Термоядерные реакции — это реакции синтеза, т.е. образования относительно тяжелых и сложных ядер из более простых и легких

Практическое осуществление термоядерных реакций стало возможным лишь после овладения цепными реакциями деления тяжелых ядер взрывного типа. Необходимые для начала термоядерной реакции сверхвысокую температуру и давление оказалось возможным получить с помощью ядерного взрыва.

Цепная реакция деления дает начало реакции синтеза ядер гелия из водорода. От этого, в свою очередь, выделяется теплота и повышается без того высокая температура. Скорость термоядерной реакции и количество тепла резко увеличивается, что ведет к дальнейшему лавинообразному ускорению реакции и, в конечном счете — к мощному термоядерному взрыву.

Продолжительность реакции составляет около 40 микросекунд при температуре 20 млн.°С и сокращается примерно до 1 микросекунды с повышением температуры до 200 млн.°С.

Ядерные боеприпасы

Принципы устройства ядерных боеприпасов

Оружие, действие которого основано на использовании ядерной (атомной) энергии, называют ядерным (атомным). Термоядерное оружие—это оружие, основанное на термоядерных реакциях синтеза легких атомных ядер при очень высоких температурах. Водородное оружие основано на термоядерной реакции, в которой участвует тяжелый водород (дейтерий) и сверхтяжелый водород (тритий).

Впервые ядерное оружие практически применено американцами в августе 1945 года, когда ими были сброшены атомные бомбы на население японских городов Хиросима и Нагасаки. В результате около трехсот тысяч человек стали жертвой чудовищного преступления против человечества.

Заряд ядерного вещества с особым устройством, с помощью которого в нужный момент можно вызвать ядерную реакцию, сопровождающуюся мгновенным выделением внутриядерной энергии, принято называть ядерной бомбой.

На рис. показана первая советская атомная бомба вместе с её создателем акад. Ю.Б. Харитоном

Рис. Атомная бомба

Ядерный взрыв осуществляется путем перевода заряда из докритического состояния в критическое, точнее, в сверхкритическое. До момента взрыва общий заряд в бомбе разделен на несколько частей. Величина каждой части меньше критической, что исключает преждевременный взрыв в каждой из них.

Чтобы осуществить взрыв, нужно соединить все части заряда. Сближение частей должно происходить очень быстро, чтобы за счет энергии, выделяемой в начале ядерной реакции, не успели бы разлететься еще не прореагировавшие части заряда. От этого зависит количество ядер, разделившихся в результате цепной ядерной реакции, а, следовательно, и мощность взрыва.

При сближении масс ядерного заряда цепная реакция начинается не в момент их соприкосновения, а в момент, когда они еще разделены небольшим промежутком. При медленном сближении масс вследствие перегрева они могут разрушиться и разлететься в разные стороны — бомба разрушится, не взорвавшись. Поэтому необходимо сократить по времени период сближения, сообщая большую скорость соединяющимся массам. Для соединения частей заряда в бомбе можно использовать действие обычного взрывчатого вещества. Чтобы увеличить степень использования делящегося вещества при ядерном взрыве, его окружают отражателем нейтронов и помещают в оболочку из плотного материала. Наиболее эффективными отражателями нейтронов являются бериллий, тяжелая вода, графит.

Для обеспечения безотказного действия ядерного заряда и ускорения развития цепной ядерной реакции, а, следовательно, для повышения коэффициента использования ядерного горючего в боезарядах обычно применяются искусственные источники нейтронов. Источники нейтронов включаются в момент соединения частей заряда и интенсивно облучают их нейтронами.

В термоядерном заряде происходят последовательно две реакции: вначале подрывается ядерный заряд (реакция деления), а затем под влиянием чрезвычайно высокой температуры идет соединение ядер атомов легких элементов. Такой термоядерный заряд основан на принципе «деление—синтез».

Реакция синтеза сопровождается выделением большого количества быстрых нейтронов, энергия которых достаточна для деления ядер атомов урана-238. Эта особенность реакции используется для конструкции термоядерного заряда, имеющего оболочку из урана-238. В таком заряде происходят последовательно три реакции: деление ядер урана-235 или плутония-239, соединение ядер атомов легких элементов и деление урана-238, т.е. заряд основан на принципе «деление—синтез—деление».