АТОМНЫЙ ВЗРЫВ
Многие урановые месторождения содержат богатые запасы урана. Почему же он не взорвался, а до си« пор хранится в земле, и есть ли опасность подобного взрыва?
Вспомним, что природный уран состоит главным образом из урана 238 и лишь Уио доля его приходится на уран 235. Поведение этих двух сортов атомов урана при обстреле их нейтронами весьма различно. Ядра атомов урана 238 делятся только очень быстрыми нейтронами, обладающими значительной энергией. Ядра атомов урана 235 делятся не только быстрым«, но и сколь угодно медленными нейтронами, и тем лучше, чем меньше скорость налетающих на них нейтронов [10]). Нейтроны, возникающие в результате самопроизвольного деления в природном уране, оказываются обычно не в состоянии разделить ядра урана 238. Поглощение нейтронов ядрами урана 238 не приводит к делению. Поэтому «ядерным горючим», пригодным для создания цепной реакции, является только уран 235. Встреча же нейтронов с ядрами урана 235 происходит чрезвычайно редко, вследствие чего в природном уране при обычных условиях цепной процесс не возникает. Таким образом, природный уран, в основном состоящий из урана 238, не является ядерным горючим и никакой опасности взрыва не представляет.
Для создания атомных бомб, способных производить атомные взрывы, необходимо получать значительные количества чистого урана 235, отделяя его от урана 238. Различие в массах урана 238 и 235 невелико (около 1 %). Поэтому разделение изотопов урана оказывается исключительно сложной и дорогой операцией.
Посмотрим теперь, как устроена атомная бомба.
Если взять кусочек урана 235 весом в 1 грамм — это будет кубик с ребром в 3,7 миллиметра,— то такой кусочек никогда не взорвётся. Почему? Допустим, что в центре
кусочка урана произошёл самопроизвольный распад одного ядра урана и возникли 3 быстрых нейтрона. Двигаясь в небольшой толще урана, они обычно не встречают на своём пути новых ядер, а вылетают за пределы уранового кубика. Поэтому в таком кусочке урана 235 цепной процесс развиться не может.
Для того чтобы произвести взрыв, надо иметь значительно больше чистого урана 235. Количество урана 235, в котором цепной процесс деления атомных ядер приводит к взрыву, обычно называют «критической массой». Если масса имеющегося куска урана 235 меньше критической, взрыва никогда не будет. Если же масса куска равна критической или больше её — взрыв происходит немедленно. Критическая масса урана 235 составляет около одного килограмма.
|
Рис. 17. Схема атомной бомбы. |
Количество урана, необходимое для атомного взрыва, можно уменьшить, заставив часть уходящих из него нейтронов вернуться обратно в уран. Этого можно добиться, окружая кусок урана слоем лёгкого металла бериллия. Сталкиваясь с ядрами бериллия, нейтроны в большинстве случаев отскакивают от них и возвращаются в уран.
Для того, чтобы бомба взрывалась в нужный момент времени, в неё закладывают не один, а два куска урана 235. Масса каждого из них несколько меньше критической. До тех пор, пока оба куска отделены друг от друга, никакой опасности взрыва нет. Чтобы произвести взрыв, надо очень быстро соединить оба куска урана в один. При этом получится кусок с массой, большей критической, и тотчас же произойдёт взрыв.
На рис. 17 показана примерная схема атомной бомбы. Бомба представляет собой металлический сосуд с очень прочной оболочкой. В нижней её части находится один кусок урана 235, в верхней — другой. Каждый из кусков урана 235 заключён в специальную оболочку из бериллия, которая препятствует вылету нейтронов из урана и отражает их обратно в глубь куска. Это позволяет
полнее использовать нейтроны, возникающие в процессе деления. Для быстрого соединения обоих кусков в верхней части бомбы расположен заряд обычного взрывчато-го вещества (тротила) и установлен специальный взрыватель. В нужный момент времени взрыватель поджигает тротиловый заряд. Происходит выстрел одним куском урана по другому — сила взрыва заряда давит на верхний кусок урана, заставляя его мгновенно соединиться с нижним. Тотчас же возникает атомный взрыв.
