21.Фізичні основи ядерної зброї. Ядерна реакція ділення та умови її протікання

Ядерний вибух здійснюється шляхом переводу заряду з докритичного стану в критичний, точніше в надкритичний. Ось один з варіантів схеми устрою атомного заряду. До момента вибуху загальний заряд в бомбі може бути розділений на дві чи більше частин ; величина кожної частини менше критичної, що виключає передчасний вибух у кожній з них окремо. Щоб здійснити вибух, потрібно з'єднати всі частини заряду в одне ціле. Зближення частин повинно відбуватися дуже швидко, щоб за рахунок енергії, що виділяється на початку ядерної реакції, не встигли б розлетітися ще не прореаговані частини заряду. Від цього залежить кількість ядер, що розділилися в результаті ланцюгової ядерної реакції, а отже, і потужність вибуху. При зближенні мас ядерного заряду ланцюгова реакція починається не в момент їх зіткнення, а в момент, коли вони ще розділені невеликим проміжком.

Механізм ядерної реакції поділу полягає у наступному. Ядерні сили через взаємодію обмінними віртуальними частинками мають нецентральний характер. Це означає, що нуклони не можуть взаємодіяти одночасно з усіма нуклонами у ядрі, особливо в багатонуклонних ядрах. При великій кількості нуклонів у ядрі це зумовлює асиметрію густини ядерних сил та подальшу асиметрію нуклонного зв'язку, а отже, й асиметрію енергії по об'єму ядра. Ядро набуває форми, яка суттєво відрізняється від кулястої. У такому разі електростатична взаємодія між протонами може за величиною енергії наближатися до сильної взаємодії.

Таким чином, внаслідок асиметрії, енергетичний бар'єр поділу долається, і ядро розпадається на легші ядра, асиметричні за масою.

22. Ядерні реакції синтезу та умови їх протікання. Устрій ядерного заряду гарматного типу та принцип її дії.

Ядерні реакції синтезу – взаємодія ядер атомів хімічних елементів з елементарними частинками, g-випромінюванням або з ядрами інших елементів.

Реакції синтезу можуть відбуватися тільки тоді, коли ядра наближаються одне до одного на відстань, меншу за 10−13 см, на якій починають діяти ядерні сили. Зближенню ядер протидіють кулонівські сили відштовхування; тому, щоб ці сили подолати, ядра повинні мати достатню енергію

Зазвичай реакції синтезу можливі тільки за умов, коли ядра мають велику кінетичну енергію, оскільки сили електростатичного відштовхування перешкоджають зближенню однаково заряджених ядер, створюючи так званий кулонівський бар'єр.

Штучним шляхом цього вдається досягти за допомогою прискорювачів заряджених частинок , в яких іони, протони прискорюють електричним полем, або термоядерних реакторів, де іони речовини набувають кінетичної енергії за рахунок теплового руху. В останньому випадку мову ведуть про реакцію термоядерного синтезу.

Такі реакції протікають при дуже високих температурах.

У зарядах гарматного типу дві і більше частин делящегося речовини, маса кожної у тому числі менше критичної, швидко з'єднуються друг з одним в надкритическую масу у вибуху звичайного вибухової речовини (выстреливания частині до іншої). Під час створення зарядів за такою схемою важко забезпечити високу надкритичность, унаслідок чого його коефіцієнт корисної дії невеликий. Перевагою схеми гарматного типу є можливість створення зарядів малого діаметра і високої стійкості до дії механічних навантажень, що дозволяє використовувати їх в артилерійських снарядах і мінах. Перевагою також є простота конструкції, малі габарити і безліч.

Атомні боєприпаси гарматного типу є дві півсфери, розділені між собою. За допомогою заряду звичайного вибухової речовини одне півкуля з делящегося матеріалу докритической маси выстреливается у інше. За умов їх різкому поєднанні двох півсфер починається ланцюгова реакція, що призводить до ядерного вибуху.

а – до взрыва; б – после взрыва ВВ; 1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – отражатель нейтронов; 4 – ЯВВ; 5 – источник нейтронов; 6 – корпус ядерного заряда