Страница 18 из 104
— Каждый, но чаще вопрос задают на уроках ядерной физики, в конце вводного курса, где-то в начале лета. И ответ тогда дается уже несколько другой, а так как курсанты до ядерной физики еще не добрались, ограничимся физикой Ньютоновой. Итак, вам стало известно, что колобок круглый, то есть при реакции синтеза возникает очень много энергии, много больше, чем при реакции деления. И это верно… однако вы не поняли, что круг — это не обязательно сфера, и даже совсем не сфера. Круг — это геометрия двумерная… то есть энергии на порядок больше выделяется, и процентов пятнадцать ее выделяется в виде гамма-излучения. А восемьдесят пять процентов уносит вылетающий при реакции синтеза нейтрон. Очень много энергии он уносит, поэтому и вылетает со скоростью в пятьдесят семь тысяч километров в секунду. Быстро, не правда ли? И на этом мы с атомами закончим и перейдем к стальным шарам, то есть в обычной ньютоновой механике. Пусть нейтрон у нас будет маленьким шариком, а стенка реактора пусть будет сделана из вольфрама, и атомы которого будут у нас шарами побольше. В сто восемьдесят четыре раза по весу примерно побольше. Такая модель вам нравится?
— Очень наглядная получается, нравится!
— А Ньютонову физику вы уже проходили и хорошо знаете, что происходит при упругом соударении шаров — мы тут просто все вопросы ядерных превращений для простоты рассматривать не будем, но общей картины это почти и не исказит. Итак, маленький шар ударяется о большой и передает ему часть своей энергии, причем пропорционадьно массам сталкивающихся шаров передает. И большой отлетит со скоростью в сто восемьдесят четыре раза медленнее маленького, а маленький отскочит обратно со скоростью на полпроцента меньше, чем у него была до столкновения. Верно?
— Ну, вроде верно.
— А дальше перейдем к арифметике. И когда посчитаем, то окажется, что большой шар дальше полетит гораздо медленнее, всего-то чуть быстрее трехсот километров в секунду. Но это при лобовом столкновении, а в реальности такое случается довольно редко, и исследования показывают, что примерно в девяноста шести процентов случаев столкновение будет идти по касательной. Я сейчас долгие выкладки опущу, вы их потом, в конце второго полугодия сами все просчитаете, а сейчас лишь скажу, что средний нейтрон отдаст среднему атому только половину энергии лобового столкновения, то есть атом вольфрама приобретет скорость в жалких сто пятьдесят километров в секунду.
— То есть совсем вроде немного?
— Ну, по сравнению со скоростью нейтрона немного. И мы уже не будем рассматривать дальнейшую судьбу этого нейтрона, и не обратим внимания на то, что он для того чтобы скорость свою хотя бы вдвое уменьшить, должен почти триста раз с другими атомами столкнуться… с аналогичными последствиями. Нас интересует сейчас только первый атом вольфрама, по которому нейтрон ударил. И который летит куда-то со скоростью в сто пятьдесят километров в секунду. И нам пока даже не очень важно, куда именно он летит. Пока неважно, пока нам и того достаточно. И нам интересно, какая температура будет у этого одинокого атома вольфрама. Надеюсь, все помнят формулу вычисления среднеквадратичной скорости молекул в зависимости от температуры?
Формулу никто из курсантов не помнил, да и вообще никогда не знал: в школах на уроках физики до седьмого класса включительно слово «термодинамика» если и упоминалось, то лишь для того, чтобы детям сообщить о том, что и такой раздел в физике есть. Но учителя это не смутило: формулу информаторий просто вывел на экран.
— А теперь мы ее инвертируем, чтобы уже по скорости температуру вычислить… Все вы наверняка заметили, что при росте массы молекулы или температуры скорость нарастает пропорционально квадратному корню от приращения. А в инвертированной формуле мы видим, что температура растет пропорционально квадрату скорости — и получается, что этот одинокий атом после столкновения с одиноким нейтроном нагревается… среднеквадратично, конечно, но для одного атома это одно и то же, до температуры всего-навсего в сто шестьдесят пять миллионов градусов. Безусловно, всего за несколько пикосекунд этот атом столкнется с десятком своих соседей и температуру собственную понизит до жалких сто шестидесяти пяти тысяч градусов, а если других нейтронов поблизости не будет, то за несколько наносекунд атом и вовсе остынет, поделившись своим теплом с соседями. Однако в термоядерном реакторе нейтронов образуется очень много, все соседи нашего атома тоже свое получат, и нашему остужаться будет просто не об кого. А так как направление движения этих быстрых атомов окажется совершенно произвольным, то — сейчас я вычисления пропущу, они очень простые — больше сорока процентов таких атомов полетит не вглубь металла, а наружу. И если мы на мгновение представим, что реактор наш имеет мощность в тысячу двести мегаватт, то мысленно увидим: вольфрамовая оболочка камеры реактора начнет испаряться со скорость. полтора миллиметра в секунду. Но это не значит, что она столько времени испаряться будет: из стенок будут вылетать не нейтральные атомы, а ионизированная плазма. И атом, потеряв только из-за термоэмиссии вообще всю внешнюю электронную оболочку — и там еще и гамма-излучение с помощью эффекта Комптона немало добавит… то есть электронов с атомов сдерет… а сильно заряженный ион вольфрама, вылетев в реактор, где мощнейшее магнитное поле пытается удержать плазму в жгуте, полетит, согласно правилу буравчика, куда? Полетит в плазменный жгут и спустя сотую долю секунды, если мощность начального излучения превысит пару мегаватт, мощнейший поток вольфрамовых ионов реакцию синтеза просто погасит. Вывод — не верьте бездумно сказкам про колобка, колобки — они хотя и круглые, но не сферические.
— Жаль… — тихо пробормотал Славка, но было видно, что для него вопрос не исчерпался. — Но можно же иным способом лед растопить. Например, добавить в атмосферу того же углекислого газа и за счет парникового эффекта…