Термоядерное оружие

В недрах Солнца и звезд происходит и другой цикл ядерных превращений. Два протона соединяются, причем испускается позитрон и образуется дейтрон по реакции

₁H¹+₁H¹=₁H²+₁β⁰.

Дейтрон с протоном образуют легкий изотоп гелия, причем освобождающаяся энергия испускается в виде гамма-кванта

₁H²+₁H¹=₂Не³+γ.

Наконец, при столкновении двух ядер гелия 3 образуется гелий 4 и два протона по реакции

₂Не³+₂Не³=₂Не⁴+2₁H¹.

Этот цикл приводит к образованию гелия из водорода и, следовательно, также сопровождается выделением большого количества энергии. Есть основания считать, что, по-видимому, протон-протонный цикл играет более существенную роль в поддержании высокой температуры Солнца, нежели углеродно-азотный цикл.

Выделяемая Солнцем энергия распространяется в мировом пространстве во все стороны в виде лучистой энергии. За счет этой энергии нагреваются близкие к Солнцу планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс. Лишь небольшая доля излучаемой Солнцем энергии падает на Землю, нагревая главным образом ее поверхность. В листьях растений при участии солнечной энергии, в основном из углекислого газа и из воды, создается организм растения. Некоторые животные питаются только растительной пищей — растениями, созданными при участии Солнца. Многие животные и человек питаются пищей растительного и животного происхождения. Следовательно, без солнечной энергии не было бы первоисточника пищи для всего живого на Земле. Солнце — один из источников жизни на Земле, благодаря энергии Солнца возникли существующие на Земле формы жизни. Солнце является не только источником жизни, но и источником почти всех видов энергии на земле. Дерево, торф, уголь и, по-видимому, нефть произошли при участии солнечной энергии.

Лучи Солнца приносят на Землю в течение года значительно большее количество энергии, чем могли бы дать все земные ресурсы ядерных (уран, торий) и химических видов топлива. Человеком, животными и растениями используется лишь ничтожная часть падающей на Землю энергии Солнца.

Солнечные лучи уносят с собой часть массы Солнца. В общей сложности Солнце теряет 4 млн. т массы каждую секунду. Однако Солнце огромно, и можно не беспокоиться о том, что оно может скоро угаснуть. Достаточно сказать, что за несколько миллиардов лет только 2–3% водорода Солнца превратилось в гелий. Следовательно, запас ядерного горючего на Солнце практически неисчерпаем.

Глава 3. ТЕРМОЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Для осуществления термоядерных реакций на Земле необходимо создать с помощью какого-то источника сверхвысокие температуры, окружив этот источник легкими ядрами, способными вступать в ядерное взаимодействие. Таким источником может, в частности, служить взрыв атомной бомбы. На этом принципе и устроена так называемая водородная бомба. Познакомимся с ее устройством.

Водородная бомба

На рис. 13 приведена принципиальная схема устройства водородной бомбы. В центре помещается атомная бомба 1, при взрыве которой создается очаг высокой температуры (выше 10 млн. градусов). Атомная бомба окружена веществом 2, состоящим из атомов с легкими ядрами, которые вступают в термоядерную реакцию под воздействием высокой температуры, развивающейся при взрыве атомной бомбы.

Рис. 13. Схема водородной бомбы:

1 — атомная бомба; 2 — смесь дейтерия, трития и лития; 3 — отражатель; 4 — оболочка бомбы

В отличие от урана и плутония термоядерное горючее (дейтерий, тритий, литий и др.) не имеет критической массы. Поэтому размеры окружающего атомный «запал» легкого ядерного взрывчатого вещества принципиально не ограничены.

Деление всех ядер, содержащихся в 1 кг урана 235 или плутония, сопровождается выделением свыше 20 000 млрд. кал. Такая же энергия может выделиться при полном превращении в гелий всего около 150 г водорода. Очевидно, что энергия, выделяющаяся при взрыве водородной бомбы, вес которой не ограничен критической массой, может оказаться в сотни и тысячи раз больше, чем энергия взрыва атомной бомбы. Это, конечно, не значит, что радиус разрушения вследствие взрыва водородной бомбы будет также в несколько сотен и тысяч раз превышать радиус разрушений, вызванных взрывом атомной бомбы. В действительности радиус разрушений от взрыва водородной бомбы возрастает не столь быстро. Например, радиус разрушений при взрыве водородной бомбы с тротиловым эквивалентом 10 млн. т будет превышать радиус разрушений ударной волной от взрыва атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 10 000 т не в 1000 раз, а лишь примерно в 10 раз.

При конструировании водородной бомбы добиваются ускорения развития взрыва по сравнению со скоростью разлета заряда, чтобы повысить коэффициент использования плутония и термоядерного горючего.

Как указывается в иностранной печати, к преимуществам водородной бомбы по сравнению с атомной относятся:

1) сравнительно небольшая стоимость поражения единицы площади;

2) наличие значительно бóльших запасов в природе водорода и лития по сравнению с ураном и торием;