Петр Асташенков - Советские ракетные войска. 2-е переработанное и дополненное издание

Центральный комитет партии и Правительство СССР приняли решение в короткий срок создать современное атомное производство. Научным руководителем этого грандиозного дела стал И. В. Курчатов. Здесь во всем блеске проявились кругозор ученого и замечательная хватка крупного организатора производства. За короткий срок под его наблюдением удалось расширить исследования, внедрить их в практику, ввести в эксплуатацию месторождения урана, перестроить под атомное производство множество заводов, институтов, лабораторий.

Когда шла эта гигантская работа, за рубежом, как всегда, раздавались скептические высказывания. Американский генерал Гровс, например, категорически утверждал, что на создание атомных зарядов в СССР потребуется «в лучшем случае… 15–20 лет». Но руководимые партией ученые-патриоты опрокинули все расчеты недругов, совершили настоящий научный подвиг. Это благодаря их трудам, трудам академика коммуниста И. В. Курчатова, работе производственников в 1947 г. Советское правительство могло уже заявить на весь мир о том, что секрета атомных зарядов не существует. Но твердолобые за рубежом не поверили этому сообщению. Они продолжали повторять, что этого не может быть.

И вот в августе 1949 г. американский самолет доставил пробу радиоактивного воздуха. Лишь тогда военные круги США убедились, что в СССР осуществлен ядерный взрыв. С признанием этого огорчительного для них факта 23 сентября 1949 г. выступил президент Гарри Трумэн.

Под руководством коммунистической партии советские ученые самостоятельно и в короткий срок решили сложнейшие задачи по разработке методов получения ядерной энергии и созданию ядерных зарядов. Наши ученые с успехом потрудились в области технологии получения ядерного делящегося вещества. В Советском Союзе создана атомная промышленность. Это позволило обеспечить широкое использование атомной энергии в интересах безопасности нашей Родины и в мирных целях.

Познакомимся теперь подробнее с физическими основами устройства ядерных зарядов. Ядра атомов большинства веществ настолько прочны, что разделить их на части очень трудно. Но имеются и такие вещества, у которых ядра атомов распадаются сами. Это радиоактивные вещества. Распад ядер атомов таких веществ сопровождается выделением энергии. Ядра атомов радиоактивных веществ распадаются не все сразу, а постепенно. Поэтому количество ядерной энергии, освобождающееся при естественном радиоактивном распаде в единицу времени, очень невелико. Искусственным путем можно создать такие условия, при которых тяжелые ядра атомов некоторых радиоактивных веществ (урана, плутония) распадаются на части (осколки) в миллионные доли секунды, то есть практически одновременно. В этом случае мгновенно освобождается огромное количество ядерной энергии — происходит ядерный взрыв.

Если более подробно говорить о ядерной реакции, то следует отметить, что она свершается как бы в две ступени. Для первой ступени характерно образование возбужденного ядра под действием бомбардирующей частицы — нейтрона. На второй ступени происходит распад возбужденного составного ядра.

Современной науке известны многие типы ядерных реакций, но наиболее важной для атомной техники оказалась реакция деления тяжелых ядер изотопов урана с массовыми числами 235 и 233 и плутония с массовым числом 239.

Под воздействием нейтронов ядра урана-235 или плутония расщепляются каждое на два примерно равных осколка. Одновременно при этом испускается 2–3 новых вторичных нейтрона и выделяется большое количество энергии. Главная ее доля приходится на кинетическую энергию осколков деления — 83 процента. Излучение уносит с собой 5 процентов энергии. Остальные 12 процентов энергии приходятся на радиоактивный распад осколков ядра.

Итак, при делении каждого тяжелого ядра выделяются 2–3 вторичных нейтрона. Именно и этом явлении лежит ключ к осуществлению цепной (лавинообразной) реакции деления тяжелых ядер. Деление одного ядра приводит к возникновению новых быстрых нейтронов, а они вызывают дальнейшие акты деления. И так следует акт за актом со все большим размахом. Образуется цепной лавинообразный процесс. За очень короткий срок выделяется громадная энергия.

В ходе деления ядер происходит размножение нейтронов. Этот процесс обычно характеризуется коэффициентом критичности. Когда он меньше единицы, число нейтронов убывает в ходе реакции, когда больше единицы — возрастает, когда равен единице — поддерживается постоянным. Этот последний режим называется критическим.

Следует заметить, что в массе делящегося вещества, из которого делаются атомные заряды, часть нейтронов теряется непроизводительно. Их захватывают вредные примеси, от которых стараются всячески избавиться. Некоторая доля нейтронов вылетает из заряда наружу и этим уклоняется от дальнейшего участия в реакции. Утечку нейтронов наружу снижают за счет уменьшения отношения площади заряда к его объему — ведь, чем меньше поверхность, тем меньше возможностей у нейтронов вылететь наружу. Наиболее «неудобная» для нейтронов в этом отношении шаровая форма заряда. Вот почему заряды такой формы имеют наименьшую критическую массу, то есть в этом случае меньше всего надо делящегося вещества, чтобы получить критический режим, при котором число нейтронов уже не убывает.

Величина критической массы зависит не только от формы заряда, но и от плотности и чистоты взятого делящегося вещества. В печати приводятся значения критических масс для практически чистого с нормальной плотностью урана-235 и плутония-239. Они составляют соответственно 16,5 и 10,5 кг.

Величину критической массы заряда можно искусственно уменьшить, если окружить его слоем вещества, так же хорошо отражающим нейтроны, как зеркало световые лучи. Для изготовления нейтронных «зеркал» могут служить бериллий, вольфрам, железо и другие вещества. В результате применения отражателя критическая масса может быть уменьшена в два и более раза по сравнению с массой без отражателя.

Но разумеется, критическая масса не обеспечивает условий для лавинообразного развития цепной реакции, ведь в ней число нейтронов не возрастает. Вот почему для получения взрыва масса заряда должна быть заметно больше критической. Именно так оно и есть в реальных атомных боеприпасах.

Осуществить ядерный взрыв можно и путем соединения легких атомных ядер (например, ядер атомов водорода, лития). Однако реакция соединения легких ядер возможна только при очень высокой температуре, измеряемой десятками миллионов градусов. В связи с этим реакцию соединения легких ядер называют термоядерной реакцией, а взрыв, основанный на этой реакции, — термоядерным взрывом. В качестве источника высокой температуры, необходимой для осуществления термоядерного взрыва, используется ядерный взрыв, основанный на делении тяжелых атомных ядер.