ГЛАВА 37. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ. ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Таким образом, нужно в природной смеси изотопов увеличить содержание , который и является «начинкой» атомной бомбы и топливом в атомных электростанциях. Эта проблема оказалась очень сложной для решения, ведь изотопы одного и того же элемента обладают одинаковыми химическими свойствами, и, следовательно, не существует таких химических реакций, которые протекали бы по-разному для одного и второго изотопа и, следовательно, отделяли один изотоп от другого. Изотопы и имеют массу, отличающуюся на 1,5 %, и нужно было подобрать такие процессы, которые бы «чувствовали» эту небольшую разницу масс атомов и позволили выделить из природной смеси изотопов в промышленных количествах. В настоящее время наиболее эффективными способами разделения изотопов являются газовое центрифугирование (раскручивание газовой смеси изотопов в центрифугах) и газодиффузионный метод (пропускание смеси изотопов через пористые мембраны). В СССР за несколько лет были созданы промышленные предприятия, на которых готовилось ядерное топливо с помощью разделения изотопов урана.

Вторая проблема, с которой пришлось столкнуться физикам при создании атомной бомбы, заключалась в том, что более эффективно делился только медленными нейтронами. Быстрые нейтроны (а при делении ядра образуются именно быстрые нейтроны) вообще «хуже» поглощаются и делят ядра урана. Поэтому в уран необходимо было добавлять вещества, при столкновении с ядрами которых быстрые нейтроны замедлялись бы. Очевидно, нейтрон теряет большую долю энергии при столкновениях с ядрами легких элементов. Действительно, упругое столкновение нейтрона с тяжелым ядром аналогично столкновению мяча со стеной дома: после удара мяч отлетит с такой же скоростью. Если же легкий движущийся мяч столкнется с таким же покоящимся мячом, он отдаст последнему значительную долю своей энергии. Кроме того, замедлитель должен мало поглощать нейтроны. Этим условия удовлетворяют тяжелая вода (молекулы которой содержат тяжелый изотоп водорода – дейтерий ), бериллий, графит, которые и используются в качестве замедлителей. Тем не менее, какое-то количество нейтронов все равно поглощаются этими замедлителями.

При делении ядра испускаются в среднем 2,6 вторичных нейтронов. Поскольку в ядерном заряде реакция идет в конечном объеме, то часть из них уходят через поверхность заряда, часть захватывается ядрами урана, но не вызывает деления, часть захватывается ядрами замедлителя, и только оставшаяся часть вызывает новые деления.