Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Ядерное оружие по своему поражающему действию значительно превосходит обычные виды оружия. Это объясняется не только тем, что сила ядерного взрыва превосходит обычный взрыв во много тысяч и миллионов раз, но также и тем, что ядерное оружие, в отличие от обычного оружия, обладает не одним, а несколькими поражающими факторами.

Впервые ядерное оружие появилось в 1945 г. в авиации в виде атомных бомб. Именно с помощью самолетов американцы сбросили на мирное население японских городов Хиросима и Нагасаки первые атомные бомбы. Дальнейшее развитие ядерного оружия привело к появлению его в наземных войсках и на флоте. Ядерное оружие оказывает огромное влияние на развитие всех родов войск и в особенности авиации, которая является одним из основных носителей этого оружия.

В основе всех видов ядерного оружия взрывного действия лежат физические принципы, использованные впервые при создании атомных и водородных бомб. Поэтому ознакомление с этими бомбами позволит понять действие и других видов этого оружия.

Рассмотрим общие принципы устройства атомной бомбы. В кусках ядерного горючего с массой меньше критической цепная реакция, как мы знаем, невозможна. Но если взять несколько таких докритических кусков и быстро соединить их в один кусок, чтобы получилась масса, превышающая критическую, то в то же мгновение под действием одного из блуждающих нейтронов начнется цепная реакция деления, и произойдет взрыв.

Отсюда нетрудно понять устройство атомной бомбы, принципиальная схема которой приведена на рис. 36. Уран 235 или какое-либо другое ядерное взрывчатое вещество (ядерное ВВ), ядра которого способны делиться под воздействием нейтронов, находится в бомбе в виде нескольких докритических кусков. Масса каждого такого куска меньше критической. В схеме, указанной в левой части рис. 36, заряд ядерного ВВ состоит из двух частей, имеющих форму полушарий.

В схеме, приведенной справа, ядерный заряд состоит из трех частей: центральной неподвижной части в виде шара с широким цилиндрическим каналом, внутрь которого могут входить две другие подвижные части, размещенные внизу и вверху. Форма частей такова, что после их соединения получится компактный ядерный заряд в виде шара. Деление заряда на три части дает возможность увеличить общую величину заряда и, следовательно, повысить мощность взрыва.

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 .