Атомная бомба с названием "Малыш" 6 августа 1945 года была сброшена на японский город Хиросима. Тем самым она стала первой первой атомной бомбой, использованной в качестве оружия и, по совместительству, первой взорванной урановой бомбой вообще.
Все верно - "Малыша" даже не испытывали. Конструкция бомбы настолько проста, что она попросту не могла не сработать. Но, ради справедливости, стоит сказать, что сработала она несколько хуже, чем ожидалось.
В бомбе использовался высокообогащенный уран с содержанием U-235 до 90%. Он был разделен на 2 цилиндра, получившие названия "пуля" и "мишень", потом станет понятно почему.
"Мишень" имела диаметр 100 мм и массу 25,6 кг. Масса "Пули" - 38,5 кг, а в центре "пуля" имела вырез, в который должна была войти "мишень".
Схема, по которой работал "Малыш" называется пушечной. Принцип действия тут в том, что "пулей" с помощью порохового заряда, в прямом смысле, стреляют в "мишень". Когда два урановых элемента сближаются, их общая масса становится надкритической, начинается цепная реакция деления ядер атомов урана и происходит взрыв.
Деление урана
Выглядит это примерно так:
При попадании нейтрона в ядро, в нем начинаются колебания. В результате, это приводит к распаду ядра атома урана на два (изредка три) ядра более легких элементов. Все это дело сопровождается выделением энергии и образованием еще, как правило, 2-3 свободных электронов.
Продукты деления не постоянны. Всего для урана существует около 30 пар, на которые он может распасться.
Достижение критической массы означает то, что концентрация вещества такова, что образовавшиеся свободные электроны от каждой реакции деления будут приводить к, как минимум, еще одной такой реакции.
Выглядит это примерно так:
Как вы поняли, для запуска реакции нам требуется, как минимум один свободный нейтрон, который вызовет распад ядра, что и запустит цепную реакцию.
В "Малыше" источника нейтронов не было. Он и не нужен. Ядрам атома урана свойственен спонтанный распад - они могут разделиться без внешнего воздействия. Вероятность этого мала и, будь у нас только один атом, ждать, пока он сам распадется, пришлось бы долго. Но, учитывая, количество урана в бомбе, происходит это постоянно.
Иногда, нейтроны образовавшиеся от такого произвольного деления приводят к делению и других атомов, которые спонтанно распадаться не собирались. Но, пока масса не критическая, самоподдерживающаяся цепная реакция нам не грозит.
А вот когда "мишень" и "пуля" объединились, то такой спонтанный распад и запускает реакцию.
Кроме того, область вокруг делящегося вещества в "Малыше" покрыта отражателем нейтронов для ускорения реакции - если один из нейтронов промахнется и не попадет ни в одно ядро. То отражатель запустит его обратно и он сможет попробовать еще раз.
Конструкторы "Малыша" рассчитывали на выходную мощность бомбы в 30 килотонн. В результате вышло гораздо меньше - от 13 до 18 килотонн по разным оценкам. Связано это с невероятно малым КПД бомбы пушечного типа.
"Мишень" и "пуля" даже не успели объединиться - критическая масса была достигнута уже при их сближении. В результате, прореагировать успел только 1% от находящегося в бомбе урана, после чего реакция затухла. Но и этого хватило для того, чтобы нанести колоссальный ущерб городу.
ЭТО ИНТЕРЕСНО: в результате взрыва "Малыша" радиоактивное заражение в Хиросиме не достигло высоких значений. Связано это с тем, что сам уран-235 гораздо менее радиоактивен, чем некоторые продукты его распада. Если бы в реакцию вступило большее количество вещества, то проблем у города могло быть куда больше.
Примерно по такому же принципу работают некоторые ядерные реакторы. Только, если в бомбе, чем более бурно и лавинообразно протекает реакция тем лучше, то в реакторе она контролируется таким образом, чтобы коэффициент размножения не превышал единицу. Простыми словами в реакторе, одно разделившееся ядро должно вызывать не более, чем одно такое же деление.
Бомба из Нагасаки - "Толстяк" имеет уже совершенно другую схему и работает на основе плутония. О ней мы поговорим в следующий раз.
Поставьте, пожалуйста, ваш лайк и подпишитесь на канал, чтобы не пропустить еще больше интересного в будущем. Спасибо!