НАУКА ЗА ХИДРОГЕНСКА БОМБА Од секој допир - ДЕР Шпигел 141950
Никој не треба да се плаши од уништување на целиот живот на земјата со водородни бомби ", рече Луис Л. Штраус од Комисијата за атомска енергија на САД, обидувајќи се да ја смири американската јавност избелена со водород. Иако водородните бомби може да уништат големи области," многу помалку енергија е потребна за воени цели отколку што е потребно за уништување на земјата “.
Написот како PDF
Водечките нуклеарни научници во САД не се согласија скоро едногласно. „Водородната бомба лесно може да стане самоубиствена бомба“, предупредуваат тие. Ветровите може да ја носат радиоактивната прашина низ целиот свет по експлозијата. Би се ширел на континентите како смртоносно ќебе и „труењето“ на атмосферата од зрачести честички би значело крај на сите живи суштества. Човештвото би имало грејс период „помеѓу неколку дена и неколку месеци“.
Атомски експерт др. Лео Силард од Универзитетот во Чикаго ја подготви пресметката за уништување: „500 тони тежок водород се доволни за целосно истребување на човештвото“. Д-р Ханс Бете фрли една последна сламка надеж за сите што водородните бомби ги сметаат за почеток на крајот: „Можеби воопшто не работи!“
Долги години, Ханс Бете работел како раководител на одделот за „Теоретска физика“ во Лос Аламос, најдобро воспоставениот институт за атомска физика во САД. Неговата главна област на работа беа процесите на сонце, што е еден вид хидрогенска бомба во голем обем.
Исклучително високата температура под површината на сонцето ги одржува сите атомски честички во брзо движење. Водородните јадра (протони) „летаат“ наоколу со голема брзина, се судираат со други јадра, ги разбиваат или „се спојуваат“ со нив. Се случува сложен ланец на реакции.
Крајниот производ е фузија на водородни јадра за да се формираат јадра на хелиум. Атомските јадра на водород се, така да се каже, гориво на сонцето. Хелиумски атомски јадра „пепелта“. Овој процес е принцип на работа на хидрогенската бомба.
Соларна хемија. На сонце, на длабока температура од 20 милиони Целзиусови степени, нема хемија во земна смисла. На земјата атомите имаат, така да се каже, електрична облека, во зависност од бројот на електронски обвивки едни над други. Во внатрешноста на сонцето, светлите атоми се голи, а тешките само слабо облечени.
Но: На сонце, трансформацијата трае милиони години и води низ многу средни фази. Во хидрогенската бомба, фузијата мора да се одвива во дел од секундата. Потребната топлина од многу милиони степени повеќе не е достапна, и само тогаш светлосните атоми се голи и подготвени да се спојат.
Единствениот детонатор што во моментов може да ја испорача оваа температура е „старата“ бомба ураниум-235 или плутониум. Во ураниумските бомби, најтешките јадра се разделуваат; во хидрогенската бомба, најлесните јадра се споени. И во двата случаи се ослободува енергија, т.н. атомска енергија.
Кога тешко атомско јадро се подели на две средно-тешки атомски јадра, се појавува нешто чудно: фрагментите заедно тежат помалку од целото јадро. Некоја „маса“ е изгубена. Но, ништо на светот не може да се „изгуби“. „Масовната загуба“ стана слободна енергија.
Во 1905 година, Алберт Ајнштајн пресметал колку ќе излезе од тоа, користејќи го неговиот познат закон за еквивалентност: енергија = маса поголема од квадратот на брзината на светлината *). Затоа, мала маса одговара на огромна енергија. Атомската бомба беше експериментален доказ за тврдењето на Ајнштајн, брилијантен, страшен тест за примерот.
Ако атомските јадра на водород се спојат за да се формираат атомски јадра на хелиум, се губи и масата. На сонце 4 милиони тони во секунда. Според Ајнштајн, ова одговара на незамисливо големо количество енергија. Половина трилионти дел од ова ја погодува земјата. Доволно е за целиот земен живот.
Нобелови награди. Според волјата на Алфред Нобел, треба да се почестат достигнувањата „што му дадоа најголема придобивка на човештвото во текот на изминатата година“. Научниот пат до атомската бомба е поплочен со Нобелови награди: Германецот Вилхелм Конрад Ронтген ги откри зраците именувани по него во 1895 година. Првата Нобелова награда за физика во 1901. Францускиот Анри Бекерел потоа го најде зрачењето од пичбленде што содржеше ураниум од Јоакимстал. Ги анализирал во алфа, бета и гама зраци. Нобелова награда за физика во 1903 година, заедно со кириите.
Француската двојка Кири открила радиоактивни елементи, вклучително и радиум. По смртта на нејзиниот сопруг, Мари Кири, родената Полин, ја доби Нобеловата награда за хемија во 1911 година. Новозеланѓанецот Сер Ернест Радерфорд, кој почина во 1937 година, ја откри причината за радиоактивноста. Нобелова награда за хемија 1908. Германецот Макс Планк, кој почина во 1947 година, ја откри природата на зрачечката енергија. Нобелова награда за физика во 1918 година.
Роден Германец Алберт Ајнштајн, најголемиот теоретичар на физиката во нашето време, ја развил квантна теорија на Планк. Нобелова награда за физика 1921. Данецот Нилс Бор, заснован на наодите на Радерфорд и Планк, го објасни атомот на моделот. Нобелова награда за физика 1922. Англичанецот Чарлс Вилсон го направи летот на атомските јадра видлив во неговата облачна комора како контраил. Нобелова награда за физика 1927. Англичанецот Сер ејмс Чадвик ја откри Вилсоновата комора, најопасниот проектил за атомска фисија, неутронот. Нобелова награда за физика во 1935 година.
Д-р Фредерик oliолиот-Кири, зет на Радиум-Кири, првиот атомски истражувач и комунист во Франција, откри вештачка радиоактивност. Нобелова награда за хемија 1935. Италијанецот Енрико Ферми предизвика реакции на атомско јадро бомбардирајќи ги со неутронот на Чадвик. Нобелова награда за физика во 1938 година. Германецот Ото Хан откри (заедно со Ф. Стражман и Лиза Мејтнер) атомска фисија. Нобелова награда за хемија 1945 година.
Планетарен систем. Атом со средна големина има дијаметар од еден петмилионити дел од милиметарот. На работ на „екстра тенкиот“ нож за бричење (0,08 мм) може да спакувате 400 000 железни атоми рамо до рамо. Ако ставите сто милиони атоми еден до друг, тоа би резултирало само на растојание од еден сантиметар. Постојат приближно шестстотини илјади трилиони атоми во еден грам водороден гас.
Структурата на атомот е како мал планетарен систем. Во центарот стои атомското јадро како „сонце“, кое ги содржи основните градежни блокови на материјата во различни варијации: позитивно електрично наелектризирани честички, протони и „евнух честички“ без електричен полнеж, неутроните. Овие мали градежни блокови ги држи атомската енергија заедно.
Како „планети“, ситни честички на негативна електрична енергија, електроните, кружат околу јадрото на различни орбити. Бројот на кружни електрони секогаш одговара на бројот на протони во јадрото. Оттука атомот како единица е електрично неутрален.
Како и планетарниот систем, атомот во најголем дел се состои од „празен простор“. Дијаметарот на електронската планетарна орбита е десет илјади пати поголем од дијаметарот на јадрото „сонце“. Ова одговара на односот на големината "грашок во катедралата".
Бројот на протони ја одредува природата на супстанцијата. Збирот на протони и неутрони во атомското јадро ја дава атомската тежина. Ураниумот има најкомплицирано и најтешко атомско јадро во природата: 92 протони плус 143-146 неутрони. Така функционира „старата“ атомска бомба. Водородот има наједноставно и најлесно атомско јадро: единствен протон. Вака работи новата атомска бомба (видете цртеж).
Сер Ернест Радерфорд го направи првиот „приклучок“ забележан во 1919 година. Неговиот проектил, атомско јадро на хелиум, погоди атомско јадро на азот. Јадро-водород беше исфрлено. Градежните блокови на евнухот, неутроните, се поопасни од проектилите со хелиум.
Атомските јадра се тврдини. Не можете да го кренете во воздух со притисок или киселини. Ова е можно само со проектили што летаат 10.000 пати побрзо од гранатите: атомски градежни блокови кои постојано се исфрлаат од радиоактивни материи како што е радиум.
Неутронски куршум во јадро од ураниум-235 го дели на два дела. Се исфрлаат два или три неутрони. За возврат, тие дејствуваат како експлозивни проектили ако се забават само малку (на пр. Со графит). Доколку има доволно количество ураниум 235, овој процес е „заразен“. Како граната да погоди складиште за муниција: „А“ верижна реакција “се јавува и прераснува во енергетска лавина од атомска експлозија за дел од секунда
Ураниумот е на 25-та позиција на листата на изобилство на елементи. Тоа е железен сив, метал-како, многу тврд, многу тежок материјал. Најголеми наоѓалишта се рудниците Хаут Катанга во белгиско Конго. Производството во 1945 година беше над 10.000 тони. 750 грама радиум (производ на распаѓање на ураниум) произведен до денес доаѓаат скоро исклучиво од регионот на Конго.
Не треба да се плаши од експлозија на природен ураниум, дури и ако стотици тегови се постават заедно. Ураниумот е „мешан“ елемент од три изотопи, атомски „сестри“ со хемиски идентични својства, но различни атомски тежини. Природниот ураниум се состои од повеќе од 99% ураниум 238, само 0,7% ураниум 235 и присутни се само ситни траги од ураниум 234. Само ураниумот 235 е „експлозивен“
Критична маса. Потребен е процес кој одзема многу време и скап за да се обедини У 235. Обично се случува вака: Ураниумот се претвора во гасовито соединение. Овој гас се пренесува преку порозни мембрани. Полесните молекули се движат побрзо низ порите. По 5000 поминувања имате скоро чист гас U 235. Од ова се добиваат „експлозивите на Хирошима“.
Безопасниот ураниум 238, сепак, се претвора во вештачки елемент, плутониум, „експлозив од„ Нагасаки до денес “, со помош на добро дозиран неутронски град (кој исто така се забавува со графит).
Плутониумот е барем опасен како ураниумот 235. Ако инфективното исфрлање на неутроните внатре се одвива побрзо од загубата на неутрони на неговата површина, тој „експлодира“. Ова се случува автоматски кога ќе се достигне „критичната големина“. Таа мора да биде сместена во бомбата, во спротивно не може да се активира.
Овој процес е поедноставен со употреба на моделот на атомска бомба: плутониумот е сместен во две одделни хемисфери. Само една хемисфера е помала од критичната маса, а збирот на двете хемисфери е повеќе. Техничкото палење се случува преку контакт, лавината прераснува во експлозија. Само еден неутрон е доволен за да ги активира. Бидејќи контактот треба да биде што побрз и интимен, едната половина од плутониумот е пукана во другата. Полнењето во прав е само за ова (видете цртеж).
Критичната маса ја дава проф. Хан со 10 до максимум 30 килограми, „колку големината на конусна топка, кокос или уште помала“. Според последните информации, тоа е 13,5 кг, плутониумско топче со големина на детско топче. За ураниум 235, пресметан е дијаметар на сфера од 11 см.
Најдоцна за една година Американските техничари за атомска бомба сакаат да ја завршат првата тест бомба со водород (цена: 100 милиони долари). Комисијата за атомска енергија на САД веќе ја запре целата работа на проект за развој на нуклеарна енергија за мирни индустриски цели со цел да се забрза производството на хидрогенска бомба.
Главниот експлозив во H-бомбата е тритиум, (супер-тежок водород). Јадрото на тритиум се состои од протон и два неутрони. Ако е „застрелан“ со протон, двата се спојат и формираат јадро на хелиум, одеднаш се ослободува голема количина на енергија (види цртеж, реакција А).
Со еден килограм водород, излезната енергија одговара на 160 милиони киловат часови. Продавница за муниција за проектили на протони и неутрони е деутериум (тежок водород, јадрото се состои од протон и неутрон).
Сепак, експлозивот во H-бомбата е веројатно мешавина која покрај деутериум и тритиум содржи и метален елемент литиум. Литиум 6 (изотоп на литиум со 3 протони и 3 неутрони) се спојува со јадро на тритиум додека емитува енергија и формира две јадра на хелиум. Во текот на овој процес се ослободува неутрон (реакција Б).
Литиум 7 се состои од три протони и четири неутрони. Јадрото на литиум-7 исто така треба да се судри со само еден протон за да се спои со него и да формира две јадра на хелиум (реакција Ц).
Овие состојки се спакувани во H-бомбата околу детонаторот за плутониум. Кога детонацијата на детонаторот достигне температура од 20 милиони степени, целата работа се претвора во пекол на јадра со цик-цак што се тркаат наоколу. Се случуваат судири. Голем дел од судирите го активираат процесот на фузија на водород-хелиум. Енергијата ослободена во дел од секундата со безброј процеси на спојување е „јачината на бомбата“.
Нема водородна бомба, како што е „критичната големина“ на плутониумската бомба. Покрај тоа, процесот на фузија на водород-хелиум испорачува седум пати повеќе енергија од поделбата на плутониум со иста количина на „експлозив“. Водородна бомба што е 140 пати потешка од плутониумска бомба, т.е 140 пати 13,5 кг = 1890 кг водород, ќе има 1000 пати поголем ефект од плутониумската бомба во Нагасаки.
Постои една точка каде производителите на водородни бомби не се загрижени. Додека во светот има само неколку наоѓалишта на ураниум што може да се растат, не недостасува „експлозивот“ на водородната бомба. Тече од секоја чешма.