Моисей Нейман - 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 однофазнойбомбой, 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:

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.

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 трехфазнойбомбы 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.

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.