Как работят ядрените оръжия? Как работят ядрените оръжия?

Стотици книги са написани за историята на ядрената конфронтация между суперсили и дизайна на първите ядрени бомби. Но има много митове за съвременните ядрени оръжия. „Популярна механика“ реши да изясни този въпрос и да разкаже как работи най-разрушителното оръжие, изобретено от човека.

Експлозивен характер

Ядрото на урана съдържа 92 протона. Природният уран е основно смес от два изотопа: U238 (който има 146 неутрона в ядрото си) и U235 (143 неутрона), като само 0,7% от последния е в естествения уран. Химичните свойства на изотопите са абсолютно идентични, поради което е невъзможно да се разделят по химически методи, но разликата в масите (235 и 238 единици) позволява това да се направи чрез физически методи: смес от уран се превръща в газ (уран хексафлуорид), след което се изпомпва през безброй порести прегради. Въпреки че изотопите на урана са неразличими нито на външен вид, нито химически, те са разделени от пропаст в свойствата на техните ядрени характеристики.

Процесът на делене на U238 е платен процес: неутрон, пристигащ отвън, трябва да носи със себе си енергия - 1 MeV или повече. И U235 е безкористен: нищо не се изисква от входящия неутрон за възбуждане и последващ разпад; неговата енергия на свързване в ядрото е напълно достатъчна.

Когато бъде ударено от неутрони, ядрото на уран-235 лесно се разделя, произвеждайки нови неутрони. При определени условия започва верижна реакция.

Когато неутрон удари способно на делене ядро, се образува нестабилно съединение, но много бързо (след 10−23−10−22 s) такова ядро се разпада на два фрагмента, които са различни по маса и „мигновено“ (в рамките на 10 −16−10− 14 c) излъчване на два или три нови неутрона, така че с течение на времето броят на делящите се ядра да може да се умножи (тази реакция се нарича верижна реакция). Това е възможно само в U235, тъй като алчният U238 не иска да споделя от собствените си неутрони, чиято енергия е с порядък по-малък от 1 MeV. Кинетичната енергия на частиците продукти на делене е много порядъци по-висока от енергията, освободена по време на всяка химическа реакция, при която съставът на ядрата не се променя.

Металният плутоний съществува в шест фази, чиято плътност варира от 14,7 до 19,8 kg/cm 3 . При температури под 119 градуса по Целзий има моноклинна алфа фаза (19,8 kg/cm 3), но такъв плутоний е много крехък, а в кубичната лицево центрирана делта фаза (15,9) е пластична и добре обработена (това е това фаза, която се опитват да запазят с помощта на легиращи добавки). По време на детонационното компресиране не могат да възникнат фазови преходи - плутоният е в състояние на квазитечност. Фазовите преходи са опасни по време на производството: при големи части, дори при лека промяна в плътността, може да се достигне критично състояние. Разбира се, това ще се случи без експлозия - детайлът просто ще се нагрее, но никелирането може да се освободи (а плутоният е много токсичен).

Критичен монтаж

Продуктите на делене са нестабилни и отнемат много време за „възстановяване“, излъчвайки различни лъчения (включително неутрони). Неутроните, които се излъчват значително време (до десетки секунди) след деленето, се наричат забавени и въпреки че техният дял е малък в сравнение с мигновените (по-малко от 1%), ролята, която играят в работата на ядрените инсталации, е най-голяма. важно.

Експлозивните лещи създадоха събирателна вълна. Надеждността се осигурява от чифт детонатори във всеки блок.

Продуктите на делене, по време на многобройни сблъсъци с околните атоми, им предават енергията си, повишавайки температурата. След като неутроните се появят в сглобка с делящ се материал, мощността на отделяне на топлина може да се увеличи или намали, а параметрите на сглобката, в която броят на деленията за единица време е постоянен, се наричат критични. Критичността на монтажа може да се поддържа както с голям, така и с малък брой неутрони (със съответно по-голяма или по-малка мощност на топлоотдаване). Топлинната мощност се увеличава или чрез изпомпване на допълнителни неутрони в критичния модул отвън, или чрез превръщане на блока в суперкритичен (тогава допълнителни неутрони се доставят от все по-многобройни поколения делящи се ядра). Например, ако е необходимо да се увеличи топлинната мощност на реактора, той се довежда до режим, при който всяко поколение бързи неутрони е малко по-малко от предишното, но благодарение на забавените неутрони реакторът едва забележимо преминава в критично състояние. Тогава той не се ускорява, а бавно набира мощност - така че увеличаването му да може да бъде спряно в точния момент чрез въвеждане на неутронни абсорбери (пръчки, съдържащи кадмий или бор).

Плутониевият модул (сферичен слой в центъра) беше заобиколен от корпус от уран-238 и след това от слой алуминий.

Неутроните, произведени по време на делене, често летят покрай околните ядра, без да причиняват по-нататъшно делене. Колкото по-близо до повърхността на даден материал се произвежда неутрон, толкова по-голям е шансът той да избяга от делящия се материал и никога повече да не се върне. Следователно формата на сглобяване, която спестява най-голям брой неутрони, е сфера: за дадена маса материя тя има минимална повърхност. Неоградена (единична) топка от 94% U235 без кухини вътре става критична с маса 49 kg и радиус 85 mm. Ако комплект от същия уран е цилиндър с дължина, равна на диаметъра, той става критичен с маса 52 кг. Площта на повърхността също намалява с увеличаване на плътността. Ето защо експлозивното компресиране, без да променя количеството на делящия се материал, може да доведе сглобката в критично състояние. Именно този процес е в основата на общия дизайн на ядрения заряд.

Първите ядрени оръжия са използвали полоний и берилий (в центъра) като източници на неутрони.

Сглобяване на топка

Но най-често в ядрените оръжия не се използва уран, а плутоний-239. Произвежда се в реактори чрез облъчване на уран-238 с мощни неутронни потоци. Плутоният струва около шест пъти повече от U235, но когато се дели, ядрото Pu239 излъчва средно 2,895 неутрона - повече от U235 (2,452). Освен това вероятността от делене на плутоний е по-висока. Всичко това води до факта, че самотна топка от Pu239 става критична с почти три пъти по-малка маса от топка от уран и най-важното с по-малък радиус, което позволява да се намалят размерите на критичната сглобка.

Използван е слой алуминий за намаляване на вълната на разреждане след детонацията на експлозива.

Монтажът е направен от две внимателно монтирани половини под формата на сферичен слой (кух отвътре); очевидно е подкритичен - дори за топлинни неутрони и дори след като е заобиколен от модератор. Зарядът е монтиран около комплект от много прецизно монтирани експлозивни блокове. За да се спестят неутрони, е необходимо да се поддържа благородната форма на топката по време на експлозия - за това слоят експлозив трябва да се взриви едновременно по цялата му външна повърхност, компресирайки сглобката равномерно. Широко разпространено е мнението, че това изисква много електрически детонатори. Но това беше така само в зората на „конструкцията на бомбата“: за да се задействат много десетки детонатори, беше необходима много енергия и значителен размер на системата за иницииране. Съвременните заряди използват няколко детонатора, избрани по специална техника, сходни по характеристики, от които се задействат високо стабилни (по отношение на скоростта на детонация) експлозиви в жлебове, фрезовани в поликарбонатен слой (чиято форма върху сферична повърхност се изчислява с помощта на геометрията на Риман методи). Детонацията със скорост около 8 km/s ще се движи по жлебовете на абсолютно равни разстояния, в един и същи момент ще достигне дупките и ще детонира основния заряд - едновременно във всички необходими точки.

Фигурите показват първите моменти от живота на огнено кълбо от ядрен заряд - дифузия на радиация (а), разширяване на гореща плазма и образуване на „мехури“ (б) и увеличаване на мощността на излъчване във видимия диапазон по време на отделянето на ударната вълна (c).

Експлозия вътре

Експлозията, насочена навътре, компресира модула с налягане от повече от един милион атмосфери. Повърхността на сглобката намалява, вътрешната кухина в плутония почти изчезва, плътността се увеличава и много бързо - в рамките на десет микросекунди, свиваемата сглобка преминава критичното състояние с топлинни неутрони и става значително свръхкритична с бързи неутрони.

След период, определен от незначителното време на незначително забавяне на бързите неутрони, всяко от новото, по-многобройно поколение от тях добавя енергия от 202 MeV чрез делене към сглобяващото вещество, което вече се пръска от чудовищен натиск. В мащаба на случващите се явления силата дори на най-добрите легирани стомани е толкова малка, че на никого не му хрумва да я вземе предвид при изчисляване на динамиката на експлозия. Единственото нещо, което пречи на модула да се разлети, е инерцията: за да се разшири плутониева топка само с 1 см за десетки наносекунди, е необходимо да се придаде ускорение на веществото, което е десетки трилиони пъти по-голямо от ускорението свободно падане, а това не е лесно.

В крайна сметка материята все още се разпръсква, деленето спира, но процесът не свършва дотук: енергията се преразпределя между йонизираните фрагменти на отделените ядра и други частици, излъчени по време на деленето. Тяхната енергия е от порядъка на десетки и дори стотици MeV, но само електрически неутралните високоенергийни гама-кванти и неутроните имат шанс да избегнат взаимодействието с материята и да „избягат“. Заредените частици бързо губят енергия при актове на сблъсъци и йонизация. В този случай се излъчва радиация - но вече не е твърда ядрена радиация, а по-мека, с енергия с три порядъка по-малка, но все още повече от достатъчна, за да избие електрони от атомите - не само от външните обвивки, но от всичко като цяло. Смес от оголени ядра, оголени електрони и радиация с плътност от грамове на кубичен сантиметър (опитайте се да си представите колко добре можете да почернявате под светлина, която е придобила плътността на алуминия!) - всичко, което преди малко беше заряд - идва в някакво подобие на равновесие. В много млада огнена топка температурата достига десетки милиони градуси.

Огнена топка

Изглежда, че дори мекото лъчение, движещо се със скоростта на светлината, трябва да остави материята, която го е генерирала, далеч назад, но това не е така: в студения въздух обхватът на квантите на Kev енергиите е сантиметри и те не се движат в права линия, но променя посоката на движение, излъчвайки отново при всяко взаимодействие. Квантите йонизират въздуха и се разпространяват в него, като черешов сок, излят в чаша вода. Това явление се нарича радиационна дифузия.

Младо огнено кълбо с експлозия от 100 kt няколко десетки наносекунди след края на взрива на делене има радиус от 3 m и температура от почти 8 милиона Келвина. Но след 30 микросекунди радиусът му е 18 м, въпреки че температурата пада под милион градуса. Топката поглъща пространството, а йонизираният въздух зад нейната предна част почти не се движи: радиацията не може да му предаде значителен импулс по време на дифузия. Но тя изпомпва огромна енергия в този въздух, нагрявайки го и когато радиационната енергия свърши, топката започва да расте поради разширяването на гореща плазма, избухваща отвътре с това, което преди е било заряд. Разширявайки се, като надут балон, плазмената обвивка става по-тънка. За разлика от мехура, разбира се, нищо не го надува: отвътре почти не е останало вещество, всичко лети от центъра по инерция, но 30 микросекунди след експлозията скоростта на този полет е повече от 100 km/s, а хидродинамичното налягане в веществото — повече от 150 000 атм! Черупката не е предназначена да стане твърде тънка; тя се спуква, образувайки „мехури“.

Във вакуумна неутронна тръба се прилага импулсно напрежение от сто киловолта между наситена с тритий мишена (катод) 1 и аноден възел 2. Когато напрежението е максимално е необходимо между анода и катода да има деутериеви йони, които трябва да се ускорят. За това се използва източник на йони. Към неговия анод 3 се прилага импулс на запалване и разрядът, преминаващ по повърхността на наситената с деутерий керамика 4, образува деутериеви йони. След като се ускорят, те бомбардират цел, наситена с тритий, в резултат на което се освобождава енергия от 17,6 MeV и се образуват неутрони и ядра на хелий-4. По отношение на състава на частиците и дори отделянето на енергия тази реакция е идентична с термоядрения синтез – процесът на сливане на леки ядра. През 50-те години на миналия век мнозина вярваха в това, но по-късно се оказа, че в тръбата възниква „смущение“: или протон, или неутрон (който съставлява деутериевия йон, ускорен от електрическо поле) „засяда“ в целта ядро (тритий). Ако протонът заседне, неутронът се откъсва и се освобождава.

Кой от механизмите за предаване на енергията на огненото кълбо в околната среда ще преобладава зависи от силата на експлозията: ако е голяма, основната роля играе дифузията на радиацията, ако е малка, играе разширяването на плазмения мехур основна роля. Ясно е, че е възможен и междинен случай, когато и двата механизма са ефективни.

Процесът улавя нови слоеве въздух; вече няма достатъчно енергия за отстраняване на всички електрони от атомите. Енергията на йонизирания слой и фрагментите на плазмения мехур се изчерпват, те вече не могат да движат огромната маса пред себе си и значително забавят. Но това, което беше въздух преди експлозията, се движи, откъсвайки се от топката, поглъщайки все повече и повече слоеве студен въздух... Започва образуването на ударна вълна.

Ударна вълна и атомна гъба

Когато ударната вълна се отдели от огненото кълбо, характеристиките на излъчващия слой се променят и мощността на излъчване в оптичната част на спектъра рязко нараства (т.нар. първи максимум). След това процесите на осветяване и промени в прозрачността на околния въздух се конкурират, което води до реализирането на втори максимум, по-малко мощен, но много по-дълъг - дотолкова, че изходът на светлинна енергия е по-голям, отколкото в първия максимум. .

Близо до експлозията всичко наоколо се изпарява, по-далеч се топи, но още по-нататък, където топлинният поток вече не е достатъчен, за да разтопи твърди частици, почва, скали, къщи текат като течност, под чудовищно налягане на газ, който разрушава всички здрави връзки, нажежен до непоносим за очите блясък.

Накрая ударната вълна отива далеч от точката на експлозията, където хлабав и отслабен, но разширен многократно облак от изпарения от това, което беше плазмата на заряда и това, което беше близо в своя ужасен час, остава кондензиран, превърнат в дребен и много радиоактивен прах на място, от което човек трябва да стои възможно най-далеч. Облакът започва да се издига. Той се охлажда, променя цвета си, „поставя“ бяла шапка от кондензирана влага, последвана от прах от повърхността на земята, образувайки „крака“ на това, което обикновено се нарича „атомна гъба“.

Неутронно иницииране

Внимателните читатели могат да оценят освобождаването на енергия по време на експлозия с молив в ръцете си. Когато времето, през което модулът е в суперкритично състояние, е от порядъка на микросекунди, възрастта на неутроните е от порядъка на пикосекунди и коефициентът на умножение е по-малък от 2, се освобождава около гигаджаул енергия, което е еквивалентно на ... 250 кг тротил. Къде са килограмите и мегатоните?

Неутрони – бавни и бързи

В неделящо се вещество, „отскачащо“ от ядрата, неутроните им предават част от енергията си, толкова по-голяма е, колкото по-леки (по-близо до тях по маса) ядрата. В колкото повече сблъсъци участват неутроните, толкова повече се забавят и накрая влизат в топлинно равновесие с околната материя – термализират се (това отнема милисекунди). Скоростта на топлинните неутрони е 2200 m/s (енергия 0,025 eV). Неутроните могат да избягат от модератора и да бъдат уловени от неговите ядра, но с умереност способността им да влизат в ядрени реакции се увеличава значително, така че неутроните, които не са „загубени“, повече от компенсират намаляването на броя.
Така, ако топка от делящ се материал е заобиколена от модератор, много неутрони ще напуснат модератора или ще бъдат погълнати от него, но ще има и такива, които ще се върнат в топката („отразяват“) и, след като са загубили енергията си, са много по-склонни да причинят събития на делене. Ако топката е заобиколена от слой берилий с дебелина 25 mm, тогава 20 kg U235 могат да бъдат спестени и все още да се постигне критичното състояние на сглобката. Но такива спестявания идват с цената на време: всяко следващо поколение неутрони трябва първо да се забави, преди да причини делене. Това забавяне намалява броя на поколенията неутрони, родени за единица време, което означава, че освобождаването на енергия се забавя. Колкото по-малко делящ се материал в сглобката, толкова повече модератор е необходим за развиване на верижна реакция, а деленето се случва с все по-нискоенергийни неутрони. В ограничителния случай, когато критичността се постига само с топлинни неутрони, например в разтвор на уранови соли в добър модератор - вода, масата на възлите е стотици грама, но разтворът просто периодично кипи. Освободените мехурчета пара намаляват средната плътност на делящото се вещество, верижната реакция спира и когато мехурчетата напуснат течността, избухването на делене се повтаря (ако запушите съда, парата ще го пръсне - но това ще бъде топлинно експлозия, лишена от всички типични „ядрени“ признаци).

Факт е, че веригата на делене в блока не започва с един неутрон: за необходимата микросекунда те се инжектират в свръхкритичния блок от милиони. В първите ядрени заряди за това са използвани изотопни източници, разположени в кухина вътре в плутониевия блок: полоний-210 в момента на компресия се комбинира с берилий и предизвиква неутронно излъчване със своите алфа-частици. Но всички изотопни източници са доста слаби (първият американски продукт генерира по-малко от милион неутрона на микросекунда), а полоният е много нетраен – той намалява активността си наполовина само за 138 дни. Следователно изотопите са заменени с по-малко опасни (които не излъчват, когато не са включени) и най-важното, неутронни тръби, които излъчват по-интензивно (вижте страничната лента): за няколко микросекунди (продължителността на импулса, образуван от тръбата ) се раждат стотици милиони неутрони. Но ако не работи или работи в неподходящия момент, ще настъпи така нареченият взрив или „зилч“ — топлинна експлозия с ниска мощност.

Неутронното иницииране не само увеличава отделянето на енергия от ядрена експлозия с много порядъци, но също така прави възможно регулирането му! Ясно е, че след получаване на бойна мисия, при определяне на която трябва да се посочи мощността на ядрен удар, никой не разглобява заряда, за да го оборудва с плутониев монтаж, който е оптимален за дадена мощност. В боеприпаси с превключваем тротилов еквивалент е достатъчно просто да промените захранващото напрежение към неутронната тръба. Съответно, добивът на неутрони и освобождаването на енергия ще се променят (разбира се, когато мощността се намали по този начин, се губи много скъп плутоний).

Но те започнаха да мислят за необходимостта от регулиране на освобождаването на енергия много по-късно и в първите следвоенни години не можеше да се говори за намаляване на мощността. По-мощен, по-мощен и по-мощен! Но се оказа, че има ядрени физически и хидродинамични ограничения за допустимите размери на субкритичната сфера. TNT еквивалентът на експлозия от сто килотона е близо до физическата граница за еднофазни боеприпаси, в които се получава само делене. В резултат на това деленето беше изоставено като основен източник на енергия и те разчитаха на реакции от друг клас - синтез.

Експлозивен характер

Критичен монтаж

Сглобяване на топка

Но най-често в ядрените оръжия не се използва уран, а плутоний-239. Произвежда се в реактори чрез облъчване на уран-238 с мощни неутронни потоци. Плутоният струва около шест пъти повече от U235, но при делене ядрото Pu239 излъчва средно 2,895 неутрона - повече от U235 (2,452). Освен това вероятността от делене на плутоний е по-висока. Всичко това води до факта, че самотна топка Pu239 става критична с почти три пъти по-малка маса от топка от уран и най-важното - с по-малък радиус, което позволява да се намалят размерите на критичната сглобка.

Монтажът е направен от две внимателно монтирани половини под формата на сферичен слой (кух отвътре); очевидно е подкритичен - дори за топлинни неутрони и дори след като е заобиколен от модератор. Зарядът е монтиран около комплект от много прецизно монтирани експлозивни блокове. За да се спестят неутрони, е необходимо да се запази благородната форма на топката по време на експлозията - за това слоят експлозив трябва да бъде взривен едновременно по цялата му външна повърхност, компресирайки сглобката равномерно. Широко разпространено е мнението, че това изисква много електрически детонатори. Но това беше така само в зората на „конструкцията на бомбата“: за да се задействат много десетки детонатори, беше необходима много енергия и значителен размер на системата за иницииране. Съвременните заряди използват няколко детонатора, избрани по специална техника, сходни по характеристики, от които се задействат високо стабилни (по отношение на скоростта на детонация) експлозиви в жлебове, фрезовани в поликарбонатен слой (чиято форма върху сферична повърхност се изчислява с помощта на геометрията на Риман методи). Детонацията със скорост около 8 km/s ще се движи по жлебовете на абсолютно равни разстояния, в един и същи момент ще достигне дупките и ще детонира основния заряд - едновременно във всички необходими точки.

Експлозия вътре

В крайна сметка материята все още се разпръсква, деленето спира, но процесът не свършва дотук: енергията се преразпределя между йонизираните фрагменти на отделените ядра и други частици, излъчени по време на деленето. Тяхната енергия е от порядъка на десетки и дори стотици MeV, но само електрически неутралните високоенергийни гама-кванти и неутроните имат шанс да избегнат взаимодействието с материята и да „избягат“. Заредените частици бързо губят енергия при актове на сблъсъци и йонизация. В този случай се излъчва радиация - но вече не е твърда ядрена радиация, а по-мека, с енергия с три порядъка по-ниска, но все още повече от достатъчна, за да избие електрони от атомите - не само от външните обвивки, но от всичко като цяло. Смес от оголени ядра, оголени електрони и радиация с плътност от грамове на кубичен сантиметър (опитайте се да си представите колко добре можете да почернявате под светлина, която е придобила плътността на алуминия!) - всичко, което преди малко беше заряд - идва в някакво подобие на равновесие. В много млада огнена топка температурата достига десетки милиони градуси.

Огнена топка

Младо огнено кълбо с експлозия от 100 kt няколко десетки наносекунди след края на взрива на делене има радиус от 3 m и температура от почти 8 милиона Келвина. Но след 30 микросекунди радиусът му е 18 м, въпреки че температурата пада под милион градуса. Топката поглъща пространството, а йонизираният въздух зад нейната предна част почти не се движи: радиацията не може да му предаде значителен импулс по време на дифузия. Но тя изпомпва огромна енергия в този въздух, нагрявайки го и когато радиационната енергия свърши, топката започва да расте поради разширяването на гореща плазма, избухваща отвътре с това, което преди е било заряд. Разширявайки се, като надут балон, плазмената обвивка става по-тънка. За разлика от мехура, разбира се, нищо не го надува: отвътре почти не е останало вещество, всичко лети от центъра по инерция, но 30 микросекунди след експлозията скоростта на този полет е повече от 100 km/s, а хидродинамичното налягане в веществото - повече от 150 000 атм! Черупката не е предназначена да стане твърде тънка; тя се спуква, образувайки „мехури“.

Ударна вълна и атомна гъба

Близо до експлозията всичко наоколо се изпарява, по-далече се топи, но още по-нататък, където топлинният поток вече не е достатъчен, за да разтопи твърдите частици, почвата, скалите, къщите текат като течност, под чудовищно налягане на газ, който разрушава всички здрави връзки , нажежен до непоносим за очите блясък.

Неутронно иницииране

Факт е, че веригата на делене в блока не започва с един неутрон: за необходимата микросекунда те се инжектират в свръхкритичния блок от милиони. В първите ядрени заряди за това са използвани изотопни източници, разположени в кухина вътре в плутониевия блок: полоний-210 в момента на компресия се комбинира с берилий и предизвиква неутронно излъчване със своите алфа-частици. Но всички изотопни източници са доста слаби (в първия американски продукт са генерирани по-малко от милион неутрона на микросекунда), а полоният е много нетраен - само за 138 дни намалява активността си наполовина. Следователно изотопите бяха заменени с по-малко опасни (които не излъчват, когато не са включени) и най-важното, неутронни тръби, които излъчват по-интензивно (вижте страничната лента): за няколко микросекунди (импулсът, генериран от тръбата, продължава толкова дълго ), се раждат стотици милиони неутрони. Но ако не работи или работи в неподходящ момент, ще настъпи така нареченият взрив или „цилч“ - термична експлозия с ниска мощност.

Но те започнаха да мислят за необходимостта от регулиране на освобождаването на енергия много по-късно и в първите следвоенни години не можеше да се говори за намаляване на мощността. По-мощен, по-мощен и по-мощен! Но се оказа, че има ядрени физически и хидродинамични ограничения за допустимите размери на субкритичната сфера. TNT еквивалентът на експлозия от сто килотона е близо до физическата граница за еднофазни боеприпаси, в които се получава само делене. В резултат на това деленето беше изоставено като основен източник на енергия и фокусът беше върху реакциите от друг клас - синтез.

Ядрени погрешни схващания

Плътността на плутония в момента на експлозия се увеличава поради фазов преход

Металният плутоний съществува в шест фази, чиято плътност варира от 14,7 до 19,8 g/cm3. При температури под 119 °C има моноклинна алфа фаза (19,8 g/cm3), но такъв плутоний е много крехък, а в кубичната лицево центрирана делта фаза (15,9) е пластична и добре обработена (именно тази фаза те се опитват да консервират с помощта на легиращи добавки). По време на детонационното компресиране не могат да възникнат фазови преходи - плутоният е в състояние на квазитечност. Фазовите преходи са опасни по време на производството: при големи части, дори при лека промяна в плътността, може да се достигне критично състояние. Разбира се, няма да има експлозия - детайлът просто ще се нагрее, но никелирането може да се освободи (а плутоният е много токсичен).

Източник на неутрони

Първите ядрени бомби са използвали берилий-полониев неутронен източник. Съвременните заряди използват много по-удобни неутронни тръби

Във вакуумна неутронна тръба се прилага импулсно напрежение от 100 kV между наситена с тритий мишена (катод) (1) и аноден възел (2). Когато напрежението е максимално е необходимо между анода и катода да има деутериеви йони, които трябва да се ускорят. За това се използва източник на йони. Към неговия анод (3) се прилага импулс на запалване, а разрядът, преминаващ по повърхността на наситената с деутерий керамика (4), образува деутериеви йони. След като се ускорят, те бомбардират цел, наситена с тритий, в резултат на което се освобождава енергия от 17,6 MeV и се образуват неутрони и ядра на хелий-4.

По отношение на състава на частиците и дори отделянето на енергия тази реакция е идентична с термоядрения синтез – процесът на сливане на леки ядра. През 50-те години на миналия век мнозина вярваха, че това е термоядрен синтез, но по-късно се оказа, че в тръбата възниква „смущение“: или протон, или неутрон (който съставлява деутериевия йон, ускорен от електрическо поле) „засяда“ в целевото ядро (тритий) . Ако протонът заседне, неутронът се откъсва и се освобождава.

Неутрони – бавни и бързи

Така, ако топка от делящ се материал е заобиколена от модератор, много неутрони ще напуснат модератора или ще бъдат погълнати от него, но ще има и такива, които ще се върнат в топката („отразяват“) и, след като са загубили енергията си, са много по-склонни да причинят събития на делене. Ако топката е заобиколена от 25 mm дебел слой берилий, тогава 20 kg U235 могат да бъдат спестени и все още да се постигне критичното състояние на сглобката. Но такива спестявания идват с цената на време: всяко следващо поколение неутрони трябва първо да се забави, преди да причини делене. Това забавяне намалява броя на поколенията неутрони, родени за единица време, което означава, че освобождаването на енергия се забавя. Колкото по-малко делящ се материал в сглобката, толкова повече модератор е необходим за развиване на верижна реакция, а деленето се случва с все по-нискоенергийни неутрони. В пределния случай, когато критичността се постига само с топлинни неутрони, например в разтвор на уранови соли в добър модератор - вода, масата на възлите е стотици грама, но разтворът просто периодично кипи. Освободените парни мехурчета намаляват средната плътност на делящото се вещество, верижната реакция спира и когато мехурчетата напуснат течността, избухването на делене се повтаря (ако запушите съда, парата ще го разкъса - но това ще бъде топлинно експлозия, лишена от всички типични „ядрени“ признаци).

Видео: Ядрени експлозии

Абонирайте се и четете най-добрите ни публикации в Yandex.Zen. Вижте красиви снимки от цял свят на нашата страница на Instagram

Ако намерите грешка, моля, изберете част от текста и натиснете Ctrl+Enter.

Стотици хиляди известни и забравени оръжейници от древността се бориха в търсене на идеалното оръжие, способно да изпари вражеска армия с едно кликване. От време на време следи от тези търсения могат да бъдат намерени в приказки, които повече или по-малко правдоподобно описват чудотворен меч или лък, който улучва, без да пропусне.

За щастие, технологичният прогрес се движеше толкова бавно за дълго време, че истинското въплъщение на опустошителното оръжие остана в сънищата и устните истории, а по-късно и на страниците на книгите. Научният и технологичен скок на 19 век създава условия за създаването на основната фобия на 20 век. Ядрената бомба, създадена и тествана в реални условия, революционизира както военното дело, така и политиката.

История на създаването на оръжия

Дълго време се смяташе, че най-мощните оръжия могат да бъдат създадени само с помощта на експлозиви. Откритията на учени, работещи с най-малките частици, предоставиха научни доказателства, че с помощта на елементарни частици може да се генерира огромна енергия. Първият от поредицата изследователи може да се нарече Бекерел, който през 1896 г. открива радиоактивността на уранови соли.

Самият уран е известен от 1786 г., но тогава никой не е подозирал за неговата радиоактивност. Работата на учените в началото на 19-ти и 20-ти век разкрива не само специални физични свойства, но и възможността за получаване на енергия от радиоактивни вещества.

Възможността за създаване на оръжия на базата на уран е описана за първи път подробно, публикувана и патентована от френските физици Жолио-Кюри през 1939 г.

Въпреки стойността му за оръжие, самите учени бяха категорично против създаването на такова унищожително оръжие.

След като са преминали през Втората световна война в Съпротивата, през 50-те години двойката (Фредерик и Ирен), осъзнавайки разрушителната сила на войната, се застъпва за общо разоръжаване. Те са подкрепени от Нилс Бор, Алберт Айнщайн и други видни физици от онова време.

Междувременно, докато Жолио-Кюри са заети с проблема с нацистите в Париж, на другия край на планетата, в Америка, се разработва първият в света ядрен заряд. Робърт Опенхаймер, който ръководи работата, получи най-широки правомощия и огромни ресурси. Краят на 1941 г. бележи началото на проекта Манхатън, който в крайна сметка доведе до създаването на първата бойна ядрена бойна глава.

В град Лос Аламос, Ню Мексико, са издигнати първите съоръжения за производство на оръжеен уран. Впоследствие подобни ядрени центрове се появиха в цялата страна, например в Чикаго, в Оук Ридж, Тенеси, а изследванията бяха проведени в Калифорния. В създаването на бомбата бяха хвърлени най-добрите сили на преподавателите от американските университети, както и физиците, избягали от Германия.

В самия „Трети райх“ работата по създаването на нов тип оръжие стартира по характерен за фюрера начин.

Тъй като „Бесновати“ се интересуваше повече от танкове и самолети и колкото повече, толкова по-добре, той не виждаше голяма нужда от нова бомба-чудо.

Съответно проектите, които не са подкрепяни от Хитлер, се развиват в най-добрия случай със скоростта на охлюв.

Когато нещата започнаха да се нажежават и се оказа, че танковете и самолетите бяха погълнати от Източния фронт, новото оръжие-чудо получи подкрепа. Но беше твърде късно, в условията на бомбардировки и постоянен страх от съветските танкови клинове не беше възможно да се създаде устройство с ядрен компонент.

Съветският съюз беше по-внимателен към възможността за създаване на нов тип разрушително оръжие. В предвоенния период физиците събират и консолидират общи знания за ядрената енергия и възможността за създаване на ядрени оръжия. Разузнаването работи интензивно през целия период на създаването на ядрената бомба както в СССР, така и в САЩ. Войната изигра значителна роля в забавянето на темпото на развитие, тъй като огромни ресурси отидоха на фронта.

Вярно е, че академик Игор Василиевич Курчатов с характерната си упоритост насърчава работата на всички подчинени отдели в тази посока. Гледайки малко напред, именно той ще бъде натоварен със задачата да ускори развитието на оръжията пред лицето на заплахата от американски удар по градовете на СССР. Именно той, стоящ в чакъла на огромна машина от стотици и хиляди учени и работници, ще бъде удостоен с почетното звание баща на съветската ядрена бомба.

Първите тестове в света

Но да се върнем на американската ядрена програма. До лятото на 1945 г. американски учени успяват да създадат първата в света ядрена бомба. Всяко момче, което си е направило или купило мощна петарда от магазин, изпитва необикновени мъки, като иска да я взриви възможно най-бързо. През 1945 г. стотици американски войници и учени са преживели същото.

На 16 юни 1945 г. в пустинята Аламогордо, Ню Мексико, е извършен първият в историята тест на ядрено оръжие и една от най-мощните експлозии досега.

Очевидци, наблюдаващи експлозията от бункера, останаха изумени от силата, с която експлодира зарядът на върха на 30-метровата стоманена кула. Отначало всичко беше залято от светлина, няколко пъти по-силна от слънцето. Тогава огнено кълбо се издигна в небето, превръщайки се в стълб дим, който се оформи в известната гъба.

Веднага след като прахът се утаи, изследователи и създатели на бомби се втурнаха към мястото на експлозията. Те наблюдаваха последствията от инкрустирани с олово танкове Sherman. Това, което видяха, ги учуди; никое оръжие не можеше да причини такива щети. Пясъкът на места се разтопи до стъкло.

Бяха открити и малки останки от кулата; в кратер с огромен диаметър, осакатени и смачкани структури ясно илюстрираха разрушителната сила.

Увреждащи фактори

Тази експлозия даде първата информация за силата на новото оръжие, за това с какво може да унищожи врага. Това са няколко фактора:

светлинно излъчване, светкавица, способна да заслепи дори защитени органи на зрението;
ударна вълна, плътен въздушен поток, движещ се от центъра, разрушаващ повечето сгради;
електромагнитен импулс, който дезактивира повечето оборудване и не позволява използването на комуникации за първи път след експлозията;
проникващата радиация, най-опасният фактор за онези, които са се укрили от други увреждащи фактори, се разделя на алфа-бета-гама облъчване;
радиоактивно замърсяване, което може да повлияе отрицателно на здравето и живота в продължение на десетки или дори стотици години.

По-нататъшното използване на ядрени оръжия, включително в битка, показа всички особености на тяхното въздействие върху живите организми и природата. 6 август 1945 г. е последният ден за десетки хиляди жители на малкия град Хирошима, известен тогава с няколко важни военни съоръжения.

Резултатът от войната в Тихия океан беше предрешен, но Пентагонът смяташе, че операцията на японския архипелаг ще струва повече от един милион живота на американски морски пехотинци. Беше решено да се убият няколко птици с един камък, да се извади Япония от войната, спестявайки операцията по десант, да се тества ново оръжие и да се обяви на целия свят и преди всичко на СССР.

В един часа през нощта самолетът с ядрената бомба "Бебе" излетя на мисия.

Бомбата, хвърлена над града, е избухнала на надморска височина от около 600 метра в 8.15 часа. Всички сгради, намиращи се на разстояние 800 метра от епицентъра, са разрушени. Стените само на няколко сгради, проектирани да издържат на земетресение с магнитуд 9, са оцелели.

От всеки десет души, които са били в радиус от 600 метра по време на експлозията на бомбата, само един може да оцелее. Светлинното лъчение превръща хората във въглища, оставяйки сенки върху камъка, тъмен отпечатък от мястото, където е бил човекът. Последвалата взривна вълна е била толкова силна, че е успяла да счупи стъкло на разстояние 19 километра от мястото на експлозията.

Един тийнейджър беше изваден от къщата през прозорец от плътна струя въздух; при кацането човекът видя стените на къщата да се сгъват като карти. Взривната вълна беше последвана от огнено торнадо, унищожаващо малкото жители, които оцеляха от експлозията и нямаха време да напуснат зоната на пожара. Хората, намиращи се на разстояние от експлозията, започнаха да изпитват тежко неразположение, чиято причина първоначално не беше ясна за лекарите.

Много по-късно, няколко седмици по-късно, беше обявен терминът „радиационно отравяне“, сега известен като лъчева болест.

Повече от 280 хиляди души станаха жертви само на една бомба, както директно от експлозията, така и от последващи заболявания.

Бомбардирането на Япония с ядрено оръжие не свърши дотук. Според плана само четири до шест града трябваше да бъдат ударени, но метеорологичните условия позволиха само Нагасаки да бъде ударен. В този град повече от 150 хиляди души станаха жертви на бомбата на Дебелия човек.

Обещанията на американското правителство да извършва подобни атаки, докато Япония капитулира, доведоха до примирие и след това до подписване на споразумение, което сложи край на Втората световна война. Но за ядрените оръжия това беше само началото.

Най-мощната бомба в света

Следвоенният период беше белязан от конфронтацията между блока на СССР и неговите съюзници със САЩ и НАТО. През 40-те години на миналия век американците сериозно обмислят възможността да ударят Съветския съюз. За да се сдържи бившият съюзник, трябваше да се ускори работата по създаването на бомба и още през 1949 г., на 29 август, монополът на САЩ в ядрените оръжия беше прекратен. По време на надпреварата във въоръжаването най-голямо внимание заслужават два ядрени опита.

Атолът Бикини, известен предимно с фриволни бански костюми, буквално направи фурор в целия свят през 1954 г. поради тестването на особено мощен ядрен заряд.

Американците, след като решиха да тестват нов дизайн на атомно оръжие, не изчислиха заряда. В резултат на това експлозията е била 2,5 пъти по-мощна от планираната. Жителите на близките острови, както и вездесъщите японски рибари бяха атакувани.

Но това не беше най-мощната американска бомба. През 1960 г. ядрената бомба B41 е пусната в експлоатация, но така и не е преминала пълни тестове поради своята мощност. Силата на заряда беше изчислена теоретично, поради страх от експлозия на такова опасно оръжие на тестовата площадка.

Съветският съюз, който обичаше да бъде пръв във всичко, преживя през 1961 г., наричан иначе „майката на Кузка“.

В отговор на ядреното изнудване на Америка съветските учени създадоха най-мощната бомба в света. Тестван на Нова Земля, той остави своя отпечатък в почти всички краища на земното кълбо. По спомени в момента на експлозията в най-отдалечените кътчета е усетено леко земетресение.

Взривната вълна, разбира се, загубила цялата си разрушителна сила, успя да обиколи Земята. Към днешна дата това е най-мощната ядрена бомба в света, създадена и тествана от човечеството. Разбира се, ако ръцете му бяха свободни, ядрената бомба на Ким Чен-ун би била по-мощна, но той няма Нова Земя, за да я тества.

Устройство за атомна бомба

Нека разгледаме много примитивно, чисто за разбиране, устройство на атомна бомба. Има много класове атомни бомби, но нека разгледаме три основни:

уран, базиран на уран 235, първо избухна над Хирошима;
плутоний, базиран на плутоний 239, избухнал за първи път над Нагасаки;
термоядрен, понякога наричан водород, базиран на тежка вода с деутерий и тритий, за щастие не използван срещу населението.

Първите две бомби се основават на ефекта от деленето на тежки ядра на по-малки чрез неконтролирана ядрена реакция, освобождавайки огромно количество енергия. Третият се основава на сливането на водородни ядра (или по-скоро неговите изотопи на деутерий и тритий) с образуването на хелий, който е по-тежък по отношение на водорода. При същото тегло на бомбата разрушителният потенциал на водородната бомба е 20 пъти по-голям.

Ако за урана и плутония е достатъчно да се събере маса, по-голяма от критичната (при която започва верижна реакция), то за водорода това не е достатъчно.

За надеждно свързване на няколко парчета уран в едно се използва ефект на оръдие, при който по-малки парчета уран се изстрелват в по-големи. Може да се използва и барут, но за надеждност се използват експлозиви с ниска мощност.

В плутониевата бомба, за да се създадат необходимите условия за верижна реакция, експлозиви се поставят около слитъци, съдържащи плутоний. Благодарение на кумулативния ефект, както и на неутронния инициатор, разположен в самия център (берилий с няколко милиграма полоний), се постигат необходимите условия.

Има основен заряд, който не може да избухне сам и предпазител. За да създадем условия за сливането на ядрата на деутерий и тритий, се нуждаем от невъобразими налягания и температури поне в една точка. След това ще настъпи верижна реакция.

За да създаде такива параметри, бомбата включва конвенционален, но с ниска мощност ядрен заряд, който е предпазителят. Детонацията му създава условия за започване на термоядрена реакция.

За оценка на мощността на атомна бомба се използва така нареченият „тротилов еквивалент“. Експлозията е освобождаване на енергия, най-известният експлозив в света е TNT (TNT - тринитротолуен) и всички нови видове експлозиви се приравняват към него. Бомба "Бебе" - 13 килотона тротил. Това се равнява на 13000.

Бомба "Дебеляка" - 21 килотона, "Цар бомба" - 58 мегатона тротил. Страшно е да се мисли за 58 милиона тона експлозиви, концентрирани в маса от 26,5 тона, толкова тежи тази бомба.

Опасността от ядрена война и ядрени катастрофи

Появявайки се в разгара на най-тежката война на ХХ век, ядрените оръжия се превърнаха в най-голямата опасност за човечеството. Веднага след Втората световна война започна Студената война, която на няколко пъти почти ескалира в пълноценен ядрен конфликт. Заплахата от използването на ядрени бомби и ракети от поне една страна започна да се обсъжда още през 50-те години на миналия век.

Всички разбираха и разбират, че в тази война не може да има победители.

Много учени и политици са полагали и полагат усилия за ограничаването му. Чикагският университет, използвайки приноса на гостуващи ядрени учени, включително нобелови лауреати, настройва часовника на Страшния съд няколко минути преди полунощ. Полунощ означава ядрен катаклизъм, началото на нова световна война и унищожаването на стария свят. През годините стрелките на часовника варираха от 17 до 2 минути до полунощ.

Известни са и няколко големи аварии, възникнали в атомни електроцентрали. Тези бедствия имат непряка връзка с оръжията; атомните електроцентрали все още са различни от ядрените бомби, но те отлично демонстрират резултатите от използването на атома за военни цели. Най-големият от тях:

1957 г., инцидент в Kyshtym, поради повреда в системата за съхранение, възникна експлозия близо до Kyshtym;
1957 г., Великобритания, в северозападна Англия не са извършени проверки за сигурност;
1979 г., САЩ, поради ненавременно открит теч, възниква експлозия и изпускане от атомна електроцентрала;
1986 г., трагедия в Чернобил, експлозия на 4-ти енергоблок;
2011 г., авария на станция Фукушима, Япония.

Всяка от тези трагедии остави тежък отпечатък върху съдбата на стотици хиляди хора и превърна цели райони в нежилищни зони със специален контрол.

Имаше инциденти, които едва не струваха началото на ядрена катастрофа. Съветските атомни подводници многократно са имали инциденти, свързани с реактори на борда. Американците хвърлиха бомбардировач Superfortress с две ядрени бомби Mark 39 на борда с мощност 3,8 мегатона. Но активираната „система за безопасност“ не позволи на зарядите да детонират и катастрофата беше избегната.

Ядрените оръжия в миналото и настоящето

Днес на всеки е ясно, че една ядрена война ще унищожи съвременното човечество. Междувременно желанието да притежаваш ядрено оръжие и да влезеш в ядрения клуб, или по-скоро да нахлуеш в него, като разбиеш вратата, все още вълнува умовете на някои държавни лидери.

Индия и Пакистан създадоха ядрени оръжия без разрешение, а израелците крият наличието на бомба.

За някои притежаването на ядрена бомба е начин да докажат своята значимост на международната сцена. За други това е гаранция за ненамеса на крилата демокрация или други външни фактори. Но основното е, че тези резерви не влизат в бизнеса, за който наистина са създадени.

видео

Ядреният реактор работи гладко и ефективно. В противен случай, както знаете, ще има проблеми. Но какво става вътре? Нека се опитаме да формулираме принципа на работа на ядрен (ядрен) реактор накратко, ясно, със спирания.

По същество там се случва същият процес, както при ядрен взрив. Само експлозията се случва много бързо, но в реактора всичко това се простира за дълго време. В резултат на това всичко остава безопасно и здраво и ние получаваме енергия. Не толкова, че всичко наоколо да бъде унищожено веднага, но напълно достатъчно, за да осигури електричество на града.

Преди да разберете как протича контролирана ядрена реакция, трябва да знаете какво представлява тя. ядрена реакция изобщо.

Ядрена реакция е процес на трансформация (деление) на атомни ядра, когато те взаимодействат с елементарни частици и гама кванти.

Ядрените реакции могат да протичат както с поглъщане, така и с освобождаване на енергия. Реакторът използва вторите реакции.

Ядрен реактор е устройство, чиято цел е да поддържа контролирана ядрена реакция с освобождаване на енергия.

Често ядреният реактор се нарича още атомен реактор. Нека отбележим, че тук няма фундаментална разлика, но от гледна точка на науката е по-правилно да се използва думата „ядрен“. Сега има много видове ядрени реактори. Това са огромни индустриални реактори, предназначени да генерират енергия в електроцентрали, ядрени реактори на подводници, малки експериментални реактори, използвани в научни експерименти. Има дори реактори, използвани за обезсоляване на морска вода.

Историята на създаването на ядрен реактор

Първият ядрен реактор е пуснат през не толкова далечната 1942 година. Това се случи в САЩ под ръководството на Ферми. Този реактор е наречен "Чикагската дървесина".

През 1946 г. започва да работи първият съветски реактор, пуснат под ръководството на Курчатов. Тялото на този реактор беше топка с диаметър седем метра. Първите реактори нямаха система за охлаждане и мощността им беше минимална. Между другото, съветският реактор имаше средна мощност от 20 вата, а американският - само 1 ват. За сравнение: средната мощност на съвременните енергийни реактори е 5 гигавата. По-малко от десет години след пускането на първия реактор в град Обнинск е открита първата в света индустриална атомна електроцентрала.

Принципът на работа на ядрен (ядрен) реактор

Всеки ядрен реактор има няколко части: сърцевина с гориво И модератор , неутронен рефлектор , охлаждаща течност , система за контрол и защита . Изотопите най-често се използват като гориво в реактори. уран (235, 238, 233), плутоний (239) и торий (232). Ядрото е котел, през който тече обикновена вода (охлаждаща течност). Сред другите охлаждащи течности по-рядко се използват „тежка вода“ и течен графит. Ако говорим за работата на атомни електроцентрали, тогава ядрен реактор се използва за производство на топлина. Самото електричество се генерира по същия метод, както при другите видове електроцентрали - парата върти турбина, а енергията на движение се преобразува в електрическа.

По-долу има диаграма на работата на ядрен реактор.

Както вече казахме, разпадането на тежко ураново ядро произвежда по-леки елементи и няколко неутрона. Получените неутрони се сблъскват с други ядра, което също ги кара да се делят. В същото време броят на неутроните расте лавинообразно.

Тук трябва да се спомене коефициент на размножаване на неутрони . Така че, ако този коефициент надвишава стойност, равна на единица, възниква ядрена експлозия. Ако стойността е по-малка от единица, има твърде малко неутрони и реакцията замира. Но ако поддържате стойността на коефициента равна на единица, реакцията ще продължи дълго и стабилно.

Въпросът е как да стане това? В реактора горивото е в т.нар горивни елементи (TVELakh). Това са пръчици, които съдържат под формата на малки таблетки, ядрено гориво . Горивните пръти са свързани в касети с шестоъгълна форма, които в реактора могат да бъдат стотици. Касетите с горивни пръти са разположени вертикално и всеки горивен прът има система, която ви позволява да регулирате дълбочината на потапянето му в ядрото. В допълнение към самите касети, те включват контролни пръти И пръти за аварийна защита . Пръчките са направени от материал, който абсорбира добре неутроните. По този начин контролните пръти могат да бъдат спускани на различни дълбочини в активната зона, като по този начин се регулира коефициентът на размножаване на неутрони. Аварийните пръти са предназначени за спиране на реактора в случай на авария.

Как се стартира ядрен реактор?

Разбрахме самия принцип на работа, но как да стартираме и накараме реактора да функционира? Грубо казано, ето го - парче уран, но верижната реакция не започва в него сама. Факт е, че в ядрената физика има понятие критична маса .

Критичната маса е масата на делящия се материал, необходима за започване на ядрена верижна реакция.

С помощта на горивни пръти и управляващи пръти първо се създава критична маса ядрено гориво в реактора, след което реакторът се довежда до оптимално ниво на мощност на няколко етапа.

В тази статия се опитахме да ви дадем обща представа за структурата и принципа на работа на ядрен (ядрен) реактор. Ако имате въпроси по темата или ви е зададен проблем по ядрена физика в университета, моля свържете се с на специалистите от нашата компания. Както обикновено, ние сме готови да ви помогнем да разрешите всеки неотложен проблем, свързан с вашето обучение. И докато сме там, ето още едно образователно видео на вашето внимание!

Това е един от най-удивителните, мистериозни и ужасни процеси. Принципът на действие на ядрените оръжия се основава на верижна реакция. Това е процес, чийто напредък инициира неговото продължаване. Принципът на действие на водородната бомба се основава на термоядрения синтез.

Атомна бомба

Ядрата на някои изотопи на радиоактивни елементи (плутоний, калифорний, уран и други) са способни да се разпадат, докато улавят неутрон. След това се отделят още два или три неутрона. Разрушаването на ядрото на един атом при идеални условия може да доведе до разпадане на още два или три, което от своя страна може да инициира други атоми. И т.н. Възниква лавинообразен процес на разрушаване на все по-голям брой ядра, при което се освобождава огромно количество енергия за разкъсване на атомните връзки. По време на експлозия се освобождават огромни енергии за изключително кратък период от време. Това се случва в един момент. Ето защо експлозията на атомна бомба е толкова мощна и разрушителна.

За да започне верижна реакция, количеството радиоактивно вещество трябва да надвишава критична маса. Очевидно е, че трябва да вземете няколко части уран или плутоний и да ги комбинирате в едно. Това обаче не е достатъчно, за да предизвика експлозия на атомна бомба, защото реакцията ще спре, преди да се освободи достатъчно енергия, или процесът ще протече бавно. За да се постигне успех, е необходимо не само да се надхвърли критичната маса на веществото, но това да стане за изключително кратък период от време. Най-добре е да използвате няколко. Освен това те се редуват между бързи и бавни експлозиви.

Първият ядрен опит е извършен през юли 1945 г. в САЩ близо до град Алмогордо. През август същата година американците използваха тези оръжия срещу Хирошима и Нагасаки. Експлозията на атомна бомба в града доведе до ужасни разрушения и смъртта на по-голямата част от населението. В СССР атомните оръжия са създадени и тествани през 1949 г.

Водородна бомба

Това е оръжие с много голяма разрушителна сила. Принципът на действието му се основава на синтеза на по-тежки хелиеви ядра от по-леки водородни атоми. Това освобождава много голямо количество енергия. Тази реакция е подобна на процесите, протичащи на Слънцето и други звезди. Термоядреният синтез се осъществява най-лесно с изотопи на водород (тритий, деутерий) и литий.

Американците тестват първата водородна бойна глава през 1952 г. В съвременното разбиране това устройство трудно може да се нарече бомба. Това беше триетажна сграда, пълна с течен деутерий. Първата експлозия на водородна бомба в СССР е извършена шест месеца по-късно. Съветският термоядрен боеприпас РДС-6 е взривен през август 1953 г. близо до Семипалатинск. СССР тества най-голямата водородна бомба с мощност 50 мегатона (Цар бомба) през 1961 г. Вълната след експлозията на боеприпасите обиколи планетата три пъти.