Bom hidrogen (Bom Hidrogen, HB, WB) adalah senjata pemusnah massal, yang memiliki kekuatan penghancur yang luar biasa (kekuatannya diperkirakan oleh megaton dalam setara TNT). Prinsip operasi bom dan skema struktur didasarkan pada penggunaan energi sintesis termonuklir dari inti hidrogen. Proses yang terjadi selama ledakan, mirip dengan yang terjadi pada bintang-bintang (termasuk Matahari). Tes pertama WB yang cocok untuk transportasi jarak jauh (proyek A.D. Sakharov) dilakukan di Uni Soviet di lokasi dekat Semipalatinsk.
Reaksi termonuklir
Matahari mengandung cadangan hidrogen yang sangat besar, yang berada di bawah efek konstan dari tekanan dan suhu sangat tinggi (sekitar 15 juta Kelvin). Pada kepadatan yang sangat tinggi dan suhu plasma, inti atom hidrogen saling bertabrakan secara acak. Hasil tabrakan adalah fusi nuklir, dan sebagai hasilnya, pembentukan inti dari unsur yang lebih berat - helium. Reaksi jenis ini disebut fusi termonuklir, mereka dicirikan oleh pelepasan sejumlah besar energi.
Hukum fisika menjelaskan pelepasan energi selama reaksi termonuklir sebagai berikut: bagian dari massa inti cahaya yang terlibat dalam pembentukan unsur yang lebih berat tetap tidak digunakan dan berubah menjadi energi bersih dalam jumlah besar. Itulah sebabnya tubuh surgawi kita kehilangan sekitar 4 juta ton materi per detik, sambil melepaskan aliran energi yang terus menerus ke luar angkasa.
Isotop hidrogen
Yang paling sederhana dari semua atom yang ada adalah atom hidrogen. Ini terdiri dari hanya satu proton, membentuk inti, dan satu-satunya elektron yang berputar di sekitarnya. Sebagai hasil dari studi ilmiah air (H2O), ditemukan bahwa air yang disebut "berat" hadir di dalamnya dalam jumlah kecil. Ini mengandung "berat" isotop hidrogen (2H atau deuterium), inti yang, di samping satu proton, juga mengandung satu neutron (partikel yang dekat dengan massa proton, tetapi tanpa muatan).
Ilmu pengetahuan juga mengetahui tritium, isotop hidrogen ketiga, yang nukleusnya mengandung 1 proton dan 2 neutron sekaligus. Tritium dicirikan oleh ketidakstabilan dan peluruhan spontan yang konstan dengan pelepasan energi (radiasi), sebagai akibatnya terbentuk helium isotop. Jejak tritium ditemukan di lapisan atas atmosfer Bumi: di sana, di bawah pengaruh sinar kosmik, molekul gas yang membentuk udara mengalami perubahan serupa. Memperoleh tritium juga dimungkinkan dalam reaktor nuklir dengan menyinari isotop lithium-6 dengan fluks neutron yang kuat.
Pengembangan dan tes pertama bom hidrogen
Sebagai hasil dari analisis teoretis menyeluruh, spesialis dari USSR dan AS sampai pada kesimpulan bahwa campuran deuterium dan tritium membuatnya lebih mudah untuk memulai reaksi fusi termonuklir. Berbekal pengetahuan ini, para ilmuwan dari Amerika Serikat pada tahun 50-an abad terakhir mulai membuat bom hidrogen. Dan pada musim semi tahun 1951, tes uji dilakukan di situs Enyvetok (sebuah atol di Samudra Pasifik), tetapi kemudian hanya fusi termonuklir parsial dicapai.
Sedikit lebih dari satu tahun berlalu, dan pada bulan November 1952 pengujian kedua bom hidrogen dengan kekuatan sekitar 10 Mt di TNT dilakukan. Namun, ledakan itu hampir tidak bisa disebut ledakan bom termonuklir dalam arti modern: pada kenyataannya, perangkat itu adalah sebuah wadah besar (ukuran rumah tiga lantai) yang diisi dengan cairan deuterium.
Di Rusia, mereka juga melakukan pengembangan senjata atom, dan bom hidrogen pertama dari proyek A.D. Sakharov diuji di situs uji Semipalatinsk 12 Agustus 1953. RDS-6 (jenis senjata pemusnah masal ini disebut "embusan" Sakharov, karena skemanya menyiratkan penyebaran sekuensial lapisan deuterium yang mengelilingi inisiator muatan) memiliki kekuatan 10 Mt. Namun, tidak seperti "bangunan tiga lantai" Amerika, bom Soviet itu kompak, dan bisa segera dikirim ke lokasi serangan di wilayah musuh pada pembom strategis.
Setelah menerima tantangan itu, pada bulan Maret 1954, Amerika Serikat membuat ledakan bom udara yang lebih kuat (15 Mt) di lokasi uji di Bikini Atoll (Samudra Pasifik). Tes itu adalah penyebab pelepasan ke sejumlah besar zat radioaktif ke atmosfer, beberapa di antaranya jatuh dengan curah hujan ratusan kilometer dari pusat ledakan. Kapal Jepang "Happy Dragon" dan perangkat yang dipasang di pulau Rogelap, mencatat peningkatan tajam dalam radiasi.
Karena sebagai hasil dari proses yang terjadi selama peledakan bom hidrogen, helium yang stabil dan aman terbentuk, diharapkan emisi radioaktif tidak boleh melebihi tingkat kontaminasi dari detonator atom fusi termonuklir. Tetapi perhitungan dan pengukuran kejatuhan radioaktif nyata sangat bervariasi, baik dalam jumlah maupun komposisi. Oleh karena itu, kepemimpinan AS membuat keputusan untuk sementara waktu menangguhkan desain senjata ini sampai studi penuh dampaknya terhadap lingkungan dan manusia.
Video: tes di USSR
Tsar Bomb - USSR Thermonuclear Bomb
Titik lemak dalam rantai tonase bom hidrogen ditetapkan oleh USSR ketika, pada 30 Oktober 1961, sebuah uji coba 50-megaton (terbesar dalam sejarah) "Tsar-bom" dilakukan pada Novaya Zemlya - hasil kerja jangka panjang kelompok riset AD Sakharov. Ledakan itu bergemuruh di ketinggian 4 kilometer, dan gelombang kejut direkam tiga kali lipat dari perangkat di seluruh dunia. Terlepas dari kenyataan bahwa tes itu tidak mengungkapkan kegagalan, bom itu tidak pernah beroperasi. Tetapi fakta kepemilikan senjata semacam itu oleh Soviet telah membuat kesan yang tak terhapuskan di seluruh dunia, sementara di Amerika Serikat mereka telah berhenti mendapatkan tonase dari gudang senjata nuklir. Di Rusia, pada gilirannya, mereka memutuskan untuk meninggalkan pengenalan hulu ledak dengan tuduhan hidrogen pada tugas tempur.
Prinsip bom hidrogen
Bom hidrogen adalah perangkat teknis paling kompleks, yang ledakannya membutuhkan aliran sekuensial dari sejumlah proses.
Pertama, ada ledakan muatan inisiator di dalam cangkang WB (bom atom miniatur), yang menghasilkan pelontaran kuat neutron dan terciptanya suhu tinggi yang diperlukan untuk memulai fusi termonuklir dalam muatan utama. Pemboman neutron masif pada lapisan litium deuterida dimulai (diproduksi dengan menggabungkan deuterium dengan isotop lithium-6).
Di bawah aksi neutron, litium-6 terbagi menjadi tritium dan helium. Sekering atom dalam hal ini menjadi sumber bahan yang diperlukan untuk terjadinya fusi termonuklir dalam bom yang diledakkan itu sendiri.
Campuran tritium dan deuterium memicu reaksi termonuklear, akibatnya terjadi peningkatan cepat suhu di dalam bom, dan semakin banyak hidrogen yang terlibat dalam proses tersebut.
Prinsip operasi bom hidrogen menyiratkan aliran ultra-cepat dari proses ini (perangkat muatan dan tata letak elemen utama berkontribusi terhadap hal ini), yang terlihat seketika bagi pengamat.
Superbomb: divisi, sintesis, divisi
Urutan proses yang dijelaskan di atas berakhir setelah timbulnya reaksi deuterium dengan tritium. Selanjutnya, diputuskan untuk menggunakan fisi nuklir, daripada sintesis yang lebih berat. Setelah fusi inti tritium dan deuterium, helium bebas dan neutron cepat dilepaskan, yang memiliki energi yang cukup untuk memulai timbulnya fisi uranium-238. Neutron cepat dapat memisahkan atom dari kulit uranium superbomb. Pemisahan satu ton uranium menghasilkan energi dari urutan 18 Mt. Dalam hal ini, energi dihabiskan tidak hanya untuk menciptakan gelombang ledakan dan melepaskan sejumlah besar panas. Setiap atom uranium terbagi menjadi dua "fragmen" radioaktif. Membentuk keseluruhan "buket" berbagai unsur kimia (hingga 36) dan sekitar dua ratus isotop radioaktif. Karena alasan inilah sejumlah besar kejatuhan radioaktif dihasilkan, direkam ratusan kilometer dari pusat ledakan.
Setelah jatuhnya "tirai besi", diketahui bahwa Uni Soviet berencana untuk mengembangkan "Raja bom" dengan kapasitas 100 Mt. Karena kenyataan bahwa pada saat itu tidak ada pesawat yang mampu membawa muatan sebesar itu, ide itu ditinggalkan demi bom 50 Mt.
Konsekuensi dari ledakan bom hidrogen
Gelombang kejut
Ledakan bom hidrogen memerlukan kehancuran dan konsekuensi skala besar, dan dampak utama (eksplisit, langsung) memiliki karakter tiga kali lipat. Yang paling jelas dari semua efek langsung adalah gelombang kejut intensitas ultra-tinggi. Kemampuan destruktifnya berkurang dengan jarak dari pusat ledakan, dan juga tergantung pada kekuatan bom itu sendiri dan ketinggian di mana muatan meledak.
Efek panas
Efek panas dari ledakan tergantung pada faktor yang sama seperti kekuatan gelombang kejut. Tetapi satu lagi ditambahkan kepada mereka - tingkat transparansi massa udara. Kabut atau bahkan kekeruhan sedikit secara drastis mengurangi jari-jari lesi, di mana kilatan panas dapat menyebabkan luka bakar serius dan kehilangan penglihatan. Ledakan bom hidrogen (lebih dari 20 Mt) menghasilkan energi panas dalam jumlah yang luar biasa, cukup untuk melelehkan beton pada jarak 5 km, menguapkan air hampir semua air dari danau kecil pada jarak 10 km, menghancurkan tenaga musuh musuh, peralatan dan bangunan pada jarak yang sama . Corong dengan diameter 1-2 km dan kedalaman 50 m dibentuk di tengah, ditutupi dengan lapisan tebal massa kaca (beberapa meter batu dengan kandungan pasir tinggi meleleh hampir seketika, berubah menjadi kaca).
Menurut perhitungan yang diperoleh selama tes yang sebenarnya, orang mendapat peluang 50% untuk tetap hidup jika mereka:
- Mereka terletak di tempat berlindung beton (bawah tanah), 8 km dari pusat ledakan (EV);
- Terletak di bangunan tempat tinggal pada jarak 15 km dari EV;
- Mereka akan berada di area terbuka pada jarak lebih dari 20 km dari EV dalam visibilitas yang buruk (untuk suasana "bersih", jarak minimum dalam kasus ini adalah 25 km).
Dengan jarak dari EV, probabilitas untuk tetap hidup pada orang-orang yang berada di area terbuka meningkat secara dramatis. Jadi, pada jarak 32 km, itu akan menjadi 90-95%. Jari-jari 40-45 km adalah batas untuk dampak utama ledakan.
Bola api
Efek lain yang jelas dari ledakan bom hidrogen adalah badai api mandiri, yang terbentuk sebagai hasil dari massa besar bahan yang mudah terbakar yang ditarik ke dalam bola api. Namun, meskipun demikian, tingkat dampak ledakan paling berbahaya adalah polusi radiasi lingkungan sekitar puluhan kilometer di sekitarnya.
Kejatuhan
Bola api yang muncul setelah ledakan dengan cepat diisi dengan partikel radioaktif dalam jumlah besar (produk penguraian inti berat). Ukuran partikel sangat kecil sehingga mereka, berada di atmosfer atas, dapat tinggal di sana untuk waktu yang sangat lama. Segala sesuatu yang telah dicapai bola api di permukaan bumi langsung berubah menjadi abu dan debu, dan kemudian ditarik ke pilar api. Pusaran api aduk partikel-partikel ini dengan partikel bermuatan, membentuk campuran berbahaya dari debu radioaktif, proses sedimentasi dari butiran yang membentang untuk waktu yang lama.
Debu kasar mengendap agak cepat, tetapi debu halus dibawa oleh udara jarak jauh, secara bertahap jatuh dari awan yang baru terbentuk. Di sekitar EV, partikel terbesar dan paling bermuatan diendapkan, dan partikel abu yang terlihat oleh mata masih dapat ditemukan ratusan kilometer jauhnya. Mereka membentuk penutup mematikan, tebal beberapa sentimeter. Siapa pun yang kebetulan dekat dengannya berisiko mendapat dosis radiasi yang serius.
Partikel yang lebih kecil dan tidak bisa dibedakan dapat "mengambang" di atmosfer selama bertahun-tahun, membungkuk mengelilingi Bumi berkali-kali. Pada saat mereka jatuh ke permukaan, mereka kehilangan radioaktivitas. Strontium-90 paling berbahaya, yang memiliki paruh 28 tahun dan menghasilkan radiasi yang stabil sepanjang waktu ini. Penampilannya ditentukan oleh instrumen di seluruh dunia. "Mendarat" di rumput dan dedaunan, ia menjadi terlibat dalam rantai makanan. Untuk alasan ini, orang-orang yang ribuan kilometer dari lokasi pengujian selama pemeriksaan menemukan strontium-90, yang terakumulasi di tulang. Bahkan jika isinya sangat kecil, prospek untuk menjadi "situs untuk menyimpan limbah radioaktif" tidak menjadi pertanda baik bagi seseorang, yang mengarah pada pengembangan tumor ganas tulang. Di wilayah Rusia (dan juga negara-negara lain) yang dekat dengan lokasi peluncuran bom hidrogen, latar belakang radioaktif yang meningkat masih diamati, yang sekali lagi membuktikan kemampuan senjata jenis ini untuk meninggalkan konsekuensi yang signifikan.
