Атомная электростанция Обнинск РБМК-1000 ВВЭР - 440 Реактор БН 600 Российские атомные ледоколы Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки Ядерный арсенал США Манхэттенский проект Невадский испытательный полигон Нейтронная боеголовка


Основным параметром, определяющим возможность осуществления цепной реакции деления и скорость выделения энергии в ходе этой реакции является коэффициент размножения нейтронов. Этот коэффициент зависит как от свойств делящихся ядер, таких как количество вторичных нейтронов, сечения реакций деления и захвата, так и от внешних факторов, определяющих потери нейтронов вызванные их уходом за пределы массы делящегося вещества.

Одноступенчатый термоядерный заряд - проект "Слойка".

 Одна из первых и самая ясная идея построения термоядерного заряда закдючается в простом окружении ядра делящейся атомной бомбы слоем термоядерного горючего. Излучение от атомного взрыва способно сжать 7-16 слоев горючего, перемежающегося со слоями делящегося материала и нагреть его примерно до такой же температуры, как и само делящиеся ядро. Впервые эту идею высказал Э. Теллер в 1946 году. Эта система обладала целым рядом потенциальных преимуществ. Быстрые нейтроны, рожденные при реакциях в слоях термоядерного горючего, должны были вызвать деления в соседних слоях делящихся материалов, что должно было приводить к заметному увеличению энерговыделения. В результате ионизационного сжатия термоядерного горючего в процессе взрыва должна была сильно увеличиться его плотность и резко возрасти скорость термоядерных реакций.
    Расчеты показывают, что при температурах атомного взрыва может начаться только одна реакция - дейтерия с тритием:
   D + T -> He4 + n + 17.588 MeV
это требовало бы использования очень дорогого и столь же неудобного трития.
    В сентябре 1947 Теллер предложил использовать новое термоядерное горючее - дейтерид лития-6. Это должно было привести к значительному увеличению производства трития в процессе самой реакции и тем самым заметно увеличить эффективность термоядерного горения
   Li6 + n -> T + He4 + 4.78 MeV
требовался по меньшей мере 12-см слой дейтерида, чтобы полностью утилизировать все поступающие от первичного заряда нейтроны. А еще реакция распада лития, кроме производства трития, еще больше повышала температуру, помогая начаться синтезу. Захват всех нейтронов создаст выделение энергии примерно в 2.5% от мощности триггера. И все это тепло поступит непосредственно в горючие.
    Урановые оболочки, окружающие термоядерное топливо, первоначально выполняют роль теплоизоляторов, не давая энергии выйти за пределы капсулы с топливом. Без них горючие, состоящие из легких элементов и поэтому полностью ионизированное, было бы абсолютно прозрачно для теплового излучения, и не прогрелось бы до высоких температур. Непрозрачный уран, поглощая эту энергию, возвращает часть ее обратно в топливо. Кроме того, они увеличивают сжатие горючего путем сдерживания его теплового расширения. На втором этапе, уран подвергается распаду за счет нейтронов, появившихся при синтезе. Это настолько усиливает энергетический выход, что схема становится более-менее актуальной для реализации.

    У этой схемы возможны вариации.
    Одна из них - схема "однократной циркуляции". Здесь нейтроны, вылетающие из зоны деления, производят тритий, тритий подвергается синтезу и нейтроны синтеза делят уран из оболочек. На каждый нейтрон деления приходится один дополнительный нейтрон, который может произвести один атом трития, который при синтезе создаст один нейтрон синтеза, который вызовет одно деления урана. Так что суммарное сальдо в два раза превышает мощность пускового триггера.
    Энерговыделение может быть и повышено за счет увеличения толщины дейтерида и урана. В этом случае достаточно вторичных нейтронов поставляется делением уранового корпуса обратно в слой дейтерида лития, рождая второе поколение атомов трития. Таким образом, устанавливается сложная цепная реакция: распад урана в оболочке -> рождение трития -> синтез -> реакция распада в уране оболочки. Процесс прекращается тогда, когда увеличившаяся в размерах оболочка начнет терять слишком много нейтронов.
    Преимущество "однократной" схемы состоит в небольшой массе готового изделия. Недостаток - в использовании в ней большого количества дорогих материалов. Максимальная мощность бомбы определяется начальной мощностью триггера и находится где-то в районе 1 Мт.
    В СССР для первой советской термоядерной бомбы создавалась несколько другая вариация, нежели "однократная" схема. В итоге получилось довольно массивное, но дешевое в производстве изделие. В конструкцию можно ввести изначально небольшое количество трития, тогда некоторые нейтроны не расходуются на его образование (ведь он уже есть), а непосредственно делят U-238 оболочки. Создается увеличение выхода заряда - ведь теперь появились "свободные" нейтроны - родившиеся при реакции изначальный_тритий + дейтерий.
    Идея "слойки", пришла на ум сначала Теллеру, потом в 1948 А. Д. Сахарову, затем британским ученым. Но будучи тупиковой ветвью развития термоядерных систем отмерла в СССР после американских тестов Ivy Mike и Castle Bravo. По схеме "слойка" в Советском Союзе создана бомба РДС-6с (12 августа 1953 400 кт с тритиевым усилением: 40 кт - триггер, 60-80 кт синтез, остальное - деление урановых оболочек; 250 кт без трития), а в Англии этот дизайн вылился в Orange Herald (31 мая 1957, 720 кт: 300 кт - триггер), но это, вероятно, почти потолок для этой схемы.

Ядерная программа США Ядерный арсенал США Первые атомные бомбы Индийская ядерная программа Испытания ядерного оружия
Первое испытание подобного устройства-взрыв "Майк"- было произведено в США 1 ноября 1952 г. В СССР подобное устройство было впервые испытано 22 ноября 1955 г. Мощность взрывного устройства, сконструированного подобным образом, может быть сколь угодно большой. Самый мощный ядерный взрыв был произведен именно с помощью многоступенчатого взрывного устройства.