Термоядерная реакция

Основными условиями протекания реакции синтеза ядер легких элементов (изотопов водорода) являются высокое значение температур и давлений в зоне реакции. Реакция синтеза лёгких ядер (термоядерная) эффективно протекает в условиях нагрева вещества до температуры десятков миллионов градусов.

Формула синтеза гелия:

D + T → ₂He + n + 17, 6 МэВ.

Время протекания данной реакции составляет 10^-9 с.

При синтезе 1 кг гелия выделяется в 5 раз больше энергии, чем при делении 1 кг U²³⁵.

Термоядерные заряды характеризуются коэффициентом термоядерности

К_т (η_т), который численно равен отношению энергии полученной за счет реакции синтеза к общей энергии выделяемой при реакции деления и синтеза:

К_т (η_т) = Е_с /(Е_с +Е_д) ,

где Е_с – энергия реакции синтеза; Е_д – энергия реакции деления.

Выделяющаяся в ходе реакции синтеза энергия распределяется следующим образом: 70 % уносится быстрыми нейтронами; 20 % - ядрами атомов гелия; 2 % - γ-квантами.

Температуру, при которой начинается реакция синтеза, достигают с помощью ядерного взрыва, основанного на реакции деления атомных ядер.

Общая схема создания условий протекания реакции синтеза представлена на рисунке 4. Реакция термоядерного взрыва проходит в два этапа. Вначале происходит задействование (подрыв) первичного ядерного заряда (ядерного детонатора) для создания условий протекания синтеза лёгких ядер дейтерия D и трития T (высокая температура и высокое давление), а затем только возникает и протекает реакция синтеза D и T. В ходе синтеза выделяется значительно больше энергии, чем при делении тяжёлых ядер изотопов U и Pu, поэтому большая часть энергии боеприпаса выделяется во второй фазе его подрыва.

Рис. 4 - Устройство термоядерного заряда: 1 – ядерный детонатор (заряд деления),

2 – заряд для реакции синтеза (дейтерид лития), 3 – корпус

Разновидностью термоядерного оружия является нейтронное оружие (Рис.5). Оно отличается повышенным выходом нейтронов при взрыве и меньшим выходом других поражающих факторов, что некоторыми зарубежными специалистами интерпретируется как положительный и даже гуманный эффект. Они эти боеприпасы называют «чистыми», предполагая незначительные в сравнении с «грязными» разрушения, вызываемые ударной волной, заражением местности радиоактивными продуктами распада тяжёлых элементов и их составных частей.

Рис. 5 - Устройство нейтронного боеприпаса: 1 – корпус боеприпаса с системой удержания плазмы в зоне реакции; 2 – смесь дейтерия и трития; 3 – отражатель нейтронов; 4 – заряд Pu²³⁹;

5 – заряд взрывчатого вещества; 6 – детонатор; 7 – источники нейтронов

Основной характеристикой ядерных боеприпасов является его мощность, которая выражается величиной эквивалентной аналогичной мощности обычного боеприпаса, измеряемой в тротиловом эквиваленте.

Тротиловый эквивалент – это такое количество тротила в тоннах, при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, что и при взрыве данного ядерного заряда.

По мощности ядерные боеприпасы условно делятся на:

сверхмалые (до 1 кТ);

малые (от 1 до 10 кТ);

средние (от 10 до 100 кТ);

крупные (от 100 кт до 1 МТ);

сверхкрупные (свыше 1 МТ).

Вывод:ядерное оружие– это оружие, в основу поражающего действия которого положен ядерный или термоядерный взрыв. В основе явления ядерного взрыва лежит деление атомного ядра либо синтез лёгких ядер. Условием протекания реакции деления является наличие критической массы делящегося вещества. Синтез возможен при высоких давлениях и температурах.