Мир на пике – Мир в пике

Я не открою для многих «физиков» великой тайны, если скажу, что проблема термоядерной энергии – это проблема социальная. Ведь и в самом деле, вопрос термоядерной реакции и ее принципиальной осуществимости не лежит в плоскости «доказано / не доказано». И доказано, и показано, и взорвано. Более того – сейчас термоядерный заряд можно сделать очень маленьким и очень компактным, мощностью всего в несколько десятков килотонн.

В нашем представлении термоядерные заряды обычно ассоциируются с громадными мощностями, заданными гигантами вроде «Царь-бомбы» (более 57 мегатонн) или «Кастл Браво» и «Майк» (более 10 мегатонн каждый). Это именно так и было – в начале развития термоядерного оружия. Связан такой гигантизм термоядерных изделий с тем неприятным фактом, что все межконтинентальные баллистические ракеты и другие средства доставки тогда были немного «подслеповаты», и недостаток точности попадания первых ракет конструкторы компенсировали вот такими здоровенными молотками, как знаменитая «Кузькина мать» – она же «Царь-бомба».

Vade in pace

[105]

В целом же современный термоядерный заряд может быть достаточно скромного размера. Его минимальная мощность определяется скорее не самим термоядерным оружием, а «зажигалкой» – инициирующим ядерным зарядом и «стаканом бензина» – плутониевым запальным стержнем, расположенным в середине «бочки» с термоядерным горючим. В роли термоядерного горючего в современных бомбах выступает смесь дейтерия (уже знакомого нам изотопа ²H) и изотопа лития ⁶Li, который используется в современных термоядерных боеприпасах как замена весьма неудобного и капризного трития – изотопа ³H. Как мы помним, из лития-6 произвести тритий проще простого – было бы нейтронов побольше.

В чем проблема дейтерия и трития, и что решает нам литий-6?

Во-первых, при нормальной температуре и давлении все изотопы водорода – газы. Ни для бомбы, ни для электростанции это не особо удобно. Химическое же соединение лития с водородом – дейтрид лития ⁶LiD представляет собой белый кристаллический порошок.

Кроме того, сам по себе дейтрид лития совершенно не радиоактивен.

Во-вторых, при использовании дейтрида лития отпадает потребность в дефицитном и радиоактивном тритии, поскольку этот необходимый для термоядерной реакции изотоп синтезируется прямо в бомбе, из ⁶Li. Реакция тут простая и, что приятно, тоже идет с выделением энергии:

⁶₃Li + ¹₀n → ³₁H + ⁴₂He + E

Ну а затем, уже после образования трития из лития, нахватавшегося нейтронов от ядерной «зажигалки» и от плутониевого «стакана с бензином», у нас запускается и основная, уже знакомая нам реакция «дейтерий-тритий» (D+T), которая тоже поддает жару в общий выхлоп по энергии:

²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n + 17,6 MeV

Надо сказать, что советскую идею с дейтридом лития даже американцы смогли воспроизвести отнюдь не сразу. Первые американские термоядерные бомбы были с жидким дейтерием, который, ожидаемо, американцы были вынуждены охлаждать до температуры, близкой к абсолютному нулю.

Первый американский «Майк», взорванный ими 1 ноября 1952 года, был скорее не бомбой, а «домом, наполненным жидким водородом».

Назвать бомбой 74-тонное американское устройство можно было с большим трудом. «Майк» представлял собой громоздкое устройство размером с двухэтажный дом, да еще и с кучей дополнительных устройств вокруг, которые должны были обеспечивать подачу водорода при температуре чуть выше нуля градусов Кельвина.

Однако в «Майке» уже был реализован замечательный принцип, который потом позволит делать термоядерные бомбы и сколь угодно большими, и достаточно маленькими.

И тут мы должны будем посмотреть на СССР и понять, почему летом 1953 года русские стали завидовать американцам, а американцы начали завидовать русским. Потому что 12 августа 1953 года СССР таки рванул свою первую термоядерную бомбу – «слойку» из дейтрида лития.

Мощность взрыва «слойки» оставила 400 килотонн. Однако до сих пор не прекратились споры, был ли это настоящий термоядерный взрыв или лишь сверхмощный атомный. В схеме «слойка» инициирующий ядерный заряд – «зажигалка» – расположен в центре, и поэтому он не столько сжимает дейтрид лития, сколько разбрасывает его наружу. Увеличение количества термоядерной взрывчатки не приводит к увеличению мощности – она просто не успевает детонировать. Именно этим и ограничена предельная мощность данной схемы – самая мощная в мире «слойка» Orange Herald, взорванная англичанами 31 мая 1957 года, дала только 720 килотонн мощности. И, согласно современным оценкам, на реакцию синтеза в бомбе РДС-6с пришлось не более 20 % от суммарной мощности заряда. Основной же вклад во взрыв внесла реакция распада облученного быстрыми нейтронами оболочки бомбы из изотопа урана ²³⁸U, благодаря которому РДС-6с и открыла эру так называемых «грязных» бомб.

В общем, как и всегда в новом деле, испытание первой советской термоядерной бомбы принесло и радость прорыва, и кучу непредусмотренных физических эффектов, которые тут же превратились в социальные.