Для протікання термоядерної реакції необхідно ізотопи водню нагріти до температури у декілька мільйонів градусів. Така висока температура виникає при вибуху уранового або плутонієвого заряду. Тому звичайний атомний заряд ( атомний детонатор ) є складовою термоядерних зарядів і служить джерелом надвисокої температури.
За підрахунками американського вченого Ф.Каплана, потужність вибуху такої бомби розподіляється так : близько 50 % енергії зосереджено в ударній хвилі, 35 % — у тепловому випроміненні, 5 % — у проникаючій ( радіоактивній ) радіації і 10 % приходиться на долю залишкової радіації ( радіоактивні осколки, заражаючі місцевість ).
В основу термоядерної зброї покладено утворення ( синтез ) ядер атомів гелію з ядер ізотопів водню і літію. В перших термоядерних бомбах в якості ядерного заряду застосовували тільки ізотопи водню. Зараз відомо декілька можливих реакцій синтезу. При виборі тієї чи іншої з них звичайно враховують температуру, при якій протікає реакція, тривалість реакції і її енергетичний вихід, агрегатний стан заряду перед реакцією ( рідкий, твердий) й інші фактори.
В термоядерних зарядах найдоцільніше для синтезу гелію використати ядро тяжкого водню ( дейтерію ) і ядро надтяжкого водню ( тритію ). Реакція у суміші дейтерію з тритієм при одних і тих же температурах і густинах суміші йде найшвидше. При цьому виділяється приблизно у п’ять разів більше енергії, ніж при реакції в одному дейтерії. Крім того, в суміші дейтерію і тритію виділяються вільні нейтрони високої енергії, які можна використовувати для збільшення сили вибуху термоядерного заряду. Атоми легкого водню, які складаються тільки з одного протона, не можна використовувати, оскільки швидкість взаємодії ядер легкого водню при найвищих температурах настільки мала, що реакція не має вибухового характеру.
З моменту виникнення воднева зброя постійно вдосконалювалась. Одним з кроків на цьому шляху була заміна рідких ізотопів водню твердою сполукою дейтерію з літієм — дейтеридом літію. Це відразу дозволило зменшити розміри водневої бомби, оскільки дейтерид літію — легка тверда речовина.Деяка частина термоядерного заряду може складатись також з сполуки тритію з літієм.
Як вже згадувалось, при утворенні ядер гелію з ядер дейтерію і тритію вилітають швидкі нейтрони. Тому з зони термоядерної реакції викидується велика кількість швидких нейтронів з енергією близько 14 мегаелектрон-вольт. Для посилення сили вибуху водневу бомбу поміщують в оболонку з порівняно дешевого природного урану-238. ( В природному урані він складає основну кількість — вище 99 % ). Такий заряд грунтується на схемі поділ — синтез — поділ. Такого роду бомба називається трьохфазною або воднево-урановою. У цієї бомби спочатку вибухає атомний детонатор ( реакція поділу ), це утворює джерело високої температури. Потім починається термоядерна реакція в гідриді літію з виділенням великої кількості швидких нейтронів ( реакція синтезу ). Ці нейтрони викликають розщеплення ядер природного урану, з якого виготовлена оболонка ( реакція поділу ).
Зазначена схема відрізняється від всіх попередніх тим, що потужність бомби може бути в багато разів збільшена у зрівнянні з бомбою, у якої відсутня уранова оболонка. В даному випадку до 90 % енергії при вибуху може бути одержано в результаті розщеплення урану-238.
В атомній бомбі таку оболонку зробити не можна, оскільки ядра атомів урану-238 підлягають дуже добре поділу лише під дією нейтронів досить високих енергій. При вибуху атомної бомби більшість нейтронів мають енергію, недостатню для поділу ядер урану-238. Наведена схема заряду може змінюватися у достатньо широких межах. Чим крупніше калібр, тим відносно більше заряд термоядерної вибухової речовини і тим масивніше оболонка, і навпаки. Застосування урану-238 в якості оболонки дозволяє змінювати потужність зброї від декількох десятків тисяч тон до декількох десятків мільйонів тон.
При діаметрі бомби 1 м і товщині її уранової оболонки близько 5 см вага урану складає приблизно 3 т. Якщо при вибуху такої бомби прореагує тільки 15 %, тобто близько 500 кг урану-238, то тротиловий еквівалент цієї бомби складе близько 10 млн.т. Застосування уранової оболонки дозволило створити термоядерні бомби з тротиловим еквівалентом 20 - 40 млн.т.
При випробуванні подібного типу термоядерних бомб велика кількість радіоактивних речовин заражає атмосферу і випадає на землю далеко від району вибуху. З метою збільшення радіоактивного зараження місцевості при термоядерному вибуху в окремих випадках оболонку бомби роблять з речовин, які під дією нейтронів перетворюються на радіоактивні. До хімічних елементів з такими властивостями відносяться кобальт, цинк, стронцій, цезій та ін.
Нейтронна зброя
На початку 60-х років в пресі США почали з’являтися статті, вихваляючі нову ядерну зброю. Наприклад, 26.06.1961 р. газета ‘Washington post and Times gerald’ надрукувала статтю кор. Г.Саймонса, в якій він писав : ‘Нейтронна бомба — це зброя, призначена для вбивства людини. Нейтронну бомбу називають бомбою без поділу, чисто термоядерною бомбою або ‘чистою’ бомбою’.
Нейтронна бомба грунтується на принципі детонування водневої або термоядерної бомби за допомогою хімічного детонатора великої енергії. Якби була технічна можливість не застосовувати атомний детонатор, то в результаті вибуху чисто ядерної бомби утворювалась би порівняно невелика кількість речовин радіоактивного розпаду у порівнянні з атомною і водневою бомбами. Але такий вибух дав би потік нейтронів великої енергії, здатних проникнути крізь бетон, залізо, свинець, товстий шар грунту і, звичайно, крізь тканини і тіло людини. Отже, в результаті цього вибуху неорганічні речовини залишаться порівняно незайманими : лише деякі з них ( алюміній, кремній, натрій, марганець, хлор ) стануть радіоактивними на недовгий час.
Але насправді нейтронна бомба не просто вбиває людей. Вона піддає їх мукам і доводить до смерті. Своєю хімічною дією вона іонізує рідину у людському організмі ( а її майже 85 % всього складу тіла ), порушує внутрішні покриви травної системи, викликає пухлини мозку і згубно впливає на кістковий мозок. Агонія, яка передує смерті наступає не так скоро — іноді через 48 годин, а іноді і через декілька місяців.
У чому ж головна особливість конструкції нейтронної бомби ? Це, по суті, термоядерна бомба, з елементів конструкції якої видалено уран-238 для того, щоб зменшити потужність вибуху і відповідно скоротити кількість радіоактивних осколків. ‘Батько нейтронної бомби’ — С.Коен. Реакції поділу дають початок реакції синтезу, в результаті чого вивільняється значна кількість швидких нейтронів. Ось чому ядерні заряди підвищеної радіоактивної дії називають нейтронною бомбою. Потужній потік нейтронів буде взаємодіяти зі всіма атомами, які зустрічаються на його шляху в повітрі, будівлях, грунті, рослинності, і перетворювати ці атоми в радіоактивні. Таким чином, окрім осколкової радіоактивності, яка неминуче буде мати місце при будь-якому атомному вибуху, при вибуху нейтронної бомби виникає також і так звана наведена радіоактивність.
Завантажити реферат