Атомная крепость - Иван Цацулин

– Межпланетные путешествия!.. – замирая от восторга, прошептал Волков.

– Да, атомная энергия решит и эту задачу. Сила атома преобразит жизнь людей.

– А из нефти и каменного угля, которые мы пока используем как топливо, – сказал Лучинин, – мы будем добывать ценнейшие вещества для нашей промышленности, для медицины.

– Продолжаю, друзья, – Ясный постучал по походному котелку. – Итак, прежде всего, что же такое атомная энергия? Атомной принято называть ту энергию, которая выделяется – я подчеркиваю это – при превращении атомных ядер. На что именно я хотел обратить ваше внимание, выделяя слова «при превращении» ядер атома? А вот на что… С тех самых пор, как человек научился добывать огонь, он уже поставил на службу себе силу атома. Вы удивлены? Да, я не оговорился: это в результате превращения атома происходит горение, вследствие которого человек получает тепло. Благодаря атому происходят буквально все химические реакции, ну, такие, например, как взрыв. Атом дает человеку и электричество, ибо освобождение химической энергии атома связано с превращением в энергию световую, электрическую, механическую. Но все же между этой энергией, получаемой в результате химических реакций между элементами и атомной энергией, которую, правильнее было бы назвать ядерной энергией, имеются два существенных отличия. Первое отличие то, что ядерная энергия неизмеримо мощнее той, которую нам до сих пор удавалось получать химическим путем, при горении, взрывах и так далее; второе отличие состоит в том, что вся получаемая химическим путем энергия, которой человечество до последнего времени пользовалось, возникала исключительно за счет энергии движения электронов, частиц внешней оболочки атомов, этих мельчайших частиц, из которых состоит вся живая и мертвая природа. Представьте, возле нашей палатки горит костер… это «горят» оболочки атомов. Только оболочки! В атоме, кроме оболочки, имеется и ядро. Именно в ядре-то и заключена колоссальная энергия. Таким образом, при химических превращениях освобождается лишь незначительная часть содержащейся в веществах энергии, однако никакие происходящие на земле химические реакции не способны пробудить энергию ядра атома – атомную энергию. И вот теперь мы пробудили эту энергию и научились пользоваться ею на благо мира.

– Как в сказке!.. – прошептала Женя.

– Пожалуй, – усмехнулся профессор. – Ну-с, что же это за зверь – атом? Вы, конечно, знаете, что это мельчайшие частицы материи? Мне хотелось бы дать вам… гм… так сказать, осязаемое представление о микроскопичности атома. Попробую… с чем бы его сравнить? Ну вот… первым в таблице Менделеева стоит водород. Диаметр атома водорода равен одной стомиллионной доле сантиметра. Другими словами, если сто миллионов атомов водорода расположить цепочкой, то длина такой цепочки будет равняться всего одному сантиметру. Если, скажем, равномерно распределить на территории города всего один грамм сажи, вылетевшей из трубы какого-нибудь завода, то на каждом квадратном сантиметре окажется по пятьсот миллиардов атомов углерода, из которого состоит сажа. Еще пример. Под микроскопом можно еле-еле разглядеть бактерию, даже увеличив ее в полторы тысячи раз. Но в одной бактерии атомов значительно больше, чем имеется людей на земном шаре. Вот до чего мала величина атома. Однако ядро в десятки тысяч раз меньше самого атома.

– Черт возьми! – произнес Камзолов.

– Представьте себе, – продолжал профессор, – атом в виде высотного здания, уходящего метров на двести ввысь, к облакам. В таком случае ядро этого атома было бы не больше вишни. И вот именно ядро-то атома и является кладовой колоссальной энергии. Поэтому атомную энергию часто так и называют – ядерной энергией.

Ученым удалось установить, что, казалось бы, неимоверно микроскопическое по своей величине ядро атома – очень сложного устройства, оно состоит из нейтральных, не имеющих электрического заряда, частичек нейтронов и положительно заряженных – протонов. Кстати, в самое последнее время мы обнаружили, что и протон в свою очередь частичка сложная и внутри себя тоже имеет ядро.

– Честное слово, фантастика какая-то! – заметил Камзолов.

– Не фантастика, а наука, товарищ альпинист. По величине атомы различных элементов мало отличаются друг от друга, но по весу они отличаются основательно. Так, атом последнего в составленной Менделеевым таблице элемента – урана в двести тридцать восемь раз тяжелее атома первого в таблице, самого легкого элемента – водорода. И если атомная энергия, которую мы уже поставили на службу человечеству, получается нами из атомов самых тяжелых элементов – урана и тория, то атомы самого легкого элемента – водорода тоже дают ядерное горючее, только дают его не путем расщепления ядра атома, а, наоборот, путем синтеза гелия, то есть в результате слияния атомов водорода и образования таким образом нового элемента – гелия, занимающего в таблице Менделеева второе место за водородом. Но так как регулировать энергию, полученную в результате синтеза ядер водорода, мы еще не научились и она пока может применяться лишь для военных целей, для создания водородных бомб, я буду говорить вам только об атомной энергии, которую дают нам уран и торий и которой мы уже практически пользуемся.

Ученые обнаружили, что некоторые тяжелые элементы радиоактивны, то есть в этих элементах происходит ядерный самораспад с выделением сильного излучения. Почему же происходит самораспад некоторых элементов и какие лучи они при этом выделяют? Изучение строения ядра помогло нам ответить на эти вопросы. Известно, что заряженные частицы отталкиваются друг от друга электрическими силами. Стало быть, заряженные протоны, входящие в состав ядра атома, могли бы разорвать атом любого химического элемента, но этого не случается потому, что действие внутриядерных сил сцепления значительно больше. Чтобы добиться распада ядра такого, например, легкого элемента, как гелий, необходимо применить огромное внешнее усилие. Однако в ядрах тяжелых элементов наблюдается совсем другая картина – самораспад. Почему? Да потому, что их ядра имеют очень много частиц и содержат большое количество электрически заряженных протонов. Так, в ядре урана двести тридцать пять насчитывается девяносто два протона. Общая сила отталкивания этих девяносто двух протонов не только значительно ослабляет внутриядерные силы сцепления, но способна порой и разорвать ядро урана. Ядра радиоактивных элементов недостаточно прочны и поэтому сами, без всякого внешнего воздействия, постепенно превращаются в более простые и устойчивые ядра других элементов. Существуют целые цепочки подобных превращений элементов. Тот же уран в конце концов превращается в простой свинец. Все радиоактивные вещества, постоянно распадаясь, рано или поздно превращаются в элементы нерадиоактивные. Но этот самопроизвольный распад радиоактивных элементов – в большинстве случаев процесс весьма длительный. Достаточно сказать, что если, например, взять один грамм радия, то половина его распадется лишь через тысячу пятьсот девяносто лет, а еще через тысячу пятьсот девяносто лет радия останется четверть грамма… Для распада урана двести тридцать восемь требуется четыре с половиной миллиарда лет.

Однако ядро атома радиоактивного вещества может быть разрушено и другим путем, ну, скажем, если в очищенный от примесей уран двести тридцать пять попадет нейтрон. Нейтронов в ядре урана такой избыток, что всегда находится свободный или так называемый «блуждающий нейтрон», а проникнуть в ядро атома нейтрону легче всего – ведь он нейтрален, электрические силы отталкивания со стороны положительно заряженного ядра атома не в состоянии «оттолкнуть» его, и нейтрон вторгается в ядро. Что же затем происходит? Ядро мгновенно взрывается, раскалывается надвое, и осколки его разлетаются в противоположные стороны со страшной скоростью – до пятнадцати тысяч километров в секунду. При этом из ядра выбрасывается не менее трех новых нейтронов, которые попадают в ядра других атомов и взрывают их. Лавина распада, или как ее принято называть – цепная реакция деления, нарастает, и при наличии определенного количества урана, если ее не регулировать, она обязательно приведет к взрыву колоссальной силы.

При самопроизвольном распаде не только урана, но и радия, полония, тория из их атомов с громадной скоростью вылетают тяжелые альфа-частицы, являющиеся атомами другого вещества – гелия, и легкие – бета-частицы, которые представляют собой электроны. Напомню вам, друзья, что электрический ток есть не что иное, как поток электронов… Радиоактивный распад с выделением тяжелых и легких частиц сопровождается мощным излучением исключительно коротких электромагнитных волн, – гамма-лучей, которые обладают проникающей силой, в сотни раз превышающей лучи Рентгена. Радиоактивное излучение очень опасно для жизни человека, вот почему при исследованиях, например, в Института ядерных исследований и на нашей атомной электростанции Академии наук приняты все меры к защите человека бетоном и сталью от губительного излучения, а управление радиоактивными процессами производится дистанционно, то есть на расстоянии, иногда даже из другого помещения.