moment are loc fuziunea propriu-zisă;
  6. la energia enormă și căldura tocmai dezvoltată se adaugă cele ale fisiunii induse în fragmentele de uraniu 238 din interiorul dispozitivului (provenind din cilindru și scut);
  7. energiile produse de fisiune și fuziune se adună dând viață unei explozii nucleare foarte puternice, de ordinul mărimii a numeroși megatoni.

Întreg procesul durează 600 ns .

Deteriora

Explozia primei bombe termonucleare din istorie: testul Ivy Mike

Există patru factori distructivi din cauza exploziei unui dispozitiv nuclear:

  1. val de căldură de până la 20 de milioane de grade Celsius la punctul de detonare;
  2. unda de soc;
  3. emisia de radiații (direct cu explozia și prin căderea radioactivă ulterioară);
  4. Efect EMP ( Pulse electromagnetice ), acest lucru a fost descoperit doar pornind de la unele teste nucleare de la începutul anilor șaizeci .

Exploziile nucleare pot fi la rândul lor clasificate în cinci tipuri:

  1. aero-ridicat: explozie în stratosferă , cu eliberare puternică de particule alfa și beta și eliberare redusă de radiații gamma , care sunt însă oprite de atmosferă ; nu dăunează ființelor umane, dar se eliberează un gigantic impuls electromagnetic (EMP) care distruge orice echipament electronic care nu este protejat prin ecranare adecvată sau care funcționează cu supape termionice ; în plus, comunicațiile radio sunt anulate pentru o anumită perioadă din cauza unor perturbări ;
  2. aero-low: explozie în atmosferă de câteva sute de metri înălțime, cu eliberare puternică de particule alfa și beta și eliberare redusă de radiații gamma, letale pe o rază de câțiva kilometri într-un timp scurt. Slabă cădere nucleară;
  3. superficial: explozie pe sol, cu eliberare puternică de radiații gamma și eliberare redusă de particule alfa și beta; precipitații radioactive ridicate din cauza prafului ridicat, puternic contaminat. Deteriorarea, de asemenea, de tip seismic a lucrurilor, dar efecte mai puțin imediate asupra oamenilor;
  4. subteran: fără eliberare de particule, care sunt protejate de sol și de unde electromagnetice. Unda seismică puternică, proporțională cu puterea armei. Este utilizat în principal în testarea armelor nucleare;
  5. submarin : [ neclar ]

Unele modele de bombă cu hidrogen

Statele Unite ale Americii

Uniunea Sovietică

Notă

  1. ^ Gregg Herken, Frăția bombei: viețile și loialitățile încurcate ale lui Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence și Edward Teller , Henry Holt and Company, New York, 2002
  2. ^ (EN) Edwan Teller, „Despre detonări heterocatalitice I. Lentile hidrodinamice și oglinzile de radiații” (PDF) pe nuclearnonproliferation.org.
  3. ^ Bomba H, de până la o mie de ori mai puternică decât Hiroshima

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85063423 · GND (DE) 4380760-4 · BNF (FR) cb11977889s (data) · NDL (EN, JA) 00.571.626