Радиоактивные изотопы и их применение

В качестве заряда в атомной бомбе может использоваться уран 233 или уран 235, или плутоний 239. Атомный заряд до момента взрыва в бомбе разделяется на несколько частей (рис. 54) — на две части, что объясняется следующим. Атомный взрыв (цепная ядерная реакция) может произойти лишь тогда, когда количество урана или плутония вполне определенно. Наименьшее количество урана или плутония, при котором происходит атомный взрыв, называют критической массой. Критическая масса зависит от формы заряда, материала оболочки, а также от конструкции бомбы.

Так как хранить атомный заряд в количестве, равном или превышающем критическую массу, нельзя (в нем произойдет атомный взрыв), то его содержат в бомбе разделенным на несколько частей. В момент взрыва эти отдельные части соединяются в одно целое. Для соединения отдельных частей заряда в одно целое (для создания критической массы) и служит взрывающее устройство, состоящее из механизма дистанционного или ударного действия, детонаторов взрывчатого вещества и заряда обычного взрывчатого вещества (ВВ). При взрыве обычного ВВ отдельные части атомного заряда и будут соединены в одну компактную массу — равную или больше критической. Для того чтобы в этой критической массе урана или плутония в определенный момент времени под действием нейтронов началась цепная реакция, в конструкцию бомбы может быть включен источник нейтронов (на рис. 54 — не показан). Вместе с этим, чтобы возвратить в зону цепной реакции нейтроны, вылетевшие за ее пределы, имеется отражатель нейтронов.

Очевидно, не все ядра атомов урана или плутония успевают прореагировать при атомном взрыве. Часть вещества атомного заряда под действием высоких температуры и давления испаряется и разлетается без высвобождения ядерной энергии. Чтобы увеличить количество делящихся ядер (увеличить мощность взрыва), делают прочную оболочку бомбы, задерживающую разбрасывание заряда и отражающую часть нейтронов в зону цепной реакции.

Перейдем теперь к рассмотрению схемы устройства водородной бомбы, то есть атомного оружия взрывного действия, основанного на использовании термоядерной реакции. Как отмечалось выше, реакция соединения легких ядер может протекать только при очень высоких температурах, измеряемых миллионами градусов. Такую температуру можно в наземных условиях получить, взрывая атомную бомбу. Вот почему водородная бомба в своем составе имеет атомный заряд, при взрыве которого и создаются необходимые условия.

Схему устройства водородной бомбы можно себе представить так, как это показано на рис. 55. Здесь в оболочке содержится водородный заряд, который может представлять собой смесь изотопов водорода — дейтерия и трития в виде дейтерида лития и трития. Смесь этих изотопов и может являться основным зарядом бомбы.Кроме него, в бомбе имеется атомный заряд из урана или плутония (атомная бомба), играющего роль детонатора (взрывателя) основного заряда.

Рис. 55. Принципиальная схема устройства водородной бомбы

При сбрасывании водородной бомбы на заданной высоте первоначально срабатывает атомная бомба, при взрыве которой начинает протекать термоядерная реакция, т. е. взрыв основного водородного заряда. Все это длится миллионные доли секунды.

2. Виды атомных взрывов

Взрыв атомной или водородной бомб, снарядов, мин, торпед и т. д. может происходить на различных высотах от поверхности земли или воды или под землей (под водой). Высота взрыва зависит от цели его применения. Различают следующие виды атомных взрывов (рис. 56): воздушный, наземный (надводный), подземный и подводный.

Рис. 56. Различные виды атомных взрывов

Воздушным атомным взрывом называют такой взрыв, который происходит в воздухе на высоте нескольких сот метров от поверхности земли или воды. В этом случае эпицентром воздушного взрыва принято называть точку на поверхности земли (воды), над которой произошел воздушный атомный взрыв.

Если же атомный взрыв происходит на поверхности земли или невысоко над землей (на высоте нескольких десятков метров), то такой взрыв называют наземным — в первом случае контактным, а во втором неконтактным наземным взрывом.

Подземным, так же как и подводным, называют взрыв, происходящий под землей или под водой.

Внешняя картина атомного взрыва своеобразна.

При воздушном атомном взрыве вначале наблюдается ослепительно яркая вспышка, которая видна на десятки километров. Сразу после вспышки образуется огненный шар, который быстро увеличивается в размерах и остывает. На месте огненного шара образуется клубящееся облако, быстро поднимающееся вверх. За этим клубящимся облаком с поверхности земли поднимается столб пыли, а облако атомного взрыва приобретает характерную грибовидную форму. Облако взрыва поднимается на очень большую высоту. Так, при взрыве бомбы среднего калибра оно поднимается на высоту 10 километров и более. Со временем это облако рассеивается, а клубы пыли в районе атомного взрыва удерживаются в воздухе (у поверхности земли) в течение 10–30 минут.