На внутренней шаровой поверхности толстой оболочки атомной бомбы расположен ряд зарядов взрывчатого вещества, имеющих форму сферических вогнутых линз. При одновременном подрывании этих зарядов струи образующихся газов, направленные перпендикулярно к поверхности, соберутся в одной точке, а именно в центре бомбы.
Если на поверхность этих зарядов поместить порции ядерного горючего, имеющие форму сферических двояковыпуклых или выпукло-вогнутых линз, а напротив в центральной части бомбы расположить такое же число аналогичных порций ядерного горючего и затем одновременно взорвать все заряды взрывчатого вещества, то в результате взрыва произойдут попарные столкновения порций ядерного горючего (на рисунке направления летящих масс плутония обозначены стрелками). Принцип действия атомной бомбы, при котором происходит управляемый взрыв, направленный внутрь, называют имплозией. При этом общее количество ядерного горючего может значительно превышать критическую массу, так что атомный взрыв по своей мощности может превосходить в несколько раз мощность взрыва первых атомных бомб. Для еще большего повышения мощности взрыва оболочка бомбы может быть изготовлена из природного урана. При высокой температуре взрыва быстрые нейтроны способны вызывать деление ядер урана в оболочке бомбы, в результате чего дополнительно выделится большое количество энергии.
Атомное оружие с момента его создания непрерывно совершенствовалось. Если первая атомная бомба имела тротиловый эквивалент 20 000 т, то в настоящее время известны атомные бомбы с тротиловым эквивалентом от нескольких тысяч до 500 000 т. Усовершенствование шло также по линии отыскания новых схем и материалов, повышающих коэффициент использования атомного заряда и уменьшающих его критический объем и массу.
Создание эффективных отражателей нейтронов и применение искусственных источников нейтронов привели к тому, что цепная реакция деления взрывного характера может осуществляться в очень малых объемах и массах зарядов.
Современное ядерное оружие можно разделить на два типа: атомное и термоядерное. В свою очередь атомное оружие подразделяется на два вида: 1) атомное оружие взрывного действия и 2) боевые радиоактивные вещества (БРВ).
Термоядерное оружие известно только взрывного действия.
В качестве БРВ могут применяться различные радиоактивные вещества, испускающие лучи, способные поражать организм человека. Этими веществами можно начинять авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, ракеты и реактивные мины. Возможно рассеивание БРВ с самолетов в виде дымов, туманов, песков. Отступающий противник или его диверсанты в тылу могут применять БРВ для заражения водоемов, колодцев и продуктов питания.
В качестве БРВ могут применяться многие «отходы» ядерных (атомных) реакторов — аппаратов, в которых постепенно освобождается атомная энергия.
В ядерных реакторах в качестве атомного сырья используется природный или обогащенный уран. Получающиеся при цепной реакции в ядерном реакторе «осколки» атомов урана и плутония представляют собой ядра разнообразных радиоактивных атомов. Из более чем 300 различных получающихся в реакторе радиоактивных изотопов могут применяться в качестве БРВ лишь немногие, характеризующиеся большим периодом полураспада и испускающие при распаде бета-частицы и гамма-лучи. Перечень и энергия излучений такого рода изотопов приведены в табл. 1. Энергия бета- и гамма-лучей дана в мегаэлектрон-вольтах[5].
Таблица 1
| Характеристики некоторых изотопов, образующихся в ядерных реакторах | ||||
|---|---|---|---|---|
| Наименование изотопа | Период полураспада | Содержание в смеси «осколков» в% | Энергия излучения в Мэв | |
| бета | гамма | |||
| Стронций 89 | 54,5 дня | 4,6 | 1,46 | – |
| Стронций 90 | 25 лет | 5 | 0,61 | – |
| Иттрий 91 | 57 дней | 5,9 | 1,53 | – |
| Цирконий 95 | 65 -''- | 6,4 | 0,36–0,91 | 0,23–0,92 |
| Ниобий 95 | 37 -''- | 0,15 | 0,02–0,77 | |
| Рутений 103 | 40 -''- | 3,7 | 0,14–0,70 | 0,04–0,61 |
| Иод 131 | 8 -''- | 2,8 | 0,25–0,81 | 0,08–0,72 |
| Цезий 137 | 33 года | 6,2 | 0,50–1,18 | 0,66 |
| Барий 140 | 13 дней | 6,1 | 0,48–1,02 | 0,01–0,54 |
| Церий 141 | 28 -''- | 5,7 | 0,1–0,58 | 0,15–0,32 |
| Церий 144 | 282 дня | 5,3 | 0,31–0,45 | 0,03–0,23 |
| Празеодим 143 | 14 дней | 4,3 | 0,92 | – |
| Неодим 147 | 11 -''- | 2,6 | 0,38–0,82 | 0,09–0,53 |
5
Электрон-вольт (