Многие знают о японских городах, на которые в 1945 году были сброшены ядерные бомбы американскими войсками, точно так же знают и о последствиях тех взрывов.
Над Хиросимой была сброшена бомба, которая известна как «Малыш». Little Boy была сброшена с бомбардировщика В-29 Enola Gay. Мощность бомбы составляла 20 кт. Ядерный заряд состоял из нескольких частей урана околокритической массы, которые были размещены на концах трубы. Когда происходила детонация, одна часть заряда резко приближалась к другой. Это делало массу урана сверхкритической, после чего следовал ядерный взрыв.
Вес бомбы составлял 4,4 тонны, размер 3 метра в длину, 71 сантиметр в диаметре.
Конструкция и принцип действия
В отличие от большинства современных бомб, сделанных по имплозивному принципу, «Малыш» был бомбой пушечного типа. Пушечная бомба проста в расчёте и изготовлении, практически не знает отказов (поэтому точные чертежи бомбы всё ещё засекречены). Оборотная сторона такой конструкции — низкий КПД.
Ядерное топливо имеет критическую массу: докритическое количество урана просто радиоактивно, сверхкритическое — взрывается (это происходит из-за огромного выброса энергии во время цепной реакции). Цепная реакция в топливе критической массы может начаться спонтанно, но в «Малыше» используется поток нейтронов, который и вызывает первоначальное деление ядер. Затем сами ядра при делении выпускают нейтроны, вызывающие тем самым, новую цепь реакций. При слабом потоке нейтронов и плохой «герметизации» масса быстро становится некритической и цепная реакция заканчивается. Нужно быстро довести топливо до сверхкритического состояния и как можно дольше удержать его в этом состоянии, не дав разлететься раньше времени. В «Малыше» эта задача решена так: основная деталь бомбы — обрезанный ствол флотской пушки, на дульном конце которого находятся мишень в виде уранового цилиндра и бериллий-полониевый инициатор. В казённой части ствола — порох и снаряд из карбида вольфрама. К головной части снаряда прикреплена урановая труба. Выстрел из такой «пушки» соединяет трубу и цилиндр, так что они образуют сверхкритическую массу. Одновременно инициатор сжимается, поток нейтронов от него многократно увеличивается, и начинается ядерный взрыв; прочность ствола и давление пороховых газов удерживают урановые части.
Бомба содержала 64 килограмма чрезвычайно дорогого обогащённого до высокой степени урана, из них около 700 граммов или чуть больше 1 % непосредственно участвовало в цепной ядерной реакции. Дефект массы в ходе ядерной реакции составил около 600 миллиграммов, то есть 600 миллиграммов массы превратились в энергию, эквивалентную энергии взрыва (по разным оценкам) от 13 до 18 тысяч тонн тротила.
Был использован укороченный до 1,8 м ствол морского орудия калибра 16,4 см, при этом урановая «мишень» представляла собой цилиндр диаметром 100 мм и массой 25,6 кг, на который при «выстреле» надвигалась цилиндрическая «пуля» массой 38,5 кг с соответствующим внутренним каналом. Такой «интуитивно непонятный» дизайн был сделан для снижения нейтронного фона мишени: в нём она находилась не вплотную, а на расстоянии 59 мм от нейтронного отражателя («тампера»). В результате риск преждевременного начала цепной реакции деления с неполным энерговыделением снижался до нескольких процентов.
Несмотря на низкий КПД, радиоактивное загрязнение от взрыва было невелико, так как взрыв был произведён в 600 м над землёй, а сам непрореагировавший уран является слаборадиоактивным по сравнению с продуктами ядерной реакции.
Взрыватели в эту бомбу вставляли непосредственно в самолёте, в бомбоотсеке, через 15 минут после взлёта, чтобы свести до минимума опасность последствий неудачного взлёта. При этом была вероятность, что она может сработать нештатно.
"Толстяк"— кодовое имя атомной бомбы, разработанной в рамках Манхэттенского проекта, сброшенной США 9 августа 1945 г. на японский город Нагасаки спустя 3 дня после бомбардировки Хиросимы.
Бомба работала на основе распада плутония-239 и имела имплозивную схему подрыва. Длина бомбы "Толстяк" - 3 м 25 см, а диаметр – 1 м 54 см.
Упав на японский город Нагасаки, она унесла жизни 80 тыс. человек.
Мощность взрыва в городе Нагасаки примерно та же, что и в Хиросиме, в тротиловом эквиваленте она равна 21 килотонне.
Конструкция и принцип действия
Плутониевое ядро массой около 6 кг этой бомбы было окружено массивной оболочкой из урана-238 — тампером. Эта оболочка служила для инерционного сдерживания раздувающегося в процессе цепной реакции ядра, чтобы как можно большая часть плутония успела прореагировать. Не менее важная миссия тампера — быть отражателем нейтронов, покидающих активную зону реакции. Кроме того, в процессе соударений с ядрами урана-238 нейтроны теряют энергию, замедляются, становятся тепловыми. Такие нейтроны с низкими энергиями наиболее эффективно поглощаются ядрами плутония.
Тампер был окружён обжимающей оболочкой из алюминия. Она обеспечивала равномерность сжатия ядерного заряда ударной волной, одновременно предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.
Кроме того, в бомбе имелся нейтронный инициатор — так называемый «ёжик» . Обычно «ёжик» — шарик диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрия с полонием или металлического полония-210. «Ёжик» располагается внутри полого плутониевого ядра. Это — первичный источник нейтронов. Он срабатывает в момент перевода заряда в сверхкритическое состояние — при сжатии ядерного заряда взрывной волной обычной взрывчатки ядра полония и бериллия в «ёжике» сближаются, и — испускаемые радиоактивным полонием-210 альфа-частицы выбивают из бериллия нейтроны. Дальше они пролетают сквозь основной заряд, инициируя при столкновениях с ядрами плутония-239 цепную ядерную реакцию. Те нейтроны, что выскакивают за пределы основного заряда, либо тормозятся в тампере, либо отражаются назад в основной заряд.
Эта схема всё же была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем.
Читайте также:
Мощнейшая в мире термоядерная "Царь-бомба" или "Кузькина мать"