лихорадочно разбирать ядерный заряд на ракете или бомбе, чтобы оснастить его плутониевой сборкой, оптимальной для заданной мощности. В боеприпасах с переключаемым тротиловым эквивалентом просто изменяют напряжение питания нейтронной трубки. Соответственно, изменяется выход нейтронов и выделение энергии. Ясно, что при снижении мощности таким способом «пропадает зря» много дорогого плутония.
В серийном американском боеприпасе Мк-18 энерговыделение довели до 500 кт — только за счет реакции деления. В МК-18 был применен U235, которого в докритической сборке можно разместить больше, чем плутония. У сборки при этом будет выше инерционность, а значит, и актов деления в ней произойдет больше, чем в плутониевой. Мощность заряда деления можно и еще повысить, но ненамного: существуют ядерно-физические и гидродинамические ограничения допустимых размеров докритического шара.
В борьбе за рекорды энерговыделения с делением стали конкурировать реакции другого класса — синтеза.
Нельзя сказать, что даже энергия деления (рис. 3.23) избыточна для инициирования этой реакции, поэтому важно выбрать для нее наиболее «легковоспламеняющееся» топливо. Наименьшие энергии частиц требуются для «зажигания» реакции в изотопах водорода:
которая на единицу массы реагентов обеспечивает выход в несколько раз большей энергии, чем реакция деления. Однако и дейтерий (D) и тритий (Т) при нормальных условиях — газы, достаточные количества которых сложно «собрать» в устройстве разумных размеров. Но оказалось возможным инициировать синтез в твердых гидридах изотопа лития-6 (Li6D и Li6T), «перевалив», с помощью заряда деления, необходимое для этого значение комбинации температуры топлива и времени его удержания при этой температуре. «Перевалить», кстати, оказалось не так просто: для этого плотности энергии разлетающегося во все стороны вещества заряда хватает не всегда, нужно сконцентрировать энергию взрыва. Имплозивный режим был реализован при сжатии топлива рентгеновским излучением, которое распространяется намного быстрее как потока вещества заряда, так и ударной волны.
По мере того как синтез самых «легкозажигаемых» изотопов разогревает топливо, в нем начинают протекать вторичные реакции с участием как содержавшихся в смеси, так и образовавшихся ядер:
так что и литий не оказывается «балластом». При этом ядра ускоряются не напряжением, как в нейтронной трубке, а приобретают необходимую энергию при повышении температуры. Это — истинные термоядерные взаимодействия, а не похожие на них реакции срыва.
Сечения процессов, происходящих в ампуле, неодинаковы и, конечно, не все топливо успевает прореагировать. Энергетический вклад вторичных взаимодействий зависит от конструкции заряда и может оказаться существенным, но он намного меньше, чем могла бы дать реакция того же количества ядер дейтеротритиевой смеси, которая, к тому же, быстротечна настолько, что температура на фронте синтеза [59] существенно выше и достигает миллиарда градусов: продукты реакции в этой узкой области не успевают «уравнять» свою энергию в столкновениях с окружающими частицами.
Значительная часть энергии синтеза может пропасть для взрыва:
для реакции D+T более 80 % ее «ускользнуло» бы из огненного шара с быстрыми нейтронами, пробег которых в воздухе составляет многие километры. Эта часть энергии рассеялась бы в соответствующих размеров воздушной сфере, вызвав лишь слабое её возмущение, поэтому в образцах термоядерного оружия, которые рассчитаны на взрывной эффект, такого не допускают, реализуя еще и третью фазу, для чего ампула окружается тяжелой оболочкой из отвального урана, из которого также изготавливается и буфер. Нейтроны, испускаемые при рападе U238 имеют слишком малую энергию, чтобы вызывать последующие акты деления, но этот изотоп делится под действием «внешних» высокоэнергетичных нейтронов от термоядерных реакций. Нецепное деление в U238 дает прибавку энергии огненного шара, иногда превалирующую даже над вкладом термоядерных реакций.
В ампуле нет веществ, в которых при нормальных условиях может возникнуть цепная реакция, поэтому их количество не ограничено, а значит — у энерговыделения термоядерного заряда нет верхнего предела, вроде того, который существует для заряда деления. На каждый килограмм веса трехфазных изделий приходится несколько килотонн тротилового эквивалента — они существенно превосходят по удельным характеристикам другие классы ядерного оружия!
Неприятная особенность трехфазных боеприпасов — повышенный выход испускающих все виды радиации осколков деления. Нельзя сказать, что двухфазные заряды не загаживают местность нейтронами, вызывающими в практически всех элементах ядерные реакции, не прекращающиеся и спустя многие годы после взрыва [60], а также — осколками деления своих «запалов», но все познается в сравнении, и трехфазные далеко превосходят их в этом отношении. Превосходят настолько, что некоторые боеприпасы выпускались в двух вариантах: «грязных» — трехфазных и «чистых». Последние предназначались для применения на территории, где предполагались действия своих войск, и ради обеспечения их безопасности, шли на снижение мощности. Так, например, американская авиабомба Мк-36 (рис. 3.24) выпускалась в двух идентичных по внешнему виду вариантах: «грязном» Mk-36Y1, с энерговыделением 9 тротиловых мегатонн, и вдвое уступавшем ему по мощности, «чистом» варианте Mk- 36Y2.
