Физические основы получения атомной энергии | страница 63

Так как продолжительность атомного взрыва исчисляется всего несколькими миллионными долями секунды, то есть несколькими микросекундами, то в качестве горючего для термоядерной реакции должны быть взяты вещества, ядра которых успевают за это время соединиться в достаточном количестве. Физикам известна пока только одна термоядерная реакция, которая может быть непосредственно вызвана атомным взрывом даже в случае, когда плотность горючего близка к плотности вещества внутри Солнца; это — реакция соединения тяжелого и сверхтяжелого изотопов водорода (дейтерия и трития). Ядра дейтерия и трития, сталкиваясь между собой, образуют новое и притом возбужденное ядро, которое тотчас же превращается обычно в ядро гелия, испуская нейтрон. Схема подобного процесса образования ядер гелия из водорода приведена на рис. 33. Продолжительность этой реакции составляет около 40 микросекунд при температуре 20 млн. градусов и сокращается примерно до четверти микросекунды с повышением температуры до 200 млн. градусов.

Величина выделяющейся при этой реакции энергии была выше подсчитана. Она равна 100 млн. ккал на каждый грамм гелия, что примерно в 5 раз больше той энергии, которая выделяется при полном делении грамма урана или плутония.

Если учесть, что вес термоядерного заряда ничем принципиально не ограничен, то нетрудно будет понять, что мощность взрыва водородной бомбы может оказаться во много раз большей, чем мощность взрыва атомной бомбы.

Высокая плотность термоядерного горючего может быть достигнута либо путем сжатия газа до высоких давлений или его сжижения, либо использованием химических соединений изотопов водорода с другими веществами. Последний путь представляется более вероятным, так как применение сильно сжатого или жидкого водорода не обеспечивает высокой плотности горючего и к тому же связано с рядом конструктивных трудностей. Наиболее простым и доступным соединением водорода является тяжелая и сверхтяжелая вода. У тяжелой воды молекулы построены по обычной формуле химии из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода, у сверхтяжелой воды — из двух атомов трития и также одного атома кислорода.

Водород может использоваться также в виде твердого соединения с металлом — в виде, например, гидрида лития. Гидрид лития LiH — твердое соединение лития с водородом, похожее по своим свойствам на соли и имеющее плотность 0,82 г/см