Принцип действия. В основу ядерного оружия положена неуправляемая цепная реакция деления ядра

В основу ядерного оружия положена неуправляемая цепная реакция деления ядра. Для осуществления цепной реакции используются изотопы уран-235, плутоний-239 и (в отдельных случаях) уран-233. Существуют две основные схемы: «пушечная», иначе называемая баллистической, и имплозивная.

«Пушечная» схема характерна для самых примитивных моделей ядерного оружия I-го поколения, а также артиллерийских и стрелковых ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру оружия. Суть её заключается в «выстреливании» навстречу друг другу двух блоков делящегося вещества докритической массы. Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет более высокий нейтронный фон, что приводит к увеличению требующейся скорости соединения частей заряда, превышающий технически достижимые. Другая причина использования урана в артиллерийских боеприпасах та, что уран лучше, чем плутоний выдерживает перегрузки, не деформируясь.

Вторая схема - «имплозивная» - подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки, которой для фокусировки придаётся весьма сложная форма и подрыв производится одновременно в нескольких точках с прецизионной точностью.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципах деления тяжёлых элементов, ограничивается сотнями килотонн. Создать более мощный заряд, основанный только на делении ядер, возможно, но крайне затруднительно: увеличение массы делящегося вещества не решает проблему, так как начавшийся взрыв распыляет часть топлива, оно не успевает прореагировать полностью и, таким образом, оказывается бесполезным, лишь увеличивая массу боеприпаса и радиоактивное поражение местности. Самый мощный в мире боеприпас, основанный только на делении ядер, был испытан в США 15 ноября 1952 года, мощность взрыва составила 500 кт.

Урановые боеприпасы

Уран в природе встречается в виде двух изотопов — уран-235 (0,7% природного урана) и уран-238 (всё остальное, т.е. 99,3%). В качестве материала для цепной реакции используется только уран-235. Уран-238, напротив, для этих целей не может применяться, поскольку он препятствует ядерной реакции (а его примесь в уране-235 может погасить начавшуюся реакцию). Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80%, иначе уран-238 быстро погасит цепную ядерную реакцию. Поэтому при производстве ядерного топлива применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана, в результате которого доля урана-235 повышается.

Бомба на основе урана стала первым ядерным боеприпасом, применённым в боевых условиях (бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму). Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго).