Наиболее эффективной термоядерной реакцией при температурах порядка 10 миллионов градусов, создаваемых взрывом атомного «запала», является указанная в табл. 4 реакция 6 между дейтерием и тритием. Высокая плотность смеси дейтерия и трития может быть достигнута или путем применения сильно сжатых газов, или за счет использования жидких изотопов, что требует весьма низких температур. Наконец, можно использовать химические соединения изотопов водорода. При этом, однако, следует помнить, что всякие добавки более тяжелых ядер приводят к резкому повышению теплоемкости, затруднению поддержания высоких температур и необходимости в связи с этим повысить температуру, создаваемую «запалом».
Из числа соединений водорода, в виде которых можно вводить в бомбу дейтерий и тритий, простыми и доступными являются тяжелая вода и тритиевая вода (их формулы соответственно: D2O и Т2О). Кислород в рассмотренных термоядерных реакциях участия не принимает. Он снижает температуру, достигаемую при взрыве, и увеличивает общий балластный вес взрывчатого вещества. Поэтому желательно было применять в качестве термоядерного горючего не тяжелую и тритиевую воду, а дейтерий и тритий в жидком виде.
Однако для хранения этих газов в жидком виде необходимо обеспечить поддержание низкой температуры, для чего приходится строить специальные сосуды с двойными стенками.
Из пространства между стенками откачивают воздух, чтобы уменьшить приток тепла. Такой сосуд помещают внутрь второго сосуда подобного же устройства, в который заливают жидкий азот, имеющий температуру около минус 190° C. Во внутренний сосуд помещают жидкий водород, дейтерий или тритий, хранящиеся при температуре около минус 250° C. Даже из таких сосудов водород сравнительно быстро испаряется. Эти установки имеются лишь в нескольких хорошо оборудованных лабораториях. Ясно, что применение установок указанного типа в водородной бомбе вряд ли целесообразно.
Наиболее легким элементом, способным дать твердое соединение с водородом, является литий, а их соединение — гидрид лития (LiH) представляет собой легкое твердое кристаллическое вещество, по внешнему виду похожее на поваренную соль, но химически весьма активное. Поскольку существуют два изотопа лития и три изотопа водорода, очевидно, что возможны 6 различных по изотопному составу гидридов лития, формулы которых приведены в табл. 5.
Таблица 5
| Гидриды лития | ||
|---|---|---|
| Изотопный состав | Формула гидрида лития | |
| изотоп лития | изотоп водорода | |
| Литий 6 | Протий (обыкновенный водород) | Li6H1 |
| Литий 7 | Протий | Li7H1 |
| Литий 6 | Дейтерий | Li6H2 |
| Литий 7 | Дейтерий | Li7H2 |
| Литий 6 | Тритий | Li6H3 |
| Литий 7 | Тритий | L17H3 |
При конструировании водородной бомбы большое значение имеет объем, занимаемый термоядерным горючим, а также вес оболочки, в которой оно помещается. Рис. 15 дает представление о соотношении объемов, занимаемых 1 кг дейтерия в жидком виде, в виде сжатого до 200 атм газа, в виде тяжелой воды и в виде соединения с литием — дейтерида лития. Из рисунка видно, какое преимущество в отношении занимаемого объема имеют тяжелая вода и гидрид лития.
Следует также указать на невыгодность использования сжатого водорода, для хранения которого приходится применять стальные баллоны, во много десятков раз по весу превосходящие вес заключенного в них водорода.
Приведенные выше соображения показывают, что изотопы водорода в термоядерном оружии целесообразно применять не в свободном виде, а в виде химических соединений.