Тайны разделения изотопов

12 августа 1953 г. в СССР по схеме «слойки» был успешно
испытан первый в мире реальный водородный заряд, мощность
которого примерно при тех же габаритах и весе, что и первая
советская атомная бомба, превышала мощность последней в 20
раз. В двух испытаниях 1955 года в СССР впервые в мире был
проведен сброс термоядерных бомб с самолета. Аналогичное
испытание США провели лишь на год позже. Заметим, что
применение в термоядерных зарядах США дейтерида лития с
6
высокой степенью обогащения лития изотопом Li также
началось лишь с 1956 года [32].
Дальнейшее наращивание запасов водородного оружия в США
и СССР осуществлялось на основе ряда новых идей, к которым
независимо пришли ученые двух стран. Ключевой идеей явилось
при этом обжатие и инициирование взрыва термоядерного узла
водородной бомбы энергией излучения, создаваемого первичной
атомной бомбой (принцип «радиационной имплозии»).
Остановимся коротко на основных элементарных процессах,
лежащих в основе взрыва водородной бомбы − реакциях
термоядерного синтеза. Ядра атомов дейтерия могут вступать в
реакцию синтеза по двум равновероятным каналам
3
D + D → He + n + 3,3 МэВ ,
D + D → T + p + 4,0 МэВ . (4,1)
Справа в схеме реакции указывается выделяющаяся в
результате реакции энергия (в МэВ), которая соответствует
кинетической энергии образующихся частиц. Более
привлекательной с энергетической точки зрения оказывается
реакция синтеза ядер дейтерия и трития
4
D + T → He + n + 17,6 МэВ . (4.2)
При этом из всей выделяющейся энергии 14,1 МэВ приходится на
кинетическую энергию нейтронов. Эффективная скорость DT -
реакции оказывается при температурах около 100 млн градусов (~
10 КэВ ) почти на два порядка выше, чем в случае DD - реакции.
118