Як працює атомна бомба

Судячи з публікацій в пресі, особливо західної, уран і плутоній вУкаіни валяється на кожній смітнику. Не знаю, сам не бачив, але може десь і валяється. А ось питання - чи може якийсь терорист, маючи кілограм. ну або 100 кілограм урану спорудити з нього що-небудь вибухонебезпечне?

Отже, як же працює атомна бомба? Згадуємо шкільний курс фізики. Вибух є виділення великої кількості енергії за короткий проміжок часу. Звідки береться енергія. Енергія виникає з розпаду ядра атома. Атоми урану або плутонію нестійкі, і потихеньку прагнуть розвалитися на атоми легших елементів, при цьому розлітаються зайві нейтрони і виділяється певна кількість енергії. Ну, пригадується? Є ще період напіврозпаду - отака статистична величина, проміжок часу, за який "розвалиться" приблизно половина атомів з деякою маси. Тобто лежить в землі уран поступово таким бути перестає, нагріваючи навколишній простір. Процес розпаду може спровокувати влітає в атом нейтрон, що вилетів з недавно розваленого атома. Але нейтрон може потрапити в атом, а може і полетіти повз. Логічний висновок - що б атоми розвалювалися частіше, треба що б їх було навколо більше, тобто що б щільність речовини була велика в момент, коли потрібно організувати вибух. Пам'ятайте ще поняття "критична маса"? Це та кількість речовини, коли вилітають мимовільно нейтронів досить, що б викликати ланцюгову реакцію. Тобто "влучень" в кожен момент часу в атоми буде більше ніж "руйнувань".

Отже, вимальовується схема. Візьмемо кілька шматків Урана докритичній маси і з'єднаємо їх в один блок сверхкритической маси. І тоді станеться вибух.

На щастя, все не так просто, питання в тому, як саме відбувається з'єднання. Якщо зближувати два докритичних шматка на деяку відстань, то вони почнуть розігріватися від обміну один з одним вилітають нейтронами. Реакція розпаду від цього посилюється і відбувається все більше виділення енергії. Зблизився ще сильніше - розжаряться до червоного. Потім до краю. Потім розплавляться. Розплав, зближуючись краями, почне розігріватися далі і випаровуватися, і ніякої теплос'ема або охолоджені не зможуть запобігти розплавлення і випаровування, занадто великі запаси енергії в Урані.

Тому, як шматки не зближуй побутовими способами, вони до того, як з'єднатися, розплавлять і випарують будь-який пристрій, що здійснює це зближення, і випаруються самі, розлетівшись, розширивши, віддалившись один від одного і тоді лише охолонувши, тому що виявляться на зрослу взаємне видаленні . Зліпити ж шматки в один сверхкритический можна, тільки розвинувши такі величезні швидкості зближення, що зростання щільності нейтронного потоку не буде встигати за зближенням шматків. Це досягається при швидкостях зближення порядку 2.5 км в секунду. Ось тоді вони встигнуть влипнути один в одного перш, ніж розігріються від енерговиділення. І тоді подальше енерговиділення буде таким піковим, що виникне ядерний вибух з грибом. Порохом до таких швидкостей розігнати неможливо - малі розміри бомби і шляхів розгону. Тому розганяють вибухівкою, комбінуючи «повільну» і «швидку» вибухівки, бо відразу «швидка» вибухівка викличе руйнування шматка ударною хвилею. Але в підсумку отримують головне - забезпечують швидкість перекладу системи в надкритичної стан до того, як вона зруйнується тепловим чином через зростаючого тепловиділення при зближенні. Така схема називається «гарматної», тому що докритичний шматки «вистрілюють» назустріч один одному, встигаючи з'єднатися в один сверхкритический шматок і після цього піковим чином вивільнити потужність атомного вибуху.

Здійснити такий процес на практиці вкрай складно - необхідний правильний підбір і дуже точний збіг тисяч параметрів. Це не вибухівка, яка вибухає в багатьох випадках. Просто спрацьовування детонаторів і зарядів в бомбі буде, а що виділяється практична потужність - не буде спостерігатися, буде вкрай низькою при дуже вузькій зоні здійснення активного вибуху. Необхідна мікросекундних точність спрацьовування великої кількості зарядів. Необхідна стійкість атомного речовини. Пам'ятайте адже, що крім ініційованої реакції розпаду, є ще мимовільний, імовірнісний, процес. Тобто зібрана бомба з плином часу поступово змінює свої властивості. Саме тому розрізняють збройова атомне речовина і те, що не підходить для створення бомби. Тому не роблять атомні бомби з реакторного плутонію, бо така бомба буде занадто нестійкою і небезпечною швидше для виробника, ніж для потенційного супротивника. Процес поділу атомного речовини на ізотопи сам по собі вкрай складний і дорогий, здійснення його можливо лише в серйозних ядерних центрах. І це радує.