1 — корпус
2 — взрывной механизм
3 — обычное взрывчатое вещество
4 — электродетонатор
5 — нейтронный отражатель
6 — ядерное горючее (235U)
7 — источник нейтронов
8 — процесс обжатия ядерного горючего направленным внутрь взрывом
В зависимости от способа получения критической массы различают атомные боеприпасы пушечного и имплозивного типа. В простом боеприпасе пушечного типа две массы 235 U, каждая из которых меньше критической, соединяются с помощью заряда обычного взрывчатого вещества (ВВ) путем выстрела из своеобразной внутренней пушки. Ядерное горючее можно разделить и на большее число частей, которые будут соединяться взрывом окружающего их ВВ. Такая схема сложнее, но позволяет достигать больших мощностей заряда.
В боеприпасе имплозивного типа уран 235 U или плутоний 239 Pu обжимается взрывом расположенного вокруг них обычного взрывчатого вещества. Под действием взрывной волны плотность урана или плутония резко повышается и «надкритическая масса» достигается при меньшем количестве делящегося материала. Для более эффективного протекания цепной реакции горючее в боеприпасах обоих типов окружают нейтронным отражателем, например на основе бериллия, а для инициирования реакции в центре заряда располагают источник нейтронов.
Изотопа 235 U, необходимого для создания ядерного заряда, в природном уране содержится всего 0,7%, остальное — стабильный изотоп 238 U. Для получения достаточного количества разделяющегося материала производят обогащение природного урана, и это было одной из самых сложных в техническом плане задач при создании атомной бомбы. Плутоний получают искусственно — он накапливается в промышленных ядерных реакторах, за счет превращения 238 U в 239 Pu под действием потока нейтронов.
Клуб взаимного устрашения
Взрыв советской ядерной бомбы 29 августа 1949 года сообщил всем об окончании американской ядерной монополии. Но ядерная гонка только разворачивалась, к ней очень скоро присоединились новые участники.
3 октября 1952 года взрывом собственного заряда заявила о вступлении в «ядерный клуб» Великобритания, 13 февраля 1960 года — Франция, а 16 октября 1964 года — Китай.
Политическое воздействие ядерного оружия как средства взаимного шантажа хорошо известно. Угроза быстрого нанесения противнику мощного ответного ядерного удара была и остается главным сдерживающим фактором, вынуждающим агрессора искать другие пути ведения военных действий. Это проявилось и в специфическом характере третьей мировой войны, осторожно именовавшейся «холодной».
Официальная «ядерная стратегия» хорошо отражала и оценку общей военной мощи. Так, если вполне уверенное в своей силе государство СССР в 1982 году объявило о «неприменении ядерного оружия первым», то ельцинская Россия вынуждена была объявить о возможности применения ядерного оружия даже против «неядерного» противника. «Ракетно-ядерный щит» и сегодня остался главной гарантией от внешней опасности и одной из основных опор самостоятельной политики. США в 2003 году, когда агрессия против Ирака была уже решенным делом, от болтовни о «несмертельном» оружии перешли к угрозе «возможного использования тактического ядерного оружия». Другой пример. Уже в первые годы XXI века «ядерный клуб» пополнили Индия и Пакистан. И почти сразу последовало резкое обострение противостояния на их границе.
Эксперты МАГАТЭ и пресса давно утверждают, что Израиль «в состоянии» произвести несколько десятков ядерных боеприпасов. Израильтяне же предпочитают загадочно улыбаться — сама возможность наличия ядерного оружия остается мощным средством давления даже в региональных конфликтах.
Согласно имплозивной схеме
При достаточном сближении ядер легких элементов между ними начинают действовать ядерные силы притяжения, что делает возможным синтез ядер более тяжелых элементов, который, как известно, продуктивнее распада. Полный синтез в 1 кг смеси, оптимальной для термоядерной реакции, дает энергии в 3,7—4,2 раза больше, чем полный распад 1кг урана 235 U. К тому же для термоядерного заряда не существует понятия критической массы, а именно это ограничивает возможную мощность ядерного заряда несколькими сотнями килотонн. Синтез позволяет достичь уровня мощности в мегатонны тротилового эквивалента. Но для этого ядра надо сблизить на такое расстояние, при котором проявятся сильные взаимодействия — 10 -15 м. Сближению препятствует электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Чтобы преодолеть этот барьер, надо разогреть вещество до температуры в десятки миллионов градусов (откуда и название «термоядерная реакция»). При достижении сверхвысоких температур и состояния плотной ионизированной плазмы вероятность начала реакции синтеза резко повышается. Наибольшие шансы имеют ядра тяжелого (дейтерий, D) и сверхтяжелого (тритий, T) изотопов водорода, поэтому первые термоядерные заряды и именовали «водородными». При синтезе они образуют изотоп гелия 4 Нe. Дело остается за малым — достичь таких высоких температур и давления, какие бывают внутри звезд. Термоядерные боеприпасы делят на двухфазные (делениесинтез) и трехфазные (делениесинтез-деление). Однофазным делением считается ядерный или «атомный» заряд. Первая схема двухфазного заряда была найдена в начале 1950-х Я.Б. Зельдовичем, А.Д. Сахаровым и Ю.А. Трутневым в СССР и Э. Теллером и С. Уламом в США. В основе лежала идея «радиационной имплозии» — метода, при котором нагрев и обжатие термоядерного заряда происходят за счет испарения окружающей его оболочки. В процессе получался целый каскад взрывов — обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. В качестве термоядерного топлива тогда использовали дейтерид лития-6 (6 LiD). При ядерном взрыве изотоп 6 Li активно захватывал нейтроны деления, распадаясь на гелий и тритий, образуя необходимую для реакции синтеза смесь дейтерия и трития.
22 ноября 1955 года была взорвана первая советская термоядерная бомба проектной мощностью около 3 Мт (за счет замены части 6 LiD на пассивный материал мощность снизили до 1,6 Мт). Это было более совершенное оружие, нежели громоздкое стационарное устройство, взорванное американцами тремя годами ранее. А 23 февраля 1958 года уже на Новой Земле испытали следующий, более мощный заряд конструкции Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева, ставший основой для дальнейшего развития отечественных термоядерных зарядов.
В трехфазной схеме термоядерный заряд окружен еще и оболочкой из 238 U. Под воздействием нейтронов высоких энергий, образующихся при термоядерном взрыве, происходит деление ядер 238 U, которое вносит дополнительный вклад в энергию взрыва.
Детонацию ядерных боеприпасов обеспечивают сложные многоступенчатые системы, включающие блокировочные устройства, исполнительные, вспомогательные, дублирующие узлы. Свидетельством их надежности и прочности корпусов боеприпасов может служить то, что ни одна из многих аварий с ядерным оружием, случившихся за 60 лет, не вызвала взрыва или радиоактивной утечки. Бомбы горели, попадали в авто– и железнодорожные катастрофы, отрывались от самолетов и падали на землю и в море, но ни одна при этом не взорвалась самопроизвольно.
Термоядерные реакции превращают в энергию взрыва всего 1—2% массы реагирующего вещества, и это далеко не предел с точки зрения современной физики. Значительно более высоких мощностей можно достичь, используя реакцию аннигиляции (взаимоуничтожение вещества и антивещества). Но пока реализация таких процессов в «макромасштабах» — область теории.
Поражающее действие воздушного ядерного взрыва мощностью 20 кт. Для наглядности поражающие факторы ядерного взрыва «разложены» по отдельным «линейкам». Принято различать зоны умеренного (зона А, доза радиации, полученная за время полного распада, от 40 до 400 р), сильного (зона Б, 400–1 200 р), опасного (зона В, 1 200–4 000 р), особо опасного (зона Г, чрезвычайная, 4 000–10 000 р) заражения
Мертвые пустыни
Поражающие факторы ядерного оружия, возможные способы их усиления, с одной стороны, и защиты от них — с другой проверялись в ходе многочисленных испытаний, в том числе — с участием войск. В Советской Армии провели два войсковых учения с реальным применением ядерного оружия — 14 сентября 1954 года на Тоцком полигоне (Оренбургская область) и 10 сентября 1956 года на Семипалатинском. Об этом в отечественной прессе в последние годы вышло много публикаций, в которых почему-то упустили тот факт, что в США провели восемь аналогичных войсковых учений. Одно из них — «Дезерт Рок-IV» — прошло примерно в то же время, что и Тоцкое, в Юкка-Флэт (штат Невада).
