Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Чтобы вызвать взрыв, необходимо быстро соединить все куски урана в единую компактную массу, превышающую критическую. Для этой цели в бомбе имеется специальное взрывающее устройстводистанционного, или ударного действия 5 , которое осуществляет в нужный момент времени с помощью капсюлей-детонаторов 3 взрыв обычного взрывчатого вещества 2 . Силой этого взрыва все куски ядерного ВВ быстро соединяются в один сверхкритический кусок, в результате чего происходит ядерный взрыв. Чтобы большее число вторичных нейтронов использовать для новых делений, ядерное ВВ в бомбе окружено отражателем нейтронов 4 , то есть слоем вещества, отражающего нейтроны, направляющиеся за пределы заряда, обратно в зону ядерной реакции. Отражатель нейтронов может быть сделан из графита или легкого металла бериллия. Применением его удается значительно уменьшить критические размеры ядерного заряда. Боевая часть бомбы (ядерный заряд, отражатель нейтронов и заряд обычного ВВ) заключается в прочный металлический корпус, благодаря которому обращение с бомбой безопасно. Кроме того, этот корпус задерживает на некоторое время разлет продуктов цепной реакции, предохраняя части заряда ядерного ВВ от преждевременного разбрасывания и способствуя тем самым лучшему его использованию в реакции, отчего мощность взрыва бомбы увеличивается.

Для обеспечения безотказности взрыва в нужный момент времени в бомбу можно поместить один или несколько небольших источников нейтронов 6 .

По данным иностранной печати возможны и другие конструкции ядерного заряда бомбы. В одной из таких конструкций сверхкритическая масса составляется заранее на заводе, а для предохранения от преждевременного взрыва заряда в него включается при сборке сильный поглотитель нейтронов в виде, например, кадмиевого стержня. Наличие такого стержня-предохранителя препятствует развитию цепной реакции деления. В нужный момент кадмиевый стержень быстро удаляется (выбивается) при помощи взрыва заряда обычного ВВ, в результате чего немедленно начинается цепная реакция и происходит ядерный взрыв.

Ядерный заряд того или иного устройства может быть использован не только в авиационных атомных и водородных бомбах, но и в артиллерийских снарядах, морских самодвижущихся торпедах, межконтинентальных ракетах и т. д. Заряд с кадмиевым стержнем-предохранителем, имеющий минимальные размеры и вес, наиболее пригоден, по-видимому, для артиллерийских снарядов.

Принцип устройства и характер поражающего действия атомных бомб, снарядов и т. п. одинаков. Масштабы же поражения зависят в основном от мощности взрыва.

Мощность атомного взрыва принято характеризовать тротиловым эквивалентом, то есть весом тротилового заряда, энергия взрыва которого равна энергии данного атомного взрыва. В зависимости от мощности атомного заряда атомные бомбы, снаряды делят на калибры: малый, средний и крупный. Чтобы получить энергию, равную энергии взрыва, например, атомной бомбы малого калибра, нужно взорвать несколько тысяч тонн тротила. Если такое количество тротила уложить в виде куба, то высота его будет равна высоте четырехэтажного дома. Тротиловый эквивалент атомной бомбы среднего калибра составляет десятки тысяч, а бомбы крупного калибра — сотни тысяч тонн. Еще большей мощностью могут обладать образцы термоядерного (водородного) оружия. Их тротиловый эквивалент достигает миллионов тонн. Такой тротиловый заряд, сложенный в виде куба, по своим размерам сравним со зданием Московского университета на Ленинских горах, высота которого 254 м .

Таким образом, для приближенной оценки мощности ядерного взрыва обычно пользуются так называемым тротиловым эквивалентом, которым характеризуют также и калибр бомбы. Тротиловый эквивалент атомной бомбы — это масса (вес) такого заряда тротила (тола), при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько ее освобождается при взрыве данной атомной бомбы. Тротиловый эквивалент 1 кг урана 235 равнялся бы 20 тыс. т , если бы все ядра делились при взрыве. Однако в действительности он значительно меньше, так как в ходе реакции делится только часть ядер, а остальные рассеиваются силой начавшегося взрыва, так и не успев поделиться.

Первые атомные бомбы, сброшенные американцами в 1945 г. на японские города Хиросима и Нагасаки, имели тротиловый эквивалент, приблизительно равный 20 тыс. т , хотя вес атомного заряда в них был около 50 кг . Следовательно, 49 кг делящегося вещества оказалось неиспользованным.

Общий вес американских бомб 1945 г. составлял 4–10 т . Для доставки их к месту взрыва пришлось использовать тяжелые самолеты-бомбардировщики типа В-29. Ядерным ВВ в бомбе, сброшенной на Хиросима, служил уран 235, а в бомбе, сброшенной на Нагасаки, — плутоний 239.

Последующее развитие ядерного оружия шло в направлении и увеличения и уменьшения мощности атомных бомб и одновременно в направлении создания других видов этого оружия, таких, как водородная бомба, артиллерийские атомные снаряды, ракеты и т. п.

В иностранной печати указывалось, что в настоящее время имеется несколько типов атомных бомб, начиная с так называемых «тактических» бомб с тротиловым эквивалентом в несколько тысяч тонн и кончая стратегическими атомными бомбами большого калибра, тротиловый эквивалент которых достигает 500 тыс. т . Словом «тактические» здесь выражают тот факт, что эти бомбы могут применяться не только против населенных пунктов, но и против наземных войск непосредственно на поле боя.

По данным иностранной печати, если для доставки к цели первых атомных бомб требовались тяжелые самолеты-бомбардировщики, то сейчас в качестве носителей некоторых типов атомных бомб могут использоваться истребители. Атомные бомбы малого калибра, подвешенные на истребителях, могут применяться не только для действий по наземным целям, но и в воздушном бою для уничтожения групп самолетов противника, следующих в тесных боевых порядках. Бомбы среднего и крупного калибра могут быть использованы для бомбардировки больших промышленных и административных центров, портов, крупных аэродромов и других важных стратегических целей.

Следует заметить, что увеличение мощности атомных бомб после 1945 г. шло главным образом за счет повышения коэффициента использования ядерного ВВ, а не за счет увеличения его количества. Чтобы больший процент ядерного ВВ принял участие в цепной реакции, стали снабжать бомбы очень прочной оболочкой, придавая ей, а также и самому заряду ядерного ВВ наиболее выгодную форму.

Количество ядерного ВВ в современных атомных бомбах колеблется от нескольких килограммов до многих десятков килограммов (в зависимости от калибра). Общий вес таких бомб имеет величину от нескольких сот килограммов до нескольких тонн. В качестве ядерного ВВ применяется преимущественно плутоний 239, реже уран 233 и совсем редко уран 235, производство которого значительно дороже производства плутония.