Моисей Нейман - Термоядерное оружие

Пока запалом для возбуждения термоядерных реакций служит только атомная бомба, которая сама обладает огромным разрушительным действием, трудно говорить о мирном применении термоядерных реакций. Не исключены, однако, другие методы, позволяющие поднять температуру настолько, чтобы могли происходить термоядерные реакции. Бóльшая часть работ, ведущихся в этом направлении в капиталистических странах, засекречена.

Рассмотрим в качестве примера два метода, предложенные для проведения управляемых термоядерных реакций, которые описаны в литературе.

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.

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 .

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

Эта реакция сопровождается выделением около 25 млрд. кал на 1 г образовавшегося гелия. В разрядной трубке находится около 0,1 мг (миллиграмма) дейтерия, и лишь ничтожная его часть расходуется на образование гелия. Поэтому тепло, выделяющееся при описанных опытах за счет термоядерной реакции, не представляет никакой опасности для экспериментатора.

О том, что в шнуре разряда действительно происходят ядерные реакции, лучше всего можно судить по наличию или отсутствию нейтронов. Нейтроны не имеют электрического заряда, и поэтому магнитные силы не удерживают их в шнуре разряда. Образовавшись при ядерной реакции, они с большой скоростью вылетают из разрядной трубки. Для обнаружения нейтронов в этих опытах применялась серебряная пластинка, помещенная рядом с разрядной трубкой в парафиновом блоке, как показано на рис. 75, д.

Быстрые нейтроны, попадая в парафин, сначала замедляются, а потом захватываются ядрами серебра по реакции

Образующийся изотоп серебра радиоактивен. Он быстро распадается, выбрасывая бета-частицы. Измерение активности серебряной пластинки после разряда показало, что в ней образовался радиоактивный изотоп — серебро 108, что свидетельствует об испускании во время разряда нейтронов.