Aatomipommi leiutaja ei osanud isegi ette kujutada, milliste traagiliste tagajärgedeni see 20. sajandi imeleiutis kaasa tuua võib. See oli väga pikk teekond, enne kui Jaapani linnade Hiroshima ja Nagasaki elanikud seda superrelva kogesid.
Algus
1903. aasta aprillis kogunesid Paul Langevini sõbrad Prantsusmaal Pariisi aeda. Põhjuseks oli noore ja andeka teadlase Marie Curie väitekirja kaitsmine. Väljapaistvate külaliste hulgas oli ka kuulus inglise füüsik Sir Ernest Rutherford. Keset melu kustutati tuled. teatas kõigile, et tuleb üllatus. Piduliku ilmega Pierre Curie tõi sisse väikese raadiumisooladega toru, mis säras rohelise tulega, tekitades kohalolijate seas erakordset rõõmu. Seejärel arutasid külalised tuliselt selle nähtuse tulevikku. Kõik nõustusid, et raadium lahendab terava energiapuuduse probleemi. See inspireeris kõiki uutele uuringutele ja edasistele väljavaadetele. Kui neile oleks toona öeldud, et radioaktiivsete elementidega tehtud laboritöö paneks aluse 20. sajandi kohutavatele relvadele, poleks teada, milline oleks olnud nende reaktsioon. Siis sai alguse lugu aatomipommist, mis tappis sadu tuhandeid Jaapani tsiviilelanikke.
Mängib ette
Saksa teadlane Otto Gann sai 17. detsembril 1938 ümberlükkamatuid tõendeid uraani lagunemise kohta väiksemateks elementaarosakesteks. Põhimõtteliselt õnnestus tal aatom poolitada. Teadusmaailmas peeti seda inimkonna ajaloo uueks verstapostiks. Otto Gann ei jaganud Kolmanda Reichi poliitilisi vaateid. Seetõttu oli teadlane samal 1938. aastal sunnitud kolima Stockholmi, kus ta jätkas koos Friedrich Strassmanniga oma teaduslikku uurimistööd. Kartes, et Natsi-Saksamaa saab esimesena kohutavaid relvi, kirjutab ta selle kohta hoiatuskirja. Uudised võimalikust edasiliikumisest tekitasid USA valitsuses tugevat ärevust. Ameeriklased hakkasid tegutsema kiiresti ja otsustavalt.
Kes lõi aatomipommi? Ameerika projekt
Juba enne seda, kui rühmitus, kellest paljud olid Euroopa natsirežiimi eest põgenikud, sai ülesandeks arendada tuumarelvi. Väärib märkimist, et esialgne uurimine viidi läbi Natsi-Saksamaal. 1940. aastal hakkas Ameerika Ühendriikide valitsus rahastama oma programmi aatomirelvade arendamiseks. Projekti elluviimiseks eraldati uskumatu summa, kaks ja pool miljardit dollarit. Seda salaprojekti kutsuti ellu viima 20. sajandi silmapaistvaid füüsikuid, kelle hulgas oli üle kümne Nobeli preemia laureaadi. Kokku oli kaasatud umbes 130 tuhat töötajat, kelle hulgas polnud mitte ainult sõjaväelasi, vaid ka tsiviilisikuid. Arendusmeeskonda juhtis kolonel Leslie Richard Groves ja teadusdirektoriks sai Robert Oppenheimer. Tema on mees, kes leiutas aatomipommi. Manhattani piirkonda ehitati spetsiaalne salajane insenerihoone, mida tunneme koodnime “Manhattan Project” all. Järgmise paari aasta jooksul töötasid salaprojekti teadlased uraani ja plutooniumi tuuma lõhustumise probleemiga.
Igor Kurtšatovi mitterahulik aatom
Täna saab iga koolilaps vastata küsimusele, kes leiutas Nõukogude Liidus aatomipommi. Ja siis, eelmise sajandi 30ndate alguses, ei teadnud keegi seda.
Aastal 1932 alustas akadeemik Igor Vassiljevitš Kurtšatov ühena esimestest maailmas aatomituuma uurimist. Kogudes enda ümber mõttekaaslasi, lõi Igor Vassiljevitš 1937. aastal Euroopas esimese tsüklotroni. Samal aastal lõi ta koos mõttekaaslastega esimesed tehistuumad.
1939. aastal asus I. V. Kurtšatov õppima uut suunda – tuumafüüsikat. Pärast mitut laboratoorset edu selle nähtuse uurimisel saab teadlane tema käsutusse salajase uurimiskeskuse, mis sai nimeks “Labor nr 2”. Tänapäeval kannab see salastatud objekt nime "Arzamas-16".
Selle keskuse sihtsuunaks oli tõsine tuumarelvade uurimine ja loomine. Nüüd saab selgeks, kes lõi Nõukogude Liidus aatomipommi. Tema meeskond koosnes siis vaid kümnest inimesest.
Tuleb aatomipomm
1945. aasta lõpuks õnnestus Igor Vassiljevitš Kurtšatovil kokku panna tõsine teadlaste meeskond, kuhu kuulub üle saja inimese. Laborisse tulid aatomirelvi looma eri teaduse erialade parimad mõistused üle kogu riigi. Pärast seda, kui ameeriklased heitsid Hiroshimale aatomipommi, mõistsid Nõukogude teadlased, et seda saab teha ka Nõukogude Liiduga. "Labor nr 2" saab riigi juhtkonnalt järsu rahastamise kasvu ja suure kvalifitseeritud töötajate sissevoolu. Lavrenty Pavlovich Beria määratakse nii olulise projekti eest vastutavaks. Nõukogude teadlaste tohutud pingutused on kandnud vilja.
Semipalatinski katseala
NSVL-i aatomipommi katsetati esmakordselt Semipalatinskis (Kasahstan). 29. augustil 1949 raputas Kasahstani mulda 22 kilotonnise tootlikkusega tuumaseade. Nobeli preemia laureaat füüsik Otto Hanz ütles: „See on hea uudis. Kui Venemaal on tuumarelvad, siis sõda ei tule. Just see NSV Liidus asuv aatomipomm, mis oli krüpteeritud tootenumbriga 501 ehk RDS-1, kõrvaldas USA tuumarelvade monopoli.
Aatompomm. Aasta 1945
16. juuli varahommikul viis Manhattani projekt USA-s New Mexico osariigis Alamogordo katsepolügonis läbi oma esimese eduka aatomiseadme – plutooniumipommi – katsetuse.
Projekti investeeritud raha kulutati hästi. Esimene inimkonna ajaloos viidi läbi kell 5.30.
"Me oleme teinud kuradi töö," ütleb hiljem USA-s aatomipommi leiutaja, keda hiljem nimetati "aatomipommi isaks".
Jaapan ei kapituleeru
Aatomipommi lõpliku ja eduka katsetamise ajaks olid Nõukogude väed ja liitlased Natsi-Saksamaa lõpuks alistanud. Siiski oli üks osariik, kes lubas Vaiksel ookeanil domineerimise eest lõpuni võidelda. 1945. aasta aprilli keskpaigast juuli keskpaigani andis Jaapani armee korduvalt õhulööke liitlasvägede vastu, põhjustades sellega USA armeele suuri kaotusi. 1945. aasta juuli lõpus lükkas Jaapani militaristlik valitsus tagasi liitlaste alistumise nõudmise Potsdami deklaratsiooni alusel. Selles märgiti eelkõige, et sõnakuulmatuse korral ootab Jaapani armeed kiire ja täielik hävitamine.
President nõustub
Ameerika valitsus pidas oma sõna ja alustas Jaapani sõjaliste positsioonide sihipärast pommitamist. Õhulöögid ei toonud soovitud tulemust ja USA president Harry Truman otsustab tungida Ameerika vägede poolt Jaapani territooriumile. Kuid väejuhatus heidutab oma presidenti sellisest otsusest, viidates asjaolule, et ameeriklaste invasioon tooks kaasa suure hulga inimohvreid.
Henry Lewis Stimsoni ja Dwight David Eisenhoweri ettepanekul otsustati sõja lõpetamiseks kasutada tõhusamat viisi. Aatomipommi suur toetaja, USA presidendi sekretär James Francis Byrnes uskus, et Jaapani alade pommitamine lõpetab lõpuks sõja ja seab USA domineerivasse positsiooni, mis avaldab positiivset mõju sündmuste edasisele käigule aastal. sõjajärgne maailm. Nii oli USA president Harry Truman veendunud, et see on ainuõige variant.
Aatompomm. Hiroshima
Esimeseks sihtmärgiks valiti Jaapani pealinnast Tokyost viiesaja miili kaugusel asuv veidi üle 350 tuhande elanikuga Jaapani linn Hiroshima. Pärast modifitseeritud pommitaja B-29 Enola Gay saabumist USA mereväebaasi Tiniani saarel paigaldati lennuki pardale aatomipomm. Hiroshima pidi kogema 9 tuhande naela uraan-235 mõju.
See seninägematu relv oli mõeldud ühe Jaapani väikelinna tsiviilelanikele. Pommitaja komandör oli kolonel Paul Warfield Tibbetts Jr. USA aatomipomm kandis küünilist nime “Beebi”. 6. augusti 1945 hommikul, umbes kell 8.15, lasti Ameerika "Little" Jaapanis Hiroshimale. Umbes 15 tuhat tonni trotüüli hävitas viie ruutmiili raadiuses kogu elu. Sada nelikümmend tuhat linnaelanikku suri mõne sekundiga. Ellujäänud jaapanlased surid kiiritushaigusesse piinava surma.
Need hävitas Ameerika aatomi "Baby". Hiroshima laastamine ei põhjustanud aga Jaapani kohest allaandmist, nagu kõik eeldasid. Seejärel otsustati Jaapani territooriumi uuesti pommitada.
Nagasaki. Taevas põleb
Ameerika aatomipomm “Fat Man” paigaldati lennuki B-29 pardale 9. augustil 1945, endiselt seal, USA mereväebaasis Tinianis. Seekord oli lennuki komandör major Charles Sweeney. Algselt oli strateegiline sihtmärk Kokura linn.
Ilmaolud aga plaani ellu viia ei võimaldanud, segasid tihedad pilved. Charles Sweeney pääses teise ringi. Kell 11.02 vallutas Ameerika tuumarelva "Fat Man" Nagasaki. Tegemist oli võimsama hävitava õhulöögiga, mis oli mitu korda tugevam kui Hiroshima pommitamine. Nagasaki katsetas umbes 10 tuhat naela kaaluvat aatomirelva ja 22 kilotonni trotüüli.
Jaapani linna geograafiline asukoht vähendas oodatud mõju. Asi on selles, et linn asub kitsas mägedevahelises orus. Seetõttu ei paljastanud 2,6 ruutmiili hävitamine Ameerika relvade täit potentsiaali. Nagasaki aatomipommi katset peetakse ebaõnnestunud Manhattani projektiks.
Jaapan alistus
15. augustil 1945 keskpäeval teatas keiser Hirohito raadiopöördumises Jaapani rahvale oma riigi alistumisest. See uudis levis kiiresti üle maailma. Ameerika Ühendriikides algasid pidustused, millega tähistati võitu Jaapani üle. Rahvas rõõmustas.
2. septembril 1945 kirjutati Tokyo lahes ankrus olnud Ameerika lahingulaeva Missouri pardal alla ametlik kokkulepe sõja lõpetamiseks. Nii lõppes inimkonna ajaloo jõhkraim ja verisem sõda.
Kuus pikka aastat on maailma üldsus liikunud selle märgilise kuupäeva poole – alates 1. septembrist 1939, mil Poolas tulistati esimesed Natsi-Saksamaa lasud.
Rahulik aatom
Kokku korraldati Nõukogude Liidus 124 tuumaplahvatust. Iseloomulik on see, et kõik need viidi läbi rahvamajanduse hüvanguks. Neist vaid kolm olid õnnetused, mille tagajärjel lekkis radioaktiivseid elemente. Rahumeelsete aatomite kasutamise programme rakendati ainult kahes riigis - USA-s ja Nõukogude Liidus. Tuumarahuenergia teab ka näidet ülemaailmsest katastroofist, kui Tšernobõli tuumaelektrijaama neljandas energiaplokis plahvatas reaktor.
Nagasaki lähedal plahvatas. Nende plahvatustega kaasnenud surm ja hävingud olid enneolematud. Hirm ja õudus valdasid kogu Jaapani elanikkonda, sundides neid vähem kui kuuga alla andma.
Kuid pärast Teise maailmasõja lõppu ei jäänud aatomirelvad tagaplaanile. Külma sõja puhkemisest sai tohutu psühholoogiline survetegur NSV Liidu ja USA vahel. Mõlemad pooled investeerisid tohutult raha uute tuumaelektrijaamade arendamisse ja loomisse. Seega on meie planeedile 50 aasta jooksul kogunenud mitu tuhat aatomikest. Sellest piisab, et mitu korda kogu elu hävitada. Sel põhjusel sõlmiti 90ndate lõpus USA ja Venemaa vahel esimene desarmeerimisleping, et vähendada ülemaailmse katastroofi ohtu. Sellele vaatamata on praegu tuumarelvad 9 riigil, mis viib nende kaitse erinevale tasemele. Selles artiklis vaatleme, miks aatomirelvad said hävitava jõu ja kuidas aatomirelvad töötavad.
Aatomipommide täieliku võimsuse mõistmiseks on vaja mõista radioaktiivsuse mõistet. Nagu teate, on aine väikseim struktuuriüksus, mis moodustab kogu meid ümbritseva maailma, aatom. Aatom omakorda koosneb tuumast ja millestki, mis selle ümber pöörleb. Tuum koosneb neutronitest ja prootonitest. Elektronidel on negatiivne laeng ja prootonitel positiivne laeng. Neutronid, nagu nende nimigi ütleb, on neutraalsed. Tavaliselt on neutronite ja prootonite arv võrdne elektronide arvuga ühes aatomis. Küll aga võib välisjõudude mõjul aine aatomites osakeste arv muutuda.
Meid huvitab ainult see variant, kui neutronite arv muutub ja aine isotoop tekib. Mõned aine isotoobid on stabiilsed ja esinevad looduslikult, teised aga on ebastabiilsed ja kipuvad lagunema. Näiteks süsinikul on 6 neutronit. Samuti on olemas 7 neutroniga süsiniku isotoop - looduses leiduv üsna stabiilne element. 8 neutroniga süsiniku isotoop on juba ebastabiilne element ja kipub lagunema. See on radioaktiivne lagunemine. Sel juhul kiirgavad ebastabiilsed tuumad kolme tüüpi kiiri:
1. Alfakiired on üsna kahjutu alfaosakeste voog, mida saab õhukese paberilehega peatada ja mis ei saa kahjustada.
Isegi kui elusorganismid suutsid kaks esimest ellu jääda, põhjustab kiirguslaine väga mööduvat kiiritushaigust, mis tapab mõne minutiga. Sellised kahjustused on võimalikud plahvatusest mitmesaja meetri raadiuses. Kuni mõne kilomeetri kaugusel plahvatusest tapab kiiritushaigus inimese mõne tunni või päevaga. Need, kes on väljaspool vahetut plahvatust, võivad kiirgusega kokku puutuda ka toitu süües ja saastunud piirkonnast sisse hingates. Pealegi ei kao kiirgus koheselt. See koguneb keskkonda ja võib pärast plahvatust paljude aastakümnete jooksul mürgitada elusorganisme.
Tuumarelvadest tulenev kahju on liiga ohtlik, et seda mingil juhul kasutada. Tsiviilelanikkond kannatab selle all paratamatult ja loodusele tekitatakse korvamatut kahju. Seetõttu on tuumapommide peamine kasutusala meie ajal rünnakute heidutus. Isegi tuumarelvade katsetamine on praegu enamikus meie planeedi osades keelatud.
Põhja-Korea ähvardab USA-d ülivõimsa vesinikupommi katsetamisega Vaikses ookeanis. Katsete tõttu kannatada võiv Jaapan nimetas Põhja-Korea plaane täiesti vastuvõetamatuks. Presidendid Donald Trump ja Kim Jong-un vaidlevad intervjuudes ja räägivad avatud sõjalisest konfliktist. Neile, kes tuumarelvadest aru ei saa, aga tahavad asjaga kursis olla, on The Futurist koostanud juhendi.
Kuidas tuumarelvad töötavad?
Nagu tavaline dünamiidipulk, kasutab tuumapomm energiat. Ainult see vabaneb mitte primitiivse keemilise reaktsiooni käigus, vaid keerulistes tuumaprotsessides. Tuumaenergia eraldamiseks aatomist on kaks peamist viisi. IN tuuma lõhustumine aatomi tuum laguneb koos neutroniga kaheks väiksemaks killuks. Tuumasünteesi – protsess, mille käigus Päike toodab energiat – hõlmab kahe väiksema aatomi ühendamist suuremaks. Igas protsessis, lõhustumisel või termotuumasünteesil, eraldub suur hulk soojusenergiat ja kiirgust. Sõltuvalt sellest, kas kasutatakse tuuma lõhustumist või termotuumasünteesi, jagatakse pommid tuuma (aatomi) Ja termotuuma .
Kas saate mulle tuumalõhustumise kohta rohkem rääkida?
Aatomipommi plahvatus Hiroshima kohal (1945)
Nagu mäletate, koosneb aatom kolme tüüpi subatomilistest osakestest: prootonitest, neutronitest ja elektronidest. Aatomi keskpunkt, nn tuum , koosneb prootonitest ja neutronitest. Prootonid on positiivselt laetud, elektronid negatiivselt laetud ja neutronitel pole üldse laengut. Prootoni-elektronite suhe on alati üks ühele, seega on aatomil tervikuna neutraalne laeng. Näiteks süsinikuaatomil on kuus prootonit ja kuus elektroni. Osakesi hoiab koos põhiline jõud - tugev tuumajõud .
Aatomi omadused võivad oluliselt muutuda sõltuvalt sellest, kui palju erinevaid osakesi see sisaldab. Kui muudate prootonite arvu, on teil erinev keemiline element. Kui muudate neutronite arvu, saate isotoop sama element, mis on teie käes. Näiteks süsinikul on kolm isotoopi: 1) süsinik-12 (kuus prootonit + kuus neutronit), mis on elemendi stabiilne ja tavaline vorm, 2) süsinik-13 (kuus prootonit + seitse neutronit), mis on stabiilne, kuid haruldane. ja 3) süsinik -14 (kuus prootonit + kaheksa neutronit), mis on haruldane ja ebastabiilne (või radioaktiivne).
Enamik aatomituumasid on stabiilsed, kuid mõned on ebastabiilsed (radioaktiivsed). Need tuumad eraldavad spontaanselt osakesi, mida teadlased nimetavad kiirguseks. Seda protsessi nimetatakse radioaktiivne lagunemine . Lagunemist on kolme tüüpi:
Alfa lagunemine : Tuum kiirgab alfaosakest – kaks prootonit ja kaks neutronit on omavahel seotud. Beeta lagunemine : Neutron muutub prootoniks, elektroniks ja antineutriinoks. Väljapaisatud elektron on beetaosake. Spontaanne lõhustumine: tuum laguneb mitmeks osaks ja kiirgab neutroneid ning kiirgab ka elektromagnetilise energia impulsi - gammakiirgust. Just viimast tüüpi lagunemist kasutatakse tuumapommides. Algavad lõhustumise tulemusena eralduvad vabad neutronid ahelreaktsioon , mis vabastab kolossaalselt palju energiat.
Millest tuumapommid on tehtud?
Neid saab valmistada uraan-235-st ja plutoonium-239-st. Uraan esineb looduses kolme isotoobi seguna: 238 U (99,2745% looduslikust uraanist), 235 U (0,72%) ja 234 U (0,0055%). Levinuim 238 U ahelreaktsiooni ei toeta: selleks on võimeline vaid 235 U. Maksimaalse plahvatusvõimsuse saavutamiseks on vajalik, et 235 U sisaldus pommi “täidises” oleks vähemalt 80%. Seetõttu toodetakse uraani kunstlikult rikastama . Selleks jagatakse uraani isotoopide segu kaheks osaks nii, et üks neist sisaldab rohkem kui 235 U.
Tavaliselt jätab isotoopide eraldamine maha palju vaesestatud uraani, mis ei suuda ahelreaktsiooni läbida, kuid on olemas viis, kuidas seda teha. Fakt on see, et plutoonium-239 looduses ei esine. Kuid seda saab saada 238 U neutronitega pommitades.
Kuidas nende võimsust mõõdetakse?
Tuuma- ja termotuumalaengu võimsust mõõdetakse TNT ekvivalendis – trinitrotolueeni koguses, mis tuleb sarnase tulemuse saamiseks plahvatada. Seda mõõdetakse kilotonnides (kt) ja megatonnides (Mt). Üliväikeste tuumarelvade tootlikkus on alla 1 kt, ülivõimsate pommide saagis aga üle 1 mt.
Nõukogude "tsaaripommi" võimsus oli erinevatel andmetel TNT ekvivalendis 57–58,6 megatonni, termotuumapommi võimsus, mida KRDV septembri alguses katsetas, oli umbes 100 kilotonni.
Kes lõi tuumarelvi?
Ameerika füüsik Robert Oppenheimer ja kindral Leslie Groves
1930. aastatel Itaalia füüsik Enrico Fermi näitas, et neutronite poolt pommitatud elemente saab muuta uuteks elementideks. Selle töö tulemuseks oli avastus aeglased neutronid , samuti uute elementide avastamine, mida perioodilisustabelis pole esindatud. Varsti pärast Fermi avastust Saksa teadlased Otto Hahn Ja Fritz Strassmann pommitati uraani neutronitega, mille tulemusena tekkis baariumi radioaktiivne isotoop. Nad jõudsid järeldusele, et madala kiirusega neutronid põhjustavad uraani tuuma purunemise kaheks väiksemaks tükiks.
See teos erutas kogu maailma meeli. Princetoni ülikoolis Niels Bohr koos töötanud John Wheeler välja töötada hüpoteetiline lõhustumisprotsessi mudel. Nad väitsid, et uraan-235 lõhustub. Umbes samal ajal avastasid teised teadlased, et lõhustumisprotsess toodab veelgi rohkem neutroneid. See ajendas Bohri ja Wheeleri esitama olulise küsimuse: kas lõhustumisel tekkivad vabad neutronid võivad käivitada ahelreaktsiooni, mis vabastaks tohutul hulgal energiat? Kui see on nii, siis on võimalik luua kujuteldamatu jõuga relvi. Nende oletusi kinnitas prantsuse füüsik Frederic Joliot-Curie . Tema järeldusest sai tõuke tuumarelvade loomise arenguks.
Saksamaa, Inglismaa, USA ja Jaapani füüsikud töötasid aatomirelvade loomisel. Enne II maailmasõja algust Albert Einstein kirjutas USA presidendile Franklin Roosevelt et Natsi-Saksamaa kavatseb puhastada uraan-235 ja luua aatomipommi. Nüüd selgub, et Saksamaa ei olnud kaugeltki ahelreaktsiooni läbiviimisest: nad töötasid "räpase ja väga radioaktiivse pommi kallal". Olgu kuidas on, USA valitsus tegi kõik oma jõupingutused aatomipommi võimalikult kiireks loomiseks. Manhattani projekt käivitati Ameerika füüsiku juhtimisel Robert Oppenheimer ja üldine Leslie Groves . Sellel osalesid Euroopast emigreerunud väljapaistvad teadlased. 1945. aasta suveks loodi aatomirelvad, mis põhinesid kahte tüüpi lõhustuval materjalil - uraan-235 ja plutoonium-239. Üks pomm, plutoonium "Thing", plahvatas katsetamise käigus ning veel kaks, uraan "Baby" ja plutoonium "Fat Man", heideti Jaapani linnadele Hiroshimale ja Nagasakile.
Kuidas termotuumapomm töötab ja kes selle leiutas?
Termotuumapomm põhineb reaktsioonil tuumasünteesi . Erinevalt tuumalõhustumisest, mis võib toimuda kas spontaanselt või sunniviisiliselt, on tuumasünteesimine võimatu ilma välise energiavarustuseta. Aatomituumad on positiivselt laetud – seega tõrjuvad nad üksteist. Seda olukorda nimetatakse Coulombi barjääriks. Tõrjumisest ülesaamiseks tuleb need osakesed pöörase kiiruseni kiirendada. Seda saab teha väga kõrgetel temperatuuridel – suurusjärgus mitu miljonit kelvinit (sellest ka nimi). Termotuumareaktsioone on kolme tüüpi: isemajandavad (toimuvad tähtede sügavuses), juhitavad ja kontrollimatud ehk plahvatusohtlikud – neid kasutatakse vesinikupommides.
Aatomilaengu poolt initsieeritud termotuumasünteesi pommi idee pakkus Enrico Fermi oma kolleegile Edward Teller aastal 1941, Manhattani projekti alguses. See idee polnud aga tol ajal nõutud. Telleri arendusi täiustati Stanislav Ulam , mis muudab termotuumapommi idee praktikas teostatavaks. 1952. aastal katsetati Enewetaki atollil operatsiooni Ivy Mike ajal esimest termotuumalõhkeseadeldist. See oli aga laboriproov, mis ei sobinud lahingusse. Aasta hiljem lõhkas Nõukogude Liit maailma esimese termotuumapommi, mis oli kokku pandud füüsikute kavandi järgi. Andrei Sahharov Ja Julia Kharitona . Seade meenutas kihilist kooki, nii et hirmuäratav relv sai hüüdnime "Puff". Edasise arengu käigus sündis Maa võimsaim pomm, “Tsaar Bomba” ehk “Kuzka ema”. 1961. aasta oktoobris katsetati seda Novaja Zemlja saarestikus.
Millest on valmistatud termotuumapommid?
Kui sa seda arvasid vesinik ja termotuumapommid on erinevad asjad, sa eksid. Need sõnad on sünonüümid. Termotuumareaktsiooni läbiviimiseks on vaja vesinikku (õigemini selle isotoobid - deuteerium ja triitium). Siiski on raskus: vesinikupommi plahvatamiseks on kõigepealt vaja tavapärase tuumaplahvatuse käigus saada kõrge temperatuur – alles siis hakkavad aatomituumad reageerima. Seetõttu mängib termotuumapommi puhul suurt rolli disain.
Kaks skeemi on laialt tuntud. Esimene on Sahharovi lehttaigen. Keskel asus tuumadetonaator, mis oli ümbritsetud triitiumiga segatud liitiumdeuteriidi kihtidega, mis olid segatud rikastatud uraani kihtidega. See disain võimaldas saavutada võimsust 1 Mt piires. Teine on Ameerika Teller-Ulami skeem, kus tuumapomm ja vesiniku isotoobid paiknesid eraldi. See nägi välja selline: all oli mahuti vedela deuteeriumi ja triitiumi seguga, mille keskel oli "süüteküünal" - plutooniumivarras ja peal - tavaline tuumalaeng ja seda kõike raskmetallist kest (näiteks vaesestatud uraan). Plahvatuse käigus tekkivad kiired neutronid põhjustavad uraani kestas aatomi lõhustumise reaktsioone ja lisavad energiat plahvatuse koguenergiale. Liitium-uraan-238 deuteriidi täiendavate kihtide lisamine võimaldab luua piiramatu võimsusega mürske. 1953. aastal Nõukogude füüsik Viktor Davidenko kordas kogemata Teller-Ulami ideed ja selle põhjal tuli Sahharov välja mitmeetapilise skeemi, mis võimaldas luua enneolematu võimsusega relvi. “Kuzka ema” töötas täpselt selle skeemi järgi.
Mis pomme seal veel on?
On ka neutroneid, kuid see on üldiselt hirmutav. Sisuliselt on neutronpomm väikese võimsusega termotuumapomm, mille plahvatusenergiast 80% moodustab kiirgus (neutronkiirgus). See näeb välja nagu tavaline väikese võimsusega tuumalaeng, millele on lisatud berülliumi isotoobiga plokk – neutronite allikas. Kui tuumalaeng plahvatab, vallandub termotuumareaktsioon. Seda tüüpi relva töötas välja Ameerika füüsik Samuel Cohen . Usuti, et neutronrelvad hävitavad kõik elusolendid, isegi varjupaikades, kuid selliste relvade hävitamise ulatus on väike, kuna atmosfäär hajutab kiirete neutronite vooge ja lööklaine on tugevam suurte vahemaade tagant.
Aga koobaltipomm?
Ei, poeg, see on fantastiline. Ametlikult pole ühelgi riigil koobaltpomme. Teoreetiliselt on tegemist koobaltkoorega termotuumapommiga, mis tagab piirkonna tugeva radioaktiivse saastatuse ka suhteliselt nõrga tuumaplahvatuse korral. 510 tonni koobaltit võib nakatada kogu Maa pinna ja hävitada kogu elu planeedil. Füüsik Leo Szilard , kes kirjeldas seda hüpoteetilist disaini 1950. aastal, nimetas seda "Viimsepäeva masinaks".
Mis on lahedam: tuumapomm või termotuumapomm?
"Tsar Bomba" täismahus mudel
Vesinikupomm on palju arenenum ja tehnoloogiliselt arenenum kui aatomipomm. Selle plahvatusvõime ületab tunduvalt aatomi oma ja seda piirab ainult saadaolevate komponentide arv. Termotuumareaktsioonis vabaneb iga nukleoni (nn koostistuumade, prootonite ja neutronite) jaoks palju rohkem energiat kui tuumareaktsioonis. Näiteks uraani tuuma lõhustumisel tekib 0,9 MeV (megaelektronvolti) nukleoni kohta ja heeliumi tuuma ühinemisel vesiniku tuumadest vabaneb 6 MeV energiat.
Nagu pommid toimetamaeesmärgi poole?
Algul langesid need lennukitelt maha, kuid õhutõrjesüsteemid täiustusid pidevalt ja tuumarelvade tarnimine sel viisil osutus ebamõistlikuks. Rakettide tootmise kasvuga anti kõik tuumarelvade tarnimise õigused üle erinevate baaside ballistilistele ja tiibrakettidele. Seetõttu tähendab pomm nüüd mitte pommi, vaid lõhkepead.
Arvatakse, et Põhja-Korea vesinikupomm on liiga suur, et seda raketile paigaldada – seega kui KRDV otsustab ähvarduse ellu viia, viiakse see laevaga plahvatuspaika.
Millised on tuumasõja tagajärjed?
Hiroshima ja Nagasaki on vaid väike osa võimalikust apokalüpsisest. Näiteks on teada "tuumatalve" hüpotees, mille esitasid Ameerika astrofüüsik Carl Sagan ja Nõukogude geofüüsik Georgi Golitsyn. Eeldatakse, et mitme tuumalõhkepea plahvatus (mitte kõrbes või vees, vaid asustatud piirkondades) põhjustab palju tulekahjusid ning atmosfääri valgub suur hulk suitsu ja tahma, mis toob kaasa globaalse jahenemise. Hüpoteesi on kritiseeritud, võrreldes mõju vulkaanilise aktiivsusega, millel on kliimale vähe mõju. Lisaks märgivad mõned teadlased, et globaalne soojenemine on tõenäolisem kui jahtumine – kuigi mõlemad pooled loodavad, et me ei saa kunagi teada.
Kas tuumarelvad on lubatud?
Pärast võidurelvastumist 20. sajandil tulid riigid mõistusele ja otsustasid tuumarelvade kasutamist piirata. ÜRO võttis vastu tuumarelvade leviku tõkestamise ja tuumakatsetuste keelustamise lepingud (viimasele ei ole alla kirjutanud noored tuumariigid India, Pakistan ja KRDV). 2017. aasta juulis võeti vastu uus tuumarelvade keelustamise leping.
"Kumbki osalisriik kohustub mitte mingil juhul arendama, katsetama, tootma, tootma, muul viisil omandama, omama ega varuma tuumarelvi või muid tuumalõhkeseadeldisi," seisab lepingu esimeses artiklis.
Kuid dokument ei jõustu enne, kui 50 riiki on selle ratifitseerinud.
Tuumarelvad on strateegilised relvad, mis on võimelised lahendama globaalseid probleeme. Selle kasutamist seostatakse kohutavate tagajärgedega kogu inimkonnale. See muudab aatomipommi mitte ainult ohuks, vaid ka heidutusrelvaks.
Inimkonna arengule lõpu tegema suutvate relvade ilmumine tähistas uue ajastu algust. Ülemaailmse konflikti või uue maailmasõja tõenäosus on viidud miinimumini kogu tsivilisatsiooni täieliku hävimise võimaluse tõttu.
Vaatamata sellistele ohtudele on tuumarelvad jätkuvalt kasutuses maailma juhtivate riikidega. Teatud määral saab just see rahvusvahelise diplomaatia ja geopoliitika määravaks teguriks.
Tuumapommi loomise ajalugu
Küsimusele, kes tuumapommi leiutas, pole ajaloos selget vastust. Uraani radioaktiivsuse avastamist peetakse aatomirelvade kallal töötamise eelduseks. 1896. aastal avastas prantsuse keemik A. Becquerel selle elemendi ahelreaktsiooni, mis tähistas tuumafüüsika arengu algust.
Järgmisel kümnendil avastati alfa-, beeta- ja gammakiirgus, samuti hulk teatud keemiliste elementide radioaktiivseid isotoope. Hilisem aatomi radioaktiivse lagunemise seaduse avastamine sai alguse tuumaisomeetria uurimisele.
1938. aasta detsembris viisid Saksa füüsikud O. Hahn ja F. Strassmann esimestena tehistingimustes läbi tuuma lõhustumise reaktsiooni. 24. aprillil 1939 teatati Saksa juhtkonnale võimalusest luua uus võimas lõhkekeha.
Saksamaa tuumaprogramm oli aga määratud läbikukkumisele. Vaatamata teadlaste edukale edule, koges riik sõja tõttu pidevalt raskusi ressurssidega, eriti raske vee tarnimisega. Hilisemates etappides pidurdasid uurimistööd pidevad evakueerimised. 23. aprillil 1945 jäädvustati Haigerlochis Saksa teadlaste arengud ja viidi USA-sse.
Ameerika Ühendriikidest sai esimene riik, kes avaldas huvi uue leiutise vastu. 1941. aastal eraldati selle arendamiseks ja loomiseks märkimisväärsed vahendid. Esimesed katsetused toimusid 16. juulil 1945. aastal. Vähem kui kuu aega hiljem kasutas USA esimest korda tuumarelva, visates kaks pommi Hiroshimale ja Nagasakile.
NSV Liidu enda uurimistööd tuumafüüsika vallas on tehtud alates 1918. aastast. Aatomituuma komisjon loodi 1938. aastal Teaduste Akadeemias. Sõja puhkedes aga sellesuunaline tegevus peatati.
1943. aastal said Nõukogude luureohvitserid Inglismaalt teavet tuumafüüsika alaste teadustööde kohta. Agente viidi mitmesse USA uurimiskeskusesse. Saadud teave võimaldas neil kiirendada oma tuumarelvade väljatöötamist.
Nõukogude aatomipommi leiutamist juhtisid I. Kurchatov ja Yu. Khariton, neid peetakse Nõukogude aatomipommi loojateks. Teave selle kohta sai tõuke USA ettevalmistuseks ennetavaks sõjaks. 1949. aasta juulis töötati välja Trooja plaan, mille järgi kavatseti sõjategevust alustada 1. jaanuaril 1950.
Kuupäev nihutati hiljem 1957. aasta algusesse, et kõik NATO riigid saaksid sõjaks valmistuda ja sellega ühineda. Lääne luure andmetel ei saanud NSV Liidus tuumarelvakatsetusi läbi viia enne 1954. aastat.
USA ettevalmistused sõjaks said aga ette teada, mis sundis Nõukogude teadlasi uurimistööd kiirendama. Lühikese ajaga leiutavad ja loovad nad oma tuumapommi. 29. augustil 1949 katsetati Semipalatinskis asuvas katsepaigas Nõukogude esimest aatomipommi RDS-1 (spetsiaalne reaktiivmootor).
Sellised testid nurjasid Trooja plaani. Sellest hetkest alates lakkas USA-l olema tuumarelvade monopol. Sõltumata ennetava löögi tugevusest säilis vastumeetmete oht, mis võib viia katastroofini. Sellest hetkest alates sai kõige kohutavamaks relvaks suurriikide vahelise rahu tagaja.
Toimimispõhimõte
Aatomipommi tööpõhimõte põhineb raskete tuumade lagunemise või kergete tuumade termotuumasünteesi ahelreaktsioonil. Nende protsesside käigus eraldub tohutul hulgal energiat, mis muudab pommi massihävitusrelvaks.
24. septembril 1951 viidi läbi RDS-2 katsetused. Neid võiks juba stardipunktidesse toimetada, et need jõuaksid USA-sse. 18. oktoobril testiti pommitajaga tarnitud RDS-3.
Edasised katsetused liikusid edasi termotuumasünteesi juurde. Esimesed sellise pommi katsetused USA-s toimusid 1. novembril 1952. aastal. NSV Liidus katsetati sellist lõhkepead 8 kuu jooksul.
TX tuumapomm
Tuumapommidel ei ole selgeid omadusi sellise laskemoona kasutusalade mitmekesisuse tõttu. Siiski on mitmeid üldisi aspekte, mida tuleb selle relva loomisel arvesse võtta.
Need sisaldavad:
- pommi teljesümmeetriline struktuur - kõik plokid ja süsteemid on paigutatud paarikaupa silindrilistesse, sfäärilistesse või koonilistesse anumatesse;
- projekteerimisel vähendavad nad tuumapommi massi, kombineerides jõuallikaid, valides kestade ja sektsioonide optimaalse kuju, samuti kasutades vastupidavamaid materjale;
- minimeerige juhtmete ja pistikute arv ning kasutage löögi edastamiseks pneumaatilist liini või plahvatusohtlikku detonatsiooninööri;
- põhikomponentide blokeerimine toimub püroelektriliste laengutega hävitatud vaheseinte abil;
- toimeained pumbatakse eraldi konteineri või välise kanduri abil.
Võttes arvesse seadmele esitatavaid nõudeid, koosneb tuumapomm järgmistest komponentidest:
- korpus, mis kaitseb laskemoona füüsiliste ja termiliste mõjude eest - jagatud sektsioonideks ja mida saab varustada kanderaamiga;
- tuumalaeng toitekinnitusega;
- enesehävitussüsteem koos selle integreerimisega tuumalaenguga;
- pikaajaliseks ladustamiseks mõeldud toiteallikas - aktiveeritakse juba raketi stardi ajal;
- välisandurid - teabe kogumiseks;
- löögi-, juhtimis- ja detonatsioonisüsteemid, viimane on laengusse integreeritud;
- süsteemid diagnostikaks, kütteks ja mikrokliima säilitamiseks suletud kambrites.
Olenevalt tuumapommi tüübist on sellesse integreeritud ka teisi süsteeme. Nende hulka võivad kuuluda lennuandur, lukustatav kaugjuhtimispult, lennuvalikute arvutamine ja autopiloot. Mõnes laskemoonas kasutatakse ka segajaid, mis on mõeldud tuumapommi vastupanuvõime vähendamiseks.
Sellise pommi kasutamise tagajärjed
Tuumarelvade kasutamise "ideaalsed" tagajärjed registreeriti juba siis, kui pomm Hiroshimale visati. Laeng plahvatas 200 meetri kõrgusel, mis tekitas tugeva lööklaine. Paljudes kodudes lükati ümber kivisöeküttel ahjud, mis põhjustasid tulekahjusid isegi väljaspool kahjustatud piirkonda.
Valgussähvatusele järgnes kuumarabandus, mis kestis mõne sekundi. Selle võimsusest piisas aga plaatide ja kvartsi sulatamiseks 4 km raadiuses, aga ka telegraafipostide pihustamiseks.
Kuumalainele järgnes lööklaine. Tuule kiirus ulatus 800 km/h, selle tuuleiil hävitas peaaegu kõik linna hooned. 76 tuhandest hoonest jäi osaliselt ellu umbes 6 tuhat, ülejäänud hävisid täielikult.
Kuumalaine, samuti tõusev aur ja tuhk põhjustasid atmosfääris tugevat kondenseerumist. Mõni minut hiljem hakkas sadama tuhamusta tilkadega. Kokkupuude nahaga põhjustas raskeid ravimatuid põletusi.
Inimesed, kes viibisid plahvatuse epitsentrist 800 meetri raadiuses, põlesid tolmuks. Need, kes jäid, puutusid kokku kiiritus- ja kiiritushaigusega. Selle sümptomiteks olid nõrkus, iiveldus, oksendamine ja palavik. Vere valgeliblede arv vähenes järsult.
Sekunditega hukkus umbes 70 tuhat inimest. Sama palju suri hiljem nende haavadesse ja põletustesse.
Kolm päeva hiljem heideti Nagasakile samasuguste tagajärgedega teine pomm.
Tuumarelvade varud maailmas
Põhilised tuumarelvade varud on koondunud Venemaale ja USA-sse. Lisaks neile on aatomipomme järgmistel riikidel:
- Suurbritannia – aastast 1952;
- Prantsusmaa – alates 1960. aastast;
- Hiina – aastast 1964;
- India - aastast 1974;
- Pakistan – aastast 1998;
- KRDV – alates 2008. aastast.
Iisraelil on ka tuumarelvad, kuigi riigi juhtkonnalt pole ametlikku kinnitust saadud.
Põhja-Korea ähvardab USA-d ülivõimsa vesinikupommi katsetamisega Vaikses ookeanis. Katsete tõttu kannatada võiv Jaapan nimetas Põhja-Korea plaane täiesti vastuvõetamatuks. Presidendid Donald Trump ja Kim Jong-un vaidlevad intervjuudes ja räägivad avatud sõjalisest konfliktist. Neile, kes tuumarelvadest aru ei saa, aga tahavad asjaga kursis olla, on The Futurist koostanud juhendi.
Kuidas tuumarelvad töötavad?
Nagu tavaline dünamiidipulk, kasutab tuumapomm energiat. Ainult see vabaneb mitte primitiivse keemilise reaktsiooni käigus, vaid keerulistes tuumaprotsessides. Tuumaenergia eraldamiseks aatomist on kaks peamist viisi. IN tuuma lõhustumine aatomi tuum laguneb koos neutroniga kaheks väiksemaks killuks. Tuumasünteesi – protsess, mille käigus Päike toodab energiat – hõlmab kahe väiksema aatomi ühendamist suuremaks. Igas protsessis, lõhustumisel või termotuumasünteesil, eraldub suur hulk soojusenergiat ja kiirgust. Sõltuvalt sellest, kas kasutatakse tuuma lõhustumist või termotuumasünteesi, jagatakse pommid tuuma (aatomi) Ja termotuuma .
Kas saate mulle tuumalõhustumise kohta rohkem rääkida?
Aatomipommi plahvatus Hiroshima kohal (1945)
Nagu mäletate, koosneb aatom kolme tüüpi subatomilistest osakestest: prootonitest, neutronitest ja elektronidest. Aatomi keskpunkt, nn tuum , koosneb prootonitest ja neutronitest. Prootonid on positiivselt laetud, elektronid negatiivselt laetud ja neutronitel pole üldse laengut. Prootoni-elektronite suhe on alati üks ühele, seega on aatomil tervikuna neutraalne laeng. Näiteks süsinikuaatomil on kuus prootonit ja kuus elektroni. Osakesi hoiab koos põhiline jõud - tugev tuumajõud .
Aatomi omadused võivad oluliselt muutuda sõltuvalt sellest, kui palju erinevaid osakesi see sisaldab. Kui muudate prootonite arvu, on teil erinev keemiline element. Kui muudate neutronite arvu, saate isotoop sama element, mis on teie käes. Näiteks süsinikul on kolm isotoopi: 1) süsinik-12 (kuus prootonit + kuus neutronit), mis on elemendi stabiilne ja tavaline vorm, 2) süsinik-13 (kuus prootonit + seitse neutronit), mis on stabiilne, kuid haruldane. ja 3) süsinik -14 (kuus prootonit + kaheksa neutronit), mis on haruldane ja ebastabiilne (või radioaktiivne).
Enamik aatomituumasid on stabiilsed, kuid mõned on ebastabiilsed (radioaktiivsed). Need tuumad eraldavad spontaanselt osakesi, mida teadlased nimetavad kiirguseks. Seda protsessi nimetatakse radioaktiivne lagunemine . Lagunemist on kolme tüüpi:
Alfa lagunemine : Tuum kiirgab alfaosakest – kaks prootonit ja kaks neutronit on omavahel seotud. Beeta lagunemine : Neutron muutub prootoniks, elektroniks ja antineutriinoks. Väljapaisatud elektron on beetaosake. Spontaanne lõhustumine: tuum laguneb mitmeks osaks ja kiirgab neutroneid ning kiirgab ka elektromagnetilise energia impulsi - gammakiirgust. Just viimast tüüpi lagunemist kasutatakse tuumapommides. Algavad lõhustumise tulemusena eralduvad vabad neutronid ahelreaktsioon , mis vabastab kolossaalselt palju energiat.
Millest tuumapommid on tehtud?
Neid saab valmistada uraan-235-st ja plutoonium-239-st. Uraan esineb looduses kolme isotoobi seguna: 238 U (99,2745% looduslikust uraanist), 235 U (0,72%) ja 234 U (0,0055%). Levinuim 238 U ahelreaktsiooni ei toeta: selleks on võimeline vaid 235 U. Maksimaalse plahvatusvõimsuse saavutamiseks on vajalik, et 235 U sisaldus pommi “täidises” oleks vähemalt 80%. Seetõttu toodetakse uraani kunstlikult rikastama . Selleks jagatakse uraani isotoopide segu kaheks osaks nii, et üks neist sisaldab rohkem kui 235 U.
Tavaliselt jätab isotoopide eraldamine maha palju vaesestatud uraani, mis ei suuda ahelreaktsiooni läbida, kuid on olemas viis, kuidas seda teha. Fakt on see, et plutoonium-239 looduses ei esine. Kuid seda saab saada 238 U neutronitega pommitades.
Kuidas nende võimsust mõõdetakse?
Tuuma- ja termotuumalaengu võimsust mõõdetakse TNT ekvivalendis – trinitrotolueeni koguses, mis tuleb sarnase tulemuse saamiseks plahvatada. Seda mõõdetakse kilotonnides (kt) ja megatonnides (Mt). Üliväikeste tuumarelvade tootlikkus on alla 1 kt, ülivõimsate pommide saagis aga üle 1 mt.
Nõukogude "tsaaripommi" võimsus oli erinevatel andmetel TNT ekvivalendis 57–58,6 megatonni, termotuumapommi võimsus, mida KRDV septembri alguses katsetas, oli umbes 100 kilotonni.
Kes lõi tuumarelvi?
Ameerika füüsik Robert Oppenheimer ja kindral Leslie Groves
1930. aastatel Itaalia füüsik Enrico Fermi näitas, et neutronite poolt pommitatud elemente saab muuta uuteks elementideks. Selle töö tulemuseks oli avastus aeglased neutronid , samuti uute elementide avastamine, mida perioodilisustabelis pole esindatud. Varsti pärast Fermi avastust Saksa teadlased Otto Hahn Ja Fritz Strassmann pommitati uraani neutronitega, mille tulemusena tekkis baariumi radioaktiivne isotoop. Nad jõudsid järeldusele, et madala kiirusega neutronid põhjustavad uraani tuuma purunemise kaheks väiksemaks tükiks.
See teos erutas kogu maailma meeli. Princetoni ülikoolis Niels Bohr koos töötanud John Wheeler välja töötada hüpoteetiline lõhustumisprotsessi mudel. Nad väitsid, et uraan-235 lõhustub. Umbes samal ajal avastasid teised teadlased, et lõhustumisprotsess toodab veelgi rohkem neutroneid. See ajendas Bohri ja Wheeleri esitama olulise küsimuse: kas lõhustumisel tekkivad vabad neutronid võivad käivitada ahelreaktsiooni, mis vabastaks tohutul hulgal energiat? Kui see on nii, siis on võimalik luua kujuteldamatu jõuga relvi. Nende oletusi kinnitas prantsuse füüsik Frederic Joliot-Curie . Tema järeldusest sai tõuke tuumarelvade loomise arenguks.
Saksamaa, Inglismaa, USA ja Jaapani füüsikud töötasid aatomirelvade loomisel. Enne II maailmasõja algust Albert Einstein kirjutas USA presidendile Franklin Roosevelt et Natsi-Saksamaa kavatseb puhastada uraan-235 ja luua aatomipommi. Nüüd selgub, et Saksamaa ei olnud kaugeltki ahelreaktsiooni läbiviimisest: nad töötasid "räpase ja väga radioaktiivse pommi kallal". Olgu kuidas on, USA valitsus tegi kõik oma jõupingutused aatomipommi võimalikult kiireks loomiseks. Manhattani projekt käivitati Ameerika füüsiku juhtimisel Robert Oppenheimer ja üldine Leslie Groves . Sellel osalesid Euroopast emigreerunud väljapaistvad teadlased. 1945. aasta suveks loodi aatomirelvad, mis põhinesid kahte tüüpi lõhustuval materjalil - uraan-235 ja plutoonium-239. Üks pomm, plutoonium "Thing", plahvatas katsetamise käigus ning veel kaks, uraan "Baby" ja plutoonium "Fat Man", heideti Jaapani linnadele Hiroshimale ja Nagasakile.
Kuidas termotuumapomm töötab ja kes selle leiutas?
Termotuumapomm põhineb reaktsioonil tuumasünteesi . Erinevalt tuumalõhustumisest, mis võib toimuda kas spontaanselt või sunniviisiliselt, on tuumasünteesimine võimatu ilma välise energiavarustuseta. Aatomituumad on positiivselt laetud – seega tõrjuvad nad üksteist. Seda olukorda nimetatakse Coulombi barjääriks. Tõrjumisest ülesaamiseks tuleb need osakesed pöörase kiiruseni kiirendada. Seda saab teha väga kõrgetel temperatuuridel – suurusjärgus mitu miljonit kelvinit (sellest ka nimi). Termotuumareaktsioone on kolme tüüpi: isemajandavad (toimuvad tähtede sügavuses), juhitavad ja kontrollimatud ehk plahvatusohtlikud – neid kasutatakse vesinikupommides.
Aatomilaengu poolt initsieeritud termotuumasünteesi pommi idee pakkus Enrico Fermi oma kolleegile Edward Teller aastal 1941, Manhattani projekti alguses. See idee polnud aga tol ajal nõutud. Telleri arendusi täiustati Stanislav Ulam , mis muudab termotuumapommi idee praktikas teostatavaks. 1952. aastal katsetati Enewetaki atollil operatsiooni Ivy Mike ajal esimest termotuumalõhkeseadeldist. See oli aga laboriproov, mis ei sobinud lahingusse. Aasta hiljem lõhkas Nõukogude Liit maailma esimese termotuumapommi, mis oli kokku pandud füüsikute kavandi järgi. Andrei Sahharov Ja Julia Kharitona . Seade meenutas kihilist kooki, nii et hirmuäratav relv sai hüüdnime "Puff". Edasise arengu käigus sündis Maa võimsaim pomm, “Tsaar Bomba” ehk “Kuzka ema”. 1961. aasta oktoobris katsetati seda Novaja Zemlja saarestikus.
Millest on valmistatud termotuumapommid?
Kui sa seda arvasid vesinik ja termotuumapommid on erinevad asjad, sa eksid. Need sõnad on sünonüümid. Termotuumareaktsiooni läbiviimiseks on vaja vesinikku (õigemini selle isotoobid - deuteerium ja triitium). Siiski on raskus: vesinikupommi plahvatamiseks on kõigepealt vaja tavapärase tuumaplahvatuse käigus saada kõrge temperatuur – alles siis hakkavad aatomituumad reageerima. Seetõttu mängib termotuumapommi puhul suurt rolli disain.
Kaks skeemi on laialt tuntud. Esimene on Sahharovi lehttaigen. Keskel asus tuumadetonaator, mis oli ümbritsetud triitiumiga segatud liitiumdeuteriidi kihtidega, mis olid segatud rikastatud uraani kihtidega. See disain võimaldas saavutada võimsust 1 Mt piires. Teine on Ameerika Teller-Ulami skeem, kus tuumapomm ja vesiniku isotoobid paiknesid eraldi. See nägi välja selline: all oli mahuti vedela deuteeriumi ja triitiumi seguga, mille keskel oli "süüteküünal" - plutooniumivarras ja peal - tavaline tuumalaeng ja seda kõike raskmetallist kest (näiteks vaesestatud uraan). Plahvatuse käigus tekkivad kiired neutronid põhjustavad uraani kestas aatomi lõhustumise reaktsioone ja lisavad energiat plahvatuse koguenergiale. Liitium-uraan-238 deuteriidi täiendavate kihtide lisamine võimaldab luua piiramatu võimsusega mürske. 1953. aastal Nõukogude füüsik Viktor Davidenko kordas kogemata Teller-Ulami ideed ja selle põhjal tuli Sahharov välja mitmeetapilise skeemi, mis võimaldas luua enneolematu võimsusega relvi. “Kuzka ema” töötas täpselt selle skeemi järgi.
Mis pomme seal veel on?
On ka neutroneid, kuid see on üldiselt hirmutav. Sisuliselt on neutronpomm väikese võimsusega termotuumapomm, mille plahvatusenergiast 80% moodustab kiirgus (neutronkiirgus). See näeb välja nagu tavaline väikese võimsusega tuumalaeng, millele on lisatud berülliumi isotoobiga plokk – neutronite allikas. Kui tuumalaeng plahvatab, vallandub termotuumareaktsioon. Seda tüüpi relva töötas välja Ameerika füüsik Samuel Cohen . Usuti, et neutronrelvad hävitavad kõik elusolendid, isegi varjupaikades, kuid selliste relvade hävitamise ulatus on väike, kuna atmosfäär hajutab kiirete neutronite vooge ja lööklaine on tugevam suurte vahemaade tagant.
Aga koobaltipomm?
Ei, poeg, see on fantastiline. Ametlikult pole ühelgi riigil koobaltpomme. Teoreetiliselt on tegemist koobaltkoorega termotuumapommiga, mis tagab piirkonna tugeva radioaktiivse saastatuse ka suhteliselt nõrga tuumaplahvatuse korral. 510 tonni koobaltit võib nakatada kogu Maa pinna ja hävitada kogu elu planeedil. Füüsik Leo Szilard , kes kirjeldas seda hüpoteetilist disaini 1950. aastal, nimetas seda "Viimsepäeva masinaks".
Mis on lahedam: tuumapomm või termotuumapomm?
"Tsar Bomba" täismahus mudel
Vesinikupomm on palju arenenum ja tehnoloogiliselt arenenum kui aatomipomm. Selle plahvatusvõime ületab tunduvalt aatomi oma ja seda piirab ainult saadaolevate komponentide arv. Termotuumareaktsioonis vabaneb iga nukleoni (nn koostistuumade, prootonite ja neutronite) jaoks palju rohkem energiat kui tuumareaktsioonis. Näiteks uraani tuuma lõhustumisel tekib 0,9 MeV (megaelektronvolti) nukleoni kohta ja heeliumi tuuma ühinemisel vesiniku tuumadest vabaneb 6 MeV energiat.
Nagu pommid toimetamaeesmärgi poole?
Algul langesid need lennukitelt maha, kuid õhutõrjesüsteemid täiustusid pidevalt ja tuumarelvade tarnimine sel viisil osutus ebamõistlikuks. Rakettide tootmise kasvuga anti kõik tuumarelvade tarnimise õigused üle erinevate baaside ballistilistele ja tiibrakettidele. Seetõttu tähendab pomm nüüd mitte pommi, vaid lõhkepead.
Arvatakse, et Põhja-Korea vesinikupomm on liiga suur, et seda raketile paigaldada – seega kui KRDV otsustab ähvarduse ellu viia, viiakse see laevaga plahvatuspaika.
Millised on tuumasõja tagajärjed?
Hiroshima ja Nagasaki on vaid väike osa võimalikust apokalüpsisest. Näiteks on teada "tuumatalve" hüpotees, mille esitasid Ameerika astrofüüsik Carl Sagan ja Nõukogude geofüüsik Georgi Golitsyn. Eeldatakse, et mitme tuumalõhkepea plahvatus (mitte kõrbes või vees, vaid asustatud piirkondades) põhjustab palju tulekahjusid ning atmosfääri valgub suur hulk suitsu ja tahma, mis toob kaasa globaalse jahenemise. Hüpoteesi on kritiseeritud, võrreldes mõju vulkaanilise aktiivsusega, millel on kliimale vähe mõju. Lisaks märgivad mõned teadlased, et globaalne soojenemine on tõenäolisem kui jahtumine – kuigi mõlemad pooled loodavad, et me ei saa kunagi teada.
Kas tuumarelvad on lubatud?
Pärast võidurelvastumist 20. sajandil tulid riigid mõistusele ja otsustasid tuumarelvade kasutamist piirata. ÜRO võttis vastu tuumarelvade leviku tõkestamise ja tuumakatsetuste keelustamise lepingud (viimasele ei ole alla kirjutanud noored tuumariigid India, Pakistan ja KRDV). 2017. aasta juulis võeti vastu uus tuumarelvade keelustamise leping.
"Kumbki osalisriik kohustub mitte mingil juhul arendama, katsetama, tootma, tootma, muul viisil omandama, omama ega varuma tuumarelvi või muid tuumalõhkeseadeldisi," seisab lepingu esimeses artiklis.
Kuid dokument ei jõustu enne, kui 50 riiki on selle ratifitseerinud.
