Вокруг Света - Журнал Вокруг Света №8 за 2005 года

При достаточном сближении ядер легких элементов между ними начинают действовать ядерные силы притяжения, что делает возможным синтез ядер более тяжелых элементов, который, как известно, продуктивнее распада. Полный синтез в 1 кг смеси, оптимальной для термоядерной реакции, дает энергии в 3,7—4,2 раза больше, чем полный распад 1кг урана 235 U. К тому же для термоядерного заряда не существует понятия критической массы, а именно это ограничивает возможную мощность ядерного заряда несколькими сотнями килотонн. Синтез позволяет достичь уровня мощности в мегатонны тротилового эквивалента. Но для этого ядра надо сблизить на такое расстояние, при котором проявятся сильные взаимодействия — 10 -15 м. Сближению препятствует электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Чтобы преодолеть этот барьер, надо разогреть вещество до температуры в десятки миллионов градусов (откуда и название «термоядерная реакция»). При достижении сверхвысоких температур и состояния плотной ионизированной плазмы вероятность начала реакции синтеза резко повышается. Наибольшие шансы имеют ядра тяжелого (дейтерий, D) и сверхтяжелого (тритий, T) изотопов водорода, поэтому первые термоядерные заряды и именовали «водородными». При синтезе они образуют изотоп гелия 4 Нe. Дело остается за малым — достичь таких высоких температур и давления, какие бывают внутри звезд. Термоядерные боеприпасы делят на двухфазные (делениесинтез) и трехфазные (делениесинтез-деление). Однофазным делением считается ядерный или «атомный» заряд. Первая схема двухфазного заряда была найдена в начале 1950-х Я.Б. Зельдовичем, А.Д. Сахаровым и Ю.А. Трутневым в СССР и Э. Теллером и С. Уламом в США. В основе лежала идея «радиационной имплозии» — метода, при котором нагрев и обжатие термоядерного заряда происходят за счет испарения окружающей его оболочки. В процессе получался целый каскад взрывов — обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. В качестве термоядерного топлива тогда использовали дейтерид лития-6 ( 6 LiD). При ядерном взрыве изотоп 6 Li активно захватывал нейтроны деления, распадаясь на гелий и тритий, образуя необходимую для реакции синтеза смесь дейтерия и трития.

22 ноября 1955 года была взорвана первая советская термоядерная бомба проектной мощностью около 3 Мт (за счет замены части 6 LiD на пассивный материал мощность снизили до 1,6 Мт). Это было более совершенное оружие, нежели громоздкое стационарное устройство, взорванное американцами тремя годами ранее. А 23 февраля 1958 года уже на Новой Земле испытали следующий, более мощный заряд конструкции Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева, ставший основой для дальнейшего развития отечественных термоядерных зарядов.

В трехфазной схеме термоядерный заряд окружен еще и оболочкой из 238 U. Под воздействием нейтронов высоких энергий, образующихся при термоядерном взрыве, происходит деление ядер 238 U, которое вносит дополнительный вклад в энергию взрыва.

Детонацию ядерных боеприпасов обеспечивают сложные многоступенчатые системы, включающие блокировочные устройства, исполнительные, вспомогательные, дублирующие узлы. Свидетельством их надежности и прочности корпусов боеприпасов может служить то, что ни одна из многих аварий с ядерным оружием, случившихся за 60 лет, не вызвала взрыва или радиоактивной утечки. Бомбы горели, попадали в авто– и железнодорожные катастрофы, отрывались от самолетов и падали на землю и в море, но ни одна при этом не взорвалась самопроизвольно.

Термоядерные реакции превращают в энергию взрыва всего 1—2% массы реагирующего вещества, и это далеко не предел с точки зрения современной физики. Значительно более высоких мощностей можно достичь, используя реакцию аннигиляции (взаимоуничтожение вещества и антивещества). Но пока реализация таких процессов в «макромасштабах» — область теории.

Поражающее действие воздушного ядерного взрыва мощностью 20 кт. Для наглядности поражающие факторы ядерного взрыва «разложены» по отдельным «линейкам». Принято различать зоны умеренного (зона А, доза радиации, полученная за время полного распада, от 40 до 400 р), сильного (зона Б, 400–1 200 р), опасного (зона В, 1 200–4 000 р), особо опасного (зона Г, чрезвычайная, 4 000–10 000 р) заражения

Поражающие факторы ядерного оружия, возможные способы их усиления, с одной стороны, и защиты от них — с другой проверялись в ходе многочисленных испытаний, в том числе — с участием войск. В Советской Армии провели два войсковых учения с реальным применением ядерного оружия — 14 сентября 1954 года на Тоцком полигоне (Оренбургская область) и 10 сентября 1956 года на Семипалатинском. Об этом в отечественной прессе в последние годы вышло много публикаций, в которых почему-то упустили тот факт, что в США провели восемь аналогичных войсковых учений. Одно из них — «Дезерт Рок-IV» — прошло примерно в то же время, что и Тоцкое, в Юкка-Флэт (штат Невада).

1 — инициирующий ядерный заряд (с разделенным на части ядерным горючим)

2 — термоядерное горючее (смесь D и T)

3 — ядерное горючее (238U)

4 — инициирующий ядерный заряд после подрыва шашек обычного ВВ

5 — источник нейтронов. Излучение, вызванное срабатыванием ядерного заряда, порождает радиационную имплозию (испарение) оболочки из 238U, сжимающую и поджигающую термоядерное топливо

Всякое оружие должно содержать способ доставки боеприпаса к цели. Для ядерных и термоядерных зарядов таких способов придумано немало к разным видам вооруженных сил и родам войск. Ядерное оружие принято разделять на «стратегическое» и «тактическое». «Стратегические наступательные вооружения» (СНВ) предназначены прежде всего для поражения на территории противника целей, наиболее важных для его экономики и вооруженных сил. Основными элементами СНВ являются межконтинентальные баллистические ракеты наземного базирования (МБР), баллистические ракеты подводных лодок (БРПЛ) и стратегические бомбардировщики. В США такое сочетание получило название «ядерной триады». В СССР основная роль отводилась Ракетным войскам стратегического назначения, чья группировка стратегических МБР служила для противника главным сдерживающим фактором. На ракетные подводные крейсера, считавшиеся менее уязвимыми при ядерном нападении противника, возлагалось нанесение ответного удара. Бомбардировщики предназначались для продолжения войны после обмена ядерными ударами. Тактическое оружие — оружие поля боя.

По мощности ядерных боеприпасов их делят на сверхмалые (до 1 кт), малые (от 1 до 10 кт), средние (от 10 до 100 кт), крупные (от 100 кт до 1 Мт), сверхкрупные (свыше 1 Мт). То есть Хиросима и Нагасаки оказываются в нижней части шкалы «средних» боеприпасов.