De la diviziune la sinteză

Aprilie 25 2010 3

În timpul de la primul test de la Alamogordo, mii de explozii de sarcină de fisiune au tunat, fiecare dintre ele a adus cunoștințe prețioase despre particularitățile funcționării lor. Această cunoaștere este similară cu elementele unei pânze de mozaic și s-a dovedit că această „pânză” este limitată de legile fizicii: reducerea dimensiunii muniției și a puterii acesteia limitează cinetica de încetinire a neutronilor în asamblarea și obținerea unei eliberări de energie care depășește semnificativ o sută de kilotone este imposibilă din cauza fizicii nucleare și a restricțiilor hidrodinamice asupra dimensiunilor admisibile ale sferei subcritice. Dar este încă posibil să facem muniția mai puternică dacă, împreună cu fisiunea, fuziunea nucleară este făcută să „funcționeze”.

Cea mai mare bombă cu hidrogen (termonucleară) este „Tsar Bomba” sovietică de 50 de megatone, detonată la 30 octombrie 1961 la un loc de testare de pe insula Novaia Zemlya. Nikita Hrușciov a glumit că bomba de 100 de megatone trebuia inițial să fie detonată, dar încărcarea a fost redusă pentru a nu sparge toate ferestrele din Moscova. Există ceva adevăr în fiecare glumă: din punct de vedere structural, bomba a fost într-adevăr proiectată pentru 100 de megatone, iar această putere putea fi obținută prin simpla creștere a fluidului de lucru. S-a decis reducerea degajării de energie din motive de siguranță – altfel depozitul ar suferi prea multe daune. Produsul s-a dovedit a fi atât de mare încât nu a încadrat în compartimentul pentru bombe a aeronavei de transport Tu-95 și a ieșit parțial din el. În ciuda testului de succes, bomba nu a intrat în serviciu, cu toate acestea, crearea și testarea superbombei a avut o importanță politică deosebită, demonstrând că URSS a rezolvat problema atingerii aproape oricărui nivel de megatonaj al unui arsenal nuclear.

Diviziunea plus sinteza

Izotopii grei ai hidrogenului servesc drept combustibil pentru fuziune. Când nucleele de deuteriu și trițiu fuzionează, se formează heliu-4 și un neutron, randamentul energetic este de 17,6 MeV, ceea ce este de câteva ori mai mare decât în reacția de fisiune (în ceea ce privește unitatea de masă a reactanților). Într-un astfel de combustibil, în condiții normale, o reacție în lanț nu poate avea loc, astfel încât cantitatea sa nu este limitată, ceea ce înseamnă că eliberarea de energie a unei sarcini termonucleare nu are limită superioară.

Cu toate acestea, pentru ca reacția de fuziune să înceapă, este necesar să se apropie nucleele de deuteriu și tritiu, iar acest lucru este împiedicat de forțele de repulsie coulombiene. Pentru a le depăși, trebuie să dispersați nucleele unul spre celălalt și să le împingeți. Într-un tub de neutroni, în timpul reacției de blocare, se cheltuiește multă energie pentru accelerarea ionilor de o tensiune înaltă. Dar dacă încălziți combustibilul la temperaturi foarte ridicate de milioane de grade și îi mențineți densitatea pentru timpul necesar reacției, acesta va elibera mult mai multă energie decât cea cheltuită pentru încălzire. Datorită acestui mod de reacție și armă au început să fie numite termonucleare (după compoziția combustibilului, astfel de bombe se mai numesc și hidrogen).