Ядерные заряды
Устройства, предназначенные для осуществления взрывного процесса освобождения внутриядерной энергии, называются ядерными зарядами.
В настоящее время различают два основных класса ядерных зарядов:
  • заряды, энергия взрыва которых обусловлена цепной реакцией в делящихся веществах, переведенных в надкритическое состояние -  атомные заряды;
  • заряды, энергия взрыва которых   обусловлена   реакциями   деления и синтеза ядер, — термоядерные заряды.
В атомных зарядах основным элементом является делящееся вещество. В современных ядерных зарядах в основном используются такие делящиеся вещества, как уран-233, уран-235, плутоний-239. Для каждого делящегося вещества существует своя минимальная масса, в которой возможно протекание самоподдерживающейся реакции деления. Ее называют критической. Критическая масса делящегося вещества зависит от его геометрической формы, объема, плотности и количества посторонних примесей, т. е. чистоты вещества. Критическая масса делящегося вещества в форме шара является наименьшей по отношению к другим геометрическим формам равного объема и для шара из урана-235 при нормальной плотности и чистоте составляет 40-60 кг, а из плутония-239 – 10-20кг. Значение критической массы можно существенно уменьшить, если делящееся вещество окружить оболочкой, способной возвращать (отражать) нейтроны в зону реакции.
Чтобы произошел ядерный взрыв, масса делящегося вещества должна быть надкритической.  До взрыва делящееся вещество в заряде находится в подкритическом состоянии. По принципу перевода делящегося вещества в надкритическое атомные заряды делятся на заряды пушечного и имплозивного типов.
Схема устройства атомного заряда «пушечного» типа
В зарядах пушечного типа две   части   делящегося   вещества более, масса каждой из которых меньше критической, быстро соединяются друг с другом в надкритическую  массу  в результате  взрыва  обычного в взрывчатого вещества.
Коэффициент полезного использования таких зарядов невелик. Достоинством схемы пушечного типа является возможность создания зарядов сравнительно малого диаметра и высокой стойкости к воздействию механических нагрузок, что позволяет использовать их в артиллерийских снарядах и минах.
В зарядах имплозивного типа делящееся вещество, имеющее при нормальной плотности массу меньше критической,  переводится в надкритическое состояние повышением его плотности в результате всестороннего обжатия с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества
В таких зарядах можно получить высокую надкритичность и, следовательно, высокий коэффициент полезного использования делящегося вещества.
Схема устройства ядерного заряда имплозивного типа
Максимальное увеличение плотности делящегося вещества достигается при его сферическом обжатии в результате взрыва сферического слоя взрывчатого вещества.
Основными элементами термоядерного заряда являются термоядерное горючее и атомный заряд — инициатор реакции синтеза
Схема устройства термоядерного заряда
В качестве термоядерного горючего в настоящее время используют изотопы водорода -  дейтерий и тритий. Термоядерные реакции синтеза дейтерия и трития эффективно протекают в условиях нагрева смеси изотопов до температуры десятков миллионов градусов и более, которая достигается при реакции деления атомных ядер. Однако в связи с тем что дейтерий и тритий в свободном состоянии представляют собой газы, а тритий, кроме того, является радиоактивным и дорогостоящим изотопом. В качестве первичного термоядерного горючего обычно используют дейтерид  лития, представляющий собой соединение дейтерия и лития-6.
При облучении лития-6 нейтронами, возникшими при взрыве атомного заряда, образуется тритий, который вступает в реакцию синтеза с дейтерием. Образующиеся при реакции синтеза нейтроны вновь приводят к образованию трития, а следовательно, к поддержанию реакции синтеза.
Термоядерные заряды условно подразделяют на обычные и специализированные. Для обычных термоядерных зарядов распределение энергии между поражающими факторами близко к ее распределению при взрывах атомных зарядов. Для специализированных зарядов характерно резкое изменение распределения энергии взрыва между поражающими факторами по сравнению с ее распределением при взрывах атомных зарядов. К специализированным термоядерным зарядам относятся спектральные, нейтронные и «чистые». Спектральные заряды - заряды с повышенным выходом жесткого (обладающего высокой энергией) рентгеновского излучения. Для нейтронных зарядов характерны в несколько раз больший удельный (на единицу энергии взрыва) выход нейтронов и повышенная их энергия. У «чистых» зарядов резко снижен вклад в общее энерговыделение реакций деления, т. е. резко уменьшен выход радиоактивных продуктов.
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика