Б. Искусственные термоядерные реакции
Для осуществления термоядерных реакций даже на основе самых легких ядер требуются, как мы теперь знаем, чрезвычайно высокие температуры порядка десятков миллионов градусов. Поэтому практическое осуществление термоядерных реакций на Земле стало возможным лишь после овладения цепными реакциями деления тяжелых ядер взрывного типа. Необходимые для начала термоядерной реакции сверхвысокая температура и давление оказалось возможным получить с помощью атомного взрыва. Атомный взрыв вызывает (инициирует) термоядерную реакцию соответствующей «горючей» смеси, протекающую в форме так называемого теплового взрыва. Заряд атомного взрывчатого вещества (урана 235 или плутония 239) является здесь как бы капсюлем-детонатором, инициирующим тепловой взрыв.
Тепловые взрывы в случае химических процессов были изучены выдающимся советским ученым Н. Н. Семеновым еще более двух десятков лет тому назад. Такие взрывы происходят в некоторых химически сложных веществах, в которых скорость реакции, сопровождающейся значительным выделением тепла, сильно увеличивается с ростом температуры. Примером подобных веществ являются различные пороха, смесь паров бензина с воздухом при сильном сжатии и т. п. В таких веществах с началом химической реакции и выделением первых порций тепла начинает повышаться температура. Это ведет к ускорению реакции: количество выделяющегося тепла возрастает, а следовательно, возрастает и температура. Процесс настолько быстро развивается, что происходит взрыв, который и называют тепловым.
Аналогично этому протекает термоядерная реакция в так называемой водородной бомбе, рассматриваемой ниже. Цепная реакция деления дает начало реакции синтеза ядер гелия из водорода. От этого в свою очередь выделяется теплота и повышается без того высокая температура. Скорость термоядерной реакции и количество выделяющегося тепла резко увеличиваются, что в свою очередь ведет к дальнейшему лавинообразному ускорению реакций. В конечном счете происходит мощный термоядерный взрыв.
Величина термоядерного заряда может быть малой и большой. Для этого заряда не существует критических размеров и критической массы.
Для эффективного протекания термоядерной реакции, кроме высокой температуры, требуется также высокая плотность горючего. Чем больше вещества заключено в данном объеме, тем больше в нем будет атомов и тем чаще, следовательно, будут сталкиваться ядра между собой, тем больше будет образовываться ядер гелия с выделением соответствующей энергии.
