Як знайти критичну масу. Що значить "критична маса". Чому не буває атомної бомби розміром з пачку сигарет

Загадкове пристрій, здатний виділити гігаджоуль енергії протягом неймовірно малого проміжку часу, оточене зловісної романтикою. Що й казати, в усьому світі роботи по ядерній зброї були глибоко засекречені, а сама бомба обросла масою легенд і міфів. Спробуємо розібратися з ними по порядку.

Андрій Суворов

Ніщо не викликає такого інтересу, як атомна бомба

Август 1945 року. Ернест Орландо Лоуренс в лабораторії з розробки атомної бомби

1954 рік. Через вісім років після вибуху у атола Бікіні японські вчені виявили високий рівень радіації у риби, спійманої в місцевих водах

критична маса

Всі чули, що є якась критична маса, яку потрібно набрати, щоб почалася ланцюгова ядерна реакція. Ось тільки для того, щоб стався справжній ядерний вибух, однією критичної маси недостатньо - реакція припиниться практично миттєво, до того як встигне виділитися помітна енергія. Для повномасштабного вибуху в кілька кілотонн або десятків кілотонн потрібно одномоментно зібрати дві-три, а краще чотири-п'ять критичних мас.

Здається очевидним, що потрібно зробити дві або кілька деталей з урану або плутонію і в необхідний момент з'єднати їх. Справедливості заради треба сказати, що так само думали і фізики, коли бралися за конструювання ядерної бомби. Але дійсність внесла свої корективи.

Справа в тому, що якби у нас був дуже чистий уран-235 або плутоній-239, то можна було б так і зробити, але вченим довелося мати справу з реальними металами. Збагачуючи природний уран, можна зробити суміш, що містить 90% урану-235 і 10% урану-238, спроби позбутися від залишку урану-238 ведуть до дуже швидкого подорожчання цього матеріалу (його називають високозбагаченого урану). Плутоній-239, який отримують в атомному реакторі з урана238 при розподілі урану-235, обов'язково містить домішки плутонію-240.

Ізотопи уран235 і плутоній239 називаються парному-непарними, так як ядра їх атомів містять парне число протонів (92 для урану і 94 для плутонію) і непарне число нейтронів (143 і 145 відповідно). Все парному-непарні ядра важких елементів володіють загальною властивістю: вони рідко діляться мимовільно (вчені говорять: «спонтанно»), але легко діляться при попаданні в ядро \u200b\u200bнейтрона.

Уран-238 і плутоній-240 - парному-парні. Вони, навпаки, практично не діляться нейтронами малих і помірних енергій, які вилітають з ядер, що діляться, але зате в сотні або десятки тисяч разів частіше діляться спонтанно, утворюючи нейтронний фон. Цей фон дуже сильно ускладнює створення ядерних боєприпасів, тому що викликає передчасне початок реакції, до того як зустрінуться дві деталі заряду. Через це в підготовленому до вибуху пристрої частини критичної маси повинні бути розташовані досить далеко один від одного, а з'єднуватися з великою швидкістю.

гарматна бомба

Проте, бомба, скинута на Хіросіму 6 серпня 1945 року, була зроблена саме за вищеописаною схемою. Дві її деталі, мета і куля, були виготовлені з високозбагаченого урану. Мішень була циліндром діаметром 16 см і висотою теж 16 см. В її центрі було отвір діаметром 10 см. Відповідно до цього отвором і була виготовлена \u200b\u200bкуля. Всього бомба містила 64 кг урану.

Мішень була оточена оболонкою, внутрішній шар якої був виготовлений з карбіду вольфраму, зовнішній - зі сталі. Призначення у оболонки було подвійним: утримати кулю, коли вона застромиться в мішень, і відобразити хоча б частину вилітають з урану нейтронів назад. З урахуванням відбивача нейтронів 64 кг становили 2,3 критичних маси. Як же це виходило, адже кожен з шматків був субкритичного? Справа в тому, що, виймаючи з циліндра середню частину, ми зменшуємо його середню щільність і значення критичної маси підвищується. Таким чином, маса цієї частини може перевищувати критичну масу для суцільного шматка металу. А ось збільшити масу кулі таким чином неможливо, адже вона повинна бути суцільною.

І мішень, і куля були зібрані зі шматочків: мішень з декількох кілець малої висоти, а куля з шести шайб. Причина проста - заготовки з урану повинні були бути невеликими за розміром, адже при виготовленні (литві, пресуванні) заготовки загальна кількість урану не повинно наближатися до критичної маси. Куля була укладена в тонкостінну оболонку з нержавіючої сталі, з кришкою з карбіду вольфраму, як у оболонки мішені.

Для того щоб направити кулю в центр мішені, вирішили використовувати ствол звичайної зенітної гармати калібру 76,2 мм. Ось чому бомбу такого типу називають іноді бомбою гарматної збірки. Стовбур був розточені зсередини до 100 мм, щоб в нього увійшов такий незвичайний снаряд. Довжина стовбура становила 180 см. В його зарядну камеру завантажувався звичайний бездимний порох, який вистрілював кулю зі швидкістю приблизно в 300 м / с. А інший кінець стовбура запресували в отвір в оболонці мішені.

У цій конструкції була маса недоліків.

Вона була жахливо небезпечною: після того як порох був завантажений в зарядну камеру, будь-яка аварія, яка могла його запалити, привела б до вибуху бомби на повну потужність. Через це зарядка піроксиліну відбувалася вже в повітрі, коли літак підлітав до мети.

При аварії літака уранові деталі могли з'єднатися і без пороху, просто від сильного удару об землю. Щоб уникнути цього, діаметр кулі був на частку міліметра більше діаметра каналу в стовбурі.

Якби бомба впала в воду, то через уповільнення нейтронів в воді реакція могла б початися навіть і без з'єднання частин. Правда, при цьому ядерний вибух малоймовірний, але стався б тепловий вибух, з розпиленням урану на велику територію і радіоактивним зараженням.

Довжина бомби такої конструкції перевищувала два метри, і це фактично непереборно. Адже критичний стан досягалося, і реакція починалася, коли до зупинки кулі було ще добрих півметра!

Нарешті, ця бомба була дуже марнотратною: прореагувати в ній встигало менше 1% урану!

Гідність же у гарматної бомби було рівно одне: вона не могла не спрацювати. Її навіть не збиралися випробовувати! А ось плутонієву бомбу американці мали б відчути: аж надто нова і складна була її конструкція.

Плутонієвий футбольний м'яч

Коли з'ясувалося, що навіть крихітна (менше 1%!) Домішка плутонію-240 унеможливлює гарматну збірку плутонієвої бомби, фізики були змушені шукати інші способи набрати критичну масу. І ключ до плутонієвої вибухівку знайшов чоловік, який пізніше став найзнаменитішим «ядерним шпигуном», - британський фізик Клаус Фукс.

Його ідея, що отримала пізніше назву «імплозія», полягала у формуванні сходящейся сферичної ударної хвилі з розходиться, за допомогою так званих вибухових лінз. Ця ударна хвиля повинна була стиснути шматок плутонію так, щоб його щільність збільшилася вдвічі.

Якщо зменшення щільності викликає збільшення критичної маси, то збільшення щільності має її зменшити! Для плутонію це особливо актуально. Плутоній - матеріал дуже специфічний. При охолодженні шматка плутонію від температури плавлення до кімнатної, він зазнає чотири фазових переходу. При останньому (близько 122 градусів) його щільність стрибком збільшується на 10%. При цьому будь-яка виливок неминуче розтріскується. Щоб цього уникнути, плутоній легируют якимось тривалентним металом, тоді стабільним стає нещільне стан. Можна використовувати алюміній, але в 1945 році побоювалися, що альфа-частинки, що вилітають з ядер плутонію при їх розпаді, будуть вибивати з ядер алюмінію вільні нейтрони, збільшуючи і без того помітний нейтронний фон, тому в першій атомній бомбі був використаний галій.

З сплаву, що містить 98% плутонію-239, 0,9% плутонію-240 і 0,8% галію, був виготовлений кульку діаметром всього 9 см і вагою близько 6,5 кг. У центрі кульки була порожнину діаметром 2 см, і він складався з трьох деталей: двох половинок і циліндрика діаметром 2 см. Цей циліндрик служив пробкою, через яку у внутрішню порожнину можна було вставити ініціатор - джерело нейтронів, який спрацьовував під час вибуху бомби. Всі три деталі довелося нікельованими, тому що плутоній дуже активно окислюється повітрям і водою і вкрай небезпечний при попаданні всередину організму людини.

Шарик був оточений відбивачем нейтронів з природного урана238 товщиною 7 см і вагою 120 кг. Уран - хороший відбивач швидких нейтронів, і в зібраному вигляді система була лише трохи субкритичного, тому замість плутонієвої пробки вставлялася кадмієва, що поглинала нейтрони. Відбивач служив ще й для утримання всіх деталей критичної збірки під час реакції, інакше велика частина плутонію розліталася, не встигаючи прийняти участі в ядерній реакції.

Далі йшов 11,5-сантиметровий шар алюмінієвого сплаву вагою 120 кг. Призначення шару таке ж, як у просвітлення на лінзах об'єктивів: зробити так, щоб вибухова хвиля проникла в ураново-плутонієву збірку, а не відбилася від неї. Це відображення відбувається через велику різницю щільності вибухівки та урану (приблизно 1:10). Крім того, в ударній хвилі слідом за хвилею стиснення йде хвиля розрідження, так званий ефект Тейлора. Шар алюмінію послаблював хвилю розрідження, яка зменшувала дію вибухівки. Алюміній довелося легувати бором, який поглинав нейтрони, які вилітають з ядер атомів алюмінію під впливом альфа-частинок, що виникають при розпаді урану-238.

Нарешті, зовні знаходилися ті самі «вибухові лінзи». Їх було 32 (20 шестигранних і 12 п'ятигранних), вони утворювали структуру, схожу на футбольний м'яч. Кожна лінза складалася з трьох частин, причому середня була виготовлена \u200b\u200bзі спеціальної «повільної» вибухівки, а зовнішня і внутрішня - з «швидкої». Зовнішня частина була сферичної зовні, але всередині на ній була конічна западина, як на кумулятивному заряді, ось тільки призначення її було інше. Цей конус був заповнений повільної вибухівкою, і на межі поділу відбувалося переломлення вибухової хвилі подібно звичайній світловій хвилі. Але подібність тут дуже умовне. По суті, форма цього конуса і є один зі справжніх секретів ядерної бомби.

В середині 40-х років в світі не існувало таких комп'ютерів, на яких можна було б розрахувати форму таких лінз, а головне - не було навіть підходящої теорії. Тому вони робилися виключно методом проб і помилок. Довелося провести понад тисячу вибухів - і не просто провести, а сфотографувати спеціальними високошвидкісними камерами, реєструючи параметри вибухової хвилі. Коли була відпрацьована зменшена версія, з'ясувалося, що вибухівка так просто не масштабується, і треба було сильно коригувати старі результати.

Точність форми потрібно було дотримати з помилкою менше міліметра, а склад і однорідність вибухівки витримувати гранично акуратно. Виготовляти деталі можна було тільки литтям, тому годилися не всі вибухові речовини. Швидка вибухівка була сумішшю гексогену і тротилу, причому гексогену було в два рази більше. Повільна - той же тротил, але з добавкою інертного нітрату барію. Швидкість детонаційної хвилі в першій вибухівці складає 7,9 км / с, а в другій - 4,9 км / с.

Детонатори вмонтували в центр зовнішньої поверхні кожної лінзи. Всі 32 детонатора повинні були спрацювати одночасно з нечуваною точністю - менше 10 наносекунд, тобто мільярдних часток секунди! Таким чином, фронт ударної хвилі не мав спотворитися більше ніж на 0,1 мм. З такою ж точністю потрібно було поєднати і зв'язані поверхні лінз, але ж помилка їх виготовлення була в десять разів більше! Довелося повозитися і витратити чимало туалетного паперу і скотча, щоб компенсувати неточності. Але система стала мало схожа на теоретичну модель.

Довелося винайти нові детонатори: старі не забезпечували належної синхронності. Вони були зроблені на базі вибухають під потужним імпульсом електричного струму зволікань. Для їх спрацьовування знадобилася батарея з 32 високовольтних конденсаторів і такої ж кількості швидкодіючих розрядників - по одному на кожен детонатор. Вся система, разом з батареями і зарядним пристроєм для конденсаторів, важила в першій бомбу майже 200 кг. Втім, у порівнянні з вагою вибухівки, якої пішло 2,5 т, це було трохи.

Нарешті вся конструкція була укладена в алюмінієвий сферичний корпус, що складався з широкого пояса і двох кришок - верхньої і нижньої, всі ці деталі збиралися на болтах. Конструкція бомби дозволяла зібрати її без плутонієвого сердечника. Для того щоб вставити на місце плутоній разом з шматком уранового відбивача, відгвинчуємо верхню кришку корпусу і виймали одну вибухову лінзу.

Війна з Японією йшла до кінця, і американці дуже поспішали. Але імплозіонную бомбу необхідно було випробувати. Цієї операції було присвоєно кодове ім'я «Трініті» ( «Трійця»). Да уж, атомна бомба повинна була продемонструвати міць, доступну раніше тільки богам.

блискучий успіх

Місце для випробування було вибрано в штаті Нью-Мексико, в містечку з мальовничою назвою Джорнададель-Муерто (Шлях смерті) - територія входила в артилерійський полігон Аламагордо. Бомбу почали збирати 11 липня 1945 року. Чотирнадцятого липня її підняли на верхівку спеціально побудованої вежі висотою 30 м, підключили дроти детонаторів і почалися останні стадії підготовки, пов'язані з великою кількістю вимірювальної апаратури. 16 липня 1945 року в пів на шосту ранку пристрій було підірвано.

Температура в центрі вибуху досягає декількох мільйонів градусів, тому спалах ядерного вибуху набагато яскравіша за Сонце. Вогненна куля тримається кілька секунд, потім починає підніматися, темніти, з білого стає помаранчевим, потім червоним, і утворюється нині знаменитий ядерний гриб. Перше грибоподібне хмара піднялася на висоту в 11 км.

Енергія вибуху склала більше 20 кт тротилового еквівалента. Велика частина вимірювальної апаратури була знищена, оскільки фізики розраховували на 510 т і поставили техніку занадто близько. В іншому це був успіх, блискучий успіх!

Але американці зіткнулися з несподіваним радіоактивним зараженням місцевості. Шлейф радіоактивних опадів простягнувся на 160 км на північний схід. З невеликого містечка Бінгем довелося евакуювати частину населення, але як мінімум п'ятеро місцевих жителів отримали дози до 5760 рентген.

З'ясувалося, що, щоб уникнути зараження, бомбу треба підривати на досить великій висоті, мінімум кілометр-півтора, тоді продукти радіоактивного розпаду розсіюються на площі в сотні тисяч або навіть мільйони квадратних кілометрів і розчиняються в глобальному радіаційний фон.

Друга бомба такої конструкції була скинута на Нагасакі 9 серпня, через 24 дні після цього випробування і через три дні після бомбардування Хіросіми. З тих пір практично всі атомні боєприпаси використовують технологію імплозіі. Перша радянська бомба РДС-1, випробувана 29 серпня 1949 року, була зроблена за такою ж схемою.

На сайті викладені основи технології гальванічних покриттів. Докладно розглянуті процеси підготовки і нанесення електрохімічних і хімічних покриттів, а також методи контролю якості покриттів. Описано основне і допоміжне обладнання гальванічного цеху. Наведено відомості з механізації та автоматизації гальванічного виробництва, а також санітарії і техніки безпеки.

Сайт може бути використаний при професійному навчанні робітників на виробництві.

Застосування захисних, захисно-декоративних і спеціальних покриттів дозволяє вирішувати багато завдань, серед яких важливе місце займає захист металів від корозії. Корозія металів, т. Е. Руйнація їх внаслідок електрохімічного або хімічного впливу середовища, заподіює-народному господарству величезних збитків. Щорічно внаслідок корозії виходить з ужитку до 10-15% річного випуску металу у вигляді цінних деталей і конструкцій, складних приладів і машин. В окремих випадках корозія призводить до аварій.

Гальванічні покриття є одним з ефективних методів захисту від корозії, вони також широко застосовуються для додання поверхні деталей ряду цінних спеціальних властивостей: підвищеної твердості і зносостійкості, високою відбивної здатності, поліпшених антифрикційних властивостей, поверхневої електропровідності, полегшення паяемости і, нарешті, просто для поліпшення зовнішнього виду виробів.

Російські вчені є творцями багатьох найважливіших способів електрохімічної обробки металів. Так, створення гальванопластики - заслуга академіка Б. С. Якобі (1837 г.). Найважливіші роботи в області гальванотехніки належать російським вченим Е. X. Ленц і І. М. Федоровський. Розвиток гальванотехніки після Жовтневої революції нерозривно пов'язане з іменами вчених професорів Н. Т. Кудрявцева, В. І. Лайнера, Н. П. Федотьева і багатьох інших.

Проведена велика робота по стандартизації і нормалізації процесів нанесення покриттів. Різко збільшується обсяг роботи, механізація і автоматизація гальванічних цехів зажадали чіткої регламентації процесів, ретельного отбораелектролітов для нанесення покриття, вибору найбільш ефективних способів підготовки поверхні деталей перед осадженням гальванічних покриттів і заключних операцій, а також надійних методів контролю якості виробів. У цих умовах різко зростає роль кваліфікованого робітника-гальваніка.

Основним завданням даного сайту є допомога учням технічних училищ в оволодінні професією робітника-гальваніка, знає сучасні технологічні процеси, які застосовуються в передових гальванічних цехах.

Електролітичне хромування є ефективним способом підвищення зносостійкості деталей, що труться, захисту їх від корозії, а також способом захисно-декоративного оздоблення. Значну економію дає хромування при відновлень зношених деталей. Процес хромування широко застосовується в народному господарстві. Над його вдосконаленням працює ряд науково-дослідних організацій, інститутів, вузів і машинобудівних підприємств. З'являються більш ефективні електроліти та режими хромування, розробляються методи підвищення механічних властивостей хромованих деталей, в результаті чого розширюється сфера застосування хромування. Знання основ срвременной технології хромування сприяє виконанню вказівок нормативно-технічної документації та творчої участі широких кіл практичних працівників у подальшому розвитку хромування.

На сайті розвинені питання впливу хромування на міцність деталей, розширено використання ефективних електролітів і технологічних процесів, запроваджено новий розділ по методам підвищення економічності хромування. Основні розділи перероблені з урахуванням nporpecсівних досягнень технології хромування. Наведені технологічні вказівки та конструкції підвісних пристосувань є зразковими, орієнтують читача в питаннях вибору умов хромування і в принципах конструювання підвісних пристосувань.

Безперервний розвиток всіх галузей машинобудування і приладобудування зумовило значне розширення області застосування електролітичних і хімічних покриттів.

Шляхом хімічного осадження металів, в поєднанні з гальванічним створені металеві покриття на найрізноманітніших діелектриках: пластмасах, кераміці, ферритах, Сіталл і інших матеріалах. Виготовлення деталей з цих матеріалів з металізованої поверхнею забезпечило впровадження нових конструктивно-технічних рішень, поліпшення якості виробів і здешевлення виробництва апаратури, машин, предметів широкого споживання.

Деталі з пластмас з металевими покриттями широко використовуються в автомобілебудуванні, радіотехнічної промисловості та інших галузях народного господарства. Особливо велике значення процеси металізації полімерних матеріалів придбали у виробництві друкованих плат, що є основою сучасних електронних приладів і радіотехнічних виробів.

У брошурі дані необхідні відомості про процеси хіміко-електролітичної металізації діелектриків, наведені основні закономірності хімічного осадження металів. Вказані особливості електролітичних покриттів при металізації пластмас. Приділено значну увагу технології виробництва друкованих плат, а також дані методи аналізу розчинів, що застосовуються в процесах металізації, і способи їх приготування і коректування.

У доступній і цікавій формі сайт знайомить з фізичною природою в особливостями іонізуючої радіації і радіоактивності, з впливом різних доз радіації на живі організми, способами захисту і попередження променевої небезпеки, можливостями використання радіоактивних ізотопів для розпізнавання і лікування захворювань людини.

(У МАРКЕТИНГУ) критична маса

обов'язковий набір нововведень, які повинні бути притаманні, наявна в товарі, щоб він вважався сучасним.

Енциклопедичний словник, 1998 г.

критична маса

мінімальна маса речовини, що забезпечує протікання самоподдерживающейся ядерної ланцюгової реакції поділу.

критична маса

найменша маса речовини, при якій може протікати самопідтримується ланцюгова реакція розподілу атомних ядер; характеризується зверненням в одиницю коефіцієнта розмноження нейтронів. Відповідні розміри і обсяг пристрою, в якому протікає ланцюгова реакція, також називається критичними (див. Ядерні ланцюгові реакції, Ядерний реактор).

вікіпедія

критична маса

критична маса - в ядерній фізиці мінімальна маса речовини, необхідна для початку самоподдерживающейся ланцюгової реакції поділу. Коефіцієнт розмноження нейтронів в такій кількості речовини більше одиниці або дорівнює одиниці. Розміри, відповідні критичній масі, також називають критичними.

Величина критичної маси залежить від властивостей речовини (таких, як перетину ділення і радіаційного захоплення), від щільності, кількості домішок, форми вироби, а також від оточення. Наприклад, наявність відбивачів нейтронів може сильно зменшити критичну масу.

В ядерній енергетиці параметр критичної маси є визначальним при конструюванні і розрахунках найрізноманітніших пристроїв, що використовують в своїй конструкції різні ізотопи або суміші ізотопів елементів, здатних в певних умовах до ядерного поділу з виділенням колосальної кількості енергії. Наприклад, при проектуванні потужних радіоізотопних генераторів, в яких використовуються в якості палива уран і ряд трансуранових елементів, параметр критичної маси обмежує потужність такого пристрою. При розрахунках і виробництві ядерного і термоядерного зброї параметр критичної маси істотно впливає як на конструкцію вибухового пристрою, так і на його вартість і терміни зберігання. У разі проектування і будівництва атомного реактора, параметри критичної маси також обмежують як мінімальні, так і максимальні розміри майбутнього реактора.

Найменшою критичною масою володіють розчини солей чистих нуклідів у воді з водяним відбивачем нейтронів. Для U критична маса такого розчину дорівнює 0,8 кг, для Pu - 0,5 кг, для деяких солей Cf - 10 м

З моменту закінчення найстрашнішої в історії людства війни пройшло трохи більше двох місяців. І ось 16 липня 1945 року американськими військовими була випробувана перша ядерна бомба, а ще через місяць у атомному пеклі гинуть тисячі жителів японських міст. З тих зброю, так само як і засоби доставки його до цілей, безперервно удосконалювалося протягом більш ніж півстоліття.

Військовим хотілося отримати в своє розпорядження як надпотужні боєприпаси, одним ударом змітають з карти цілі міста і країни, так і сверхмалі, що уміщаються в портфель. Такий пристрій вивело б диверсійну війну на небувалий досі рівень. Як з першим, так і з другим виникли непереборні труднощі. Виною всьому, так звана, критична маса. Однак, про все по порядку.

Таке вибухонебезпечне ядро

Щоб розібратися в порядку роботи ядерних пристроїв і зрозуміти, що називається критичною масою, повернемося ненадовго за парту. Зі шкільного курсу фізики ми пам'ятаємо просте правило: однойменні заряди відштовхуються. Там же, в середній школі учням розповідають про будову атомного ядра, що складається з нейтронів, нейтральних частинок і протонів, заряджених позитивно. Але як таке можливо? Позитивно заряджені частинки розташовані так близько один до одного, сили відштовхування повинні бути колосальними.

Науці до кінця не відома природа внутрішньоядерних сил, що утримують разом протони, хоча властивості цих сил вивчені досить добре. Сили діють тільки на дуже близькій відстані. Але варто хоча б трохи розділити протони в просторі, як сили відштовхування починають превалювати, і ядро \u200b\u200bрозлітається на шматки. А потужність такого розльоту воістину колосальна. Відомо, що сили дорослого чоловіка не вистачило б для утримання протонів всього лише одного єдиного ядра атома свинцю.

Чого злякався Резерфорд

Ядра більшості елементів таблиці Менделєєва стабільні. Однак зі зростанням атомного числа ця стабільність все зменшується. Справа в розмірі ядер. Уявімо собі ядро \u200b\u200bатома урану, що складається з 238 нуклідів, з яких 92 - протони. Так, протони знаходяться в тісному контакті один з одним, і внутріядерні сили надійно цементують всю конструкцію. Але сила відштовхування протонів, що знаходяться на протилежних кінцях ядра стає помітною.

Що робив Резерфорд? Він справляв бомбардування атомів нейтронами (електрон не пройде через електронну оболонку атома, а позитивно заряджений протон не зможе наблизитися до ядра через сил відштовхування). Нейтрон, потрапляючи в ядро \u200b\u200bатома, викликав його розподіл. В боку розліталися дві окремі половинки і два-три вільні нейтрони.

Цей розпад, в силу величезних швидкостей часток, що розлітаються, супроводжувався викидом величезної енергії. Ходив слух, що Резерфорд навіть хотів приховати своє відкриття, злякавшись його можливих наслідків для людства, але це, швидше за все, не більше ніж казки.

Так при чому тут маса і чому вона критична

Ну і що? Як можна опромінити потоком протонів достатню кількість радіоактивного металу, щоб отримати потужний вибух? І що таке критична маса? Вся справа в тих кількох вільних електронах, які вилітають з «розбомбленого» атомного ядра, вони в свою чергу так само, зіткнувшись з іншими ядрами, викличуть їх розподіл. Розпочнеться так звана Однак запустити її буде надзвичайно складно.

Уточнимо масштаб. Якщо за ядро \u200b\u200bатома прийняти яблуко на нашому столі, то для того, щоб уявити собі ядро \u200b\u200bсусіднього атома, таке ж яблуко доведеться віднести і покласти на стіл навіть не в сусідній кімнаті, а ... в сусідньому будинку. Нейтрон ж буде розміром з вишневу кісточку.

Для того, щоб виділилися нейтрони не відлітали даремно за межі злитка урану, а більше 50% з них знаходили б собі за мету у вигляді атомних ядер, цей злиток повинен мати відповідні розміри. Ось що називається критичною масою урану - маса, при якій більше половини виділяються нейтронів стикаються з іншими ядрами.

На ділі це відбувається в одну мить. Кількість розщеплених ядер наростає як лавина, їх осколки спрямовуються на всі боки зі швидкостями порівнянними зі швидкістю світла, розпорюючи повітря, воду, будь-яку іншу середу. Від їх зіткнень з молекулами навколишнього середовища область вибуху миттєво нагрівається до мільйонів градусів, випромінюючи жар, спопеляючий все в окрузі кількох кілометрів.

Різко нагріте повітря миттєво збільшується в розмірах, створюючи потужну ударну хвилю, яка зносить з фундаментів будівлі, перевертає і трощить все на своєму шляху ... така картина атомного вибуху.

Як це виглядає на практиці

Пристрій атомної бомби на подив просто. Є два злитки урану (або іншого маса кожного з яких трохи менше критичної. Один із злитків виготовлений у вигляді конуса, інший - кулі з конусоподібним отвором. Як неважко здогадатися, при поєднанні обох половинок виходить кулю, у якого досягається критична маса. Це стандартна найпростіша ядерна бомба. З'єднуються дві половинки за допомогою звичайного тротилового заряду (конус вистрілюється в кулю).

Але не варто думати, що такий пристрій зможе зібрати «на коліні» будь-який бажаючий. Весь фокус полягає в тому, що уран, щоб бомба з нього вибухнула, повинен бути дуже чистим, наявність домішок - практично нуль.

Чому не буває атомної бомби розміром з пачку сигарет

Все з тієї ж причини. Критична маса найпоширенішого ізотопу урану 235 становить близько 45 кг. Вибух такої кількості ядерного палива - це вже катастрофа. А виготовити з меншою кількістю речовини неможливо - воно просто не спрацює.

З тієї ж причини не вийшло і створити надпотужні атомні заряди з урану або інших радіоактивних металів. Для того, щоб бомба була дуже потужною, її робили з десятка злитків, які при підриві детонуючих зарядів спрямовувалися до центру, з'єднуючись як часточки апельсина.

Але що відбувалося на ділі? Якщо з якихось причин два елементи зустрічалися на тисячну частку секунди раніше за інших, критична маса досягалася швидше ніж «приспіють» інші, вибух відбувався не тієї потужності, на яку розраховували конструктори. Проблема надпотужних ядерних боєприпасів була вирішена тільки з появою термоядерної зброї. Але це трохи інша історія.

А як же працює мирний атом

Атомна електростанція - по суті та ж ядерна бомба. Тільки у цій «бомби» ТВЕЛи (тепловиділяючі елементи), виготовлені з урану, знаходяться на деякій відстані один від одного, що не заважає їм обмінюватися нейтронними «ударами».

ТВЕЛи виготовляються у вигляді стрижнів, між якими знаходяться регулюючі стрижні, виконані з матеріалу, добре поглинає нейтрони. Принцип роботи простий:

• регулюючі (поглинають) стрижні вводяться в простір між стрижнями урану - реакція сповільнюється або зупиняється зовсім;
• регулюючі стрижні виводяться із зони - радіоактивні елементи активно обмінюються нейтронами, ядерна реакція протікає інтенсивніше.

Дійсно, виходить та сама атомна бомба, в якій критична маса досягається настільки плавно і регулюється так чітко, що це не призводить до вибуху, а лише до нагрівання теплоносія.

Хоча, на жаль, як показує практика, не завжди людський геній здатний приборкати цю величезну і руйнівну енергію - енергію розпаду атомного ядра.

КРИТИЧНА МАСА, мінімальна маса матеріалу, здатність до поділу, необхідна для початку ЛАНЦЮГОВОЇ РЕАКЦІЇ в атомній бомбі або атомному реакторі. В атомній бомбі вибухає матеріал поділяють на частини, кожна з яких менше критичної ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник

Див. МАСА КРИТИЧНА. Райзберг Б.А., Лозовський Л.Ш., Стародубцева Е.Б .. Сучасний економічний словник. 2 е изд., Испр. М .: ИНФРА М. 479 с .. 1 999 ... економічний словник

КРИТИЧНА МАСА - найменша (див.) Речовини, що ділиться (уран 233 або 235, плутоній-239 і ін.), При якій може виникнути і протікати самопідтримується ланцюгова реакція розподілу атомних ядер. Значення критичної маси залежить від виду речовини, що ділиться, його ... ... Велика політехнічна енциклопедія

КРИТИЧНА маса, мінімальна маса речовини (ядерного пального), що забезпечує протікання самоподдерживающейся ядерної ланцюгової реакції поділу. Величина критичної маси (Mкр) залежить від виду ядерного пального і його геометричній ... ... сучасна енциклопедія

Мінімальна маса речовини, що забезпечує протікання самоподдерживающейся ядерної ланцюгової реакції поділу ... Великий Енциклопедичний словник

Critical mass найменша маса палива, в якій може протікати самопідтримується ланцюгова реакція поділу ядер при певній конструкції і складі активної зони (залежить від багатьох факторів, наприклад: складу палива, сповільнювача, форми ... ... Терміни атомної енергетики

критична маса - Найменша маса палива, в якій може протікати самопідтримується ланцюгова реакція поділу ядер при певній конструкції і складі активної зони (залежить від багатьох факторів, наприклад: складу палива, сповільнювача, форми активної зони і ... ... Довідник технічного перекладача

критична маса - КРИТИЧНА МАСА, мінімальна маса речовини (ядерного пального), що забезпечує протікання самоподдерживающейся ядерної ланцюгової реакції поділу. Величина критичної маси (Mкр) залежить від виду ядерного пального і його геометричній ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

Мінімальна кількість у ядерного пального, що містить діляться нукліди (233U, 235U, 239Pu, 251Cf), при до ром можливе здійснення ядерної ланцюгової реакції поділу (див. Поділ ядер. Ядерний реактор, Ядерний вибух). К. м. Залежить від розмірів і форми ... ... фізична енциклопедія

Мінімальна маса речовини, що забезпечує протікання самоподдерживающейся ядерної ланцюгової реакції поділу. * * * КРИТИЧНА МАСА КРИТИЧНА МАСА, мінімальна маса речовини, що забезпечує протікання самоподдерживающейся ... енциклопедичний словник

книги

• Критична маса, Веселова Н., В книгу Наталії Веселова, члена Російського Міжрегіонального союзу письменників, дійсного члена Академії Російської словесності і витончених мистецтв ім. Г. Р. Державіна, увійшли вибрані ... Категорія: Інші видання
• Критична маса, Наталія Веселова, В книгу Наталії Веселова, члена Російського Міжрегіонального союзу письменників, дійсного члена Академії Російської словесності і витончених мистецтв ім. Г.Р.Державина ввійшли вибрані повісті ... Категорія: