ბირთვული იარაღი
ბირთვული იარაღი (ან ატომური იარაღი) — ფეთქებადი მოწყობილობა, რომელშიც ენერგიის წყაროს წარმოადგენს ბირთვული რეაქცია. ეს რეაქცია იყოფა ორ კლასად: ატომის ბირთვების დაყოფა ამ კლასში გამოიყენება მძიმე ელემენტის ბირთვის გახლეჩის ეფექტი, რის შემდეგაც წარმოიქმნება ორი შედარებით მსუბუქი ელემენტის ბირთვი. მძიმე ელემენტებად, როგორც წესი გამოიყენება ურანი და პლუტონიუმი. ბირთვული რეაქციის ეს კლასი ეყრდნობა ე.წ. მასის დეფიციტის პრინციპს. ეს პრინციპი აღწერა ალბერტ აინშტაინმა ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაში. იგი გულისხმობს შემდეგს: ატომის ბირთვის შემადგენელი ნაწილაკების ენერგია, როცა ისინი ბირთვული ველის ზემოქმედებით ერთმანეთთან იმყოფებიან ბმულ მდგომარეობაში ნაკლებია ვიდრე ამ ნაწილაკების ენერგიების ჯამი, როცა ისინი იმყოფებიან თავისუფალ, არა ბმულ მდგომარეობაში. ამ რეაქციის განსახორციელებლად აუცილებელია რამდენიმე პირობის დაცვა. ასაფეთქებელი ნივთიერება (ურანი ან პლუტონიუმი. შესაძლებელია სხვა ნივთიერებათა გამოყენებაც, მაგრამ მთელი რიგი სირთულეების გამო, იარაღში გამოიყენება მხოლოდ ეს ორი) ხასიათდება ე.წ. კრიტიკული მასით. ეს ნიშნავს, რომ ბირთვულ რეაქციაში მონაწილეობს ნივთიერების დისკრეტული მასები. მაგალითად, ურანის პირველი კრიტიკული მასა არის 9 კილოგრამი. თუ იქნება მცდელობა აფეთქებულ იქნას 10 კილოგრამი, აქედან რეაქციაში შევა მხოლოდ 9 კილოგრამი, ხოლო 1 კგ უბრალოდ გაიფანტება და თანაც ხელს შეუშლის რეაქციის ეფექტურობას. შემდეგი პირობა მდგომარეობს იმაში, რომ რეაქციის დასაწყებად დიდი საწყისი ენერგიაა საჭირო. ამისათვის ურანის იდეალური ფორმის ბირთვს ათავსებენ ჩვეულებრივი ასაფეთქებელი ნივთიერების ზუსტად ცენტრში და აფეთქებენ. ამასთან ურანი უნდა იყოს გამდიდრებული და ძალიან სუფთა, მინარევებისაგან სრულად გაწმენდილი. ურანის გამდიდრება არის ძალიან რთული ტექნოლოგიური საკითხი და ნიშნავს ურანის დიდი მასიდან იზოტოპ U235-ს გამოყოფას. თვითონ რეაქცია მიმდინარეობს ჯაჭვური, იგივე ზვავის ეფექტის პრინციპით. ანუ ურანის ბირთვი დაშლისას გამოასხივებს ნეიტრონებს, რომლებიც თავის მხრივ ეჯახებიან ურანის სხვა ბირთვებს და ხლიჩავენ მას. ისინიც თავის მხრივ გამოასხივებენ ნეიტრონებს და ა.შ. სწორი დაგეგმარების პირობებში რეაქცია მიმდინარეობს დიდი, აფეთქების სიჩქარით. ატომის ბირთვების სინთეზი ამ კლასს თერმობირთვული რეაქცია ჰქვია და მასში გამოიყენება მსუბუქი ელემენტის ბირთვების სინთეზის ეფექტი, რის შემდეგაც წარმოიქმნება ერთი შედარებით მძიმე ელემენტის ბირთვი. მსუბუქ ელემენტად გამოიყენება წყალბადის ბირთვი. ეს კლასიც ეყრდნობა მასის დეფიციტის პრინციპს. ამ რეაქციაში გამოიყენება წყალბადის იზოტოპები, დეიტერიუმი - "მძიმე წყალი" ან ტრიტიუმი - "ზემძიმე წყალი". წყალბადის ბირთვი ძირითადად წარმოადგენს ერთ ცალ პროტონს. მისი იზოტოპი დეიტერიუმი არის ერთი პროტონის და ერთი ნეიტრონის ბმა. წყალბადის იზოტოპი ტრიტიუმი არის ერთი ცალი პროტონის და ორი ნეიტრონის ბმა. ეს იზოტოპები იშვიათად გვხვდება ბუნებაში და მათი გარკვეული რაოდენობის მიღება ურთულესი ტექნოლოგიური საკითხია. რეაქციის არსი მდგომარეობს შემდეგში: წყალბადის ბირთვებს ენიჭება იმდენად დიდი ენერგია, რომ ურთიერთ შეჯახებისას ისინი გადალახავენ ბირთვული ველის წინააღმდეგობას და ჩაჭერილი ხდებიან მის მიერ, ხდება ბირთვების სინთეზი, მიიღება ჰელიუმის ბირთვი. ამ რეაქციის დროს გამოთავისუფლდება ნეიტრონი. ამ რეაქციის დროს გამოყოფილი ენერგია რამდენიმე თანრიგით აღემატება ბირთვების გახლეჩის რეაქციის ენერგიას. ამ რეაქციისათვის საჭირო ენერგიის მისაღებად მუშა ელემენტს (წყალბადს) ათავსებენ ბირთვული აფეთქების ეპიცენტრში.