Термоядерное оружие

Кроме того, при образовании ядер гелия из ядер дейтерия и трития вылетает много быстрых нейтронов. Для сравнения заметим, что если в реакции синтеза будет участвовать 1 кг смеси дейтерия и трития, то нейтронов выделится раз в 30 больше, чем при делении атомных ядер 1 кг урана или плутония. Энергия нейтронов, выделившихся при образовании гелия, в несколько раз больше энергии нейтронов, освобождающихся при делении.

Быстрые нейтроны, образующиеся в зоне термоядерной реакции, оказалось возможным использовать для повышения мощности взрыва, если термоядерный (водородный) заряд поместить в оболочку из сравнительно дешевого природного урана 238. Таким образом, появилась возможность создания еще более сложных бомб, в которых процесс происходит в три фазы. Примером трехфазной бомбы является так называемая урановая термоядерная бомба, именуемая иногда водородно-урановой бомбой. Эта трехфазная бомба имеет запалы в виде плутониевых зарядов, взрыв которых (первая фаза) вызывает термоядерную реакцию в гидриде лития (вторая фаза).

Быстрые нейтроны, образующиеся при делении плутония и при реакции дейтерия с тритием, вызывают деление урана 238 (третья фаза), из которого сделана оболочка трехфазной бомбы.

Имеются сообщения в иностранной печати о схеме построения трехфазной термоядерной бомбы, в которой сначала происходит расщепление ядер, затем синтез и снова расщепление. Такая схема приведена на рис. 16.

Рис. 16. Схема термоядерной трехфазной (водородно-урановой) бомбы и происходящих при взрыве процессов:

а — первая фаза — взрываются плутониевые заряды; б — вторая фаза — происходит термоядерная реакция лития с водородом; в — третья фаза — быстрые нейтроны вызывают деление ядер урана 238

В центральной части бомбы расположен гидрид лития, вокруг которого помещается несколько плутониевых зарядов. Оболочка бомбы изготовлена из урана 238 или из природного урана. Взрыв трехфазной бомбы начинается с детонации плутониевых запалов (а) под действием нейтронов, испускаемых бериллиевыми источниками. Далее происходит термоядерная реакция в гидриде лития (б). Наконец быстрые нейтроны вызывают деление урана (в).

Возникает вопрос: почему в трехфазной бомбе происходит реакция деления урана 238?

Это объясняется тем, что в урановую оболочку попадает мощный поток нейтронов, образующихся в результате реакции дейтерия с тритием. Энергия и скорость этих нейтронов значительно превосходит энергию и скорость нейтронов, образующихся при делении урана. Такие быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами урана 238, успешно производят их деление.

Несколько плутониевых «запалов» применяется в этой бомбе с целью быстрого подъема температуры гидрида лития, чтобы обеспечить возникновение в нем термоядерной реакции. Одновременность взрыва всех запалов обеспечивается специальной электрической системой. Включение электрического тока производится автоматически барометрическим или иным устройством. В корпусе бомбы имеются отверстия, в которые незадолго до взрыва вставляют нейтронные (бериллиевые) источники, один из которых показан на рисунке.

Если предположить, что диаметр такой трехфазной бомбы равен 1 м, а толщина ее урановой оболочки составляет около 5 см, то вес урана будет равен приблизительно 3 т. Если при взрыве бомбы прореагирует только 15%, то есть около 500 кг урана, то тротиловый эквивалент этой бомбы составит около 10 млн. т. Это значит, что взрыв трехфазной бомбы будет более мощным, чем взрыв обычной (тротиловый эквивалент = 20 000 т), приблизительно в 500 раз.

Вышеуказанная схема трехфазной бомбы выгодно отличается от всех предыдущих схем тем, что мощность такой бомбы может быть во много раз увеличена по сравнению с бомбой, у которой отсутствует урановая оболочка. Указывается, что в водородно-урановой бомбе 80% энергии при взрыве может быть получено в результате расщепления урана. Преимуществом такой схемы является также и то, что увеличение мощности взрыва происходит за счет относительно дешевого (особенно по сравнению с тритием) вещества, каким является природный уран, состоящий в основном из урана 238.

Применение в качестве оболочки урана 238 позволяет повысить мощность оружия от нескольких десятков и сотен тысяч тонн до нескольких миллионов и десятков миллионов тонн.

Таким образом, могут существовать однофазные, двухфазные и трехфазные бомбы. Ядерные процессы, происходящие в трехфазной бомбе, схематично показаны на рис. 17. Обычные атомные бомбы являются однофазными. Термоядерные бомбы могут быть двух- и трехфазными.

Рис. 17. Ядерные процессы, происходящие в водородной бомбе с оболочкой из урана 238