Недавно в новостных лентах информационных агентств появилась информация о том, что в Китае испытана «неядерная водородная бомба». Однако внимание общественности привлекло другое событие, связанное с соединением под названием «гидрид магния».
Гидрид магния — это соединение, которое уже давно привлекает внимание учёных как перспективный способ хранения водорода. Этот газ составляет 7,66% от удельной массы соединения, что на самом деле очень много, ведь водород почти в 11 раз легче воздуха.
Однако получить гидрид магния так же сложно, как, например, искусственные алмазы. Точнее, так думали.
Но есть один нюанс: ежегодно в мире получают всего несколько граммов этого соединения.
«Гидрид магния получают реакцией магния с водородом при температуре 570 °С и давлении около 200 атмосфер в присутствии катализатора — иодида магния (выход реакции 60%)».
Вопрос: как же тогда в Китае получили 2 килограмма этого вещества?
Оказывается, существует ещё один способ получения гидрида магния. Он заключается в реакции гидрида лития LiH с магнийалкилами. Однако это соединение пока существует только в лабораториях и не имеет практического применения, поэтому никто не занимался разработкой методов его промышленного производства.
Есть и другие соединения, которые могут служить той же цели.
Но Китай решил начать массовое производство гидрида магния. Новый завод способен ежегодно выпускать 150 тонн этого вещества. В отличие от сложных лабораторных методов, новый способ производства безопасен и недорог.
В этом деле есть один любопытный аспект — кто именно проводил испытания. Разработка была выполнена Китайской государственной судостроительной корпорацией (CSSC). Да, вы не ослышались, речь действительно идёт о судостроительной компании.
Но зачем судостроителям понадобилось разрабатывать взрывные устройства? На самом деле, бомба — это не основная цель. CSSC изучает возможность использования гидрида магния в качестве топлива для подводных лодок и кораблей. Теперь вы понимаете, почему были проведены испытания на полигоне. Цель состояла в том, чтобы проверить, а что если… скажем так, всё пойдёт не по плану.
СМИ представили это событие как революцию в области водородных бомб. Есть ли у этого реальные перспективы? С этим сложнее.
Не всё так просто, как кажется.
Принцип работы такого устройства основан на двухэтапном процессе. Сначала гидрид магния распыляется на большой площади в виде мелкого порошка. При этом гидрид магния начинает выделять водород. Затем следует огненный фронт, который нагревает частицы вещества в воздухе.
Важно отметить один момент.
Гидрид магния — это стабильное соединение. Он представляет собой твёрдое белое вещество, которое нелетучее. Гидрид магния плохо растворяется в воде и активно взаимодействует со спиртами. Он разлагается при нагревании свыше 287 градусов, выделяя накопленный водород в атмосферу. Это свойство вызывает вопросы о его применении в качестве источника энергии.
Однако особенность применения этого свойства заключается в том, что, изменяя размер частиц, можно контролировать интенсивность и продолжительность горения. В теории, огненный шар может гореть дольше двух секунд. Также стоит обратить внимание на температуру горения.
У водорода она выше 2000 градусов. Это больше, чем у большинства металлов. Поскольку водород — это газ, такие заряды могут проникать внутрь укрытий, если они не полностью герметичны.
Здесь, вероятно, кто-то заметил сходство с другой технологией.
Принцип действия действительно похож на российские термобарические снаряды. Но есть одно важное различие. Новость, которая была так громко представлена в СМИ, оказалась обманом.
Заряд изначально создавался не для использования в качестве бомбы. По крайней мере, на уровне учёных и инженеров. А вот что решили крупные руководители Китайской государственной судостроительной корпорации (CSSC), маркетологи, СМИ и партия — одному Богу известно.
Однако суть в следующем.
Да, температура в области взрыва превышает 1000 градусов Цельсия и держится в 15 раз дольше, чем у тротила. Принцип действия схож с термобарическими снарядами. Это действительно впечатляет.
Тем не менее у этой ситуации есть и обратная сторона, которая не так впечатляет. Дело в том, что ударная волна составила всего 40% от тротилового эквивалента. Это означает, что водородные термоядерные бомбы, как самое мощное оружие человечества, всё ещё в безопасности. Но это не единственный аспект.
Высокая температура, которая, по сообщениям СМИ, «способна плавить металл», — это хорошо. Однако, как вы понимаете, журналисты не могут знать, какие металлы плавятся за 2 секунды теплового воздействия.
Однако известно, что основным поражающим фактором взрыва является ударная волна и разлёт осколков. Хотя это справедливо только для тротила и других видов взрывчатых веществ. Термобарические снаряды являются рекордсменами по ударной волне. И в этом качестве китайский заряд явно уступает.
Главным поражающим фактором этого типа боеприпасов является давление и способность проникать в любые места, куда проникает воздух, а также высокая температура. Давление в зоне действия таких снарядов достигает 50 атмосфер. При этом ударная волна у таких смесей выше, чем у тротила.
Знаете ли вы, что ещё роднит их с китайским зарядом на основе гидрида магния?
Термобарический боеприпас работает иначе, в один этап. Взрыв гексогена высвобождает смесь горючего металла и окислителя, которая воспламеняется. В качестве горючего металла могут использоваться магний, алюминий, кремний, бор, титан, цирконий или литий. Важно, чтобы количество горючего металла было больше, чем может вступить в реакцию с окислителем. Тогда несгоревшие частицы металла разлетаются на большое расстояние от места взрыва и догорают в воздухе, достигая температуры до 3000 градусов.
Как сказал классик: всё уже было изобретено до нас. Однако истинная цель китайских испытаний, задуманная разработчиками, была совсем иной.
В поисках новых источников энергии
CSSC ищет альтернативные виды топлива для своих подводных лодок. Одним из перспективных вариантов является водород.
Однако, водород — это сложное и опасное вещество для хранения и транспортировки. Он может проникать в малейшие поры, разрушая металлы и требуя высокого давления для поддержания жидкой формы.
Существуют способы хранения водорода в связанном виде с другими веществами, например, с магнием. Но это не решает проблему полностью. Для того чтобы соединение водорода с магнием распалось, необходима температура в 300 градусов. Это требует значительных энергозатрат.
Кроме того, если температура в какой-то области достигнет 500 градусов, то одновременно воспламенится и водород, и магний, который известен своей склонностью к горению. Также магний боится воды.
Китайская судостроительная корпорация, возможно, получила преимущество в этой области, так как у них много воды. Однако, гидрид магния слабо реагирует с водой, что делает его относительно безопасным.
Однако, это не решает вопрос о том, зачем специалистам понадобилось проводить подобные испытания. Вероятно, это было сделано для того, чтобы понять, как действовать в случае чрезвычайных ситуаций на подводных лодках.
Прямое военное применение гидрида магния не имеет большого значения. Он может быть использован только в зажигательных снарядах, хотя есть более эффективные порошки на основе металлов.
Более важным вопросом является экономическая целесообразность. Стоимость получения соединения пока неизвестна, но, учитывая, что завод рассчитан только на производство 150 тонн в год, можно предположить, что это будет дорогое удовольствие.
Таким образом, не стоит ожидать революционных изменений и чудес от мифического гидрида магния.
Только Вашингтон может позволить себе тратить миллиарды долларов на изомеры гафния, которые получаются в гомеопатических количествах в ускорителях частиц.
