Атомная энергетика. Ядерные реакторы АЭС. Атомный флот. Ядерное оружие

Высшая математика

    Целью создания нейтронного оружия в 60-х - 70-х годах являлось получение тактической боеголовки, главным поражающим фактором в котором являлся бы поток быстрых нейтронов, излучаемых из области взрыва. Для уменьшения сопутствующих разрушений в нейтронной бомбе принимаются меры для уменьшения выхода энергии способами, отличными от нейтронного излучения. Радиус зоны смертельного уровня нейтронного облучения в таких зарядах может даже превосходить радиусы поражения ударной волной или световым излучением.
    Создание такого оружия обусловила низкая эффективность обычных тактических ядерных зарядов против бронированных целей, таких как танки, бронемашины и т. п. Благодаря наличию бронированного корпуса и системы фильтрации воздуха бронетехника способна противостоять всем поражающим факторам ЯВ: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и может эффективно решать боевые задачи даже в относительно близких к эпицентру районах.
    Кроме того, для создаваемой в то время системы ПРО с ядерными боевыми частями у противоракет было бы так же неэффективно использовать обычные ядерные заряды. В условиях взрыва в верхних слоях атмосферы (десятки км) воздушная ударная волна практически отсутствует, а испускаемое зарядом мягкое рентгеновское излучение может интенсивно поглощаться оболочкой боеголовки.
    Поток нейтронов же с легкостью проходит даже через толстую стальную броню. При мощности в 1 кт смертельная доза облучения в 8000 рад, которая ведет к немедленной и быстрой смерти (минуты), будет получена экипажем танка Т-72 на расстоянии в 700 м. При обычном атомном взрыве этой же мощности аналогичное расстояние будет равняться 360 м. Опасный для жизни уровень в 600 рад достигается на дистанции 1100 м и 700 м соответственно для бронированных целей и 1350 и 900 м для незащищенных людей.
    Дополнительно, нейтроны создают в конструкционных материалах (например броне танка) наведенную радиоактивность. Она может быть довольно сильной: скажем, если в рассмотренный выше Т-72 сядет новый экипаж, то он получит летальную дозу в течении 24 часов.
    Новые виды брони более эффективно защищают танк от нейтронного потока. Для этого в ее состав входит пластик с долей бора, хорошего поглотителя нейтронов. Броня танка M-1 "Abrams" содержит для этих целей обедненный уран (уран, с выделенными изотопами U²³⁵ и U²³⁴). Броня специально может быть обеднена элементами, дающими сильную наведенную радиоактивность.
    Из-за очень сильного поглощения и рассеивания нейтронного излучения в атмосфере делать мощные заряды с увеличенным выходом излучения нецелесообразно. Максимальная мощность боеголовок составляет ~1 кт. Хотя о нейтронных бомбах и говорят, что они оставляют материальные ценности неразрушенными, это не совсем так. В пределах радиуса нейтронного поражения (около 1 километра) ударная волна может уничтожить или сильно повредить большинство зданий.
 
    Сильные потоки высокоэнергетических нейтронов возникают в ходе термоядерных реакций, например, горения дейтерий-тритиевой плазмы:
D + T -> He⁴ (3.5 MeV) + n (14.1 MeV).
При этом нейтроны не должны поглощаться материалами бомбы и, что особо важно, необходимо предотвратить их захват атомами делящегося материала.
    Для примера можно рассмотреть боеголовку W-70-mod-0, с максимальным энерговыходом 1 кт, из которых 75% образуется за счет реакций синтеза, 25% - деления. Такое отношение (3:1) говорит о том, что на одну реакцию деления (~ 180 MeV) приходится до 31 реакции синтеза (~ 540 MeV) D+T. Это подразумевает беспрепятственный выход более 97% нейтронов синтеза, т.е. без их взаимодействия с ураном пускового заряда. Поэтому синтез должен происходить в физически отделенной от первичного заряда капсуле.
    Наблюдения показывают, что при температуре, развиваемой 250-тонным взрывом и нормальной плотности (сжатый газ или соединение с литием) даже дейтериево- тритиевая смесь не будет гореть с высоким КПД. Термоядерное горючие должно быть предварительно сжато раз в 10 по каждому из измерений, чтобы реакция прошла достаточно быстро. Таким образом, можно прийти к выводу, что заряд с увеличенным выходом излучения представляет собой разновидность схемы радиационной имплозии.
    В отличии от классических термоядерных зарядов, где в качестве термоядерного топлива находится дейтерид лития, вышеприведенная реакция имеет свои преимущества. Во-первых, несмотря на дороговизну и нетехнологичность трития эту реакция легко поджечь. Во-вторых, большинство энергии, 80% - выходит в виде высокоэнергетических нейтронов 14.1 MeV, и только 20% - в виде тепла и гама- и рентгеновского излучения.
    Из особенностей конструкции стоит отметить отсутствие плутониевого запального стержня. Из-за малого количества термоядерного топлива и низкой температуры начала реакции необходимость в нем отсутствует. Весьма вероятно, что зажигание реакции происходит в центре капсулы, где в результате схождения ударной волны развивается высокое давление и температура.

Общее количество делящихся материалов для 1-кт нейтронной бомбы где-то 10 кг. 750-тонный энергетический выход синтеза означает наличие 10 граммов дейтерий-тритиевой смеси. Газ можно сжать до плотности 0.25 г/см³, т.о. объем капсулы будет около 40 см³, это шарик 5-6 см в диаметре.