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BOMBE H, une arme d'un grand pouvoir destructeur (de l'ordre de la mégatonne en équivalent TNT), dont le principe de fonctionnement repose sur la réaction de fusion thermonucléaire de noyaux légers. La source d'énergie d'explosion est constituée de processus similaires à ceux qui se produisent sur le Soleil et d'autres étoiles.
Réactions thermonucléaires.
L’intérieur du Soleil contient une quantité gigantesque d’hydrogène, qui est dans un état de compression ultra-élevé à une température d’environ 10 °C. 15 000 000 K. À des températures et des densités de plasma aussi élevées, les noyaux d'hydrogène subissent des collisions constantes les uns avec les autres, dont certaines entraînent leur fusion et finalement la formation de noyaux d'hélium plus lourds. De telles réactions, appelées fusion thermonucléaire, s’accompagnent de la libération d’énormes quantités d’énergie. Selon les lois de la physique, l'énergie est libérée lorsque fusion thermonucléaire en raison du fait que lors de la formation d'un noyau plus lourd, une partie de la masse des noyaux légers qui le composent est convertie en une quantité colossale d'énergie. C'est pourquoi le Soleil, ayant une masse gigantesque, perd chaque jour environ. 100 milliards de tonnes de matière libèrent de l'énergie grâce à laquelle la vie sur Terre est devenue possible.
Isotopes de l'hydrogène.
L'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes existants. Il est constitué d’un proton, qui est son noyau, autour duquel tourne un seul électron. Des études approfondies de l'eau (H 2 O) ont montré qu'elle contient des quantités négligeables d'eau « lourde » contenant « l'isotope lourd » de l'hydrogène - le deutérium (2 H). Le noyau du deutérium est constitué d'un proton et d'un neutron - une particule neutre dont la masse est proche d'un proton.
Il existe un troisième isotope de l'hydrogène, le tritium, dont le noyau contient un proton et deux neutrons. Le tritium est instable et subit une désintégration radioactive spontanée, se transformant en isotope de l'hélium. Des traces de tritium ont été trouvées dans l'atmosphère terrestre, où il se forme à la suite de l'interaction des rayons cosmiques avec les molécules de gaz qui composent l'air. Le tritium est produit artificiellement dans un réacteur nucléaire en irradiant l'isotope du lithium-6 avec un flux de neutrons.
Développement de la bombe à hydrogène.
Préliminaire analyse théorique ont montré que la fusion thermonucléaire s'effectue plus facilement dans un mélange de deutérium et de tritium. Partant de cela, des scientifiques américains ont commencé au début des années 1950 à mettre en œuvre un projet visant à créer une bombe à hydrogène (HB). Les premiers essais d'un modèle réduit d'engin nucléaire ont été effectués sur le site d'essais d'Enewetak au printemps 1951 ; la fusion thermonucléaire n'était que partielle. Un succès important fut obtenu le 1er novembre 1951 lors des essais d'un engin nucléaire massif dont la puissance d'explosion était de 4 × 8 Mt en équivalent TNT.
La première bombe aérienne à hydrogène a explosé en URSS le 12 août 1953 et le 1er mars 1954, les Américains ont fait exploser une bombe aérienne plus puissante (environ 15 Mt) sur l'atoll de Bikini. Depuis lors, les deux puissances ont procédé à des explosions d’armes avancées d’une mégatonne.
L'explosion de l'atoll de Bikini s'est accompagnée de la libération de grande quantité substances radioactives. Certains d'entre eux sont tombés à des centaines de kilomètres du lieu de l'explosion sur le bateau de pêche japonais "Lucky Dragon", tandis que d'autres couvraient l'île de Rongelap. Puisque la fusion thermonucléaire produit de l'hélium stable, la radioactivité provenant de l'explosion d'une bombe à hydrogène pur ne devrait pas être supérieure à celle d'un détonateur atomique d'une réaction thermonucléaire. Cependant, dans le cas considéré, les retombées radioactives prévues et réelles différaient considérablement en quantité et en composition.
Le mécanisme d'action d'une bombe à hydrogène.
La séquence des processus se produisant lors de l'explosion d'une bombe à hydrogène peut être représentée comme suit. Tout d’abord, la charge initiatrice de la réaction thermonucléaire (une petite bombe atomique) située à l’intérieur de la coque HB explose, provoquant un éclair de neutrons et créant la température élevée nécessaire pour initier la fusion thermonucléaire. Les neutrons bombardent un insert constitué de deutéride de lithium, un composé de deutérium et de lithium (un isotope du lithium de masse numéro 6 est utilisé). Le lithium-6 est divisé en hélium et tritium sous l'influence des neutrons. Ainsi, la mèche atomique crée les matériaux nécessaires à la synthèse directement dans la bombe elle-même.
Puis une réaction thermonucléaire commence dans un mélange de deutérium et de tritium, la température à l'intérieur de la bombe augmente rapidement, impliquant de plus en plus d'hydrogène dans la synthèse. Avec une nouvelle augmentation de la température, une réaction entre noyaux de deutérium, caractéristique d'une bombe à hydrogène pur, pourrait commencer. Bien entendu, toutes les réactions se produisent si rapidement qu’elles sont perçues comme instantanées.
Fission, fusion, fission (superbombe).
En effet, dans une bombe, la séquence de processus décrite ci-dessus se termine au stade de la réaction du deutérium avec le tritium. De plus, les concepteurs de la bombe ont choisi de ne pas utiliser la fusion nucléaire, mais la fission nucléaire. La fusion des noyaux de deutérium et de tritium produit de l'hélium et des neutrons rapides dont l'énergie est suffisamment élevée pour provoquer la fission nucléaire de l'uranium 238 (le principal isotope de l'uranium, bien moins cher que l'uranium 235 utilisé dans les bombes atomiques classiques). Les neutrons rapides divisent les atomes de la coque d'uranium de la superbombe. La fission d'une tonne d'uranium crée une énergie équivalente à 18 Mt. L'énergie ne sert pas seulement à l'explosion et à la production de chaleur. Chaque noyau d’uranium se divise en deux « fragments » hautement radioactifs. Les produits de fission comprennent 36 différents éléments chimiques et près de 200 isotopes radioactifs. Tout cela constitue les retombées radioactives qui accompagnent les explosions de superbombes.
Grâce à leur conception unique et au mécanisme d'action décrit, les armes de ce type peuvent être rendues aussi puissantes que vous le souhaitez. C’est beaucoup moins cher que les bombes atomiques de même puissance.
Conséquences de l'explosion.
Onde de choc et effet thermique.
L’impact direct (primaire) de l’explosion d’une superbombe est triple. L’impact direct le plus évident est une onde de choc d’une intensité énorme. La force de son impact, en fonction de la puissance de la bombe, de la hauteur de l'explosion au-dessus de la surface de la terre et de la nature du terrain, diminue avec la distance par rapport à l'épicentre de l'explosion. L'impact thermique d'une explosion est déterminé par les mêmes facteurs, mais dépend également de la transparence de l'air : le brouillard réduit considérablement la distance à laquelle un éclair thermique peut provoquer de graves brûlures.
Selon les calculs, lors de l'explosion dans l'atmosphère d'une bombe de 20 mégatonnes, les personnes resteront en vie dans 50 % des cas si elles 1) se réfugient dans un abri souterrain en béton armé à une distance d'environ 8 km de l'épicentre de l'explosion. explosion (E), 2) se produisent dans des bâtiments urbains ordinaires à une distance d'env. 15 km d'EV, 3) se sont retrouvés dans un endroit dégagé à une distance d'env. A 20 km du VE. Dans des conditions de mauvaise visibilité et à une distance d'au moins 25 km, si l'atmosphère est dégagée, pour les personnes se trouvant dans des zones ouvertes, la probabilité de survie augmente rapidement avec l'éloignement de l'épicentre ; à une distance de 32 km, sa valeur calculée est supérieure à 90 %. La zone sur laquelle le rayonnement pénétrant généré lors d'une explosion provoque la mort, est relativement petit même dans le cas d'une superbombe de haute puissance.
Boule de feu.
En fonction de la composition et de la masse des matériaux inflammables impliqués dans la boule de feu, des tempêtes de feu géantes et auto-entretenues peuvent se former et faire rage pendant plusieurs heures. Cependant, la conséquence la plus dangereuse (quoique secondaire) de l'explosion est la contamination radioactive. environnement.
Tomber.
Comment ils se forment.
Lorsqu’une bombe explose, la boule de feu qui en résulte est remplie d’une énorme quantité de particules radioactives. Généralement, ces particules sont si petites qu’une fois qu’elles atteignent la haute atmosphère, elles peuvent y rester longtemps. Mais si une boule de feu entre en contact avec la surface de la Terre, elle transforme tout ce qui s'y trouve en poussière et en cendres chaudes et les attire dans le sol. tornade de feu. Dans un tourbillon de flammes, ils se mélangent et se lient aux particules radioactives. Les poussières radioactives, sauf les plus grosses, ne se déposent pas immédiatement. Les poussières les plus fines sont emportées par le nuage résultant et retombent progressivement au fur et à mesure qu'elles se déplacent avec le vent. Directement sur le lieu de l'explosion, les retombées radioactives peuvent être extrêmement intenses - principalement de grosses poussières se déposant sur le sol. À des centaines de kilomètres du lieu de l'explosion et à des distances plus grandes, petites mais néanmoins visible à l'oeil particules de cendres. Ils forment souvent une couverture semblable à de la neige tombée, mortelle pour quiconque se trouve à proximité. Même des particules plus petites et invisibles, avant de se déposer sur le sol, peuvent errer dans l'atmosphère pendant des mois, voire des années, en faisant plusieurs fois le tour. Terre. Au moment où ils tombent, leur radioactivité est considérablement affaiblie. Le rayonnement le plus dangereux reste le strontium 90 avec une demi-vie de 28 ans. Sa perte est clairement observée partout dans le monde. Lorsqu’il se dépose sur les feuilles et l’herbe, il entre dans les chaînes alimentaires qui incluent les humains. En conséquence, des quantités notables, bien que non encore dangereuses, de strontium 90 ont été trouvées dans les os des habitants de la plupart des pays. L’accumulation de strontium 90 dans les os humains est très dangereuse à long terme, car elle conduit à la formation de tumeurs osseuses malignes.
Contamination à long terme de la zone par des retombées radioactives.
En cas d'hostilités, l'utilisation d'une bombe à hydrogène entraînera une contamination radioactive immédiate d'une zone située dans un rayon d'env. A 100 km de l'épicentre de l'explosion. Si une superbombe explose, une zone de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés sera contaminée. Une zone de destruction aussi vaste avec une seule bombe en fait un tout nouveau type d'arme. Même si la superbombe n'atteint pas la cible, c'est-à-dire ne heurtera pas l'objet avec des effets de choc thermique, le rayonnement pénétrant et les retombées radioactives accompagnant l'explosion rendront l'espace environnant inhabitable. De telles précipitations peuvent durer plusieurs jours, semaines, voire mois. En fonction de leur quantité, l’intensité des radiations peut atteindre des niveaux mortels. Un nombre relativement faible de superbombes suffit à couvrir complètement un grand pays une couche de poussière radioactive mortelle pour tous les êtres vivants. Ainsi, la création de la superbombe a marqué le début d’une ère où il est devenu possible de rendre des continents entiers inhabitables. Même après longue durée Après l’arrêt de l’exposition directe aux retombées radioactives, le danger dû à la forte radiotoxicité des isotopes tels que le strontium 90 persistera. Avec des aliments cultivés sur des sols contaminés par cet isotope, la radioactivité entrera dans le corps humain.
Bombe H(Hydrogen Bomb, HB, VB) est une arme de destruction massive au pouvoir destructeur incroyable (sa puissance est estimée à des mégatonnes en équivalent TNT). Le principe de fonctionnement de la bombe et sa structure reposent sur l'utilisation de l'énergie de fusion thermonucléaire des noyaux d'hydrogène. Les processus qui se produisent lors de l'explosion sont similaires à ceux qui se produisent sur les étoiles (y compris le Soleil). Le premier test d'un VB adapté au transport sur de longues distances (conçu par A.D. Sakharov) a été réalisé en Union soviétique sur un site d'essai près de Semipalatinsk.
Réaction thermonucléaire
Le soleil contient d'énormes réserves d'hydrogène, qui est constamment influencé par des pressions et des températures ultra élevées (environ 15 millions de degrés Kelvin). À une densité et une température de plasma aussi extrêmes, les noyaux des atomes d’hydrogène entrent en collision de manière aléatoire. Le résultat des collisions est la fusion des noyaux et, par conséquent, la formation de noyaux d'un élément plus lourd - l'hélium. Les réactions de ce type sont appelées fusion thermonucléaire ; elles se caractérisent par la libération de quantités colossales d’énergie.
Les lois de la physique expliquent ainsi la libération d'énergie lors d'une réaction thermonucléaire : une partie de la masse des noyaux légers impliqués dans la formation des éléments plus lourds reste inutilisée et est convertie en énergie pure en quantités colossales. C'est pourquoi notre corps céleste perd environ 4 millions de tonnes de matière par seconde, tout en libérant un flux continu d'énergie dans l'espace.
Isotopes de l'hydrogène
Le plus simple de tous les atomes existants est l’atome d’hydrogène. Il se compose d’un seul proton, formant le noyau, et d’un seul électron en orbite autour de lui. Par conséquent recherche scientifique l’eau (H2O), il a été constaté que l’eau dite « lourde » est présente en faible quantité. Il contient des isotopes « lourds » de l'hydrogène (2H ou deutérium), dont les noyaux, en plus d'un proton, contiennent également un neutron (particule proche en masse d'un proton, mais dépourvue de charge).
La science connaît aussi le tritium, troisième isotope de l'hydrogène dont le noyau contient 1 proton et 2 neutrons. Le tritium se caractérise par une instabilité et une désintégration spontanée constante avec libération d'énergie (rayonnement), entraînant la formation d'un isotope de l'hélium. Des traces de tritium se retrouvent dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre : c'est là, sous l'influence des rayons cosmiques, que les molécules de gaz qui forment l'air subissent des modifications similaires. Le tritium peut également être produit dans un réacteur nucléaire en irradiant l’isotope du lithium-6 avec un puissant flux de neutrons.
Développement et premiers tests de la bombe à hydrogène
À la suite d'une analyse théorique approfondie, des experts de l'URSS et des États-Unis sont arrivés à la conclusion qu'un mélange de deutérium et de tritium facilite le lancement d'une réaction de fusion thermonucléaire. Forts de ces connaissances, des scientifiques américains ont commencé dans les années 50 du siècle dernier à créer une bombe à hydrogène. Et déjà au printemps 1951, sur le terrain d'entraînement d'Enewetak (un atoll de l'océan Pacifique) un essai essai Cependant, seule une fusion thermonucléaire partielle fut alors réalisée.
Un peu plus d'un an s'écoula et en novembre 1952 fut réalisé le deuxième essai d'une bombe à hydrogène d'une puissance d'environ 10 Mt de TNT. Cependant, cette explosion peut difficilement être qualifiée d’explosion d’une bombe thermonucléaire en compréhension moderne: en substance, l'appareil était un grand récipient (de la taille d'une maison à trois étages) rempli de deutérium liquide.
La Russie s’est également chargée d’améliorer les armes atomiques et la première bombe à hydrogène du projet A.D. Sakharov a été testé sur le site d'essai de Semipalatinsk le 12 août 1953. Le RDS-6 (ce type d’arme de destruction massive était surnommé la « bouffée » de Sakharov, car sa conception impliquait le placement séquentiel de couches de deutérium entourant la charge initiatrice) avait une puissance de 10 Mt. Cependant, contrairement à la « maison à trois étages » américaine, la bombe soviétique était compacte et pouvait être rapidement livrée au site de largage en territoire ennemi à bord d'un bombardier stratégique.
Relevant le défi, les États-Unis firent exploser en mars 1954 une bombe aérienne plus puissante (15 Mt) sur un site d'essai de l'atoll de Bikini ( Océan Pacifique). Le test a provoqué le rejet dans l’atmosphère d’une grande quantité de substances radioactives, dont certaines sont tombées sous forme de précipitations à des centaines de kilomètres de l’épicentre de l’explosion. Le navire japonais "Lucky Dragon" et les instruments installés sur l'île de Rogelap ont enregistré une forte augmentation des radiations.
Étant donné que les processus qui se produisent lors de la détonation d’une bombe à hydrogène produisent de l’hélium stable et inoffensif, on s’attendait à ce que les émissions radioactives ne dépassent pas le niveau de contamination d’un détonateur à fusion atomique. Mais les calculs et les mesures des retombées radioactives réelles variaient considérablement, tant en quantité qu'en composition. Par conséquent, les dirigeants américains ont décidé de suspendre temporairement la conception de cette arme jusqu'à ce que son impact sur l'environnement et l'homme soit pleinement étudié.
Vidéo : tests en URSS
Tsar Bomba - bombe thermonucléaire de l'URSS
L'URSS a mis un point audacieux dans la chaîne d'augmentation du tonnage des bombes à hydrogène lorsque, le 30 octobre 1961, un essai de la «bombe tsar» de 50 mégatonnes (la plus grande de l'histoire) a été effectué sur Novaya Zemlya - le résultat de nombreuses années de travail du groupe de recherche d'A.D. Sakharov. L'explosion s'est produite à une altitude de 4 kilomètres et l'onde de choc a été enregistrée trois fois par des instruments partout dans le monde. Bien que le test n'ait révélé aucun échec, la bombe n'est jamais entrée en service. Mais le fait même que les Soviétiques possédaient de telles armes a produit une impression indélébile sur le monde entier et les États-Unis ont cessé d’accumuler le tonnage de leur arsenal nucléaire. La Russie, à son tour, a décidé d'abandonner l'introduction d'ogives nucléaires chargées d'hydrogène dans les opérations de combat.
Une bombe à hydrogène est un dispositif technique complexe dont l'explosion nécessite la séquence d'un certain nombre de processus.
Tout d’abord, la charge initiatrice située à l’intérieur de la coque de la VB (bombe atomique miniature) explose, entraînant une puissante libération de neutrons et la création de la température élevée nécessaire au début de la fusion thermonucléaire dans la charge principale. Un bombardement massif de neutrons de l'insert de deutéride de lithium (obtenu en combinant le deutérium avec l'isotope du lithium-6) commence.
Sous l'influence des neutrons, le lithium-6 se divise en tritium et en hélium. Dans ce cas, le fusible atomique devient une source de matériaux nécessaires à la fusion thermonucléaire dans la bombe elle-même.
Un mélange de tritium et de deutérium déclenche une réaction thermonucléaire, provoquant une augmentation rapide de la température à l'intérieur de la bombe, et de plus en plus d'hydrogène est impliqué dans le processus.
Le principe de fonctionnement d'une bombe à hydrogène implique l'apparition ultra-rapide de ces processus (le dispositif de charge et la disposition des principaux éléments y contribuent), qui paraissent instantanés à l'observateur.
Superbombe : fission, fusion, fission
La séquence de processus décrite ci-dessus se termine après le début de la réaction du deutérium avec le tritium. Ensuite, il a été décidé de recourir à la fission nucléaire plutôt qu'à la fusion de nucléaires plus lourds. Après la fusion des noyaux de tritium et de deutérium, de l'hélium libre et des neutrons rapides sont libérés, dont l'énergie est suffisante pour initier la fission des noyaux d'uranium 238. Les neutrons rapides sont capables de séparer les atomes de la coque d'uranium d'une superbombe. La fission d'une tonne d'uranium génère une énergie d'environ 18 Mt. Dans ce cas, l'énergie n'est pas seulement dépensée pour créer une onde de souffle et libérer une quantité colossale de chaleur. Chaque atome d’uranium se désintègre en deux « fragments » radioactifs. Tout un « bouquet » de divers éléments chimiques (jusqu'à 36) et environ deux cents isotopes radioactifs se forme. C'est pour cette raison que se forment de nombreuses retombées radioactives, enregistrées à des centaines de kilomètres de l'épicentre de l'explosion.
Après la chute du rideau de fer, on a appris que l’URSS envisageait de développer une « bombe tsariste » d’une capacité de 100 Mt. Etant donné qu'à cette époque il n'existait aucun avion capable de transporter une charge aussi massive, l'idée fut abandonnée au profit d'une bombe de 50 Mt.
Conséquences de l'explosion d'une bombe à hydrogène
Onde de choc
L’explosion d’une bombe à hydrogène entraîne des destructions et des conséquences à grande échelle, et l’impact principal (évident et direct) est triple. Le plus évident de tous les impacts directs est une onde de choc d’ultra haute intensité. Sa capacité destructrice diminue avec la distance de l'épicentre de l'explosion et dépend également de la puissance de la bombe elle-même et de la hauteur à laquelle la charge a explosé.
Effet thermique
L'effet de l'impact thermique d'une explosion dépend des mêmes facteurs que la puissance de l'onde de choc. Mais une autre chose s'y ajoute : le degré de transparence des masses d'air. Le brouillard, voire une légère nébulosité, réduit fortement le rayon de dégâts sur lequel un éclair thermique peut provoquer de graves brûlures et une perte de vision. L'explosion d'une bombe à hydrogène (plus de 20 Mt) génère une quantité incroyable d'énergie thermique, suffisante pour faire fondre le béton à une distance de 5 km, évaporer la quasi-totalité de l'eau de petit lacà une distance de 10 km, détruire main d'oeuvre ennemi, équipement et bâtiments à la même distance. Au centre se forme un entonnoir d'un diamètre de 1 à 2 km et d'une profondeur allant jusqu'à 50 m, recouvert d'une épaisse couche de masse vitreuse (plusieurs mètres de roches avec excellent contenu sable, fond presque instantanément et se transforme en verre).
Selon des calculs basés sur des tests réels, les gens ont 50 % de chances de survivre s’ils :
- Ils sont situés dans un abri en béton armé (souterrain) à 8 km de l'épicentre de l'explosion (EV) ;
- Ils sont situés dans des immeubles résidentiels à une distance de 15 km du VE ;
- Ils se retrouveront dans une zone dégagée à plus de 20 km du VE avec une mauvaise visibilité (pour une ambiance « propre », la distance minimale dans ce cas sera de 25 km).
Avec l’éloignement des véhicules électriques, la probabilité de survie des personnes se trouvant dans des zones ouvertes augmente fortement. Ainsi, à une distance de 32 km, ce sera 90 à 95 %. Un rayon de 40 à 45 km est la limite de l'impact initial d'une explosion.
Boule de feu
Un autre impact évident de l’explosion d’une bombe à hydrogène est celui des tempêtes de feu auto-entretenues (ouragans), formées à la suite de l’aspiration de masses colossales de matériaux combustibles dans la boule de feu. Malgré cela, la conséquence la plus dangereuse de l'explosion en termes d'impact sera la contamination radioactive de l'environnement sur des dizaines de kilomètres à la ronde.
Tomber
La boule de feu qui apparaît après l'explosion se remplit rapidement de particules radioactives en quantités énormes (produits de la désintégration de noyaux lourds). La taille des particules est si petite que lorsqu’elles pénètrent dans la haute atmosphère, elles peuvent y rester très longtemps. Tout ce que la boule de feu atteint à la surface de la terre se transforme instantanément en cendres et en poussière, puis est attiré dans la colonne de feu. Les tourbillons de flammes mélangent ces particules avec des particules chargées, formant un mélange dangereux de poussières radioactives dont le processus de sédimentation des granules dure longtemps.
Les poussières grossières se déposent assez rapidement, mais les poussières fines sont transportées par les courants d'air sur de grandes distances et tombent progressivement du nuage nouvellement formé. Les particules les plus grosses et les plus chargées se déposent à proximité immédiate de l'EC ; les particules de cendres visibles à l'œil nu peuvent encore être trouvées à des centaines de kilomètres. Ils forment une couverture mortelle de plusieurs centimètres d'épaisseur. Quiconque s'approche de lui risque de recevoir une dose importante de radiations.
Des particules plus petites et indiscernables peuvent « flotter » dans l’atmosphère pendant de nombreuses années, faisant le tour de la Terre à plusieurs reprises. Au moment où ils tombent à la surface, ils ont perdu une bonne quantité de radioactivité. Le plus dangereux est le strontium 90, qui a une demi-vie de 28 ans et génère un rayonnement stable pendant toute cette période. Son apparition est détectée par les instruments du monde entier. « Atterrissant » sur l’herbe et le feuillage, il s’implique dans les chaînes alimentaires. C’est pour cette raison que les examens de personnes situées à des milliers de kilomètres des sites de tests révèlent du strontium 90 accumulé dans les os. Même si son contenu est extrêmement faible, la perspective de devenir une « décharge pour stocker des déchets radioactifs » n'augure rien de bon pour l'homme, conduisant au développement de tumeurs malignes des os. Dans les régions de Russie (ainsi que d'autres pays) proches des sites de lancements d'essais de bombes à hydrogène, on observe encore un fond radioactif accru, ce qui prouve une fois de plus la capacité de ce type d'arme à laisser des conséquences importantes.
Vidéo sur la bombe à hydrogène
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Le 12 août 1953, la première bombe à hydrogène soviétique est testée sur le site d'essai de Semipalatinsk.
Et le 16 janvier 1963, en pleine guerre froide, Nikita Khrouchtchev a annoncé au monde que l'Union soviétique possédait de nouvelles armes de destruction massive dans son arsenal. Un an et demi plus tôt, c'était l'URSS qui produisait le plus explosion puissante bombe à hydrogène dans le monde - une charge d'une puissance de plus de 50 mégatonnes a explosé sur Novaya Zemlya. À bien des égards, c'est cette déclaration du dirigeant soviétique qui a fait prendre conscience au monde de la menace d'une nouvelle escalade de la course aux armements nucléaires : déjà le 5 août 1963, un traité d'interdiction des essais était signé à Moscou. armes nucléaires dans l'atmosphère, l'espace et sous l'eau.
Histoire de la création
La possibilité théorique d'obtenir de l'énergie par fusion thermonucléaire était connue avant la Seconde Guerre mondiale, mais c'est la guerre et la course aux armements qui a suivi qui ont posé la question de la création d'un dispositif technique pour la création pratique de cette réaction. On sait qu'en Allemagne, en 1944, des travaux ont été menés pour initier la fusion thermonucléaire en comprimant du combustible nucléaire à l'aide de charges d'explosifs conventionnels - mais ils n'ont pas abouti, car il n'a pas été possible d'obtenir les températures et pressions requises. Les États-Unis et l’URSS développent des armes thermonucléaires depuis les années 40 et testent presque simultanément les premiers dispositifs thermonucléaires au début des années 50. En 1952, les États-Unis ont fait exploser une charge d'une puissance de 10,4 mégatonnes sur l'atoll d'Eniwetak (qui est 450 fois plus puissante que la bombe larguée sur Nagasaki), et en 1953, l'URSS a testé un appareil d'une puissance de 400 kilotonnes.La conception des premiers dispositifs thermonucléaires était mal adaptée à une utilisation réelle au combat. Par exemple, le dispositif testé par les États-Unis en 1952 était une structure au sol de la hauteur d’un immeuble de deux étages et pesant plus de 80 tonnes. Le combustible thermonucléaire liquide y était stocké à l'aide d'une immense unité de réfrigération. Par conséquent, à l’avenir, la production en série d’armes thermonucléaires a été réalisée en utilisant un combustible solide - le deutéride de lithium-6. En 1954, les États-Unis ont testé un dispositif basé sur celui-ci sur l'atoll de Bikini, et en 1955, une nouvelle bombe thermonucléaire soviétique a été testée sur le site d'essai de Semipalatinsk. En 1957, des tests d'une bombe à hydrogène ont été réalisés en Grande-Bretagne. En octobre 1961, une bombe thermonucléaire d'une capacité de 58 mégatonnes a explosé en URSS sur Novaya Zemlya - la bombe la plus puissante jamais testée par l'humanité, entrée dans l'histoire sous le nom de « Tsar Bomba ».
Des développements ultérieurs visaient à réduire la taille de la conception des bombes à hydrogène afin d'assurer leur livraison à la cible par des missiles balistiques. Déjà dans les années 60, la masse des appareils était réduite à plusieurs centaines de kilogrammes et dans les années 70, les missiles balistiques pouvaient transporter plus de 10 ogives en même temps - ce sont des missiles à plusieurs ogives, chaque partie peut atteindre sa propre cible. Aujourd'hui, les États-Unis, la Russie et la Grande-Bretagne disposent d'arsenaux thermonucléaires ; des tests de charges thermonucléaires ont également été effectués en Chine (en 1967) et en France (en 1968).
Le principe de fonctionnement d'une bombe à hydrogène
L'action d'une bombe à hydrogène repose sur l'utilisation de l'énergie libérée lors de la réaction de fusion thermonucléaire des noyaux légers. C'est cette réaction qui se produit dans les profondeurs des étoiles, où, sous l'influence de températures ultra élevées et d'une pression énorme, des noyaux d'hydrogène entrent en collision et fusionnent en noyaux d'hélium plus lourds. Au cours de la réaction, une partie de la masse des noyaux d'hydrogène est convertie en une grande quantité d'énergie. Grâce à cela, les étoiles libèrent constamment d'énormes quantités d'énergie. Les scientifiques ont copié cette réaction en utilisant les isotopes de l’hydrogène, le deutérium et le tritium, en lui donnant le nom de « bombe à hydrogène ». Initialement, des isotopes liquides de l'hydrogène étaient utilisés pour produire des charges, et plus tard, du deutéride de lithium-6, un composé solide de deutérium et un isotope du lithium, a été utilisé.
Le deutéride de lithium-6 est le composant principal de la bombe à hydrogène, le combustible thermonucléaire. Il stocke déjà du deutérium et l'isotope du lithium sert de matière première pour la formation du tritium. Pour démarrer une réaction de fusion thermonucléaire, il est nécessaire de créer des températures et des pressions élevées, ainsi que de séparer le tritium du lithium-6. Ces conditions sont prévues comme suit.
La coque du conteneur pour combustible thermonucléaire est constituée d'uranium 238 et de plastique, et une charge nucléaire conventionnelle d'une puissance de plusieurs kilotonnes est placée à côté du conteneur - cela s'appelle un déclencheur ou une charge initiateur d'une bombe à hydrogène. Lors de l'explosion de la charge d'initiation au plutonium sous l'influence d'un puissant rayonnement de rayons X, la coque du conteneur se transforme en plasma, se comprimant des milliers de fois, ce qui crée la haute pression et l'énorme température nécessaires. Dans le même temps, les neutrons émis par le plutonium interagissent avec le lithium-6 pour former du tritium. Les noyaux de deutérium et de tritium interagissent sous l'influence de températures et de pressions ultra élevées, ce qui conduit à une explosion thermonucléaire.
Si vous fabriquez plusieurs couches de deutérure d'uranium 238 et de lithium 6, chacune d'elles ajoutera sa propre puissance à l'explosion d'une bombe - c'est-à-dire qu'une telle "bouffée" vous permettra d'augmenter la puissance de l'explosion de manière presque illimitée. . Grâce à cela, une bombe à hydrogène peut être fabriquée avec presque n'importe quelle puissance, et elle sera beaucoup moins chère qu'une bombe nucléaire conventionnelle de même puissance.
BOMBE À HYDROGÈNE, arme d'un grand pouvoir destructeur (de l'ordre de la mégatonne en équivalent TNT), dont le principe de fonctionnement repose sur la réaction de fusion thermonucléaire de noyaux légers. La source d'énergie d'explosion est constituée de processus similaires à ceux qui se produisent sur le Soleil et d'autres étoiles.
En 1961, l’explosion d’une bombe à hydrogène la plus puissante jamais eu lieu.
Le matin du 30 octobre à 11h32 au-dessus de Novaya Zemlya dans la région de la baie de Mityushi, à une altitude de 4 000 m au-dessus de la surface terrestre, une bombe à hydrogène d'une capacité de 50 millions de tonnes de TNT a explosé.
Union soviétique a testé le dispositif thermonucléaire le plus puissant de l'histoire. Même dans la version « demi » (et la puissance maximale d'une telle bombe est de 100 mégatonnes), l'énergie de l'explosion était dix fois supérieure à la puissance totale de tous les explosifs utilisés par toutes les parties belligérantes pendant la Seconde Guerre mondiale (y compris la bombe atomique). bombes larguées sur Hiroshima et Nagasaki). L'onde de choc de l'explosion a fait trois fois le tour du globe, la première fois en 36 heures et 27 minutes.
Le flash lumineux était si intense que, malgré la couverture nuageuse continue, il était visible même depuis le poste de commandement du village de Belushya Guba (à près de 200 km de l'épicentre de l'explosion). Le champignon atomique a atteint une hauteur de 67 km. Au moment de l'explosion, alors que la bombe tombait lentement sur un énorme parachute d'une hauteur de 10 500 jusqu'au point de détonation calculé, l'avion porteur Tu-95 avec son équipage et son commandant, le major Andrei Egorovich Durnovtsev, était déjà dans le zone de sécurité. Le commandant retournait à son aérodrome en tant que lieutenant-colonel, héros de l'Union soviétique. Dans un village abandonné, à 400 km de l'épicentre, les maisons en bois ont été détruites et celles en pierre ont perdu leur toit, leurs fenêtres et leurs portes. À plusieurs centaines de kilomètres du site d'essai, à la suite de l'explosion, les conditions de passage des ondes radio ont changé pendant près d'une heure et les communications radio se sont arrêtées.
La bombe a été développée par V.B. Adamskiy, Yu.N. Smirnov, A.D. Sakharov, Yu.N. Babaev et Yu.A. Trutnev (pour lequel Sakharov a reçu la troisième médaille de Héros du travail socialiste). La masse du « dispositif » était de 26 tonnes ; pour le transporter et le larguer, un bombardier stratégique Tu-95 spécialement modifié a été utilisé.
La "super bombe", comme l'appelait A. Sakharov, ne rentrait pas dans la soute à bombes de l'avion (sa longueur était de 8 mètres et son diamètre était d'environ 2 mètres), de sorte que la partie non motrice du fuselage a été découpée. et un mécanisme de levage spécial et un dispositif pour attacher la bombe ont été installés ; en même temps, pendant le vol, il en dépassait encore plus de la moitié. Le corps entier de l'avion, même les pales de ses hélices, était recouvert d'une peinture blanche spéciale qui le protégeait des éclairs lumineux lors d'une explosion. Le corps de l'avion laboratoire qui l'accompagnait était recouvert de la même peinture.
Les résultats de l'explosion de la charge, qui a reçu le nom de « Tsar Bomba » en Occident, ont été impressionnants :
* Le « champignon » nucléaire de l'explosion s'est élevé à une hauteur de 64 km ; le diamètre de sa calotte atteignait 40 kilomètres.
La boule de feu de l'explosion a atteint le sol et a presque atteint la hauteur de largage de la bombe (c'est-à-dire que le rayon de la boule de feu de l'explosion était d'environ 4,5 kilomètres).
* Les radiations ont provoqué des brûlures au troisième degré à une distance allant jusqu'à cent kilomètres.
* Au pic de rayonnement, l'explosion a atteint 1% d'énergie solaire.
* L'onde de choc résultant de l'explosion a fait trois fois le tour du globe.
* L'ionisation de l'atmosphère a provoqué des interférences radio même à des centaines de kilomètres du site d'essai pendant une heure.
* Des témoins ont ressenti l'impact et ont pu décrire l'explosion à des milliers de kilomètres de l'épicentre. En outre, l'onde de choc a conservé dans une certaine mesure son pouvoir destructeur à des milliers de kilomètres de l'épicentre.
* L'onde acoustique a atteint l'île Dikson, où les fenêtres des maisons ont été brisées par l'onde de souffle.
Le résultat politique de cet essai fut la démonstration par l'Union soviétique de sa possession d'armes de destruction massive illimitées - le mégatonnage maximum d'une bombe testée par les États-Unis à cette époque était quatre fois inférieur à celui de la Tsar Bomba. En fait, l'augmentation de la puissance d'une bombe à hydrogène est obtenue en augmentant simplement la masse du matériau de travail. Par conséquent, en principe, aucun facteur n'empêche la création d'une bombe à hydrogène de 100 ou 500 mégatonnes. (En fait, la Tsar Bomba a été conçue pour un équivalent de 100 mégatonnes ; la puissance d’explosion prévue a été réduite de moitié, selon Khrouchtchev, « pour ne pas briser toutes les vitres de Moscou »). Avec ce test, l'Union soviétique a démontré sa capacité à créer une bombe à hydrogène de n'importe quelle puissance et un moyen de transporter la bombe jusqu'au point de détonation.
Réactions thermonucléaires. L’intérieur du Soleil contient une quantité gigantesque d’hydrogène, qui est dans un état de compression ultra-élevé à une température d’environ 10 °C. 15 000 000 K. À des températures et des densités de plasma aussi élevées, les noyaux d'hydrogène subissent des collisions constantes les uns avec les autres, dont certaines entraînent leur fusion et finalement la formation de noyaux d'hélium plus lourds. De telles réactions, appelées fusion thermonucléaire, s’accompagnent de la libération d’énormes quantités d’énergie. Selon les lois de la physique, la libération d'énergie lors de la fusion thermonucléaire est due au fait que lors de la formation d'un noyau plus lourd, une partie de la masse des noyaux légers qui le composent est convertie en une quantité colossale d'énergie. C'est pourquoi le Soleil, ayant une masse gigantesque, perd chaque jour environ. 100 milliards de tonnes de matière libèrent de l'énergie grâce à laquelle la vie sur Terre est devenue possible.
Isotopes de l'hydrogène. L'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes existants. Il est constitué d’un proton, qui est son noyau, autour duquel tourne un seul électron. Des études approfondies de l'eau (H 2 O) ont montré qu'elle contient des quantités négligeables d'eau « lourde » contenant « l'isotope lourd » de l'hydrogène - le deutérium (2 H). Le noyau du deutérium est constitué d'un proton et d'un neutron - une particule neutre dont la masse est proche d'un proton.
Il existe un troisième isotope de l'hydrogène : le tritium, dont le noyau contient un proton et deux neutrons. Le tritium est instable et subit une désintégration radioactive spontanée, se transformant en isotope de l'hélium. Des traces de tritium ont été trouvées dans l'atmosphère terrestre, où il se forme à la suite de l'interaction des rayons cosmiques avec les molécules de gaz qui composent l'air. Le tritium est produit artificiellement dans un réacteur nucléaire en irradiant l'isotope du lithium-6 avec un flux de neutrons.
Développement de la bombe à hydrogène. Une analyse théorique préliminaire a montré que la fusion thermonucléaire s’effectue plus facilement dans un mélange de deutérium et de tritium. Partant de cela, des scientifiques américains ont commencé au début des années 1950 à mettre en œuvre un projet visant à créer une bombe à hydrogène (HB). Les premiers essais d'un modèle réduit d'engin nucléaire ont été effectués sur le site d'essais d'Enewetak au printemps 1951 ; la fusion thermonucléaire n'était que partielle. Un succès significatif a été obtenu le 1er novembre 1951 lors du test d'un dispositif nucléaire massif dont la puissance d'explosion était de 4 ? 8 Mt équivalent TNT.
La première bombe aérienne à hydrogène a explosé en URSS le 12 août 1953 et le 1er mars 1954, les Américains ont fait exploser une bombe aérienne plus puissante (environ 15 Mt) sur l'atoll de Bikini. Depuis lors, les deux puissances ont procédé à des explosions d’armes avancées d’une mégatonne.
L'explosion de l'atoll de Bikini s'est accompagnée du rejet de grandes quantités de substances radioactives. Certains d'entre eux sont tombés à des centaines de kilomètres du lieu de l'explosion sur le bateau de pêche japonais "Lucky Dragon", tandis que d'autres couvraient l'île de Rongelap. Puisque la fusion thermonucléaire produit de l'hélium stable, la radioactivité provenant de l'explosion d'une bombe à hydrogène pur ne devrait pas être supérieure à celle d'un détonateur atomique d'une réaction thermonucléaire. Cependant, dans le cas considéré, les retombées radioactives prévues et réelles différaient considérablement en quantité et en composition.
Le mécanisme d'action de la bombe à hydrogène. La séquence des processus se produisant lors de l'explosion d'une bombe à hydrogène peut être représentée comme suit. Tout d’abord, la charge initiatrice de la réaction thermonucléaire (une petite bombe atomique) située à l’intérieur de la coque HB explose, provoquant un éclair de neutrons et créant la température élevée nécessaire pour initier la fusion thermonucléaire. Les neutrons bombardent un insert constitué de deutéride de lithium - un composé de deutérium et de lithium (un isotope du lithium de masse numéro 6 est utilisé). Le lithium-6 est divisé en hélium et tritium sous l'influence des neutrons. Ainsi, la mèche atomique crée les matériaux nécessaires à la synthèse directement dans la bombe elle-même.
Puis une réaction thermonucléaire commence dans un mélange de deutérium et de tritium, la température à l'intérieur de la bombe augmente rapidement, impliquant de plus en plus d'hydrogène dans la synthèse. Avec une nouvelle augmentation de la température, une réaction entre noyaux de deutérium, caractéristique d'une bombe à hydrogène pur, pourrait commencer. Bien entendu, toutes les réactions se produisent si rapidement qu’elles sont perçues comme instantanées.
Fission, fusion, fission (superbombe). En effet, dans une bombe, la séquence de processus décrite ci-dessus se termine au stade de la réaction du deutérium avec le tritium. De plus, les concepteurs de la bombe ont choisi de ne pas utiliser la fusion nucléaire, mais la fission nucléaire. La fusion des noyaux de deutérium et de tritium produit de l'hélium et des neutrons rapides dont l'énergie est suffisamment élevée pour provoquer la fission nucléaire de l'uranium 238 (le principal isotope de l'uranium, bien moins cher que l'uranium 235 utilisé dans les bombes atomiques classiques). Les neutrons rapides divisent les atomes de la coque d'uranium de la superbombe. La fission d'une tonne d'uranium crée une énergie équivalente à 18 Mt. L'énergie ne sert pas seulement à l'explosion et à la production de chaleur. Chaque noyau d’uranium se divise en deux « fragments » hautement radioactifs. Les produits de fission comprennent 36 éléments chimiques différents et près de 200 isotopes radioactifs. Tout cela constitue les retombées radioactives qui accompagnent les explosions de superbombes.
Grâce à leur conception unique et au mécanisme d'action décrit, les armes de ce type peuvent être rendues aussi puissantes que vous le souhaitez. C’est beaucoup moins cher que les bombes atomiques de même puissance.
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Tout le monde a déjà évoqué l'une des nouvelles les plus désagréables de décembre : le test réussi d'une bombe à hydrogène par la Corée du Nord. Kim Jong-un n'a pas manqué de laisser entendre (de déclarer directement) qu'il était prêt à tout moment à transformer des armes défensives en armes offensives, ce qui a provoqué un émoi sans précédent dans la presse du monde entier.
Cependant, il y avait aussi des optimistes qui ont déclaré que les tests étaient falsifiés : ils disent que l'ombre du Juche tombe dans la mauvaise direction et que, d'une manière ou d'une autre, les retombées radioactives ne sont pas visibles. Mais pourquoi la présence d'une bombe à hydrogène dans le pays agresseur est-elle un facteur si important pour les pays libres, car même les ogives nucléaires qui Corée du Nord sont disponibles en abondance, avez-vous déjà effrayé quelqu'un comme ça ?
Qu'est-ce que c'est
La bombe à hydrogène, également connue sous le nom de Bombe à Hydrogène ou HB, est une arme au pouvoir destructeur incroyable, dont la puissance se mesure en mégatonnes de TNT. Le principe de fonctionnement de HB est basé sur l'énergie générée lors de la fusion thermonucléaire des noyaux d'hydrogène - exactement le même processus se produit dans le Soleil.
En quoi une bombe à hydrogène est-elle différente d’une bombe atomique ?
La fusion nucléaire, le processus qui se produit lors de la détonation d’une bombe à hydrogène, est le type d’énergie le plus puissant dont dispose l’humanité. Nous n'avons pas encore appris à l'utiliser à des fins pacifiques, mais nous l'avons adapté à des fins militaires. Cette réaction thermonucléaire, semblable à celle que l’on peut observer dans les étoiles, libère un incroyable flux d’énergie. Dans l'énergie atomique, l'énergie vient de la fission noyau atomique, donc l'explosion d'une bombe atomique est beaucoup plus faible.
Premier test
Et l’Union soviétique devance une fois de plus de nombreux participants à la course à la guerre froide. La première bombe à hydrogène, fabriquée sous la direction du brillant Sakharov, a été testée sur le site d'essai secret de Semipalatinsk - et, c'est un euphémisme, elle a impressionné non seulement les scientifiques, mais aussi les espions occidentaux.
Onde de choc
L’effet destructeur direct d’une bombe à hydrogène est une onde de choc puissante et très intense. Sa puissance dépend de la taille de la bombe elle-même et de la hauteur à laquelle la charge a explosé.
Effet thermique
Une bombe à hydrogène de seulement 20 mégatonnes (la taille de la plus grosse testée à ce moment bombe - 58 mégatonnes) crée une énorme quantité d'énergie thermique : du béton fondu dans un rayon de cinq kilomètres autour du site d'essai du projectile. Dans un rayon de neuf kilomètres, tous les êtres vivants seront détruits ; ni les équipements ni les bâtiments ne survivront. Le diamètre du cratère formé par l'explosion dépassera les deux kilomètres et sa profondeur fluctuera d'une cinquantaine de mètres.
Boule de feu
La chose la plus spectaculaire après l'explosion apparaîtra aux observateurs comme une énorme boule de feu : des tempêtes enflammées déclenchées par la détonation d'une bombe à hydrogène se soutiendront, attirant de plus en plus de matières inflammables dans l'entonnoir.
Contamination radioactive
Mais la conséquence la plus dangereuse de l’explosion sera bien entendu la contamination radioactive. Pourriture éléments lourds dans un tourbillon de feu déchaîné, il remplira l'atmosphère de minuscules particules de poussière radioactive - il est si léger que lorsqu'il entre dans l'atmosphère, il peut faire deux ou trois fois le tour du globe et ensuite seulement tomber sous forme de précipitations. Ainsi, l’explosion d’une bombe de 100 mégatonnes pourrait avoir des conséquences sur la planète entière.
Bombe tsariste
58 mégatonnes - c'est le poids de la plus grosse bombe à hydrogène qui a explosé sur le site d'essai de l'archipel Nouvelle terre. L'onde de choc a fait trois fois le tour du globe, obligeant les opposants à l'URSS à se convaincre à nouveau de l'énorme pouvoir destructeur de cette arme. Veselchak Khrouchtchev a plaisanté lors du plénum en disant qu'ils n'avaient pas fabriqué une autre bombe uniquement par crainte de briser la vitre du Kremlin.
