Бомба. Тайны и страсти атомной преисподней
Шрифт:
Но главное было в другом — теперь плутония требовалось гораздо меньше, а ведь его медленная наработка сдерживала рост ядерного арсенала, — в начале 1948 года в США едва насчитывалось полсотни ядерных зарядов. Уже в последние дни войны было подсчитано, что в таком «сложном» заряде урана нужно в два раза больше, чем плутония. Следовательно, из имеющейся массы плутония можно сделать в несколько раз больше зарядов!
Итак, сложный заряд повысил экономичность и скорость накопления зарядов, воздушный промежуток между толкателем и зарядом усилил имплозию, сферическая полость внутри самого заряда также увеличила число распавшихся ядер, но полость дала ещё один
Из искры возгорится пламя
В неё — эту полость — под большим давлением закачивали газообразный дейтерий и тритий. Хорошая имплозия создавала давление в центре полого «ядрышка» в миллион атмосфер. При таких давлениях и сумасшедших температурах в центре ядерного взрыва возникали необходимые условия для синтеза ядер трития и дейтерия. Получалась как бы микротермоядерная бомбочка внутри бомбы деления.
Впрочем, дейтерия и трития впрыскивали всего несколько грамм, и термоядерная добавка к общей мощности была невелика. Но вот нейтроны, которые в изобилии возникали при термоядерном синтезе, набрасывались на ядра урана и плутония, не оставляя им никакой надежды спастись от деления! Этот маленький «термояд» своими нейтронами усиливал процесс деления, поэтому устройства такого типа стали называть «бомбой с термоядерным усилением». Если продолжить сравнение с автомобильным двигателем, то можно сказать, что теперь появилась форсунка, как в гоночной машине, где к моменту максимального сжатия через неё впрыскивается топливо, и благодаря форсунке, топливная смесь сгорает наиболее полно.
Бомба с усилением не могла появиться на свет, пока не был разработан внешний инициатор и пока не отработали заряд со сферической полостью внутри делящегося материала, хотя саму идею усиления запатентовали в 1945 году. Первый взрыв такой бомбы в 1951 году показал, что благодаря лишь одному термоядерному усилению мощность возросла в два с лишним раза.
Все шаги по увеличению мощности, эффективности были, конечно, самоцелью. Но, как уже говорилось, они стали невольно первой ступенью в создании термоядерного заряда. И не только в переносном, но и в буквальном смысле слова.
Ибо колоссальная энергия первой ступени используется затем, чтобы сжать и воспламенить термоядерное оружие.
А реакция синтеза в центре бомбы с усилением стала по существу первым термоядерным микровзрывом, при котором реализовалась главная физическая идея водородной бомбы — сжатие и воспламенение лёгких элементов (дейтерия и трития).
Пусть мощность такого взрыва невелика — на фоне полномасштабного испытания термоядерного заряда она покажется всего лишь небольшой искоркой, но из искры, как любил в своё время поговаривать неудавшийся адвокат и обанкротившийся политик Владимир Ульянов, «из искры возгорится пламя!».
ГЛАВА VIII
Рождение ублюдка
Интенсивная работа по совершенствованию атомного оружия радовала далеко не всех учёных — ядерщиков США. Эдвард Теллер со своей небольшой группой, которая продолжала исследования по классической супербомбе, была далеко не в восторге от того, что финансы, кадры, материальное обеспечение шло в первую очередь не на разработку водородной бомбы, а на модернизацию уже существующих атомных зарядов.
Перспективы «супер-классик» были далеко неясны, и доктор Теллер, как один из вариантов, в 1946 г. предложил некий суррогат водородного оружия — комбинированную бомбу или «слойку», как назовут её потом в СССР. Впрочем, сам Теллер назвал суррогат «Будильником», полагая, что взрыв этого устройства
Суть комбинированной бомбы, или «слойки», состояла в том, что между центральной частью из плутония и обжимающей химической взрывчаткой вводились сферические слои лёгких элементов вперемежку с тяжёлыми. Эта комбинация лёгких (дейтерий, тритий) элементов и тяжёлых (природный уран) приводила к возникновению термоядерных реакций.
Дело в том, что чудовищная энергия взрыва основательно разрушала атомы в комбинированных слоях — она срывала с них электроны и создавала плазму — смесь свободных электронов и ядер.
Однако, если в урановых атомах электронов более двухсот тридцати, и уж как минимум половина их (а то и все!) отрываются от своих ядер, то в водороде тяжёлом (в дейтерии) и сверхтяжёлом (тритии) — всего по одному электрону. Потому концентрация электронов в урановых слоях в десятки раз больше, чем в слоях водородных. А поскольку давление в плазме при прочих равных условиях пропорционально числу свободных частиц в ней, то и давление «урановой» плазмы в десятки, если не в сотни раз больше давления в плазме «водородной».
Стало быть, смесь дейтерия с тритием, зажатая между урановыми слоями, будет сильно сдавлена ими (важнейшее условие начала термоядерной реакции!), а затем подожжена громадными температурами осколков делящегося плутония.
Термоядерные реакции сами по себе не давали здесь значительного вклада в энергию «слойки», но обильные нейтроны от этих реакций активно делили не успевшие ещё разлететься ядра плутония и, в особенности, ядра окружающих слоёв природного урана.
Получалось дёшево и сердито — мощность «Будильника» прогнозировалась в районе сотен килотонн. Новая бомба по существу была недалека от оружия усиления — от простой бомбы деления она ушла, но к настоящей термоядерной пока не пришла, вобрав в себя, правда, некие черты того и другого. Этот гибрид, или как говорили издавна на Руси, «ублюдок», Теллер стал активно предлагать для испытания.
У разбитого корыта
Так как механизмом, который обеспечивает сильное сжатие водорода в «слойке», была ионизация — то есть превращение атома в ион отторжением от него электронов — то весь принцип сдавливания в «Будильнике» стали называть ионизационной имплозией.
Однако, и его, в конце концов, отвергли. К тому времени появились реальные надежды сконструировать атомные фугасы в несколько сот килотонн на основе простых и отработанных зарядов, где использовалось деление, правда, с усилением. У «Будильника» могли быть шансы только лишь, если его расчётная мощность оказалась бы в мегатонну (тысячу килотонн) и выше. Но требуемые для этого большие размеры или добавление слоёв, что в совокупности и даже по раздельности могло привести к заветной мегатонне, настолько раздувало конструкцию, что возникли непреодолимые практические проблемы.
Случившееся в 1947 году важнейшее технологическое открытие — возможность использовать в качестве термоядерного горючего соединение дейтерия с литием — существенно упрощало дело, ведь это соединение твёрдое и компактное, а сам литий в термоядерных реакциях становится к вящему удовольствию учёных источником трития.
Однако, и тут всё было неоднозначно. Несмотря на то, что литий почти самый распространённый элемент на планете, в природе он не встречается в свободном виде. Этот самый лёгкий металл химически очень активен, поэтому находят его в минералах в связанном состоянии (собственно, литий по-гречески и означает «камень»).