получил. Его используют лишь в некоторых специальных конструкциях, для которых существенны не вес и расход материала, а заданные габариты.
Вариант быстрого перехода через критсостояние называется, по американской терминологии, имплозией — „взрывом внутрь“. Опуская некоторые весьма существенные детали, вообразим такую конструкцию.
Пусть активный материал — плутоний — распределён в виде тонкой сферической оболочки и окружён взрывчатым веществом. Снаружи ВВ установлены капсюли-детонаторы, которые по внешнему сигналу образуют во взрывчатом веществе сферическую детонационную сходящуюся волну. Энергия ВВ передаётся плутониевой оболочке, и она летит в центр сферы, преобразуясь геометрически в шар и одновременно подвергаясь сжатию. Ввиду того что скорости оболочки и звука сравнимы, сжатие составляет разы. А раз повышается плотность материала — значит, снижается критмасса (обратно пропорционально квадрату плотности) и вообще весовые показатели заряда.
Описанный здесь способ перевода вещества в надкритическое состояние является самым совершенным, так как использует в полной мере оба фактора: геометрический и динамический. Одновременно он же является наиболее трудно достижимым технологически (тонкие , с высокими требованиями по допускам оболочки, организация с большой точностью сферической детонационной волны и т. д.) .
На заре атомной эры поступали проще. В первой американской плутониевой бомбе, имевшей 6 кило делящегося материала, как и в аналогичной советской, плутоний заранее был собран в шар, а подлетающая инертная оболочка выполняла роль отражателя нейтронов и вызывала небольшое сжатие ядра.
* * *
Таким образом, мы установили второе существенное обстоятельство на пути к созданию бомбы: мало просто иметь делящееся вещество — надо научиться переводить это вещество через критическое состояние с максимальной эффективностью.
Рассмотрим это на примере плутония — его выдающаяся роль в атомном оружии напрямую связана с ядерно-физическими свойствами. Плутоний в виде голого шара имеет критмассу около 10 кг, тогда как урана-235 требуется примерно 50 кг. В сравнении с ураном-235 производство плутония дороже примерно в пять раз, но без него не обходится практически ни один вид современного атомного оружия.
При имплозии время нахождения вещества в сжатом (надкритическом) состоянии имеет важное значение. Собственно говоря, именно это обстоятельство в сочетании с конечной величиной сжатия определяет минимальное количество плутония, способного к взрыву. Теоретический предел возникает ввиду конечности скорости полёта оболочки. Она равна скорости детонации химического ВВ (примерно 10 км/сек) , при любом сколь угодно большом отношении масс ВВ и оболочки. На практике минимально допустимая масса составляет несколько сот граммов плутония. Теоретически можно представить себе дальнейшее снижение массы, если придумать другое ВВ, с большей калорийностью и, соответственно, с большей скоростью звука продуктов взрыва.
В химии ВВ предел практически достигут. С изобретением лазеров возникла идея лазерного термоядерного синтеза. Свет лазера, работающего в импульсном режиме, концентрируется на маленькую мишень (доли миллиметров) , разогревает её до очень высокой температуры (десятки миллионов градусов) и вызывает горение дейтерия в смеси с тритием.
Лет двадцать назад в печати появилось предложение использовать не реакции синтеза, а делительные реакции на плутонии в той же лазерной концепции. Было показано, что надкритичность из-за сверхвысокого сжатия может достигаться при миллиграммовых массах. Но — „забыли“ про время развития цепной реакции. В результате минимальная масса превратилась в граммы, энергия лазеров — в десятки мегаджоулей, а выходная энергия — в тонны тротилового эквивалента, что в совокупности оказалось абсолютно неприемлемым для лабораторного эксперимента.
Значит, чрезмерно быстрое сжатие и сопровождающее его большое давление не гарантируют достижения цели — вполне может так произойти, что цепная реакция не успеет развиться и будет так называемый „проскок“. Неприемлема и другая противоположность — очень медленное сжатие. В этом случае сразу после перехода через критическое состояние начнёт развиваться цепная реакция от случайного фонового нейтрона с выделением энергии, которая остановит движение внутрь. Взрыв произойдёт задолго до самого благоприятного момента — максимального сжатия и наивысшей надкритичности. Энерговыделение резко упадёт, будет попросту „пшик“, или, выражаясь по-научному, неполный взрыв (НВ) .
Из сказанного выше со всей очевидностью напрашивается вывод: переход через критсостояние должен быть тщательно организован — без чрезмерной динамики и без замедления, то есть надо найти „золотую середину“. Кроме того, нейтронный источник, вызывающий цепную реакцию, должен включиться в строго определённый момент (вблизи максимального сжатия) , чтобы энерговыделение было максимальным. Подобного рода синхронизация — тонкая наука, к тому же неоднозначная, привязана к конкретному „изделию“, с его допусками, статистическим разбором.
Один из способов достичь автоматической синхронизации состоит в следующем. В центре заряда располагается совсем небольшое количество твёрдого вещества, содержащего дейтерий. В результате ударной волны, приходящей от заряда химической взрывчатки, возникает ядерная реакция „дейтерий- дейтерий“ с выделением нейтронов. Опытным путём было установлено, что число возникших нейтронов достаточно для инициирования цепной реакции.
Универсальное радикальное решение возникло позже. Генеральная идея состояла в том, чтобы к делительным реакциям присоединить термоядерные по схеме деление — синтез — деление. При этом первичная энергия, выделившаяся вследствие деления, приводит к реакциям синтеза с выделением новых нейтронов, которые, в свою очередь, вызывают последующие деления. При сгорании нескольких граммов трития (по реакции дейтерий + тритий = amp;alpha;-частица + нейтрон) выделяется около 10
Искусство создателей оружия состояло в том, чтобы вызвать термоядерную DT-реакцию в наихудших условиях, при минимальном первоначальном КПД, что и приводило к стабилизации мощности заряда в целом. Вот почему в ядерном оружии, по крайней мере в наиболее совершенных вариантах, используется наряду с плутонием тритий.
* * *
Подводя итог, скажем, что, если кто-то и в самом деле вознамерится сделать атомную бомбу, ему потребуются плутоний, химическая взрывчатка, нейтронный источник и многое-многое другое, о чём я не упомянул. Физика взрыва, ядерных реакций, всей той науки, которая сопровождаёт ядерное оружие, необычайно насыщенна и многогранна. Но мой вам совет, искреннее пожелание человека, который всё это прошёл: пусть ни ум ваш, ни руки не затронет эта тема.
* Наивно предполагать, что водородное оружие использует только реакции синтеза, а атомное — только деления. На самом деле всегда присутствует и то и другое, но в разных пропорциях, с разным акцентом. Исключение составляют только заряды мирного назначения. В них проявлена особая забота, направленная на уменьшение радиоактивности, и урановые слои заменены на инертные. Такие заряды по своим техническим показателям, однако, резко уступают военным. Вместе с тем — подчеркнём ещё раз — во всех без исключения зарядах, атомных и водородных, военных и мирных, инициирующее начало возникает при делении.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
О зарождении и начальных этапах развития атомной промышленности в СССР, о создании первой атомной бомбы и роли разведок в тот период рассказано уже многое, и я не вижу смысла в повторениях.
Однако подобного рода материалы, как правило, ограничиваются началом 50-х годов. Лишь в одном месте в воспоминаниях Ю.Б. Харитона упоминается, что и в отношении американской водородной бомбы имеется от разведки документ. Но никак не раскрывается его содержание. Возможно, прав А.Д. Сахаров,
