Термоядерное оружие

Автор: Zeke · Дата: 20 октября 2010 · Прокомментировать

Термоядерное оружие

Мощность ядерного оружия, основанного на реакции деления, может быть самой различной — его тротиловый эквивалент изменяется в диапазоне от 50 тонн до 500 тысяч тонн. Последнее значение является верхним пределом из-за того, что размеры отдельных частей заряда нельзя увеличивать беспредельно: их масса должна оставаться меньше критической. Дробить же заряд на большое число частей также нецелесообразно из-за возникающих при этом трудностей их быстрого соединения в одно целое. Поэтому ядерное оружие наиболее крупных калибров создается на основе термоядерных реакций.
Термоядерными называются реакции, в которых под воздействием сверхвысоких температур осуществляется синтез (соединение) легких и простых атомных ядер в более тяжелые и сложные. Для того, чтобы слияние ядер стало возможным, необходимо преодолеть большие силы их взаимного отталкивания — ведь ядра несут одинаковые по знаку электрические заряды. А это означает, что соединиться могут лишь очень быстрые ядра, обладающие большим запасом кинетической энергии.
Энергия, необходимая для преодоления электростатических сил отталкивания, носит название энергии активации. Она будет тем меньше, чем слабее электрическое поле ядер, или, иными словами, чем меньше их электрический заряд. Такими ядрами являются ядра атомов водорода, гелия и лития, различные изотопы которых и используются при практическом осуществлении реакций синтеза. В частности, в основу первых термоядерных бомб были положены реакции синтеза ядер гелия из ядер тяжелого изотопа водорода дейтерия и сверхтяжелого изотопа водорода трития. Отсюда и пошло название этих бомб — водородные.
Как же сообщить большому количеству ядер энергию активации, как их одновременно разогнать до скоростей, позволяющих преодолеть силы отталкивания? Оказывается, для этого можно воспользоваться вечным тепловым движением частиц вещества. Известно, что скорость хаотического движения частиц увеличивается с ростом температуры, и, следовательно, нагревая вещество, можно сообщить его частицам в принципе сколь угодно большие скорости. Какие же температуры нужны для осуществления реакции синтеза?
При комнатных температурах средняя скорость теплового движения, например, молекул азота воздуха составляет 0,5 километра в секунду, а водорода—1,8 километра в секунду. Поскольку никому из нас не приходилось быть свидетелем «комнатных» ядерных взрывов, ясно, что этих скоростей явно недостаточно для возникновения реакций синтеза. Не дают нужного эффекта и температуры в десятки и даже сотни тысяч градусов. И лишь при температурах в несколько миллионов градусов, когда скорости ядер водорода достигают нескольких сот километров в секунду, отдельные столкновения наиболее быстрых ядер завершаются их слиянием.
По существу же, для того, чтобы реакция синтеза пошла широким фронтом, нужны температуры в десятки миллионов градусов. При этих температурах атомы легких элементов — водорода, лития, гелия— полностью ионизируются, их ядра лишаются электронной оболочки и движутся, образно говоря, в «голом» виде, что облегчает их слияние. Иными словами, вещество превращается в электронно-ядерный газ, называемый физиками горячей плазмой, в котором частицы движутся с огромными скоростями и часто сталкиваются между собой. Происходящие при этом реакции синтеза ядер, таким образом, являются следствием высоких температур и поэтому получили название термоядерных.
Практическое осуществление термоядерных реакций стало возможным лишь после того, как удалось овладеть цепными реакциями деления ядер взрывного типа — они позволяют получать необходимые для синтеза сверхвысокие температуры. Таким образом, ядерный взрыв инициирует (вызывает) термоядерную реакцию в соответствующей «горючей» смеси, которая протекает в форме так называемого теплового взрыва. Поэтому термоядерное оружие, как правило, несет заряд атомного взрывчатого вещества — урана-235 или плутония-239,— который играет роль своеобразного капсюля-детонатора.
С момента своего возникновения водородное оружие непрестанно совершенствовалось. Одним из шагов на этом пути была замена жидких изотопов водорода соединением дейтерия с литием — дейтеридом лития. Это сразу же позволило уменьшить размеры водородной бомбы, так как дейтерид лития—легкое твердое вещество. Кроме того, в качестве составной части заряда стал применяться гидрид лития, который под воздействием нейтронов, образующихся при взрыве атомного детонатора, частично превращается в тритий.

Рубрика: Ядерное оружие ·  

загрузка...


Оставить комментарий или два