Как взрывается ядерная бомба?

Интересно наверное каждому, как так получается, что одна бомба при своём взрыве даёт несопоставимый радиус разрушения по отношению к собственному размеру? И почему бы нам самостоятельно не создать маленькую ядерную бомбу у себя на даче? И раз до сих пор этого никто не сделал, значит какие-то непреодолимые сложности есть? 
Для начала вспомним модель атома. Что у него есть ядро, вокруг которого летают электроны. В ядре атома есть нуклоны (протоны и нейтроны) которые удерживаются в ядре за счёт так называемых особых ядерных сил. Причём эти особые силы в сто раз больше электростатического взаимодействия при расстоянии 10^-15 м. Но при расстоянии нуклонов в ядре при 10^-14 м. эти особые силы оказываются ничтожно малыми. Другими словами, пока нуклоны сидят в ядре, их очень и очень тяжело разъединить. Но если направить энергию в ядро атома, которая преодолеет эту особую силу, то ядро атома развалится, и при этом так же освободится эта особая сила, которая разнесёт всё в пух и прах. Кто-то подсчитал, что если извлечь энергию взаимодействия атомов из тела одного человека, то её хватит чтоб разнести всю солнечную систему. Но к счастью для нас, это очень сложно сделать. Уж слишком сильно “дружат” между собой нуклоны в ядре. Поэтому для разделения нуклонов потребуются такие ядра, которые уже сами нестабильны, и только и ждут чтоб их кто-то маленько подтолкнул для распада.

Уран.
Уран в своём ядре имеет 238 нуклонов. Причём эти нуклоны уже стремятся развалиться на более устойчивые элементы (изотопы урана). К слову об изотопах. Изотоп чего либо – это тот же хим. элемент, но с большим или меньшим количеством нейтронов в ядре. Например изотопы водорода:

Такая же аналогия и с ураном. Только там гораздо больше протонов, нейтронов и электронов. И если в атом урана запустить ещё один нейтрон, то атом урана развалиться на два изотопа и высвободится ещё 2-3 свободных нейтрона. При этом выделится тепло т.к. часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки быстро тормозятся в окружающей среде, в результате чего их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию среды (т. е. в энергию взаимодействия и теплового движения составляющих её частиц). И если на пути вновь высвободившихся нейтронов окажутся ещё атомы урана, то с ними произойдёт тоже самое, а значит возникнет цепная реакция с выделением энергии в окружающее пространство. Причём выделенная энергия при распаде 1г. урана сопоставима с энергией выделенной при сжигании 2,5 т. нефти.

Взрыв.
А теперь вернёмся к нашей бомбе. По сути взрыв это и есть колоссальное выделение энергии в окружающее пространство за очень маленький промежуток времени. Поэтому нам надо, чтоб наш уран распадался быстро, точно, и тогда, когда нам это надо. Для точности распада (чтоб вновь высвободившиеся нейтроны не пролетали мимо других атомов урана), мы уплотняем наш уран в один большой шарик (или кубик), но строго до критической массы, чтоб он не начал распадаться во время уплотнения и не вызывал цепную реакцию. И если сделать два таких шарика, а потом их соединить вместе, то произойдёт взрыв, так как вместе они превысят критическую массу и запустится цепная реакция. Но на практике не всё так просто, оказывается, при сближении в дачных условиях двух больших шариков урана, они сначала начнут нагреваться из-за обмена вылетевших друг в друга свободных нейтронов, потом раскалятся до красна, потом начнут плавиться и испарятся, а значит взрыва не будет. Поэтому эти два шарика урана докритической массы надо соединить очень быстро (со скоростью 2.5 км/c!), чтоб они успели врезаться друг в друга не успев раскалиться и расплавиться образовали бы нам энерговыделение колоссальных масштабов т.е. ядерный взрыв. 
Но как это сделать? Получается, что порохом до таких скоростей разогнать невозможно – малы размеры бомбы и путей разгона. Поэтому разгоняют взрывчаткой, комбинируя «медленную» и «быструю» взрывчатки, ибо сразу «быстрая» взрывчатка вызовет разрушение шарика урана ударной волной. Но в итоге получают главное – обеспечивают скорость перевода системы в сверхкритическое состояние до того, как она разрушится тепловым образом из-за растущего тепловыделения при сближении. Такая схема называется «пушечной», потому что докритические шарики урана «выстреливаются» навстречу друг другу, успевая соединиться в один сверхкритический шар и после этого пиковым образом высвободить мощность атомного взрыва. Именно поэтому после взрыва мы видим не один, а два ядерных “гриба”. Первый гриб для нагрева урана, второй гриб – результат цепной реакции урана.

Следует добавить, что существует ещё много параметров, которые надо учесть, чтоб цепная реакция произошла. К примеру ядро урана-235, делится под действием относительно медленных нейтронов, а при делении ядер, образуются быстрые нейтроны. Т.е. высвободившийся нейтрон при своём пролете через соседнее ядро урана не успеет ничего вышибить, а значит цепная реакция не запуститься. Поэтому для замедления нейтронов используется графит и тяжёлая вода (дейтерий, тритий), которые именно замедляют нейтроны для успешного взаимодействия с ядрами урана-235. Помимо этого влияет ещё масса урана, количество примесей, наличие оболочки и замедлителя и многое другое, о чём можно расспросить сотрудников института ядерной физики =)

Поэтому если вы найдёте верный и простой способ вышибать нейтроны из ядер атомов (не обязательно урана), то подумайте 10 раз, к чему это может привести…