Люди и атомы - Уильям Лоуренс

В заявлении Льюиса Л. Страусса, бывшего тогда председателем Комиссии по атомной энергии, а затем в заявлении самого президента Эйзенхауэра в ходе избирательной кампании 1956 г. говорилось, что нам удалось создать «чистую» водородную бомбу.

Испытания именно этого «чистого» оружия я наблюдал утром 21 мая с палубы флагманского корабля «Маунт Мак-Кинли» у атолла Бикини.

19 июня, менее чем два месяца спустя, Страусс заявил, что испытания 1956 г. показали, что массовые жертвы от осадков «не являются обязательным последствием применения больших ядерных бомб». Как сообщил Страусс, «максимальный эффект оружия, испытанного в Тихом океане весной и летом 1956 г., был получен в непосредственной близости от цели с минимальной опасностью выпадения радиоактивных осадков». Эти испытания «подтвердили,— добавил Страусс,— что существует много факторов, включая оперативные, которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах до таких размеров, о которых до сих пор и не подозревали».

«Таким образом,— заключил Страусс,— текущие испытания (1956 г.) оказались важны не только с военной точки зрения, но и с общечеловеческой».

Под «оперативными факторами», о которых говорил Страусс, подразумевался взрыв многомегатонной водородной бомбы на большой высоте, примерно девять тысяч метров, т. е. на расстоянии, превышающем радиус громадного огненного шара, образующегося в момент взрыва. Когда взрыв происходит на высоте, превышающей этот радиус (от 5 до 6,5 километра), огненный шар не касается земли или водной поверхности и поэтому не поднимает при взрыве тысячи тонн земли или воды, зараженных радиоактивными частицами и образующих гигантское облако, дающее смертоносные осадки.

Однако предположение Страусса о том, что существует много факторов, кроме чисто оперативных, «которые позволяют уменьшить выпадение осадков при ядерных взрывах», может означать только одно — уменьшение количества используемого расщепляющегося материала, прежде всего урана, который является основным источником опасных осадков.

Эта мысль была еще. раз высказана президентом Эйзенхауэром в заявлении от 23 октября 1956 г.

«Самые последние испытания,— заявил президент,— дают нам возможность обуздать и дисциплинировать наше оружие, резко сокращая выпадение осадков и позволяя более точно направлять его на военную цель, если в этом будет необходимость. Можно надеяться на дальнейший прогресс в этом направлении».

Означает ли это, что мы создали водородную бомбу, чистую на 100%? Так как в качестве детонаторов водородных бомб служат обычные атомные бомбы и так как все атомные бомбы в зависимости от их размеров вызывают образование определенного количества осадков, то ясно, что и любая водородная бомба образует при взрыве радиоактивные осадки.

С другой стороны, основываясь на реакции ядерного синтеза, можно создать такую водородную бомбу, в которой «маленькая» атомная бомба мощностью в пятьдесят тысяч тонн тротила может поджечь водородную бомбу мощностью в пять мегатонн (пять миллионов тонн тротила). А это означает сокращение выпадения опасных осадков до 1 % общего количества выделяемой мощности вместо более 80% в «грязной» бомбе.

Конечно, конструкция «чистой» водородной бомбы засекречена. Но, основываясь на некоторых фактах, известных многим, можно догадываться, что лежит в основе процесса очищения. Короче говоря, мы знаем, что от 80 до 90% опасных радиоактивных осадков возникает при делении (т. е. расщеплении) атомов «грязного» элемента. Поэтому ясно, что для создания «чистой» бомбы необходимо удалить «грязный» элемент из процесса, происходящего внутри бомбы. Но, как будет показано в дальнейшем, это связано с огромными трудностями, которые одно время казались непреодолимыми.

Природа «грязного» элемента была впервые раскрыта в работах японских физиков, опубликовавших подробный отчет в двух томах с результатами тщательного анализа смертоносного радиоактивного пепла, который выпал на японское рыболовное судно после взрыва «грязной» водородной бомбы 1 марта 1954 г. около Бикини.

Эти исследования показали, что образование гигантского облака радиоактивной пыли, заразившего площадь в восемнадцать тысяч квадратных километров, не было вызвано присутствием в бомбе ни водорода, ни одного из двух расщепляющихся элементов — урана-235 или плутония, которые служат детонаторами в водородных бомбах.

Установлено, что благодаря странному чуду трансформации образование гигантского ядовитого грибообразного облака и более 90% взрывной силы бомбы мощностью пятнадцать мегатонн (тротиловый эквивалент пятнадцать миллионов тонн) приходятся на очень мирную разновидность урана — уран-238 — дешевый и самый распространенный вид элемента, составляющий более 99% всего природного урана.

Анализы, проведенные японцами, показали, что тайна «грязной» водородной бомбы заключается в успешном превращении урана «Доктор Джекилл» в уран «Мистер Хайд» *. При синтезе водородных элементов за одну десятимиллионную долю секунды, в течение которой бомба еще представляет единое целое, выделяется огромное количество нейтронов такой большой энергии, что они способны расщепить атомы урана-238.

В отличие от элементов обычной атомной бомбы, которые могут мгновенно взрываться при достижении сравнительно небольшой критической массы, для основного компонента водородной бомбы — урана-238 — нет предела, и это делает его особенно устрашающим для человечества. Так как уран-238 по своей природе является «мягким доктором Джекиллом» до момента взрыва, в бомбу можно поместить любое его количество в зависимости от того, какой мощности должен быть взрыв. Од- номегатонная бомба взорвет пятьдесят килограммов элемента «Джекилл и Хайд», а бомба в двадцать мегатонн— около тысячи килограммов этого «грязного» элемента.

Так как наличие вещества «Джекилл и Хайд» определяет степень загрязненности водородной бомбы (это в основном бомба из урана-238), очевидно, что единственной возможностью создать «чистую» водородную бомбу

* Названия «Доктор Джекилл» и «Мистер Хайд» взяты из фантастического рассказа Р. Стивенсона, в котором мягкий и воспитанный доктор Джекилл, выпив определенное снадобье, может превращаться в злого и распутного мистера Хайда.— Прим, переводчика.

является удаление «грязного» элемента. Но так как уран-238 образует не только 80—90% осадков, но п составляет почти 80% взрывной силы бомбы, то задача походит на предложение сделать омлет без яиц и яблочный пирог без яблок.

Единственная возможность получения «чистой» водородной бомбы, совершенно не образующей радиоактивных осадков, за исключением лишь небольшого их количества от атомной бомбы-детонатора,— это создание оружия, взрывная сила которого имеет своим источником исключительно процесс ядерного синтеза водорода. Но здесь природа выдвинула, казалось бы, непреодолимое препятствие. Для создания «чистой» водородной бомбы необходимо наличие двух тяжелых изотопов водорода — водорода-2 и водорода-3. Водород-2, или дейтерий, вдвое тяжелее обычного водорода и составляет 0,02% мировых водных запасов, из которых его можно легко выделить с помощью электричества. Но водород-3, или тритий, вес которого в три раза больше обычного водорода, исчез на Земле миллионы лет назад.

Тритий можно искусственно получить в ядерном реакторе при облучении легкого лития-6, который должен быть сначала отделен от тяжелого лития-7, составляющего 92,5% лития в природе. Нейтрон, выделяемый при делении урана-235 в реакторе, попадает в ядро лития-6, которое состоит из трех протонов и трех нейтронов. При этом образуются два газа — тритий, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов, и гелий, ядро которого состоит из двух протонов и двух нейтронов. На общую массу ядер трития и гелия приходится, таким образом, три протона и три нейтрона ядра бывшего лития-6 плюс дополнительный нейтрон, образовавшийся при делении урана.

Получение трития в большом количестве, необходимом для создания запаса «чистых» водородных бомб порядка нескольких мегатонн с взрывной силой, создаваемой исключительно за счет синтеза дейтерия и трития (не принимая во внимание взрывную силу атомной бомбы-детонатора),— процесс исключительно дорогой, требующий наличия большого числа ядерных реакторов стоимостью много миллионов долларов.

Однако, как уже отмечалось, есть основания предполагать, что наши ученые разработали простой и дешевый метод получения трития в самой бомбе в ходе процесса синтеза. Это достигается помещением в бомбу специального твердого соединения — дейтерида лития, который состоит из лития-6 и водорода-2.

Когда атомная бомба-детонатор взрывается, нейтроны, выделяемые в ходе этого процесса, попадают в литий-6 и превращают его в тритий и гелий, как об этом уже ранее говорилось. Под влиянием температуры в 50 млн.°С тритий, полученный таким образом, образует с водородом-2 неустойчивое соединение, что приводит к гигантскому взрыву, вызванному исключительно «чистым» процессом синтеза трития и дейтерия. При этом выделяется незначительное количество опасных радиоактивных осадков.