Воднева і атомна бомба: у чому різниця
Атомна бомба бере енергію з розщеплення важких атомів. Воднева бомба більшу частину енергії бере зі злиття легких, а щоб запуститися, потребує атомної бомби всередині. Це коротка відповідь. Практична різниця — в потужності: дві бомби, застосовані у війні 1945 року, дали 15 і 21 кілотонну, а перша воднева бомба, випробувана через сім років, — 10 400 кілотонн.
| Атомна бомба (ділення) | Воднева (термоядерна) бомба | |
|---|---|---|
| Реакція | Важкі ядра діляться в ланцюговій реакції | Легкі ядра зливаються, плюс багато ділення |
| Паливо | Уран-235 або плутоній-239 | Дейтерид літію і тритій, запал на діленні |
| Як запускається | Звичайна вибухівка збирає критичну масу | Атомна бомба (первинний заряд) запалює термоядерний ступінь |
| Типова потужність | Від 1 до десятків кілотонн; найбільше випробування — 500 кт | Від сотень кілотонн до мегатонн; випробувано 50 Мт |
| Перше випробування | Триніті, липень 1945 | «Айві Майк», листопад 1952 |
| Застосування у війні | Хіросіма і Нагасакі | Жодного разу |
Ділення і синтез
Коли нейтрон влучає в ядро урану-235 чи плутонію-239, ядро розпадається на два легші уламки й викидає два-три нові нейтрони. Якщо матеріалу досить і він щільно зібраний в одному місці, ці нейтрони ділять нові ядра, і кількість поділів подвоюється приблизно кожну соту мікросекунди. Уся енергія виділяється менш ніж за мільйонну частку секунди.
Синтез іде у зворотний бік. Ядра важкого водню, дейтерію і тритію, силоміць зливають у гелій, а втрачена при цьому маса перетворюється на енергію. Кілограм на кілограм, синтез дейтерію з тритієм дає приблизно вчетверо більше енергії, ніж ділення урану. Заковика в температурі: потрібні десятки мільйонів градусів, яких жодна хімічна вибухівка не дасть.
Чому у водневій бомбі сидить атомна
Єдине практичне джерело жару, потрібного для синтезу, — вибух на діленні. У двоступеневій схемі, яку в 1951 році розробили Едвард Теллер і Станіслав Улам, першою спрацьовує бомба на діленні, так званий первинний заряд. Її рентгенівське випромінювання зі швидкістю світла заповнює корпус і стискає другий ступінь, перш ніж вибух устигне розірвати зброю. Стиснуте паливо займається.
Вторинний заряд обгорнутий ураном, і потік швидких нейтронів від синтезу ділить ще й цей уран. У багатьох термоядерних зарядах приблизно половина загальної потужності припадає саме на цей останній етап ділення. Тож назва «воднева бомба» правдива лише наполовину: насправді це бомба «ділення — синтез — ділення».
Від 1945 до 1952 року
Бомба на діленні була плодом воєнного Мангеттенського проєкту. Хіросіму знищила уранова бомба гарматної схеми, яку ніколи не випробовували; Нагасакі — плутонієва імплозивна, ідентична пристрою Триніті. Після війни заряди ділення швидко росли, але вперлися в стелю. Що більше матеріалу, що ділиться, закладаєш в одну бомбу, то важче втримати його від передчасної реакції. Найбільша чиста бомба на діленні з коли-небудь випробуваних, «Айві Кінг» 1952 року, дала 500 кілотонн.
За два тижні до того Сполучені Штати випробували «Айві Майк», 74-тонну охолоджувану установку, заповнену рідким дейтерієм. Вона дала 10,4 мегатонни і стерла з лиця землі острів. За два роки рідке паливо замінили твердим дейтеридом літію, і воднева бомба вмістилася в літак. Справжня радянська двоступенева зброя з’явилася 1955 року, британська — 1957-го, китайська — 1967-го, французька — 1968-го.
Що стоїть в арсеналах сьогодні
Майже кожна стратегічна боєголовка на озброєнні Сполучених Штатів, Росії, Британії, Франції та Китаю термоядерна. Крім голої потужності, у цієї схеми є ще одна перевага: ефективність. Сучасна двоступенева боєголовка вагою кілька сотень кілограмів дає кілька сотень кілотонн, і одна ракета може нести їх кілька. Чисті заряди ділення залишаються відправною точкою для нових ядерних держав, а первинні заряди сучасних боєголовок самі є пристроями на діленні, бустованими невеликою порцією дейтерій-тритієвої суміші.
Поширена плутанина
Ядерна бомба — це те саме, що атомна? «Ядерна зброя» охоплює обидва види. «Атомною бомбою» зазвичай називають лише зброю на діленні.
Воднева бомба радіоактивніша? Не обов’язково. Опади залежать головно від того, скільки відбулося ділення і чи торкалася вогняна куля землі. «Чиста» конструкція з малою кількістю урану у вторинному заряді дає менше опадів на кілотонну; потужний наземний вибух дає їх дуже багато.
Чи можна зробити водневу бомбу як завгодно великою? У принципі ступені можна нарощувати; радянська Цар-бомба мала їх три й була розрахована на 100 мегатонн. На практиці такій зброї немає воєнного застосування, що й показує історія Цар-бомби.
Щоб порівняти обидва види на карті, оберіть у симуляторі «Малюка», а потім сучасну 800-кілотонну боєголовку. Подробиці кожної конструкції — на сторінці як влаштована ядерна зброя.