Текст книги "Машина-двигатель
От водяного колеса до атомного двигателя"

Автор книги: Марк Левин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 16 страниц)

Атом и его модели

Итак, атом делим. Но как представить себе его строение? Какие мелкие частички и сколько разновидностей их содержится в атоме? Наконец, в каком порядке они там расположены? На все эти вопросы еще не было убедительного ответа. Правда, на основании опытов, ученые стали предлагать различные модели атома, но ни одна из них не казалась достоверной.

Английский физик Томпсон считал, например, что атом состоит из одних электронов, которые как бы плавают в положительно заряженной материи. Что это за материя, которая своим положительным зарядом удерживает отрицательно заряженные электроны, ни сам Томпсон, ни другие ученые объяснить не могли. И совсем нельзя было увязать с моделью Томпсона факт излучения атомами радия и урана α-частиц – положительно заряженных атомов гелия.

Нужны были годы большого труда, кропотливых исследований, сложных вычислений, остроумных опытов, чтобы прийти к единому решению, которое не вступало бы в противоречие с известными уже фактами.

Было бы слишком долго рассказывать о том, как шаг за шагом разгадывалась загадка атома. Попробуем лишь бегло проследить за ходом научной мысли.

В начале текущего века английский физик Резерфорд, проделавший много исследований над радиоактивными излучениями, пришел к выводу, что в атоме должно существовать центральное плотное ядро. Это доказывалось специальными опытами. Далее, на примере простейших атомов – водорода и гелия, – удалось убедиться в том, что ядро несет на себе положительный заряд, удерживающий внутри атома и некоторое количество электронов. Так, у водорода ядро атома имеет положительный заряд, равный заряду электрона. Следовательно, в таком атоме возле ядра находился лишь один электрон. Ученые еще раньше называли атом водорода «протоном» (первичным), теперь под «протоном» стали понимать ядро атома водорода, заряженное положительным зарядом. Так и считалось вначале, что в состав атома водорода входят протон (ядро) и один электрон. А вот у гелия, например, заряд ядра вдвое больше, значит, в ядре этого газа содержится два протона. Следовательно, α-частицы есть не что иное, как вылетающие ядра гелия; по массе они почти равны массе атома гелия (ведь электроны обладают очень малой массой, и их отсутствие почти не отражается на величине атомного веса), а по заряду соответствуют двум протонам.

Итак, ученые пришли к выводу, что атом любого вещества имеет центральное ядро с положительным зарядом и несколько электронов, удерживаемых этим зарядом возле ядра. Вначале казалось, что эти электроны должны составлять «облачко» вокруг ядра, но потом, исследуя дальше свойства атома, ученые создали его модель, которая действительно, как и предполагал Чичерин, напоминает солнечную систему. Эта модель и теперь считается наиболее достоверной. Она, эта модель, возможно, и не совсем точно воспроизводит истинное строение атома, но известные пока факты могут быть объяснены на ее основе. По этой модели атом представляется в виде маленькой системы, в центре которой помещается положительно заряженное ядро, а вокруг ядра по эллиптическим орбитам, или, точнее, оболочкам, движутся отрицательно заряженные электроны. Оболочек может быть несколько, – некоторые из них меньшего диаметра, некоторые большего. Чем оболочка меньше по диаметру, тем прочнее держатся ее электроны возле ядра. Электроны, находящиеся на внешних оболочках, могут отлетать от ядра, могут одновременно принадлежать внешним оболочкам двух атомов, – так образуются молекулы.

Создав такую модель атома и научившись опытом находить величину электрического заряда ядер, ученые поняли, в чем истинный смысл периодического закона Менделеева. Оказалось, что если первый элемент периодической таблицы – водород – обладает ядром с зарядом, равным единице, то следующий, второй, элемент – гелий – имеет ядро с зарядом, равным двум зарядам протона, и т. д. Величина заряда ядра атома любого элемента точно соответствует его порядковому номеру в таблице Менделеева. Следовательно, не столько вес атома, сколько заряд его ядра определяет все свойства вещества. И тот факт, что сам Менделеев не все элементы расположил точно по возрастанию атомных весов, но зато точно по возрастанию величины заряда ядер, оказался поразительным. Великий ученый предчувствовал какие-то более глубокие закономерности, чем просто увеличение атомного веса. Так, например, элемент «теллур» с атомным весом 127,61 Менделеев поставил раньше элемента «иод», хотя атомный вес последнего был меньше– 126,92. По своим свойствам элементы должны были располагаться именно так. И действительно, как оказалось впоследствии, заряд ядра теллура на единицу меньше заряда ядра иода.

В знак признания гениального предвидения Менделеева, порядковый номер элемента в его таблице, а следовательно, величину заряда ядра, ученые теперь именуют «числом Менделеева».

Что же касается атомных весов, то вскоре ученые обнаружили, что один и тот же элемент может иметь несколько разновидностей, отличающихся по атомным весам, но по химическим свойствам абсолютно схожих. Например, известный металл свинец, помеченный в таблице Менделеева номером 82, если он добывается из урановой руды, имеет атомный вес примерно 206, из ториевой руды – примерно 208, а из всех других руд – 207,2. Этот последний вес был определен химиками давно, но он, в сущности, представляет собой среднее значение между урановым и ториевым свинцом. Это значит, что в обычном свинце перемешаны два рода атомов – с весом 206 и с весом 208. По химическим свойствам оба вида свинца совершенно одинаковы, – заряд ядра их атомов тоже одинаковый. Такие разновидности одного и того же элемента, отличающиеся лишь атомным весом, ученые назвали «изотопами». Следовательно, в одной клетке таблицы Менделеева может находиться несколько изотопов элемента. Стало быть, и это обстоятельство указывает на тот факт, что не атомный вес определяет свойства элемента, а заряд его ядра и количество электронов, находящихся на его орбитах.

Однако, придя к такому выводу, ученые долгое время затруднялись объяснить, как же устроено ядро атома и почему между атомным весом и зарядом существует разница? Действительно, ядро атома водорода – «протон» – имеет единичный положительный заряд, и атомный вес тоже примерно равен единице. Следующий за ним в таблице элемент гелий (№ 2) имеет двойной заряд, но атомный вес его в четыре раза больше атомного веса водорода. Далее идет элемент литий (№ 3) – имеет заряд 3, а атомный вес 7, и т. д. Последний элемент таблицы – уран (№ 92) имеет заряд 92, а атомный вес 238.

В чем же дело? Ведь если ядра всех атомов составлены из разного количества ядер простейшего атома – водорода, то есть из протонов, то атомный вес гелия должен быть лишь вдвое больше атомного веса водорода, атомный вес лития – лишь втрое больше, а атомный вес урана – в 92 раза больше. Значит, ядра атомов состоят не из одних только протонов.

Одно время считали, что атомный вес указывает на количество протонов в ядре, а величина заряда ядра, как полагали, оказывается меньшей лишь только потому, что внутри ядра, кроме протонов, имеется еще некоторое количество «связанных» электронов. Эти ядерные электроны как бы нейтрализуют часть положительно заряженных протонов. А другая часть протонов, которая в сумме обладает зарядом, равным порядковому номеру в таблице Менделеева, связана уже не с ядерными электронами, а с внешними, которые движутся по оболочкам.

В 1932 году была экспериментально найдена еще одна частица, содержащаяся в ядре, – по весу она была равна весу протона, но никакого заряда не носила. В том же 1932 году советский ученый Иваненко высказал мысль о том, что ядро атома должно состоять не из протонов и электронов, а из протонов – положительно заряженных частиц – и совсем незаряженных частиц – нейтронов. Ученые смогли дальше усовершенствовать построенную ими модель атома. Стало понятным, что заряд ядра определяется числом протонов в ядре, а атомный вес – числом протонов и нейтронов вместе взятых.

Вот как теперь представляют себе атомы трех первых элементов таблицы Менделеева.

Водород – имеет ядро из одного протона, а по единственной оболочке вокруг ядра движется один электрон – очень легкая подвижная частичка, с массой в 1836 раз меньшей массы протона. Атомный вес определяется, по существу, только массой протона.

Гелий – имеет ядро, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Заряд – 2, атомный вес – 4. По двум внешним орбитам, составляющим оболочку одного диаметра, движутся два электрона.

Литий – имеет ядро из трех протонов и четырех нейтронов. Заряд – 3, атомный вес – 7. На орбитах – 3 электрона. Орбиты составляют две электронные оболочки: малую – с двумя электронами и большую – с одним.

Схемы атомов водорода, гелия и лития.

Когда был найден нейтрон, стало ясно и что такое изотопы. Вот посмотрите на ядро лития: куча мала! Среди трех протонов тесно разместились 4 нейтрона. А ведь в сложных атомах, где 70, 80, 90 протонов, может разместиться много и нейтронов! Вот и получается, что, например, в свинце с атомным весом 206 на 82 протона приходится 124 нейтрона, а в свинце с атомным весом 208 на те же 82 протона приходится 126 нейтронов. В обоих случаях «куча мала» держится, и оба изотопа существуют, обладая одинаковыми химическими свойствами, так как химические свойства определяются количеством внешних электронов, а их количество определяется величиной заряда ядра, то есть числом протонов.

Могут быть, однако, и неустойчивые изотопы. Нейтрон сначала будто бы и прилепился, а вскоре его выбросило, – из одного изотопа получился другой изотоп.

Но что же, в таком случае, вообще связывает между собой нейтроны и протоны, почему положительно заряженные частички не отталкиваются друг от друга, а нейтральные почему не рассыпаются, как биллиардные шарики из пирамиды?

Вот тут-то как раз и начинается следующий этап разгадки тайн атома – этап, связанный с получением атомной энергии.

Чудесные превращения

Атом – очень маленькая частичка. А ядро атома по диаметру еще в сто тысяч раз меньше атома. Если бы ядро могло вырасти до размера булавочной головки, то атом оказался бы огромнейшим шаром с диаметром в 100 метров, а булавочная головка при той же степени увеличения выросла бы до размеров солнца! Иными словами – ядро атома во столько раз меньше булавочной головки, во сколько раз булавочная головка меньше солнца. Вот и представьте себе величину тех еще более мелких частиц, которые заключены внутри ядра атома. Там, как мы знаем, уживаются друг с другом протоны и нейтроны. Но какие силы их связывают? Электрическими силы эти быть не могут, – тогда положительно заряженные протоны друг от друга оттолкнулись бы. Значит, это силы не электрические, а еще более мощные, потому что им всё же удается удержать тесно прижатые одноименно заряженные протоны. Что за природа «ядерных сил», как их называют ученые, пока еще точно не выяснено, – это предмет многих исследований, которые проводят ученые наших дней. Некоторые свойства «ядерных сил» уже удалось определить. Известно, например, что в пределах объема ядра, где самое большое расстояние между частицами не превышает 0,0000000000013 сантиметра, силы эти очень велики. Но уже при малейшем увеличении этого расстояния они начинают быстро ослабляться. И, если расстояние между частицами станет в 2–3 раза больше первоначального, силы эти вовсе исчезнут.

Значит, внутри ядра действуют два рода сил, направленных друг против друга: ядерные силы стремятся связать частицы, электрические силы стремятся их оттолкнуть друг от друга. Чем меньше частиц в ядре, тем они ближе друг к другу, тем сильнее оказываются там ядерные связи. В больших атомах, где много протонов и нейтронов и между двумя частицами может оказаться относительно большое расстояние, там ядерные связи слабее.

Вот если бы удалось чем-либо расщепить ядро, раздвинуть еще немного частицы между собой, тогда действие ядерных сил и вовсе прекратилось бы, а под влиянием электрических сил отталкивания некоторые протоны, а вместе с ними и нейтроны, вылетели бы из ядра. И при этом летели бы они с огромнейшими скоростями.

Но если из ядра будет удален хотя бы один протон, то, следовательно, и заряд такого ядра, и вес его изменятся. А раз изменится заряд, то и химические свойства вещества станут другими. Или, иными словами, один элемент превратится в другой.

Ядра самых тяжелых элементов – урана, тория, радия – сами распадаются. Одни быстрее, другие медленнее. Излучение, которое открыл Беккерель у урана, а супруги Кюри – у радия, есть не что иное, как результат постепенного распада атомных ядер этих элементов. Распад этот идет медленно, но непрерывно и закономерно. Ученые установили, например, что если взять какое-то количество урана, то через четыре с половиной миллиарда лет половина этого количества распадется.

Для элемента радия время «полураспада», как говорят ученые о распаде половинного количества, равно 1590 лет, – ведь излучение радия происходит более интенсивно!

Миллиарды лет уже длится этот распад тяжелых элементов. Постепенно они превращаются в нераспадающиеся, устойчивые элементы – изотопы свинца. Открыв это явление, ученые сейчас получили возможность высчитать, сколько лет существует наша планета – Земля.

Раньше считалось, что огненно-жидкий земной шар охлаждался до теперешнего состояния не менее 40 миллионов лет, потом различными способами был найден другой минимальный срок – 30 миллионов лет. Но всё это было далеко не точно. Теперь ученые установили, что Земля значительно старше, – ей около пяти миллиардов лет.

В ядрах тяжелых элементов внутриядерные силы не очень велики, – потому и распадаются эти элементы. Но можно ли, есть ли действительно такие возможности, чтобы искусственно изменять заряд ядра любого элемента – выбивать оттуда или, наоборот, добавлять туда протоны?

Впервые такой опыт поставил английский физик Резерфорд в 1919 году.

Ему удалось бомбардировкой α-частицами, каждая из которых имеет два протона, превратить газ азот в газ кислород. Посмотрите на таблицу Менделеева. Вы увидите, что азот превратить в кислород можно, только увеличив заряд атома азота с 7 до 8, то есть на единицу. Выходит, что один из протонов, содержащихся в α-частице, не выбивает из ядра атома азота протона, а, наоборот, сам застревает в этом ядре. В результате появляется новый химический элемент – газ кислород.

Это ли не чудесное превращение? Теперь уже научились искусственно преобразовывать и другие элементы, в том числе и ртуть в золото. Из ядра ртути выбивается один протон, и простой металл ртуть (№ 80 по таблице Менделеева) превращается в благородный металл золото (№ 79).

Не «философский камень» алхимиков, а строгое научное проникновение в тайны природы сделало возможными такие чудесные превращения.

Но не они являются главным результатом научных достижений физики атомного ядра. Такое получение золота, например, оказывается пока слишком дорогим и потому нецелесообразным.

Основной практический итог современной науки об атоме в другом – в открытии способов и средств освобождения и использования той колоссальной энергии, которая таится в атомном ядре.

Могучая энергия

Вторая мировая война подходила к концу. Победоносная Советская Армия, разгромив гитлеровские фашистские полчища, наносила решающие и стремительные удары по войскам агрессивной Японии. Мир ожидал близкой развязки.

И вот, в августе 1945 года, когда исход войны был предрешен, над японским городом Хиросима с американского самолета была сброшена бомба необычайной силы. Невиданная ранее сила взрыва смела с лица земли многолюдный город, погубив в огне и развалинах около двухсот тысяч жителей.

Мир был потрясен и силой новой бомбы, о которой стало известно, что она основана на использовании атомной энергии, и бессмысленным, бесчеловечным способом ее применения. Атомная бомба, первыми жертвами которой стали сотни тысяч горожан, представилась миру как грозное предзнаменование небывалых ужасов будущих войн, где стиралась разница между фронтом и тылом.

Народы всех стран, обеспокоенные судьбами человечества, повели длительную и неустанную борьбу за запрещение атомной бомбы, за использование новой могучей энергии в мирных целях.

«Не разрушать, а созидать с помощью могучей атомной энергии!» – вот что написано на знаменах борцов за мир.

Что же это за энергия? Почему она обладает такою мощью? Где таится секрет получения этой энергии? Почему до сих пор, на протяжении всей истории своей, человечество не могло воспользоваться ее необычайными возможностями?

Не могло?

Впрочем, это не совсем так, даже совсем не так. В действительности человечество именно с самого своего зарождения пользуется одним из проявлений атомной энергии – энергией Солнца. Миллиарды лет Солнце посылает тепло и свет, согревая Землю, вселяя в нее жизнь. Миллионы лет человечество не знало, откуда берется такой неиссякаемый запас энергии. Религия объясняла это сверхъестественными, недоступными человеческому разуму, силами богов. Ученые же искали научное объяснение. Еще совсем недавно считали, что Солнце – гигантский раскаленный шар, медленно, миллиарды лет, остывающий. Но трудно было объяснить, – что же это за шар, как он устроен, откуда у него такие запасы тепла?

Ведь чтобы выработать столько энергии, сколько излучает Солнце, пришлось бы построить 180 000 000 миллиардов таких электростанций, как Куйбышевская!

И только в последние годы, после того как были разгаданы тайны атома, ученые начали понимать и природу Солнца. Оказалось, что на Солнце происходит непрерывный процесс выделения колоссальной атомной энергии. Благодатные солнечные лучи, которым мы так рады и зимой и летом, несут нам тепло и свет – результат гигантского производства атомной энергии на Солнце. Но ведь и любой уже знакомый нам вид энергии – энергия воды, энергия ветра, тепло сгорания топлива – тоже обязан своим происхождением Солнцу!

Значит, человечество уже давно пользовалось атомной энергией… Но получать ее непосредственно – не через солнечные излучения, а так же, как на самом Солнце, – человек не умел. И лишь в наши дни наука, наконец, постигла некоторые секреты получения атомной энергии. Открылись возможности практического использования этой энергии.

Атомную энергию следовало бы именовать, более точно, ядерной энергией. Именно в ядрах всех атомов и таится огромнейший запас энергии.

Мы уже говорили о силах, связывающих протоны и нейтроны в тесные группки, которые и представляют собой компактные, плотные ядра атомов. Чтобы разорвать ядерные силы, нужно попасть каким-либо «снарядиком» в ядро. При этом освобожденные протоны и нейтроны под действием электрических сил отлетят с огромными скоростями. Долго ученые искали нужные «снарядики». Вначале бомбардировку вели α-частицами, то есть положительно заряженными ядрами гелия (2 протона + 2 нейтрона). Но попасть в ядро любого атома оказалось при этом весьма сложно: положительно заряженные α-частицы отталкивались положительно заряженными ядрами. И, лишь разогнав α-частицы до чрезвычайно больших скоростей, удавалось добраться до ядра, пробив блокаду электрического поля. Но отдельные попадания завершались либо «застреванием» протонов и, следовательно, превращением одного элемента в другой, либо выбиванием протона, что также вело к «чудесным превращениям». Выход энергии же оказывался незначительным, – не окупались затраты энергии на бомбардировку.

Говоря об энергии, мы подразумевали прежде всего кинетическую энергию тех осколков, тех частичек, которые отлетают от ядра под влиянием сил электрического отталкивания (после того, как ядерные силы окажутся ослабленными) с. колоссальнейшими скоростями. Такие «осколки» могут пролетать расстояние от Земли до Луны менее чем в полминуты. При подобных скоростях и «осколки» и среда, в которой они летят, нагреваются. Происходит превращение кинетической энергии в тепловую. А тепловую энергию уже можно использовать для многих нужд.

Однако получить в достаточном количестве тепловую энергию бомбардировкой ядер, как уже сказано, оказалось затруднительным, да и не выгодным. Положение не изменилось и тогда, когда ученые вместо α-частиц стали использовать новые «снарядики» – нейтроны. Правда, теперь уже не требовалось затрачивать много энергии на разгон «снарядиков» в специальных устройствах, так как незаряженные нейтроны не отталкивались ядрами. Но сами нейтроны оказались дефицитными «снарядиками», – их надо было получать с помощью тех же α-частиц. Приходилось создавать «двойные пушки».

Так долгое время вопрос о практическом использовании атомной энергии, то есть о выделении ее в достаточном количестве, оставался нерешенным.

Но вот в 1939 году ученые, вооруженные нейтральными «снарядиками», попробовали обстрелять ядра тяжелых элементов таблицы Менделеева.

Нейтронам не опасны большие заряды положительного электричества, которые несут ядра тяжелых элементов, а, с другой стороны, в эти ядра легче попасть, – они большие по объему. И тут-то выяснилось интересное явление: если нейтрон попадал в ядро самого тяжелого элемента – урана, это ядро раскалывалось почти на две равные части. Осколки при этом разлетались с огромными скоростями, оттолкнув друг друга. Кроме осколков, которые представляли собой теперь ядра новых элементов, относящихся к средней части таблицы Менделеева (кобальта, цезия, бария, криптона и других), при делении ядра урана вылетали с большими скоростями 2–3 свободных нейтрона.

Это было очень важным открытием. Его тщательно изучали крупнейшие физики мира; трудами итальянского ученого Ферми, немецких ученых Гана и Штрассмана, французских ученых Жолио-Кюри и советского ученого Френкеля было доказано, что в реакции деления ядер урана лежит возможность практического получения атомной энергии.

«Нужно лишь создать условия, – говорили ученые, – при которых происходила бы „цепная реакция“ деления ядер урана».

«Цепная реакция»? Но что это значит? При чем тут цепь?

Оказывается, именно в цепочке-то и состоит всё дело. Допустим, что в какой-то кусочек урана попал «снарядик» – нейтрон – и одно ядро разделилось. Но ведь при этом образовалось три новых «снарядика»! Что, если каждый из них попадет в новые ядра? Теперь уже разделятся сразу три ядра и при этом появятся девять новых «снарядиков». А эти девять, далее, в свою очередь, разделят девять новых ядер, откуда вылетят двадцать семь «снарядиков», и т. д. «Огневая мощь» атомной артиллерии будет всё возрастать и возрастать, как это показано на рисунке.

Такая реакция, которая охватывает всё новые и новые соседние ядра и при этом развивается всё в более крупных масштабах, и названа «цепной ядерной реакцией».

Так происходит цепная реакция деления ядер урана.

Стоит попасть одному нейтрону, как неудержимая лавина нейтронов, всё нарастая и нарастая, разделит огромное количество ядер. Вот теперь разлетающиеся осколки, количество которых неисчислимо, вызовут выделение колоссального количества тепла.

Но не во всяком кусочке урана такая реакция возможна. В маленьком кусочке многие нейтроны могут, не встретив ядра на своем пути, вылететь за его пределы. И лишь в сравнительно больших кусках – куда бы нейтрон ни полетел, он всюду встретит новое ядро. Наименьшая масса, при которой возможна «цепная реакция», называется «критической массой».

Первая атомная бомба, сброшенная над Японией, состояла из двух кусков урана, которые вместе составляли «критическую массу» примерно в 1 килограмм. Для взрыва особым способом оба куска мгновенно сближались, и быстро развившаяся цепная реакция вызвала выделение тепловой энергии огромной мощности.

Но ведь, кроме сближения двух кусков урана, следовало их «поджечь», – выстрелить нейтроном?

Оказывается, даже и в этом нет необходимости. Советские физики Г. Н. Флеров и К. А. Петржак обнаружили, что ядра урана могут и сами, без всякого обстрела, делиться на осколки с высвобождением нейтронов. Значит, как только образовалась «критическая масса», нейтроны, вылетевшие из первого же разделившегося ядра, начинают цепную реакцию.

И вот в Хиросиме, ценою многих человеческих жизней, погибших по вине тех, кто решил применить атомную бомбу, человечество впервые убедилось в реальной возможности получения могучей энергии атома.

Но использовать в мирных целях тот же способ «критической массы» с мгновенным выделением колоссальной энергии, конечно, нельзя.

И следующим этапом развития научных работ явился этап изыскания путей выработки атомной энергии для мирных целей. Крупный вклад в разработку этих вопросов внесли ученые Советского Союза, представители новой, самой человечной, самой прогрессивной, социалистической науки.

Но, прежде чем перейти к рассказу о том, как удалось атомную энергию заставить приводить в движение станки и освещать дома, вернемся к Солнцу.

Выше было сказано, что солнечная энергия – энергия ядерная. Но неужто там, на Солнце, всё время происходят деления урановых ядер?

Нет, оказывается, атомную энергию можно выделить и не только делением ядер тяжелых элементов. Огромная энергия может быть получена и при слиянии ядер легких элементов. Правда, такой способ сложнее и его осуществить удалось лишь в дальнейшем, когда наука овладела способом деления урановых ядер.

Ведь как совершается химическая реакция окисления, которую мы обычно называем горением?

Вот, скажем, лежит полено дров. Сухое, березовое, а само не воспламеняется. Стоит, однако, поднести спичку и на одном небольшом участке нагреть полено, как древесина, получив со стороны, от спички, необходимое тепло, окажется в состоянии вступить в химическую реакцию с кислородом. А при такой реакции начнет выделяться еще большее количество тепла. Появится пламя, нагревающее соседний участок полена, – и горение начнется.

Нечто подобное может произойти и с ядрами легких элементов.

Если вначале их сильно нагреть, они начнут двигаться с большими скоростями, налетать друг на друга и при очень сильном сближении, когда ядерные связи вступят в действие, сливаться в новые ядра. Однако здесь теплом серной спички ничего не добьешься. Для таких реакций слияния требуется нагрев до миллионов градусов. Эти реакции получили название «термоядерных».

В настоящее время уже удалось произвести и термоядерные реакции, в результате которых при слиянии ядер, например тяжелого водорода, может быть выделена в тысячу раз большая энергия, чем при делении ядер урана.

«Спичкой» в такой реакции служит урановая бомба, при взрыве которой как раз и создается температура в несколько миллионов градусов.

В качестве ядер легких элементов для такой реакции сейчас применяют ядра тяжелого водорода. Эти ядра, в отличие от обычного водорода, кроме одного протона, содержат еще один нейтрон. Тяжелый водород получается из тяжелой воды, а тяжелая вода в небольшом количестве содержится в составе обычной воды.

Во время термоядерной реакции два ядра тяжелого водорода, слившись, образуют ядро гелия и выделяют при этом огромную энергию.

На термоядерной реакции основан принцип действия «водородной бомбы», которая содержит в себе известное количество тяжелого водорода и урановую бомбу, нужную как взрыватель.

Мощность «водородной» бомбы теоретически беспредельна. Здесь нет «критической массы», и, чем больше приготовлено тяжелого водорода, тем сильнее окажется действие бомбы. Кроме того, и сам выход энергии здесь больше: килограмм водорода, превращаясь таким путем в гелий, выделяет в несколько раз больше энергии, чем килограмм полностью разделившегося урана.

На Солнце, как установили ученые, как раз и происходит непрерывная термоядерная реакция с образованием газа «гелия», который свое наименование («солнечный») получил оттого, что он впервые в большом количестве был обнаружен в составе газов, окружающих Солнце. Солнце – своеобразная водородная бомба, но замедленного действия.

Для промышленных нужд наука еще не нашла способов использования термоядерных реакций. Еще не открыты возможности получения замедленных термоядерных процессов в земных условиях. Еще не научились создавать «искусственные солнца»…

Но вот энергия деления урановых ядер уже освоена. И первое промышленное применение она получила у нас, в советской стране. В четверг 1 июля 1954 года во всех газетах Советского Союза было опубликовано следующее сообщение Совета Министров СССР:

«О ПУСКЕ В СССР ПЕРВОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

В настоящее время в Советском Союзе усилиями советских ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью в 5000 киловатт.

27 июня 1954 года атомная электростанция была пущена в эксплоатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилегающих районов.

Впервые промышленная турбина работает не за счет сжигания угля или других видов топлива, а за счет атомной энергии расщепления ядра атома урана.

Вводом в действие атомной электростанции сделан реальный шаг в деле мирного использования атомной энергии.

Советскими учеными и инженерами ведутся работы по созданию промышленной электростанции на атомной энергии мощностью 50—100 тысяч киловатт.

Первый атомный двигатель, работающий для нужд промышленности и сельского хозяйства, пущен! Его родина – Советский Союз».

Как же удалось ученым и инженерам обуздать атомную энергию?

Как работает атомный двигатель и каковы его перспективы? Достаточны ли, наконец, запасы «атомного горючего»?