Термоядерное оружие

В свете всего сказанного действие водородной бомбы можно представить следующим образом. Сначала внутри бомбы происходит цепной взрыв за счет реакции деления урана или плутония. Если бы деление распространилось на всю массу урана или плутония и при этом вся энергия превратилась бы в тепловую, температура достигла бы сотен миллионов градусов. Фактически, однако, температура во много раз ниже потому, что делится лишь малая часть «запала» и при этом только часть энергии выделяется в виде тепловой.

Поэтому по имеющимся в литературе сведениям температура, развиваемая при взрыве атомного «запала», может обеспечить быстрое протекание лишь термоядерной реакции дейтерия с тритием. В смеси этих изотопов водорода реакция в заметной степени пройдет в течение нескольких миллионных долей секунды, причем температура резко повысится и достигнет десятков миллионов градусов, что может обеспечить протекание реакций 4, 5, 8, 9 и 10. Среди последних реакций наибольший интерес представляет реакция 10, сопровождающаяся большим выделением тепла и происходящая в обычном гидриде лития — дешевом и доступном в больших количествах веществе.

При протекании в гидриде лития термоядерной реакции температура может еще повыситься. Разумеется, в случае дальнейшего повышения температуры до сотен и более миллионов градусов можно осуществить термоядерные реакции с участием более тяжелых элементов, например, бора, бериллия, углерода, азота и кислорода. Надо, однако, отметить, что тепловые эффекты этих реакций меньше тепловых эффектов реакций, приводящих к образованию ядер гелия из водорода.

Современное термоядерное оружие

В обычных атомных бомбах освобождение ядерной энергии происходит в результате цепной реакции деления ядер плутония 239, урана 235 или урана 233. В такой бомбе многократно происходит одна и та же ядерная реакция деления.

Гораздо сложнее картина развития процесса при взрыве дейтериево-тритиевой бомбы. Сначала развивается реакция деления в атомном заряде. Затем, благодаря резкому повышению температуры, начинается термоядерная реакция трития — дейтерия.

В результате последней реакции образуются ядра гелия и свободные нейтроны. При этом выделяется огромное количество энергии, что приводит к дальнейшему повышению температуры. Таким образом, дейтериево-тритиевая бомба принципиально отличается от обычной атомной бомбы тем, что в атомной бомбе процесс (реакция) проходит в одну фазу, а в дейтериево-тритие-вой — в две фазы. На основании этого обычную атомную бомбу можно назвать однофазной бомбой, а дейтериево-тритиевую — двухфазной.

Бомба с жидкими изотопами водорода представляет собой резервуар с теплонепроницаемой оболочкой, которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном жидком состоянии. Эта оболочка может быть выполнена, например, в виде трех слоев, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота.

Водородная бомба с жидкими изотопами водорода оказалась непрактичной, так как имеет слишком большие размеры и вес. Например, американская водородная бомба подобного типа весила 62 т и имела размеры автомобильного фургона. Это первое термоядерное оружие, естественно, не могло быть подвешено на самолет.

С момента своего возникновения термоядерное оружие непрестанно совершенствовалось. Одним из шагов на этом пути была замена жидких изотопов водорода твердым химическим соединением тяжелого водорода с литием, особенно с литием 6. Это позволило уменьшить размеры и вес водородной бомбы, так как данное соединение (дейтерид лития) представляет собой легкое твердое вещество. Таким образом, появился новый тип двухфазной бомбы, где в нагретой до температуры свыше миллионов градусов смеси лития с дейтерием происходят следующие ядерные реакции.

Нейтроны, получающиеся при делении плутониевого запала (первая фаза), вступают в знакомую нам реакцию с литием:

₀n¹+₃Li⁶=₁Н³+₂Не⁴

Образующийся в результате этой реакции тритий вступает в термоядерную реакцию с дейтерием (вторая фаза). Одновременно с этим протекает реакция соединения атомных ядер лития и дейтерия.

Этот тип двухфазной бомбы имеет большие преимущества по сравнению с дейтериево-тритиевой бомбой. Гидрид лития в отличие от трития устойчив и может храниться сколько угодно времени. Производство его обходится значительно дешевле, чем производство трития.

Некоторая часть термоядерного заряда может состоять также из соединения с литием сверхтяжелого водорода — трития. Таким образом, в качестве термоядерного горючего стали использовать гидриды лития.

Если при взрыве однофазной бомбы температура повышается до 10 млн. градусов, то при взрыве двухфазной бомбы температура возрастает еще значительнее — до нескольких десятков миллионов градусов. Такая температура может обеспечить протекание более трудновозбуждаемых ядерных реакций.