Bomba H ( de asemenea , cunoscut ca hidrogen bomba , fuziune bomba sau termonucleare bomba ) este o bombă nucleară a cărei energie provine din fuziunea nucleelor usoare.
Mai puternică și mai complexă decât o bombă de fisiune nucleară - cunoscută sub numele de bombă A - o bombă H este împărțită în două etape:
Încă din 1940 , fizicianul nuclear maghiar - american Edward Teller a văzut posibilitatea de a folosi enorma putere termică (făcând posibilă atingerea unei temperaturi de 10 8 K , sau o sută de milioane de kelvini , sau grade Celsius ) produsă de explozie. a unei bombe A pentru a declanșa procesul de fuziune nucleară. În 1941 , Teller s-a alăturat proiectului Manhattan , care își propune să dezvolte bomba de fisiune.
După o lucrare preliminară la Chicago cu Enrico Fermi și la Berkeley cu Robert Oppenheimer , Teller a călătorit la Laboratorul Național Los Alamos pentru a lucra la bomba atomică sub direcția lui Oppenheimer. Dar, având în vedere dificultatea de a face o bombă de fuziune, traseul bombei H nu este urmat, spre dezamăgirea lui Teller.
În 1949 , după ce sovieticii au detonat propria lor bombă de fisiune ,29 august, analizele serviciilor de informații americane arată că este o bombă care folosește plutoniu . Monopolul Statelor Unite nu mai există și știrile provoacă un șoc psihologic considerabil. Într-adevăr, americanii credeau că pot păstra monopolul armelor nucleare timp de zece ani. Apoi se angajează într-o nouă epopee, cea a căutării unei bombe chiar mai puternice decât bomba de fisiune: bomba de fuziune.
Președintele Statelor Unite Harry S. Truman cere astfel laboratorului național din Los Alamos să dezvolte o bombă care funcționează datorită fuziunii nucleelor. Oppenheimer este împotriva acestei decizii, considerând-o a fi doar un alt instrument de genocid. Teller a fost numit apoi manager de program. Cu toate acestea, modelul său, deși rezonabil, nu atinge scopul dorit.
Matematicianul polono-american Stanislaw Marcin Ulam , în colaborare cu CJ Everett , efectuează calcule detaliate care arată că modelul lui Teller este ineficient. Ulam sugerează apoi o metodă care va fi reținută. Prin plasarea unei bombe de fisiune la un capăt și a materialului termonuclear la celălalt capăt al unei incinte, este posibilă direcționarea undelor de șoc produse de bomba de fisiune. Aceste unde comprimă și „aprind” combustibilul termonuclear.
La început, Teller respinge ideea și apoi înțelege meritele acesteia, dar sugerează utilizarea radiației mai degrabă decât a undelor de șoc pentru a comprima materialul termonuclear. Prima bombă H, Ivy Mike , explodează pe atolul Eniwetok (lângă atolul Bikini , în Oceanul Pacific ) pe1 st luna noiembrie anul 1952și asta, spre satisfacția lui Teller, în ciuda dezacordului unei părți majore a comunității științifice. Această bombă a fost o putere de 10,4 Mt .
„Implozia prin radiații” este acum metoda standard pentru crearea bombelor de fuziune. Cei doi creatori, Ulam și Teller, și-au brevetat și bomba H.
Un dispozitiv termonuclear tipic are două etape, o etapă primară în care este inițiată explozia și un loc secundar al exploziei termonucleare principale.
Puterea stadiului primar și capacitatea sa de a provoca explozia secundarului sunt crescute (spicate) de un amestec de tritiu , care suferă o reacție de fuziune nucleară cu deuteriul . Fuziunea generează o cantitate mare de neutroni , care cresc substanțial fisiunea plutoniului sau uraniului foarte îmbogățit prezent în etape. Această abordare este utilizată în armele moderne pentru a asigura o putere suficientă, în ciuda unei scăderi semnificative a dimensiunii și greutății.
Bomba în sine este înconjurată de o structură care va face posibilă reținerea contribuției masive a razelor X produse de explozia bombei de fisiune. Aceste unde sunt apoi redirecționate pentru a comprima materialul de fuziune și poate începe apoi explozia totală a bombei.
O bombă de arhitectură Teller-Ulam este aceeași cu o bombă de fisiune-fuziune-fisiune.
Reacțiile care implică fuziune pot fi după cum urmează (D fiind 2 H deuteriu nucleu , T o 3 H tritiu nucleu , n un neutron și p un proton , El a heliu nucleu ):
1. D + T → 4 He + n + 17,6 MeV 2.D + D → 3 He + n + 3,3 MeV 3. D + D → T + p + 4,0 MeV 4. T + T → 4 He + 2 n 5. 3 He + D → 4 He + p 6. 6 Li + n → T + 4 He 7. 7 Li + n → T + 4 He + nPrima dintre aceste reacții (fuziunea deuteriu-tritiu) este relativ ușor de pornit, temperatura și condițiile de compresie sunt la îndemâna explozibililor chimici de înaltă performanță. În sine este insuficient pentru a începe o explozie termonucleară, dar poate fi folosit pentru a stimula reacția: câteva grame de deuteriu și tritiu în centrul miezului fisionabil vor produce un flux mare de neutroni, ceea ce va crește semnificativ rata de ardere a materialul.fisibil. Neutronii produși au o energie de 14,1 MeV , care este suficientă pentru a provoca fisiunea U-238, ducând la o reacție de fisiune-fuziune-fisiune. Celelalte reacții pot avea loc numai atunci când o explozie nucleară primară a produs condițiile necesare de temperatură și compresie.
Explozia unei bombe H are loc într-un interval de timp foarte scurt: 6 × 10 -7 s , sau 600 ns . Reacția de fisiune necesită 550 ns și cea de fuziune 50 ns .
Bombele termonucleare au efecte similare calitativ cu alte arme nucleare. Cu toate acestea, ele sunt în general mai puternice decât bombele A, astfel încât efectele pot fi cantitativ mult mai mari.
O valoare „clasic“ din energia eliberată de explozia unei bombe de fisiune este in jur de 14 kt de TNT (sau 14.000 t ), o tonă de TNT în curs de dezvoltare 10 9 cal , sau 4.184 × 10 9 J . Prin proiectare, valoarea maximă depășește cu greu 700 kt .
În comparație, bombele H ar fi teoretic de cel puțin 1.000 de ori mai puternice decât Little Boy , bomba de fisiune aruncată în 1945 pe Hiroshima . De exemplu, Ivy Mike , prima bombă de fuziune americană, a eliberat o energie de aproximativ 10,400 kt ( 10,4 Mt ). Cea mai puternica explozie din istorie a fost cea a Bomba țarului sovietic care a fost de a servi ca un test pentru a bombarda 100 Mt : puterea sa a fost de 57 milioane de tone . Era un tip bombă „FFF“ (fisiune-fuziune-fisiune) ci „reținut“: a 3 - lea etaj fiind inert. Hrușciov va explica că era vorba de a nu „rupe toate oglinzile Moscovei” .
Energia maximă degajată de o bombă de fuziune poate fi mărită la nesfârșit (cel puțin pe hârtie). Țarul Bomba decuplat 2,84 x 10 17 J .
Structura unor bombe H sovietice și mai târziu rusești folosește o abordare diferită, stratificată în loc de componente separate, ceea ce a permis URSS să aibă primele bombe H transportabile (și, prin urmare, potrivite pentru utilizare în bombardamente). Prima explozie sovietică cu bombă H a avut loc la12 august 1953, este testul RDS-6s (numit Joe 4 de americani), care a fost mai degrabă o bombă A „dopată”. URSS va folosi ulterior conceptul Teller-Ulam, (re) descoperit de Andreï Sakharov .
Britanicii nu au avut acces la tehnologie american pentru a proiecta bomba lor de fuziune și pipăit până în 1957 pentru a reuși în producerea unei bombe de mai multe megatone .
În Republica Populară Chineză (1967) și Franța (1968) au construit și Megaton „H“ bombe testate. Datorită secretului în jurul armelor nucleare, structura Teller-Ulam a fost „reinventată” (în Franța de Michel Carayol ).
În India pretinde că a făcut același lucru, dar mai mulți experți, referindu -se la înregistrările seismograf , contestă acest rezultat.
Coreea de Nord a susținut că a proiectat și testat cu succes,6 ianuarie 2016, o bombă H. Institutul American de Geologie (USGS) și Agenția Meteorologică din Coreea de Sud au detectat un cutremur cu magnitudinea cuprinsă între 4,2 și 5,1: prea slab conform experților pentru a autentifica o bombă termonucleară. Această țară susține, de asemenea, că a testat3 septembrie 2017o bombă H, se pare cu succes, diferite agenții guvernamentale au detectat cutremure semnificative provocate de om. Magnitudinea estimată a acestui cutremur a fost de 6,3.
Militarii vorbesc despre o bombă H „curată” atunci când mai puțin de 50% din energia sa totală provine din reacția de fisiune. Într-adevăr, fuziunea singură nu produce în mod direct niciun compus radioactiv. Emanații radioactive , prin urmare , de la un „curat“ H-bomba ar fi a priori mai puțin semnificativă decât cea dintr - o convențional O bombă de aceeași putere, în timp ce alte efecte rămân la fel de devastatoare. Diferența vine de la proiectarea etapei de fuziune. Dacă tamponul este de uraniu, atunci se va sparge, eliberând jumătate din puterea bombei, dar provocând 90% din eșec. Prin înlocuirea acesteia cu un dop de alt metal greu, dar non-fisionabil, cum ar fi plumbul , bomba își va pierde jumătate din puterea sa, dar cu o scădere mult mai mică.
Dintre accidentele care au implicat bombe H operaționale, două au fost deosebit de faimoase:
Cu toate acestea, caracterul termonuclear al acestor bombe nu a intervenit în aceste accidente, aprinderea corectă a etapei secundare fiind imposibilă în circumstanțe accidentale.