פצצה תרמו-גרעינית, המכונה גם פצצת מימן, או נשק H-כוח, שכוחו הנפיץ העצום נובע מתגובת שרשרת בלתי נשלטת בשליטה עצמית, בה איזוטופים של מימן משתלבים בטמפרטורות גבוהות במיוחד ויוצרים הליום בתהליך המכונה היתוך גרעיני. הטמפרטורות הגבוהות הנדרשות לתגובה מופקות על ידי פיצוץ פצצה אטומית.
נשק גרעיני: נשק תרמי גרעיני
ביוני 1948 מונה איגור י. תם לעמוד בראש קבוצת מחקר מיוחדת במכון לפיזיקה של PN לבדב (FIAN) לחקירת
פצצה תרמו-גרעינית שונה באופן מהותי מפצצת אטום בכך שהיא מנצלת את האנרגיה המשתחררת כששני גרעינים אטומיים קלים משלבים, או נתיכים, ליצירת גרעין כבד יותר. פצצת אטום, לעומת זאת, משתמשת באנרגיה המשתחררת כאשר גרעין אטומי כבד מתפצל, או ביקוע, לשני גרעינים קלים יותר. בנסיבות רגילות גרעינים אטומיים נושאים מטענים חשמליים חיוביים הפועלים להדחקת גרעינים אחרים בצורה חזקה ומונעים מהם להתקרב זה לזה. רק תחת טמפרטורות של מיליוני מעלות יכולים הגרעינים הטעונים לחיוב להשיג אנרגיה קינטית מספקת, או מהירות, כדי להתגבר על הדחייה החשמלית ההדדית שלהם ולהתקרב מספיק זה לזה כדי לשלב תחת משיכת הכוח הגרעיני לטווח הקצר. הגרעינים הקלים מאוד של אטומי מימן הם מועמדים אידיאליים לתהליך היתוך זה מכיוון שהם נושאים מטענים חיוביים חלשים ולכן יש להם פחות עמידות להתגבר עליהם.
גרעיני המימן שמשתלבים יחד ליצירת גרעיני הליום כבדים יותר חייבים לאבד חלק קטן מהמסה שלהם (בערך 0.63 אחוז) כדי "להשתלב יחד" באטום גדול אחד יותר. הם מאבדים את המסה הזו על ידי המרתה לחלוטין לאנרגיה, לפי הנוסחה המפורסמת של אלברט איינשטיין: E = mc 2. על פי נוסחה זו, כמות האנרגיה שנוצרה שווה לכמות המסה שמוסבת כפול מהירות האור בריבוע. האנרגיה המופקת בכך מהווה את כוחה הנפיץ של פצצת מימן.
Deuterium and tritium, שהם איזוטופים של מימן, מספקים גרעינים אינטראקציה אינטראקציה לתהליך ההיתוך. שני אטומי דיוטריום, שלכל אחד מהם פרוטון אחד וניוטרון אחד, או טריטיום, עם פרוטון אחד ושני נויטרונים, משתלבים במהלך תהליך ההיתוך ויוצרים גרעין הליום כבד יותר, שיש בו שני פרוטונים ואחד או שני נויטרונים. בפצצות תרמו-גרעניות נוכחיות, Deuteride ליתיום -6 משמש כדלק היתוך; זה הופך לטריטיום בתחילת תהליך ההיתוך.
בפצצה תרמו-גרעינית, תהליך הנפץ מתחיל בפיצוץ של מה שמכונה השלב הראשוני. זה מורכב מכמות קטנה יחסית של חומרי נפץ קונבנציונליים, שפיצוצם מפגיש אורניום מספיק ביקוע כדי ליצור תגובה של שרשרת ביקוע, אשר בתורו מייצרת פיצוץ נוסף וטמפרטורה של כמה מיליוני מעלות. הכוח והחום של פיצוץ זה משתקפים חזרה על ידי מיכל אורניום שמסביב ומנותבים לכיוון השלב המשני, המכיל את לוטריום -6 deuteride. החום העצום יוזם היתוך, והפיצוץ שהתקבל בשלב המשני מפוצץ את מיכל האורניום. הנויטרונים שמשתחררים מתגובת ההיתוך גורמים למיכל האורניום להתפצלות, אשר לרוב מהווה את מרבית האנרגיה המשתחררת מהפיצוץ ואשר מייצרת גם נשירה (הצבת חומרים רדיואקטיביים מהאטמוספרה) בתהליך. (פצצת נויטרונים היא מכשיר תרמו-גרעיני בו מיכל האורניום נעדר, ובכך מייצר הרבה פחות פיצוץ אך "קרינה מוגברת" קטלנית של נויטרונים.) כל סדרת הפיצוצים בפצצה תרמו-גרענית דורשת שבריר של שנייה.
פיצוץ תרמו-גרעיני מייצר פיצוץ, אור, חום וכמויות שונות של נשירה. הכוח הזעזועי של הפיצוץ עצמו מקבל צורה של גל הלם שמקרין מנקודת הפיצוץ במהירויות קוליות וזה יכול להרוס כל בניין ברדיוס של כמה מיילים. האור הלבן העז של הפיצוץ יכול לגרום לעיוורון תמידי לאנשים שמביטים בו ממרחק של עשרות מיילים. האור והחום העזים של הפיצוץ מכוונים לעץ וחומרים דליקים אחרים יצאו לטווח של קילומטרים רבים ויוצרים שריפות ענק שעלולות להתלכד לסופת אש. הנפילה הרדיואקטיבית מזהמת אוויר, מים ואדמה ועלולה להימשך שנים לאחר הפיצוץ; ההפצה שלה כמעט בכל העולם.
פצצות תרמו-גרעניות יכולות להיות חזקות במאות ואף באלפי פעמים מאשר בפצצות אטום. תפוקת הנפץ של פצצות אטום נמדדת בקילוטון שכל אחת מהן שווה לכוח הנפיץ של 1,000 טונות TNT. כוחם הנפיץ של פצצות מימן, לעומת זאת, מתבטא לעתים קרובות במגה-מטון שכל אחת מהן שווה לכוח הנפץ של 1,000,000 טונות TNT. פצצות מימן של יותר מ -50 מגה-טון פוצצו, אך כוחם הנפיץ של כלי הנשק המותקנים על טילים אסטרטגיים נע בדרך כלל בין 100 קילוטון ל -1.5 מגה-טון. ניתן לעשות פצצות תרמו-גרעניות קטנות מספיק (אורכן של כמה מטרים) בכדי להתאים לראשי נפץ של טילים בליסטיים בין יבשתיים; טילים אלה יכולים לנוע כמעט באמצע העולם תוך 20 או 25 דקות ויש להם מערכות הנחיה ממוחשבות כל כך מדויקות, כי הן יכולות לנחות במרחק כמה מאות מטרים מהיעד המיועד.
אדוארד טלר, סטניסלב מ 'אולאם ומדענים אמריקאים אחרים פיתחו את פצצת המימן הראשונה שנבדקה באטול אנוואטק ב -1 בנובמבר 1952. ברית המועצות ניסתה לראשונה פצצת מימן ב -12 באוגוסט 1953, ואחריה הממלכה המאוחדת במאי. 1957, סין (1967), וצרפת (1968). בשנת 1998 בדקה הודו "התקן תרמי גרעיני", שלפי ההערכה הוא פצצת מימן. בסוף שנות השמונים היו שם כ40,000- מכשירים תרמו-גרעיניים המאוחסנים בזירות של המדינות החמושות הגרעיניות בעולם. מספר זה ירד במהלך שנות התשעים. האיום ההרסני המאסיבי של כלי נשק אלה מהווה דאגה עיקרית בקרב אוכלוסיית העולם ומדינאיו מאז שנות החמישים. ראו גם בקרת נשק.
