После этого импульс поступил в сами блоки, и процесс физической детонации начался через 4,4 наносекунды с того момента, как таймер послал свой сигнал. Результатом был не взрыв, а имплозия, то есть взрывная сила была направлена главным образом внутрь.
Эти блоки взрывчатого материала на самом деле имели очень сложную слоистую структуру и состояли из двух веществ, причём каждый слой был покрыт пылью из лёгких и тяжёлых металлов. В каждом блоке наружный слой состоял из сравнительно маломощного взрывчатого вещества, скорость детонации которого едва превышала 7 тысяч метров в секунду. Взрывная волна в каждом блоке распространялась радиально от детонатора и быстро достигала края блока. Поскольку блоки детонировали снаружи внутрь, взрывной фронт через блоки распространялся к общей центральной точке. На границе между маломощным и мощным взрывчатыми веществами находились пузырьки — их называли пустотами, которые начали менять сферическую взрывную волну в плоскую, снова подвергающуюся фокусировке для того, чтобы попасть точно в свою металлическую цель, именуемую пускателем.
Каждый пускатель представлял собой тщательно обработанную деталь строго определённой формы из сплава вольфрама и рения. Именно по нему ударяла взрывная волна, двигающаяся со скоростью более 9800 метров (6 миль) в секунду. Внутри детали из вольфрама и рения находился сантиметровый слой бериллия. За ним был ещё один слой, на этот раз урана-235 в один миллиметр толщиной; несмотря на то что он был на порядок тоньше, весил он почти столько же, сколько и слой бериллия. Вся металлическая масса двигалась через вакуумированное пространство, и, поскольку взрыв фокусировался на центральной точке, истинная скорость сближения противоположных сегментов бомбы составляла 19600 метров, или 11,5 мили в секунду.
Центральной точкой, куда были направлены сила взрыва и металлы, являлись 10 килограммов (25 фунтов) радиоактивного плутония-239. По форме он представлял собой стакан, верхняя часть которого была отвёрнута наружу и вниз к основанию, образуя две параллельные стенки. Плутоний, который и в обычных условиях плотнее свинца, подвергся дальнейшему сжатию давлением взрыва, превышающим миллион атмосфер. Этот процесс должен был осуществиться очень быстро. В плутонии-239 содержалось небольшое количество плутония-240, а этот изотоп ещё менее устойчив и склонен к преждевременному взрывному распаду. Наружная и внутренняя поверхности сжимались и сгонялись к геометрическому центру бомбы.
Заключительный этап осуществлялся устройством, называемым зиппером. Это устройство, которое приводил в действие третий сигнал все ещё исправного электронного таймера, представляло собой миниатюрный ускоритель частиц, очень компактный мини-циклотрон, внешне удивительно схожий с ручным феном для сушки волос. Он выстреливал атомами дейтерия в бериллиевую мишень. При этом образовывались нейтроны, летящие со скоростью в одну десятую скорости света по металлической трубке в центр первичного взрывного устройства, именуемого шахтой. Расчёты были произведены с такой точностью, что нейтроны проникли туда в тот самый момент, когда плутоний достиг половины своей наивысшей плотности.
Плутоний, который при обычных условиях примерно вдвое тяжелее свинца, к этому моменту стал уже в десять раз плотнее и продолжал непрерывно сжиматься и дальше. Начались бомбардировка нейтронами сжимающегося плутония и цепная реакция деления.
Атомная масса плутония равна 239, что соответствует общему количеству нейтронов и протонов в его ядре. Реакция деления началась буквально в миллионах ядер одновременно и во всех ядрах происходила абсолютно одинаково. Бомбардирующий плутоний проходил «медленный» нейтрон достаточно близко от его ядра, чтобы попасть под влияние сильного взаимодействия, удерживающего нейтроны и протоны в атомном ядре. Нейтрон втягивался в центр атома, менял энергетическое состояние ядра, превращая его в нестабильное. Ранее симметричное атомное ядро начинало беспорядочно вращаться и разрываться на части под действием различных сил. В большинстве случаев нейтрон или протон исчезал совсем, превращаясь в энергию в соответствии с законом Эйнштейна: Е = mc?. Энергия, возникшая в результате исчезновения частиц, высвобождается в виде гамма— и рентгеновского излучения или по одному из примерно тридцати других, менее важных путей. Наконец, атомное ядро освобождало два или три дополнительных нейтрона. Это и являлось главным событием. Процесс, для инициирования которого требовался лишь один нейтрон, высвобождал теперь ещё два или три нейтрона, причём каждый из них двигался со скоростью, превышающей десять процентов скорости света — 20 тысяч миль в секунду, — в пространство, занятое плутонием, который в двести раз плотнее воды. Большинство высвобожденных нейтронов находили свои мишени и врезались в них.
Термин «цепная реакция» означает всего лишь, что процесс ускоряется сам по себе, что высвобождается достаточно энергии, чтобы он продолжался без всякой помощи извне. Распад плутония происходит по этапам, называемым удвоением. Энергия, высвобожденная на каждом этапе, вдвое превышает ту, что высвободилась на предыдущем этапе, и каждый последующий этап снова удваивает её. Процесс, начавшийся с незначительного количества энергии и горсточки свободных нейтронов, стремительно удваивается и снова удваивается, нарастает, причём интервалы между очередным удвоением измеряются долями наносекунды. Скорость роста, или параметр а , то есть скорость ускорения цепной реакции, и является самой важной переменной в ядерном распаде. Если параметр а равен 1000, это означает, что число удвоений за микросекунду представляет собой колоссальную величину, число 2 — цифру 2, умноженную самое на себя тысячу раз. В момент максимальной скорости цепной реакции — между 250 и 253 — бомба выделяет миллиард миллиардов ватт энергии, что в сто тысяч раз превосходит мощность всех электростанций мира.
По расчётам Фромма, его бомба на этой стадии процесса должна была выделить именно такое количество энергии. Но это была лишь десятая часть общей взрывной силы бомбы. Вторичное взрывное устройство ещё дремало; его пока не коснулись силы, бушевавшие всего в нескольких дюймах.
Процесс ядерного деления едва начался.
Одновременно с нейтронами расщепляющиеся ядра плутония выделяли гамма-лучи, которые, двигаясь со скоростью света, большей частью уходили через корпус бомбы в пространство, в то время как плутоний ещё сжимался силой взрыва. Однако гамма-лучи начали воздействовать и на вторичное взрывное устройство. Большей частью лучи проносились через газовое облако, которое всего лишь несколько микросекунд назад представляло собой блоки взрывчатых веществ, и нагревали его намного выше температуры, которая может быть достигнута в химических реакциях.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330
Эти блоки взрывчатого материала на самом деле имели очень сложную слоистую структуру и состояли из двух веществ, причём каждый слой был покрыт пылью из лёгких и тяжёлых металлов. В каждом блоке наружный слой состоял из сравнительно маломощного взрывчатого вещества, скорость детонации которого едва превышала 7 тысяч метров в секунду. Взрывная волна в каждом блоке распространялась радиально от детонатора и быстро достигала края блока. Поскольку блоки детонировали снаружи внутрь, взрывной фронт через блоки распространялся к общей центральной точке. На границе между маломощным и мощным взрывчатыми веществами находились пузырьки — их называли пустотами, которые начали менять сферическую взрывную волну в плоскую, снова подвергающуюся фокусировке для того, чтобы попасть точно в свою металлическую цель, именуемую пускателем.
Каждый пускатель представлял собой тщательно обработанную деталь строго определённой формы из сплава вольфрама и рения. Именно по нему ударяла взрывная волна, двигающаяся со скоростью более 9800 метров (6 миль) в секунду. Внутри детали из вольфрама и рения находился сантиметровый слой бериллия. За ним был ещё один слой, на этот раз урана-235 в один миллиметр толщиной; несмотря на то что он был на порядок тоньше, весил он почти столько же, сколько и слой бериллия. Вся металлическая масса двигалась через вакуумированное пространство, и, поскольку взрыв фокусировался на центральной точке, истинная скорость сближения противоположных сегментов бомбы составляла 19600 метров, или 11,5 мили в секунду.
Центральной точкой, куда были направлены сила взрыва и металлы, являлись 10 килограммов (25 фунтов) радиоактивного плутония-239. По форме он представлял собой стакан, верхняя часть которого была отвёрнута наружу и вниз к основанию, образуя две параллельные стенки. Плутоний, который и в обычных условиях плотнее свинца, подвергся дальнейшему сжатию давлением взрыва, превышающим миллион атмосфер. Этот процесс должен был осуществиться очень быстро. В плутонии-239 содержалось небольшое количество плутония-240, а этот изотоп ещё менее устойчив и склонен к преждевременному взрывному распаду. Наружная и внутренняя поверхности сжимались и сгонялись к геометрическому центру бомбы.
Заключительный этап осуществлялся устройством, называемым зиппером. Это устройство, которое приводил в действие третий сигнал все ещё исправного электронного таймера, представляло собой миниатюрный ускоритель частиц, очень компактный мини-циклотрон, внешне удивительно схожий с ручным феном для сушки волос. Он выстреливал атомами дейтерия в бериллиевую мишень. При этом образовывались нейтроны, летящие со скоростью в одну десятую скорости света по металлической трубке в центр первичного взрывного устройства, именуемого шахтой. Расчёты были произведены с такой точностью, что нейтроны проникли туда в тот самый момент, когда плутоний достиг половины своей наивысшей плотности.
Плутоний, который при обычных условиях примерно вдвое тяжелее свинца, к этому моменту стал уже в десять раз плотнее и продолжал непрерывно сжиматься и дальше. Начались бомбардировка нейтронами сжимающегося плутония и цепная реакция деления.
Атомная масса плутония равна 239, что соответствует общему количеству нейтронов и протонов в его ядре. Реакция деления началась буквально в миллионах ядер одновременно и во всех ядрах происходила абсолютно одинаково. Бомбардирующий плутоний проходил «медленный» нейтрон достаточно близко от его ядра, чтобы попасть под влияние сильного взаимодействия, удерживающего нейтроны и протоны в атомном ядре. Нейтрон втягивался в центр атома, менял энергетическое состояние ядра, превращая его в нестабильное. Ранее симметричное атомное ядро начинало беспорядочно вращаться и разрываться на части под действием различных сил. В большинстве случаев нейтрон или протон исчезал совсем, превращаясь в энергию в соответствии с законом Эйнштейна: Е = mc?. Энергия, возникшая в результате исчезновения частиц, высвобождается в виде гамма— и рентгеновского излучения или по одному из примерно тридцати других, менее важных путей. Наконец, атомное ядро освобождало два или три дополнительных нейтрона. Это и являлось главным событием. Процесс, для инициирования которого требовался лишь один нейтрон, высвобождал теперь ещё два или три нейтрона, причём каждый из них двигался со скоростью, превышающей десять процентов скорости света — 20 тысяч миль в секунду, — в пространство, занятое плутонием, который в двести раз плотнее воды. Большинство высвобожденных нейтронов находили свои мишени и врезались в них.
Термин «цепная реакция» означает всего лишь, что процесс ускоряется сам по себе, что высвобождается достаточно энергии, чтобы он продолжался без всякой помощи извне. Распад плутония происходит по этапам, называемым удвоением. Энергия, высвобожденная на каждом этапе, вдвое превышает ту, что высвободилась на предыдущем этапе, и каждый последующий этап снова удваивает её. Процесс, начавшийся с незначительного количества энергии и горсточки свободных нейтронов, стремительно удваивается и снова удваивается, нарастает, причём интервалы между очередным удвоением измеряются долями наносекунды. Скорость роста, или параметр а , то есть скорость ускорения цепной реакции, и является самой важной переменной в ядерном распаде. Если параметр а равен 1000, это означает, что число удвоений за микросекунду представляет собой колоссальную величину, число 2 — цифру 2, умноженную самое на себя тысячу раз. В момент максимальной скорости цепной реакции — между 250 и 253 — бомба выделяет миллиард миллиардов ватт энергии, что в сто тысяч раз превосходит мощность всех электростанций мира.
По расчётам Фромма, его бомба на этой стадии процесса должна была выделить именно такое количество энергии. Но это была лишь десятая часть общей взрывной силы бомбы. Вторичное взрывное устройство ещё дремало; его пока не коснулись силы, бушевавшие всего в нескольких дюймах.
Процесс ядерного деления едва начался.
Одновременно с нейтронами расщепляющиеся ядра плутония выделяли гамма-лучи, которые, двигаясь со скоростью света, большей частью уходили через корпус бомбы в пространство, в то время как плутоний ещё сжимался силой взрыва. Однако гамма-лучи начали воздействовать и на вторичное взрывное устройство. Большей частью лучи проносились через газовое облако, которое всего лишь несколько микросекунд назад представляло собой блоки взрывчатых веществ, и нагревали его намного выше температуры, которая может быть достигнута в химических реакциях.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330