Читаем Термоядерное оружие полностью

Термоядерное оружие

Константин Михайлович Садиленко , Моисей Борисович Нейман

В США предложено получать высокие температуры для осуществления термоядерных реакций путем столкновения ударных волн. Мы знаем, что во фронте ударной волны температура и давление резко повышаются. Столкновение ударных волн способствует еще большему повышению температуры и давления. Температура может быть резко повышена также, если направлять ударные волны через суживающуюся коническую трубку, фокусируя энергию в самом узком месте сечения. Теория показывает, что этим методом можно поднять температуру очень высоко. Однако чем ýже трубка, тем быстрее тепло передается стенке, что, разумеется, снижает температуру газа. В настоящее время этим методом удалось получать в течение короткого времени температуры около 30 000 градусов, что, конечно, недостаточно для проведения термоядерных реакций. Все возможности этого метода еще далеко не использованы и опыты по его усовершенствованию продолжаются.

Одна из работ по управляемым термоядерным реакциям, проведенная в СССР, была доложена академиком И. В. Курчатовым в Англии в апреле 1956 г. В своем выступлении после возвращения из Англии академик И. В. Курчатов сказал:

«С разрешения партии и правительства я доложил на заседании английских физиков о некоторых работах Академии наук СССР по управляемым термоядерным реакциям.

Я счастлив тем, что правительство моей страны проявило благородную инициативу и первым в мире решило снять секретность с этих работ.

Английские ученые тепло встретили доклад и просили меня передать свое восхищение ученым, выполнившим работу».

Группа советских ученых, о работах которых идет речь, предложила получать высокую температуру путем пропускания электрического разряда через газ, находящийся в трубке. Чем выше напряжение и чем сильнее электрический ток, тем больше выделяется тепла в газе и тем выше поднимается его температура. Главная трудность заключается в том, чтобы при электроразряде стенки трубки не нагрелись до температуры плавления, а сам газ или хотя бы его часть нагрелась до температуры, измеряемой миллионами градусов.

Оба эти требования удалось выполнить остроумным и в то же время простым приемом. Теоретические расчеты показали, что когда электрический ток в трубке возрастает, возникают магнитные силы, стремящиеся сжать электроразряд, оторвать его от стенок трубки и резко уменьшить его поперечное сечение.

Упомянутые магнитные силы преодолевают электрические силы отталкивания, существующие между одноименно заряженными частицами. Чем сильнее разрядный ток, тем отчетливее должно сказываться сжатие электроразряда.

Разрядная трубка, в которой проводились опыты для проверки теоретических расчетов, схематически изображена на рис. 75.

^{Рис. 75. Схема опытов по получению термоядерных реакцией}

^{1 — разрядная трубка; 2 — электроды; 3 — плазменный шнур; 4 — парафиновый блок; 5 — серебряная пластинка}

В трубку помещался дейтерий или его смеси с различными газами при давлении около 0,0001 атм. Когда к трубке прилагалось напряжение около 50 000 в, то через трубку проходил ток, сила которого в течение нескольких миллионных долей секунды возрастала приблизительно до 500 000 а. В начале разряд заполнял всю трубку, концентрируясь около стенок, как показано на рис. 75,а. Далее разряд быстро сжимался, приобретал форму тонкого ярко светящегося шнура, как показано на рис. 75,б, в и г. Потом сила тока начинала быстро уменьшаться, и разряд прекращался. Несколько увеличенных фотографий средней части разряда, снятых последовательно по мере его сжатия, приведено на рис. 76. Эти фотографии были получены при помощи прибора, позволяющего в течение стотысячной доли секунды производить двадцать снимков. Приведенные на рис. 76 фотографии а, б, в и г показывают, как сжимался шнур во время разряда, что отвечает переходу от картины, схематически изображенной на рис. 75,а, к картине, изображенной на рис. 75,г.

^{Рис. 76. Фотография средней части разряда}

Благодаря действию магнитных сил атомные ядра, сосредоточенные в тонком шнуре разряда, не могут достичь стенки и поэтому не передают ей своей энергии. В результате резко уменьшаются тепловые потери и температура в шнуре разряда повышается до миллионов градусов, в то время как стенка трубки нагревается незначительно. Так как ядра дейтерия из всего объема трубки собираются в незначительном объеме, причем температура резко повышается, давление в шнуре может подняться до нескольких миллиардов атмосфер. При столь высоком давлении и температуре в шнуре могут происходить термоядерные реакции, например образование ядер легкого изотопа гелия из ядер дейтерия по схеме