수소 폭탄 (수소 폭탄, HB, WB)은 엄청난 파괴력을 가진 대량 살상 무기입니다 (TNT 상당의 메가톤으로 추산됩니다). 폭탄 및 구조 체계의 작동 원리는 수소 핵의 열 핵 합성 에너지를 사용하는 것에 기반합니다. 항성 (태양 포함)에서 발생하는 것과 유사한 폭발 중에 일어나는 과정. 장거리 운송에 적합한 WB의 첫 번째 시험 (A.D. Sakharov 프로젝트)은 Semipalatinsk 근처의 소련에서 수행되었다.
열 핵반응
태양은 초고압 및 온도 (약 1,500 만 켈빈)의 지속적인 영향하에있는 엄청난 수소 매장량을 가지고 있습니다. 이러한 극단적 인 밀도 및 플라즈마 온도에서, 수소 원자의 핵들은 서로 무작위로 충돌한다. 충돌의 결과는 핵융합이며, 결과적으로보다 무거운 원소 인 헬륨의 핵이 형성된다. 이 유형의 반응을 열핵 융합 (thermonuclear fusion)이라고하며 엄청난 양의 에너지 방출이 특징입니다.
물리 법칙은 열 핵 반응 동안의 에너지 방출을 다음과 같이 설명합니다. 더 무거운 원소의 형성에 관여하는 가벼운 핵의 일부는 사용되지 않고 엄청난 양의 청정 에너지로 변합니다. 그래서 우리 천체가 우주에서 연속적으로 에너지를 방출하면서 초당 약 4 백만 톤의 물질을 잃는 이유입니다.
수소 동위 원소
모든 기존 원자 중 가장 단순한 것은 수소 원자입니다. 그것은 핵을 형성하는 단 하나의 양성자와 그 주위를 회전하는 유일한 전자로 구성됩니다. 물 (H2O)에 대한 과학적 연구의 결과로, 소위 "무거운"물이 소량으로 존재한다는 것이 발견되었습니다. 그것은 수소 (2H 또는 중수소)의 "무거운"동위 원소를 포함하는데, 그 중 하나의 양성자 이외에 하나의 중성자 (양성자와 질량이 가까운 입자가 전하가없는 입자)도 포함되어있다.
과학은 수소의 3 번째 동위 원소 인 삼중 수소를 알고 있는데, 그의 핵은 1 개의 양성자와 2 개의 중성자를 동시에 포함하고있다. 삼중 수소는 불안정성과 에너지 (방사선)의 방출과 함께 끊임없이 자발적으로 감소하는 특성이 있으며, 그 결과 헬륨 동위 원소가 형성된다. 미량의 삼중 수소가 지구 대기의 상부 층에서 발견된다. 그것은 우주 광선의 영향으로 대기를 형성하는 기체 분자가 유사한 변화를 겪는다는 것이다. 삼중 수소를 얻는 것은 또한 강력한 중성자 자속을 리튬 6 동위 원소에 조사함으로써 원자로에서 가능하다.
수소 폭탄 개발 및 최초 시험
철저한 이론 분석의 결과로, 소련과 미국의 전문가들은 중수소와 삼중 수소의 혼합물이 열 핵융합의 반응을보다 쉽게 시작할 수 있다고 결론을 내렸다. 이 지식으로 무장 한 지난 세기 50 년대 미국의 과학자들은 수소 폭탄을 만들기 시작했습니다. 그리고 1951 년 봄, Enyvetok 지역 (태평양의 환초)에서 시험 테스트가 수행되었지만 부분적인 열 핵융합 만이 달성되었습니다.
1952 년 11 월에 TNT에서 약 10 Mt의 출력을 가진 수소 폭탄의 두 번째 시험이 수행되었습니다. 그러나 그 폭발은 근대적 의미에서 열 핵폭탄의 폭발이라고는보기 힘들다. 사실,이 장치는 액체 중수소로 가득 찬 커다란 컨테이너 (3 층 건물의 크기)였다.
러시아에서도 원자력 무기의 개선과 A.D. 프로젝트의 첫 번째 수소 폭탄 공격을 수행했다. Sakharov는 1953 년 8 월 12 일 Semipalatinsk 테스트 장소에서 테스트되었습니다. RDS-6 (이 유형의 대량 살상 무기는 Sakharov의 "퍼프 (puff)"라고 불렀다. 그 계획은 충전 개시제를 둘러싼 중수소 층의 순차적 배치를 암시했기 때문에) 10Mt의 힘을 가졌다. 그러나 미국의 "3 층 건물"과 달리 소련의 폭탄은 작았고 전략 폭격기에서 적의 영토에 대한 공격 위치로 신속히 전달 될 수 있었다.
도전을 받아 들인 1954 년 3 월 미국은 비키니 아톨 (태평양)의 시험장에서 더 강력한 폭탄 (15Mt) 폭발을 일으켰습니다. 이 시험은 대량의 방사성 물질이 대기 중으로 방출되는 원인이었는데 그 중 일부는 폭발의 진원지에서 수백 킬로미터 떨어진 강수량으로 떨어졌습니다. 일본 선박 "Happy Dragon"과 Rogelap 섬에 설치된 장치는 방사선의 급격한 증가를 기록했습니다.
수소 폭탄 폭발시 발생하는 과정의 결과로 안정되고 안전한 헬륨이 형성되기 때문에 방사능 방출은 열 핵융합의 원자 기폭 장치의 오염 수준을 초과해서는 안된다. 그러나 실제 방사성 낙진에 대한 계산과 측정은 양과 조성 모두에서 크게 달랐습니다. 따라서 미국 지도력은 환경과 인간에 대한 영향을 완전히 연구 할 때까지이 무기의 설계를 일시적으로 중단하기로 결정했습니다.
비디오 : 소련에서의 테스트
차르 폭탄 - 소련 핵폭탄
수소 폭탄 사슬의 뚱뚱한 지점은 소련에 의해 1961 년 10 월 30 일, 50 메가톤 (역사상 가장 큰) "차르 폭탄"시험이 Novaya Zemlya에서 수행되었을 때 설정되었습니다 - 연구 그룹 AD의 장기간 작업의 결과 Sakharov. 폭발은 4 킬로미터의 고도에서 휩쓸 렸고 충격파는 전 세계의 장치에 3 번 기록되었습니다. 이 테스트에서 어떤 실패도 드러내지 않았음에도 불구하고 폭탄은 결코 서비스에 들어 가지 않았습니다. 그러나 소련군이 그러한 무기를 소유하고 있다는 사실은 전 세계에서 끔찍한 인상을 주었고, 미국에서는 핵무기 보유를 중단했다. 러시아에서는 전투 의무에 대한 수소 혐의로 핵탄두 도입을 포기하기로 결정했다.
수소 폭탄의 원리
수소 폭탄은 가장 복잡한 기술 장치이며, 폭발은 여러 공정의 순차적 흐름을 필요로합니다.
첫째, WB (소형 원자 폭탄)의 껍데기 내부에 개시제가 폭발하여 중성자를 강력하게 방출하고 주전원에서 열 핵융합의 시작에 필요한 고온을 생성합니다. 리튬 중수소 라이너의 대규모 중성자 충격이 시작됩니다 (중수소와 리튬 -6 동위 원소를 결합하여 생성 됨).
중성자의 작용으로 리튬 6은 삼중 수소와 헬륨으로 분리된다. 이 경우 원자 퓨즈는 폭발 한 폭탄 자체에서 열 핵융합이 일어나기 위해 필요한 재료의 원천이된다.
삼중 수소와 중수소의 혼합물은 열 핵반응을 일으키고, 결과적으로 폭탄 내부의 온도가 급격히 증가하고, 점점 더 많은 수소가이 과정에 관여하게된다.
수소 폭탄의 작동 원리는이 프로세스의 초고속 흐름을 의미하며 (충전 장치와 주요 요소의 배치가이 부분에 기여합니다), 이는 관찰자에게 즉각적으로 보입니다.
Superbomb : 분할, 합성, 분할
위에서 설명한 일련의 과정은 삼중 수소와 중수소 반응이 시작된 후에 끝난다. 또한 무거운 핵분열의 합성보다는 핵분열을 사용하기로 결정했다. 삼중 수소와 중수소의 핵이 융합 된 후에는 자유 헬륨과 고속 중성자가 방출되며 우라늄 238의 핵분열이 시작될 수있는 충분한 에너지를 갖는다. 빠른 중성자는 원자 폭탄의 우라늄 껍질에서 원자를 분리 할 수 있습니다. 1 톤의 우라늄을 분열하면 18Mt의 에너지가 생성된다. 이 경우 에너지는 폭풍이 발생하고 엄청난 양의 열이 방출되는 데 소비됩니다. 우라늄의 각 원자는 두 개의 방사성 "단편"으로 떨어진다. 다양한 화학 원소 (최대 36 개)와 약 200 개의 방사성 동위 원소의 전체 "꽃다발"을 형성합니다. 폭발의 진원지에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에서 수많은 방사성 낙진이 발생하는 이유가 여기에 있습니다.
"철의 장막"이 붕괴 된 후, 소련은 100Mt의 용량을 가진 "폭탄의 왕"을 개발할 계획이었던 것으로 알려졌다. 그 당시에는 엄청난 비용을 감당할 수있는 항공기가 없었기 때문에 50MT 폭탄에 찬성하여 그 생각을 포기했습니다.
수소 폭탄 폭발의 결과
충격파
수소 폭탄 폭발은 대규모 파괴와 결과를 수반하며 주요 (명시 적, 직접적) 영향은 세 가지 특성이 있습니다. 모든 직접 효과 중 가장 확실한 것은 초고 강도 충격파입니다. 파괴력은 폭발의 진원지에서 멀어 질수록 줄어들며 폭탄 자체의 힘과 폭파가 일어나는 높이에 달려 있습니다.
열 효과
폭발로 인한 열의 영향은 충격파의 힘과 같은 요인에 달려 있습니다. 그러나 공기 질량의 투명성 정도가 하나 더 추가됩니다. 안개 또는 약간의 흐려짐은 병의 반경을 대폭 줄여 주며, 이는 열전 사가 심각한 화상과 시력 손실을 유발할 수 있습니다. 수소 폭탄 폭발 (20Mt 초과)은 엄청난 양의 열에너지를 발생시켜 5km 떨어진 곳에서 콘크리트를 녹일 수 있으며, 10km 거리에있는 작은 호수에서 물을 거의 증발시켜 같은 적 거리에있는 적의 인력, 장비 및 건물을 파괴 할 수 있습니다 . 중심부에는 지름 1 ~ 2km, 깊이 50m의 깔때기가 형성되어 두꺼운 유리 덩어리로 덮인 다. (모래 함량이 높은 몇 미터의 암석이 거의 즉시 녹아 유리로 변한다.)
실제 테스트 중에 얻은 계산에 따르면 사람들은 다음과 같은 경우에 50 %의 생존 기회를 얻습니다.
- 그들은 폭발 (EV)의 진원지에서 8km 떨어진 콘크리트 쉼터 (지하)에 위치하고 있습니다.
- EV에서 15km 떨어져있는 주거용 건물에 위치하고 있습니다.
- 그들은 열악한 시야에서 EV에서 20km 이상 떨어진 거리에있는 개방 구역에있을 것입니다 ( "깨끗한"대기,이 경우 최소 거리는 25km입니다).
EV와의 거리가 멀어지면서 열린 공간에서 자신을 발견하는 사람들에게 생존 할 확률은 극적으로 증가합니다. 따라서 32km 거리에서 90-95 %가됩니다. 40-45km 반경은 폭발의 주요 충격의 한도입니다.
불 덩어리
수소 폭탄 폭발의 또 다른 명백한 효과는 불타는 물질이 덩어리로 불덩이로 끌어 들여지면서 형성되는 자립적 인 폭풍 (허리케인)입니다. 그러나 이것에도 불구하고 폭발의 영향 정도에 따라 가장 위험한 것은 수십 킬로미터의 환경에 대한 방사선 오염 일 것입니다.
낙진
폭발 후 나타난 불 덩어리는 대량의 방사성 입자로 빠르게 채워진다 (무거운 핵의 분해 생성물). 입자 크기가 너무 커서 상부 대기에 있기 때문에 오랫동안 거기에 머무를 수 있습니다. 불 덩어리가 지구 표면에 도달 한 모든 것은 즉시 재와 먼지로 변한 다음 불의 기둥으로 끌립니다. 소용돌이 모양의 불꽃은이 입자들을 하전 된 입자들과 함께 움직여 방사성 먼지의 위험한 혼합물을 형성하며, 과립의 침강 과정은 오랫동안 지속됩니다.
거친 먼지는 오히려 빨리 침강하지만 미세한 먼지는 먼 거리에서 공기에 의해 운반되어 새롭게 형성된 구름에서 점차적으로 떨어집니다. EV의 바로 근처에서, 가장 크고 가장 하전 된 입자가 퇴적되고, 눈으로 볼 수있는 재 입자가 수백 킬로미터 떨어진 곳에서도 발견 될 수 있습니다. 그들은 수 센티미터 두께의 치명적인 덮개를 형성합니다. 그와 가까운 곳에있는 사람은 심각한 방사선 량을받을 위험이 있습니다.
작고 구별 할 수없는 입자는 수 년 동안 대기에 "부유"할 수있어 지구를 여러 번 구부릴 수 있습니다. 그들이 표면에 떨어질 무렵에는 그들은 방사능을 거의 잃고 있습니다. 가장 위험한 스트론튬 -90은 반감기가 28 년이며이 기간 동안 안정적인 방사선을 생성합니다. 외관은 전 세계의 악기에 의해 결정됩니다. 풀과 나뭇잎에 "착륙"을하면서 그는 먹이 사슬에 연루됩니다. 이러한 이유로 시험 기간 동안 수천 킬로미터 떨어진 곳에서 뼈에 축적 된 스트론튬 -90이 발견되었습니다. 내용이 극히 적을지라도 "방사성 폐기물 저장 장소"가 될 가능성은 사람에게는 좋지 않은 징조가되어 뼈 악성 종양이 생길 수 있습니다. 수소 폭탄의 시험 발사 장소와 가까운 러시아 지역 (다른 나라들도)에서는 방사성 배경이 계속 증가하여이 유형의 무기가 중대한 결과를 초래할 수 있음을 다시 한번 입증합니다.
