Термоядерное оружие

При расщеплении атомов урана или плутония образующиеся «осколки» разлетаются в стороны с огромной скоростью, превышающей скорость винтовочной пули примерно в 30 000 раз. Величина пробега этих «осколков» невелика. В воздухе она равна двум сантиметрам, так как «осколки» сталкиваются с молекулами воздуха и быстро теряют свою скорость. В более плотных веществах пробег «осколков» составляет лишь доли миллиметра. В результате столкновений с атомами вещества бомбы «осколки» быстро замедляют свое движение. Энергия, переданная «осколками» атомам и молекулам ядерного вещества, выделяется в виде тепла — происходит быстрое повышение температуры до нескольких миллионов градусов. С повышением температуры резко увеличивается давление. Следовательно, возникают силы, стремящиеся расширить ядерный заряд, разорвать окружающую оболочку и разбросать вещество бомбы. Если скорость реакции значительно выше, чем скорость разбрасывания, то успевает взорваться бóльшая часть взрывчатого вещества. Если скорость реакции низка, то успевает «сгореть» лишь небольшая часть взрывчатого вещества, а остальное разбрасывается в разные стороны, не успев прореагировать. Таким образом, для повышения коэффициента использования взрывчатого вещества необходимо добиваться увеличения скорости развития взрывного процесса и уменьшения скорости разлета.

Как можно увеличить скорость развития взрывной цепной реакции в плутониевом заряде? Для этого его окружают отражателем нейтронов, назначение которого — возвращать в сферу реакции вылетающие наружу нейтроны.

Чтобы уменьшить скорость разбрасывания плутония, атомная бомба снабжается прочной оболочкой.

Предполагают, что в атомных бомбах, сброшенных на Японию, только 2% ядер успевало разделиться, а остальные разлетались без деления. В современных атомных бомбах значительно бóльшая часть атомов плутония (десятки процентов) успевает вступить в реакцию деления.

Первая атомная бомба была взорвана в июле 1945 года на опытном полигоне в США. Для испытания на полигоне была построена массивная стальная башня высотой в 33 м (приблизительно с восьмиэтажный дом). На вершине этой башни была укреплена первая атомная бомба. Взрыв ее был произведен путем воспламенения капсюля электрическим током, который был включен с командного пункта, расположенного в нескольких километрах от башни.

Вслед за этим атомные бомбы были сброшены на японские города.

Одна из атомных бомб была сброшена на японский город Хиросима. Взрыв бомбы произошел на высоте 300 м, над городом. Эта бомба была изготовлена из урана 235. Другая, плутониевая бомба была сброшена на город Нагасаки (взрыв произошел на высоте 600 м).

В настоящее время атомные бомбы изготовляются, по-видимому, не из урана 235, а из плутония 239, который получается в значительных количествах и более доступен.

Каждая сброшенная на Японию атомная бомба в течение нескольких секунд действием ударной волны уничтожила десятки тысяч людей. Много людей погибло также от смертельных ожогов, полученных как от прямого действия светового излучения взрыва, так и при возникших пожарах. Немало японцев погибло от лучевой болезни, возникшей под действием проникающей радиации. Многие оставшиеся в живых были искалечены, ослепли (некоторые временно) от необычайно яркой вспышки света.

Бомба уничтожила больше половины домов в Хиросима и Нагасаки; многие из уцелевших домов были повреждены.

Энергию взрывов атомных бомб обычно сравнивают с энергией взрыва распространенного взрывчатого вещества — тринитротолуола (тротила или тола). Взрыв первой атомной бомбы считают равноценным взрыву 20 000 т тротила. Вес тротилового заряда, энергия взрыва которого равна энергии взрыва данной атомной бомбы, называют ее тротиловым эквивалентом. Тротиловый эквивалент первой атомной бомбы был равен, следовательно, 20 000 т.

Атомную бомбу с таким тротиловым эквивалентом американцы называют номинальной, используя ее в качестве эталона для сравнения взрывов атомных и термоядерных бомб различной мощности.

В настоящее время существуют атомные бомбы, значительно различающиеся по мощности. Какими способами достигается увеличение и уменьшение мощности бомбы?

Если внутри атомной бомбы имеется только два куска ядерного горючего, при сближении которых происходит атомный взрыв, то общий вес ядерного горючего в бомбе должен быть меньше удвоенной критической массы. Это следует из того, что масса каждого куска ядерного горючего должна быть ниже критической. Нельзя ли каким-либо способом произвести взрыв массы, значительно превышающей критическую? Увеличение активной массы ядерного горючего в бомбе может быть достигнуто только в том случае, если взрыв получается в результате соединения не двух — трех, а бóльшего числа кусков ядерного горючего. Такое увеличение заряда атомной бомбы может быть создано, например, путем применения устройства, схематически изображенного на рис. 9.