Συσκευή σύντηξης θερμοπυρηνικής βόμβας

Θερμοπυρηνική βόμβα, που ονομάζεται επίσης βόμβα υδρογόνου, ή H-βόμβα, όπλο της οποίας η τεράστια εκρηκτική ισχύς προκύπτει από μια ανεξέλεγκτη αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση στην οποία ισότοπα υδρογόνου συνδυάζονται κάτω από εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματίσουν ήλιο σε μια διαδικασία γνωστή ως πυρηνική σύντηξη. Οι υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για την αντίδραση παράγονται από την έκρηξη μιας ατομικής βόμβας.

πυρηνικό όπλο: Θερμοπυρηνικά όπλα

Τον Ιούνιο του 1948 ο Igor Y. Tamm διορίστηκε ως επικεφαλής μιας ειδικής ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο Φυσικής PN Lebedev (FIAN) για τη διερεύνηση

Μια θερμοπυρηνική βόμβα διαφέρει θεμελιωδώς από μια ατομική βόμβα επειδή χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν δύο ελαφροί ατομικοί πυρήνες συνδυάζονται, ή συντήκονται, για να σχηματίσουν έναν βαρύτερο πυρήνα. Μια ατομική βόμβα, αντίθετα, χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένας βαρύς ατομικός πυρήνας χωρίζεται, ή σχίζεται, σε δύο ελαφρύτερους πυρήνες. Υπό κανονικές συνθήκες, οι ατομικοί πυρήνες φέρουν θετικά ηλεκτρικά φορτία που ενεργούν για να αποκρούσουν έντονα άλλους πυρήνες και να τους εμποδίσουν να πλησιάσουν ο ένας στον άλλο. Μόνο σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών μπορούν οι θετικά φορτισμένοι πυρήνες να αποκτήσουν επαρκή κινητική ενέργεια ή ταχύτητα, για να ξεπεράσουν την αμοιβαία ηλεκτρική απώθηση και να πλησιάσουν το ένα κοντά στο άλλο ώστε να συνδυάζονται υπό την έλξη της πυρηνικής δύναμης μικρής εμβέλειας. Οι πολύ ελαφροί πυρήνες των ατόμων υδρογόνου είναι ιδανικοί υποψήφιοι για αυτήν τη διαδικασία σύντηξης επειδή φέρουν ασθενή θετικά φορτία και έτσι έχουν λιγότερη αντίσταση στην υπέρβαση.

Οι πυρήνες υδρογόνου που συνδυάζονται για να σχηματίσουν βαρύτερους πυρήνες ηλίου πρέπει να χάσουν ένα μικρό μέρος της μάζας τους (περίπου 0,63 τοις εκατό) για να «ενωθούν» σε ένα μόνο μεγαλύτερο άτομο. Χάνουν αυτήν τη μάζα μετατρέποντάς την εντελώς σε ενέργεια, σύμφωνα με τον περίφημο τύπο του Άλμπερτ Αϊνστάιν: E = mc ². Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο, η ποσότητα ενέργειας που δημιουργείται είναι ίση με την ποσότητα μάζας που μετατρέπεται πολλαπλασιαζόμενη επί την ταχύτητα του τετραγωνικού φωτός. Η ενέργεια που παράγεται έτσι σχηματίζει την εκρηκτική δύναμη μιας βόμβας υδρογόνου.

Το δευτέριο και το τρίτιο, τα οποία είναι ισότοπα υδρογόνου, παρέχουν ιδανικούς αλληλεπιδρώντες πυρήνες για τη διαδικασία σύντηξης. Δύο άτομα δευτερίου, το καθένα με ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο, ή τρίτιο, με ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια, συνδυάζονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύντηξης για να σχηματίσουν έναν βαρύτερο πυρήνα ηλίου, ο οποίος έχει δύο πρωτόνια και ένα ή δύο νετρόνια. Στις τρέχουσες θερμοπυρηνικές βόμβες, το δευτέριο λιθίου-6 χρησιμοποιείται ως καύσιμο σύντηξης. μετατρέπεται σε τρίτιο στις αρχές της σύντηξης.

Σε μια θερμοπυρηνική βόμβα, η εκρηκτική διαδικασία ξεκινά με την έκρηξη αυτού που ονομάζεται πρωτογενές στάδιο. Αυτό αποτελείται από μια σχετικά μικρή ποσότητα συμβατικών εκρηκτικών υλών, η έκρηξη των οποίων συγκεντρώνει αρκετό σχάσιμο ουράνιο για να δημιουργήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης, η οποία με τη σειρά της προκαλεί μια άλλη έκρηξη και θερμοκρασία αρκετών εκατομμυρίων βαθμών. Η δύναμη και η θερμότητα αυτής της έκρηξης αντανακλώνται πίσω από ένα περιβάλλον περιέκτη ουρανίου και διοχετεύονται προς το δευτερεύον στάδιο, που περιέχει το δευτέριο λίθιο-6. Η τεράστια θερμότητα προκαλεί σύντηξη, και η προκύπτουσα έκρηξη του δευτερεύοντος σταδίου εκτοξεύει το δοχείο ουρανίου. Τα νετρόνια που απελευθερώνονται από την αντίδραση σύντηξης προκαλούν τη διάσπαση του περιέκτη ουρανίου, το οποίο συχνά αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται από την έκρηξη και το οποίο παράγει επίσης πτώση (απόθεση ραδιενεργών υλικών από την ατμόσφαιρα) στη διαδικασία. (Μια βόμβα νετρονίων είναι μια θερμοπυρηνική συσκευή στην οποία απουσιάζει το δοχείο ουρανίου, παράγοντας έτσι πολύ λιγότερη έκρηξη αλλά μια θανατηφόρα «ενισχυμένη ακτινοβολία» νετρονίων.) Η ολόκληρη σειρά εκρήξεων σε μια θερμοπυρηνική βόμβα παίρνει ένα κλάσμα του δευτερολέπτου για να συμβεί.

Μια θερμοπυρηνική έκρηξη παράγει έκρηξη, φως, θερμότητα και ποικίλες ποσότητες πτώσης. Η συγκλονιστική δύναμη της ίδιας της έκρηξης παίρνει τη μορφή ενός κύματος σοκ που ακτινοβολεί από το σημείο της έκρηξης με υπερηχητικές ταχύτητες και που μπορεί να καταστρέψει εντελώς οποιοδήποτε κτίριο σε ακτίνα αρκετών μιλίων. Το έντονο λευκό φως της έκρηξης μπορεί να προκαλέσει μόνιμη τύφλωση στους ανθρώπους που την κοιτάζουν από απόσταση δεκάδων μιλίων. Το έντονο φως και η θερμότητα που προκαλεί η έκρηξη ξύλο και άλλα εύφλεκτα υλικά εκτοξεύονται σε απόσταση πολλών μιλίων, δημιουργώντας τεράστιες πυρκαγιές που μπορεί να συγκεντρωθούν σε καύση. Το ραδιενεργό αποτέλεσμα μολύνει αέρα, νερό και έδαφος και μπορεί να συνεχιστεί χρόνια μετά την έκρηξη. η διανομή του είναι σχεδόν παγκοσμίως.

Οι θερμοπυρηνικές βόμβες μπορεί να είναι εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές πιο ισχυρές από τις ατομικές βόμβες. Η εκρηκτική απόδοση των ατομικών βομβών μετράται σε κιλοτόνια, κάθε μονάδα της οποίας ισούται με την εκρηκτική δύναμη των 1.000 τόνων TNT. Η εκρηκτική ισχύς των βομβών υδρογόνου, αντιθέτως, εκφράζεται συχνά σε μεγατόνια, εκ των οποίων κάθε μονάδα ισούται με την εκρηκτική δύναμη 1.000.000 τόνων TNT. Οι βόμβες υδρογόνου άνω των 50 μεγατονίων έχουν εκραγεί, αλλά η εκρηκτική ισχύς των όπλων που τοποθετούνται σε στρατηγικούς πυραύλους κυμαίνεται συνήθως από 100 κιλά έως 1,5 μεγατόνια. Οι θερμοπυρηνικές βόμβες μπορούν να κατασκευαστούν αρκετά μικρές (λίγα μέτρα μήκος) για να χωρέσουν στις κεφαλές των διηπειρωτικών βαλλιστικών πυραύλων. Αυτοί οι πύραυλοι μπορούν να ταξιδέψουν σχεδόν στα μισά του κόσμου σε 20 ή 25 λεπτά και να έχουν ηλεκτρονικά συστήματα καθοδήγησης τόσο ακριβή ώστε να μπορούν να προσγειωθούν μέσα σε μερικές εκατοντάδες μέτρα από έναν καθορισμένο στόχο.

Ο Edward Teller, ο Stanislaw M. Ulam και άλλοι Αμερικανοί επιστήμονες ανέπτυξαν την πρώτη βόμβα υδρογόνου, η οποία δοκιμάστηκε στο Atewetak atoll την 1η Νοεμβρίου 1952. Η ΕΣΣΔ δοκίμασε για πρώτη φορά μια βόμβα υδρογόνου στις 12 Αυγούστου 1953, ακολουθούμενη από το Ηνωμένο Βασίλειο τον Μάιο 1957, Κίνα (1967) και Γαλλία (1968). Το 1998 η Ινδία δοκίμασε μια «θερμοπυρηνική συσκευή», η οποία πιστεύεται ότι είναι μια βόμβα υδρογόνου. Στα τέλη της δεκαετίας του 1980 υπήρχαν περίπου 40.000 θερμοπυρηνικές συσκευές αποθηκευμένες στα οπλοστάσια των πυρηνικών όπλων εθνών του κόσμου. Αυτός ο αριθμός μειώθηκε κατά τη δεκαετία του 1990. Η μαζική καταστροφική απειλή αυτών των όπλων αποτελεί βασική ανησυχία του πληθυσμού του κόσμου και των πολιτών του από τη δεκαετία του 1950. Δείτε επίσης τον έλεγχο όπλων.