Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Мощность водородной бомбы можно существенно увеличить, если быстрые нейтроны, получающиеся в большом количестве при термоядерной реакции с водородом, использовать для новой реакции деления. Как мы знаем, быстрые нейтроны делят как ядра урана 235, так и ядра урана 238, из которых состоит в основном обычный природный уран. Если поэтому корпус водородной бомбы сделать из обычного урана, то при воздействии быстрых нейтронов ядра этого урана будут делиться, освобождая соответствующую энергию и увеличивая тем самым силу взрыва. Мощность такой водородно-урановой бомбыобусловлена уже не двумя, а тремя ядерными реакциями: цепной реакцией делениязаряда ядерного ВВ, термоядерной реакциейсмеси изотопов водорода и реакцией деленияядер урана корпуса бомбы.

При достаточной толщине урановой оболочки мощность, выделяемая при делении ее ядер, оказывается весьма большой. В этом случае можно ограничиться небольшим количеством смеси дейтерия и трития, взрыв которой будет служить не столько для получения энергии (энергию даст уран оболочки), сколько для образования достаточно мощного потока нейтронов, вызывающих деление урана оболочки.

По сообщениям зарубежной печати, до 80% энергии взрыва водородно-урановой бомбы получается за счет реакции деления урана. Преимуществом такой бомбы является также и то, что увеличение мощности достигается использованием относительно дешевого (по сравнению, например, с дейтерием и тритием) вещества, каким является природный уран.

В настоящее время, судя по опубликованным данным за границей, специалисты работают над созданием особо крупных водородных бомб с тротиловым эквивалентом 40–50 млн. т. Одновременно с увеличением мощности водородных бомб работа идет и по пути уменьшения их калибра и веса. По сведениям зарубежной печати, возможность создания водородных бомб малого калибра доказана испытаниями, проведенными в последние годы. Сообщается, что водородные бомбы малого калибра могут быть использованы для снаряжения зенитных управляемых снарядов, самолетов-снарядов, летящих без пилота, и ракет.

Чтобы познакомить читателя с разнообразными действиями атомных и термоядерных (кратко ядерных) взрывов, рассмотрим сначала внешнюю картину такого взрыва.

Ядерный взрыв может быть произведен в воздухе, у поверхности земли (воды), а также в земле или воде. Взрыв, произведенный в воздухе на высоте нескольких сот метров, называется воздушным ядерным(атомным) взрывом. Взрыв, который производится на поверхности земли (воды) или в непосредственной близости от нее па высоте нескольких десятков метров, называется наземным (надводным) взрывом. Наконец, ядерный взрыв, произведенный в земле (воде), называется соответственно подземнымили подводным взрывом.

Если ядерный взрыв происходит в воздухе, то вначале наблюдается ослепительно яркая вспышка, освещающая окружающую местность на десятки и даже сотни (в зависимости от калибра) километров и сопровождающаяся громоподобными звуками. Вслед за этим в месте взрыва образуется светящийся огненный шар, также видимый на очень большом расстоянии. Этот шар состоит из раскаленных очень разреженных газов и паров, входящих в состав атмосферного воздуха, и продуктов взрыва («осколков» деления урана или плутония и элементов, входивших в конструкцию самой бомбы).

Так как за время взрыва, измеряемое, как известно, несколькими миллионными долями секунды, выделяется огромное количество энергии, причем около 80% ее выделяется в виде тепла, то максимальная температура внутри шара достигает нескольких миллионов и даже десятков миллионов градусов, а давление — многих миллиардов атмосфер.

Диаметр огненного шара составляет десятки метров при взрыве бомб малого и среднего калибра и достигает нескольких километров при взрыве водородных бомб большого калибра. С течением времени размеры шара увеличиваются, а температура понижается.

Для бомбы с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т диаметр шара по истечении 0,0001 секунды составляет 25 м , а температура его поверхности — примерно 300 тыс. градусов. Яркость его в это мгновение при наблюдении с расстояния в 9 км примерно в 100 раз больше, чем яркость Солнца в ясный летний день. Через несколько десятых долей секунды диаметр шара достигает нескольких сот метров, а температура на его поверхности — 7–8 тыс. градусов.