Skip to content Skip to footer
Термоядерное оружие: Как  устроена водородная бомба

Если вспомнить, то не только на орбиту мы первыми успели. Водородная бомба — это тоже наше, родное. Первый советский термоядерный боеприпас был испытан в 1953 году. Американцы на атолле Бикини провели испытания тогда ещё просто взрывного устройства, не годного для практического применения.

Как и в случае «космической гонки», целью которой было создание не столько ракет-носителей, сколько баллистических ракет, СССР имел очень веские основания спешить с созданием водородной бомбы. И позже у Хрущёва были не менее веские и вполне рациональные основания для создания не принятой на вооружение и изначально не предназначавшейся для этого «Царь-бомбы» потенциальной мощностью 100 Мегатонн. Прогремевший над Новой Землёй сильнейший в истории человечества взрыв, сопровождавшийся хвастовством о семи бомбах, которых достаточно, для того чтобы над Британскими островами снова плескалось море, произвёл нужный эффект.

Причина, по которой без водородной бомбы СССР не мог никак, была прежде всего экономической. Уже в 50-х годах продолжение гонки вооружений по правилам «поддержания паритета» стало проблематичным ввиду банальной нехватки электроэнергии, которая для обогащения урана газодиффузным методом требовалась в немыслимом количестве. Штаты в этот период расходовали на обогащение 7% мощностей своих электростанций. В абсолютном исчислении СССР мог ответить лишь в 10 раз меньшим количеством киловатт, и отставал по темпам производства ядерных зарядов на порядок.

Соответственно, если США готовились к использованию тактических «пушечных» зарядов, в которых 10 кг плутония взрывались как 50-150 тонн тротилла, советские конструкторы ломали головы над тем, как выдавить лютой имплозией 50 килотонн из всего 6 кг плутония. Успехи наличествовали, но переломить ситуацию таким образом было невозможно… Другое дело, если мощность боеприпаса при прежнем расходе ядерного горючего исчисляется десятками Мегатонн. В такой ситуации отставание по количеству зарядов уже не имело значения. На это Хрущёв и намекал.

…Проблема инициации реакции термоядерного синтеза заключается в необходимости преодоления высокого потенциального барьера. Ещё в 1942 году наивные немцы пытались взорвать замороженный дейтерий, закладывая его в кумулятивную воронку. Это не работало. Требовалась температура на пару порядков более высокая, чем достижимая при использовании химической взрывчатки.

Возможность использования в качестве детонатора водородной бомбы ядерного заряда обсуждалась ещё физиками работающими в рамках Манхеттенского проекта. Вопрос заключался в том, как это организовать. Простое размещение термоядерного заряда рядом с ядерным положительных результатов не давало. Когда бомба взрывалась, водород лишь рассеивался, не нагреваясь до нужной температуры. Термоядерное горючее требовалось каким-то образом обжать взрывом. В 1951 году американцы даже почти сделали это, испытав чрезвычайно сложный в изготовлении тороидальный, а не сферический, имплозивный заряд, в центр которого помещалась ёмкость с жидким водородом. Водород частично сдетонировал, но для изготовления термоядерных боеприпасов такой метод явно не годился.

Не годилась и идея британцев — изготовить большой полый шар из сверхкритической массы плутония и поместить капсулу с термоядерным горючим внутрь. Взорвалось сильно — 700 килотонн даже без капсулы. Но бомба сожрала 120 килограммов плутония — это столько, сколько Британия могла произвести за год. Термоядерный заряд должен был располагаться отдельно от инициирующего, соответственно, для осуществления радиационного обжатия требовались решения нетривиальные.

В современной конструкции оба заряда — инициирующий и термоядерный — помещаются в заполненную рентгенопрозрачным пластиком общую оболочку из обеднённого урана. При подрыве ядерного заряда внешняя оболочка, в том числе и её затенённый термоядерной капсулой участок, «освещённый» благодаря рассеянию излучения в пластике, предсказуемо превращается в плазму также излучающую соответствующий своей температуре рентген. И давление направленного внутрь излучения симметрично — именно равномерное давление со всех направлений требует изощрённых методов — обжимает капсулу.

Капсула, в свою очередь, для обеспечения равномерного сжатия могла представлять собой цилиндр, усеченный конус, яйцо, — лишь в 80-х удалось добиться равномерного действия излучения, позволяющего использовать капсулы в форме сферы. Внешний её слой, опять-таки, состоит из обеднённого урана, средний из термоядерного горючего, внутренний же из подкритической массы плутония. В результате обжатия плотность плутония увеличивается, критическая масса достигается и происходит второй ядерный взрыв.

Термоядерная реакция начинается в момент, когда внешние слои капсулы ещё падают внутрь, а внутренние со всей ядерной силы уже стремятся наружу. На фронте столкновения ударных волн преодолевается потенциальный барьер, и ядра начинают сливаться. В качестве горючего используется дейтрид лития-6. Сам по себе литий, в действительности, не «горит». Но захватывая нейтрон (появившийся в результате распада плутония), он распадается на тритий и гелий. И уже тритий вступает в реакцию с дейтерием, порождая ещё одно ядро гелия и релятивистский нейтрон на бонус.

«Бонусный» нейтрон может расколоть следующее ядро лития, но скорее всего зону реакции просто покинет. И здесь в игру вступает уран из внешней и внутренней оболочек. Релятивистские нейтроны не захватываются ядрами, а разбивают их. Разваливающиеся ядра урана порождают тучи новых нейтронов уже подходящей для разложения лития энергии. Систему можно сбалансировать так, что 90% урана и лития выгорают.

Если ядерное взрывное устройство поддерживает цепную реакцию лишь до момента своего разрушения, то термоядерный заряд запускается уже в плазменном агрегатном состоянии. В момент «горения» бомба напоминает звезду, являясь каплей более плотного, чем ртуть, полностью ионизированного вещества. Это настоящее чудо.

Но нужен изотоп литий-6. Основной изотоп — литий-7 бесполезен и даже вредит… И это обстоятельство позволяет говорить о водородной бомбе, как о сугубо российской технологии. Потому что американцы, умудрились эту технологию утратить вместе с технологией обогащения урана.

Новые публикации также можно увидеть на Дзен-канале

Подписаться
Уведомить о
guest
1 Комментарий
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Мудрый
Мудрый
6 дней назад

годная статья