1. ГРОЗНАЯ ОПАСНОСТЬ
Вот небольшая выдержка из книги американского физика Р. Лэппа «Новая сила»:
«...1 ноября 1949 года. Место действия — телевизионная студия в Нью-Йорке. Транслируется программа, в которой сенатор Эдвин Джаксон от штата Колорадо обсуждает с несколькими учеными вопрос о том, «не слишком ли засекречена наша атомная программа». Сенатор вдруг поражает своих собеседников следующим замечанием: «Вот что считается совершенно секретным: наши ученые с момента взрыва бомб над Хиросимой и Нагасаки пытаются создать то, что называют «сверхбомбой...» Упомянув о недавно испытанной атомной бомбе, оказавшейся в шесть раз более мощной, чем первые, сенатор продолжает: «Они хотят сделать такую, которая бы в тысячу раз превосходила эту чудовищную бомбу. И это — секрет, большой секрет, о котором американским ученым не терпится рассказать всем ученым мира...»
Итак, сразу же после кровавого дебюта атомной бомбы в незабываемой японской трагедии американцы начали готовить еще более страшное орудие массового истребления людей. Делали они это, запершись на семь замков сверхсекретности, и далее одно упоминание о готовящемся оружии, по свидетельству Лэппа, «поразило» чиновников Комиссии по атомной энергии США.
Между тем после появления атомной бомбы идея новой «сверхбомбы» не представляла собой, по существу, никакой тайны. Ее просто невозможно было скрыть, как нельзя засекретить солнечные лучи, взрывы сверхновых звезд, менделеевскую таблицу и давно известные уравнения квантовой механики.
В самом деле, зная о возможности создавать атомным взрывом звездную температуру, вдумчивый физик сразу обращает свой взор к началу периодической системы Менделеева и задается вопросом: а нельзя ли, используя столь сильный нагрев, возбудить на Земле реакции синтеза гелия из водорода? Нельзя ли, раскалив на мгновение вещество, вызвать вспышку солнечных термоядерных процессов?
Не слишком сложные теоретические исследования в сочетании с экспериментами дают на такой вопрос положительный ответ.
Чем же тогда объяснялась американская сверхсекретность?
Приводим слова того же Лэппа: «Видно, с ликвидацией нашей монополии на атомную бомбу отчаявшиеся конгрессмены захотели возродить чувство безопасности, установив монополию на водородную бомбу».
Чем располагает физик, задавшийся целью воссоздать на Земле сверхновую звезду — грандиозную термоядерную вспышку?
Прежде всего температурой во многие миллионы градусов, которая вызывается соединением кусков урана. Но длится такой нагрев ничтожно малый промежуток времени — всего одну миллионную долю секунды. И в это мгновение нужно втиснуть процессы синтеза гелия.
Каковы же они могут быть?
Точное повторение обычных звездных конвейеров — протонно-протонного и углеродного — очевидно, отпадает. Эти циклы реакций слишком медленны.
Но есть иные возможности. Чтобы найти их, воспроизведем в увеличенном масштабе левую часть графика удельных масс нуклонов в разных атомных ядрах.
Мы не забыли, что чем ниже ядро на этой кривой, тем оно устойчивее. Реакции с выделением энергии — как бы прыжки ядер вниз. А самое нижнее и, стало быть, самое устойчивое ядро здесь принадлежит гелию-4. Оно и является желательным конечным продуктом реакций.
Слева, повыше гелия-4 расположились: обычный водород, тяжелый водород (дейтерий) и сверхтяжелый водород (тритий). Напомним, что ядро дейтерия (дейтон) вмещает протон и нейтрон, ядро трития — протон и два нейтрона.
Какими путями взаимодействуют перечисленные легкие атомные ядра?
Стремясь к большей устойчивости, они в результате парных соударений могут перестраиваться следующим образом:
Как видите, самым кратковременным взаимодействием, дающим к тому же весьма большой выход энергии, является слияние дейтона с ядром трития. Отсюда ясен и простейший способ возбудить на Земле термоядерный взрыв. Смесь тяжелого и сверхтяжелого водорода достаточно разместить вокруг запала, состоящего из обычной урановой или плутониевой бомбы. Когда запал взорвется, под влиянием развившейся огромной температуры ядра изотопов водорода сольются в ядра гелия-4, излучая колоссальную энергию.
По всей вероятности, именно таким был термоядерный взрыв, произведенный американцами в 1952 году под шифрованным наименованием «Майк». Испытания прошли на атолле Эниветок в Тихом океане (Маршальские острова). Там была устроена громоздкая, тяжеловесная 65-тонная установка, собранная на высоком металлическом основании. Тритий (который не добывается в природе, а вырабатывается из лития путем облучения его нейтронами) американцы готовили в специальных реакторах у реки Саванны, в штате Южная Каролина. Строительство этого предприятия обошлось в баснословную сумму — почти в полтора миллиарда долларов.
Взрыв оказался в 25 раз мощнее атомных. Он смел с лица Земли остров длиной в 5 и шириной в 1,5 километра.
И тем не менее этой термоядерной «башне» было еще очень далеко до настоящей водородной бомбы.
Ведь башню не поднимешь в воздух, не сбросишь на цель.
Однако вернемся к нашему рассказу.
Смесь дейтерия с тритием — горючее, не очень подходящее для бомбы. Сверхтяжелый водород трудно изготавливать. Кроме того, он сильно радиоактивен — в течение 12 лет наполовину распадается.
Чтобы уменьшить количество необходимого трития, его можно использовать не в качестве основного горючего, а лишь для усиления уранового запала, чтобы открыть возможность соединения дейтонов (первая и вторая реакция, стр. 128), а также взаимодействию дейтонов с протонами (ускоренная вторая ступень протонно-протонного солнечного конвейера). На этом принципе мыслима термоядерная бомба с запалом из урана или плутония, вокруг которого находится смесь дейтерия и трития, служащая как бы продолжением запала, и поверх всего этого — основное термоядерное горючее: смесь дейтерия с водородом.
Однако и в такой системе хоть и в малых дозах, но остался необходимым дорогостоящий и неудобный тритий.
Продолжив наш график немного вправо, мы увидим правее самого нижнего ядра (гелия-4) ядра лития, причем помещаются они намного выше. Значит, альфа-частицы гораздо устойчивее ядер лития и, следовательно, превращение лития в гелий тоже даст выделение энергии.
