Калифорний-254 — радиоактивный элемент, занимающий в таблице Менделеева 98-ю клетку, — в природе не существует. Его период полураспада очень короток —56 дней. Для того чтобы можно было наблюдать этот элемент на Земле, потребовался бы непрерывный процесс его образования. Человек сумел получить этот элемент, облучая уран-238 огромным потоком нейтронов во время ядерных испытаний.
Во время взрыва, произведенного 9 июля 1962 г., один сигнал был зарегистрирован магнитометром немедленно. Другой, более сильный, — через 2 Сек после взрыва, был колебательного характера, убывающей силы и длился около 30 Сек. Амплитуда сигнала обратно пропорциональна квадрату расстояния магнитометра от острова Джонстон, измеренного по большому кругу. Этот сигнал был изотропен в течение 10 Сек. Затем распространение возмущения стало анизотропным.
Взрыв «Старфиш», произведенный американцами 9 июля 1962 г., дал многоразличных результатов. Мы рассмотрим два из них: выход продуктов деления ядерной бомбы и геомагнитные возмущения. В 9 час. 9 сек. по Гринвичскому времени в момент, когда над островом Джонстон в Тихом океане на высоте 400 Км происходил взрыв бомбы в 1,4 Мт, спутник «Космос-5» находился на высоте 800 Км от точки взрыва и на 8600 Км северо-западнее ее.
Начальное излучение ^-частиц тотчас достигло счетчика Гейгера, находившегося на спутнике, который зарегистрировал 40 000 импульсов в секунду. На такой высоте можно пренебречь атмосферным поглощением и по количеству Т импульсов, принятых счетчиком за секунду, найти количество продуктов деления, исходя из соотношения Т = 40 000 = 1,4-1026 где Р — мощность бомбы в Мт; F — интенсивность ^-час-тиц, излучаемых осколками бомбы в определенном диапазоне энергии ^-частиц; S — эффективная поверхность обнаружения счетчика Гейгера, См2; р—эффективность счетчика Гейгера (порядка 2% для ^-частиц в 1 Мэе); наконец, Г — расстояние в См от спутника до точки, где находятся продукты деления. Считается, что для данного взрыва эта точка находилась на высоте 1200 Км.
Из сказанного можно сделать вывод, что мощность бомбы была равна или больше 1 Мт. Зная теоретическую мощность бомбы, можно сделать вывод о выходе продуктов деления при взрыве. Напротив, предполагая выход продуктов деления бомбы нормальным, можно рассчитать теоретическую мощность бомбы.
В 1958 г. Соединенные Штаты произвели взрыв бомбы порядка мегатонны на высоте более 400 Км. Тогда был получен первый необычный результат этой операции. Почти 20% (3-частиц, получившихся в результате деления в этой бомбе, были захвачены земным магнитным полем (рис. 3.3) на орбите, близкой к 20 000 Км.
Плотность электронов на этой высоте достигла одного электрона на См3. Предмет, поперечное сечение которого равно 1 См2, двигаясь по этой орбите, за каждый период обращения подвергался бы бомбардировке одним миллиардом электронов.
Обратимся снова к нашей гипотезе о критической мас. е порядка 10 Кг. Для деления всей массы не хватит времени. Значительная ее часть улетучится, как только температура достигнет нескольких тысяч градусов. Допустим, что только одна десятая, т. е. 1 Кг, вступит в реакцию. Этой массе будет соответствовать мощность в 20 Кт и практически такая же масса продуктов радиоактивного распада.
Ри239 так же делим, как и U235, и испускает больше вторичных нейтронов, чем последний. Кроме того, он беспрерывно образуется в атомных реакторах, откуда его довольно легко извлечь химическими методами. Наконец, он является побочным продуктом, использование которого делает более рентабельными ядерные реакторы для производства электрического тока, тепловой энергии, опреснения морской воды и т. д.
Почему же все-таки выделяют U235 из U238 с помощью дорогостоящих физических методов на гигантских установках? Довод весьма прост. Драгоценный Ри239, аккумулируемый в урановых стержнях2 ядерных реакторов, время от времени захватывает нейтроны, которые вместо того, чтобы способствовать его делению, увеличивают его атомный вес на единицу и образуют Ри240.
В арсенале ядерных бомб существуют такие, которые содержат радиоактивные продукты деления, получаемые в ядерных реакторах. Нечего и говорить, что радиоактивные осадки «начиненных» бомб будут еще более значительными, чем те, которые выделяются из бомб fff. Радиоактивные вещества можно ввести и в обычную бомбу из простого взрывчатого вещества. Любая страна, имеющая ядерные реакторы, но не располагающая средствами для создания ядерных бомб, может таким образом симулировать радиоактивный потенциал устрашения.
Успех воодушевил группу Теллера, и ей удалось получить интересные результаты. Уран-238 имеется в природе в большом количестве и очень дешев.
Бомба ff — это водородная бомба, взрыв которой состоит из двух стадий: деление — термоядерная реакция. Появление водородной бомбы было вызвано тем, что у атомной бомбы, основанной только на делении ядра, невозможно получить мощность, превышающую 100 Кт. Что касается водородных бомб, то они не только могут обладать неограниченной мощностью, но по мере ее возрастания каждая килотонна их мощности стоит дешевле. У бомбы в 20 Мт стоимость одной килотонны в 10 раз меньше, чем у бомбы в 20 Кт.
В водородной бомбе используются термоядерные реакции легких атомов, таких, как дейтерий — водород с атомным весом 2, тритий — водород с атомным весом 3, литий с атомным весом 6.
При температуре 60 млн. градусов термоядерная реакция дейтерия и трития становится заметной и дает D + Т = гелий-4+ быстрый нейтрон + энергия. (I) В результате взаимодействия 1 Кг этих двух изотопов водорода выделяется 60 Кт энергии.
По окончании всех воздействий ядерного взрыва — непосредственных, тепловых и других—остаются атомные ядра, полученные в результате деления. Эти ядра образуются парами, сумма атомных весов каждой пары приближается к 232 при делении U235 и к 236 при делении Ри239. Существуют сотни возможных комбинаций, но каков бы ни был атомный вес ядра, каждая пара ядер испускает р и радиоактивные излучения. Это и есть те радиоактивные элементы, из которых образуются радиоактивные осадки.