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Wie die Wasserstoffbombe funktioniert

Как работает водородная бомба

Eine thermonukleare Waffe (Wasserstoffbombe) ist eine Art Kernwaffe, deren Zerstörungskraft auf der Nutzung der Energie der Reaktion der Kernsynthese von leichten Elementen zu schwereren Elementen (z. B. der Synthese eines Kerns eines Heliumatoms aus zwei Kernen von Deuteriumatomen) beruht, bei denen eine enorme Energiemenge freigesetzt wird.

Thermonukleare Waffen haben die gleichen schädlichen Faktoren wie Atomwaffen und eine viel größere mögliche Explosionskraft (theoretisch ist sie nur durch die Anzahl der verfügbaren Komponenten begrenzt). Es ist anzumerken, dass die oft zitierte Behauptung, dass die radioaktive Kontamination durch eine thermonukleare Explosion viel schwächer ist als durch eine atomare, sich auf Fusionsreaktionen bezieht, die nur in Verbindung mit viel „schmutzigeren“ Spaltreaktionen verwendet werden. Der Begriff "saubere Waffe", der in der englischen Literatur vorkam, wurde Ende der 1970er Jahre nicht mehr verwendet. Tatsächlich hängt alles von der Art der Reaktion ab, die in einem bestimmten Produkt verwendet wird. Der Einschluss von Elementen aus Uran-238 in die thermonukleare Ladung (das verwendete Uran-238 wird durch schnelle Neutronen fusioniert und produziert radioaktive Fragmente. Die Neutronen selbst produzieren induzierte Radioaktivität) kann die gesamte Explosionskraft signifikant (bis zu fünfmal) erhöhen, aber auch signifikant (bis zu fünfmal) 5-10 mal) erhöht die Menge an radioaktivem Niederschlag.

Alle hörten die unangenehmen Nachrichten vom Dezember - der erfolgreiche Test der Wasserstoffbombe durch Nordkorea wurde abgeschlossen. Kim Jong-un versäumte es nicht, ausdrücklich darauf hinzuweisen, dass er jederzeit bereit war, die Waffe von defensiv in offensiv umzuwandeln, was in der Presse der ganzen Welt zu beispielloser Aufregung führte. Es gab jedoch Optimisten, die die Fälschung der Tests erklärten: Sie sagten, dass der Schatten der Juche an der falschen Stelle fällt und etwas nicht sichtbar ist, radioaktiver Niederschlag. Aber warum ist das Vorhandensein einer Wasserstoffbombe im Aggressorland ein so wichtiger Faktor für die freien Länder, weil selbst die Atomsprengköpfe, die Nordkorea im Überfluss hat, niemanden so erschreckt haben?

Allgemeine Beschreibung

Eine thermonukleare Sprengvorrichtung kann entweder aus flüssigem Deuterium oder komprimiertem Gas hergestellt werden. Das Erscheinen von thermonuklearen Waffen wurde jedoch nur dank einer Vielzahl von Lithiumhydrid - Lithium-6-Deuterid - möglich. Dies ist eine Verbindung des schweren Wasserstoffisotops Deuterium und Lithiumisotop mit einer Massenzahl von 6.

Lithium-6-Deuterid ist eine feste Substanz, mit der Sie Deuterium (dessen normaler Zustand unter normalen Bedingungen Gas ist) bei positiven Temperaturen speichern können. Darüber hinaus ist seine zweite Komponente, Lithium-6, der Rohstoff für die Gewinnung des seltensten Wasserstoffisotops - Tritium. Tatsächlich ist 6Li die einzige industrielle Quelle für die Tritiumproduktion:

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In frühen thermonuklearen Munitionen der USA wurde auch natürliches Lithiumdeuterid verwendet, das hauptsächlich das Lithiumisotop mit einer Massenzahl von 7 enthält. Es dient auch als Tritiumquelle, aber dafür müssen die an der Reaktion beteiligten Neutronen eine Energie von 10 MeV und höher haben.

Thermonukleare Munition gibt es sowohl in Form von Flugzeugbomben (Wasserstoff- oder thermonukleare Bomben) als auch in Form von Sprengköpfen für ballistische Raketen und Marschflugkörper.

Die thermonukleare Bombe, die nach dem Prinzip des Teller-Ulam arbeitet, besteht aus zwei Stufen: einem Abzug und einem Behälter mit thermonuklearem Brennstoff.

Ein Auslöser ist eine kleine Plutonium-Kernladung mit Verstärkung (Boosted Spaltung Waffe (Englisch) Russisch) mit einer Kapazität von mehreren Kilotonnen. Der Auslöser soll die notwendigen Bedingungen für die Auslösung einer thermonuklearen Reaktion schaffen - hohe Temperatur und hoher Druck.

Ein Kernbrennstoffbehälter ist das Hauptelement der Bombe. Im Inneren befindet sich ein thermonuklearer Brennstoff - Lithium-6-Deuterid - und ein Plutoniumstab, der sich entlang der Achse des Behälters befindet und die Rolle einer Fusion der thermonuklearen Reaktion spielt. Die Hülle des Behälters kann sowohl aus Uran-238 - einer Substanz, die durch schnelle Neutronen (> 0,5 MeV), die während der Synthesereaktion freigesetzt werden, gespalten wird, als auch aus Blei bestehen. Der Behälter ist mit einer Schicht eines Neutronenabsorbers (Borverbindungen) bedeckt, um den Kernbrennstoff vor einer vorzeitigen Erwärmung durch Neutronenflüsse nach einer Triggerexplosion zu schützen. Der koaxial angeordnete Abzug und der Behälter sind mit speziellem Kunststoff gefüllt, der die Strahlung vom Abzug zum Behälter leitet, und befinden sich in einem Bombenkörper aus Stahl oder Aluminium.

Es ist möglich, dass die zweite Stufe nicht die Form eines Zylinders hat, sondern die Form einer Kugel. Das Funktionsprinzip ist das gleiche, aber anstelle eines Plutonium-Zündstabs wird eine Plutonium-Hohlkugel verwendet, die sich im Inneren befindet und mit Schichten aus Lithium-6-Deuterid durchsetzt ist. Nuklearversuche an Bomben mit einer Kugelform der zweiten Stufe zeigten eine größere Effizienz als Bomben mit einer zylindrischen Form der zweiten Stufe.

Как работает водородная бомба
Die Fusion von Deuterium- und Tritiumkernen

Bei der Explosion eines Auslösers werden 80% der Energie in Form eines starken Impulses weicher Röntgenstrahlung freigesetzt, der von der Hülle der zweiten Stufe und dem Kunststofffüllstoff absorbiert wird, der sich unter hohem Druck in ein Hochtemperaturplasma verwandelt. Infolge der abrupten Erwärmung der Uran- (Blei-) Hülle wird die Substanz der Hülle abgetragen und es tritt ein reaktiver Schub auf, der zusammen mit den Drücken von Licht und Plasma die zweite Stufe komprimiert. Gleichzeitig nimmt sein Volumen um das Tausendfache ab und der Kernbrennstoff wird auf enorme Temperaturen erhitzt. Der Druck und die Temperatur reichen jedoch immer noch nicht aus, um die thermonukleare Reaktion zu starten. Die Schaffung der notwendigen Bedingungen wird durch den Plutoniumstab sichergestellt, der infolge der Kompression in den überkritischen Zustand übergeht - eine Kernreaktion beginnt im Behälter. Die Neutronen, die von einem Plutoniumstab infolge der Spaltung von Plutoniumkernen emittiert werden, interagieren mit Lithium-6-Kernen, was zu Tritium führt, das dann mit Deuterium interagiert.

Wie die Wasserstoffbombe funktioniert
  • Ein Sprengkopf vor einer Explosion der erste Schritt oben, der zweite Schritt unten. Beide Komponenten einer thermonuklearen Bombe.
  • B Eine explosive Substanz untergräbt die erste Stufe, indem sie den Plutoniumkern in einen überkritischen Zustand komprimiert und eine Kettenspaltungsreaktion auslöst.
  • C Beim Aufspalten tritt in der ersten Stufe ein Röntgenpuls auf, der sich entlang des inneren Teils der Hülle ausbreitet und den expandierten Polystyrolfüllstoff durchdringt.
  • D Die zweite Stufe wird aufgrund von Ablation (Verdampfung) aufgrund von Röntgenstrahlung komprimiert, und der Plutoniumstab in der zweiten Stufe geht in einen überkritischen Zustand über, der eine Kettenreaktion auslöst und eine große Wärmemenge erzeugt.
  • E In einem komprimierten und erhitzten Lithium-6-Deuterid tritt eine Fusionsreaktion auf, der emittierte Neutronenfluss initiiert die Manipulationsspaltungsreaktion. Der Feuerball dehnt sich aus ...

Wenn die Hülle des Behälters aus natürlichem Uran besteht, verursachen schnelle Neutronen, die infolge der Synthesereaktion gebildet werden, Spaltreaktionen von Uran-238-Atomen, die ihre Energie zur Gesamtenergie der Explosion hinzufügen. Auf diese Weise wird eine thermonukleare Explosion von praktisch unbegrenzter Leistung erzeugt, da sich auch andere Schichten von Lithiumdeuterid und Schichten von Uran-238 (Puff) hinter der Hülle befinden können.

Was ist eine Wasserstoffbombe?

Как работает водородная бомба

Die Wasserstoffbombe, auch als Wasserstoffbombe oder HB bekannt, ist eine Waffe von unglaublicher Zerstörungskraft, deren Kraft in Megatonnen TNT gemessen wird. Das Wirkprinzip von HB basiert auf der Energie, die durch die Kernfusion von Wasserstoffkernen erzeugt wird - genau der gleiche Prozess findet auf der Sonne statt.

Wie unterscheidet sich eine Wasserstoffbombe von einer Atombombe?

Как работает водородная бомба

Die Kernfusion - der Prozess, der während der Detonation einer Wasserstoffbombe stattfindet - ist die mächtigste Art von Energie, die der Menschheit zur Verfügung steht. Für friedliche Zwecke haben wir noch nicht gelernt, wie man es benutzt, aber wir haben es an das Militär angepasst. Diese thermonukleare Reaktion, ähnlich der bei Sternen beobachteten, setzt einen unglaublichen Energiestrom frei. In der Atomenergie wird jedoch durch Spaltung des Atomkerns gewonnen, so dass die Explosion einer Atombombe viel schwächer ist.

Erster Test

Und die Sowjetunion erneut vor vielen Teilnehmern des Rennens im Kalten Krieg. Die erste Wasserstoffbombe, die unter der Führung des brillanten Sacharow hergestellt wurde, wurde auf dem geheimen Übungsplatz von Semipalatinsk getestet - und, gelinde gesagt, beeindruckte sie nicht nur Wissenschaftler, sondern auch westliche Pfadfinder.

Stoßwelle

Как работает водородная бомба

Die direkte zerstörerische Wirkung der Wasserstoffbombe ist die stärkste, hochintensive Stoßwelle. Ihre Stärke hängt von der Größe der Bombe selbst und der Höhe ab, in der die Detonation der Ladung erfolgte.

Thermische Wirkung

Как работает водородная бомба

Eine Wasserstoffbombe von nur 20 Megatonnen (die größte bisher getestete Bombe ist 58 Megatonnen) erzeugt eine enorme Menge an Wärmeenergie: Beton schmilzt in einem Radius von fünf Kilometern vom Testort des Projektils. In einem Umkreis von neun Kilometern werden alle Lebewesen zerstört, weder Ausrüstung noch Gebäude können stehen. Der Durchmesser des durch die Explosion gebildeten Trichters wird zwei Kilometer überschreiten und seine Tiefe wird um fünfzig Meter schwanken.

Feuerball

Как работает водородная бомба

Das spektakulärste nach der Explosion scheint den Beobachtern ein riesiger Feuerball zu sein: lodernde Stürme, die durch die Detonation einer Wasserstoffbombe ausgelöst werden, werden sich selbst tragen und immer mehr brennbares Material in den Trichter ziehen.

Strahlenbelastung

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Die gefährlichste Folge der Explosion ist natürlich die Strahlenbelastung. Der Zerfall schwerer Elemente in einem wütenden Feuerwirbel füllt die Atmosphäre mit den kleinsten Partikeln radioaktiven Staubes - er ist so leicht, dass er beim Eintritt in die Atmosphäre den Globus zwei- oder dreimal umrunden kann und erst dann ausfällt. Eine Bombenexplosion von 100 Megatonnen könnte also Konsequenzen für den gesamten Planeten haben.

Zarenbombe

58 Megatonnen - so viel wog die größte Wasserstoffbombe auf dem Trainingsgelände des Novaya Zemlya-Archipels. Die Schockwelle umkreiste den Globus dreimal und zwang die Gegner der UdSSR erneut, sich von der enormen zerstörerischen Kraft dieser Waffen zu überzeugen. Veselchak Chruschtschow scherzte im Plenum, dass die Bombe nicht mehr nur aus Angst vor dem Zerbrechen von Fenstern im Kreml hergestellt wurde.

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