Это пытаются контролировать. 3 страница

Ядерная энергия:

Внутренняя энергия атомных ядер, выделяющаяся при некоторых ядерных реакциях. Возможно два способа получения Я.Э.: в результате ядерной цепной реакции деления тяжелых ядер или при термоядерной реакции синтеза легких ядер. В ядерной энергетике в настоящее время используется только первый способ получения Я.Э.

Ядро:

Центральная положительно заряженная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома (см. протон и нейтрон).

«Ядерный» клуб:

группу стран, располагающих ядерным оружием, в него входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006).

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по мнению некоторых экспертов, обладает арсеналом порядка 200 зарядов (по оценкам бывшего президента США Джимми Картера).

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР, но все шесть ядерных зарядов были добровольно уничтожены. Полагают, что ЮАР проводила ядерные испытания в районе острова Буве. ЮАР — единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.

«Ядерная» зима:

Гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу большого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве 30 %-40 % накопленных в мире ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей.

«Ядерный чемоданчик»:

президента Российской Федерации является частью автоматизированной системы управления стратегическими ядерными силами «Казбек». Эту систему создали в НИИ автоматической аппаратуры, который возглавлял академик Владимир Семенихин. Методику работы с чемоданчиком при перемещениях в пешем режиме, в автомобиле, самолёте, правила оборудования мест постоянного пребывания главы государства, а также то, как должен применяться чемоданчик, какая в нём нужна аппаратура, сколько лиц будут иметь доступ к системе, разработал конструктор одной из подсистем АСУ, лауреат Государственной премии Валентин Голубков.

Система была введена в действие в 1983 году. Первым руководителем СССР, которого стали сопровождать офицеры с «ядерным чемоданчиком» стал в 1984 году К. Черненко.

Один «ядерный чемоданчик» находится у главы государства, один — у министра обороны, один — у начальника Генерального штаба. С каждого такого импровизированного пульта должен быть послан закодированный сигнал: только если получено три необходимых подтверждения, система будет приведена в действие.

Ядерные боеприпасы:

Ядерные боеприпасы - боеприпасы, содержащие ядерный заряд.

Ядерными боеприпасами являются:

- ядерные боевые части ракет и торпед;

- ядерные бомбы;

- артиллерийские снаряды, мины и фугасы.

Мощность ядерных боеприпасов характеризуется тротиловым эквивалентом, по величине которого ядерные боеприпасы подразделяются на пять групп:

-1- сверхмалые (до 1 кт);

-2- малые (1-10 кт);

-3- средние (10-100 кт);

-4- крупные (100 кт - 1 Мт); и

-5- сверхкрупные (свыше 1 Мт).

Как бомба работает.

После того как вы узнали историю создания атомной бомбы и изучили словарь

Мы приступим к изучению устройства атомной бомбы.

Рассмотрим классическую атомную бомбу

Перейдём непосредственно к технологии ядерного оружия.

Водородная бомба. Маленькое солнце.

Изучим три, реально взорванных атомных бомб.

Собственно говоря, существует два вида, так называемых атомных бомб. Классическая использующая цепную реакцию распада атомов. И более мощную водородную (термоядерную). Использование неуправляемого термоядерного синтеза, роднит водородную бомбу, с процессами, происходящими в недрах звёзд.

Рассмотрим классическую атомную бомбу.

Для начала нам надо иметь «оружейный» уран.

Обогащение урана представляет собой процесс разделения изотопов урана с атомной массой 238 и 235. Для применения в оружии и атомных реакторах, подходит только уран-235, который составляет менее процента от всего количества урана в земной коре.

Уран не может находиться свободно на Земле, потому что он очень активно реагирует с окружающей средой. Поэтому это ценное вещество существует только в виде разнообразных оксидов урана. Для проведения собственно процесса отделения, уран приводят во взаимодействие с мощной кислотой, обычно фтористоводородной, превращая его в газообразный вид.

После этого полученный газ помещается во вращающийся барабан (центрифугу) и раскручивается до скоростей, вызывающих перегрузку до нескольких тысяч G. Центрифуга при этом вращается с частотой до 2 тысяч оборотов в секунду. Как вы понимаете, это накладывает на конструкцию особые требования по точности, легкости и сбалансированности. Уран-235 легче, чем уран-238 (18.9 против 19.3 г/см3), и он легче перемещается под действием центробежных сил к краям центрифуги, вызывая повышенную концентрацию требуемого изотопа у края центрифуги.

Гексафторид урана с повышенной концентрацией изотопа с атомной массой 235, извлекается из центрифуги и подается в нее снова. Обычно предприятие по обогащению урана содержит до нескольких тысяч таких центрифуг, для получения сколько-нибудь приемлемой степени очистки и количества выходного материала. Обычно требуемая концентрация составляет всего 5%. Представьте, сколько сложностей, чтобы получить такую вроде бы небольшую величину! Как только процесс завершается, уран приводится обратно в состояние металла с помощью реакции оксида с кальцием, образовывая чистый металл и фторид кальция. Теперь его можно использовать для атомных электростанций и изготовления оружия.

Как видите, процесс обогащения весьма трудоемок. Сложность изготовления центрифуг, в комплексе со спецификой получаемого материала, сильно усложняет процесс и ограничивает круг стран, которые могут себе позволить такое дорогое и наполовину неблагодарное занятие (это что касается оружия).

Наконец мы получили «оружейный» уран.

В качестве материала для атомной бомбы используют и плутоний.

Оружейный плутоний менее требователен к концентрации делящегося материала, имеет в несколько раз меньшую критическую массу, и выделить его из отработанного топлива гораздо проще, чем выделить из руды или радиоактивных отходов 235U. Типичный реактор, эксплуатируемый на АЭС, производит сотни килограмм плутония ежегодно. Необходимое для бомбы количество плутония содержат всего две отработанные топливные сборки (таковыми они становятся примерно через год после загрузки в реактор). Проблема в том, что получаемый из реактора плутоний представляет из себя смесь чрезвычайно трудно разделяемых изотопов с атомными номерами с 238 по 241, часть из которых нестабильна и со временем распадается, выделяя излучение (в том числе тепло) и продукты распада (в том числе газы) которые портят изделие и делают его непригодным для использования. Отливки из чистого плутония растрескиваются. После непродолжительного хранения на воздухе металлический плутоний становится хрупким и токсичным, он легко возгорается, что затрудняет его механическую обработку. Для уменьшения этих эффектов плутоний легируют (например, галлием), а изделия из него покрывают слоем нетоксичного металла. Вообще считается, что конструктивно бомба из плутония сложнее, чем из урана, и требует гораздо большей точности при изготовлении.

Основной принцип работы атомной бомбы очень прост, Достаточно соединить два (или более) куска «оружейного» урана, массы (размеры) которых порознь являются подкритическими (не способными инициировать цепную реакцию), но вместе составляют надкритическую массу (вызывают ядерный взрыв). Чтобы произошел ядерный взрыв, нужно очень быстро соединить оба этих куска. Для быстрого сближения кусков делящегося вещества с подкритическими массами можно использовать обычное взрывчатое вещество. Другой способ быстрого объединения подкритических масс связан с тем, что их располагают в непосредственной близости друг к другу, разделяя лишь тонким слоем вещества, сильно поглощающего нейтроны. Ядерный взрыв такой бомбы осуществляется (с помощью дистанционного управления) резким удалением поглотителя или вводом источника дополнительных нейтронов, чтобы действие поглотителя стало неэффективным*.

Как вы помните из термина, критическая масса, минимальная масса делящегося вещества, при которой в нём может происходить самоподдерживающаяся ядерная реакция деления. Если масса вещества ниже критической, то слишком много нейтронов, необходимых для реакции деления, теряется, и цепная реакция не идёт. При массе больше критической цепная реакция может лавинообразно ускоряться, что приводит к ядерному взрыву.

Критическая масса зависит от размеров и формы делящегося образца, так как они определяют утечку нейтронов из образца через его поверхность. Минимальную критическую массу имеет образец сферической формы, так как площадь его поверхности наименьшая. Критическая масса чистого металлического плутония-239 сферической формы 11 кг (диаметр такой сферы 10 см), урана-235 – 50 кг (диаметр сферы 17 см). Критическая масса также зависит от химического состава образца. Отражатели и замедлители нейтронов, окружающие делящееся вещество, могут существенно снизить критическую массу.

Перейдём непосредственно к технологии ядерного оружия.

Уран и плутоний, применяемые в современных атомных зарядах, имеют высокую чистоту - больше чем 90% по легко делящимся изотопам. Дело в том, что с уменьшением концентрации увеличивается критическая масса, а значит и потребное для взрыва количество материала (особенно такая зависимость выражена для 235U). Кроме того, с уменьшением концентрации становится конструктивно сложнее удержать делящийся материал необходимое время в пределах небольшого объема, чтобы ядерная реакция успела пройти до того, как высвобождаемая энергия разнесет все устройство в разные стороны (похоже на инерциальный термояд, но только на первый взгляд: силами инерции при этих масштабах придется пренебречь). С другой стороны, высокая концентрация вовсе не обязательна, если не требуется высокой эффективности работы устройства.

На практике в атомных бомбах используют отражатель нейтронов (например, из бериллия или урана-238), что позволяет уменьшить критическую массу в несколько раз и добиться взрыва (мгновенной критичности) при относительно небольшой концентрации делящегося материала. Например, для достижения критической массы без отражателя нужно 50 кг металлического урана-235 (реально применяют двуокись, которой нужно еще в полтора раза больше), если же использовать отражатель из Be, критическая масса снижается до 15 кг (это, конечно, приблизительные цифры, так как многое зависит от конструкции бомбы). Примерно так же будет обстоять дело с оружейным плутонием и 233U. Как правило, внутрь устройства помещают ещё источник нейтронов (например, полоний) для того, чтобы надёжно спровоцировать цепную ядерную реакцию.

Вот текст технического задания на изготовление первой советской атомной бомбы (рассекреченный, конечно):

Сов.секретно

(Особая папка)

Товарищу Ванникову Б.Л. /- это заместитель Лаврентия Берия/

Тактико-техническое задание на атомную бомбу

1. Атомная бомба разрабатывается в двух вариантах.

В варианте I рабочим веществом является плутоний

В варианте II - уран 235.

2. В варианте I переход через критическое состояние осуществляется посредством взрыва специально сконструированного заряда, составленного из блоков обычного взрывчатого вещества, образующих полую сферу с плутонием внутри.

3. В варианте II переход осуществляется посредством сближения двух тел из урана выстрелом из специальной пушки.

/пункты 4 и 5 не рассекречены, очевидно, в них давались дополнительные разъяснения о двух вариантах перехода через критическое состояние/

6. Бомба должна быть приспособлена для срабатывания над поверхностью земли и должна быть снабжена автоматическим высотным регулятором, работающим с точностью до 20%.

7. В случае отказа аппаратуры, обеспечивающей срабатывание высотного взрывателя, конструкция должна самоликвидироваться при соприкосновении с грунтом.

8. Аппаратура автоматики и самоликвидации должна быть дублирована.

9. Конструкция должна быть безусловно не в состоянии сработать до начала её свободного падения и должна приводиться в рабочее состояние через 20 секунд после начала падения.

Ю.Харитон

П. Зернов

Для атомной бомбы две упомянутые в задании схемы считаются классическими. Тем не менее, вопреки распространённому в популярной литературе мнению, для достижения критических параметров чаще всего не соединяют вместе две или более докритические массы, а сжимают химическим взрывом полую сферу из легко делящихся изотопов, достигая определённой плотности ядерной взрывчатки. В бомбе, разработанной в 70-е годы прошлого века специалистами ЮАР, предполагалось сжимать сплошной шар из пористого металлического урана, в поры которого были закачены дейтерий и тритий. Чем сильнее сжатие, тем больше плотность и тем меньше требуется делящегося материала для ядерного взрыва.

Для создания эффекта имплозии - "взрыва внутрь" - устройство либо окружают ещё одним толстостенным шаром, или же блоками, из специальной химической взрывчатки (содержащей в основном гексоген). Каждый блок по конструкции похож на кумулятивный заряд, применяемый в гранатомётах, только в результате взрыва формируется не узкая струя а, наоборот, широкая, направленная к центру шара. Каждый блок имеет высокоточный быстрый электродетонатор (критрон). Взрыв химического ВВ должен обеспечить равномерную ударную волну, направленную к центру, и это является одной из основных трудностей при конструировании бомбы. На рисунке красным цветом показана полая сфера из делящегося материала, зелёным - отражатель, синий квадратик обозначает источник нейтронов. В реальных устройствах используется ещё несколько слоёв, позволяющих сформировать имплозивную ударную волну и препятствующих преждевременному разлёту делящихся материалов. После детонации блоков химической взрывчатки (на рисунке слева они коричнево-жёлтые) расположенный под ней слой отражателя устремляется к центру и толкает перед собой ядерную взрывчатку. В результате в несколько раз возрастает её плотность и толщина стенок шара и достигается мгновенная критичность (чему помогает расположенный в центре источник нейтронов). Первое реально взорванное ядерное устройство было сделано именно по такой схеме (см. рис. над заголовком).

Пушечная схема конструктивно значительно проще и она была реализована в первой боевой атомной (урановой) бомбе, сброшенной на Хиросиму. Суть её в том, что в полом канале (в хиросимской бомбе это был кусок пушечного ствола), компактный снаряд из обогащённого легко делящимся изотопом урана разгоняется до скорости порядка 2 км/с и соединяется с другим куском такого же урана. Суммарная масса легко делящихся изотопов значительно превосходит критическую массу. Реакция начинается уже при сближении кусков, поэтому нужно успеть их соединить до того, когда выделившееся тепло разрушит конструкцию. Даже при указанной скорости соединения ядерная реакция проходит очень неэффективно. В Хиросимской бомбе использовалось 64 кг урана, содержавшего порядка 90% изотопа 235U, из которых успело среагировать менее 1%. По некоторым данным, плутоний вообще нельзя использовать в пушечной схеме, или же его нужно разгонять в канале до значительно больших скоростей. Это связано с тем, что плутоний-239 гораздо легче достигает критичности и начинает делиться, когда части находятся относительно далеко друг от друга, в результате чего устройство разрушается до того, как возникнут условия для ядерного взрыва. Пушечная схема применяется там, где из-за ограниченных габаритов нельзя применить имплозивную, например, в снарядах и миномётных минах оперативно-тактического ядерного оружия.

Теория имплозии была разработана ещё в начале 1940-х годов немецкими инженерами Готфридом Гудерлеем и Куртом Дибнером в Германии и независимо Клаусом Фуксом в США. Не смотря на такую древность, многие её аспекты, особенно касающиеся неустойчивости процесса, до сих пор остаются одним из ключевых атомных секретов. Как и в смежной области - аэродинамике - процесс создания эффективной схемы имплозии требует проведения большого количества натурных испытаний.

Кратко подведём итоги. Для "простой" бомбы, сделанной по пушечной схеме, требуется большое количество высокоочищенного урана-235. Для имплозивной бомбы можно использовать не очень чистый уран-235 (теоретически это может быть всего 20% и даже 14%), но взрыв тогда потребует высокой степени сжатия, добиться которой чрезвычайно сложно. Несколько лучше выглядит плутоний (также требующий имплозии), но для его получения требуется ядерный реактор (или хотя бы отработанные топливные сборки).

Второй тип атомной бомбы, термоядерный.

Водородная бомба. Искусственно созданное маленькое солнце.

Оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах.

Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. 15 000 000 К. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. 100 млрд. т вещества и выделяет энергию, благодаря которой стала возможной жизнь на Земле.

Изотопы водорода. Атом водорода – простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды (H2O) показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода – дейтерий (2H). Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона – нейтральной частицы, по массе близкой к протону.

Существует третий изотоп водорода – тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.

Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы (HB). Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 48 Мт в тротиловом эквиваленте.

Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную (примерно 15 Мт) авиабомбу. С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия.

Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу.

Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HБ заряд-инициатор термоядерной реакции (небольшая атомная бомба), в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития – соединения дейтерия с литием (используется изотоп лития с массовым числом 6). Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.

Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.

Деление, синтез, деление (супербомба). На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 (основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах). Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных «осколка». В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб.

Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности.

Энергия взрыва имплозивной атомной бомбы усиливается детонацией расположенного в центральной области термоядерного заряда (в виде газа из дейтерия и трития). Вместе они, в свою очередь, детонируют основной термоядерный заряд из дейтрида лития, заключённый в толстостенный цилиндр или эллипсоид из металлического урана (238U) или вольфрама. Цилиндр с дейтридом лития имеет массивную крышку, отделяющую его от атомного заряда, а внутри его расположен полый стержень из легко делящегося изотопа урана или плутония. Из расположенного в верхней части источника в центр первой ступени (атомной бомбы) вводится поток нейтронов. Пространство вокруг цилиндра с дейтридом лития заполняется полимером. В первые наносекунды после детонации атомной бомбы возникшее излучение превращает всю эту конструкцию в многократно ионизированную плазму. Прежде, чем она успевает разлететься в разные стороны, происходит несколько последовательных процессов, занимающих в общей сложности порядка сотни наносекунд. Атомы полимера (водород и углерод) переизлучают энергию взрыва в мягкий рентген (как хольраум в лазерном термояде) и это излучение вызывает абляцию (унос вещества) поверхности цилиндра. Массивная крышка защищает дейтрид лития от излучения, идущего непосредственно от атомного взрыва. За счёт абляции (уноса вещества) массивного корпуса цилиндра (эллипсоида) возникает реактивная сила, сжимающая термоядерный заряд, уменьшая его объём в десятки раз. Проходящие через дейтрид лития нейтроны замедляются (литий работает как замедлитель) и, доходя до центрального стержня, провоцируют его взрыв, который ещё больше сжимает термоядерную взрывчатку. Плотность дейтрида лития возрастает тысячекратно и в нём начинается реакция термоядерного синтеза. Взрыв такой бомбы способен полностью разрушить город с населением в несколько миллионов человек.

Критической массы для термоядерной бомбы не существует, а самая большая из взорванных до сих пор — в 5 тысяч раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. Всего в арсеналах разных стран накоплено сейчас более 50 тысяч водородных бомб, каждая из которых примерно в 20 раз мощнее первой атомной бомбы. Шесть стран владеют технологией изготовления ядерного оружия, и, по оценкам, еще восемь близки к его производству. Одним словом, сделать атомную бомбу сейчас — не проблема, значительно труднее понять, как теперь жить на Земле, если на каждого обитателя планеты, включая стариков и грудных младенцев, уже сейчас накоплено по 5 т ядерной взрывчатки.

Приведённые выше описания бомб покажутся специалистам весьма условными и даже наивными. В промышленно изготовленных ядерных боеголовках реализованы близкие по смыслу, но, очевидно, иные конструктивные решения, полученные в результате многих лет очень дорогостоящих исследований и испытаний. Другими словами, не смотря на кажущуюся простоту принципов, изготовить относительно эффективное ядерное устройство можно лишь в результате масштабной опытно-конструкторской программы, которая будет длиться несколько лет и обойдётся в астрономическую сумму. Объём технической документации на готовое изделие можно измерять кубометрами и даже если допустить, что наиболее важную её часть удастся выкрасть (как это произошло с Манхэттенским проектом 1940-х годах), какой-нибудь экстремально богатой организации вроде наркокартеля или популярной религиозной секты не собрать под своим крылом несколько сотен специалистов и кучу специфического оборудования и материалов так, чтобы это вскоре не стало известно соответствующим компетентным органам.

В качестве примера, насколько сложная структура и сборка атомных бомб.

Изучим три, реально взорванные атомные бомбы.

Урановая атомная бомба Малыш. Урановый заряд в бомбе состоит из двух частей: мишени и снаряда. Снаряд диаметром 10 и длинной 16 сантиметров представляет собой набор из шести урановых колец. В нем содержится около 25.6 кг - 40% всего урана. Кольца в снаряде поддерживаются диском из карбида вольфрама и стальными пластинами и находятся внутри стального корпуса. Мишень имеет массу 38.46 кг и сделана в форме полого цилиндра диаметром 16 см и длиной 16 см. Конструктивно она выполнена в виде двух отдельных половинок. Мишень вмонтирована в корпус, служащий отражателем нейтронов. В принципе, использованное в бомбе количество урана дает критическую массу и без отражателя, однако его наличие, как и изготовление снаряда из более обогащенного урана (89% U-235) чем мишень(~80% U-235), позволяет увеличить мощность заряда.

Малыш был чрезвычайно небезопасной в хранении и транспортировке бомбой. Детонация, пусть даже и случайная, метательного взрывчатого вещества (приводящего в движение снаряд), вызывает ядерный взрыв.

Эта бомба была сброшена на Хиросиму.

Плутониевая атомная бомба Толстяк.

Ядро бомбы представляет собой набор вложенных друг в друга сфер. Здесь они перечисляются в порядке вложенности, приведены размеры для внешних радиусов сфер:

* взрывчатая оболочка - 65 см,

* "толкатель"/поглотитель нейтронов - 23 см,

* урановый корпус/отражатель нейтронов - 11.5 см,

* плутониевое ядро - 4.5 см,

Плутониевый заряд

Девятисантиметровая сфера, с полостью в центре размером 2.5 см для нейтронного инициатора. Данную форму заряда предложил Роберт Кристи (Robert Christy) для уменьшения ассиметрии и нестабильности при имплозии. Девятисантиметровая сфера, с полостью в центре размером 2.5 см для нейтронного инициатора. Данную форму заряда предложил Роберт Кристи (Robert Christy) для уменьшения ассиметрии и нестабильности при имплозии.

урановый корпус/отражатель нейтронов.

Плутониевый заряд окружен корпусом из природного урана массой 120 кг и диаметром 23 см. Этот корпус образует семи сантиметровый слой вокруг плутония. Толщина урана обусловлена задачей сохранения нейтронов, так, слоя в несколько сантиметров достаточно для обеспечения торможения нейтронов. Более толстый корпус (превышающий по толщине 10 см) дополнительно обеспечивает значительное сохранение нейтронов для всей конструкции, однако, эффект "временного поглощения" присущий быстрым, экспоненциально развивающимся цепным реакциям уменьшает выгоды от использования более толстого отражателя.

Около 20% энергии бомбы выделяется за счет быстрого деления уранового корпуса. Ядро и корпус образуют вместе минимально подкритическую систему. Когда при помощи имплозионного взрыва происходит сжатие сборки до 2.5 раз по сравнению с обычной плотностью, ядро начинает содержать около четырех-пяти критических масс.

Дата добавления: 2015-08-29