Bom nguyên tử là một loại đạn được thiết kế để tạo ra vụ nổ năng lượng cao do sự giải phóng năng lượng hạt nhân (nguyên tử) rất nhanh.
Nguyên lý hoạt động của bom nguyên tử
Điện tích hạt nhân được chia thành nhiều phần theo kích thước tới hạn để trong mỗi phần đó không thể bắt đầu phản ứng dây chuyền tự phát triển không kiểm soát được về sự phân hạch của các nguyên tử của chất phân hạch. Phản ứng như vậy sẽ chỉ xảy ra khi tất cả các phần điện tích nhanh chóng được kết nối thành một tổng thể. Tính hoàn chỉnh của phản ứng và cuối cùng là sức mạnh của vụ nổ phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ hội tụ của từng bộ phận. Để truyền tốc độ cao đến các bộ phận của điện tích, có thể sử dụng vụ nổ của chất nổ thông thường. Nếu các phần của điện tích hạt nhân được đặt theo hướng xuyên tâm ở một khoảng cách nhất định tính từ tâm và điện tích TNT được đặt ở bên ngoài, thì có thể thực hiện một vụ nổ điện tích thông thường hướng về tâm điện tích hạt nhân. Tất cả các phần của điện tích hạt nhân sẽ không chỉ kết hợp thành một tổng thể duy nhất với tốc độ cực lớn mà còn bị nén trong một thời gian từ mọi phía bởi áp suất cực lớn của các sản phẩm nổ và sẽ không thể tách ra ngay khi hạt nhân nổ. phản ứng dây chuyền bắt đầu trong điện tích. Kết quả là, sự phân hạch sẽ xảy ra lớn hơn đáng kể so với khi không bị nén như vậy, và do đó, sức mạnh của vụ nổ sẽ tăng lên. Một vật phản xạ neutron cũng góp phần làm tăng sức nổ cho cùng một lượng vật liệu phân hạch (các vật phản xạ hiệu quả nhất là berili< Be >, than chì, nước nặng< H3O >). Sự phân hạch đầu tiên sẽ bắt đầu một phản ứng dây chuyền, cần ít nhất một neutron. Không thể tin tưởng vào sự bắt đầu kịp thời của một phản ứng dây chuyền dưới tác động của neutron xuất hiện trong quá trình phân hạch hạt nhân tự phát, bởi vì nó xảy ra tương đối hiếm: đối với U-235 - 1 phân rã mỗi giờ trên 1 g. chất. Ngoài ra còn có rất ít neutron tồn tại ở dạng tự do trong khí quyển: qua S = 1 cm/sq. Trung bình có khoảng 6 neutron bay qua mỗi giây. Vì lý do này, một nguồn neutron nhân tạo được sử dụng trong điện tích hạt nhân - một loại đầu nổ hạt nhân. Nó cũng đảm bảo rằng nhiều quá trình phân hạch bắt đầu đồng thời, do đó phản ứng diễn ra dưới dạng vụ nổ hạt nhân.
Tùy chọn kích nổ (Sơ đồ súng và nổ)
Có hai phương án chính để kích nổ điện tích phân hạch: pháo, hay còn gọi là đạn đạo, và nổ.
"Thiết kế pháo" đã được sử dụng trong một số vũ khí hạt nhân thế hệ đầu tiên. Bản chất của mạch pháo là bắn một lượng thuốc súng từ một khối vật liệu phân hạch có khối lượng dưới tới hạn (“viên đạn”) vào một khối đứng yên khác (“mục tiêu”). Các khối được thiết kế sao cho khi được kết nối, tổng khối lượng của chúng trở nên siêu tới hạn.
Phương pháp kích nổ này chỉ có thể áp dụng được với đạn uranium, vì plutonium có nền neutron cao hơn hai bậc, điều này làm tăng mạnh khả năng phát triển sớm phản ứng dây chuyền trước khi các khối được kết nối. Điều này dẫn đến việc giải phóng năng lượng không hoàn toàn (cái gọi là "fizzy", tiếng Anh). Để thực hiện mạch pháo trong đạn plutonium, cần phải tăng tốc độ kết nối của các bộ phận tích điện lên mức không thể đạt được về mặt kỹ thuật. , uranium chịu được quá tải cơ học tốt hơn plutonium.
Đề án tiềm ẩn. Sơ đồ kích nổ này liên quan đến việc đạt được trạng thái siêu tới hạn bằng cách nén vật liệu phân hạch bằng sóng xung kích tập trung được tạo ra bởi vụ nổ của chất nổ hóa học. Để tập trung sóng xung kích, người ta sử dụng cái gọi là thấu kính nổ và quá trình kích nổ được thực hiện đồng thời ở nhiều điểm với độ chính xác cao. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để đặt chất nổ và kích nổ đã có lúc là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất. Sự hình thành sóng xung kích hội tụ được đảm bảo bằng việc sử dụng thấu kính nổ từ chất nổ “nhanh” và “chậm” - TATV (Triaminotrinitrobenzen) và baratol (hỗn hợp trinitrotoluene với bari nitrat) và một số chất phụ gia)
Nhân vật bùng nổ
Hạt nhân uranium chứa 92 proton. Uranium tự nhiên chủ yếu là hỗn hợp của hai đồng vị: U238 (có 146 neutron trong hạt nhân) và U235 (143 neutron), chỉ có 0,7% trong số đó là uranium tự nhiên. Tính chất hóa học của các đồng vị hoàn toàn giống nhau nên không thể tách chúng bằng phương pháp hóa học, nhưng sự khác biệt về khối lượng (235 và 238 đơn vị) cho phép thực hiện điều này bằng phương pháp vật lý: hỗn hợp uranium được chuyển thành khí (uranium hexafluoride), rồi được bơm qua vô số vách ngăn xốp. Mặc dù các đồng vị của urani không thể phân biệt được về hình thức cũng như về mặt hóa học, nhưng chúng được ngăn cách bởi một vực sâu về đặc tính hạt nhân của chúng.
Quá trình phân hạch của U238 là một quá trình phải trả phí: một neutron đến từ bên ngoài phải mang theo năng lượng - 1 MeV trở lên. Và U235 là vô vị: không cần gì từ neutron tới để kích thích và phân rã tiếp theo; năng lượng liên kết của nó trong hạt nhân là khá đủ.
Khi một neutron chạm vào một hạt nhân có khả năng phân hạch, một hợp chất không ổn định sẽ được hình thành, nhưng rất nhanh chóng (sau 10−23−10−22 giây), hạt nhân đó sẽ vỡ ra thành hai mảnh có khối lượng không bằng nhau và “ngay lập tức” (trong vòng 10 giây). −16−10− 14 c) phát ra hai hoặc ba neutron mới, do đó theo thời gian số lượng hạt nhân phân hạch có thể nhân lên (phản ứng này được gọi là phản ứng dây chuyền). Điều này chỉ có thể xảy ra ở U235, vì U238 tham lam không muốn chia sẻ neutron của chính nó, năng lượng của chúng có mức độ lớn hơn 1 MeV. Động năng của các hạt sản phẩm phân hạch lớn hơn nhiều bậc độ lớn so với năng lượng giải phóng trong bất kỳ phản ứng hóa học nào trong đó thành phần của hạt nhân không thay đổi.
lắp ráp quan trọng
Sản phẩm phân hạch không ổn định và mất nhiều thời gian để “phục hồi”, phát ra nhiều loại bức xạ khác nhau (bao gồm cả neutron). Các neutron được phát ra trong một thời gian đáng kể (lên đến hàng chục giây) sau khi phân hạch được gọi là trễ và mặc dù tỷ lệ của chúng nhỏ so với các neutron tức thời (dưới 1%), nhưng vai trò của chúng trong hoạt động của các cơ sở hạt nhân là lớn nhất. quan trọng.
Các sản phẩm phân hạch, trong nhiều lần va chạm với các nguyên tử xung quanh, sẽ truyền năng lượng cho chúng, làm tăng nhiệt độ. Sau khi neutron xuất hiện trong tổ hợp chứa vật liệu phân hạch, công suất giải phóng nhiệt có thể tăng hoặc giảm và các thông số của tổ hợp trong đó số lượng phân hạch trên một đơn vị thời gian không đổi được gọi là tới hạn. Mức độ quan trọng của tổ hợp có thể được duy trì với cả số lượng neutron lớn và nhỏ (với công suất giải phóng nhiệt lớn hơn hoặc nhỏ hơn tương ứng). Năng lượng nhiệt được tăng lên bằng cách bơm thêm neutron vào tổ hợp quan trọng từ bên ngoài hoặc bằng cách làm cho tổ hợp trở nên siêu tới hạn (sau đó số neutron bổ sung được cung cấp bởi ngày càng nhiều thế hệ hạt nhân phân hạch). Ví dụ, nếu cần tăng công suất nhiệt của lò phản ứng, nó sẽ được đưa đến một chế độ trong đó mỗi thế hệ neutron tức thời ít hơn một chút so với thế hệ trước, nhưng nhờ có neutron chậm, lò phản ứng hầu như không chuyển sang trạng thái trạng thái quan trọng. Sau đó, nó không tăng tốc mà tăng công suất từ từ - để có thể dừng sự tăng tốc của nó vào đúng thời điểm bằng cách đưa vào các chất hấp thụ neutron (các thanh chứa cadmium hoặc boron).
Các neutron sinh ra trong quá trình phân hạch thường bay qua các hạt nhân xung quanh mà không gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo. Neutron được tạo ra càng gần bề mặt vật liệu thì khả năng nó thoát ra khỏi vật liệu phân hạch và không bao giờ quay trở lại càng lớn. Do đó, dạng tổ hợp tiết kiệm được số neutron lớn nhất là hình cầu: đối với một khối lượng vật chất nhất định, nó có diện tích bề mặt tối thiểu. Một quả bóng không có bao quanh (đơn độc) có 94% U235 không có lỗ rỗng bên trong trở nên quan trọng với khối lượng 49 kg và bán kính 85 mm. Nếu một tổ hợp của cùng một uranium là một hình trụ có chiều dài bằng đường kính thì nó trở nên tới hạn với khối lượng 52 kg. Diện tích bề mặt cũng giảm khi mật độ tăng. Đó là lý do tại sao việc nén nổ mà không làm thay đổi lượng vật liệu phân hạch có thể khiến tổ hợp rơi vào trạng thái tới hạn. Chính quá trình này là nền tảng cho thiết kế chung của điện tích hạt nhân.
lắp ráp bóng
Nhưng thông thường, chất được sử dụng trong vũ khí hạt nhân không phải là uranium mà là plutonium-239. Nó được sản xuất trong các lò phản ứng bằng cách chiếu xạ uranium-238 bằng dòng neutron mạnh. Plutonium có giá đắt gấp khoảng sáu lần so với U235, nhưng khi phân hạch, hạt nhân Pu239 phát ra trung bình 2,895 neutron - nhiều hơn U235 (2,452). Ngoài ra, xác suất phân hạch plutonium cao hơn. Tất cả điều này dẫn đến thực tế là một quả bóng Pu239 đơn độc trở nên quan trọng với khối lượng nhỏ hơn gần ba lần so với một quả bóng uranium và quan trọng nhất là có bán kính nhỏ hơn, giúp có thể giảm kích thước của tổ hợp quan trọng.
Việc lắp ráp được làm từ hai nửa được lắp cẩn thận dưới dạng một lớp hình cầu (rỗng bên trong); rõ ràng là nó ở mức dưới tới hạn - ngay cả đối với neutron nhiệt và thậm chí sau khi được bao quanh bởi một chất điều tiết. Một điện tích được gắn xung quanh một tổ hợp các khối thuốc nổ được lắp rất chính xác. Để tiết kiệm neutron, cần phải giữ được hình dạng cao quý của quả bóng trong vụ nổ - để làm được điều này, lớp thuốc nổ phải được kích nổ đồng thời dọc theo toàn bộ bề mặt bên ngoài của nó, nén đều tổ hợp. Người ta tin rằng điều này đòi hỏi rất nhiều ngòi nổ điện. Nhưng đây chỉ là trường hợp vào thời kỳ đầu của quá trình "chế tạo bom": để kích hoạt hàng chục ngòi nổ, cần rất nhiều năng lượng và kích thước đáng kể của hệ thống khởi động. Các loại thuốc nổ hiện đại sử dụng một số ngòi nổ được lựa chọn bằng một kỹ thuật đặc biệt, có đặc điểm tương tự, từ đó chất nổ có độ ổn định cao (về tốc độ nổ) được kích hoạt trong các rãnh được phay trong một lớp polycarbonate (hình dạng của nó trên bề mặt hình cầu được tính toán bằng hình học Riemann phương pháp). Vụ nổ với tốc độ khoảng 8 km/s sẽ di chuyển dọc theo các rãnh với khoảng cách hoàn toàn bằng nhau, cùng lúc đó nó sẽ chạm tới các lỗ và kích nổ điện tích chính - đồng thời tại tất cả các điểm cần thiết.
Vụ nổ bên trong
Vụ nổ hướng vào bên trong nén tổ hợp này với áp suất hơn một triệu atm. Bề mặt của tổ hợp giảm đi, khoang bên trong của plutonium gần như biến mất, mật độ tăng lên và rất nhanh - trong vòng 10 micro giây, tổ hợp có thể nén vượt qua trạng thái tới hạn với neutron nhiệt và trở nên siêu tới hạn đáng kể với neutron nhanh.
Sau một khoảng thời gian được xác định bằng khoảng thời gian không đáng kể của sự làm chậm không đáng kể của các neutron nhanh, mỗi thế hệ mới, số lượng lớn hơn của chúng sẽ bổ sung một năng lượng 202 MeV thông qua quá trình phân hạch mà chúng tạo ra cho vật chất của tổ hợp, vốn đã bùng nổ với mức độ khủng khiếp. áp lực. Trên quy mô của các hiện tượng đang xảy ra, độ bền của ngay cả những loại thép hợp kim tốt nhất cũng rất nhỏ đến mức không ai có thể tính đến nó khi tính toán động lực học của một vụ nổ. Điều duy nhất ngăn tổ hợp bay ra xa nhau là quán tính: để giãn nở một quả cầu plutonium chỉ 1 cm trong hàng chục nano giây, cần phải truyền một gia tốc cho chất đó lớn hơn hàng chục nghìn tỷ lần gia tốc rơi tự do và điều này không hề dễ dàng.
Cuối cùng, vật chất vẫn phân tán, quá trình phân hạch dừng lại, nhưng quá trình không kết thúc ở đó: năng lượng được phân phối lại giữa các mảnh ion hóa của các hạt nhân bị tách ra và các hạt khác phát ra trong quá trình phân hạch. Năng lượng của chúng ở mức hàng chục, thậm chí hàng trăm MeV, nhưng chỉ các lượng tử gamma và neutron năng lượng cao trung hòa về điện mới có cơ hội tránh tương tác với vật chất và “thoát ra ngoài”. Các hạt tích điện nhanh chóng mất năng lượng khi va chạm và ion hóa. Trong trường hợp này, bức xạ được phát ra - tuy nhiên, nó không còn là bức xạ hạt nhân cứng mà mềm hơn, với năng lượng thấp hơn ba bậc độ lớn, nhưng vẫn quá đủ để đánh bật các electron khỏi nguyên tử - không chỉ từ lớp vỏ bên ngoài mà còn từ mọi thứ nói chung. Một hỗn hợp gồm các hạt nhân trần, các electron bị tách ra khỏi chúng và bức xạ với mật độ gam trên centimet khối (hãy thử tưởng tượng bạn có thể rám nắng tốt như thế nào dưới ánh sáng có mật độ nhôm!) - mọi thứ mà một lúc trước đều là điện tích - đi vào trạng thái cân bằng nào đó. Trong một quả cầu lửa còn rất trẻ, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ.
Quả cầu lửa
Có vẻ như ngay cả bức xạ mềm chuyển động với tốc độ ánh sáng cũng phải bỏ xa vật chất tạo ra nó, nhưng thực tế không phải vậy: trong không khí lạnh, phạm vi lượng tử của năng lượng Kev là centimet, và chúng không chuyển động trong một khoảng thời gian. đường thẳng nhưng thay đổi hướng chuyển động, phát lại sau mỗi lần tương tác. Lượng tử làm ion hóa không khí và lan truyền trong đó, giống như nước ép anh đào đổ vào cốc nước. Hiện tượng này được gọi là khuếch tán bức xạ.
Một quả cầu lửa trẻ có sức nổ 100 kt vài chục nano giây sau khi kết thúc vụ nổ phân hạch có bán kính 3 m và nhiệt độ gần 8 triệu Kelvin. Nhưng sau 30 micro giây, bán kính của nó là 18 m, mặc dù nhiệt độ giảm xuống dưới một triệu độ. Quả bóng nuốt chửng không gian và không khí bị ion hóa phía sau mặt trước của nó hầu như không di chuyển: bức xạ không thể truyền động lượng đáng kể cho nó trong quá trình khuếch tán. Nhưng nó bơm năng lượng khổng lồ vào không khí này, làm nóng nó và khi năng lượng bức xạ cạn kiệt, quả bóng bắt đầu phát triển do sự giãn nở của plasma nóng, bùng nổ từ bên trong với thứ từng là điện tích. Khi nở ra, giống như một bong bóng căng phồng, lớp vỏ plasma trở nên mỏng hơn. Tất nhiên, không giống như bong bóng, không có gì làm nó phồng lên: hầu như không còn chất nào ở bên trong, tất cả đều bay từ tâm theo quán tính, nhưng 30 micro giây sau vụ nổ, tốc độ của chuyến bay này là hơn 100 km/s, và áp suất thủy động lực trong chất - hơn 150.000 atm! Lớp vỏ không được dự định trở nên quá mỏng; nó sẽ vỡ ra, tạo thành những “mụn nước”.
Cơ chế truyền năng lượng của quả cầu lửa ra môi trường chiếm ưu thế phụ thuộc vào sức mạnh của vụ nổ: nếu nó lớn thì sự khuếch tán bức xạ đóng vai trò chính, nếu nó nhỏ thì sự giãn nở của bong bóng plasma đóng vai trò chính; vai trò chính. Rõ ràng là một trường hợp trung gian cũng có thể xảy ra khi cả hai cơ chế đều có hiệu quả.
Quá trình thu giữ các lớp không khí mới và không còn đủ năng lượng để tách tất cả các electron khỏi nguyên tử. Năng lượng của lớp ion hóa và các mảnh bong bóng plasma cạn kiệt, chúng không còn khả năng di chuyển khối lượng khổng lồ phía trước và chậm lại đáng kể. Nhưng không khí trước khi vụ nổ chuyển động, tách ra khỏi quả bóng, hấp thụ ngày càng nhiều lớp không khí lạnh... Sự hình thành sóng xung kích bắt đầu.
Sóng xung kích và nấm nguyên tử
Khi sóng xung kích tách khỏi quả cầu lửa, đặc tính của lớp phát xạ thay đổi và công suất bức xạ trong phần quang phổ của quang phổ tăng mạnh (gọi là mức cực đại thứ nhất). Tiếp theo, các quá trình chiếu sáng và thay đổi độ trong suốt của không khí xung quanh cạnh tranh nhau, dẫn đến việc đạt được mức tối đa thứ hai, kém mạnh hơn nhưng lâu hơn nhiều - đến mức năng lượng ánh sáng phát ra lớn hơn mức tối đa thứ nhất. .
Gần vụ nổ, mọi thứ xung quanh đều bốc hơi, càng ra xa thì tan chảy, nhưng xa hơn nữa, nơi dòng nhiệt không còn đủ để làm tan chảy chất rắn, đất, đá, nhà cửa chảy như chất lỏng, dưới áp suất khủng khiếp của khí phá hủy mọi liên kết bền chặt. , nóng đến mức không thể chịu nổi cho đôi mắt rạng rỡ.
Cuối cùng, sóng xung kích đi xa khỏi điểm nổ, nơi vẫn còn một đám mây hơi lỏng lẻo và yếu đi, nhưng nở ra nhiều lần, biến thành bụi cực nhỏ và rất phóng xạ từ plasma của điện tích và từ đâu là bụi phóng xạ. vào thời điểm khủng khiếp đó, đã đến gần một nơi mà người ta nên tránh xa nhất có thể. Đám mây bắt đầu nổi lên. Nó nguội đi, thay đổi màu sắc, “đội lên” một lớp mũ màu trắng chứa hơi ẩm ngưng tụ, theo sau là bụi từ bề mặt trái đất, tạo thành “chân” của thứ thường được gọi là “nấm nguyên tử”.
sự khởi đầu neutron
Những độc giả chú ý có thể ước tính lượng năng lượng giải phóng trong một vụ nổ bằng bút chì trên tay. Khi thời gian tổ hợp ở trạng thái siêu tới hạn cỡ micro giây, tuổi của neutron vào cỡ pico giây và hệ số nhân nhỏ hơn 2, thì khoảng một gigajoule năng lượng được giải phóng, tương đương với ... 250 kg TNT. Kilô- và megaton ở đâu?
Thực tế là chuỗi phân hạch trong tổ hợp không bắt đầu bằng một neutron: ở micro giây cần thiết, hàng triệu neutron được đưa vào tổ hợp siêu tới hạn. Trong các điện tích hạt nhân đầu tiên, các nguồn đồng vị nằm trong khoang bên trong tổ hợp plutonium đã được sử dụng cho việc này: polonium-210, tại thời điểm nén, kết hợp với berili và gây ra sự phát xạ neutron cùng với các hạt alpha của nó. Nhưng tất cả các nguồn đồng vị đều khá yếu (trong sản phẩm đầu tiên của Mỹ có ít hơn một triệu neutron được tạo ra mỗi micro giây) và polonium rất dễ hỏng - chỉ trong 138 ngày, hoạt tính của nó giảm đi một nửa. Do đó, các đồng vị đã được thay thế bằng các đồng vị ít nguy hiểm hơn (không phát ra khi không bật) và quan trọng nhất là bằng các ống neutron phát ra cường độ mạnh hơn (xem thanh bên): trong vài micro giây (khoảng thời gian của xung được hình thành bởi ống) hàng trăm triệu neutron được sinh ra. Nhưng nếu nó không hoạt động hoặc hoạt động không đúng lúc, cái gọi là tiếng nổ hoặc “zilch” sẽ xảy ra - một vụ nổ nhiệt năng lượng thấp.
Sự khởi đầu neutron không chỉ làm tăng sự giải phóng năng lượng của vụ nổ hạt nhân lên nhiều bậc độ lớn mà còn giúp điều chỉnh nó! Rõ ràng là khi nhận nhiệm vụ chiến đấu, khi xác định sức mạnh của đòn tấn công hạt nhân phải chỉ ra, không ai tháo rời điện tích để trang bị cho nó một tổ hợp plutonium tối ưu cho sức mạnh nhất định. Trong loại đạn có chất nổ tương đương TNT, chỉ cần thay đổi điện áp cung cấp cho ống neutron là đủ. Theo đó, hiệu suất neutron và năng lượng giải phóng sẽ thay đổi (tất nhiên, khi giảm công suất theo cách này sẽ lãng phí rất nhiều plutonium đắt tiền).
Nhưng họ bắt đầu nghĩ đến sự cần thiết phải điều chỉnh việc giải phóng năng lượng muộn hơn nhiều, và trong những năm đầu tiên sau chiến tranh, người ta không thể nói chuyện về việc giảm năng lượng. Mạnh mẽ hơn, mạnh mẽ hơn và mạnh mẽ hơn! Nhưng hóa ra có những hạn chế về vật lý và thủy động lực hạt nhân đối với các kích thước cho phép của quả cầu dưới tới hạn. Sức nổ TNT tương đương với một vụ nổ 100 kiloton gần bằng giới hạn vật lý đối với đạn một pha, loại đạn chỉ xảy ra phân hạch. Kết quả là, sự phân hạch bị loại bỏ làm nguồn năng lượng chính và trọng tâm là các phản ứng của một lớp khác - phản ứng tổng hợp.
Những quan niệm sai lầm về hạt nhân
Mật độ plutonium tại thời điểm nổ tăng lên do sự chuyển pha
Plutonium kim loại tồn tại ở sáu pha, mật độ của chúng dao động từ 14,7 đến 19,8 g/cm3. Ở nhiệt độ dưới 119 °C có một pha alpha đơn nghiêng (19,8 g/cm3), nhưng plutonium như vậy rất dễ vỡ, và ở pha delta lập phương tâm mặt (15,9) nó dẻo và được xử lý tốt (chính pha này họ cố gắng bảo quản bằng cách sử dụng các chất phụ gia hợp kim). Trong quá trình nén kích nổ, không thể xảy ra sự chuyển pha - plutonium ở trạng thái gần như lỏng. Chuyển pha rất nguy hiểm trong quá trình sản xuất: với các bộ phận lớn, ngay cả khi có sự thay đổi nhỏ về mật độ, vẫn có thể đạt đến trạng thái tới hạn. Tất nhiên, sẽ không có vụ nổ - phôi sẽ nóng lên, nhưng lớp mạ niken có thể thoát ra (và plutonium rất độc).
nguồn neutron
Những quả bom hạt nhân đầu tiên sử dụng nguồn neutron berili-polonium. Điện tích hiện đại sử dụng ống neutron thuận tiện hơn nhiều Trong ống neutron chân không, một điện áp xung 100 kV được đặt vào giữa mục tiêu bão hòa tritium (cực âm) (1) và cụm cực dương (2). Khi điện áp đạt cực đại, các ion đơteri cần phải nằm giữa cực dương và cực âm, cần được tăng tốc. Một nguồn ion được sử dụng cho việc này. Một xung đánh lửa được đưa vào cực dương của nó (3), và sự phóng điện, truyền dọc theo bề mặt gốm bão hòa deuterium (4), tạo thành các ion deuterium. Sau khi tăng tốc, chúng bắn phá mục tiêu bão hòa tritium, kết quả là năng lượng 17,6 MeV được giải phóng và các neutron và hạt nhân helium-4 được hình thành.
Xét về thành phần hạt và thậm chí cả năng lượng tỏa ra, phản ứng này giống hệt với phản ứng tổng hợp - quá trình hợp nhất các hạt nhân nhẹ. Vào những năm 1950, nhiều người tin rằng đây là phản ứng tổng hợp, nhưng sau đó hóa ra là có một “sự gián đoạn” xảy ra trong ống: một proton hoặc một neutron (tạo nên ion deuterium, được gia tốc bởi một điện trường) “bị mắc kẹt” trong hạt nhân đích (triti). Nếu một proton bị mắc kẹt, neutron sẽ vỡ ra và trở nên tự do.
Neutron - chậm và nhanh
Trong một chất không phân hạch, “nảy” ra khỏi hạt nhân, neutron truyền cho chúng một phần năng lượng của chúng, hạt nhân càng nhẹ (gần chúng về khối lượng). Càng tham gia nhiều va chạm, neutron càng chậm lại và cuối cùng, chúng đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt với vật chất xung quanh - chúng bị nhiệt hóa (quá trình này mất một phần nghìn giây). Tốc độ neutron nhiệt là 2200 m/s (năng lượng 0,025 eV). Các neutron có thể thoát ra khỏi chất điều tiết và bị hạt nhân của nó bắt giữ, nhưng với sự điều tiết, khả năng tham gia vào các phản ứng hạt nhân của chúng tăng lên đáng kể, do đó, các neutron không bị “mất” nhiều hơn sẽ bù đắp cho sự giảm số lượng.
Do đó, nếu một quả cầu làm bằng vật liệu phân hạch được bao quanh bởi một chất điều tiết, thì nhiều neutron sẽ rời khỏi chất điều tiết hoặc bị hấp thụ trong đó, nhưng cũng sẽ có một số neutron quay trở lại quả bóng (“phản xạ”) và mất năng lượng, có nhiều khả năng gây ra hiện tượng phân hạch hơn. Nếu quả bóng được bao quanh bởi một lớp berili dày 25 mm thì có thể tiết kiệm được 20 kg U235 mà vẫn đạt được trạng thái tới hạn của tổ hợp. Nhưng sự tiết kiệm đó phải trả giá bằng thời gian: mỗi thế hệ neutron tiếp theo trước tiên phải giảm tốc độ trước khi gây ra phản ứng phân hạch. Độ trễ này làm giảm số lượng thế hệ neutron sinh ra trong một đơn vị thời gian, nghĩa là việc giải phóng năng lượng bị trì hoãn. Vật liệu phân hạch càng ít trong tổ hợp thì càng cần nhiều chất điều tiết để phát triển phản ứng dây chuyền và quá trình phân hạch xảy ra với các neutron năng lượng ngày càng thấp hơn. Trong trường hợp giới hạn, khi chỉ đạt được mức tới hạn với neutron nhiệt, chẳng hạn như trong dung dịch muối uranium trong chất điều tiết tốt - nước, khối lượng của các tổ hợp là hàng trăm gam, nhưng dung dịch chỉ sôi theo định kỳ. Các bong bóng hơi thoát ra làm giảm mật độ trung bình của chất phân hạch, phản ứng dây chuyền dừng lại và khi bong bóng rời khỏi chất lỏng, quá trình phân hạch bùng phát lặp lại (nếu bạn làm tắc bình, hơi nước sẽ làm vỡ nó - nhưng đây sẽ là hiện tượng nhiệt vụ nổ, không có tất cả các dấu hiệu "hạt nhân" điển hình).
Video: Vụ nổ hạt nhân
Đăng ký và đọc các ấn phẩm tốt nhất của chúng tôi trong Yandex.Zen. Xem những bức ảnh đẹp từ khắp nơi trên thế giới trên trang của chúng tôi tại Instagram
Nếu bạn tìm thấy lỗi, vui lòng chọn một đoạn văn bản và nhấn Ctrl+Enter.
Sản xuất điện hạt nhân là một phương pháp sản xuất điện hiện đại và phát triển nhanh chóng. Bạn có biết nhà máy điện hạt nhân hoạt động như thế nào không? Nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân là gì? Hiện nay có những loại lò phản ứng hạt nhân nào? Chúng tôi sẽ cố gắng xem xét chi tiết sơ đồ vận hành của nhà máy điện hạt nhân, đi sâu vào cấu trúc của lò phản ứng hạt nhân và tìm hiểu xem phương pháp sản xuất điện hạt nhân an toàn đến mức nào.
Nhà ga nào cũng là khu vực khép kín cách xa khu dân cư. Có một số tòa nhà trên lãnh thổ của nó. Công trình quan trọng nhất là tòa nhà lò phản ứng, bên cạnh là phòng tuabin nơi lò phản ứng được điều khiển và tòa nhà an toàn.
Kế hoạch này là không thể nếu không có lò phản ứng hạt nhân. Lò phản ứng nguyên tử (hạt nhân) là một thiết bị của nhà máy điện hạt nhân được thiết kế để tổ chức phản ứng dây chuyền phân hạch neutron với việc giải phóng năng lượng bắt buộc trong quá trình này. Nhưng nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân là gì?
Toàn bộ hệ thống lắp đặt lò phản ứng được đặt trong tòa nhà lò phản ứng, một tháp bê tông lớn che giấu lò phản ứng và sẽ chứa tất cả các sản phẩm của phản ứng hạt nhân trong trường hợp xảy ra tai nạn. Tòa tháp lớn này được gọi là khu vực ngăn chặn, vỏ kín hoặc khu vực ngăn chặn.
Vùng kín ở các lò phản ứng mới có 2 bức tường bê tông dày - lớp vỏ.
Lớp vỏ ngoài dày 80 cm bảo vệ khu vực quản thúc khỏi những tác động từ bên ngoài.
Lớp vỏ bên trong dày 1 mét 20 cm có các dây cáp thép đặc biệt giúp tăng cường độ của bê tông gần gấp ba lần và sẽ giúp kết cấu không bị đổ nát. Ở bên trong, nó được lót bằng một tấm thép mỏng đặc biệt, được thiết kế để đóng vai trò bảo vệ bổ sung cho lò phản ứng và trong trường hợp xảy ra tai nạn, không để các chất bên trong lò phản ứng thoát ra ngoài khu vực lò phản ứng.
Thiết kế này của nhà máy điện hạt nhân cho phép nó chịu được một vụ tai nạn máy bay nặng tới 200 tấn, trận động đất mạnh 8 độ richter, lốc xoáy và sóng thần.
Lớp vỏ kín đầu tiên được chế tạo tại nhà máy điện hạt nhân Connecticut Yankee của Mỹ vào năm 1968.
Tổng chiều cao của khu vực ngăn chặn là 50-60 mét.
Lò phản ứng hạt nhân bao gồm những gì?
Để hiểu nguyên lý hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và do đó là nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân, bạn cần hiểu các thành phần của lò phản ứng. 
- Vùng hoạt động. Đây là khu vực đặt nhiên liệu hạt nhân (máy tạo nhiên liệu) và bộ điều tiết. Các nguyên tử nhiên liệu (thường là uranium là nhiên liệu) trải qua phản ứng phân hạch dây chuyền. Bộ điều tiết được thiết kế để kiểm soát quá trình phân hạch và cho phép phản ứng cần thiết về tốc độ và cường độ.
- Phản xạ neutron. Một tấm phản xạ bao quanh lõi. Nó bao gồm các tài liệu tương tự như người điều hành. Về bản chất, đây là một chiếc hộp, mục đích chính là ngăn chặn neutron rời khỏi lõi và đi vào môi trường.
- Chất làm mát. Chất làm mát phải hấp thụ nhiệt tỏa ra trong quá trình phân hạch của các nguyên tử nhiên liệu và truyền nó sang các chất khác. Chất làm mát quyết định phần lớn cách thức thiết kế một nhà máy điện hạt nhân. Chất làm mát phổ biến nhất hiện nay là nước.
Hệ thống điều khiển lò phản ứng. Các cảm biến và cơ chế cung cấp năng lượng cho lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân.
Nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân
Nhà máy điện hạt nhân hoạt động bằng gì? Nhiên liệu cho nhà máy điện hạt nhân là các nguyên tố hóa học có tính phóng xạ. Tại tất cả các nhà máy điện hạt nhân, nguyên tố này là uranium.
Thiết kế của các trạm ngụ ý rằng các nhà máy điện hạt nhân hoạt động bằng nhiên liệu tổng hợp phức tạp chứ không phải bằng nguyên tố hóa học thuần túy. Và để tách nhiên liệu uranium từ uranium tự nhiên được nạp vào lò phản ứng hạt nhân cần phải thực hiện nhiều thao tác.
uranium đã làm giàu
Uranium bao gồm hai đồng vị, nghĩa là nó chứa các hạt nhân có khối lượng khác nhau. Chúng được đặt tên theo số lượng đồng vị proton và neutron -235 và đồng vị-238. Các nhà nghiên cứu của thế kỷ 20 bắt đầu chiết xuất uranium 235 từ quặng, bởi vì... nó dễ dàng hơn để phân hủy và biến đổi. Hóa ra trong tự nhiên chỉ có 0,7% uranium như vậy (tỷ lệ còn lại thuộc về đồng vị thứ 238). 
Phải làm gì trong trường hợp này? Họ quyết định làm giàu uranium. Làm giàu uranium là một quá trình trong đó có rất nhiều đồng vị 235x cần thiết và một số đồng vị 238x không cần thiết vẫn còn tồn tại. Nhiệm vụ của các nhà làm giàu uranium là biến 0,7% thành gần như 100% uranium-235.
Uranium có thể được làm giàu bằng hai công nghệ: khuếch tán khí hoặc ly tâm khí. Để sử dụng chúng, uranium chiết xuất từ quặng được chuyển thành trạng thái khí. Nó được làm giàu ở dạng khí.
Bột uranium
Khí uranium đã làm giàu được chuyển thành trạng thái rắn - uranium dioxide. Chất uranium 235 rắn nguyên chất này xuất hiện dưới dạng các tinh thể lớn màu trắng, sau đó được nghiền thành bột uranium.
viên uranium
Viên uranium là những đĩa kim loại rắn, dài vài cm. Để tạo thành những viên như vậy từ bột uranium, người ta trộn nó với một chất - chất làm dẻo; nó giúp cải thiện chất lượng ép viên.
Các viên nén được nung ở nhiệt độ 1200 độ C trong hơn một ngày để tạo cho viên nén độ bền đặc biệt và khả năng chịu được nhiệt độ cao. Cách một nhà máy điện hạt nhân vận hành trực tiếp phụ thuộc vào việc nhiên liệu uranium được nén và nung tốt đến mức nào. 
Những viên thuốc được nướng trong hộp molypden, bởi vì chỉ có kim loại này mới có khả năng không tan chảy ở nhiệt độ “địa ngục” trên một nghìn rưỡi độ. Sau đó, nhiên liệu uranium cho các nhà máy điện hạt nhân được coi là đã sẵn sàng.
TVEL và FA là gì?
Lõi lò phản ứng trông giống như một chiếc đĩa hoặc đường ống khổng lồ có lỗ trên thành (tùy theo loại lò phản ứng), lớn gấp 5 lần cơ thể con người. Những lỗ này chứa nhiên liệu uranium, các nguyên tử của nó thực hiện phản ứng mong muốn.
Không thể chỉ ném nhiên liệu vào lò phản ứng, trừ khi bạn muốn gây ra vụ nổ cho toàn bộ nhà máy và gây ra tai nạn gây hậu quả cho một số bang lân cận. Do đó, nhiên liệu uranium được đặt trong các thanh nhiên liệu và sau đó được thu vào các cụm nhiên liệu. Những chữ viết tắt này có nghĩa là gì?
- TVEL là một thành phần nhiên liệu (đừng nhầm với cùng tên của công ty Nga sản xuất chúng). Về cơ bản, nó là một ống zirconium mỏng và dài được làm từ hợp kim zirconium để đặt các viên uranium vào. Chính trong các thanh nhiên liệu, các nguyên tử uranium bắt đầu tương tác với nhau, giải phóng nhiệt trong quá trình phản ứng.
Zirconium được chọn làm vật liệu để sản xuất thanh nhiên liệu do đặc tính chịu lửa và chống ăn mòn của nó.
Loại thanh nhiên liệu phụ thuộc vào loại và cấu trúc của lò phản ứng. Theo quy định, cấu trúc và mục đích của thanh nhiên liệu không thay đổi; chiều dài và chiều rộng của ống có thể khác nhau. 
Máy nạp hơn 200 viên uranium vào một ống zirconium. Tổng cộng có khoảng 10 triệu viên uranium đang hoạt động đồng thời trong lò phản ứng.
FA – lắp ráp nhiên liệu. Công nhân NPP gọi các bó nhiên liệu.
Về cơ bản, đây là một số thanh nhiên liệu được gắn chặt với nhau. FA là nhiên liệu hạt nhân đã hoàn thiện, là thứ mà một nhà máy điện hạt nhân vận hành. Đó là các cụm nhiên liệu được nạp vào lò phản ứng hạt nhân. Khoảng 150 – 400 bó nhiên liệu được đặt trong một lò phản ứng.
Tùy thuộc vào lò phản ứng mà các cụm nhiên liệu sẽ hoạt động, chúng có hình dạng khác nhau. Đôi khi các bó được gấp lại thành hình khối, đôi khi thành hình trụ, đôi khi thành hình lục giác.
Một cụm nhiên liệu trong 4 năm hoạt động tạo ra lượng năng lượng tương đương khi đốt 670 ô tô chạy bằng than, 730 thùng chứa khí tự nhiên hoặc 900 thùng chứa đầy dầu.
Ngày nay, cụm nhiên liệu được sản xuất chủ yếu tại các nhà máy ở Nga, Pháp, Mỹ và Nhật Bản.
Để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân đến các nước khác, các cụm nhiên liệu được bịt kín trong các ống kim loại dài và rộng, không khí được bơm ra khỏi ống và được phân phối bằng các máy đặc biệt trên máy bay chở hàng.
Nhiên liệu hạt nhân cho các nhà máy điện hạt nhân có trọng lượng rất lớn, bởi vì... uranium là một trong những kim loại nặng nhất trên hành tinh. Trọng lượng riêng của nó lớn hơn thép 2,5 lần.
Nhà máy điện hạt nhân: nguyên lý vận hành
Nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân là gì? Nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân dựa trên phản ứng phân hạch dây chuyền của các nguyên tử của chất phóng xạ - uranium. Phản ứng này xảy ra trong lõi của lò phản ứng hạt nhân.
QUAN TRỌNG CẦN BIẾT:
Không đi sâu vào sự phức tạp của vật lý hạt nhân, nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân trông như thế này:
Sau khi khởi động lò phản ứng hạt nhân, các thanh hấp thụ được tháo ra khỏi thanh nhiên liệu, ngăn cản uranium phản ứng.
Sau khi tháo các thanh này ra, các neutron uranium bắt đầu tương tác với nhau.
Khi các neutron va chạm nhau, một vụ nổ nhỏ xảy ra ở cấp độ nguyên tử, năng lượng được giải phóng và các neutron mới sinh ra, một phản ứng dây chuyền bắt đầu xảy ra. Quá trình này tạo ra nhiệt.
Nhiệt được truyền đến chất làm mát. Tùy thuộc vào loại chất làm mát, nó biến thành hơi nước hoặc khí làm quay tuabin.
Tuabin dẫn động một máy phát điện. Chính anh ta là người thực sự tạo ra dòng điện.
Nếu bạn không theo dõi quá trình, các neutron uranium có thể va chạm với nhau cho đến khi chúng làm nổ tung lò phản ứng và đập tan toàn bộ nhà máy điện hạt nhân thành những mảnh vụn. Quá trình này được điều khiển bởi các cảm biến máy tính. Chúng phát hiện sự gia tăng nhiệt độ hoặc thay đổi áp suất trong lò phản ứng và có thể tự động dừng phản ứng.
Nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân khác với nhà máy nhiệt điện (nhiệt điện) như thế nào?
Có sự khác biệt trong công việc chỉ trong giai đoạn đầu tiên. Trong nhà máy điện hạt nhân, chất làm mát nhận nhiệt từ sự phân hạch của các nguyên tử nhiên liệu uranium; trong nhà máy nhiệt điện, chất làm mát nhận nhiệt từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hữu cơ (than, khí đốt hoặc dầu). Sau khi nguyên tử uranium hoặc khí và than đã giải phóng nhiệt, sơ đồ vận hành của nhà máy điện hạt nhân và nhà máy nhiệt điện đều giống nhau.
Các loại lò phản ứng hạt nhân
Cách một nhà máy điện hạt nhân vận hành phụ thuộc vào cách thức hoạt động chính xác của lò phản ứng hạt nhân. Ngày nay có hai loại lò phản ứng chính, được phân loại theo phổ của tế bào thần kinh:
Lò phản ứng neutron chậm, còn được gọi là lò phản ứng nhiệt.
Để vận hành, uranium 235 được sử dụng, trải qua các giai đoạn làm giàu, tạo ra các viên uranium, v.v. Ngày nay, phần lớn các lò phản ứng sử dụng neutron chậm.
Lò phản ứng neutron nhanh.
Những lò phản ứng này là tương lai, bởi vì... Họ hoạt động trên uranium-238, vốn có bản chất rất lớn và không cần thiết phải làm giàu nguyên tố này. Nhược điểm duy nhất của các lò phản ứng như vậy là chi phí thiết kế, xây dựng và khởi động rất cao. Ngày nay, các lò phản ứng neutron nhanh chỉ hoạt động ở Nga.
Chất làm mát trong lò phản ứng neutron nhanh là thủy ngân, khí, natri hoặc chì. 
Lò phản ứng neutron chậm mà tất cả các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới sử dụng ngày nay cũng có nhiều loại.
Tổ chức IAEA (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế) đã tạo ra bảng phân loại riêng của mình, bảng phân loại này thường được sử dụng nhiều nhất trong ngành năng lượng hạt nhân toàn cầu. Do nguyên lý vận hành của nhà máy điện hạt nhân phần lớn phụ thuộc vào việc lựa chọn chất làm mát và chất điều tiết nên IAEA đã phân loại dựa trên những khác biệt này.
Từ quan điểm hóa học, deuterium oxit là chất điều tiết và chất làm mát lý tưởng, bởi vì các nguyên tử của nó tương tác hiệu quả nhất với neutron của uranium so với các chất khác. Nói một cách đơn giản, nước nặng thực hiện nhiệm vụ của mình với tổn thất tối thiểu và mang lại kết quả tối đa. Tuy nhiên, việc sản xuất nó tốn kém tiền bạc, trong khi nước “ánh sáng” thông thường và nước quen thuộc lại dễ sử dụng hơn nhiều.
Một vài sự thật về lò phản ứng hạt nhân...
Thật thú vị khi một lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân phải mất ít nhất 3 năm để xây dựng!
Để xây dựng một lò phản ứng, bạn cần thiết bị hoạt động bằng dòng điện 210 kiloamp, cao gấp một triệu lần dòng điện có thể giết chết một người.
Một vỏ (bộ phận cấu trúc) của lò phản ứng hạt nhân nặng 150 tấn. Có 6 yếu tố như vậy trong một lò phản ứng.
Lò phản ứng nước áp lực
Nhìn chung, chúng ta đã tìm hiểu cách thức hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân; để hiểu rõ mọi thứ, hãy xem cách thức hoạt động của lò phản ứng hạt nhân nước áp lực phổ biến nhất.
Ngày nay trên toàn thế giới, các lò phản ứng nước áp lực thế hệ 3+ được sử dụng. Chúng được coi là đáng tin cậy và an toàn nhất.
Tất cả các lò phản ứng nước điều áp trên thế giới, trong suốt nhiều năm hoạt động, đã tích lũy hơn 1000 năm hoạt động không gặp sự cố và chưa bao giờ có những sai lệch nghiêm trọng. 
Cấu trúc của nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng nước điều áp ngụ ý rằng nước cất được làm nóng đến 320 độ tuần hoàn giữa các thanh nhiên liệu. Để ngăn nó chuyển sang trạng thái hơi, nó được giữ ở áp suất 160 atm. Sơ đồ nhà máy điện hạt nhân gọi nó là nước mạch sơ cấp.
Nước nóng đi vào máy tạo hơi nước và tỏa nhiệt cho nước mạch thứ cấp, sau đó nó lại “quay trở lại” lò phản ứng. Nhìn bề ngoài, có vẻ như các ống nước của mạch thứ nhất tiếp xúc với các ống khác - nước của mạch thứ hai, chúng truyền nhiệt cho nhau nhưng nước không tiếp xúc với nhau. Các ống tiếp xúc.
Do đó, khả năng bức xạ đi vào mạch nước thứ cấp sẽ tham gia thêm vào quá trình tạo ra điện sẽ bị loại trừ.
An toàn vận hành NPP
Sau khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của nhà máy điện hạt nhân, chúng ta phải hiểu nguyên lý hoạt động của an toàn. Việc thiết kế các nhà máy điện hạt nhân ngày nay đòi hỏi phải tăng cường chú ý đến các quy tắc an toàn.
Chi phí an toàn NPP chiếm khoảng 40% tổng chi phí của nhà máy. 
Thiết kế nhà máy điện hạt nhân bao gồm 4 rào cản vật lý ngăn chặn sự phát tán chất phóng xạ. Những rào cản này để làm gì? Vào đúng thời điểm, có thể dừng phản ứng hạt nhân, đảm bảo loại bỏ nhiệt liên tục khỏi lõi và chính lò phản ứng, đồng thời ngăn chặn việc giải phóng các hạt nhân phóng xạ ra ngoài khu vực ngăn chặn (vùng kín).
- Rào cản đầu tiên là sức mạnh của viên uranium.Điều quan trọng là chúng không bị phá hủy bởi nhiệt độ cao trong lò phản ứng hạt nhân. Phần lớn cách thức hoạt động của một nhà máy điện hạt nhân phụ thuộc vào cách các viên uranium được “nung” trong giai đoạn sản xuất ban đầu. Nếu các viên nhiên liệu uranium không được nung đúng cách, phản ứng của các nguyên tử uranium trong lò phản ứng sẽ khó lường.
- Rào cản thứ hai là độ kín của thanh nhiên liệu. Các ống zirconium phải được bịt kín; nếu bị hỏng thì tốt nhất lò phản ứng sẽ bị hỏng và công việc sẽ dừng lại, tệ nhất là mọi thứ sẽ bay lên không trung.
- Rào chắn thứ ba là thùng lò phản ứng bằng thép bền bỉ a, (cùng một tòa tháp lớn - vùng kín) nơi “chứa” tất cả các quá trình phóng xạ. Nếu vỏ bị hư hỏng, bức xạ sẽ thoát vào khí quyển.
- Rào cản thứ tư là thanh bảo vệ khẩn cấp. Các thanh có bộ điều tiết được treo phía trên lõi bằng nam châm, có thể hấp thụ toàn bộ neutron trong 2 giây và dừng phản ứng dây chuyền.
Nếu mặc dù thiết kế một nhà máy điện hạt nhân với nhiều cấp độ bảo vệ nhưng không thể làm mát lõi lò phản ứng đúng lúc và nhiệt độ nhiên liệu tăng lên 2600 độ thì hy vọng cuối cùng của hệ thống an toàn sẽ xuất hiện. - cái gọi là bẫy tan chảy.
Thực tế là ở nhiệt độ này, đáy thùng lò phản ứng sẽ tan chảy, và tất cả phần còn lại của nhiên liệu hạt nhân và các cấu trúc nóng chảy sẽ chảy vào một chiếc “thủy tinh” đặc biệt lơ lửng phía trên lõi lò phản ứng.
Bẫy tan chảy được làm lạnh và chống cháy. Nó chứa đầy cái gọi là "vật liệu hy sinh", dần dần ngăn chặn phản ứng phân hạch dây chuyền.
Do đó, thiết kế nhà máy điện hạt nhân bao hàm nhiều mức độ bảo vệ, gần như loại bỏ hoàn toàn mọi khả năng xảy ra tai nạn.
Lịch sử chế tạo bom nguyên tử, và đặc biệt là vũ khí, bắt đầu vào năm 1939, với khám phá của Joliot Curie. Chính từ thời điểm này, các nhà khoa học nhận ra rằng phản ứng dây chuyền của uranium không chỉ có thể trở thành nguồn năng lượng khổng lồ mà còn trở thành một vũ khí khủng khiếp. Vì vậy, thiết kế bom nguyên tử dựa trên việc sử dụng năng lượng hạt nhân, năng lượng này được giải phóng trong phản ứng dây chuyền hạt nhân.
Cái sau ngụ ý quá trình phân hạch hạt nhân nặng hoặc phản ứng tổng hợp hạt nhân nhẹ. Do đó, bom nguyên tử là vũ khí hủy diệt hàng loạt, do trong thời gian ngắn nhất, một lượng năng lượng nội hạt nhân khổng lồ được giải phóng trong một không gian nhỏ. Khi bước vào quá trình này, người ta thường đánh dấu hai vị trí quan trọng.
Đầu tiên, đây là trung tâm của vụ nổ hạt nhân, nơi quá trình này trực tiếp diễn ra. Và thứ hai, đây là tâm chấn, vốn thể hiện hình chiếu của chính quá trình lên bề mặt (đất hoặc nước). Ngoài ra, một vụ nổ hạt nhân còn giải phóng một lượng năng lượng lớn đến mức khi nó chiếu xuống trái đất sẽ xuất hiện những chấn động địa chấn. Và phạm vi lan truyền của những rung động như vậy là vô cùng lớn, mặc dù chúng chỉ gây ra thiệt hại đáng kể cho môi trường ở khoảng cách chỉ vài trăm mét.
Hơn nữa, điều đáng chú ý là một vụ nổ hạt nhân đi kèm với việc giải phóng một lượng nhiệt và ánh sáng lớn, tạo ra một tia sáng rực rỡ. Hơn nữa, sức mạnh của nó vượt quá nhiều lần sức mạnh của tia nắng mặt trời. Do đó, thiệt hại do ánh sáng và nhiệt có thể xảy ra ở khoảng cách thậm chí vài km.
Nhưng một loại thiệt hại cực kỳ nguy hiểm từ bom nguyên tử là bức xạ được tạo ra trong vụ nổ hạt nhân. Thời gian tiếp xúc với hiện tượng này ngắn, trung bình là 60 giây nhưng khả năng xuyên thấu của loại sóng này thật đáng kinh ngạc.
Về thiết kế bom nguyên tử, nó bao gồm một số thành phần khác nhau. Theo quy định, có hai yếu tố chính của loại vũ khí này: thân và hệ thống tự động hóa.
Vỏ chứa điện tích hạt nhân và tự động hóa, và chính nó thực hiện chức năng bảo vệ trước các loại ảnh hưởng khác nhau (cơ học, nhiệt, v.v.). Và vai trò của hệ thống tự động hóa là đảm bảo vụ nổ xảy ra vào một thời điểm được xác định rõ ràng chứ không phải sớm hơn hay muộn hơn. Hệ thống tự động hóa bao gồm các hệ thống như: kích nổ khẩn cấp; bảo vệ và gài bẫy; cung cấp điện; Cảm biến kích nổ và kích nổ điện tích.
Nhưng bom nguyên tử được phóng bằng tên lửa đạn đạo, hành trình và phòng không. Những thứ kia. vũ khí hạt nhân có thể là một phần của bom trên không, ngư lôi, mìn đất, v.v.
Và ngay cả hệ thống kích nổ của bom nguyên tử cũng có thể khác. Một trong những hệ thống đơn giản nhất là hệ thống phun, khi động lực gây ra vụ nổ hạt nhân là khi một viên đạn bắn trúng mục tiêu, sau đó là sự hình thành khối lượng siêu tới hạn. Loại bom nguyên tử này được kích nổ lần đầu tiên ở Hiroshima vào năm 1945, có chứa uranium. Ngược lại, quả bom thả xuống Nagasaki cùng năm đó là plutonium.
Sau màn trình diễn sống động về sức mạnh và sức mạnh của vũ khí nguyên tử, chúng ngay lập tức được xếp vào loại phương tiện hủy diệt hàng loạt nguy hiểm nhất. Nói về các loại vũ khí nguyên tử, cần phải nhắc đến rằng chúng được quyết định bởi kích cỡ của cỡ nòng. Vì vậy, hiện tại có ba cỡ nòng chính cho loại vũ khí này: nhỏ, lớn và trung bình. Sức mạnh của vụ nổ thường được đặc trưng bởi TNT tương đương. Ví dụ, một vũ khí nguyên tử cỡ nòng nhỏ có sức công phá tương đương vài nghìn tấn TNT. Và vũ khí nguyên tử mạnh hơn, chính xác hơn là cỡ nòng trung bình, đã lên tới hàng chục nghìn tấn TNT, và cuối cùng, loại sau này đã được tính bằng hàng triệu. Nhưng đồng thời, không nên nhầm lẫn giữa khái niệm vũ khí nguyên tử và vũ khí hydro, chúng thường được gọi chung là vũ khí hạt nhân. Sự khác biệt chính giữa vũ khí nguyên tử và vũ khí hydro là phản ứng phân hạch hạt nhân của một số nguyên tố nặng, chẳng hạn như plutonium và uranium. Và vũ khí hydro liên quan đến quá trình tổng hợp hạt nhân nguyên tử của nguyên tố này thành nguyên tố khác, tức là. heli từ hydro.
Vụ thử bom nguyên tử đầu tiên
Cuộc thử nghiệm vũ khí nguyên tử đầu tiên được quân đội Mỹ thực hiện vào ngày 16/7/1945 tại nơi có tên Almogordo, cho thấy toàn bộ sức mạnh của năng lượng nguyên tử. Sau đó, những quả bom nguyên tử mà lực lượng Mỹ cung cấp được chất lên tàu chiến và đưa tới bờ biển Nhật Bản. Việc chính phủ Nhật Bản từ chối tham gia đối thoại hòa bình đã tạo điều kiện cho việc chứng minh bằng hành động toàn bộ sức mạnh của vũ khí nguyên tử, nạn nhân của nó đầu tiên là thành phố Hiroshima và sau đó là Nagasaki. Vì vậy, vào ngày 6 tháng 8 năm 1945, lần đầu tiên vũ khí nguyên tử được sử dụng vào dân thường, kết quả là thành phố gần như bị xóa sổ bởi sóng xung kích. Hơn một nửa cư dân của thành phố đã chết trong những ngày đầu tiên của cuộc tấn công nguyên tử, và tổng cộng có khoảng hai trăm bốn mươi nghìn người. Và chỉ bốn ngày sau, hai chiếc máy bay chở hàng nguy hiểm đã rời căn cứ quân sự Hoa Kỳ cùng một lúc, mục tiêu là Kokura và Nagasaki. Và nếu Kokura chìm trong làn khói không thể xuyên thủng là mục tiêu khó khăn, thì ở Nagasaki mục tiêu đã bị bắn trúng. Cuối cùng, quả bom nguyên tử ở Nagasaki trong những ngày đầu tiên đã giết chết 73 nghìn người vì bị thương và nhiễm phóng xạ; danh sách 35 nghìn người đã được thêm vào những nạn nhân này. Hơn nữa, cái chết của những nạn nhân cuối cùng khá đau đớn, vì tác động của bức xạ có sức tàn phá khủng khiếp.
Các yếu tố phá hủy vũ khí nguyên tử
Vì vậy, vũ khí nguyên tử có nhiều kiểu hủy diệt; ánh sáng, bức xạ, sóng xung kích, bức xạ xuyên thấu và xung điện từ. Khi bức xạ ánh sáng được tạo ra sau vụ nổ vũ khí hạt nhân, sau đó biến thành sức nóng hủy diệt. Tiếp theo là đến lượt ô nhiễm phóng xạ, chỉ nguy hiểm trong vài giờ đầu sau vụ nổ. Sóng xung kích được coi là giai đoạn nguy hiểm nhất của vụ nổ hạt nhân vì nó gây ra thiệt hại to lớn cho nhiều tòa nhà, thiết bị và con người chỉ trong vài giây. Nhưng bức xạ xuyên thấu rất nguy hiểm cho cơ thể con người và thường gây ra bệnh tật do phóng xạ. Một xung điện từ tấn công thiết bị. Tổng hợp lại, tất cả những điều này làm cho vũ khí nguyên tử trở nên rất nguy hiểm.
Triều Tiên đe dọa Mỹ thử bom hydro siêu mạnh ở Thái Bình Dương. Nhật Bản, quốc gia có thể bị thiệt hại do các cuộc thử nghiệm, cho rằng kế hoạch của Triều Tiên là hoàn toàn không thể chấp nhận được. Tổng thống Donald Trump và Kim Jong-un tranh luận trong các cuộc phỏng vấn và nói về xung đột quân sự mở. Dành cho những người chưa hiểu về vũ khí hạt nhân nhưng muốn tìm hiểu, The Futurist đã biên soạn một hướng dẫn.
Vũ khí hạt nhân hoạt động như thế nào?
Giống như một thanh thuốc nổ thông thường, bom hạt nhân sử dụng năng lượng. Chỉ có điều nó được giải phóng không phải trong phản ứng hóa học nguyên thủy mà trong các quá trình hạt nhân phức tạp. Có hai cách chính để khai thác năng lượng hạt nhân từ một nguyên tử. TRONG phân hạch hạt nhân hạt nhân nguyên tử phân rã thành hai mảnh nhỏ hơn có chứa neutron. Phản ứng tổng hợp hạt nhân – quá trình Mặt trời tạo ra năng lượng – bao gồm sự kết hợp của hai nguyên tử nhỏ hơn để tạo thành một nguyên tử lớn hơn. Trong bất kỳ quá trình phân hạch hoặc nhiệt hạch nào, một lượng lớn năng lượng nhiệt và bức xạ đều được giải phóng. Tùy thuộc vào việc sử dụng phản ứng phân hạch hay phản ứng tổng hợp hạt nhân, bom được chia thành hạt nhân (nguyên tử) Và nhiệt hạch .
Bạn có thể cho tôi biết thêm về phân hạch hạt nhân?
Vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima (1945)
Như bạn còn nhớ, một nguyên tử được tạo thành từ ba loại hạt hạ nguyên tử: proton, neutron và electron. Tâm của nguyên tử, gọi là cốt lõi , bao gồm proton và neutron. Proton mang điện tích dương, electron mang điện tích âm và neutron không mang điện tích gì cả. Tỷ lệ proton-electron luôn là một trên một, do đó nguyên tử nói chung có điện tích trung tính. Ví dụ, một nguyên tử carbon có sáu proton và sáu electron. Các hạt được giữ với nhau bởi một lực cơ bản - lực hạt nhân mạnh .
Các tính chất của một nguyên tử có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào số lượng hạt khác nhau mà nó chứa. Nếu thay đổi số proton thì sẽ có nguyên tố hóa học khác. Nếu bạn thay đổi số neutron, bạn sẽ nhận được đồng vị cùng một yếu tố mà bạn có trong tay. Ví dụ, carbon có ba đồng vị: 1) carbon-12 (sáu proton + sáu neutron), là dạng ổn định và phổ biến của nguyên tố này, 2) carbon-13 (sáu proton + bảy neutron), ổn định nhưng hiếm và 3) carbon -14 (sáu proton + tám neutron), rất hiếm và không ổn định (hoặc có tính phóng xạ).
Hầu hết các hạt nhân nguyên tử đều ổn định, nhưng một số không ổn định (phóng xạ). Những hạt nhân này tự phát phát ra các hạt mà các nhà khoa học gọi là bức xạ. Quá trình này được gọi là phân rã phóng xạ . Có ba loại phân rã:
Phân rã alpha : Hạt nhân phát ra một hạt alpha - hai proton và hai neutron liên kết với nhau. phân rã beta : Neutron biến thành proton, electron và phản neutrino. Electron thoát ra là hạt beta. Phân hạch tự phát: hạt nhân phân rã thành nhiều phần và phát ra neutron, đồng thời phát ra một xung năng lượng điện từ - tia gamma. Loại phân rã thứ hai được sử dụng trong bom hạt nhân. Các neutron tự do phát ra do quá trình phân hạch bắt đầu phản ứng dây chuyền , giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.
Bom hạt nhân được làm từ gì?
Chúng có thể được chế tạo từ uranium-235 và plutonium-239. Uranium xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng hỗn hợp của ba đồng vị: 238 U (99,2745% uranium tự nhiên), 235 U (0,72%) và 234 U (0,0055%). Loại 238 U phổ biến nhất không hỗ trợ phản ứng dây chuyền: chỉ 235 U mới có khả năng làm được điều này. Để đạt được sức nổ tối đa, hàm lượng 235 U trong quá trình “làm đầy” bom phải ít nhất là 80%. Do đó, uranium được sản xuất nhân tạo làm giàu . Để làm điều này, hỗn hợp các đồng vị uranium được chia thành hai phần sao cho một trong số chúng chứa hơn 235 U.
Thông thường, quá trình tách đồng vị để lại rất nhiều uranium nghèo không thể trải qua phản ứng dây chuyền nhưng có một cách để làm được điều đó. Thực tế là plutonium-239 không tồn tại trong tự nhiên. Nhưng nó có thể thu được bằng cách bắn phá 238 U bằng neutron.
Sức mạnh của họ được đo lường như thế nào?
Sức mạnh của điện tích hạt nhân và nhiệt hạch được đo bằng đơn vị tương đương TNT - lượng trinitrotoluene phải được kích nổ để thu được kết quả tương tự. Nó được đo bằng kiloton (kt) và megaton (Mt). Hiệu suất của vũ khí hạt nhân siêu nhỏ chưa đến 1 kt, trong khi bom siêu mạnh mang lại hiệu suất hơn 1 tấn.
Theo nhiều nguồn tin, sức mạnh của "Bom Sa hoàng" của Liên Xô là từ 57 đến 58,6 megaton tương đương TNT; sức mạnh của quả bom nhiệt hạch mà CHDCND Triều Tiên thử nghiệm vào đầu tháng 9 là khoảng 100 kiloton.
Ai đã tạo ra vũ khí hạt nhân?
Nhà vật lý người Mỹ Robert Oppenheimer và Tướng Leslie Groves
Vào những năm 1930, nhà vật lý người Ý Enrico Fermi chứng minh rằng các nguyên tố bị neutron bắn phá có thể biến đổi thành các nguyên tố mới. Kết quả của công việc này là sự phát hiện neutron chậm , cũng như việc phát hiện ra các nguyên tố mới không có trong bảng tuần hoàn. Ngay sau phát hiện của Fermi, các nhà khoa học Đức Otto Hahn Và Fritz Strassmann bắn phá uranium bằng neutron, dẫn đến sự hình thành đồng vị phóng xạ của bari. Họ kết luận rằng neutron tốc độ thấp khiến hạt nhân uranium vỡ thành hai mảnh nhỏ hơn.
Công việc này đã kích thích tâm trí của cả thế giới. Tại Đại học Princeton Niels Bohr làm việc với John Wheeler để phát triển một mô hình giả thuyết về quá trình phân hạch. Họ cho rằng uranium-235 trải qua quá trình phân hạch. Cùng lúc đó, các nhà khoa học khác phát hiện ra rằng quá trình phân hạch thậm chí còn tạo ra nhiều neutron hơn. Điều này khiến Bohr và Wheeler đặt ra một câu hỏi quan trọng: liệu các neutron tự do được tạo ra bởi sự phân hạch có thể bắt đầu một phản ứng dây chuyền giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ hay không? Nếu đúng như vậy thì có thể tạo ra vũ khí có sức mạnh không thể tưởng tượng được. Giả định của họ đã được xác nhận bởi một nhà vật lý người Pháp Frederic Joliot-Curie . Kết luận của ông đã trở thành động lực cho sự phát triển trong việc chế tạo vũ khí hạt nhân.
Các nhà vật lý từ Đức, Anh, Mỹ và Nhật Bản đã nghiên cứu chế tạo vũ khí nguyên tử. Trước khi bắt đầu Thế chiến thứ hai Albert Einstein viết thư cho Tổng thống Mỹ Franklin Roosevelt rằng Đức Quốc xã có kế hoạch tinh chế uranium-235 và chế tạo bom nguyên tử. Bây giờ hóa ra Đức còn lâu mới thực hiện được phản ứng dây chuyền: họ đang chế tạo một quả bom “bẩn”, có tính phóng xạ cao. Dù vậy, chính phủ Mỹ đã dồn mọi nỗ lực để tạo ra bom nguyên tử càng sớm càng tốt. Dự án Manhattan được khởi động, do nhà vật lý người Mỹ đứng đầu Robert Oppenheimer và chung Leslie Groves . Nó có sự tham dự của các nhà khoa học nổi tiếng di cư từ châu Âu. Đến mùa hè năm 1945, vũ khí nguyên tử được tạo ra dựa trên hai loại vật liệu phân hạch - uranium-235 và plutonium-239. Một quả bom, quả bom plutonium “Thing”, đã được phát nổ trong quá trình thử nghiệm, và hai quả bom khác, quả bom uranium “Baby” và quả bom plutonium “Fat Man” đã được thả xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản.
Bom nhiệt hạch hoạt động như thế nào và ai đã phát minh ra nó?
Bom nhiệt hạch dựa trên phản ứng phản ứng tổng hợp hạt nhân . Không giống như phản ứng phân hạch hạt nhân, có thể xảy ra một cách tự phát hoặc cưỡng bức, phản ứng tổng hợp hạt nhân là không thể nếu không có nguồn cung cấp năng lượng bên ngoài. Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương nên chúng đẩy nhau. Tình huống này được gọi là rào cản Coulomb. Để vượt qua lực đẩy, những hạt này phải được tăng tốc đến tốc độ điên cuồng. Điều này có thể được thực hiện ở nhiệt độ rất cao - khoảng vài triệu Kelvin (do đó có tên như vậy). Có ba loại phản ứng nhiệt hạch: tự duy trì (diễn ra ở độ sâu của các ngôi sao), được kiểm soát và không được kiểm soát hoặc nổ - chúng được sử dụng trong bom hydro.
Ý tưởng về một quả bom có phản ứng tổng hợp nhiệt hạch được khởi xướng bởi điện tích nguyên tử đã được Enrico Fermi đề xuất với đồng nghiệp của mình Edward Teller trở lại năm 1941, khi bắt đầu Dự án Manhattan. Tuy nhiên, ý tưởng này không được yêu cầu vào thời điểm đó. Sự phát triển của Teller đã được cải thiện Stanislav Ulam , biến ý tưởng về bom nhiệt hạch trở nên khả thi trong thực tế. Năm 1952, thiết bị nổ nhiệt hạch đầu tiên được thử nghiệm trên đảo san hô Enewetak trong Chiến dịch Ivy Mike. Tuy nhiên, đó là mẫu phòng thí nghiệm, không phù hợp để chiến đấu. Một năm sau, Liên Xô cho nổ quả bom nhiệt hạch đầu tiên trên thế giới, được lắp ráp theo thiết kế của các nhà vật lý Andrey Sakharov Và Yulia Kharitona . Thiết bị này trông giống như một chiếc bánh nhiều lớp nên vũ khí đáng gờm này được đặt biệt danh là “Puff”. Trong quá trình phát triển hơn nữa, quả bom mạnh nhất trên Trái đất, “Tsar Bomba” hay “Mẹ của Kuzka” đã ra đời. Vào tháng 10 năm 1961, nó được thử nghiệm trên quần đảo Novaya Zemlya.
Bom nhiệt hạch được làm bằng gì?
Nếu bạn nghĩ rằng hydro và bom nhiệt hạch là những thứ khác nhau, bạn đã nhầm. Những từ này đồng nghĩa. Đó là hydro (hay đúng hơn là các đồng vị của nó - deuterium và tritium) cần thiết để thực hiện phản ứng nhiệt hạch. Tuy nhiên, có một khó khăn: để kích nổ bom hydro, trước tiên cần phải đạt được nhiệt độ cao trong vụ nổ hạt nhân thông thường - chỉ khi đó hạt nhân nguyên tử mới bắt đầu phản ứng. Vì vậy, trong trường hợp bom nhiệt hạch, thiết kế đóng một vai trò lớn.
Hai kế hoạch được biết đến rộng rãi. Đầu tiên là món “bánh phồng” của Sakharov. Ở trung tâm là một ngòi nổ hạt nhân, được bao quanh bởi các lớp lithium deuteride trộn với tritium, xen kẽ với các lớp uranium đã được làm giàu. Thiết kế này giúp có thể đạt được công suất trong vòng 1 Mt. Thứ hai là kế hoạch Teller-Ulam của Mỹ, trong đó bom hạt nhân và đồng vị hydro được đặt riêng biệt. Nó trông như thế này: bên dưới có một thùng chứa hỗn hợp deuterium và tritium lỏng, ở giữa có một “bugi đánh lửa” - một thanh plutonium, và trên cùng - một điện tích hạt nhân thông thường, và tất cả những thứ này nằm trong một vỏ kim loại nặng (ví dụ, uranium nghèo). Các neutron nhanh được tạo ra trong vụ nổ gây ra phản ứng phân hạch nguyên tử trong vỏ uranium và bổ sung năng lượng vào tổng năng lượng của vụ nổ. Việc bổ sung thêm các lớp deuteride lithium uranium-238 giúp có thể tạo ra các viên đạn có sức mạnh vô hạn. Năm 1953, nhà vật lý Liên Xô Victor Davidenko đã vô tình lặp lại ý tưởng của Teller-Ulam, và trên cơ sở đó, Sakharov đã nghĩ ra một kế hoạch gồm nhiều giai đoạn giúp tạo ra vũ khí có sức mạnh chưa từng có. Mẹ của Kuzka đã làm việc chính xác theo kế hoạch này.
Ngoài ra còn có những quả bom nào nữa?
Ngoài ra còn có neutron, nhưng điều này nói chung là đáng sợ. Về cơ bản, bom neutron là bom nhiệt hạch công suất thấp, trong đó 80% năng lượng nổ là bức xạ (bức xạ neutron). Nó trông giống như một điện tích hạt nhân năng lượng thấp thông thường, được thêm vào một khối có đồng vị berili, một nguồn neutron. Khi điện tích hạt nhân phát nổ, phản ứng nhiệt hạch sẽ được kích hoạt. Loại vũ khí này được phát triển bởi một nhà vật lý người Mỹ Samuel Cohen . Người ta tin rằng vũ khí neutron tiêu diệt mọi sinh vật sống, ngay cả trong những nơi trú ẩn, nhưng phạm vi hủy diệt của những vũ khí đó là nhỏ, vì bầu khí quyển phân tán các dòng neutron nhanh và sóng xung kích mạnh hơn ở khoảng cách lớn.
Còn bom coban thì sao?
Không, con trai, điều này thật tuyệt vời. Chính thức thì không có quốc gia nào có bom coban. Về mặt lý thuyết, đây là một quả bom nhiệt hạch có vỏ coban, đảm bảo khu vực bị ô nhiễm phóng xạ mạnh ngay cả khi vụ nổ hạt nhân tương đối yếu. 510 tấn coban có thể lây nhiễm toàn bộ bề mặt Trái đất và tiêu diệt mọi sự sống trên hành tinh. nhà vật lý Leo Szilard , người đã mô tả thiết kế giả định này vào năm 1950, gọi nó là "Cỗ máy Ngày tận thế".
Cái gì hay hơn: bom hạt nhân hay nhiệt hạch?
Mô hình thật của "Tsar Bomba"
Bom hydro tiên tiến và công nghệ tiên tiến hơn nhiều so với bom nguyên tử. Sức nổ của nó vượt xa sức nổ của nguyên tử và chỉ bị giới hạn bởi số lượng thành phần có sẵn. Trong phản ứng nhiệt hạch, mỗi nucleon (được gọi là hạt nhân cấu thành, proton và neutron) giải phóng nhiều năng lượng hơn so với phản ứng hạt nhân. Ví dụ, sự phân hạch của hạt nhân uranium tạo ra 0,9 MeV (megaelectronvolt) trên mỗi nucleon và phản ứng tổng hợp hạt nhân helium từ hạt nhân hydro giải phóng năng lượng 6 MeV.
Như bom giaođến mục tiêu?
Lúc đầu, chúng được thả từ máy bay, nhưng hệ thống phòng không không ngừng được cải tiến và việc cung cấp vũ khí hạt nhân theo cách này hóa ra là không khôn ngoan. Với sự phát triển của sản xuất tên lửa, mọi quyền cung cấp vũ khí hạt nhân đã được chuyển giao cho tên lửa đạn đạo và hành trình của nhiều căn cứ khác nhau. Vì vậy, bom bây giờ không có nghĩa là bom mà là đầu đạn.
Người ta tin rằng bom hydro của Triều Tiên quá lớn để có thể gắn lên tên lửa - vì vậy nếu CHDCND Triều Tiên quyết định thực hiện lời đe dọa, nó sẽ được vận chuyển bằng tàu đến địa điểm nổ.
Hậu quả của chiến tranh hạt nhân là gì?
Hiroshima và Nagasaki chỉ là một phần nhỏ của ngày tận thế có thể xảy ra. Ví dụ, giả thuyết “mùa đông hạt nhân” đã được biết đến, được đưa ra bởi nhà vật lý thiên văn người Mỹ Carl Sagan và nhà địa vật lý Liên Xô Georgy Golitsyn. Người ta cho rằng vụ nổ của một số đầu đạn hạt nhân (không phải ở sa mạc hay vùng nước mà ở các khu vực đông dân cư) sẽ gây ra nhiều đám cháy, một lượng lớn khói và bồ hóng sẽ tràn vào bầu khí quyển, dẫn đến hiện tượng lạnh đi toàn cầu. Giả thuyết này đã bị chỉ trích khi so sánh hiệu ứng này với hoạt động của núi lửa, vốn ít ảnh hưởng đến khí hậu. Ngoài ra, một số nhà khoa học lưu ý rằng hiện tượng nóng lên toàn cầu có nhiều khả năng xảy ra hơn là nguội đi - mặc dù cả hai bên đều hy vọng rằng chúng ta sẽ không bao giờ biết được.
Vũ khí hạt nhân có được phép không?
Sau cuộc chạy đua vũ trang vào thế kỷ 20, các quốc gia đã tỉnh táo và quyết định hạn chế sử dụng vũ khí hạt nhân. Liên Hợp Quốc đã thông qua các hiệp ước về không phổ biến vũ khí hạt nhân và cấm thử hạt nhân (các hiệp ước sau này không được các cường quốc hạt nhân non trẻ là Ấn Độ, Pakistan và CHDCND Triều Tiên ký kết). Vào tháng 7 năm 2017, một hiệp ước mới về cấm vũ khí hạt nhân đã được thông qua.
Điều đầu tiên của hiệp ước nêu rõ: “Mỗi quốc gia thành viên cam kết không bao giờ trong bất kỳ trường hợp nào phát triển, thử nghiệm, sản xuất, chế tạo, mua, sở hữu hoặc dự trữ vũ khí hạt nhân hoặc các thiết bị nổ hạt nhân khác”.
Tuy nhiên, tài liệu này sẽ không có hiệu lực cho đến khi được 50 bang phê chuẩn.