Den H-bombe (også kjent som hydrogenbombe , fusjon bombe, eller termonukleære bombe ) er en atombombe hvis hoved energi kommer fra fusjon av atomkjerner.
Kraftigere og mer komplisert enn en kjernefysisk fisjoneringsbombe - kjent som A-bomben - en H-bombe er delt inn i to trinn:
Så tidlig som i 1940 , den ungarske - amerikanske atomfysiker Edward Teller så muligheten for å bruke den enorme varmekraft (noe som gjør det mulig å nå en temperatur på 10 8 K , eller hundre millioner kelvin , eller grader Celsius ) produsert av eksplosjonen. av en A-bombe for å utløse kjernefusjonsprosessen. I 1941 ble Teller med på Manhattan-prosjektet , som har som mål å utvikle fisjoneringsbomben.
Etter forarbeid i Chicago med Enrico Fermi , og i Berkeley med Robert Oppenheimer , reiste Teller til Los Alamos National Laboratory for å jobbe med atombomben under Oppenheimers ledelse. Men med tanke på vanskeligheten med å lage en fusjonsbombe, følges ikke H-bombersporet, til mye for Tellers skuffelse.
I 1949 , etter at sovjeterne detonerte sin egen fisjon bombe på29. august, analysene av de amerikanske etterretningstjenestene viser at det er en bombe som bruker plutonium . USAs monopol eksisterer ikke lenger, og nyhetene forårsaker betydelig psykologisk sjokk. Faktisk trodde amerikanerne at de kunne beholde monopolet på atomvåpen i ti år. Deretter går de i gang med et nytt epos, søket etter en bombe enda kraftigere enn fisjonsbomben: fusjonsbomben.
Presidenten til USA Harry S. Truman ber dermed det nasjonale laboratoriet i Los Alamos om å utvikle en bombe som opererer takket være fusjonen av kjernene. Oppenheimer er imot denne avgjørelsen og vurderer at det bare er nok et folkemordsinstrument. Teller ble deretter utnevnt til programleder. Imidlertid oppnår modellen hans, selv om den er rimelig, ikke det tiltenkte målet.
Den polsk-amerikanske matematikeren Stanislaw Marcin Ulam , i samarbeid med CJ Everett , utfører detaljerte beregninger som viser at Tellers modell er ineffektiv. Ulam foreslår deretter en metode som vil bli beholdt. Ved å plassere en fisjonsbombe i den ene enden og termonukleært materiale i den andre enden av et innhegning, er det mulig å rette sjokkbølgene som produseres av fisjonsbomben. Disse bølgene komprimerer og "antenner" det termonukleære drivstoffet.
Først motbeviser Teller ideen og forstår deretter fordelene med den, men foreslår bruk av stråling i stedet for sjokkbølger for å komprimere termonukleært materiale. Den første H-bomben, Ivy Mike , eksploderer over Eniwetok Atoll (nær Bikini Atoll , i Stillehavet ) på1 st November 1952og dette, til Tellers tilfredshet, til tross for uenigheten til en stor del av det vitenskapelige samfunnet. Denne bomben var en kraft 10,4 Mt .
"Strålingsimplosjon" er nå standardmetoden for å lage fusjonsbomber. De to skaperne, Ulam og Teller, har også patentert H-bomben sin.
En typisk termonukleær enhet har to trinn, et primærstadium der eksplosjonen initieres, og et sekundært sted for den viktigste termonukleære eksplosjonen.
Kraften til primærstadiet, og dets evne til å få sekundæret til å eksplodere, økes (pigges) av en blanding av tritium , som gjennomgår en kjernefusjonsreaksjon med deuterium . Fusjonen genererer en stor mengde nøytroner , som vesentlig øker fisjonen av det sterkt berikede plutonium eller uran som er tilstede i trinnene. Denne tilnærmingen brukes i moderne våpen for å sikre tilstrekkelig kraft til tross for en betydelig reduksjon i størrelse og vekt.
Selve bomben er omgitt av en struktur som gjør det mulig å beholde det enorme bidraget fra røntgenstråler produsert av eksplosjonen av fisjonsbomben. Disse bølgene blir deretter omdirigert for å komprimere fusjonsmaterialet, og den totale eksplosjonen av bomben kan deretter begynne.
En Teller-Ulam arkitekturbombe er den samme som en fisjon-fusjon-fisjon bombe.
Reaksjoner som involverer fusjon kan være som følger (D er en 2 H deuterium-kjerne , T a 3 H tritium-kjerne , n en nøytron og p en proton , He en helium- kjerne ):
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 + nDen første av disse reaksjonene (deuterium-tritium-fusjon) er relativt lett å starte, temperaturen og kompresjonsforholdene er innen rekkevidde for kjemiske eksplosiver med høy ytelse. Det er i seg selv ikke tilstrekkelig til å starte en termonukleær eksplosjon, men kan brukes til å øke reaksjonen: noen få gram deuterium og tritium i midten av den spaltbare kjernen vil produsere en stor strøm av nøytroner, noe som vil øke forbrenningshastigheten betydelig. av materialet. fissilt. De produserte nøytronene har en energi på 14,1 MeV , som er tilstrekkelig til å forårsake fisjon av U-238, noe som fører til en fisjon-fusjon-fisjon-reaksjon. De andre reaksjonene kan bare fortsette når en primær kjernefysisk eksplosjon har gitt de nødvendige forholdene for temperatur og kompresjon.
Eksplosjonen av en H-bombe finner sted over et veldig kort tidsintervall: 6 × 10-7 s , eller 600 ns . Spaltningsreaksjonen krever 550 ns og fusjonen 50 ns .
Termonukleære bomber har kvalitativt lignende effekter som andre atomvåpen. Imidlertid er de generelt kraftigere enn A-bomber, så effekten kan være kvantitativt mye større.
En "klassisk" verdien av den energi som frigjøres ved eksplosjonen av en fisjon bombe er omtrent 14 kt av TNT (eller 14.000 t ), ett tonn av TNT utvikle 10 9 cal , eller 4,184 x 10 9 J . Etter design overstiger den maksimale verdien knapt 700 kt .
Til sammenligning ville H-bomber teoretisk være minst 1000 ganger kraftigere enn Little Boy , fisjonsbomben falt i 1945 på Hiroshima . For eksempel frigjorde Ivy Mike , den første amerikanske fusjonsbomben, en energi på ca 10.400 kt ( 10.4 Mt ). Den kraftigste eksplosjonen i historien var at av Tsar Bomba Sovjet som skulle tjene som en test for å bombe 100 Mt : dens kraft var 57 Mt . Det var en bombe type "FFF" (fisjon-fusjon-fisjon), men "hemmet": i 3 th gulvet være inert. Khrusjtsjov vil forklare at det var et spørsmål om ikke å "bryte alle speilene i Moskva" .
Maksimal energi gitt av en fusjonsbombe kan økes på ubestemt tid (i det minste på papir). Den tsar Bomba frikoblet 2,84 x 10 17 J .
Strukturen til noen sovjetiske og senere russiske H-bomber bruker en annen tilnærming, lagdelt i stedet for separate komponenter, som tillot Sovjetunionen å ha de første transportable H-bomber (og derfor egnet for bruk i bombardement). Den første sovjetiske H-bombeeksplosjonen skjedde den12. august 1953, det er RDS-6s- testen (kalt Joe 4 av amerikanerne), som heller var en “dopet” A-bombe. Sovjetunionen vil deretter bruke Teller-Ulam-konseptet, (gjenoppdaget) av Andreï Sakharov .
Den britiske ikke har tilgang til amerikansk teknologi for å designe sin fusjon bombe og famlet til 1957 for å lykkes i å produsere en bombe på flere megatonn .
De Folkerepublikken Kina (1967) og Frankrike (1968) har bygget og testet megatonn "H" bomber. På grunn av hemmeligholdet rundt atomvåpen har Teller-Ulam-strukturen blitt "gjenoppfunnet" (i Frankrike av Michel Carayol ).
De India hevder å ha gjort det samme, men flere eksperter, med henvisning til poster seismograf , bestride dette utfallet.
Den Nord-Korea hevdet å ha utviklet og testet, den6. januar 2016, en H-bombe. American Institute of Geology (USGS) og det sørkoreanske meteorologiske byrået har oppdaget et jordskjelv med en styrke på mellom 4,2 og 5,1: ifølge eksperter for svakt til å autentisere en termonukleær bombe. Dette landet hevder også å ha testet3. september 2017en H-bombe, virker det med suksess at ulike statlige etater har oppdaget betydelige menneskeskapte jordskjelv. Den estimerte størrelsen på dette jordskjelvet var 6,3.
Militæret snakker om en “ren” H-bombe når mindre enn 50% av den totale energien kommer fra fisjoneringsreaksjonen. Faktisk, fusjon alene produserer ikke direkte noen radioaktiv forbindelse. Det radioaktive nedfallet fra en "ren" H-bombe ville derfor være på forhånd mindre signifikant enn den fra en konvensjonell A-bombe med samme makt, mens de andre effektene forblir like ødeleggende. Forskjellen kommer fra utformingen av fusjonsstadiet. Hvis puten er uran, vil den sprekke og frigjøre halvparten av bombenes kraft, men forårsaker 90% av nedfallet. Ved å erstatte den med en plugg av et annet tungt, men ikke-fisjonabelt metall, som bly , vil bomben miste halvparten av kraften, men med mye lavere nedfall.
Blant ulykkene med operasjonelle H-bomber var to spesielt kjent:
Imidlertid intervenerte ikke disse bombenes termonukleære karakter i disse ulykkene, den korrekte tenningen av sekundærfasen var umulig under tilfeldige omstendigheter.