Домашнему мастеру на заметку

Всегда было интересно, особенно после фильмов про террористов с атомными зарядами, помещающимися в рюкзаке, как все обстоит на самом деле? Давайте разберемся.

В этих ваших интернетах я набрел на такой рецепт изготовления ядерной бомбы:

Теперь у вас есть необходимый обогащенный уран, осталось собрать атомную бомбу. Найдите пару вазочек для мороженого из нержавейки. Также вам надо разделить ваши 5 кг урана–235 на два куска. (Держите их раздельно!) Идея в том, чтобы запихать каждую половинку вашего урана внутрь каждой вазочки.

Возьмите кусок вашего урана и забейте его внутрь первой вазочки. Уран ковкий, как золото, так что у вас не должно быть проблем с этим – заколотите его молотком так, чтобы он ровно заполнил внутренность вазочки. Возьмите второй 2,5 кг кусок урана и так же поместите его в другую вазочку. Эти две вазочки урана–235, составляющие «критическую массу», при резком и сильном сжатии образуют критическую массу, которая запускает атомную бомбу. Держите их на достаточной дистанции друг от друга, поскольку вам пока не нужна критическая масса. Пока, но не совсем.

Теперь освободите корпус пылесоса и поместите туда полусферические вазочки из под мороженого «лицом» друг к другу, на расстоянии примерно 15 см. Используйте клейкую ленту, чтобы точно закрепить каждую из вазочек на своем месте. Почему именно вазочки из нержавейки и пылесос? Может быть вы удивитесь, но это поможет отражать нейтроны внутрь урана для большей эффективности взрыва. «Потерянный нейтрон – бесполезный нейтрон», как говаривали пионеры атомной бомбы.

Атомная бомба как она есть почти готова. Последняя задача – сделать так, чтобы две полусферы урана–235 могли сжаться одна с другой с силой, достаточной, чтобы вызвать эффективную цепную реакцию. Для этого подойдет любой тип взрывчатого вещества. Порох, например, легко изготовить дома, используя натриевую селитру, серу и уголь. Или вы можете взять немного динамита (купите его или украдите со склада). Лучший вид взрывчатки – пластиковая С4. Вы можете обернуть ею вазочки для мороженого и с нею безопасно работать. (Но лучше для начала обернуть ею какие–нибудь другие вазочки для мороженого в другой комнате, а уж ПОТОМ поместите ее на вазочки с ураном. Это особенно важно зимой, когда очень много статического электричества, которое может воздействовать на С4. Ответственные бомбоделы ставят себе в правило случайно не взрывать больше домов по соседству, чем это необходимо)

Тогда, когда взрывчатка будет на месте, вам останется лишь установить детонатор, пару батареек, выключатель и шнур. Помните лишь, что оба заряда должны взрываться одновременно.

Конец цитаты

Однако я, как инженер, могу с полной ответственностью заявить - примерно так и описывают это те, кто хочет, чтобы читающий не смог сделать ядерную бомбу. Критическая масса урана–235 без применения хитровыебанных отражателей и насыщенных растворов солей в тяжелой воде составляет около 50 кг. И никто никогда не применял описанную схему со "слипанием" полусфер — она совершенно нереализуема на практике. В реале выстреливали урановый стержень, установленный в стальном стволе, в соосную стволу урановую трубу, чтобы при совмещении стержня и трубы образовалась надкритическая сборка (критической, как показала практика, мало). А теперь поясню почему в "урановой" бомбе будет происходит реакция, а в "плутониевой" нет: сечение захвата нейтронов у плутония настолько велико, что не существует достижимых скоростей, при которых произойдет образование надкритической сборки. Даже при 5 км/с плутониевая сборка расплавится и испарится, не успев стать надкритической. Именно поэтому только имплозионная сборка в дельта–фазе с нейтронным инициатором. Плутоний — очень резкий чувак.

Хотя на плутонии надо подробнее. Для начала вспомним, что критическая масса определяется не только сечением захвата нейтронов, но и отношением объема к поверхности. Наилучшее отношение — у сферы. Ладно, у нас есть плутониевый шарик докритической массы, имеющий минимальную поверхность при заданном объеме. Скажем, 6 килограмм. Радиус шарика – 4.5 см. А если этот шарик сжать со всех сторон? Плотность возрастет пропорционально кубу линейного сжатия, а поверхность уменьшится пропорционально его же квадрату. И вот что получится: атомы плутония уплотнятся, то есть тормозной путь нейтрона сократится, а значит, увеличится вероятность его поглощения. Но опять же, сжать с нужной скоростью (порядка 10 км/с) все равно не выйдет. Тупик? А вот и нет.

Плутоний – металл необычный. В зависимости от температуры, давления и примесей он существует в шести модификациях кристаллической решетки. Есть даже такие модификации, в которых он сжимается при нагревании. Переходы из одной фазы в другую могут совершаться скачкообразно, при этом плотность плутония может меняться на 25%.

При 300°С наступает так называемая дельта–фаза – самая рыхлая. Если легировать плутоний галлием, нагреть его до этой температуры, а затем медленно охладить, то дельта–фаза сможет существовать и при комнатной температуре. Но она не будет стабильной. При большом давлении (порядка десятков тысяч атмосфер) произойдет скачкообразный переход в очень плотную альфа–фазу.

Думаете, взорвали? Как бы не так. Плутоний – чертовски капризная сущность. Придется еще поработать. Сделаем две полусферы из плутония в дельта–фазе. Сформируем в центре сферическую полость. И в эту полость поместим квинтэссенцию ядерно–оружейной мысли – нейтронный инициатор. Это такой маленький пустотелый шарик из бериллия диаметром 20 и толщиной 6 мм. Внутри его – еще один шарик из бериллия диаметром 8 мм. На внутренней поверхности пустотелого шарика – глубокие бороздки. Все это щедро никелировано и покрыто золотом. В бороздки помещается полоний–210, который активно испускает альфа–частицы. Вот такое вот чудо технологии. Как оно работает? Об этом чуть позже.

Поместим плутониевый шарик в большой (диаметр 23 см) и тяжелый (120 кг) пустотелый шар из урана–238. У него нет критической массы, зато он прекрасно отражает быстрые нейтроны.

Окружим урановую оболочку еще одной, из сплава алюминия с бором. Ее толщина – около 13 см. Итого, наша «матрешка» теперь растолстела до полуметра и поправилась с 6 до 250 кг.

Теперь изготовим имплозионные «линзы». Представьте себе футбольный мяч. Классический, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Изготовим такой «мяч» из взрывчатки, а каждый из сегментов снабдим несколькими электродетонаторами. Толщина сегмента – около полуметра. При изготовлении «линз» есть тоже масса тонкостей, но если их описывать, то я и до завтра не управлюсь. Основное требование – максимальная точность линз. Малейшая погрешность – и всю сборку раздробит бризантным действием взрывчатки. Полная сборка теперь имеет диаметр около полутора метров и массу 2.5 тонны. Завершает конструкцию электрическая схема, задача которой – подорвать детонаторы в строго определенной последовательности с точностью до микросекунды.

Все. Перед нами – простейшая плутониевая имплозионная схема.

А теперь – самое интересное.

При детонации взрывчатка обжимает сборку, а алюминиевый «толкатель» (ну или "тампер") как бы размазывает спад взрывной волны, распространяющийся вслед за ее фронтом внутрь. Пройдя через уран со встречной скоростью около 12 км/с, волна сжатия уплотнит и его, и плутоний. Плутоний при давлениях в зоне сжатия порядка сотен тысяч атмосфер (эффект фокусировки взрывного фронта) перейдет скачком в альфа–фазу. За 40 микросекунд описанная здесь сборка уран–плутоний станет не просто надкритической, а превышающей критическую массу в несколько раз.

Дойдя до инициатора, волна сжатия сомнет всю его конструкцию в монолит. При этом золото–никелевая изоляция разрушится, полоний–210 за счет диффузии проникнет в бериллий, испускаемые им альфа–частицы, проходящие через бериллий, вызовут колоссальный поток нейтронов, запускающих цепную реакцию деления во всем объеме плутония, а поток «быстрых» нейтронов, рожденный распадом плутония, вызовет взрыв урана–238.

На сегодняшний день используется несколько другая компоновочная схема, именуемая "Swan" и позволяющая затолкать ЯЗУ в артиллерийский снаряд. То есть она позволяет создавать не сферические и здоровенные, а вытянутые и сравнительно маленькие сборки, хорошо пригодные и для термоядерных разделяющихся головных частей индивидуального наведения.

Вывод: Ну вот смотри. Допустим, совершил ты невозможное и собрал весь пакет технологической документации на производство изделия ммм… Ну, скажем, РДС–37. Накупил ученых, завез материалы и зеков, сколотил бараки, возвел корпуса, построил конюш Стоп, это уже не то.
Ну вот сделал ты, короче, бомбу. Ну лежит она перед тобой на тележке такая вся пузатенькая и гладкая мимимими.

И что? Как узнать, взорвется ли она? Провести верификацию документов на предмет подлинности? Так это надо новый Манхеттенский проект начинать. Сделать две и на пробу взорвать одну? Отлично, пусть тебе повезло и она взорвалась. Но для того, чтобы быть уверенным во второй (ну или знать, какова вероятность ее взрыва), надо бы взорвать еще хотя бы десяточек аналогичных для хоть какой–то репрезентативности, а потом долго и нудно обрабатывать результаты по куче параметров. Этих бомб у тебя есть? Не–а, их у тебя нет, поскольку при таком размахе очень быстро пойдут разговоры.

В общем… Как соблазнить супермодель? Где за год заработать миллион? Взорвется ли аналог взорвавшейся атомной бомбы? Ответы на эти и другие, не менее интересные вопросы читайте в нашем новом журнале "А [*] ЕГО ЗНАЕТ!"

© kolxoznik