Изменения

В цепную, то есть самоподдерживающуюся с ускорением, реакцию деления могут вступать не все тяжелые элементы, а только специфические изотопы. В военном деле используются два из них: уран-235 и плутоний-239. И у того, и у другого есть критическая масса — такая масса куска из (почти) чистого металла, которая шарахает<ref>Нет, просто создаёт столько нейтронов, что металл плавится, шарахнет, только если два куска, образующие немного больше, чем критическую массу, окажутся в непосредственной близости раньше, чем расплавятся.</ref> сама по себе, без постороннего вмешательства. Если кусок урана или плутония меньше критической массы, то его можно хранить, и ничего с ним не будет. А если к нему внезапно прилепить кусочек поменьше, чтобы суммарная масса превысила критическую, то произойдет атомный бадабум<ref>Впрочем, не всё так просто, и скорее произойдёт «ядерный пшик». [[w:Злотин, Луис Александер|Злотин]] гарантирует!</ref>. Важно понимать, что критическая масса зависит от формы куска: для сплошного шара она минимальна, а для длинного стержня, например, может быть очень большой.

В цепную, то есть самоподдерживающуюся с ускорением, реакцию деления могут вступать не все тяжелые элементы, а только специфические изотопы. В военном деле используются два из них: уран-235 и плутоний-239. И у того, и у другого есть критическая масса — такая масса куска из (почти) чистого металла, которая шарахает<ref>Нет, просто создаёт столько нейтронов, что металл плавится, шарахнет, только если два куска, образующие немного больше, чем критическую массу, окажутся в непосредственной близости раньше, чем расплавятся.</ref> сама по себе, без постороннего вмешательства. Если кусок урана или плутония меньше критической массы, то его можно хранить, и ничего с ним не будет. А если к нему внезапно прилепить кусочек поменьше, чтобы суммарная масса превысила критическую, то произойдет атомный бадабум<ref>Впрочем, не всё так просто, и скорее произойдёт «ядерный пшик». [[w:Злотин, Луис Александер|Злотин]] гарантирует!</ref>. Важно понимать, что критическая масса зависит от формы куска: для сплошного шара она минимальна, а для длинного стержня, например, может быть очень большой.

На принципе соединения двух небольших масс основана простейшая атомная бомба: так называемой '''пушечной схемы'''. Она представляет собой металлический ствол, на одном конце которого одна болванка урана-235, чуть меньше критической массы, а на другом — вторая и заряд из обычной взрывчатки. Заряд взрывается, и один кусок урана выстреливает в другой; когда они соударяются, суммарный кусок превышает критическую массу, и происходит ядерный взрыв.<ref>Один из несостоявшихся проектов — «харьковчанка», бомба-апельсин из урановых «долек», разделённых поглотителями, например, из борной кислоты. В нужный момент поглотители быстро вышибаются, и… Дополнительный плюс в том, что лёгкие поглотители по мере развития реакции первыми покидают активную зону, а потом уже разлетается тяжёлый уран (и реакция обрывается). Но современные расчёты показывают, что «харьковчанка» если бы даже и сработала, то установила бы антирекорд по КПД.</ref>

На принципе соединения двух небольших масс основана простейшая атомная бомба: так называемой '''пушечной схемы'''. Она представляет собой металлический ствол, на одном конце которого одна болванка урана-235, чуть меньше критической массы, а на другом — вторая и заряд из обычной взрывчатки. Заряд взрывается, и один кусок урана выстреливает в другой; когда они соударяются, суммарный кусок превышает критическую массу, и происходит ядерный взрыв. Бомба пушечного типа имеет много недостатков (сложность оборудования для обогащения урана по сравнению с плутониевым реактором, низкий КПД, вдвое больший по сравнению с имплозивной расход урана, максимальная мощность на уровне 15-30 килотонн, сложность бустирования и невозможность использования в термоядерном устройстве. Ноу нее есть и достоинства: предельная простота реализации при наличии технологии обогащения, возможность масштабирования до первых сотен килограмм без проведения испытаний (имплозивная бомба без опыта будет весить несколько тонн), запредельная механическая прочность (можно использовать в противобункерных бомбах и артиллерийских снарядах), необслуживаемое хранение десятилетиями без термостатирования и замены делящихся материалов, возможность подрыва простым механическим взрывателем вообще без электричества, максимальная скрытность создания бомбы (доказано ЮАР). <ref>Один из несостоявшихся проектов — «харьковчанка», бомба-апельсин из урановых «долек», разделённых поглотителями, например, из борной кислоты. В нужный момент поглотители быстро вышибаются, и… Дополнительный плюс в том, что лёгкие поглотители по мере развития реакции первыми покидают активную зону, а потом уже разлетается тяжёлый уран (и реакция обрывается). Но современные расчёты показывают, что «харьковчанка» если бы даже и сработала, то установила бы антирекорд по КПД.</ref>

Эта схема работает только для урана, но не для плутония. Ирония в том, что «не работает» потому, что плутоний уж слишком хорош для ядерной бомбы. При спонтанном делении образуются нейтроны, которые запускают цепную реакцию, если у нас есть критическая масса. Это хорошо. Плохо то, что реакция запускается слишком рано. Если мы только-только достигли критической массы, и реакция сразу запустилась, то уже через микросекунду весь наш уран/плутоний начнёт нагреваться, а потом и разлетаться в разные стороны. Цепная реакция при этом остановится прежде, чем успеет прореагировать хоть сотая процента вещества. Разлетающаяся плазма, конечно, создаст взрыв, однако разрушения будут намного слабее желаемых. Чтобы снести целый город, нам нужно собрать заметно больше, чем одну критическую массу: тогда заметная доля вещества прореагирует раньше, чем плазма успеет разлететься достаточно сильно для прекращения реакции. В уране-235, уране-234 и уране-238 (в оружейном уране всегда есть примеси двух последних изотопов) спонтанное деление происходит относительно редко, так что собирать вместе отдельные куски можно относительно медленно — со скоростью движения снаряда по стволу пушки (да, для реакции, идущей за ''микро''секунды это очень медленно). Два куска урана успеют слиться в один раньше, чем в них произойдёт спонтанное деление хоть одного атома. А вот в плутонии-240, который всегда присутствует в виде примеси в плутонии-239, спонтанное деление происходит очень часто, так что этой скорости оказывается совершенно недостаточно.<ref>Плутоний с низким содержанием называется «оружейный» — его можно успеть обжать, а с высоким — «реакторный», его можно только мирно сжечь во славу народного хозяйства. К счастью, разделить изотопы нельзя, а если и можно — то это непубличная информация (то есть можно в твёрдой фантастике дать эту технологию людям 2050-го года и даже построить на этом драму, это вполне реалистично). Из открытого известно только то, что на нынешний момент можно получать один или второй вариант в зависимости от технологии, и МАГАТЭ бдит, чтобы не наделали чегой-то не тогой-то, что в бумажках. И да, даже появись технология разделения — она тоже сразу попадёт в поле зрения, это явно не гаражного уровня метод в любом случае.</ref>

Эта схема работает только для урана, но не для плутония. Ирония в том, что «не работает» потому, что плутоний уж слишком хорош для ядерной бомбы. При спонтанном делении образуются нейтроны, которые запускают цепную реакцию, если у нас есть критическая масса. Это хорошо. Плохо то, что реакция запускается слишком рано. Если мы только-только достигли критической массы, и реакция сразу запустилась, то уже через микросекунду весь наш уран/плутоний начнёт нагреваться, а потом и разлетаться в разные стороны. Цепная реакция при этом остановится прежде, чем успеет прореагировать хоть сотая процента вещества. Разлетающаяся плазма, конечно, создаст взрыв, однако разрушения будут намного слабее желаемых. Чтобы снести целый город, нам нужно собрать заметно больше, чем одну критическую массу: тогда заметная доля вещества прореагирует раньше, чем плазма успеет разлететься достаточно сильно для прекращения реакции. В уране-235, уране-234 и уране-238 (в оружейном уране всегда есть примеси двух последних изотопов) спонтанное деление происходит относительно редко, так что собирать вместе отдельные куски можно относительно медленно — со скоростью движения снаряда по стволу пушки (да, для реакции, идущей за ''микро''секунды это очень медленно). Два куска урана успеют слиться в один раньше, чем в них произойдёт спонтанное деление хоть одного атома. А вот в плутонии-240, который всегда присутствует в виде примеси в плутонии-239, спонтанное деление происходит очень часто, так что этой скорости оказывается совершенно недостаточно.<ref>Плутоний с низким содержанием называется «оружейный» — его можно успеть обжать, а с высоким — «реакторный», его можно только мирно сжечь во славу народного хозяйства. К счастью, разделить изотопы нельзя, а если и можно — то это непубличная информация (то есть можно в твёрдой фантастике дать эту технологию людям 2050-го года и даже построить на этом драму, это вполне реалистично). Из открытого известно только то, что на нынешний момент можно получать один или второй вариант в зависимости от технологии, и МАГАТЭ бдит, чтобы не наделали чегой-то не тогой-то, что в бумажках. И да, даже появись технология разделения — она тоже сразу попадёт в поле зрения, это явно не гаражного уровня метод в любом случае.</ref>