القنبلة الهيدروجينية الذرية. ما هو تفاعل الاندماج النووي؟ انفجار قنبلة القيصر - نكون أو لا نكون

وقت القراءة:

لقد ناقش الجميع بالفعل أحد أكثر الأخبار غير السارة في شهر ديسمبر - الاختبار الناجح الذي أجرته كوريا الشمالية لقنبلة هيدروجينية. ولم يفشل كيم جونغ أون في التلميح (بصراحة) إلى أنه مستعد في أي لحظة لتحويل أسلحته من الدفاعية إلى الهجومية، وهو ما أحدث ضجة غير مسبوقة في الصحافة حول العالم.

ومع ذلك، كان هناك أيضًا متفائلون أعلنوا أن الاختبارات كانت مزيفة: يقولون إن ظل الزوتشيه يسقط في الاتجاه الخاطئ، وبطريقة أو بأخرى فإن التداعيات الإشعاعية غير مرئية. ولكن لماذا يعتبر وجود قنبلة هيدروجينية في الدولة المعتدية عاملاً مهمًا بالنسبة للدول الحرة، حتى أن الرؤوس الحربية النووية، التي تمتلكها كوريا الشمالية بكثرة، لم تخيف أحدًا إلى هذا الحد من قبل؟

ما هذا

القنبلة الهيدروجينية، والمعروفة أيضًا باسم القنبلة الهيدروجينية أو HB، هي سلاح ذو قوة تدميرية لا تصدق، وتقاس قوتها بالميجا طن من مادة تي إن تي. يعتمد مبدأ تشغيل HB على الطاقة التي يتم توليدها أثناء الاندماج النووي الحراري لنواة الهيدروجين - وتحدث نفس العملية تمامًا في الشمس.

كيف تختلف القنبلة الهيدروجينية عن القنبلة الذرية؟

يعد الاندماج النووي، وهو العملية التي تحدث أثناء تفجير قنبلة هيدروجينية، أقوى أنواع الطاقة المتاحة للبشرية. ولم نتعلم بعد كيفية استخدامه للأغراض السلمية، ولكننا قمنا بتكييفه للأغراض العسكرية. هذا التفاعل النووي الحراري، المشابه لما يمكن رؤيته في النجوم، يطلق تدفقًا لا يصدق من الطاقة. في الطاقة الذرية، يتم الحصول على الطاقة من انشطار النواة الذرية، وبالتالي فإن انفجار القنبلة الذرية أضعف بكثير.

الاختبار الأول

ومرة أخرى كان الاتحاد السوفييتي متقدماً على العديد من المشاركين في سباق الحرب الباردة. تم اختبار القنبلة الهيدروجينية الأولى، التي تم تصنيعها تحت قيادة العبقري ساخاروف، في موقع اختبار سيميبالاتينسك السري - وبعبارة ملطفة، فقد أثارت إعجاب العلماء، بل وأيضاً الجواسيس الغربيين.

هزة أرضية

التأثير المدمر المباشر للقنبلة الهيدروجينية هو موجة صدمية قوية ومكثفة للغاية. وتعتمد قوتها على حجم القنبلة نفسها والارتفاع الذي انفجرت فيه الشحنة.

التأثير الحراري

قنبلة هيدروجينية بقوة 20 ميغا طن فقط (حجم أكبر قنبلة تم اختبارها حتى الآن هو 58 ميغا طن) تخلق كمية هائلة من الطاقة الحرارية: الخرسانة المنصهرة داخل دائرة نصف قطرها خمسة كيلومترات من موقع اختبار القذيفة. في دائرة نصف قطرها تسعة كيلومترات، سيتم تدمير جميع الكائنات الحية؛ ولن تبقى المعدات ولا المباني. وسيتجاوز قطر الحفرة التي أحدثها الانفجار كيلومترين، وسيتراوح عمقها حوالي خمسين مترا.

كرة نارية

الشيء الأكثر إثارة بعد الانفجار سيبدو للمراقبين وكأنه كرة نارية ضخمة: فالعواصف المشتعلة التي يبدأها تفجير قنبلة هيدروجينية ستدعم نفسها، مما سيجذب المزيد والمزيد من المواد القابلة للاشتعال إلى القمع.

التلوث الإشعاعي

لكن النتيجة الأكثر خطورة للانفجار ستكون بالطبع التلوث الإشعاعي. إن تفكك العناصر الثقيلة في زوبعة نارية مستعرة سوف يملأ الغلاف الجوي بجزيئات صغيرة من الغبار المشع - وهو خفيف جدًا لدرجة أنه عندما يدخل الغلاف الجوي يمكنه أن يدور حول الكرة الأرضية مرتين أو ثلاث مرات وعندها فقط يسقط على شكل تساقط. وبالتالي، فإن انفجار قنبلة بقوة 100 ميغا طن يمكن أن يكون له عواقب على الكوكب بأكمله.

قنبلة القيصر

58 ميغا طن - هذا هو وزن أكبر قنبلة هيدروجينية انفجرت في موقع اختبار أرخبيل نوفايا زيمليا. دارت موجة الصدمة حول العالم ثلاث مرات، مما أجبر معارضي الاتحاد السوفييتي على الاقتناع مرة أخرى بالقوة التدميرية الهائلة لهذا السلاح. قال فيسيلتشاك خروتشوف مازحا أمام الجلسة المكتملة إنهم لم يصنعوا قنبلة أخرى فقط خوفا من كسر زجاج الكرملين.

قنبلة هيدروجينية

الأسلحة النووية الحرارية- نوع من أسلحة الدمار الشامل، تعتمد قوته التدميرية على استخدام طاقة تفاعل الاندماج النووي للعناصر الخفيفة إلى العناصر الأثقل (على سبيل المثال، تخليق نواتين من ذرات الديوتيريوم (الهيدروجين الثقيل) في نواة ذرة الهيليوم)، والتي تطلق كمية هائلة من الطاقة. تمتلك الأسلحة النووية الحرارية نفس العوامل المدمرة مثل الأسلحة النووية، ولديها قوة تفجيرية أكبر بكثير. من الناحية النظرية، يقتصر فقط على عدد المكونات المتاحة. وتجدر الإشارة إلى أن التلوث الإشعاعي الناتج عن انفجار نووي حراري أضعف بكثير من التلوث الإشعاعي الناتج عن الانفجار الذري، خاصة فيما يتعلق بقوة الانفجار. أعطى هذا سببًا لوصف الأسلحة النووية الحرارية بأنها "نظيفة". هذا المصطلح، الذي ظهر في الأدب باللغة الإنجليزية، توقف عن الاستخدام بحلول نهاية السبعينيات.

وصف عام

يمكن بناء جهاز متفجر نووي حراري باستخدام إما الديوتيريوم السائل أو الديوتيريوم الغازي المضغوط. لكن ظهور الأسلحة النووية الحرارية أصبح ممكنا فقط بفضل نوع هيدريد الليثيوم - ديوتريد الليثيوم -6. هذا مركب من نظير ثقيل للهيدروجين - الديوتيريوم ونظير الليثيوم بعدد كتلي 6.

ديوترايد الليثيوم 6 هو مادة صلبة تسمح لك بتخزين الديوتيريوم (حالته المعتادة في الظروف العادية هي الغاز) عند درجات حرارة موجبة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن مكونه الثاني - الليثيوم 6 - هو المادة الخام لإنتاج أندر نظائر الهيدروجين - التريتيوم. في الواقع، 6 Li هو المصدر الصناعي الوحيد للتريتيوم:

استخدمت الذخائر النووية الحرارية الأمريكية المبكرة أيضًا ديوتريد الليثيوم الطبيعي، والذي يحتوي بشكل أساسي على نظير الليثيوم ذو العدد الكتلي 7. كما أنه بمثابة مصدر للتريتيوم، ولكن لهذا يجب أن تكون للنيوترونات المشاركة في التفاعل طاقة تبلغ 10 ميغا إلكترون فولت أو أعلى.

من أجل تكوين النيوترونات ودرجة الحرارة (حوالي 50 مليون درجة) اللازمة لبدء تفاعل نووي حراري، تنفجر قنبلة ذرية صغيرة أولاً في قنبلة هيدروجينية. ويصاحب الانفجار ارتفاع حاد في درجة الحرارة والإشعاع الكهرومغناطيسي وظهور تدفق نيوتروني قوي. نتيجة لتفاعل النيوترونات مع نظير الليثيوم، يتم تشكيل التريتيوم.

إن وجود الديوتيريوم والتريتيوم في درجة الحرارة المرتفعة لانفجار قنبلة ذرية يؤدي إلى تفاعل نووي حراري (234)، والذي ينتج الإطلاق الرئيسي للطاقة أثناء انفجار قنبلة هيدروجينية (نووية حرارية). إذا كان جسم القنبلة مصنوعًا من اليورانيوم الطبيعي، فإن النيوترونات السريعة (التي تحمل 70٪ من الطاقة المنبعثة أثناء التفاعل (242)) تسبب تفاعلًا انشطاريًا متسلسلًا جديدًا غير منضبط فيه. تحدث المرحلة الثالثة من انفجار القنبلة الهيدروجينية. بطريقة مماثلة، يتم إنشاء انفجار نووي حراري ذو طاقة غير محدودة عمليا.

العامل الضار الإضافي هو الإشعاع النيوتروني الذي يحدث أثناء انفجار قنبلة هيدروجينية.

جهاز الذخيرة النووية الحرارية

توجد الذخائر النووية الحرارية على شكل قنابل جوية ( هيدروجينأو قنبلة نووية حرارية) والرؤوس الحربية للصواريخ الباليستية وصواريخ كروز.

قصة

اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

كان أول مشروع سوفياتي لجهاز نووي حراري يشبه كعكة الطبقة، وبالتالي حصل على الاسم الرمزي "Sloyka". تم تطوير التصميم في عام 1949 (حتى قبل اختبار أول قنبلة نووية سوفيتية) بواسطة أندريه ساخاروف وفيتالي جينزبرج وكان له تكوين شحن مختلف عن تصميم تيلر-أولام الشهير. وفي الشحنة، تناوبت طبقات من المواد الانشطارية مع طبقات من الوقود الاندماجي - ديوتريد الليثيوم الممزوج بالتريتيوم ("فكرة ساخاروف الأولى"). لم تكن شحنة الاندماج الموضوعة حول شحنة الانشطار فعالة في زيادة الطاقة الإجمالية للجهاز (يمكن لأجهزة Teller-Ulam الحديثة توفير عامل مضاعف يصل إلى 30 مرة). بالإضافة إلى ذلك، تخلل مناطق الشحنات الانشطارية والاندماجية مادة متفجرة تقليدية - البادئ لتفاعل الانشطار الأولي، مما أدى إلى زيادة الكتلة المطلوبة من المتفجرات التقليدية. تم اختبار أول جهاز من نوع "سلويكا" في عام 1953، وحصل على اسم "جو-4" في الغرب (تلقت التجارب النووية السوفيتية الأولى أسماء رمزية من اللقب الأمريكي لجوزيف (جوزيف) ستالين "العم جو"). وكانت قوة الانفجار تعادل 400 كيلو طن بكفاءة 15 - 20% فقط. وقد أظهرت الحسابات أن انتشار المواد غير المتفاعلة يمنع زيادة الطاقة بما يتجاوز 750 كيلوطن.

بعد أن أجرت الولايات المتحدة اختبارات آيفي مايك في نوفمبر 1952، والتي أثبتت إمكانية تصنيع قنابل ميجا طن، بدأ الاتحاد السوفيتي في تطوير مشروع آخر. وكما ذكر أندريه ساخاروف في مذكراته، فإن "الفكرة الثانية" طرحها جينزبرج في نوفمبر 1948 واقترح استخدام ديوتريد الليثيوم في قنبلة، والتي عند تشعيعها بالنيوترونات، تشكل التريتيوم وتطلق الديوتيريوم.

في نهاية عام 1953، اقترح الفيزيائي فيكتور دافيدينكو وضع الشحنات الأولية (الانشطار) والثانوية (الاندماج) في مجلدات منفصلة، ​​وبالتالي تكرار مخطط تيلر-أولام. تم اقتراح وتطوير الخطوة الكبيرة التالية من قبل ساخاروف وياكوف زيلدوفيتش في ربيع عام 1954. وتضمنت استخدام الأشعة السينية الناتجة عن تفاعل الانشطار لضغط ديوتريد الليثيوم قبل الاندماج ("انفجار الشعاع"). تم اختبار "فكرة ساخاروف الثالثة" أثناء اختبارات 1.6 ميجا طن RDS-37 في نوفمبر 1955. أكد التطوير الإضافي لهذه الفكرة الغياب العملي للقيود الأساسية على قوة الشحنات النووية الحرارية.

وقد أثبت الاتحاد السوفييتي ذلك من خلال الاختبارات التي أجراها في أكتوبر 1961، عندما تم تفجير قنبلة بقوة 50 ميغا طن ألقتها قاذفة قنابل من طراز Tu-95 في نوفايا زيمليا. وبلغت كفاءة الجهاز 97% تقريبًا، وقد تم تصميمه في البداية بقوة 100 ميجا طن، تم تخفيضها لاحقًا إلى النصف بقرار حازم من إدارة المشروع. لقد كان أقوى جهاز نووي حراري تم تطويره واختباره على الأرض. قوية جدًا لدرجة أن استخدامها العملي كسلاح فقد كل معناه، حتى مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه تم اختباره بالفعل على شكل قنبلة جاهزة.

الولايات المتحدة الأمريكية

فكرة القنبلة الاندماجية النووية التي تبدأ بشحنة ذرية اقترحها إنريكو فيرمي على زميله إدوارد تيلر في عام 1941، في بداية مشروع مانهاتن. كرّس تيلر الكثير من عمله خلال مشروع مانهاتن للعمل على مشروع القنبلة الاندماجية، متجاهلاً إلى حد ما القنبلة الذرية نفسها. تركيزه على الصعوبات وموقف "محامي الشيطان" في المناقشات حول المشاكل أجبر أوبنهايمر على قيادة تيلر وغيره من الفيزيائيين "المثيرين للإشكالية" إلى الانحياز.

تم اتخاذ الخطوات المهمة والمفاهيمية الأولى نحو تنفيذ المشروع التجميعي من قبل مساعد تيلر ستانيسلاف أولام. لبدء الاندماج النووي الحراري، اقترح أولام ضغط الوقود النووي الحراري قبل تسخينه، باستخدام عوامل من تفاعل الانشطار الأولي، وكذلك وضع الشحنة النووية الحرارية بشكل منفصل عن المكون النووي الأساسي للقنبلة. مكنت هذه المقترحات من نقل تطوير الأسلحة النووية الحرارية إلى المستوى العملي. وبناءً على ذلك، اقترح تيلر أن الأشعة السينية وأشعة جاما المتولدة عن الانفجار الأولي يمكن أن تنقل طاقة كافية إلى المكون الثانوي، الموجود في غلاف مشترك مع الأولي، لتنفيذ انفجار داخلي (ضغط) كافٍ لبدء تفاعل نووي حراري . ناقش تيلر وأنصاره ومعارضيه لاحقًا مساهمة أولام في النظرية الكامنة وراء هذه الآلية.

يتم إطلاق الطاقة الذرية ليس فقط أثناء انشطار النوى الذرية للعناصر الثقيلة، ولكن أيضًا أثناء دمج (تخليق) النوى الخفيفة في نوى أثقل.

على سبيل المثال، تتحد نوى ذرات الهيدروجين لتشكل نواة ذرات الهيليوم، ويتم إطلاق المزيد من الطاقة لكل وحدة وزن من الوقود النووي مقارنة بانشطار نواة اليورانيوم.

تُسمى تفاعلات الاندماج النووي هذه، التي تحدث عند درجات حرارة عالية جدًا، تُقاس بعشرات الملايين من الدرجات، بالتفاعلات النووية الحرارية. تسمى الأسلحة التي تعتمد على استخدام الطاقة التي يتم إطلاقها على الفور نتيجة للتفاعل النووي الحراري الأسلحة النووية الحرارية.

غالبًا ما تسمى الأسلحة النووية الحرارية، التي تستخدم نظائر الهيدروجين كشحنة (متفجرة نووية). أسلحة الهيدروجين.

إن تفاعل الاندماج بين نظائر الهيدروجين - الديوتيريوم والتريتيوم - ناجح بشكل خاص.

يمكن أيضًا استخدام الليثيوم الديوتيريوم (مركب من الديوتيريوم والليثيوم) كشحنة لقنبلة هيدروجينية.

يتواجد الديوتيريوم، أو الهيدروجين الثقيل، بشكل طبيعي بكميات ضئيلة في الماء الثقيل. يحتوي الماء العادي على حوالي 0.02% من الماء الثقيل كشوائب. للحصول على 1 كجم من الديوتيريوم، من الضروري معالجة ما لا يقل عن 25 طنا من الماء.

التريتيوم، أو الهيدروجين فائق الثقل، لا يوجد عمليا في الطبيعة. ويتم الحصول عليه بشكل مصطنع، على سبيل المثال، عن طريق تشعيع الليثيوم بالنيوترونات. ويمكن استخدام النيوترونات المنطلقة في المفاعلات النووية لهذا الغرض.

جهاز عمليا قنبلة هيدروجينيةيمكن تخيلها على النحو التالي: بجانب شحنة الهيدروجين التي تحتوي على هيدروجين ثقيل وفائق الثقل (أي الديوتيريوم والتريتيوم)، يوجد نصفي الكرة الأرضية من اليورانيوم أو البلوتونيوم (الشحنة الذرية) على مسافة من بعضهما البعض.

ولتقريب نصفي الكرة الأرضية من بعضهما البعض، يتم استخدام عبوات مصنوعة من المتفجرات التقليدية (TNT). تنفجر شحنات TNT في وقت واحد، مما يؤدي إلى تقريب نصفي الكرة الأرضية من الشحنة الذرية معًا. في وقت اتصالهم، يحدث انفجار، وبالتالي تهيئة الظروف لتفاعل نووي حراري، وبالتالي سيحدث انفجار لشحنة الهيدروجين. وهكذا فإن تفاعل انفجار القنبلة الهيدروجينية يمر بمرحلتين: المرحلة الأولى هي انشطار اليورانيوم أو البلوتونيوم، والثانية هي مرحلة الاندماج، والتي تتشكل خلالها نواة الهيليوم والنيوترونات الحرة عالية الطاقة. حاليا، هناك مخططات لبناء قنبلة نووية حرارية ثلاثية المراحل.

في القنبلة ثلاثية الطور، تتكون القشرة من اليورانيوم 238 (اليورانيوم الطبيعي). وفي هذه الحالة يمر التفاعل بثلاث مراحل: مرحلة الانشطار الأولى (اليورانيوم أو البلوتونيوم للتفجير)، والثانية هي التفاعل النووي الحراري في هيدريت الليثيوم، والمرحلة الثالثة هي تفاعل انشطار اليورانيوم-238. يحدث انشطار نواة اليورانيوم بسبب النيوترونات التي يتم إطلاقها على شكل تيار قوي أثناء تفاعل الاندماج.

إن صنع قذيفة من اليورانيوم 238 يجعل من الممكن زيادة قوة القنبلة باستخدام المواد الخام الذرية التي يمكن الوصول إليها بسهولة. وبحسب تقارير صحفية أجنبية، فقد تم بالفعل اختبار قنابل تتراوح طاقتها الإنتاجية بين 10 و14 مليون طن أو أكثر. يصبح من الواضح أن هذا ليس الحد الأقصى. يتم إجراء المزيد من التحسين للأسلحة النووية من خلال إنشاء قنابل عالية الطاقة بشكل خاص ومن خلال تطوير تصميمات جديدة تجعل من الممكن تقليل وزن القنابل وعيارها. وعلى وجه الخصوص، فإنهم يعملون على إنشاء قنبلة تعتمد بالكامل على الاندماج النووي. هناك، على سبيل المثال، تقارير في الصحافة الأجنبية حول إمكانية استخدام طريقة جديدة لتفجير القنابل النووية الحرارية تعتمد على استخدام موجات الصدمة من المتفجرات التقليدية.

يمكن أن تكون الطاقة الناتجة عن انفجار قنبلة هيدروجينية أكبر بآلاف المرات من طاقة انفجار قنبلة ذرية. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون نصف قطر الدمار أكبر بعدة مرات من نصف قطر الدمار الناجم عن انفجار قنبلة ذرية.

إن نصف قطر عمل موجة الصدمة أثناء انفجار هوائي لقنبلة هيدروجينية بما يعادل 10 ملايين طن من مادة تي إن تي يزيد بحوالي 8 مرات عن نصف قطر عمل موجة الصدمة التي تكونت أثناء انفجار قنبلة ذرية بما يعادل مادة تي إن تي 20 ألف طن، في حين أن قوة القنبلة أكبر 500 مرة طن، أي بالجذر المكعب لـ 500. وبناء على ذلك، تزداد مساحة التدمير بنحو 64 مرة، أي بما يتناسب مع الجذر التكعيبي لمعامل الزيادة في. قوة القنبلة مربعة.

وفقًا لمؤلفين أجانب، مع انفجار نووي بسعة 20 مليون طن، يمكن أن تصل مساحة التدمير الكامل للهياكل الأرضية العادية، وفقًا للخبراء الأمريكيين، إلى 200 كيلومتر مربع، ومنطقة الدمار الكبير - 500 كيلومتر. 2 وجزئي - يصل إلى 2580 كم2.

وهذا يعني، كما يستنتج الخبراء الأجانب، أن انفجار قنبلة واحدة بنفس القوة يكفي لتدمير مدينة كبيرة حديثة. كما تعلمون تبلغ مساحة باريس المحتلة 104 كم2، لندن - 300 كم2، شيكاغو - 550 كم2، برلين - 880 كم2.

يمكن عرض حجم الضرر والدمار الناجم عن انفجار نووي بسعة 20 مليون طن بشكل تخطيطي بالشكل التالي:

منطقة الجرعات المميتة من الإشعاع الأولي ضمن دائرة نصف قطرها يصل إلى 8 كم (على مساحة تصل إلى 200 كم2)؛

منطقة الضرر الناتج عن الإشعاع الضوئي (الحروق)] في دائرة نصف قطرها يصل إلى 32 كم (على مساحة حوالي 3000 كم2).

ويمكن ملاحظة الأضرار التي لحقت بالمباني السكنية (الزجاج المكسور، وتفتت الجص، وما إلى ذلك) حتى على مسافة تصل إلى 120 كم من موقع الانفجار.

البيانات المقدمة من مصادر أجنبية مفتوحة هي بيانات إرشادية؛ وقد تم الحصول عليها أثناء اختبار الأسلحة النووية ذات القوة المنخفضة ومن خلال الحسابات. ستعتمد الانحرافات عن هذه البيانات في اتجاه أو آخر على عوامل مختلفة، وفي المقام الأول على التضاريس، وطبيعة التطوير، وظروف الأرصاد الجوية، والغطاء النباتي، وما إلى ذلك.

يمكن تغيير نصف قطر الضرر إلى حد كبير عن طريق خلق ظروف معينة بشكل مصطنع تقلل من تأثير العوامل الضارة للانفجار. على سبيل المثال، من الممكن تقليل التأثير الضار للإشعاع الضوئي، وتقليل المساحة التي يمكن أن تحدث فيها الحروق على الأشخاص والأشياء التي يمكن أن تشتعل فيها، عن طريق إنشاء شاشة دخان.

التجارب التي أجريت في الولايات المتحدة الأمريكية لإنشاء ستائر دخان للتفجيرات النووية في 1954-1955. أظهر أنه مع كثافة الستار (ضباب الزيت) التي تم الحصول عليها باستهلاك 440-620 لترًا من الزيت لكل كيلومتر مربع، يمكن إضعاف تأثير الإشعاع الضوئي الناتج عن انفجار نووي، اعتمادًا على المسافة إلى مركز الزلزال، بمقدار 65- 90%.

تعمل الأدخنة الأخرى أيضًا على إضعاف التأثيرات الضارة للإشعاع الضوئي، والتي لا تكون بنفس جودة رذاذ الزيت فحسب، بل تتفوق عليه في بعض الحالات. على وجه الخصوص، يمكن للدخان الصناعي، الذي يقلل من رؤية الغلاف الجوي، أن يقلل من تأثيرات الإشعاع الضوئي بنفس القدر مثل الضباب النفطي.

من الممكن جدًا تقليل التأثير الضار للانفجارات النووية من خلال بناء المستوطنات المتفرقة، وإنشاء مناطق الغابات، وما إلى ذلك.

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى الانخفاض الحاد في نصف قطر تدمير الأشخاص اعتمادًا على استخدام بعض معدات الحماية. ومن المعروف، على سبيل المثال، أنه حتى على مسافة صغيرة نسبيا من مركز الانفجار، فإن المأوى الموثوق به من تأثيرات الإشعاع الضوئي والإشعاع المخترق هو مأوى بطبقة من التراب تغطي سمكها 1.6 متر أو طبقة من الخرسانة سماكة 1 م .

يقلل المأوى الخفيف من نصف قطر المنطقة المتضررة بمقدار ستة أضعاف مقارنة بالمكان المفتوح، كما يتم تقليل المنطقة المتضررة بعشرات المرات. عند استخدام الفتحات المغطاة، يتم تقليل نصف قطر الضرر المحتمل بمقدار مرتين.

وبالتالي، مع الاستخدام الأقصى لجميع وسائل ووسائل الحماية المتاحة، من الممكن تحقيق انخفاض كبير في تأثير العوامل الضارة للأسلحة النووية وبالتالي تقليل الخسائر البشرية والمادية أثناء استخدامها.

عند الحديث عن حجم الدمار الذي يمكن أن تسببه انفجارات الأسلحة النووية عالية الطاقة، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن الضرر لن يحدث فقط بسبب تأثير موجة الصدمة والإشعاع الضوئي والإشعاع المخترق، ولكن أيضًا بسبب عمل المواد المشعة المتساقطة على طول مسار حركة السحابة المتكونة أثناء الانفجار، والتي لا تشمل فقط منتجات الانفجار الغازية، ولكن أيضًا الجزيئات الصلبة ذات الأحجام المختلفة، سواء من حيث الوزن أو الحجم. يتم توليد كميات كبيرة من الغبار المشع بشكل خاص أثناء الانفجارات الأرضية.

يعتمد ارتفاع السحابة وحجمها إلى حد كبير على قوة الانفجار. وبحسب تقارير صحفية أجنبية، خلال اختبارات الشحنات النووية بسعة عدة ملايين من الأطنان من مادة تي إن تي، التي أجرتها الولايات المتحدة في المحيط الهادئ في 1952-1954، وصل الجزء العلوي من السحابة إلى ارتفاع 30-40 كم.

في الدقائق الأولى بعد الانفجار، تأخذ السحابة شكل الكرة ومع مرور الوقت تمتد في اتجاه الريح، لتصل إلى حجم ضخم (حوالي 60-70 كم).

وبعد حوالي ساعة من انفجار قنبلة بما يعادل 20 ألف طن من مادة تي إن تي يصل حجم السحابة إلى 300 كم3، ومع انفجار قنبلة 20 مليون طن يمكن أن يصل الحجم إلى 10 آلاف كم3.

تتحرك في اتجاه تدفق الكتل الهوائية، يمكن للسحابة الذرية أن تشغل شريطًا يبلغ طوله عدة عشرات من الكيلومترات.

ومن السحابة، أثناء تحركها، بعد صعودها إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي المتخلخل، في غضون دقائق قليلة، يبدأ الغبار المشع بالتساقط على الأرض، ملوثًا مساحة عدة آلاف من الكيلومترات المربعة على طول الطريق.

في البداية، تسقط أثقل جزيئات الغبار، والتي لديها الوقت للاستقرار في غضون ساعات قليلة. يسقط الجزء الأكبر من الغبار الخشن في أول 6-8 ساعات بعد الانفجار.

يتساقط حوالي 50% من جزيئات الغبار المشع (الأكبر) خلال الساعات الثماني الأولى بعد الانفجار. غالبًا ما تسمى هذه الخسارة محلية على عكس الخسارة العامة واسعة النطاق.

تبقى جزيئات الغبار الصغيرة في الهواء على ارتفاعات مختلفة وتسقط على الأرض لمدة أسبوعين تقريبًا بعد الانفجار. خلال هذا الوقت، يمكن للسحابة أن تدور حول الكرة الأرضية عدة مرات، وتلتقط شريطًا عريضًا موازيًا لخط العرض الذي وقع فيه الانفجار.

تبقى الجسيمات الصغيرة (حتى 1 ميكرون) في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، وتتوزع بالتساوي حول العالم، وتتساقط على مدار السنوات التالية. ووفقا للعلماء، استمر تساقط الغبار المشع الناعم في كل مكان لمدة عشر سنوات تقريبا.

الخطر الأكبر على السكان هو الغبار المشع الذي يتساقط في الساعات الأولى بعد الانفجار، حيث أن مستوى التلوث الإشعاعي مرتفع للغاية لدرجة أنه يمكن أن يسبب إصابات قاتلة للأشخاص والحيوانات الذين يجدون أنفسهم في المنطقة على طول مسار السحابة المشعة .

حجم المنطقة ودرجة تلوث المنطقة نتيجة تساقط الغبار المشع يعتمد إلى حد كبير على الظروف الجوية والتضاريس وارتفاع الانفجار وحجم شحنة القنبلة وطبيعة التربة وما إلى ذلك. إن أهم عامل يحدد حجم منطقة التلوث وتكوينها هو اتجاه وقوة الرياح السائدة في منطقة الانفجار على ارتفاعات مختلفة.

لتحديد الاتجاه المحتمل لحركة السحب، من الضروري معرفة الاتجاه وبأي سرعة تهب الرياح على ارتفاعات مختلفة، تبدأ من ارتفاع حوالي 1 كم وتنتهي على ارتفاع 25-30 كم. وللقيام بذلك، يجب على خدمة الأرصاد الجوية إجراء عمليات رصد وقياسات مستمرة للرياح باستخدام المسبار اللاسلكي على ارتفاعات مختلفة؛ بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها، حدد الاتجاه الذي من المرجح أن تتحرك فيه السحابة المشعة.

خلال انفجار قنبلة هيدروجينية نفذته الولايات المتحدة عام 1954 في وسط المحيط الهادئ (في جزيرة بيكيني أتول)، كانت المنطقة الملوثة من الإقليم على شكل قطع ناقص ممدود، امتد لمسافة 350 كيلومترًا باتجاه الريح و30 كيلومترًا ضد الريح. وكان أكبر عرض للشريط حوالي 65 كم. وبلغت المساحة الإجمالية للتلوث الخطير حوالي 8 آلاف كم2.

وكما هو معروف، نتيجة لهذا الانفجار، تلوثت سفينة الصيد اليابانية فوكوريومارو، التي كانت في ذلك الوقت على مسافة حوالي 145 كيلومترا، بالغبار المشع. وأصيب الصيادون الـ 23 الذين كانوا على متن السفينة، أحدهم توفي.

كما أدى الغبار المشع الذي سقط بعد الانفجار في الأول من مارس عام 1954 إلى كشف 29 موظفًا أمريكيًا و239 من سكان جزر مارشال، وجميعهم أصيبوا على مسافة تزيد عن 300 كيلومتر من موقع الانفجار. وتبين أيضًا إصابة السفن الأخرى الموجودة في المحيط الهادئ على مسافة تصل إلى 1500 كيلومتر من بيكيني، وبعض الأسماك القريبة من الساحل الياباني.

تمت الإشارة إلى تلوث الغلاف الجوي بمنتجات الانفجار من خلال الأمطار التي هطلت في شهر مايو على ساحل المحيط الهادئ واليابان، حيث تم اكتشاف زيادة كبيرة في النشاط الإشعاعي. تغطي المناطق التي حدث فيها التساقط الإشعاعي خلال مايو 1954 حوالي ثلث أراضي اليابان بأكملها.

تظهر البيانات المذكورة أعلاه حول حجم الضرر الذي يمكن أن يلحق بالسكان نتيجة انفجار القنابل الذرية من العيار الكبير أن الشحنات النووية عالية الطاقة (ملايين الأطنان من مادة تي إن تي) يمكن اعتبارها أسلحة إشعاعية، أي الأسلحة التي تلحق أضرارا أكبر مع المنتجات المشعة للانفجار مقارنة بموجة التأثير والإشعاع الضوئي والإشعاع المخترق الذي يعمل في لحظة الانفجار.

لذلك، في سياق إعداد المناطق المأهولة بالسكان والمرافق الاقتصادية الوطنية للدفاع المدني، من الضروري توفير تدابير في كل مكان لحماية السكان والحيوانات والغذاء والأعلاف والمياه من التلوث بمنتجات انفجار الشحنات النووية، التي قد تقع على طول مسار السحابة المشعة.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه نتيجة لتساقط المواد المشعة، لن يتلوث سطح التربة والأشياء فحسب، بل سيتلوث أيضًا الهواء والنباتات والمياه في الخزانات المفتوحة، وما إلى ذلك. خلال فترة ترسيب الجزيئات المشعة وفي المستقبل، خاصة على طول الطرق أثناء حركة المرور أو في الطقس العاصف، عندما ترتفع جزيئات الغبار المستقرة مرة أخرى إلى الهواء.

وبالتالي، قد يتأثر الأشخاص والحيوانات غير المحمية بالغبار المشع الذي يدخل إلى الجهاز التنفسي مع الهواء.

إن الطعام والماء الملوثين بالغبار المشع، والذي إذا دخل الجسم يمكن أن يسبب مرضًا خطيرًا، وأحيانًا مميتًا، سيكون خطيرًا أيضًا. وبالتالي، في المنطقة التي تتساقط فيها المواد المشعة التي تشكلت أثناء انفجار نووي، لن يتعرض الناس للإشعاع الخارجي فحسب، بل أيضًا عند دخول الطعام أو الماء أو الهواء الملوث إلى الجسم. عند تنظيم الحماية من الأضرار الناجمة عن منتجات الانفجار النووي، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن درجة التلوث على طول مسار حركة السحابة تتناقص مع المسافة من موقع الانفجار.

ولذلك فإن الخطر الذي يتعرض له السكان المتواجدون في منطقة منطقة التلوث ليس هو نفسه على مسافات مختلفة من موقع الانفجار. المناطق الأكثر خطورة ستكون المناطق القريبة من موقع الانفجار والمناطق الواقعة على طول محور حركة السحب (الجزء الأوسط من الشريط على طول مسار حركة السحب).

إن تفاوت التلوث الإشعاعي على طول مسار حركة السحب أمر طبيعي إلى حد ما. يجب أن يؤخذ هذا الظرف في الاعتبار عند تنظيم وتنفيذ تدابير الحماية من الإشعاع للسكان.

ومن الضروري أيضًا أن نأخذ في الاعتبار أن بعض الوقت يمر من لحظة الانفجار إلى لحظة سقوط المواد المشعة من السحابة. وتزداد هذه المدة كلما ابتعدت عن موقع الانفجار، ويمكن أن تصل إلى عدة ساعات. سيكون لدى سكان المناطق البعيدة عن موقع الانفجار الوقت الكافي لاتخاذ تدابير الحماية المناسبة.

وعلى وجه الخصوص، شريطة أن يتم إعداد وسائل الإنذار في الوقت المناسب وأن تعمل وحدات الدفاع المدني ذات الصلة بكفاءة، يمكن إخطار السكان بالخطر خلال حوالي 2-3 ساعات.

خلال هذا الوقت، ومع الإعداد المسبق للسكان والمستوى العالي من التنظيم، يمكن تنفيذ عدد من التدابير لتوفير حماية موثوقة إلى حد ما ضد الأضرار الإشعاعية للأشخاص والحيوانات. سيتم تحديد اختيار بعض التدابير وطرق الحماية حسب الظروف المحددة للوضع الحالي. ولكن لا بد من تحديد المبادئ العامة ووضع خطط الدفاع المدني مسبقاً وفقاً لذلك.

يمكن اعتبار أنه في ظل ظروف معينة، يجب أن يكون الأكثر عقلانية هو اعتماد تدابير الحماية في المقام الأول على الفور، وذلك باستخدام جميع الوسائل و. الطرق التي تحمي من دخول المواد المشعة إلى الجسم ومن الإشعاع الخارجي.

وكما هو معروف، فإن أكثر وسائل الحماية فعالية من الإشعاع الخارجي هي الملاجئ (التي تم تكييفها لتلبية متطلبات الحماية النووية، وكذلك المباني ذات الجدران الضخمة، المبنية من مواد كثيفة (الطوب والأسمنت والخرسانة المسلحة وغيرها)، بما في ذلك الطوابق السفلية والمخابئ والأقبية والمساحات المغطاة والمباني السكنية العادية.

عند تقييم الخصائص الوقائية للمباني والهياكل، يمكنك الاسترشاد بالبيانات الإرشادية التالية: منزل خشبي يضعف تأثير الإشعاع الإشعاعي اعتمادا على سمك الجدران بنسبة 4-10 مرات، منزل حجري - بنسبة 10-50 مرات والأقبية والأقبية في المنازل الخشبية - بنسبة 50-100 مرة، فجوة مع تداخل طبقة من الأرض 60-90 سم - 200-300 مرة.

وبالتالي، ينبغي أن تنص خطط الدفاع المدني على استخدام الهياكل ذات وسائل الحماية الأكثر قوة، إذا لزم الأمر؛ عند تلقي إشارة حول خطر التدمير، يجب على السكان أن يلجأوا على الفور إلى هذه المباني والبقاء هناك حتى يتم الإعلان عن المزيد من الإجراءات.

وتعتمد مدة بقاء الأشخاص في المباني المخصصة للمأوى بشكل أساسي على مدى تلوث المنطقة التي تقع فيها المستوطنة، ومعدل انخفاض مستوى الإشعاع بمرور الوقت.

لذلك، على سبيل المثال، في المناطق المأهولة بالسكان الواقعة على مسافة كبيرة من موقع الانفجار، حيث يمكن أن تصبح جرعات الإشعاع الإجمالية التي سيتلقاها الأشخاص غير المحميين آمنة خلال فترة زمنية قصيرة، فمن المستحسن أن ينتظر السكان هذه المرة في الملاجئ.

في مناطق التلوث الإشعاعي الشديد، حيث الجرعة الإجمالية التي يمكن أن يتلقاها الأشخاص غير المحميين ستكون عالية وسيستمر خفضها في ظل هذه الظروف، سيصبح من الصعب إقامة الأشخاص في الملاجئ لفترة طويلة. لذلك فإن التصرف الأكثر عقلانية في مثل هذه المناطق هو إيواء السكان أولاً ثم إجلاؤهم إلى مناطق غير ملوثة. ستعتمد بداية الإخلاء ومدته على الظروف المحلية: مستوى التلوث الإشعاعي، وتوافر المركبات، وطرق الاتصالات، والوقت من السنة، وبُعد الأماكن التي يوجد بها الأشخاص الذين تم إجلاؤهم، وما إلى ذلك.

وبالتالي، يمكن تقسيم منطقة التلوث الإشعاعي وفقًا لأثر السحابة المشعة بشكل مشروط إلى منطقتين بمبادئ مختلفة لحماية السكان.

تشمل المنطقة الأولى المنطقة التي تظل فيها مستويات الإشعاع مرتفعة بعد 5-6 أيام من الانفجار وتنخفض ببطء (بحوالي 10-20% يوميًا). لا يمكن البدء في إجلاء السكان من هذه المناطق إلا بعد انخفاض مستوى الإشعاع إلى مستويات بحيث لن يتلقى الناس أثناء التجميع والحركة في المنطقة الملوثة جرعة إجمالية تزيد عن 50 روبل.

وتشمل المنطقة الثانية المناطق التي تنخفض فيها مستويات الإشعاع خلال 3-5 أيام الأولى بعد الانفجار إلى 0.1 رونتجن/ساعة.

لا يُنصح بإجلاء السكان من هذه المنطقة، حيث يمكن انتظار هذه المرة في الملاجئ.

ولا يمكن تصور التنفيذ الناجح لتدابير حماية السكان في جميع الحالات دون استطلاع ومراقبة إشعاعية شاملة ورصد مستمر لمستويات الإشعاع.

عند الحديث عن حماية السكان من الأضرار الإشعاعية إثر حركة السحابة المتكونة أثناء انفجار نووي، يجب أن نتذكر أنه لا يمكن تجنب الضرر أو تحقيق الحد منه إلا من خلال تنظيم واضح لمجموعة من التدابير، والتي تشمل:

• تنظيم نظام إنذار يوفر تحذيرًا في الوقت المناسب للسكان حول الاتجاه الأرجح لحركة السحابة المشعة وخطر الضرر. ولهذه الأغراض، يجب استخدام جميع وسائل الاتصال المتاحة - الهاتف، ومحطات الراديو، والتلغراف، والبث الإذاعي، وما إلى ذلك؛
• تدريب وحدات الدفاع المدني على إجراء الاستطلاع في المدن والمناطق الريفية؛
• إيواء الأشخاص في الملاجئ أو المباني الأخرى التي تحمي من الإشعاع الإشعاعي (الطوابق السفلية، والأقبية، والشقوق، وما إلى ذلك)؛
• القيام بإجلاء السكان والحيوانات من منطقة التلوث المستمر بالغبار المشع؛
• إعداد وحدات ومؤسسات الخدمة الطبية للدفاع المدني لإجراءات تقديم المساعدة للمتضررين، وخاصة العلاج والتطهير وفحص المياه والمنتجات الغذائية للتأكد من تلوثها بالمواد المشعة؛
• تنفيذ تدابير مسبقة لحماية المنتجات الغذائية في المستودعات وسلاسل البيع بالتجزئة ومؤسسات تقديم الطعام العامة، وكذلك إمدادات المياه من التلوث بالغبار المشع (إغلاق المستودعات، وإعداد الحاويات، والمواد المرتجلة لتغطية المنتجات، وإعداد وسائل تطهير المواد الغذائية والحاويات، أدوات قياس الجرعات المعدات) ؛
• - اتخاذ تدابير لحماية الحيوانات وتقديم المساعدة للحيوانات في حالة الهزيمة.

لضمان حماية موثوقة للحيوانات، من الضروري توفيرها في المزارع الجماعية ومزارع الدولة، إن أمكن، في مجموعات صغيرة في فرق أو مزارع أو مستوطنات مع مناطق إيواء.

ومن الضروري أيضًا توفير إنشاء خزانات أو آبار إضافية، والتي يمكن أن تصبح مصادر احتياطية لإمدادات المياه في حالة تلوث المياه من مصادر دائمة.

وتكتسب المستودعات التي يتم فيها تخزين الأعلاف، وكذلك مباني الثروة الحيوانية، التي ينبغي إغلاقها كلما أمكن ذلك، أهمية كبيرة.

لحماية حيوانات التربية القيمة، من الضروري أن يكون لديك معدات الحماية الشخصية، والتي يمكن تصنيعها من المواد المتاحة في الموقع (عصابات العين، والحقائب، والبطانيات، وما إلى ذلك)، وكذلك أقنعة الغاز (إذا كانت متوفرة).

لتنفيذ تطهير المباني والمعالجة البيطرية للحيوانات، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار مسبقًا منشآت التطهير والرشاشات والرشاشات وموزعات السوائل وغيرها من الآليات والحاويات المتوفرة في المزرعة، والتي يتم من خلالها التطهير والعلاج البيطري. يمكن تنفيذ العمل؛

تنظيم وإعداد التشكيلات والمؤسسات للقيام بأعمال تطهير الهياكل والتضاريس والمركبات والملابس والمعدات وغيرها من ممتلكات الدفاع المدني، والتي يتم من أجلها اتخاذ التدابير المسبقة لتكييف المعدات البلدية والآلات والآليات والأجهزة الزراعية لهذه المقاصد. اعتمادًا على توفر المعدات، يجب إنشاء وتدريب التشكيلات المناسبة - مفارز، فرق، مجموعات، وحدات، إلخ.

محتوى المقال

قنبلة هيدروجينية,سلاح ذو قوة تدميرية كبيرة (في حدود ميغا طن مكافئ لمادة تي إن تي) ، ويعتمد مبدأ تشغيله على تفاعل الاندماج النووي الحراري للنوى الخفيفة. مصدر طاقة الانفجار هو عمليات مشابهة لتلك التي تحدث في الشمس والنجوم الأخرى.

التفاعلات النووية الحرارية.

يحتوي الجزء الداخلي من الشمس على كمية هائلة من الهيدروجين، وهو في حالة ضغط عالي للغاية عند درجة حرارة تقريبية. 15.000.000 كلفن. عند درجات الحرارة المرتفعة وكثافة البلازما، تتعرض نوى الهيدروجين لاصطدامات مستمرة مع بعضها البعض، يؤدي بعضها إلى اندماجها وفي النهاية تكوين نوى الهيليوم الأثقل. مثل هذه التفاعلات، التي تسمى الاندماج النووي الحراري، تكون مصحوبة بإطلاق كميات هائلة من الطاقة. وفقا لقوانين الفيزياء، فإن إطلاق الطاقة أثناء الاندماج النووي الحراري يرجع إلى حقيقة أنه أثناء تكوين نواة أثقل، يتم تحويل جزء من كتلة النوى الخفيفة المدرجة في تكوينها إلى كمية هائلة من الطاقة. وهذا هو السبب في أن الشمس، ذات الكتلة الهائلة، تفقد كل يوم تقريبًا في عملية الاندماج النووي الحراري. 100 مليار طن من المادة وتطلق طاقة، بفضلها أصبحت الحياة على الأرض ممكنة.

نظائر الهيدروجين.

ذرة الهيدروجين هي أبسط الذرات الموجودة. ويتكون من بروتون واحد، وهو نواته، ويدور حولها إلكترون واحد. أظهرت الدراسات الدقيقة للمياه (H 2 O) أنها تحتوي على كميات ضئيلة من الماء "الثقيل" الذي يحتوي على "النظير الثقيل" للهيدروجين - الديوتيريوم (2 H). تتكون نواة الديوتيريوم من بروتون ونيوترون - وهو جسيم متعادل كتلته قريبة من البروتون.

وهناك نظير ثالث للهيدروجين، وهو التريتيوم، الذي تحتوي نواته على بروتون واحد ونيوترونين. التريتيوم غير مستقر ويخضع للتحلل الإشعاعي التلقائي، ويتحول إلى نظير الهيليوم. تم العثور على آثار للتريتيوم في الغلاف الجوي للأرض، حيث يتشكل نتيجة تفاعل الأشعة الكونية مع جزيئات الغاز التي يتكون منها الهواء. يتم إنتاج التريتيوم بشكل مصطنع في مفاعل نووي عن طريق تشعيع نظير الليثيوم -6 بتيار من النيوترونات.

تطوير القنبلة الهيدروجينية.

أظهر التحليل النظري الأولي أن الاندماج النووي الحراري يتم بسهولة أكبر في خليط من الديوتيريوم والتريتيوم. وأخذًا على ذلك كأساس، بدأ العلماء الأمريكيون في بداية عام 1950 في تنفيذ مشروع لإنشاء قنبلة هيدروجينية (HB). تم إجراء الاختبارات الأولى لجهاز نووي نموذجي في موقع اختبار إنيويتاك في ربيع عام 1951؛ كان الاندماج النووي الحراري جزئيًا فقط. تم تحقيق نجاح كبير في 1 نوفمبر 1951 أثناء اختبار جهاز نووي ضخم بلغت قوة انفجاره 4 × 8 مليون طن بما يعادل مادة تي إن تي.

تم تفجير أول قنبلة جوية هيدروجينية في الاتحاد السوفييتي في 12 أغسطس 1953، وفي 1 مارس 1954، فجر الأمريكيون قنبلة جوية أكثر قوة (حوالي 15 مليون طن) على جزيرة بيكيني أتول. ومنذ ذلك الحين، نفذت كلتا القوتين تفجيرات لأسلحة ميغاتون المتقدمة.

وكان الانفجار الذي وقع في بيكيني أتول مصحوبا بإطلاق كميات كبيرة من المواد المشعة. وسقط بعضها على بعد مئات الكيلومترات من موقع الانفجار على متن سفينة الصيد اليابانية "لاكي دراجون"، فيما غطى البعض الآخر جزيرة رونجيلاب. وبما أن الاندماج النووي الحراري ينتج هيليومًا مستقرًا، فإن النشاط الإشعاعي الناتج عن انفجار قنبلة هيدروجينية نقية يجب ألا يزيد عن نشاط المفجر الذري للتفاعل النووي الحراري. ومع ذلك، في الحالة قيد النظر، اختلف التداعي الإشعاعي المتوقع والفعلي بشكل كبير من حيث الكمية والتركيب.

آلية عمل القنبلة الهيدروجينية.

يمكن تمثيل تسلسل العمليات التي تحدث أثناء انفجار قنبلة هيدروجينية على النحو التالي. أولاً، تنفجر شحنة بادئ التفاعل النووي الحراري (قنبلة ذرية صغيرة) الموجودة داخل غلاف HB، مما يؤدي إلى وميض نيوتروني وخلق درجة الحرارة العالية اللازمة لبدء الاندماج النووي الحراري. تقصف النيوترونات ملحقًا مصنوعًا من ديوتريد الليثيوم، وهو مركب من الديوتيريوم والليثيوم (يتم استخدام نظير الليثيوم ذو العدد الكتلي 6). ينقسم الليثيوم -6 إلى هيليوم وتريتيوم تحت تأثير النيوترونات. وهكذا، فإن الصمام الذري يخلق المواد اللازمة للتخليق مباشرة في القنبلة الفعلية نفسها.

ثم يبدأ التفاعل النووي الحراري في خليط من الديوتيريوم والتريتيوم، وترتفع درجة الحرارة داخل القنبلة بسرعة، مما يؤدي إلى إشراك المزيد والمزيد من الهيدروجين في عملية التوليف. مع زيادة أخرى في درجة الحرارة، يمكن أن يبدأ التفاعل بين نوى الديوتيريوم، وهو سمة من سمات القنبلة الهيدروجينية النقية. وبطبيعة الحال، تحدث جميع ردود الفعل بسرعة كبيرة بحيث يُنظر إليها على أنها لحظية.

الانشطار، الانصهار، الانشطار (القنبلة العملاقة).

في الواقع، في القنبلة، ينتهي تسلسل العمليات الموصوفة أعلاه في مرحلة تفاعل الديوتيريوم مع التريتيوم. علاوة على ذلك، اختار مصممو القنبلة عدم استخدام الاندماج النووي، بل الانشطار النووي. يؤدي اندماج نواة الديوتيريوم والتريتيوم إلى إنتاج الهيليوم والنيوترونات السريعة، التي تكون طاقتها عالية بما يكفي لإحداث انشطار نووي لليورانيوم 238 (النظير الرئيسي لليورانيوم، وهو أرخص بكثير من اليورانيوم 235 المستخدم في القنابل الذرية التقليدية). تقوم النيوترونات السريعة بتقسيم ذرات غلاف اليورانيوم الخاص بالقنبلة العملاقة. وينتج عن انشطار طن واحد من اليورانيوم طاقة تعادل 18 مليون طن. الطاقة لا تذهب فقط إلى الانفجار وتوليد الحرارة. تنقسم كل نواة يورانيوم إلى شظيتين عاليتي الإشعاع. تشتمل منتجات الانشطار على 36 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا وما يقرب من 200 نظير مشع. كل هذا يشكل التساقط الإشعاعي الذي يصاحب انفجارات القنابل العملاقة.

بفضل التصميم الفريد وآلية العمل الموصوفة، يمكن صنع أسلحة من هذا النوع قوية حسب الرغبة. إنها أرخص بكثير من القنابل الذرية التي لها نفس القوة.

عواقب الانفجار.

موجة الصدمة والتأثير الحراري.

التأثير المباشر (الأساسي) لانفجار قنبلة عملاقة هو ثلاثة أضعاف. التأثير المباشر الأكثر وضوحًا هو موجة الصدمة ذات الشدة الهائلة. وقوة تأثيرها تعتمد على قوة القنبلة وارتفاع الانفجار عن سطح الأرض وطبيعة التضاريس، وتتناقص مع البعد عن مركز الانفجار. يتم تحديد التأثير الحراري للانفجار بنفس العوامل، ولكنه يعتمد أيضًا على شفافية الهواء - فالضباب يقلل بشكل حاد من المسافة التي يمكن أن يسبب فيها الوميض الحراري حروقًا خطيرة.

وفقا للحسابات، خلال انفجار في الغلاف الجوي لقنبلة بقوة 20 ميغا طن، سيبقى الناس على قيد الحياة في 50٪ من الحالات إذا كانوا: 1) يلجأون إلى ملجأ خرساني مسلح تحت الأرض على مسافة حوالي 8 كم من مركز الزلزال. الانفجار (E)، 2) يقع في المباني الحضرية العادية على مسافة تقريبية. 15 كم من EV، 3) وجدوا أنفسهم في مكان مفتوح على مسافة تقريبية. 20 كم من EV. في ظروف ضعف الرؤية وعلى مسافة لا تقل عن 25 كم، إذا كان الجو صافيا، بالنسبة للأشخاص في المناطق المفتوحة، فإن احتمال البقاء على قيد الحياة يزداد بسرعة مع المسافة من مركز الزلزال؛ وعلى مسافة 32 كم تبلغ قيمته المحسوبة أكثر من 90٪. إن المنطقة التي يسبب فيها الإشعاع المخترق المتولد أثناء الانفجار الوفاة صغيرة نسبيًا، حتى في حالة القنبلة الفائقة عالية الطاقة.

كرة نارية.

اعتمادًا على تركيبة وكتلة المواد القابلة للاشتعال الموجودة في الكرة النارية، يمكن أن تتشكل العواصف النارية العملاقة ذاتية الاستدامة وتستمر لعدة ساعات. ومع ذلك، فإن النتيجة الأكثر خطورة (وإن كانت ثانوية) للانفجار هي التلوث الإشعاعي للبيئة.

يسقط.

كيف يتم تشكيلها.

عندما تنفجر قنبلة، تمتلئ كرة النار الناتجة بكمية هائلة من الجزيئات المشعة. عادةً ما تكون هذه الجسيمات صغيرة جدًا لدرجة أنه بمجرد وصولها إلى الغلاف الجوي العلوي، يمكنها البقاء هناك لفترة طويلة. لكن إذا لامست كرة نارية سطح الأرض، فإنها تحول كل ما عليها إلى غبار ورماد ساخن وتسحبهما إلى إعصار ناري. وفي زوبعة اللهب، تختلط وترتبط بالجزيئات المشعة. الغبار المشع، باستثناء الأكبر، لا يستقر على الفور. يتم نقل الغبار الناعم بعيدًا بواسطة السحابة الناتجة ويسقط تدريجيًا أثناء تحركه مع الريح. مباشرة في موقع الانفجار، يمكن أن يكون التداعيات الإشعاعية شديدة للغاية - بشكل رئيسي غبار كبير يستقر على الأرض. على بعد مئات الكيلومترات من موقع الانفجار وعلى مسافات أكبر، تسقط جزيئات صغيرة من الرماد على الأرض، ولكن لا تزال مرئية. غالبًا ما تشكل غطاءً مشابهًا للثلج المتساقط، وهو مميت لأي شخص يصادف وجوده بالقرب منه. وحتى الجزيئات الأصغر حجمًا وغير المرئية، قبل أن تستقر على الأرض، يمكنها أن تتجول في الغلاف الجوي لعدة أشهر وحتى سنوات، وتدور حول الكرة الأرضية عدة مرات. بحلول الوقت الذي يسقطون فيه، يضعف نشاطهم الإشعاعي بشكل كبير. أخطر الإشعاع هو السترونتيوم 90 الذي يبلغ نصف عمره 28 عامًا. وقد لوحظت خسارتها بوضوح في جميع أنحاء العالم. وعندما يستقر على الأوراق والعشب، فإنه يدخل في السلسلة الغذائية التي تشمل الإنسان. ونتيجة لذلك، تم العثور على كميات ملحوظة، وإن لم تكن خطيرة بعد، من السترونتيوم-90 في عظام سكان معظم البلدان. يعد تراكم السترونتيوم 90 في عظام الإنسان خطيرًا جدًا على المدى الطويل، حيث يؤدي إلى تكوين أورام العظام الخبيثة.

تلوث المنطقة على المدى الطويل بالتساقط الإشعاعي.

في حالة الأعمال العدائية، سيؤدي استخدام القنبلة الهيدروجينية إلى تلوث إشعاعي فوري لمنطقة داخل دائرة نصف قطرها تقريبًا. على بعد 100 كيلومتر من مركز الانفجار. إذا انفجرت قنبلة عملاقة، فستتلوث مساحة تبلغ عشرات الآلاف من الكيلومترات المربعة. مثل هذه المساحة الضخمة من الدمار بقنبلة واحدة تجعلها نوعًا جديدًا تمامًا من الأسلحة. حتى لو لم تصل القنبلة العملاقة الهدف، أي. لن تضرب الجسم بتأثيرات صدمة حرارية، فإن الإشعاع المخترق والتساقط الإشعاعي المصاحب للانفجار سيجعل المساحة المحيطة غير صالحة للسكن. يمكن أن يستمر هذا الهطول لعدة أيام وأسابيع وحتى أشهر. اعتمادًا على كميتها، يمكن أن تصل شدة الإشعاع إلى مستويات مميتة. يكفي عدد صغير نسبيًا من القنابل الفائقة لتغطية دولة كبيرة بالكامل بطبقة من الغبار المشع المميت لجميع الكائنات الحية. وهكذا، كان إنشاء القنبلة العملاقة بمثابة بداية حقبة أصبح فيها من الممكن جعل قارات بأكملها غير صالحة للسكن. وحتى بعد فترة طويلة من توقف التعرض المباشر للتساقط الإشعاعي، فإن الخطر الناجم عن السمية الإشعاعية العالية للنظائر مثل السترونتيوم 90 سيظل قائما. ومع الأغذية المزروعة في تربة ملوثة بهذا النظائر، سيدخل النشاط الإشعاعي إلى جسم الإنسان.

كيف صنع الفيزيائيون السوفييت القنبلة الهيدروجينية، وما هي إيجابيات وسلبيات هذا السلاح الرهيب، اقرأ في قسم "تاريخ العلوم".

بعد الحرب العالمية الثانية، كان لا يزال من المستحيل الحديث عن البداية الفعلية للسلام - فقد دخلت قوتان عالميتان رئيسيتان في سباق تسلح. كان أحد جوانب هذا الصراع هو المواجهة بين الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة الأمريكية في صنع الأسلحة النووية. وفي عام 1945، قامت الولايات المتحدة، وهي أول من دخل السباق خلف الكواليس، بإلقاء قنابل نووية على مدينتي هيروشيما وناجازاكي سيئتي السمعة. قام الاتحاد السوفيتي أيضًا بالعمل على إنشاء أسلحة نووية، وفي عام 1949 قاموا باختبار القنبلة الذرية الأولى، التي كانت مادة عملها هي البلوتونيوم. وحتى أثناء تطويرها، اكتشفت المخابرات السوفيتية أن الولايات المتحدة قد تحولت إلى تطوير قنبلة أكثر قوة. دفع هذا الاتحاد السوفييتي إلى البدء في إنتاج أسلحة نووية حرارية.

ولم يتمكن ضباط المخابرات من معرفة النتائج التي حققها الأمريكيون، ولم تنجح محاولات العلماء النوويين السوفييت. لذلك تقرر صنع قنبلة يكون انفجارها بسبب تخليق النوى الخفيفة وليس انشطار النوى الثقيلة كما في القنبلة الذرية. في ربيع عام 1950، بدأ العمل على إنشاء قنبلة، والتي تلقت فيما بعد اسم RDS-6S. وكان من بين مطوريها الحائز على جائزة نوبل للسلام أندريه ساخاروف، الذي اقترح فكرة تصميم الشحنة في عام 1948، لكنه عارض التجارب النووية لاحقًا.

أندريه ساخاروف

فلاديمير فيدورينكو / ويكيميديا ​​​​كومنز

واقترح ساخاروف تغطية نواة البلوتونيوم بعدة طبقات من العناصر الخفيفة والثقيلة، وهي اليورانيوم والديوتيريوم، وهو أحد نظائر الهيدروجين. ومع ذلك، تم اقتراح استبدال الديوتيريوم بديوتيرايد الليثيوم - مما أدى إلى تبسيط تصميم الشحنة وتشغيلها بشكل كبير. وكانت الميزة الإضافية هي أن الليثيوم، بعد قصف النيوترونات، ينتج نظيرًا آخر للهيدروجين - التريتيوم. عندما يتفاعل التريتيوم مع الديوتيريوم، فإنه يطلق المزيد من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يعمل الليثيوم أيضًا على إبطاء النيوترونات بشكل أفضل. هذا الهيكل للقنبلة أعطاها لقب "سلويكا".

كان التحدي الأكيد هو أن سمك كل طبقة والعدد النهائي للطبقات كانا أيضًا مهمين جدًا لنجاح الاختبار. وفقًا للحسابات، فإن ما بين 15% إلى 20% من الطاقة المنبعثة أثناء الانفجار جاءت من التفاعلات النووية الحرارية، و75-80% أخرى من انشطار نواة اليورانيوم 235 واليورانيوم 238 والبلوتونيوم 239. وكان من المفترض أيضًا أن تتراوح قوة الشحن من 200 إلى 400 كيلو طن؛ وكانت النتيجة العملية عند الحد الأعلى للتوقعات.

في اليوم العاشر، 12 أغسطس 1953، تم اختبار أول قنبلة هيدروجينية سوفيتية أثناء العمل. ويقع موقع اختبار سيميبالاتينسك الذي وقع فيه الانفجار في منطقة شرق كازاخستان. سبق اختبار RDS-6 محاولة في عام 1949 (في ذلك الوقت تم إجراء انفجار أرضي لقنبلة بقوة 22.4 كيلو طن في موقع الاختبار). وعلى الرغم من الموقع المعزول لموقع التجارب، فقد شهد سكان المنطقة بشكل مباشر جمال التجارب النووية. تعرض الأشخاص الذين عاشوا بالقرب نسبيًا من موقع الاختبار لعقود من الزمن، حتى إغلاق موقع الاختبار في عام 1991، للإشعاع، وتلوثت المناطق التي تبعد عدة كيلومترات عن موقع الاختبار بمنتجات الاضمحلال النووي.

أول قنبلة هيدروجينية سوفيتية RDS-6s

ويكيميديا ​​​​كومنز

وقبل أسبوع من اختبار RDS-6، بحسب شهود عيان، قدم الجيش المال والطعام للعائلات التي تعيش بالقرب من موقع الاختبار، لكن لم يكن هناك إخلاء أو معلومات حول الأحداث القادمة. تمت إزالة التربة المشعة من موقع الاختبار نفسه، وتمت استعادة الهياكل ومراكز المراقبة القريبة. تقرر تفجير القنبلة الهيدروجينية على سطح الأرض رغم أن التكوين جعل من الممكن إسقاطها من الطائرة.

وكانت الاختبارات السابقة للشحنات الذرية مختلفة بشكل لافت للنظر عما سجله العلماء النوويون بعد اختبار نفخة ساخاروف. كان إنتاج الطاقة للقنبلة، التي لا يسميها النقاد قنبلة نووية حرارية بل قنبلة ذرية معززة بالطاقة النووية الحرارية، أكبر 20 مرة من الشحنات السابقة. كان هذا ملحوظًا بالعين المجردة في النظارات الشمسية: لم يبق سوى الغبار من المباني الباقية والمرممة بعد اختبار القنبلة الهيدروجينية.