Zooloji

Nükleer patlama için kritik kütle. Çekirdek atomlarının bölünmesi

Önbelleğe alınmaz küçük zaman dilimi sırasında Gigajole enerjisini vurgulayan gizemli cihaz, uğursuz romantizmle çevrilidir. Ne söyleyeceğiniz, dünya çapında nükleer silahlar üzerindeki çalışmalar derinden sınıflandırıldı ve bomba kendisi efsaneler ve mitlerin kütlesini kapsıyordu. Onlarla sırayla uğraşmaya çalışalım.

Andrei Suvorov

Hiçbir şey bir atom bombası olarak bu ilgiye neden olmaz

Ağustos 1945. Atom bombasının gelişimi için Laboratuarda Ernest Orlando Lawrence

1954 yıl. Bikini Atoll'teki patlamadan sekiz yıl sonra, Japon bilim adamları yerel sularda yakalanan balıklardan yüksek düzeyde radyasyon keşfettiler

Kritik kitle

Herkes, zincir nükleer reaksiyonu başlatmak için kazanılması gereken belirli bir kritik kitleye sahip olduğunu duydum. Ancak gerçek nükleer patlama için, gerçekleşen bir kritik kütle yeterli değil - reaksiyon neredeyse anında durur, göze çarpan enerji için göze çarpma zamanı gelmeden önce. Birkaç kilolonne veya onlarca kilotonne içinde tam ölçekli bir patlama için, iki ya da üç ila üç ya da üç yapmanız gerekir ve dört veya beş kritik kitlesel daha iyidir.

Uranyum veya plütonyumdan iki veya daha fazla parça yapmanız ve istenen anda bağlanmak için açıkça görülüyor. Adillik uğruna, fiziğin bir nükleer bombanın tasarımı için ne zaman alındıklarında düşündüğünü söylemeliyim. Ancak gerçeklik kendi ayarlamalarını yaptı.

Gerçek şu ki, çok saf bir uranyum-235 veya plütonyum-239'umuz olsaydı, bunu yapmak mümkün olacaktır, ancak bilim adamları gerçek metallerle uğraşmak zorunda kaldılar. Doğal Uranyum'u zenginleştirme,% 90 uranyum-235 ve% 10 uranyum-238 içeren bir karışım yapabilirsiniz, Uranyum-238'in geri kalanından kurtulma girişimleri, bu malzemenin maliyetinde çok hızlı bir artışa neden olabilir (bu yüksek çağrılır) zenginleştirilmiş uranyum). Uranyum238'den uranyum-235 bölümündeki atomik reaktörde elde edilen plütonyum-239, plütonyum-240 mutlaka komplike eder.

Uranyum izotopes235 ve plütonyum239 bile denir, çünkü atomlarının çekirdekleri eşit sayıda proton (uranyum için 92 ve plütonyum için 92) ve tek sayıda nötron (sırasıyla 143 ve 145) içeriyor. Tüm tek garip ağır eleman çekirdeklerinin ortak bir mülküne sahiptir: nadiren kendiliğinden ayrılırlar (bilim adamları şöyle dedi: "kendiliğinden" diyorlar), ancak nötron çekirdeğine vurarak kolayca bölünürler.

Uranyum-238 ve Plütonium-240 - hatta bile. Aksine, pratik olarak, bölünen çekirdekten çıkan, ancak yüzlerce ya da on binlerce kez daha sıklıkla bölünerek, nötron bir arka plan oluşturan yüzlerce veya on binlerce kez ayrılmıştır. Bu arka plan, nükleer mühimmat yaratmayı çok zorlaştırır, çünkü iki şarj detayı ortaya çıkmadan önce reaksiyonun erken bir başlangıcına neden olur. Bu nedenle, bir patlama için hazırlanan kritik kütlelerin bir kısmı birbirinden yeterince uzaklaştırılmalıdır, ancak yüksek hızda bağlanmalıdır.

Celpon bombası

Bununla birlikte, 6 Ağustos 1945'te Hiroşima'ya atılan bomba, yukarıda açıklanan şemada tam olarak yapıldı. İki detay, hedef ve mermi, çok zenginleştirilmiş uranyumdan yapılmıştır. Hedef, 16 cm çapında bir silindirdi ve bir yükseklik 16 cm'dir. Merkezinde 10 cm çapında bir delik vardı. Bu deliğe göre bir mermi yapıldı. Toplam bomba 64 kg uranyum içeriyordu.

Hedef, iç tabaka, iç tabaka, çelikten dışa çıkan tungsten karbürden yapılmış bir kabukla çevriliydi. Kabuğun amacı iki katıydı: hedefe yapışırken bir kurşun tutun ve en azından Nötronların en azından uranyumdan geri alınması. Nötron reflektörü dikkate alarak, 64 kg, 2.3 kritik kitlelerdi. Nasıl çıktı, çünkü parçaların her biri subkritikti? Gerçek şu ki, orta kısmı silindirden çıkararak, ortalama yoğunluğunu azaltan ve kritik kütlenin değerini azaltır. Böylece, bu parçanın kütlesi, sağlam bir metal parçası için kritik kütleyi aşabilir. Ancak, merminin kütlesini arttırmak imkansızdır, çünkü katı olmalıdır.

Hedef ve mermi parçalardan toplandı: küçük bir yüksekliğin birkaç yüzüğünün bir hedefi ve altı rondeladan bir mermi. Sebep basittir - uranyumdan kütükler büyüklüğünde, çünkü iş parçasının imalatında (döküm, basılması), toplam uranyum miktarı kritik kütleye yaklaşmamalıdır. Kurşun, ince duvarlı bir paslanmaz çelik kılıf içine, bir hedef kabuk gibi bir tungsten karbür kapağı ile kapatıldı.

Hedefin merkezine bir kurşun göndermek için, 76,2 mm'lik kalibreli olağan uçak karşıtı silah tabancasının gövdesini kullanmaya karar verdiler. Bu nedenle, bu türün bombasının bazen topsal montajın bombası olarak adlandırılır. Bagaj, içten 100 mm'den sıkıcıydı, böylece böyle sıradışı bir mermi buna girdi. Namlunun uzunluğu 180 cm idi. Şarj odasında, yaklaşık 300 m / s hızında bir mermi ateşleyen sıradan bir dumansız toz yüklendi. Ve gövdenin diğer ucu, hedef kabuğundaki deliğe bastırdı.

Bu tasarımın çok fazla kusur vardı.

Canavarlıkla tehlikeli oldu: Barut haznenin şarj odasına yüklendikten sonra, onu görmezden gelebilecek herhangi bir kaza, bir bomba patlamasına tam kapasitede patlamaya yol açacaktır. Bu nedenle, uçak hedefe ayrıldığında pyroxilina zaten havadaydı.

Uçak kazası yaptığında, uranyum parçaları bir toz olmadan bağlanabilir, sadece zeminin güçlü bir etkisinden bağlanabilir. Bundan kaçınmak için, kurşun çapı, bagajdaki kanal çapından daha büyük bir milimetre idi.

Bomba suya düşerse, sudaki nötronları yavaşlatması nedeniyle, reaksiyon parçaları birleştirmeden bile başlayabilir. Doğru, nükleer patlama olası değildir, ancak uranyumun büyük bir bölgeye ve radyoaktif enfeksiyona çarpması ile termal bir patlama olurdu.

Böyle bir tasarımın bombasının uzunluğu iki metreyi aştı ve aslında sigorta edilemez. Sonuçta, kritik durum elde edildi ve merminin hala iyi bir yarım metre olduğu zaman reaksiyon başladı!

Son olarak, bu bomba çok israfiydi: Uranyumun% 1'inden azının içinde tepki vermeyi başardı!

Cannon-bombanın onuru tam olarak bir şeydi: işe yaramadı. O deneyimsiz bile değildi! Fakat Amerikalılar bir plütonyum bomba deneyimlemiş olmalı: çok Kasım ve tasarımı zordu.

Plütonyum futbol topu

Plütonium-240'ın takvimi bile olduğu ortaya çıktığında, plütonyum bombasının topu montajını imkansız hale getirir. Plütonyum patlayıcılarının anahtarı, daha sonra en ünlü "nükleer casus" olan bir kişiyi buldular, İngiliz fizikçi Claus Fuchs.

Daha sonra "buflosion" adını aldığı fikri, patlayıcı lensler olarak adlandırılan atıklarıyla, birbirinden uzaklaşan bir küresel çarpıcı şok dalgası oluşturmaktı. Bu şok dalgası, yoğunluğunun iki kere olduğu için bir plütonyum parçasını sıkmak zorunda kaldı.

Yoğunluktaki düşüş kritik kütlelerde bir artışa neden olursa, yoğunluktaki artış azalmalıdır! Plütonyum için bu özellikle ilgilidir. Plütonyum - malzeme çok spesifiktir. Erime noktasından odaya kadar bir plütonyum parçasını boğurken, dört fazlı geçişe geçer. Sonunda (yaklaşık 122 derece), yoğunluğu% 10 oranında artmaktadır. Aynı zamanda, herhangi bir döküm kaçınılmaz olarak çatlama. Bunu önlemek için, plütonyum dop bazı üç değerli bir metal içine, daha sonra stabil bir durum haline gelir. Alüminyum kullanılabilir, ancak 1945'te onların çürümeleri sırasında plütonyum çekirdeklerden çıkan alfa parçacıklarının, alüminyum çekirdeğin serbest nötronlarından dolayı, zaten farkedilen nötron arka planını artıracak, bu yüzden ilk atom bombasında Gallium kullanılmıştır.

% 98 Plütonium-239,% 0.9 Plütonium-240 ve% 0.8 Galyum içeren bir alaşımdan, sadece 9 cm çapında bir top ve yaklaşık 6.5 kg ağırlığındadır. Topun merkezinde, çapı 2 cm olan bir boşluk vardı ve üç parçadan oluşuyordu: iki yarım ve 2 cm çapında silindiri. Bu silindir, başlatıcının içine sokulabileceği bir fiş olarak görev yaptı. İç boşluk - bombalanırken tetiklenen nötronların kaynağı. Her üç detayın da nickeleyle olması gerekiyordu, çünkü plütonyum hava ve su ile çok aktif olarak oksitlendi ve insan vücudu enjekte edildiğinde son derece tehlikelidir.

Top, doğal uranyum238'den bir nötron reflektörü ile çevrili ve 7 cm kalınlığında ve 120 kg ağırlığında. Uranyum, hızlı nötronların iyi bir reflektörüdür ve monte edilmiş formda, sistem sadece biraz subkritikti, bu yüzden plütonyum tüpü, kadmiyum, emici nötronlar yerine yerleştirildi. Reflektör, reaksiyon sırasında kritik tertibatın tüm detaylarını da tutmaya, aksi takdirde plütonyumun çoğu, nükleer reaksiyona katılmak için zamana sahip değil.

Sonra 120 kg ağırlığındaki 11.5 santimetrekaryum alüminyum alaşım tabakası vardı. Katmanın amacı, lenslerin lensler üzerindeki aydınlanma ile aynıdır: Patlayıcı dalganın uranyum-plütonyum düzeneğine nüfuz ettiğinden ve etkilenmediğinden emin olun. Bu yansıma, patlayıcı ve uranyum yoğunluklarındaki büyük fark nedeniyle oluşur (yaklaşık 1:10). Ek olarak, bir dökme dalgası şok dalgasındadır, sözde Taylor etkisi devam eder. Alüminyum tabaka, patlayıcıların etkisini azaltmış olan vakum dalgasını zayıflattı. Alüminyum, uranyum-238'in dağılmasından kaynaklanan alüminyum atomlarının çekirdeğinden çıkan nötronları emen, nötronları emeldi.

Sonunda, dışında çok "patlayıcı lensler" idi. 32 (20 altıgen ve 12 beş işaretli) vardı, bir futbol topu gibi bir yapı kurdular. Her lens üç bölümden oluşuyordu ve ortalama özel bir "yavaş" patlayıcı ve dış ve dahili - "Hızlı" dan yapıldı. Dış kısım dışarıda küreseldir, ancak içeride birikimsel bir ücret karşılığında, bu sadece farklı olduğunu belirten konik bir yakalama vardı. Bu koni yavaş patlayıcı ile dolduruldu ve patlayıcı dalganın kırılması, geleneksel bir ışık dalgası gibi bölümün arayüzüne yansıtıldı. Ancak buradaki benzerlik çok şartlı. Özünde, bu koninin şekli, bir nükleer bombanın gerçek sırlarından biridir.

40'lı yılların ortalarında, dünyada böyle bir bilgisayar yoktu, bu da bu tür lenslerin formunu hesaplamanın mümkün olacağı ve asıl şey uygun bir teori bile değildi. Bu nedenle, yalnızca deneme ve hata yöntemiyle yapıldı. Binlerce patlamayı daha fazla harcamak zorunda kaldım - sadece yerine getirmedi, ancak patlayıcı dalganın parametrelerini kaydettirerek özel yüksek hızlı odaların fotoğrafını çek. Düşük versiyonun yapıldığı zaman patlayıcının çok basit olduğu ortaya çıktı ve eski sonuçları kuvvetle ayarlamak gerekiyordu.

Formun doğruluğu, bir milimetreden daha az bir hata gözlemlemek için gerekliydi ve patlayıcıların kompozisyonu ve homojenliği son derece özgün bir şekilde dayanır. Sadece döküm için parçaları üretmek mümkündü, bu yüzden tüm patlayıcılar uygun değildi. Hızlı patlayıcı bir hekzojen ve trotil karışımıydı ve hekzojen iki kat daha fazlaydı. Yavaş - aynı troil, ancak inert baryum nitrat eklenmesiyle. Patlama dalgasının ilk patlayıcıdaki hızı 7.9 km / s olup, ikincisi ise 4.9 km / s.

Detonatörler, her lensin dış yüzeyinin ortasına monte edildi. Tüm 32 patlayanların hepsi aynı anda hassasiyetle çalışmak zorunda kaldı - 10 nanosaniye, yani bir saniyenin milyar doları! Böylece, şok dalgasının ön kısmı 0.1 mm'den daha fazla bozulmamalıdır. Aynı doğrulukla, lenslerin konjugat yüzeylerini birleştirmek gerekiyordu ve sonuçta, imalatlarının hatası on kat daha fazla oldu! Hataları telafi etmek için telafi etmek ve çok tuvalet kağıdı ve viski harcamak zorunda kaldım. Ancak sistem teorik modele çok benziyor.

Yeni patlayıcı icat etmek zorunda kaldım: Eski, uygun senkronizasyon sağlamadı. Güçlü bir darbe altında patlayan elektrik akımları temelinde yapıldı. Operasyonları için, pilin 32 yüksek voltajlı kapasitörden ve aynı sayıda yüksek hızlı tutucudan ve her bir patlama için bir tane olması gerekiyordu. Tüm sistem, kapasitörler için piller ve şarj cihazı ile birlikte, yaklaşık 200 kg ilk bombada tartılır. Bununla birlikte, 2,5 tona geçilen patlayıcıların ağırlığına kıyasla, birazdı.

Son olarak, tüm tasarım, geniş bir kemerden ve iki kapaktan oluşan bir Duralumin küresel durumuna yerleştirildi - üst ve alt, tüm bu parçalar cıvatalarda toplandı. Bombanın tasarımı, plütonyum çekirdeği olmadan monte etmesine izin verdi. Plütonu uranyum reflektörünün bir parçası ile birlikte yerleştirilmesi için, durumun üst kapağını sökün ve bir patlayıcı lens çıkardı.

Japonya ile savaş sonuna gitti ve Amerikalılar çok acelesideydi. Ancak bulanıklık bombası yaşamak için gereklidi. Bu işlem "Trinity" ("Trinity") kod adı atandı. Evet, atom bombası, tanrılardan daha erken temin edilebilen gücü göstermekti.

Parlak başarı

Test Odası New Mexico'da seçildi, kasabada Pitoresk Geornadaddel Muerto'nun (ölüm yolu) - bölge Alamago'nun topçu poligonuna dahil edildi. Bomba 11 Temmuz 1945'te toplanmaya başladı. On dördüncü temmuz ayında, 30 m yüksekliğe sahip özel inşa edilmiş bir kulein tepesine, sökücülere bağlı kabloların üstüne yükseltildi ve çok sayıda ölçüm cihazı ile ilişkili son hazırlık aşamalarına başladı. 16 Temmuz 1945'te, yarım yılda, cihaz üflendi.

Patlamanın ortasındaki sıcaklık birkaç milyon dereceye ulaşır, bu nedenle nükleer patlamanın salgınının güneşten çok daha parlaktır. Ateş topu birkaç saniye tutar, sonra yükselmeye başlar, kararır, beyazdan turuncu olur, sonra ünlü nükleer mantar oluşur. İlk mantar bulutu 11 km'lik bir yüksekliğe yükseldi.

Patlamanın enerjisi, trotil eşdeğeri 20 CT'den fazlaydı. Ölçüm ekipmanlarının çoğu yok edildi, çünkü fizikçiler 510 tonda hesaplandı ve tekniği çok yakın. Aksi takdirde, başarılı, parlak bir başarıdı!

Ancak Amerikalılar arazinin beklenmedik radyoaktif kirlenti. Radyoaktif yağışın eğitimi 160 km kuzeydoğu. Küçük bir kasabadan Bingham, nüfusun bir bölümünü boşaltmak zorunda kaldı, ancak en az beş yerel sakin, 5760 x ışınlarına kadar bir doz aldı.

Enfeksiyondan kaçınmak için, bomba oldukça yüksek bir rakımda, en az bir kilometrelik bir buçukta patlamalı, daha sonra radyoaktif ayrışma ürünleri yüz binlerce veya hatta bir alanda dağıtılır. Milyonlarca kilometrekare ve küresel bir radyasyon kökeninde çözünür.

Böyle bir tasarımın ikinci bombası, 9 Ağustos'ta Nagasaki'de bu testten 24 gün sonra ve Hiroşima'nın bombardımanından sonraki üç gün sonra sıfırlandı. O zamandan beri, neredeyse tüm atomik mühimmat, patlama teknolojisini kullanır. 29 Ağustos 1949'da test edilen RDS-1'in ilk Sovyet bombası aynı şemaya göre yapıldı.

Nükleer tehlikeli bölme maddeleriyle güvenli çalışma için, ekipman parametreleri daha az kritik olmalıdır. Nükleer güvenliğin düzenleyici parametreleri olarak kullanılırken: nükleer tehlikeli bölme malzemesinin miktarı, konsantrasyonu ve hacmi; Silindirik bir şekle sahip ekipmanın çapı; Bir tabak şekli olan ekipman için düz katman kalınlığı. Normatif parametre, daha az kritik olan ve ekipmanın çalışması sırasında aşılmaması gereken geçerli bir parametreye dayanarak ayarlanır. Bu durumda, özelliklerin kritik parametreleri etkilediği, kesinlikle tanımlanmış sınırlardır. Aşağıdaki geçerli parametreler kullanılır: M ekstra, Ses seviyesi V ekstra, çap, DEFT, Katman kalınlığı T ekleme.

Kritik parametrelerin nükleer tehlikeli bölünmüş nükledin konsantrasyonundan bağımlılığını kullanarak, kritik parametrenin değeri, herhangi bir konsantrasyonda imkansız olduğu, aşağıda belirlenir. Örneğin, plütonyum tuzlarının ve zenginleştirilmiş uranyum, kritik kütle, hacim, sonsuz silindir çapı, sonsuz düz bir tabakanın kalınlığı, en uygun yavaşlama alanında minimum sahiptir. Metal zenginleştirilmiş uranyumun su ile karışımları için, çözeltiler için kritik kütle, optimal yavaşlama alanında ve kritik hacim, sonsuz silindirin çapı, sonsuz düz katmanın kalınlığı yüksek zenginleştirme ile belirgin bir minimuma sahiptir. (\u003e% 35) bir moderatörün yokluğunda minimum değerlere sahiptir (R N / R5 \u003d 0); % 35'in altındaki zenginleştirme için, karışımın kritik parametreleri en uygun yavaşlamaya sahiptir. Açıkçası, minimum kritik parametreler temelinde oluşturulan parametreler, konsantrasyon değişim aralığı boyunca güvenlik sağlar. Bu parametreler güvenli olarak adlandırılır, minimum kritik parametrelerden daha azdır. Aşağıdaki güvenli parametreler kullanılır: miktar, konsantrasyon, hacim, çap, katman kalınlığı.

İzin verilen parametreye dayanan sistemin nükleer güvenliğini sağladığında, tanımlanmış nükledin konsantrasyonu, güvenli bir parametre kullanırken, konsantrasyonda kısıtlama yoktur (veya tarafından), konsantrasyonda herhangi bir kısıtlama yoktur (veya Geciktirici sayısı) üst üste gelmez.

2 kritik Massa

Zincirleme tepkisi olmayacak, dört ilave bir yarışmanın sonucuna bağlıdır:

(1) Uranyumdan ayrılış nötronu,

(2) bölünmeden nötron uranyum yakalayın,

(3) nötron safsızlıkları yakalayın.

(4) bölünme ile nötron uranyum yakalayın.

İlk üç işlemdeki nötronların kaybı dördüncüde serbest bırakılan nötronların miktarından daha azsa, zincir reaksiyonu meydana gelir; Aksi takdirde, imkansızdır. İlk üç işlemden çok muhtemel ise, bölünme sırasında serbest bırakılan nötronların fazlalığı reaksiyonun devamını sağlamayacağı açıktır. Örneğin, işlem olasılığı (2) (2) (2) uranyum yakalama) bölünme ile yakalanma olasılığı daha yüksek olduğunda, zincir reaksiyonu imkansızdır. Ek zorluk izotopik doğal uranyum tanıtır: sırasıyla 0.006, 0,7 ve% 99,3 katkısı olan üç izotoptan oluşur: 234 u, 235 u ve 238 u. İşlemlerin (2) ve (4) olasılıklarının farklı izotoplar için farklı olması ve farklı şekillerde nötron enerjisine bağlı olması önemlidir.

Çeşitli süreçlerin rekabetini, zincir sürecinin özünde kalkınma açısından değerlendirmek için, çekirdekleri bölme, "kritik kütle" kavramı tanıtıldı.

Kritik kitle- Kendi kendine sürdürülen bir nükleer zincir fisyon reaksiyonunun akışını sağlayan bölme maddesinin minimum kütlesi. Kritik bir kütle, yarı-bölünme varlığının bir döneminden daha azdır ve çalışma elemanının teslim edilen izotop tarafından zenginleştirilmesi daha yüksektir.

Kritik kitle -bir bölümün kendine sürdürülebilir bir zincir reaksiyonu başlatmak için gerekli olan asgari miktarda fisile madde miktarı. Böyle bir maddede nötron üremesi katsayısı birine eşittir.

Kritik kitle- Kritik durumda olan reaktör maddenin kütlesi.

Bir nükleer reaktörün kritik boyutları- Reaktörün aktif bölgesinin en küçük boyutları, nükleer yakıt bölümünün kendiliğinden sürekli bir reaksiyonunun hala yapılabilir. Genellikle kritik boyut altında, aktif bölgenin kritik hacmini alın.

Nükleer reaktörün kritik hacmi- Kritik durumda reaktörün aktif bölgesinin hacmi.

Uranyumdan çıkan nötronların göreceli sayıları yeniden boyutlandırma ve biçimlendirerek azaltılabilir. Kürede, yüzey etkileri kare ile orantılıdır ve yarıçapın toplu küpüdür. Uranyumdan çıkış nötronları, yüzeyin değerine bağlı olarak bir yüzey etkisidir; Malzemeyle işgal edilen malzeme boyunca bölünme ile yakalama ve bu nedenle

toplu etkisi. Uranyumun miktarı ne kadar yüksek olursa, nötronların uranyumun hacmindeki ayrılmasının, bölünme ile yakalanmaların üzerinde geçerli olması ve zincir reaksiyonunun önlenmesi. Bölümsüz nöbetler üzerindeki nötronların kaybı, bölünmeyle yakalanırken nötronların serbest bırakılması gibi bir surround etkisidir, böylece boyutlardaki artış göreceli önemini değiştirmez.

Uranyum içeren bir cihazın kritik boyutları, doğrulukta serbest bırakılan nötron miktarının, ayrılış ve nöbetler nedeniyle, bölünme eşlik etmeyen nöbetler nedeniyle zararlarına eşit olduğu boyutlar olarak tanımlanabilir. Başka bir deyişle, eğer boyutlar daha az kritikse, o zaman, tanım gereği, zincir reaksiyonu gelişemez.

Sadece tuhaf izotoplar kritik bir kütle oluşturabilir. Sadece 235 u doğada bulunur ve 239 PU ve 233 u yapay, nükleer bir reaktörde oluşturulur (Nuclei 238 U ile nötron yakalamanın bir sonucu olarak)

ve 232 inci iki sonraki β - bozulması ile).

İÇİNDE bununla birlikte, doğal uranyum zinciri bölünmesi reaksiyonu, ancak gibi izotoplarda, herhangi bir sayıda uranyum ile gelişemez.235 u ve 239 PU zincir işlemi nispeten kolayca elde edilir. Nötron geciktiricinin varlığında, zincir reaksiyonu doğal uranyumda gider.

Zincir reaksiyonunun uygulanması için bir önkoşul, yeterince büyük miktarda fissil maddenin varlığıdır, çünkü o zamandan beri küçük boyutlarda numunelerde, çoğu nötronun herhangi bir çekirdeğe çarpmadan numuneden uçar. Nükleer patlamanın zincir reaksiyonu ulaşıldığında oluşur

bazı kritik kütlelerin serbest kalemi.

Örneğin, nötron düşen 235 u, bölünebilen bir madde parçası olmasına izin verin. Bu nötron, işe yaramaz bir şekilde maddeyi emer ya da preproeding, dış yüzeyden serbest bırakılacaktır. Bir sonraki adımda olacağı önemlidir - ortalama nötron sayısı azalır veya azalır, yani. Zincir reaksiyonunu zayıflatacağız ya da geliştireceğiz, yani. Sistem subkritik veya süperkritik (patlayıcı) durumunda olacaktır. Nötron ayrılma boyutunda (bir top yarıçapı için) düzenlendiğinden, kritik boyut (ve kütle) kavramı meydana gelir. Patlamanın gelişimi için, boyut daha kritik olmalıdır.

Bölme sisteminin kritik boyutu, nötron kilometresinin uzunluğu fissile malzemesinde bilinirse tahmin edilebilir.

Nötron, madde boyunca uçan, zaman zaman çekirdeğe bakar, enine kesitini görüyor gibi görünüyor. Σ \u003d 10-24 cm2 (çubuk) çekirdeğinin kesitinin boyutu. N, bir kübik santimetrede çekirdek sayısı ise, L \u003d 1 / N Σ kombinasyonu nükleer reaksiyona göre nötron kilometresinin ortalama uzunluğunu verir. Nötronun uzunluğu, kriter değerini değerlendirmek için başlangıç \u200b\u200bnoktası olarak hizmet edebilecek tek boyutlu değerdir. Herhangi bir fiziksel teoride, benzerlik yöntemleri, sırayla boyutsal değerlerin boyutsuz kombinasyonlarından, sistemin özellikleri ve maddeden oluşur. Çok boyutsuz

numara, bir parça keçe malzemesinin yarıçapının, BT noktalarındaki kilometrenin uzunluğuna oranıdır. Eğer birimin boyutsuz sayısının ve tipik n \u003d 1023, l \u003d 10 cm değerindeki çalışmanın uzunluğunun olduğunu varsayarsak

(Σ \u003d 1 için) (genellikle Σ genellikle 1'den daha yüksektir, bu nedenle kritik kütle değerlendirmemizden daha azdır). Kritik kütle, beton nüklid reaksiyonunun enine kesitine bağlıdır. Öyleyse, bir atom bombasının oluşturulması için, yaklaşık 3 kg plütonyum veya 8 kg 235 u (uygulanmış bir diyagramla ve saf 235 u), yaklaşık 50 kg silah uranyum gereklidir (uranyum yoğunluğu 1,895 · Toplu yarıçapın 104 kg / m3'ü, böyle bir kütle, şaşırtıcı bir şekilde değerlendirmemizle çakışan yaklaşık 8,5 cm'dir.

R \u003d l \u003d 10 cm).

Şimdi şimdi bir parçanın kritik büyüklüğünü hesaplamak için bir katı formülü geri çekecekler.

Bilindiği gibi, uranyum çekirdeğinin çürümesinde, birkaç serbest nötron oluşur. Bazıları numuneden ayrılır ve kısım, diğer çekirdekler tarafından emilir, bölümlerine neden olur. Zincir reaksiyonu, numunedeki nötronların sayısı ilçe benzeri büyümeye başlarsa oluşur. Kritik kütleyi belirlemek için, nötron difüzyon denklemini kullanabilirsiniz:

	∂c.	D C + β c
	∂t.

burada C nötron konsantrasyonu, β\u003e 0 - nötron reaktivitesinin reaksiyon hızı (sabit radyoaktif çürüme benzer şekilde, nötron difüzyonunun 1 / s'sine sahip, d-verimliliği,

Numunenin bir RADIUS R ile bir top paylaşmasına izin verin. Ardından, Sınır Durumunu Tatlandıran Denklem Çözümünü (1) bulmalıyız: C (r, t) \u003d 0.

C \u003d ν e β t'yi değiştireceğiz, sonra

∂c.

∂ν

ν \u003d D.

+ βν E.

∂t.

Klasik bir termal iletkenlik denklemi aldı:

∂ν

D ν.

∂t.

Bu denklemin çözümü iyi bilinmektedir

π 2 n 2

ν (r, t) \u003d

günah π n tekrar

2 N.

β −

C (r, t) \u003d

günah π n tekrar

r n \u003d 1

Zincir reaksiyonu durumun altına girecek (yani

C (r, t)

t → ∞ → ∞) en azından bir N katsayısında

bir gösterge pozitiftir.

Eğer β - π 2 n2 d\u003e 0 ise,

bu β\u003e π 2 n2 d ve kürenin kritik yarıçapı:

R \u003d π n

Eğer π.

≥ R, ne de n sergi edilmeyeceği gibi

Eğer π.

< R , то хотя бы при одном n мы получим растущую экспоненту.

Kendimizi Serinin ilk üyesine kısıtlıyoruz, n \u003d 1:

R \u003d π.

Kritik kitle:

M \u003d ρ v \u003d ρ

Zincir reaksiyonunun meydana geldiği topun yarıçapının minimum değeri denir

kritik yarıçap ve karşılık gelen topun kütlesi -kritik kitle.

R değerini değiştirmek, kritik kütleyi hesaplamak için bir formül elde ediyoruz:

M KR \u003d ρπ 4 4 D 2 (9) 3 β

Kritik kütlenin büyüklüğü, numunenin şekline, nötron üreme katsayısına ve nötron difüzyon katsayısına bağlıdır. Tanımları karmaşık bir deneysel görevdir, bu nedenle ortaya çıkan formül belirtilen katsayıları belirlemek için kullanılır ve yapılan hesaplamalar, kritik bir kütlenin varlığının kanıtıdır.

Numune numunesinin rolü açıktır: yüzeyinden ayrılan nötronların yüzdesinin büyüklüğünde bir azalma, böylece küçük (aşağıdaki kritik!) Örnek boyutlarında, zincir reaksiyonu arasında olumlu bir ilişki ile bile imkansız hale gelir. Emilim ve nötron oluşum işlemlerinin işlemleri.

Çok zenginleştirilmiş uranyum için, kritik kütlenin değeri yaklaşık 52 kg, silah plütonium için - 11 kg. Nükleer malzemelerin korunmasına ilişkin düzenleyici belgelerde kritik kütleler şunları belirtilir: 5 kg 235 u veya 2 kg plütonyum (uygulanmış bir atomik bomba devresi için). Bir top şeması için kritik kitleler çok daha büyük. Bu değerlere dayanarak, maddelerin teröristlerin saldırısından ayrılmanın korunmasının yoğunluğu inşa edilmektedir.

Yorum Yap. Metalik uranyum sisteminin kritik kütlesi, zenginleştirmenin% 93,5'inin (% 93.5 235 U;% 6.5 238 U), bir reflektör olmadan 52 kg'a eşittir ve sistemin berilyum oksitten bir nötron reflektörüyle çevrildiğinde 8,9 kg'a eşittir. Sulu uranyum çözeltisinin kritik kütlesi yaklaşık 5 kg'dır.

Kritik kütlenin değeri, maddenin (bölünme ve radyasyon yakalama bölümleri gibi), yoğunluktan, safsızlık sayısının, ürünün formlarını ve ortamdan kaynaklanmasına bağlıdır. Örneğin, nötron reflektörlerinin varlığı kritik kütleyi büyük ölçüde azaltabilir. Belirli bir bölme maddesi için, kritik kütle olan malzeme miktarı, geniş bir aralıkta değişebilir ve reflektörün yoğunluğuna, özelliklerine (malzeme tipi ve kalınlığına) yanı sıra herhangi bir inert seyrelticinin doğası ve yüzdesine bağlıdır. (uranyum oksitteki oksijen gibi, kısmen zenginleştirilmiş 235 u veya kimyasal safsızlıkta 238 u).

Karşılaştırmak için, bazı standart yoğunluğa sahip birkaç malzeme türü için bir reflektör olmadan kritik ampuller getireceğiz.

Karşılaştırma için, aşağıdaki kritik kütlelerin örneklerini veriyoruz: 10 kg 239 PU, alfa aşamasında metal

(19.86 g / cm3'ün yoğunluğu); 52 kg% 94% 235 U (% 238 U), metal (18.72 g / cm yoğunluk); 110 kg Uo2 (% 94 235 u)

kristalin halindeki bir yoğunlukta 11 g / cm3; Kristalinde yoğunluğu olan 35 kg PUO2 (% 94 239 PU)

form 11.4 g / cm3. Sudaki saf nükleidlerin nötronların su reflektörü olan en küçük kritik kütle çözeltileri en küçük kritik kütleye sahiptir. 235 u için kritik kütle 0.8 kg, 239 PU - 0.5 kg, 251 cf için -

Kritik kütle m, eleştirel bir uzunluk L: M LX ile ilişkilidir, burada X, numunenin şekline bağlıdır ve 2 ila 3 arasında uzanır. Formdaki bağımlılık, yüzey boyunca nötron sızıntısı ile ilişkilidir: Yüzey daha büyük, kritik kitle artar. Asgari kritik kütleye sahip bir örnek bir topun şekli vardır. Masa. 5. Nükleer bölünme yeteneğine sahip saf izotopların temel tahmini özellikleri

							Nötron
	Elde etmek		Kritik	Yoğunluk	Sıcaklık	Isınma	doğal
	Elde etmek	semis	Kritik	Yoğunluk	Sıcaklık	Isınma	doğal
	(bir kaynak)	semis		g / cm³	erime ° S.
		T 1/2.					105 (kg · s)
231pa.
232u	Reaktör tarafından
232u
	nötron
233u
235u	Doğal	7,038 × 108 yıl

236u		2,3416 × 107 yıl? kilogram
237np.		2.14 × 107 yıl
236pu.
238pu
239pu
240PU.
241pu
242pu.
241:00
242mam
243mam
243
243cm
244cm.
245cm.
246cm.
247cm.		1.56 × 107 yıl
248 cm
249cf.
250cf.
251cf.
252cf.

Bazı elementlerin izotoplarının kritik parametreleri hakkında daha fazla ayrıntı ile uğraşalım. Uranyum ile başlayalım.

Bahsedildiği gibi, 235 u (% 0.72%), termal nötronların (Σ F \u003d 583 ahır) etkisiyle bölündüğü için, "termal ventilasyon eşdeğeri" 2 × 107 kW × H / k. Bu nedenle, a-bel 235 U'ya ek olarak, kendiliğinden bölünmüştür (t 1/2 \u003d 3.5 x 1017 yıl), nötronlar her zaman uranyum kütlesinde bulunur, bu da ortaya çıkması için koşullar yaratmanın mümkün olduğu anlamına gelir. Bölümün kendi kendine sürdürülmesi zincir reaksiyonu. Metalik uranyum için% 93,5 kritik kütlenin eşitlenmesi ile eşit: reflektör olmadan 51 kg; Berilyum oksitten reflektörlü 8.9 kg; Tam su reflektörüyle 21.8 kg. Homojen uranyum karışımlarının kritik parametreleri ve bileşikleri verilmiştir.

Plütonyum izotoplarının kritik parametreleri: 239 PU: M KR \u003d 9.6 kg, 241 PU: M KR \u003d 6.2 kg, 238 PU: M KR \u003d 12 ila 7.45 kg. İzotopların karışımları en büyük ilgi alanıdır: 238 PU, 239 PU, 240 PU, 241 PU. Geniş spesifik enerji sürümü 238 PU, metalin havadaki oksidasyonuna yol açar, bu nedenle o kadarıyla oksitler şeklinde kullanması muhtemeldir. 238 PU alındığında, eşlik eden izotop 239 PU'dur. Bu izotopların karışımdaki oranı, hem geciktirici içeriğini değiştirirken kritik parametrelerin değerini hem de bağımlılıklarını belirler. Naked 238 PU'lik çıplak bir metal küresi için kritik kütlenin çeşitli değerlendirmeleri, 239 PU için kritik kütleye kıyasla 12 ila 7.45 kg'lık değerler 9,6 kg'a eşittir. Çekirdek 239 PU, tek sayıda nötrons içerdiğinden, su sistemine su eklendiğinde kritik kütle azalır. Su eklerken, 238 PUN'un kritik kütlesi artar. Bu izotopların bir karışımı için, su eklemenin toplam etkisi izotopların oranına bağlıdır. 239 PU'ya eşit,% 37'ye eşit veya daha az, izotopların karışımının kritik kütlesi 239 PU ve 238 PU, su eklendiğinde azalmaz. Bu durumda, izin verilen dioksitler 239 PU-238 PU 8 kg'dır. Diğerleriyle

dioksit 238 PU ve% 239 PU minimum değerinin oranlar, saf 239 PU için saf 239 PU ila 24.6 kg için 500 g arasında değişmektedir.

Masa. 6. Eleştirel kitleye ve kritik uranyumun bağımlılığı 235 ABD'nin zenginleştirilmesinden.

Not. Ben homojen metalik bir uranyum ve su karışımıdır; II - homojen bir uranyum ve su dioksit karışımı; III - SO ÇÖZÜMÜ SUDA URANFLUORIDE; IV - suda bir uranitrat çözeltisi. * Grafik enterpolasyonu kullanılarak elde edilen veriler.

Tek sayısız nötron içeren bir başka izotop 241 PU'dur. 241 PU için kritik kütlenin minimum değeri, 30 g / l konsantrasyonunda sulu çözeltilerde elde edilir ve 232 kg'dır. 241 irin alındıktan sonra, 240 PU her zaman onu aşmayan ışınlanmış yakıttan eşlik eder. İzotopların bir karışımında eşit bir nüklid oranı ile, 241 PU'nun asgari kritik kütlesi, 239 PU'nın kritik kütlesini aşmaktadır. Bu nedenle, İzotop 241 PU'nın minimum kritik kütlesi ile ilgili olarak

İzotopların karışımında eşit miktarlar varsa nükleer güvenliğin hiçbiri 239 PU ile değiştirilemez.

241 PU ve 240 PU.

Masa. 7. Uranyumun minimum kritik parametreleri% 100'den 233 U'ya zenginleşen.

Şimdi izotopların Amerikalısının kritik özelliklerini göz önünde bulunduruyoruz. 241 AM ve 2433 AM izotoplarının bir karışımındaki varlığı, 242 m'lik kritik kütleyi arttırır. Sulu çözeltiler için, sistemin her zaman subkritik olduğu bir izotop oranı vardır. 241 AM ve 242 m'lik bir karışımda 242 m'lik bir kütle içeriği ile, sistemin% 5'ten az olması, sistemlerin çözeltilerde amerium konsantrasyonuna ve 2500 g / l'ye eşit su dioksitin mekanik karışımlarına kadar düşük olmaya devam eder. 243 242 milyon ile karışımdayım da artar

karışımın kritik kitlesi, ancak daha az ölçüde, çünkü termal nötronların kavrayışının 243'ün 241'inden daha düşük bir büyüklük sırasına göre

Masa. 8. Homojen Plütonyumun Kritik Parametreleri (239 PU + 240 PU) Küresel Montajlar.

Masa. 9. Kritik kütlelerin ve hacimin plütonyum bileşikleri için * plütonyumun izotopik bileşiminden bağımlılığı

* Ana nuclide 94 239 PU.

Not. Ben homojen bir metal plütonyum ve su karışımıdır; II - homojen bir plütonyum ve su dioksit karışımı; İiigomojen oksalat plütonyum ve su karışımı; IV - Suyun içinde plütonyum nitrat çözeltisi.

Masa. 10. 242 m'lik minimum kritik kritik kütleye bağımlılığı 242 m ve 241 am (kritik kütle, bir su reflektörlü küresel geometride AMO2 + H2 O için hesaplanır):

	Kritik Mass 242 m am, g

245 cm'lik küçük bir kütle fraksiyonu ile, 244 cm'nin ayrıca geciktirici olmayan sistemlerde sonlu kritik bir kitleye sahip olduğu akılda tutulmalıdır. Tuhaf sayıda nötron içeren diğer kür izotopları, birkaç kez 245 cm'den büyük miktarda kritik kütleye sahiptir. CMO2 + H2, 243 cm izotop karışımında, yaklaşık 108 g, 247 cm - yaklaşık 1170 ile en az kritik kritik kütleye sahiptir.

kritik kütle, 1 g 245 cm'nin 3 g 243 cm veya 30 g 247 cm'ye eşdeğer olduğu varsayılabilir. 245 cm'lik minimum kritik kütle, G ve CMO2 + için 244 cm ve 245 cm'lik bir izotop karışımında 245 cm içeriğine bağlı olarak

H2, formül tarafından oldukça iyi tarif edilir

	M k \u003d 35,5 +
		ξ + 0.003.

nerede ξ, tedavi izotoplarının bir karışımında 245 cm'lik bir kütle fraksiyonudur.

Kritik kütle, fisyon reaksiyonunun enine kesitine bağlıdır. Silahlar oluştururken, her türlü püf noktaları patlama için gereken kritik kütleyi azaltabilir. Böylece, atomik bir bomba oluşturmak için 8 kg uranyum-235 oluşturmak gerekir (uygulanmış bir şema ile ve saf uranyum-235 durumunda; uranyum-235'ün% 90'ını kullanırken ve bir atom bombasının bir tunny şemasında En az 45 kg silah uranyum gerektirir). Kritik kütle, bölen maddenin numunesini, nötronların, örneğin berilyum veya doğal uranyum yansıtan bir malzeme tabakası ile çevreleyen önemli ölçüde azaltılabilir. Reflektör, numunenin yüzeyinden ayrılan nötronların önemli bir bölümünü döndürür. Örneğin, Uranyum, Demir, Grafit gibi malzemelerden yapılmış 5 cm kalınlığında bir reflektör kullanıyorsanız, kritik kütle "çıplak topun" kritik kütlesinin yarısı olacaktır. Kalın reflektörler kritik kütleyi azaltır. Berillium, standart kritik kütlenin 1 / 3'ünün kritik bir kütlesini sağlayan özellikle etkilidir. Termal nötronlardaki sistem en büyük kritik hacme ve minimum kritik kütleye sahiptir.

Bölünme nükledindeki zenginleştirme derecesi ile önemli bir rol oynanır. % 0.7'lik bir içerik olan doğal uranyum, atomik silahların imalatı için kullanılamaz, çünkü kalan uranyum (238 U), zincir sürecinin geliştirilmesini önleyen nötr olarak nötr olarak emer. Bu nedenle, uranyum izotopları, karmaşık ve zaman alan bir görevi temsil eden birleştirilmelidir. Ayrılma,% 95'in üzerinde 235 U zenginleştirme derecesine göre gerçekleştirilmelidir. Genel olarak, nötron yakalamanın yüksek bir kesiti olan elementlerin safsızlıklarından kurtulmak gerekir.

Yorum Yap. Silahların hazırlanmasında, uranyumun, sadece gereksiz safsızlıklardan kurtulmaz ve bunları zincir sürecine katkıda bulunan diğer safsızlıklar üzerine değiştirin, örneğin, elementler tanıtılır - nötron çoğalır.

Uranyum zenginleştirmesinin seviyesi, kritik kütlenin büyüklüğü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin, zenginleştirme 235 U% 50'sine sahip kritik uranyum kütlesi 160 kg'dır (% 94 uranyumdan 3 kat daha fazla uranyum) ve uranyumun% 20'sinin kritik kütlesi 800 kg'dır (yani kritik kütlelerden 15 kat daha fazla) Uranyumun% 94'ü). Zenginleştirme seviyesine benzer bağımlılık katsayıları, uranyum oksit için geçerlidir.

Kritik kütle, malzeme yoğunluğunun karesi ile ters orantılıdır, m ~ 1 / ρ2,. Böylece, delta fazındaki (15.6 g / cm3 yoğunluğunun) kritik metalik plütonyum kütlesi 16 kg'dır. Kompakt bir atomik bomba oluştururken bu durum dikkate alınır. Nötron yakalamanın olasılığı, çekirdeklerin konsantrasyonuyla orantılı olduğundan, örneğin sıkıştırılmasının bir sonucu olarak, numunenin yoğunluğundaki bir artış, bir numunede kritik bir durumun ortaya çıkmasına neden olabilir. Nükleer patlayıcı cihazlarda, güvenli bir subkritik durumda olan bir fisile bir maddenin kütlesi, güçlü bir sıkıştırma şarjına tabi olan bir yön açıklama kullanılarak patlayıcı süperkritik olarak çevrilir.

Kritik kütle, bir atom bombasında veya atomik bir reaktörde bir zincir reaksiyonu başlatmak için gerekli olan bir malzemenin minimum kütlesi. Atom bombasında, patlayan malzeme her biri daha az kritik olan parçalara ayrılmıştır ... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik Sözlük

Kritik kütleye bakın. Rayzberg Ba, Lozovsky L.Sh., Starodubtseva E.B .. Modern ekonomik sözlük. 2 E ED., ACT. M.: Infra M. 479 s .. 1999 ... Ekonomik sözlük

KRİTİK KİTLE - Atomik çekirdeklerin birleştirilmesinin kendi kendine sürdüren zincir reaksiyonunun meydana gelebileceği en küçük (bkz.) Bölme maddesi (uranyum 233 veya 235, plütonyum 239, vb.) Oluşabilir ve sızdırmaz. Kritik kitlenin değeri, bölen maddenin türüne bağlıdır, ... ... Büyük politeknik ansiklopedi

Kritik kütle, bir keçe maddesinin minimum kütlesi (nükleer yakıt), bu da bölümün kendi kendine sürdüren nükleer zincir reaksiyonunun akışını sağlayan akışını sağlar. Kritik kütle (MKR) nükleer yakıtın türüne ve geometrik ... ... Modern ansiklopedi

Fision'un kendi kendine yeten bir nükleer zincir reaksiyonunun akışını sağlayan bölme maddesinin minimum kütlesi ... Büyük ansiklopedik sözlük

Kritik kitle, bir çekirdek bölünmenin kendi kendine sürdüren zincir reaksiyonunun, aktif bölgenin belirli bir tasarım ve bileşimi ile ortaya çıkabileceği en küçük yakıt kütlesi (örneğin yakıt bileşimi, moderatör, formlar ... .. . Atom enerji terimleri

kritik kitle - Aktif bölgenin belirli bir tasarım ve bileşimi altında bölünen çekirdeğin kendi kendine sürdürülen zincirinin reaksiyonunun (örneğin, yakıt bileşimi, geciktiricinin, aktif bölgenin formları ve ... gibi birçok faktöre bağlıdır) en küçük yakıt kütlesi. .. Teknik Tercüman Dizini

Kritik kitle - Kritik kütle, bir füzyonel maddenin (nükleer yakıt) minimum kütlesi, birleştirici bir nükleer zincir reaksiyonunun akışını sağlayan bir füzyonel maddenin (nükleer yakıt). Kritik kütle (MKR) nükleer yakıtın türüne ve geometrik ... ... Resimli ansiklopedik sözlük

Bir nükleer zincir fisyon reaksiyonu ile bölünen nüklidleri (233U, 235U, 239PU, 251CF) içeren minimum nükleer yakıt sayısı mümkündür (çekirdek bölüme bakın. Nükleer reaktör, nükleer patlama). K. M. Boyut ve şekle bağlı ... ... Fiziksel ansiklopedi

Kendi kendine sürdürülen bir nükleer zincir fisyon reaksiyonunun akışını sağlayan bölme maddesinin minimum kütlesi. * * * Kritik kitle kritik kütlesi, kendinden sürdürme akışını sağlayan bir fisile bir maddenin minimum kütlesi ... ansiklopedik sözlük

Kitabın

Kritik Mass, Veselova N., Natalia Messerova, Rus Edebiyat Akademisi'nin geçerli bir üyesi olan Rus Edebiyatı ve Güzel Sanatlar'ın geçerli bir üyesi olan Natalia Messerova kitabında. G. R. Derzhavin, seçilenlere girdi ... Kategori: Diğer Sürümler
Kritik Mass, Natalia Veselova, Natalia Messerova, Rus Edebiyat Akademisi'nin geçerli bir üyesi olan Rus Edebiyatı ve Güzel Sanatlar'ın geçerli bir üyesi olan Natalia Messerova'nın bir üyesi. G.R. Idrzhavin, seçilen hikayeye girdi ... Kategori:

Savaşın öyküsündeki en korkunç sonundan bu yana, iki aydan uzun bir süre geçti. Ve 16 Temmuz 1945'te ilk nükleer bomba Amerikan ordusu tarafından test edildi ve atomik kablosuzda binlerce Japon şehirleri ölüyordu. Bu silahlarla, bunun yanı sıra hedeflere teslim etmenin araçları, yarım yüzyıldan fazla bir süredir sürekli gelişti.

Askeri, ağır hizmet mühimmesiyle bertaraf edilmesini istedi, bir üfleme, tüm şehirleri ve ülkeleri ve portföyüne sığan ultra düşük. Böyle bir cihaz, benzeri görülmemiş bir düzeyde bir sabotaj savaşı sunar. İlk ve ikinci, karşı konulmaz zorluklar ortaya çıktı. Şarap her şey, sözde kritik kütle. Ancak, sırayla her şey hakkında.

Böyle bir patlayıcı çekirdek

Nükleer cihazların sırasını sıralamak ve eleştirel bir kitleye ne denir, bir süre masaya geri döneceğiz. Okul fiziğinden, basit bir kuralı hatırlıyoruz: Aynı isimdeki ücretler kovulur. Aynı yerde, lisede, öğrenciler nötronlar, nötr parçacıklardan ve protonlardan oluşan atom çekirdeğinin yapısını açıklar. Ama nasıl mümkün? Olumlu yüklü parçacıklar birbirine çok yakın, itme gücü muazzam olmalıdır.

Protonları bir araya getiren iç kuvvetlerin doğası, bu güçlerin özellikleri oldukça iyi çalışılmasına rağmen sonunda bilinmemektedir. Kuvvetler sadece çok yakın bir mesafede hareket eder. Ancak, itme kuvveti geçerli olmaya başladığında, uzayda protonları uzayda ayırmaya değer, ve çekirdeği parçalara geçecek. Ve bu makaranın gücü gerçekten devasadır. Yetişkin bir adamın güçlerinin, kurşun atomunun sadece bir tek çekirdeğinin protonları için yeterli olmayacağı bilinmektedir.

Rangeford ne korkuyordu?

Mendeleev tablosunun çoğu unsurunun çekirdekleri sabittir. Bununla birlikte, atom sayısında bir artışla, bu stabilite azalır. Nüklei boyutunda iş. 92 proton olan 238 nüklidden oluşan bir uranyum atomunun çekirdeğini hayal edin. Evet, protonlar birbirleriyle yakın temas halindedir ve iç kiracı kuvvetleri tüm tasarımın tümünü güvenilir bir şekilde çimentolur. Ancak, çekirdeğin zıt uçlarında olan protonların itişinin gücü farkedilir hale gelir.

Rootford ne yaptı? Nötron atomlarının bombardımanını üretti (bir elektron bir atomun elektronik bir kabuğundan geçmeyecek ve pozitif yüklü bir proton, itici güç nedeniyle çekirdeğe yaklaşamayacak). Nötron, atomun çekirdeğine düşen, bölümüne neden oldu. Yanlarda, iki ayrı yarıya, iki veya üç serbest nötron döküldü.

Bu parçalanma, dökülen parçacıkların devasa hızlarından dolayı, büyük bir enerji emisyonu eşlik etti. Rutherford'un keşifini saklamak istediği bir söylenti vardı, insanlık için olası sonuçlarını korkuttu, ancak bu büyük olasılıkla masallardan başka bir şey değil.

Peki kitlesel ve neden kritiktir?

Ne olmuş yani? Protonların akışı, güçlü bir patlama elde etmek için yeterli miktarda radyoaktif metal ile nasıl ışınlanabilir? Ve kritik bir kitle nedir? Her şey "bombardıman" nükleer çekirdeğinden çıkan bu ücretsiz elektronlar hakkında, sırayla diğer çekirdeklerle karşı karşıya, bölümlerine neden olacaktır. Ancak sözde başlayacak, ancak çalıştırmak çok zor olacak.

Ölçeği talep et. Masamıza bir atomun çekirdeği için bir elma alırsanız, daha sonra komşu bir atomun bir çekirdeğini hayal etmek için, aynı elmanın bir sonraki odada bile değil, masanın üzerine atfedilmesi ve masaya koymak zorunda kalacak. . Yakındaki bir evde. Nötron bir kiraz kemiğinin boyutu olacaktır.

Azotous nötronların uranyum külçe sınırlarının ötesine geçmemesi için ve bunların% 50'sinden fazlası kendilerini atomik çekirdekler şeklinde hedefler bulacaklardır, bu külçe karşılık gelen boyutlara sahip olmalıdır. Bu, uranyumun kritik kütlesi olarak adlandırılan şeydir - yayılan nötronların yarısından fazlasının diğer çekirdeklerle karşı karşıya olduğu kütle.

Aslında, bu bir anda olur. Bölünmüş çekirdek sayısı çığ olarak artar, fragmanları, ışık hızında, hava, su, diğer çevrenin hızında karşılaştırılabilir hızlarda her yöne akar. Çevre molekülleriyle çarpışmalarından, patlama alanı anında milyonlarca dereceye kadar ısınır, birkaç kilometrelik ilçede her şeyi yaratan ısı yayar.

Kesikli ısıtmalı hava, anında büyüklükte artış, binayı temellerden mahvolur, döner ve yolundaki her şeyi çarpmakta olan güçlü bir şok dalgası oluşturur ..., atomik patlamanın resmidir.

Uygulamada nasıl görünüyor

Atom bombasının cihazı şaşırtıcı derecede basittir. Uranyumun iki külçesi vardır (veya her birinin diğer kütlesinin biraz daha az kritik olan diğer kütleler. Külçelerden biri koni şeklinde yapılır, diğeri - koni şeklindeki bir deliğe sahip bir kase. Zor olmadığı için Tahmin etmek için, hem yarıyı her iki yarıyı birleştirirken, kritik bir kitleye sahip bir top elde edilir. Bu standart en basit nükleer bomba. İki yarım, tipik bir TNT şarjı kullanılarak bağlanır (koni topa vurulur).

Ancak, kimsenin "diz üzerinde" toplayabileceği düşünmemelisiniz. Bütün odak, Uranüs'tir, böylece patlattığı bomba çok temiz olmalı, safsızlıkların varlığı pratik olarak sıfırdır.

Neden bir paket sigara ile atom bombası boyutu yok

Hepsi aynı sebepten dolayı. Uranyum 235'in en yaygın izotopunun kritik ağırlığı yaklaşık 45 kg'dır. Böyle bir dizi nükleer yakıtın patlaması zaten bir felakettir. Ve daha az madde ile yapmak imkansızdır - sadece işe yaramaz.

Aynı sebepten dolayı, çalışmadı ve uranyumdan veya diğer radyoaktif metallerden ağır hizmet tipi atomik ücretler yarattı. Bombanın çok güçlü olması için, baltalanması, patlamayı baltaları merkeze koşturup turuncu dilimler olarak bağlanırken bir düzine külçeden yapılmıştır.

Ama pratikte ne oldu? Bazı nedenlerden ötürü, diğerlerinden daha önce ikinci bir fraksiyon için iki element bulundu, kritik kütle, "bağlı ortaklık" dan daha hızlı elde edildi, patlama tasarımcıların hesaplandığı güç değil. Ağır hizmet tipi nükleer mühimmat sorunu sadece termonükleer silahların ortaya çıkmasıyla çözüldü. Ama bu biraz farklı bir hikaye.

Ama barışçıl bir atom nasıl

Nükleer santral - esasen aynı nükleer bomba. Sadece bu "bomba" uranyumdan yapılan (yakıt elemanları) olacak, birbirinden bir mesafededir, bu da onları Exchange nötron "darbeler" dan engellemez.

Twisters, kontrol çubuklarının, malzeme iyi emici nötronlardan yapıldığı çubuklar halinde yapılır. Operasyon ilkesi basittir:

düzenleme (emici) çubuklar, uranyum çubuklar arasındaki boşluğa girilir - reaksiyon yavaşlar veya hiç durur;
ayar çubukları bölgeden özetlenen - radyoaktif elemanlar aktif olarak nötronlar ile değiştirilir, nükleer reaksiyon daha yoğunlaşır.

Aslında, aynı atom bombası, kritik kütlenin bu kadar düzgün bir şekilde elde edildiği ve bu kadar net bir şekilde düzenlendiği, ancak bir patlamaya yol açmadığı, ancak yalnızca soğutucuyu ısıtmak için düzenlenmiştir.

Ne yazık ki, ne yazık ki, pratik gösterileri olarak, insan dehası, bu büyük ve yıkıcı enerjiyi - atom çekirdeğinin çürümesinin enerjisi olan her zaman kaldıramaz.

Okuyucularımızın çoğunda, hidrojen bombası atomik ile ilişkilidir, sadece daha güçlü. Aslında, bu temelde yeni bir silahtır, yaratılışı için gerekli olan entelektüel çabalarda, temelde diğer fiziksel ilkeler üzerinde çalışıyor.

Atomik ve hidrojen bombasının ilgili olduğu tek şey, her ikisinin de atomik çekirdeğe gizlenmiş devasa enerji ile serbest bırakılmasıdır. Bunu iki şekilde yapabilirsiniz: Ağır çekirdekler, örneğin, uranyum veya plütonyum, daha hafif (fisyon reaksiyonu) bölünebilir veya hidrojen (sentez reaksiyonu) en hafif izotoplarının kaybını yapabilirsiniz. Her iki reaksiyonun da bir sonucu olarak, elde edilen malzemenin kütlesi her zaman kaynak atomlarının kütlesinden daha azdır. Ancak, kütle bir iz olmadan kaybolamaz - ünlü Einstein Formula E \u003d MC 2'ye göre enerjiye dönüşür.

Atomik bir bomba oluşturmak için, gerekli ve yeterli bir durum, yeterli miktarda bir bölme materyali elde etmektir. Çalışma oldukça zaman alıcı, ancak düşük alterptus, madencilik endüstrisine yüksek bilime göre daha yakındır. Bu tür silahlar oluşturmadaki ana kaynaklar dev uranyum madenlerinin ve işleme tesislerinin yapımına gider. Cihazın sadeliğinin kanıtı, hiçbir ay olmadığı ve plütonyumun gerekli ilk bombasının alınması ile ilk Sovyet nükleer patlamasının alınması arasındaki ilk Sovyet nükleer patlamasının olduğu gerçeğidir.

Okul fiziğinin seyriden bilinen böyle bir bomba çalışma ilkesini kısaca hatırlayın. Uranyum ve bazı transuranon elemanlarının özelliklerine, örneğin, plütonyum, çürüme sırasında, birden fazla nötron vurgulamak içindir. Bu elemanlar hem kendiliğinden hem de diğer nötronların etkisi altında parçalanabilir.

Serbest bırakılan nötron radyoaktif materyali bırakabilir ve başka bir atomla karşılaşabilir, başka bir fisyon reaksiyonuna neden olabilir. Maddenin belirli bir konsantrasyonu (kritik kütle) aşıldığında, atom çekirdeğinin daha fazla bölünmesine neden olan yenidoğan nötronların sayısı, parçalanma çekirdeğinin sayısını aşmaya başlar. Dağıltıcı atomların miktarı, ilçe benzeri büyümeye başlar, yeni nötronlar doğurur, yani bir zincir reaksiyonu meydana gelir. Uranyum-235 için, kritik kütle plütonium-239 - 5.6 kg için yaklaşık 50 kg'dır. Yani, bir plütonyum ampul kütlesi, 5,6 kg'dan az bir miktar daha az, basit bir metal parçasıdır ve birkaç nanosaniyeden biraz daha fazlası vardır.

Gerçek çalışma şeması basittir: Her biri biraz daha az kritik kütle, her biri bir mesafede 45 cm'lik bir mesafemiz, patlayıcı ve patlamaya bakıyoruz. Uranyum veya plütonyum çorap bir süperkritik kütle parçası ve nükleer reaksiyon başlar. Her şey. Bir nükleer reaksiyonun başlatılmasının başka bir yolu var - plütonyumun güçlü bir patlama parçası ile kırpılmıştır: atomlar arasındaki mesafe azalır ve reaksiyon daha küçük bir kritik kütleye başlayacaktır. Bu prensipte, tüm modern atomlar patlayıcılar çalışır.

Atom bombasının sorunları, patlamanın gücünü arttırmak istediğimiz andan itibaren başlar. Bölünme materyalinde basit bir artış yapılmamalıdır - kitlesi kritik olarak ulaşmaz, patlatır. Farklı ustaca şemalar, örneğin, iki bölümden bir bomba yapmak için icat edildi ve setten, bomba neden kiralama turuncuya benzemeye başladı ve sonra bir patlamada bir parça topla, ancak yine de daha fazla güçle toplandı 100 kilolondan daha fazla sorun yaratılamaz hale geldi.

Ancak kritik kütlenin termonükleer sentezi için yakıt yoktur. İşte termonükleer yakıtla dolu güneş, başının üstünde asılı, içinde bir milyar yıl içinde bir termonükleer reaksiyona sahip, - ve hiçbir şey patlamaz. Ek olarak, örneğin sentez reaksiyonu, örneğin, duteryum ve trityum (hidrojenin ağır ve süper ışıma izotopu), enerji aynı uranyum-235 kütlesinin yanmadığında 4,2 kat daha büyüktür.

Atomik bir bombanın imalatı teorik süreçten daha deneyseldi. Hidrojen bombasının oluşturulması, tamamen yeni fiziksel disiplinlerin ortaya çıkmasını gerektiriyordu: yüksek sıcaklık plazma fiziği ve Ultrahigh Basıncı. Bir bomba tasarlamaya başlamadan önce, sadece yıldızların çekirdeğinde meydana gelen fenomenlerin doğasını iyice anlamak gerekiyordu. Burada hiçbir deney yardımcı olabilir - sadece teorik fizik ve daha yüksek matematik araştırmacıların araçları idi. Termonükleer silahların geliştirilmesindeki devasa rolünün matematikçilere ait olması tesadüfen değil: Ulama, Tikhonov, Samara, vb.

Klasik süper

1945'ün sonuna kadar Edward Teller, "Klasik Süper" adlı hidrojen bombasının ilk tasarımını sundu. Sentez reaksiyonunu başlatmak için canavar bir basıncı ve sıcaklık oluşturmak için, sıradan bir atom bombası kabul edildi. "Klasik Super" kendisi deuterium ile dolu uzun bir silindirdi. Deuterium endüstrisi karışımına sahip bir Orta "Ostable" haznesi de öngörülmüştür - deuteryum ve trityum sentezinin reaksiyonu daha düşük bir basınçta başlar. Kostroma ile analojiyle, deuterium yakacak odun, bir trium - bir bardak benzinle ve atom bombası - eşleşmeler içeren bir deuteryum karışımı rolünü oynamaktı. Böyle bir şema "boru" denirdi - bir ucundan atomik bir çakmak ile tuhaf bir puro. Aynı şemaya göre, hidrojen bombası ve Sovyet fiziği gelişmeye başladı.

Bununla birlikte, Matematik Stanislav Ulam, Sıradan Bir Logaritmik Siiler Üzerindeki Sıradan Bir Logaritmik Siiler Üzerinde, Saf Deuteryum Sentezinin "Süper" nin Sentezinin Olumsuzluğunun Olası Olması ve Karışım İçin TRITIUM'un miktarı için gerekli olacağını ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki zırh plütonyum üretimini pratik olarak dondurmak için gerekli olacaktır.

Şeker ile puf

1946'nın ortalarında, anlatıcı hidrojen bombasının bir sonraki diyagramını önerdi - "Çalar saat". Alternatif küresel uranyum, deuteryum ve trityum katmanlarından oluşuyordu. Plütonyumun merkezi yükünün nükleer bir patlaması ile, bombanın diğer katmanlarında termonükleer reaksiyona başlamak için gerekli basınç ve sıcaklık oluşturulmuştur. Bununla birlikte, "Çalar saat" için, yüksek güçten ve ABD'nin (ancak ve USSB olarak) ABD'nin (ancak SSCB olarak), silahların uranyum ve plütonyumun gelişimi ile ilgili sorunlar yaşadı.

1948'in sonbaharında Andrei Sakharov benzer bir şemaya geldi. Sovyetler Birliği'nde, tasarım "puf" olarak adlandırıldı. Uranüs-235 ve Plütonium-239'u çalıştırmak için yeterince çalışmak için vakti olmayan SSCB için, Sakharov puf bir Panacea idi. Ve bu yüzden.

Geleneksel bir atom bombasında, doğal uranyum-238 sadece faydasız değildir (bozunma sırasında nötron enerjisi, bölünme başlamaları için yoksundur), fakat aynı zamanda zararlı, çünkü ağırlıklı olarak ikincil nötronları emer, çünkü zincir reaksiyonunu yavaşlatır. Bu nedenle, silah uranyum% 90'dır uranyum-235 izotoptan oluşur. Bununla birlikte, termonükleer sentezin bir sonucu olarak görünen nötronlar, bölümün nötronlarından 10 kat daha fazla enerji ve bu nötronlarla ışınlanan doğal uranyum-238 mükemmel şekilde paylaşılmaya başlar. Yeni bomba, daha önce atık üretimi olarak kabul edilen patlayıcı olarak Uran-238'e izin verdi.

Sakharov "puf" ın vurgulanması, beyaz ışık kristalinin önde gelen tritum yerine, lityum lityum 6 kapağının bir belirlenmesi yerine de kullanıldı.

Yukarıda belirtildiği gibi, deuterium ve trityum karışımı, saf dederyumdan çok daha kolaydır. Bununla birlikte, trium ucunun bu avantajları ve bazı dezavantajları kalır: normal trityum durumunda - bu nedenle depolama zorluğu meydana gelir; Trityum radyoaktif ve çürümüş, kararlı helyum-3'e dönüşür, bu kadar gerekli hızlı nötronları aktif olarak yutar, bu da bomba raf ömrünü birkaç ay ile sınırlandırır.

Radyatif olmayan bir lityum bayi, bölünmenin yavaş nötronlarının ışınlanmasında - atomik patlamanın sonuçları - trituma dönüşür. Böylece, birincil atomik patlamanın radyasyonu, daha fazla termonükleer reaksiyonun daha ileri için yeterli trityum miktarını geliştirir ve lityum dederidindeki deuteryum başlangıçta mevcuttur.

Böyle bir bomba, RDS-6C ve 12 Ağustos 1953'te Semipalatinsky Poligon Kulesi'nde başarıyla test edildi. Patlamanın gücü 400 kilometre idi ve gerçek bir termanükleer patlama ya da ağır hizmet tipi atomik olup olmadığı hala anlaşmazlık yoktu. Sonuçta, Saharov Puf'taki termonükleer sentezin cevabı, toplam şarj gücünün% 20'sinden fazlası yoktu. Patlamaya asıl katkı, RDS-6C'nin ve "kirli" bombaların çağını açan, uranyum-238'in hızlı nötronlarıyla ışınlanmış çürüme reaksiyonunu tanıttı.

Gerçek şu ki, ana radyoaktif kirlenmenin çürüme ürünlerine (özellikle stronsiyum-90 ve sezyum-137) verilmesidir. Temel olarak, Sakharov "Puff" dev bir atom bombasıydı, sadece termonükleer reaksiyonla biraz arttırıldı. Yalnızca bir patlamanın "pufflerin", semipalatinski depolama alanının varlığının tüm tarihinde atmosfere düştüğü% 82 Strontium-90 ve% 75 sezyum-137 vermesi tesadüfen değil.

Amerikan bombası

Bununla birlikte, Amerikalılar ilk hidrojen ödünç almıştır. 1 Kasım 1952'de Beronide Cihaz Mike, 10 Megaton kapasitesine sahip Mike, Pasifik Okyanusu'ndaki Elgoweb Atold'da başarıyla test edildi. Bomba 74 tonlu bir Amerikan cihazını büyük zorluklarla adlandırın. "Mike", mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta sıvı döteryum ile doldurulmuş iki katlı bir ev olan hantal bir cihazdı (Sakharov "Puff" tamamen taşınabilir bir üründü). Ancak, "Mike" nın vurgulanması boyutlar değildi, ancak termonükleer patlayıcıların sıkıştırılmasının parlak bir prensibi değildi.

Bir hidrojen bombasının temel fikrinin, nükleer bir patlama yoluyla sentez (ultra yüksek basınç ve sıcaklık) için koşullar oluşturmak olduğunu hatırlayın. Katman şemasında, nükleer şarj merkezde bulunur ve bu nedenle deuteryumu bozulduğu için çok fazla sıkıştırmaz - termonükleer patlayıcı sayısındaki bir artış, güçte bir artışa neden olmaz - basitçe değil patlatmak için zamanın var. Bu şemanın sınır kapasitesinin sınırlı olması, 31 Mayıs 1957'de İngilizler tarafından üflenen en güçlü "Poyer" turuncu herald, sadece 720 kilo verdi.

İdeal olarak, içinde yıkanan atomik yıkanmış, termonükleer patlayıcı sıkıştırma zorlanacaksa, idealdir. Ama bunu nasıl yapılır? Edward Teller, mükemmel bir fikri zorladı: termonükleer yakıt mekanik olmayan enerji ve nötron akışını sıkıştırmak, ancak primer atomik güneşlenme ışınının radyasyonu.

Yeni anlatan tasarımında, iniş yapan nükleer ünite termonükleer birim ile ayrıldı. Röntgen radyasyonu, atomik şarj şok dalgası tarafından tetiklenir ve silindirik gövdenin duvarları boyunca yayılır, buharlaştırma ve bomba vakasının bir plazma polietilen iç astarına dönüşür. Plazma, sırayla, iç silindirin dış katmanları tarafından URANA-238 - "İtici" dan dış katmanları tarafından emilen daha yumuşak bir röntgen radyasyonu yeniden inşa etti. Katmanlar patlayıcıya buharlaşmaya başladı (bu fenomen ablasyon denir). Bir sıcak uranyum plazma, tıngıranın, tüpün içine yönlendirilen ağır hizmet tipi roket motorunun akışlarıyla karşılaştırılabilir. Uranyum silindiri çöktü, deuteryumun basıncı ve sıcaklığı kritik seviyeye ulaştı. Bu basınç, merkezi plütonyum tüpünü kritik kütleye koydu ve patladı. Plütonyumun patlaması, içten deuteryuma, ayrıca patlatılan termonükleer patlayıcıdan çıkan ve ısındadır. Yoğun nötron akısı, uranyum-238 çekirdeğini "panyon" bölümünde böler, ikincil bir çürüme reaksiyonuna neden olur. Bütün bunlar, primer nükleer patlamadan patlayıcı dalganın termonükleer bloğa ulaştığı ana kadar gerçekleşmeyi başardı. Tüm bu olayların bir saniyenin milyar dolarları için gerçekleşmesi ve gezegenin en güçlü matematikçilerinin zihninin stresini istedi. "T-shirt" yaratıcıları, 10 megaton patlamasından korku yoktu, ancak tarif edilemez zevk - sadece gerçek dünyada sadece yıldızların çekirdeklerine giden işlemleri anlamak için değil, aynı zamanda deneysel olarak test ettiler. teorileri, küçük yıldızlarını yeryüzüne ayarlayarak.

Bravo

Rusların etrafında yürürken tasarımın güzelliği, Amerikalılar cihazlarını kompakt yapamadılar: Sakharov'da toz halinde bir lityum desiutür yerine sıvı süper soğutulmuş dederyum kullandılar. Los Alamos'ta, Sakharov "Ploch", kıskançlığın payı ile tepki gösterdi: "Çiğ süt demetiyle büyük bir inek yerine, Ruslar süt paketini kullanıyor." Ancak, birbirinden sırlar sırları gizlemeyi başaramadı. 1 Mart 1954'te, Bikini Amanl, Amerikan Bervo'nun 15-Megaton Bombası, Auditide lityumunda ve 22 Kasım 1955'te, 1.7 megaton kapasiteli ilk Sovyet iki aşamalı rds-37'nin ilk Sovyet iki aşamalı bombası ile test edildi. semipalatinsky çokgen üzerinde koştu. O zamandan beri, termonükleer bombanın tasarımı küçük değişiklikler geçirmiştir (örneğin, başlatma bombası ve ana şarj arasında bir Uranyum ekranı ortaya çıkmıştır) ve kanonik hale geldi. Ve dünyada bu kadar muhteşem bir deney olabilir, bu kadar muhteşem bir deney olabilir. Bu bir süpernova'nın doğumu.

Biraz teori

Termonükleer bombada 4 reaksiyon vardır ve çok hızlı ilerliyorlar. İlk iki reaksiyon, üçüncü ve dördüncü ve termonükleer patlamanın sıcaklıklarında 30-100 kat daha hızlı akışında ve daha büyük bir enerji çıkışı sağlayan bir malzeme kaynağı olarak hizmet vermektedir. Bu nedenle, elde edilen helyum-3 ve trityum hemen harcanır.

Atomların çekirdekleri pozitif olarak tahsil edilir ve bu nedenle birbirinden ayrıdır. Böylece tepki verebilecekleri, elektriksel iticinin üstesinden gelerek "alnındaki alnını" i basmaları gerekir. Bu, yalnızca yüksek hızda hareket edeceklerse mümkündür. Atom hızı doğrudan 50 milyon dereceye ulaşması gereken sıcaklıkla ilgilidir! Ancak deuteryumu böyle bir sıcaklığa ısıtmak yeterli değil, hala yaklaşık bir milyar atmosferden oluşan canavarca bir baskıdan vazgeçmeniz gerekir! Doğada, bu tür sıcaklıklar sadece yıldızların çekirdeğinde bulunur.