После 1945 дальнейшее развитие в области ядерного оружия шло в двух основных направлениях: усовершенствование оружия, созданного в период Второй мировой войны, и создание термоядерного оружия.

Бомба, взорванная над Хиросимой, была изготовлена из урана-235, а по конструкции относилась к т.н. орудийному типу. В бомбах такого типа делящийся материал состоит из двух частей, расположенных в противоположных концах орудийного ствола. Масса каждой из этих двух половин - докритическая. Одна из них называется мишенью, другая - снарядом. Чтобы бомба взорвалась, производится детонация неядерного взрывного заряда, в результате чего снаряд выстреливается в мишень. Образуется критическая масса, что приводит к ядерному взрыву.

В бомбе имплозионной конструкции, сброшенной на Нагасаки, требуется меньше делящегося материала для заданной мощности взрыва, она меньше по размерам; мощность оружия можно изменять соответственно типу носителя. В результате параллельных разработок были созданы ядерные артиллерийские снаряды.

Водородная бомба. Поскольку масса каждого заряда урана или плутония в бомбе, основанной на делении ядер, должна быть докритической, мощность атомной бомбы можно наращивать, только увеличивая число зарядов. Таким образом, с повышением мощности бомбы она быстро растет в размерах и в конце концов становится нетранспортабельной. Поэтому исследователи, работавшие в области ядерного оружия, обратились к реакции термоядерного синтеза как возможному источнику энергии взрыва (см. также ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ). Термоядерную ("водородную") бомбу в принципе можно сделать любых размеров.

Соответствующие исследования в США вначале почти не получили поддержки, и до 1950 разработки и испытания практически не проводились. Лишь некоторые ученые, в частности Э.Теллер, продолжали заниматься этим вопросом и совершенствовали теорию, на которой могли основываться испытания.

Советский Союз взорвал свою первую атомную бомбу в 1949. Президент Трумэн 13 января 1951 распорядился ускорить разработку водородной бомбы. В ноябре 1952 в США было взорвано нетранспортабельное термоядерное устройство. Это был первый термоядерный взрыв, мощность его составила несколько мегатонн тротилового эквивалента. В 1953 о взрыве своей термоядерной бомбы объявило советское правительство.

Оружие повышенной радиации. Оружие повышенной радиации по проникающей радиации не уступает атомному (основанному на делении), которое оно призвано заменить, но выделяет значительно меньше тепла, создает более слабую ударную волну и меньше радиоактивных осадков. Такая "нейтронная бомба" (на самом деле не бомба, а артиллерийский снаряд), уничтожающая живую силу, представляет собой тактическое оружие, рассчитанное на применение против бронетехники на малых полях сражения. Нейтронная бомба была испытана в США, Франции, Советском Союзе и, вероятно, в КНР, но, по-видимому, не была принята на вооружение. См. также ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ; ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ.

авиационная бомба с ядерным зарядом (См. Ядерный заряд); один из видов ядерных боеприпасов. Сбрасывается с самолётов или других летательных аппаратов для поражения различных целей. См. также Атомная бомба.

в отличие от обычного оружия, оказывает разрушающее действие за счет ядерной, а не механической или химической энергии. По разрушительной мощи только взрывной волны одна единица ядерного оружия может превосходить тысячи обычных бомб и артиллерийских снарядов. Кроме того, ядерный взрыв оказывает на все живое губительное тепловое и радиационное действие, причем иногда на больших площадях. См. также ВОЙНА ЯДЕРНАЯ
.

Испытания ядерного оружия впервые были проведены на Аламогордской базе ВВС, расположенной в пустынной части шт. Нью-Мексико. Плутониевое ядерное устройство, установленное на стальной башне, было успешно взорвано 16 июля 1945. Энергия взрыва приблизительно соответствовала 20 кт тротила. При взрыве образовалось грибовидное облако, башня обратилась в пар, а характерный для пустыни грунт под ней расплавился, превратившись в сильно радиоактивное стеклообразное вещество. (Через 16 лет после взрыва уровень радиоактивности в этом месте все еще был выше нормы.) Информация об удачном опытном взрыве сохранялась в тайне от общественности, но была передана президенту Г.Трумэну, который в то время находился в Потсдаме на переговорах о послевоенном устройстве Германии. Проинформированы были также У.Черчилль и И.Сталин.

В это время велась подготовка к вторжению войск союзников в Японию. Чтобы обойтись без вторжения и избежать связанных с ним потерь - сотен тысяч жизней военнослужащих союзных войск, - 26 июля 1945 президент Трумэн из Потсдама предъявил ультиматум Японии: либо безоговорочная капитуляция, либо "быстрое и полное уничтожение". Японское правительство не ответило на ультиматум, и президент отдал приказ сбросить атомные бомбы.

6 августа самолет B-29 "Энола-Гэй", поднявшийся в воздух с базы на Марианских островах, сбросил на Хиросиму бомбу из урана-235 мощностью ок. 20 кт. Большой город состоял в основном из легких деревянных построек, но в нем было много и железобетонных зданий. Бомба, взорвавшаяся на высоте 560 м, опустошила зону площадью ок. 10 кв. км. Были разрушены практически все деревянные строения и многие даже самые прочные дома. Пожары нанесли городу непоправимый ущерб. Было убито и ранено 140 тыс. человек из 255-тысячного населения города.

Японское правительство и после этого не сделало недвусмысленного заявления о капитуляции, и поэтому 9 августа была сброшена вторая бомба - на этот раз на Нагасаки. Людские потери, хотя и не такие, как в Хиросиме, были тем не менее огромны. Вторая бомба убедила японцев в невозможности сопротивления, и император Хирохито предпринял шаги в направлении капитуляции Японии.

В октябре 1945 президент Трумэн законодательным порядком передал ядерные исследования под гражданский контроль. Законопроектом, принятым в августе 1946, была учреждена комиссия по атомной энергии из пяти членов, назначаемых президентом США.

Эта комиссия прекратила свою деятельность 11 октября 1974, когда президент Дж.Форд создал комиссию по ядерной регламентации и управление по энергетическим исследованиям и разработкам, причем на последнее возлагалась ответственность за дальнейшие разработки ядерного оружия. В 1977 было создано министерство энергетики США, которое должно было контролировать научные исследования и разработки в области ядерного оружия.

В 1956 было создано Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). В 1970, когда был заключен договор о нераспространении ядерного оружия, МАГАТЭ взяло на себя дополнительную важную функцию - контролировать выполнение названного договора его участниками, не входящими в число ядерных держав. Примерно треть ресурсов МАГАТЭ идет на деятельность, связанную с таким контролем, а другие две трети - на помощь и кооперацию в разработках и обеспечении безопасности энергетики, а также на другие мирные ядерные программы.

В 1958 было создано Европейское сообщество по атомной энергии (Евратом), тоже для контроля за применением ядерной энергии в мирных целях. Первоначально его членами были Франция, Италия, Нидерланды, Люксембург и ФРГ. В 1973 в него вошли также Великобритания, Ирландия и Дания, в 1981 - Греция, в 1986 - Испания и Португалия и в 1995 - Австрия, Швеция и Финляндия.

См. также:

авиационная бомба с ядерным зарядом. Первые А. б. были изготовлены в США в конце 2-й мировой войны. При взрыве А. б. освобождается огромное количество ядерной энергии (См. Ядерная энергия). В июле 1945 американцы провели испытание А. б., а затем сбросили 2 бомбы с тротиловым эквивалентом (См. Тротиловый эквивалент) 20 тыс. т на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа 1945). Взрыв А. б. вызвал большие разрушения в этих городах и огромные жертвы среди мирного гражданского населения. В Хиросиме было убито и ранено более 140 тыс. чел., а в Нагасаки около 75 тыс. чел. В дальнейшем несколько сот тыс. чел. умерло в результате последствий атомной бомбардировки. Применение А. б. не было вызвано военной необходимостью. Американские правящие круги, спекулируя на временной монополии США в области ядерного оружия, пытались использовать его для устрашения свободолюбивых народов. Однако атомные "секреты" уже в 1947 были раскрыты советскими учёными во главе с академиком И. В. Курчатовым, а в августе 1949 в СССР произведён экспериментальный взрыв атомного устройства, что привело к полному краху атомного шантажа. Термин "А. б." в настоящее время употребляется редко (см. Ядерное оружие. Ядерные боеприпасы и лит. к этим статьям).

делящееся вещество, нуклиды, которые входят в состав ядерного топлива (См. Ядерное топливо) и обеспечивают цепную реакцию деления ядер.

вещество, которое используется в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции (См. Ядерные цепные реакции) деления. Существует только одно природное Я. т. - урановое, которое содержит делящиеся ядра ²³⁵U, обеспечивающие поддержание цепной реакции (ядерное горючее), и т. н. "сырьевые" ядра ²³⁸U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра ²³⁹Ри, не существующие в природе (вторичное горючее):

Вторичным горючим являются также не встречающиеся в природе ядра ²³³U, образующиеся в результате захвата нейтронов сырьевыми ядрами ²³²Th:

Я. т. используется в ядерных реакторах (См. Ядерный реактор), тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) которых представляют собой обычно металлические оболочки различной формы и длины, содержащие Я. т. и герметично заваренные. По химическому составу Я. т. может быть металлическим (включая сплавы), окисным, карбидным, нитридным и др. Основные требования к Я. т.: хорошая совместимость с материалом оболочки ТВЭЛов; высокие температуры плавления и испарения, большая теплопроводность; слабое взаимодействие с теплоносителем; минимальное увеличение объёма (распухание) в процессе облучения в реакторе; технологичность производства и минимальная стоимость; простая технология регенерации (см. ниже) и др. Я. т., используемое в реакторах-размножителях (См. Реактор-размножитель) на быстрых нейтронах, кроме того, должно обеспечить высокий коэффициент воспроизводства.

Урановое Я. т. для ядерных реакторов на тепловых нейтронах, составляющих основу ядерной энергетики (См. Ядерная энергетика), имеет обычно повышенное содержание изотопа ²³⁵U (2-4\% по массе вместо 0,71\% в естественном уране). Существенный недостаток реакторов на тепловых нейтронах - низкий коэффициент использования природного урана. Несравнимо более высокий коэффициент использования урана может быть достигнут в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах. В них используется уран с более высоким содержанием урана ²³⁵U (до 30\%), а в будущем, по мере накопления запасов ²³⁹Pu, будет использоваться смешанное уран-плутониевое Я. т. с 15-20\% Pu. В этом случае вместо обогащенного урана может быть использован природный и даже уран, обеднённый ²³⁵U, которого накопилось в мире уже достаточно большое количество. Обеднённый уран (без Pu) используется также в экранной зоне реактора-размножителя (зоне воспроизводства), по весу превышающей в несколько раз активную зону. В реакторах на быстрых нейтронах, работающих на уран-плутониевом Я. т., количество накапливающегося ²³⁹Ри может существенно превышать количество сгораемого, т. е. имеет место воспроизводство Я. т. Коэффициент воспроизводства зависит от состава Я. т. По степени его возрастания Я. т. располагается в следующем порядке: окисное (U, Ри) О₂, карбидное (V, Pu) C, нитридное (U, Pu) N и металлическое в виде различных сплавов.

Производство уранового Я. т. (топливный цикл, см. рис.) начинается с переработки руд с целью извлечения из них урана. При предварительной сортировке руды по γ-излучению в отвал удаляют 20-30\% породы с содержанием урана ≤ 0,01\% (применяются и обычные методы обогащения). Гидрометаллургическая переработка руды состоит в её дроблении, кислотном выщелачивании, сорбционном или экстракционном извлечении U из осветлённых растворов или пульп и получении очищенной закиси-окиси урана U₃O₈. Для руд, бедных ураном и лёгких для выщелачивания (особенно в трудных для горных работ условиях), применяют подземное выщелачивание а самом месторождении (для пластовых месторождений - через систему скважин, для жильных - в подземных камерах с предварительной отбойкой и дроблением руды взрывными методами).

Далее U₃O₈ переводят или в тетрафторид UF₄ для последующего получения металлического урана или в гексафторид UF₆ - единственное устойчивое газообразное соединение урана, используемое для обогащения урана изотопом ²³⁵U. Обогащение осуществляется методом газовой термодиффузии или центрифугированием (см. Изотопов разделение). Далее UF₆ переводят в двуокись урана, которая используется для изготовления сердечников ТВЭЛов или для получения других соединений урана с той же целью.

К сердечникам ТВЭЛов предъявляются высокие требования в отношении стехиометрического состава и содержания посторонних примесей. Так, в сердечниках 113 UO₂ соотношение (по массе) кислорода и металла должно быть в пределах 2,00-2,02; допустимое содержание F и H₂O (по массе) соответственно не более 0,01-0,006\% и 0,001\%.

Торий как сырьевой материал для получения делящихся ядер ²³⁵U не нашёл широкого применения по ряду причин: 1) разведанные запасы U в состояния обеспечить ядерную энергетику Я. т. на многие десятилетия; 2) Th не образует богатых месторождений, и технология его извлечения из руд сложнее; 3) наряду с ²³⁵U образуется ²³²U, который, распадаясь, образует γ-активные ядра (²¹²Bi, ²⁰⁸Te), затрудняющие обращение с таким Я. т. и усложняющие производство ТВЭЛов:

4) переработка облученных ториевых ТВЭЛов с целью извлечения из них ²³³U является более трудной и дорогостоящей операцией по сравнению с переработкой урановых ТВЭЛов.

В процессе эксплуатации ТВЭЛов Я. т. выгорает далеко не полностью, в реакторах-размножителях имеет место воспроизводство Я. т. (Pu). Поэтому отработанные ТВЭЛы направляют на переработку с целью регенерации Я. т. для повторного его использования; U и Pu очищают от продуктов деления. Затем Pu в виде PuO₂ направляют для изготовления сердечников, а U, в зависимости от его изотопного состава, или также направляют для изготовления сердечников, или переводят в UF₆ с целью обогащения ²³⁵U.

Регенерация Я. т. - сложный и дорогостоящий процесс переработки высокорадиоактивных веществ, требующий защиты от радиоактивных излучений и дистанционного управления всеми операциями даже после длительной выдержки отработавших ТВЭЛов в специальных хранилищах. При этом в каждом аппарате ограничивается допустимое количество делящихся веществ, чтобы предупредить возникновение самопроизвольной цепной реакции. Большие трудности связаны с переработкой и захоронением радиоактивных отходов. Разрабатываются методы остекловывания и битумирования отходов, "закачка" слабоактивных растворов в глубокие горизонты Земли. Стоимость процессов регенерации Я. т. и переработки радиоактивных отходов оказывает существенное влияние на экономические показатели атомных электростанций (См. Атомная электростанция).

Лит.: Химическая технология облученного ядерного горючего, М., 1971; Паттон Ф. С., Гуджин Д. М., Гриффитс В. Л., Ядерное горючее па основе обогащенного урана, М., 1966; Высокотемпературное ядерное топливо, М., 1969; Займовский А. С., Калашников В. В., Головнин И. С., Тепловыделяющие элементы атомных реакторов, М., 1966.

Ф. Г. Решетников, Д. И. Скороваров.

Рис. к ст. Ядерное топливо.

Рис. к ст. Ядерное топливо.