Термоядерное оружие

3) практическое отсутствие верхнего предела величины взрывного заряда, что позволяет изготавливать водородные бомбы с большими тротиловыми эквивалентами.

Недостатки водородной бомбы:

1) трудность тактического применения водородной бомбы;

2) невозможность длительного хранения водородных бомб, содержащих тритий, вследствие самопроизвольного радиоактивного распада этого изотопа водорода;

3) необходимость очень надежной защиты дорогостоящих самолетов — носителей термоядерного оружия, складов этого оружия и т. п.

Возможные термоядерные реакции

Поскольку время от начала взрыва до разлета вещества, заключенного в бомбе, составляет величину порядка миллионных долей секунды, то для осуществления водородной бомбы необходимо выбрать такие реакции, средняя продолжительность которых при температурах и плотностях, создаваемых при атомном взрыве, составляет величину тоже не более миллионных долей секунды.

В литературе подробнее всего обсуждались термоядерные реакции водорода, его тяжелых изотопов: дейтерия и трития, и двух изотопов лития: лития 6 и лития 7. В табл. 4 приводится перечень этих реакций с обозначением их теплового эффекта в миллиардах калорий на грамм-атом[8], тротилового эквивалента в тысячах тонн на 1 кг заряда и продолжительности реакции при температуре 20 млн. градусов.

При рассмотрении возможностей широкого использования тех или иных ядерных реакций в водородной бомбе следует учесть ряд обстоятельств. Важнейшими из них являются: доступность и дешевизна «взрывчатого вещества», возможность возбуждения термоядерных реакций при температурах атомного «запала» и величина энергии при протекании данной реакции. Чем больше эта энергия, тем выше поднимается и легче поддерживается температура и тем сильнее действие взрыва.

Для сравнения в таблицу включены данные о делении урана или плутония. Изотопы водорода Н¹, Н² и Н³ обозначены Н, D и Т.

Таблица 4[9]

Характеристика некоторых термоядерных реакций
№ по пор.	Ядерные реакции	Тепловой эффект в млрд. кал. на 1 грамм-атом	Тротиловый эквивалент в тысячах тонн на 1 кг[9].	Энергия, выделяемая 1 кг веществ, участвующих в реакции, в	Продолжительность реакции при температуре 20 млн. градусов
1	Н+Н=D+1β0	34	1,8	1,66∙1010	1011 лет
2	Н+D=2Не3	120	6,2	3,9∙1010	0,5 сек.
3	Н+Т=2Не4	480	23,5	11,7∙1010	0,05 сек.
4	D+D=2Не3+0n1	79	3,9	1,93∙1010	0,00003 сек.
5	D+D=Н+Т	96	4,7	2,35∙1010	0,00003 сек.
6	D+Т=2Не4+0n1	420	17,6	8,2∙1010	0,000003 сек.
7	Т+Т =2Не4+20n1	270	12,2	4,4∙1010	–
8	3Li6+D=22Не4	540	67	1,2∙1010	–
9	3Li6+Т=22Не4+0n1	380	42	6,6∙1010	–
10	3Li7+Н = 22Не4	410	51	4,65∙1010	1 мин.
11	5В11+Н=32Не4	190	9,2	5,0∙1010	3 дня
12	Деление урана или плутония	4800	20	2,0∙1010	–

Как видно из таблицы, термоядерные реакции весьма различны по времени протекания — от миллионных долей секунды до десятков миллиардов лет. Тепловой же эффект колеблется от 34 до 540 млрд. кал на 1 грамм-атом с максимальным различием приблизительно в 16 раз.

При повышении температуры скорость термоядерных реакций возрастает. На рис. 14 для примера показано, как увеличивается скорость и соответственно уменьшается время протекания термоядерных реакций между изотопами водорода при повышении температуры от 10 до 200 млн. градусов. Из кривых, приведенных на рисунке, видно, что даже при температурах, значительно превышающих 10 млн. градусов, реакции Н+D и D+D идут недостаточно быстро, чтобы их можно было использовать для изготовления водородной бомбы. Наиболее легко возбуждаемой термоядерной реакцией является реакция, протекающая между ядрами дейтерия и трития, в результате которой образуется гелий и нейтрон.

Рис. 14. Зависимость времени протекания некоторых термоядерных реакций от температуры

Из перечисленных в табл. 4 веществ наиболее доступны, конечно, природные элементы — водород и литий. В природной смеси изотопов водорода содержится обычно лишь около 0,016% дейтерия и почти нет трития. Природный литий состоит на 92,6% из лития 7 и на 7,4% из лития 6.

Состав ядерного горючего водородной бомбы