A bomba de hidrogênio (Hydrogen Bomb, HB, WB) é uma arma de destruição em massa, que tem um poder destrutivo incrível (seu poder é estimado por megatons em equivalente TNT). O princípio de funcionamento da bomba e o esquema de estrutura é baseado no uso da energia de síntese termonuclear de núcleos de hidrogênio. Os processos que ocorrem durante a explosão, semelhantes aos que ocorrem nas estrelas (incluindo o Sol). O primeiro teste de WB adequado para transporte por longas distâncias (o projeto de Aarhus Sakharov) foi realizado na União Soviética no local perto de Semipalatinsk.
Reação termonuclear
O sol contém enormes reservas de hidrogênio, que está sob o efeito constante de pressão e temperatura ultra-altas (cerca de 15 milhões de Kelvin). Em uma densidade tão extrema e temperatura do plasma, os núcleos de átomos de hidrogênio colidem aleatoriamente entre si. O resultado das colisões é uma fusão nuclear e, como resultado, a formação de núcleos de um elemento mais pesado - hélio. Reações deste tipo são chamadas de fusão termonuclear, elas são caracterizadas pela liberação de enormes quantidades de energia.
As leis da física explicam a liberação de energia durante uma reação termonuclear da seguinte forma: parte da massa de núcleos leves envolvidos na formação de elementos mais pesados permanece sem uso e se transforma em energia limpa em enormes quantidades. É por isso que nosso corpo celeste perde aproximadamente 4 milhões de toneladas de matéria por segundo, enquanto libera um fluxo contínuo de energia para o espaço exterior.
Isótopos de hidrogênio
O mais simples de todos os átomos existentes é um átomo de hidrogênio. Consiste em apenas um próton, formando o núcleo, e o único elétron girando em torno dele. Como resultado de estudos científicos sobre a água (H2O), descobriu-se que a chamada água “pesada” está presente em pequenas quantidades. Ele contém isótopos “pesados” de hidrogênio (2H ou deutério), cujos núcleos, além de um próton, também contêm um nêutron (uma partícula próxima em massa a um próton, mas sem carga).
A ciência também conhece o trítio, o terceiro isótopo do hidrogênio, cujo núcleo contém 1 próton e 2 nêutrons ao mesmo tempo. O trítio é caracterizado pela instabilidade e constante decomposição espontânea com liberação de energia (radiação), como resultado da formação de um isótopo de hélio. Traços de trítio são encontrados nas camadas superiores da atmosfera da Terra: é lá, sob a influência dos raios cósmicos, que as moléculas de gases que formam o ar passam por mudanças semelhantes. Obtenção de trítio também é possível em um reator nuclear irradiando o isótopo de lítio-6 com um poderoso fluxo de nêutrons.
Desenvolvimento e primeiros testes da bomba de hidrogênio
Como resultado de uma análise teórica completa, especialistas da URSS e dos EUA chegaram à conclusão de que a mistura de deutério e trítio torna mais fácil iniciar a reação de fusão termonuclear. Armado com esse conhecimento, cientistas dos Estados Unidos na década de 50 do século passado começaram a criar uma bomba de hidrogênio. E na primavera de 1951, um teste de teste foi realizado no local Enyvetok (um atol no Oceano Pacífico), mas apenas uma fusão termonuclear parcial foi alcançada.
Um pouco mais de um ano se passou e em novembro de 1952 foi realizado o segundo teste de uma bomba de hidrogênio com uma potência de cerca de 10 Mt em TNT. No entanto, essa explosão dificilmente pode ser chamada de explosão de uma bomba termonuclear no sentido moderno: na verdade, o dispositivo era um grande recipiente (do tamanho de uma casa de três andares) cheio de deutério líquido.
Também na Rússia, eles empreenderam o aprimoramento de armas atômicas e a primeira bomba de hidrogênio do projeto de AD. Sakharov foi testado no local de testes de Semipalatinsk em 12 de agosto de 1953. RDS-6 (esse tipo de arma de destruição em massa era chamado de “puff” de Sakharov, já que seu esquema implicava o desdobramento seqüencial das camadas de deutério ao redor do iniciador de carga) tinha uma potência de 10 Mt. No entanto, ao contrário do “prédio de três andares” americano, a bomba soviética era compacta e poderia ser prontamente entregue ao local de um ataque ao território do inimigo em um bombardeiro estratégico.
Tendo aceitado o desafio, em março de 1954, os Estados Unidos fizeram uma explosão de uma bomba aérea mais poderosa (15 Mt) no local do teste no Atol de Bikini (Oceano Pacífico). O teste foi a causa da liberação na atmosfera de uma grande quantidade de substâncias radioativas, algumas das quais caíram com a precipitação a centenas de quilômetros do epicentro da explosão. O navio japonês "Happy Dragon" e dispositivos instalados na ilha de Rogelap, registraram um aumento acentuado na radiação.
Como, como resultado dos processos que ocorrem durante a detonação da bomba de hidrogênio, se forma um hélio estável e seguro, era esperado que as emissões radioativas não excedessem o nível de contaminação do detonador atômico da fusão termonuclear. Mas os cálculos e as medidas da precipitação radioativa real variaram muito, tanto em quantidade quanto em composição. Portanto, a liderança dos EUA tomou a decisão de suspender temporariamente o projeto desta arma até um estudo completo de seu impacto sobre o meio ambiente e o homem.
Vídeo: testes na URSS
Tsar Bomb - URSS Bomba Termonuclear
O ponto de gordura na cadeia de tonelagem de hidrogênio foi estabelecido pela URSS quando, em 30 de outubro de 1961, um teste de 50 megatons (o maior da história) foi realizado em Novaya Zemlya - o resultado do trabalho de longo prazo do grupo de pesquisa AD Sakharov. A explosão trovejou a uma altitude de 4 quilômetros e ondas de choque foram registradas três vezes em dispositivos ao redor do globo. Apesar do fato de que o teste não revelou falhas, a bomba nunca entrou em serviço. Mas o próprio fato da posse de tais armas pelos soviéticos causou uma impressão indelével em todo o mundo, enquanto nos Estados Unidos deixaram de ganhar a tonelagem de um arsenal nuclear. Na Rússia, por sua vez, eles decidiram abandonar a introdução de ogivas com cargas de hidrogênio no serviço de combate.
O princípio da bomba de hidrogênio
A bomba de hidrogênio é o dispositivo técnico mais complexo, cuja explosão requer o fluxo seqüencial de vários processos.
Primeiro, há uma detonação da carga do iniciador dentro da carapaça da WB (bomba atômica em miniatura), que resulta em uma poderosa expulsão de nêutrons e a criação de uma alta temperatura necessária para o início da fusão termonuclear na carga principal. Um massivo bombardeamento de neutrões de um liner de deutério de lítio começa (produzido combinando deutério com isótopo de lítio-6).
Sob a ação de nêutrons, o lítio-6 se divide em trítio e hélio. O fusível atômico, neste caso, torna-se uma fonte de materiais necessários para a ocorrência da fusão termonuclear na própria bomba detonada.
Uma mistura de trítio e deutério desencadeia uma reação termonuclear, como resultado do que há um rápido aumento da temperatura dentro da bomba, e mais e mais hidrogênio está envolvido no processo.
O princípio de funcionamento da bomba de hidrogênio implica um fluxo ultra-rápido desses processos (o dispositivo de carga e o layout dos elementos principais contribuem para isso), que parecem instantâneos para o observador.
Superbomb: divisão, síntese, divisão
A seqüência de processos descritos acima termina após o início da reação de deutério com trítio. Além disso, decidiu-se usar a fissão nuclear, em vez da síntese das mais pesadas. Após a fusão dos núcleos de trítio e deutério, o hélio livre e os nêutrons rápidos são liberados, os quais têm energia suficiente para iniciar o início da fissão do urânio-238. Neutrões rápidos podem dividir átomos da concha de urânio de uma superbomba. A divisão de uma tonelada de urânio gera energia da ordem de 18 Mt. Neste caso, a energia é gasta não apenas na criação de uma onda de choque e na liberação de uma enorme quantidade de calor. Cada átomo de urânio cai em dois "fragmentos" radioativos. Forma um "buquê" inteiro de vários elementos químicos (até 36) e cerca de duzentos isótopos radioativos. É por essa razão que várias nuvens radioativas são geradas, registradas a centenas de quilômetros do epicentro da explosão.
Após a queda da “cortina de ferro”, ficou conhecido que a URSS estava planejando desenvolver um “Rei da bomba” com uma capacidade de 100 Mt. Devido ao fato de que naquela época não havia nenhum avião capaz de carregar uma carga tão grande, a idéia foi abandonada em favor da bomba de 50 Mt.
As conseqüências de uma explosão de uma bomba de hidrogênio
Onda de choque
A explosão da bomba de hidrogênio envolve destruição e conseqüências em grande escala, e o impacto primário (explícito, direto) tem um caráter triplo. O mais óbvio de todos os efeitos diretos é uma onda de choque de intensidade ultra-alta. Sua capacidade destrutiva diminui com a distância do epicentro da explosão, e também depende do poder da própria bomba e da altura em que a carga detona.
Efeito de calor
O efeito do calor de uma explosão depende dos mesmos fatores que o poder da onda de choque. Mas mais um é adicionado a eles - o grau de transparência das massas de ar. O nevoeiro ou até uma ligeira nebulosidade reduz drasticamente o raio da lesão, no qual um calor intenso pode causar queimaduras graves e perda de visão. A explosão da bomba de hidrogênio (mais de 20 Mt) gera uma quantidade incrível de energia térmica, suficiente para derreter concreto a uma distância de 5 km, evaporar quase toda a água de um pequeno lago a uma distância de 10 km, destruir mão-de-obra inimiga, equipamentos e edifícios à mesma distância . Um funil com um diâmetro de 1-2 km e uma profundidade de 50 m é formado no centro, coberto com uma espessa camada de massa vítrea (vários metros de rochas com um alto teor de areia derretem quase instantaneamente, transformando-se em vidro).
De acordo com os cálculos obtidos durante os testes reais, as pessoas têm 50% de chance de permanecerem vivas se:
- Eles estão localizados em um abrigo de concreto (subterrâneo), a 8 km do epicentro da explosão (EV);
- Localizado em edifícios residenciais a uma distância de 15 km do EV;
- Eles estarão em uma área aberta a uma distância de mais de 20 km do EV com pouca visibilidade (para uma atmosfera “limpa”, a distância mínima, neste caso, é de 25 km).
Com a distância do EV, a probabilidade de permanecer vivo em pessoas que se encontram em uma área aberta aumenta dramaticamente. Então, a uma distância de 32 km, será 90-95%. Um raio de 40 a 45 km é o limite para o impacto primário de uma explosão.
Bola de fogo
Outro efeito óbvio da explosão da bomba de hidrogênio são as tempestades de fogo auto-sustentáveis (furacões), que são formadas como resultado das imensas massas de material combustível sendo arrastadas para a bola de fogo. Mas, apesar disso, o mais perigoso pelo grau de impacto da explosão será a poluição por radiação do ambiente a dezenas de quilômetros ao redor.
Precipitação
A bola de fogo que apareceu após a explosão é rapidamente preenchida com partículas radioativas em grandes quantidades (produtos de decomposição de núcleos pesados). O tamanho das partículas é tão pequeno que elas, estando na atmosfera superior, são capazes de permanecer lá por muito tempo. Tudo o que a bola de fogo atingiu na superfície da terra instantaneamente se transforma em cinzas e poeira, e então é arrastado para dentro da coluna de fogo. Os vórtices de chama agitam essas partículas com partículas carregadas, formando uma perigosa mistura de poeira radioativa, cujo processo de sedimentação dos grânulos se prolonga por muito tempo.
A poeira grossa se instala rapidamente, mas a poeira fina é transportada pelo ar por longas distâncias, caindo gradualmente da nuvem recém-formada. Nas imediações do EV, as maiores e mais carregadas partículas são depositadas, e as partículas de cinzas que são visíveis pelo olho ainda podem ser encontradas a centenas de quilômetros de distância. Eles formam uma cobertura mortal, com vários centímetros de espessura. Qualquer um que esteja perto dele corre o risco de receber uma dose séria de radiação.
Partículas menores e indistinguíveis podem “flutuar” na atmosfera por muitos anos, curvando-se ao redor da Terra muitas vezes. No momento em que eles caem à superfície, eles estão perdendo a radioatividade. O estrôncio-90 mais perigoso, que tem uma meia-vida de 28 anos e gera uma radiação estável durante todo esse tempo. Sua aparência é determinada por instrumentos em todo o mundo. "Landing" na grama e folhagem, ele se envolve em cadeias alimentares. Por esta razão, pessoas que estão a milhares de quilômetros dos locais de teste durante o exame encontraram o estrôncio-90, acumulado nos ossos. Mesmo que seu conteúdo seja extremamente pequeno, a perspectiva de ser “um local para armazenar resíduos radioativos” não é um bom presságio para uma pessoa, levando ao desenvolvimento de tumores ósseos malignos. Nas regiões da Rússia (assim como em outros países) próximas aos locais de lançamentos experimentais de bombas de hidrogênio, ainda se observa um aumento do fundo radioativo, o que mais uma vez prova a capacidade desse tipo de arma deixar importantes consequências.
