Broń nuklearna nuklearna

Z wyrażeniem Broń nuklearna nuklearna Zazwyczaj odnosimy się do rodzaju broni fiskalnej nuklearnej, która wykorzystuje niewielką ilość paliwa fuzji w celu zwiększenia szybkości rozszczepienia materiału rozszczepialnego, a w konsekwencji siły bomby. W tych urządzeniach neutrony wydane przez reakcje fuzji są dodawane do reakcji wydanych przez rozszczepienie prowadzące do wzrostu reakcji rozszczepienia wywołanych przez neutrony; W związku z tym szybkość rozszczepienia znacznie wzrasta, w związku z czym zwiększa odsetek materiału rozszczepialnego, który uczestniczy w reakcji przed eksplozją jądra (lub Hazel) niszczy cały system ze wzrostem nawet dwukrotnie uwolnionej energii. Sam proces topnienia dodaje jednak tylko niewielkiego odsetka do energii eksplozji, mniej więcej w rzędu 1%. ^[Pierwszy]

Kolejne urządzenie, do którego można go zgłosić za pomocą „wzmocnionej broni jądrowej fiskalnej”, jest rodzajem jednofinowego bomby jądrowej, obecnie przestarzałej, która wykorzystuje termojądrową fuzję na dużą skalę do tworzenia szybkich neutronów, które mogą powodować rozszczepienie jądrowe w uranu. W swoich badaniach Edward Teller i Andrei Sakharov, którzy niezależnie rozwinęli ideę tej bomby, która w każdym przypadku nie jest uważana za prawdziwą bombę termojądrową, biorąc pod uwagę, że odsetek energii, którą uwolniła z powodu procesu topnienia, wynosi tylko z procesu topnienia Około 20%nazywają to odpowiednio „budzikiem” i „Sloika”. ^[2]

Idea wzmocnienia została pierwotnie opracowana między koniec 1947 r. Do końca 1949 r. W krajowych warsztatach Los Alamos. ^[3] Główna korzyść z amplifikacji polegała na zmniejszeniu wymiarów urządzeń, które pozwolono na osiągnięcie, wzmocnienie rozszczepienia, w rzeczywistości skraca minimalny czas bezwładnościowego niezbędny, aby nastąpiła nadkrytyczna eksplozja jądrowa poprzez zapewnienie przepływu szybkich neutronów wcześniej masa krytyczna zostaje zniszczona przez własną eksplozję. Wszystko to eliminuje, w urządzeniu jądrowym w implozji, potrzeba powłoki aluminiowej i manipulacji (rodzaj „pojemnika” eksplozji, która przetrwa przez około pół mikrosekundy, ale która odgrywa kluczową rolę przedłużenia fazy wykładniczej) Uran) otaczające jądro, a także posiadanie materiałów wybuchowych, które kiedyś podyktowały, ściskają je do materiału rozszczepialnego, aby osiągnąć stan nadkrytyczny. Ponieważ w rzeczywistości ściskane jądro nie może być utrzymywane razem przez długi czas, masyw manipulacji uranu-238 może zostać zastąpiony niewielką osłoną berylu zaprojektowaną tak, aby odzwierciedlała jądro, neutrony nie są schwytane.
Dodając fakt, że, jak wyjaśniono później, nawet to samo jądro można zmniejszyć o połowę, wynika z tego, że konwencjonalny wybuch wybuchowy niezbędny do implodowania całej masy metalowej (manipulacja plus rdzeń) jest znacznie niższy.

Aby dowiedzieć się o miniaturyzacji dozwolonej przez wzmocnione rozszczepienie, po prostu pomyśl o tym Gruby mężczyzna , bomba uruchomiona na Nagasaki 9 sierpnia 1945 r. Miała średnicę 5 m i potrzebowała 3 ton konwencjonalnego wybuchu do wdrożenia implozji, podczas gdy zintensyfikowana bomba rozszczepienia o równej mocy można włożyć do małego nagłówka, takiego jak W88 ( 1,75 m wysokości; 0,55 m szerokości i masa 360 kg), do zastosowania jako etap pierwotny mający na celu uruchomienie wtórnej bomby termojądrowej.

Wzmocnienie współczesnej broni nuklearnej [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

W nowoczesnych bomb rozszczepienia, odnosząc się do funkcjonowania Gruby mężczyzna , materiał rozszczepialny jest łączony w celu osiągnięcia nadkrytycznej wartości masy poprzez sferyczną niewprawy spowodowaną detonacją konwencjonalnego wybuchu i techniki wybuchowej soczewki. W stanie nadkrytycznym wiele neutronów wydanych przez rozszczepienie jąder indukuje rozszczepienie innych jąder, co prowadzi do wykładniczego wzrostu reakcji rozszczepienia, a tym samym do reakcji łańcuchowej. Zasadniczo reakcja tego typu zużywa około 20% paliwa dostępnego przed eksplozją samej bomby niszczy system, ale odsetek ten zależy od konfiguracji bomby, na przykład w Mały chłopiec , Bomba, która została uruchomiona na Hiroszimie 6 sierpnia 1945 r Gruby mężczyzna , który, jak wspomniano, zastosował konfigurację „implozji”, była 17,5 razy bardziej wydajna.

Wzmocnienie rozszczepienia podane przez połączenie osiąga się za pomocą gassosis deute i Trizio. Czasami był również stosowany w stałym licie deuteruro-rutro-rytualnym, ale materiał gazowy umożliwia większą elastyczność i można go wstrzykiwać, kilka chwil przed implozją, w jamie umieszczonej na środku rdzenia materiału pieskowego lub, w Przypadek bomby z zawieszoną konfiguracją rdzenia, w pustce między jądrem a zewnętrzną powłoką. Idealnym miejscem, w którym umieszczenie topniejącego paliwa jest w rzeczywistości wnęka umieszczona na środku rdzenia, zarówno fakt, że temperatura osiągnięta do rdzenia jest większa, jest większa niż fakt, że maksymalizuje to prawdopodobieństwo Chwytanie neutroniczne przez otaczający materiał rozszczepialny. Ponieważ szybkość topnienia jest proporcjonalna do kwadratu o gęstości w danej temperaturze, ponadto ważne jest, aby gęstość paliwa była tak wysoka, jak to możliwe, również dlatego, że im wyższa gęstość osiągnięta, tym niższa temperatura niezbędna do wyzwolenia The Trigght the Triggh Amplifikacja, a zatem obniżyć energię wynikającą z rozszczepienia niezbędnego do wyzwolenia fuzji, która, jak wspomniano, wzmocni rozszczepienie. Oznacza to, że mając dostęp do paliwa topnienia o wysokiej gęstości, do uzyskania tej samej mocy można użyć mniejszego jądra (lub rdzenia).
Te wysokie gęstości można osiągnąć zarówno za pomocą paliwa o i tak już wysokiej gęstości początkowej (na przykład gazy sprężonego lub ciekłego wodoru) uzyskują wystarczająco wysoką kompresję w fazie implozji. Zasadniczo stosowane są obie metody i wiadomo, że nowoczesna broń nuklearna z US Fissionis Użytkownicy używają deuter i wysokie ciśnienie Trizio utrzymywane w zbiornikach poza jądrem, gazie wstrzykiwane do wnęki obecnej w rdzeniu kilka chwil przed detonacją jako części sekwencja uzbrojenia. Z pewnością zastosowanie źródeł stałych, takich jak lit hydruro, doprowadziłoby do gęstości atomowej dużego wodoru, ale kluczowa wada byłaby podana przez fakt, że konieczność naprawy pojemnika topniejącego paliwa wewnątrz jądra, a następnie konieczności tego. Demontować całe urządzenie, gdy poproszono o zbiornik o wymianę Trizio, który, będąc radioaktywnym, uchyla się.
Kiedy około 1% materiału pieśniowego doznało rozszczepienia, temperatura wzrasta wystarczająco (w rzędu 20-30 milionów Kelvin), powodując połączenie termojądrowego, które wytwarza stosunkowo dużą liczbę neutronów, przyspieszając ostatnie stadiony łańcuch i w przybliżeniu podwojenie wydajności bomby (tj. Procent materiału rozszczepionego, który ulega rozszczepieniu). Neutrony wydane przez fuzję deuterowe są w rzeczywistości niezwykle energetyczne, około siedem razy więcej niż średnia neutronów rozszczepienia, co sprawia, że ​​są bardziej prawdopodobne, że są wchłaniane przez materiał rozszczepialny i wywołują nowe rozszczepienie. Wynika to z kilku powodów:

1. Gdy te neutrony energii wpływają na jądro rozszczepialne, reakcja rozszczepienia wytwarza większą liczbę neutronów niż to, co dzieje się z neutronami termicznymi. Na przykład w przypadku plutonu-239 liczba wytworzonych neutronów wynosi 4,6, jeśli jądra są zbombardowane neutronami energii i 2,9, jeśli rozszczepienie jest wytwarzane przez neutrony termiczne.
2. Sekcja wstrząsu rozszczepienia wzrasta zarówno pod względem bezwzględnym, jak i proporcjonalnym do odcinków wstrząsu rozproszenia i schwytania neutronicznego.

Możesz poczuć potencjalny wkład podany przez taką intensyfikację, obserwując, że całkowite połączenie ilości Trizio (3 gramy) i ilości deuter (2 gramy) spowodowałoby ilość neutronów (1 gram) , które bez uwzględnienia strat spowodowanych ucieczkami lub rozpraszaniem mogą naprawić ilość plutonu (239 gramów) wytwarzających 4,6 pomostów wtórnych neutronów, które z kolei mogą naprawić inne cztery mole plutonu (1099 gramów). Rozszczepienie tych 1338 gramów Plutonio w pierwszych dwóch pokoleniach doprowadziłoby do uwolnienia 23 kiloonów energii (około 97 tj), ^[4] I byłoby to same w wydajności 29,7% dla bomby zawierającej 4,5 kg plutonu (tj. Typowej małej bomby rozszczepieniu). Energia wydana przez połączenie 5 g topnienia paliwa wynosiłaby, tylko 1,73% energii wydanej przez rozszczepienie 1338 g plutonu. Ponieważ jednak reakcja rozszczepienia wzmocnionego łańcuchem może przejść daleko poza drugą generację, możliwe jest uzyskanie całkowitej mocy i znacznie większej wydajności. ^[5]

W połowie lat pięćdziesiątych odkryto, że orzechy laskowe plutonu byłyby szczególnie podatne na pre -preenotacje, gdyby wystawiono na silne promieniowanie z pobliskich wybuchów atomowych, takich jak te, które miałyby miejsce w przypadku pierwszego ciosu nuklearnego narodu wroga. To oczywiście sprawiło, że technologia sprawiła, że ​​ich broń nuklearna była odporna na taką ewentualność, aby uniemożliwić im brakowało, a nawet odliczyć, zanim mogło je uruchomić za pomocą ataku wroga. Przed pojawieniem się nowoczesnych systemów radarowych, które są w stanie wykryć podejście pocisków na tyle, aby upewnić się, że przywiązana moc może wprowadzić drugi strzał nuklearny, doskonale znaleziono w wzmocnieniu szczeliny podanych z fuzji. W rzeczywistości w takich urządzeniach, aby uzyskać tę samą energię, można zastosować zdecydowanie niższą ilość plutonu, wystarczająco niską, aby nie być niebezpieczna w przypadku napromieniowania ze źródła zewnętrznego. ^[6] Dokładnie ten fakt, w połączeniu ze zmniejszoną wagą w stosunku do uzyskanej mocy, oznaczał, że najnowocześniejsza broń fiskalna nuklearna używa wzmocnienia przez połączenie. ^[5] W tym ostatnim, które mają zawieszoną konfigurację rdzenia, wtryskiwane jest gazowe paliwo topnienia między rdzeniem a zewnętrzną powłoką, gdzie podczas detonacji jest ściśnięta z rdzeniem z działalności zewnętrznej powłoki, aż osiągnie jedną gęstość równa wydajności ciekłego wodoru, który jest bardzo ważny, jak wspomniano powyżej, dla uzyskania wysokiej wydajności w reakcji fuzji. ^[5]

Ważnym szczegółem nowoczesnej wzmocnionej broni rozszczepieniu jest również położenie początkowego źródła neutronów, które, w przeciwieństwie do starych modeli bomb rozszczepieniach, jest zewnętrzna dla jądra i nie zawiera materiału radioaktywnego. W pierwszych bomb jądrowych w rzeczywistości zastosowano modułowy inicjator neutronów umieszczony, w przypadku modeli „implozji” w środku jądra, lub, w przypadku modeli „armat”, na masie docelowej. . W pierwszych projektach wzmocnionej broni rozszczepieniu wybrano ją do użycia sferycznego inicjatora modułowego i z centralną jamą, w której gaz zostałby wstrzyknięty, dzięki pojawieniu się nowych technologii można było przenieść neutrono Generator (między innymi, nie zawierający już materiału radioaktywnego) poza rdzeniem, w ten sposób, między innymi, lub pozostawienie większej wnęki, która może zawierać więcej paliwa z gazu gazowego lub skurczyć samego jądra. ^[7]

Jak wspomniano, ostateczna moc wybuchu zależy od gęstości i ilości topnienia paliwa wstrzykniętego do jądra tuż przed detonacją. Wynika zatem, że elektroniczna kontrola nad tym wstrzyknięciem pozwala, dla tego samego rdzenia, uzyskanie pożądanej energii w określonym granicy, umożliwiając w ten sposób posiadanie broni i energii zmiennej.

Jak wspomniano, idea amplifikacji została początkowo opracowana pod koniec lat 40. XX wieku w warsztatach LOS Alamos, ale nowa technika została przetestowana dopiero w 1951 r. W szczególności pierwszy szkic amplifikacji został przetestowany podczas testu podczas testu Jerzy operacji szklarni, podczas gdy pierwszy prawdziwy prototyp bomby rozszczepienia wzmocniono przez fuzję 25 maja 1951 r. Przedmiot , również część serii szklarni, wykonana na atolie Eneweetak, na Wyspach Marshalla. W Przedmiot Amplifikację rozszczepienia uzyskano przez wstrzyknięcie w nakładu ciekłej mieszaniny Deuterio i Trizio. ^[8] Test był sukcesem, a energia wydana przez detonację Przedmiot Był to równy 45,5 kilotonowi, podwójnie w porównaniu z tym, co można by uzyskać bez wzmocnienia. Podkreśono jednak również, w jaki sposób ciekawy stan topniejącego paliwa był raczej trudny do zarządzania, zwłaszcza w odniesieniu do utrzymania temperatury kriogenicznej, uczynionego faktem, że Trizio, rozkładające się, ogrzewało wszystko.

Innym urządzeniem, które, jak się uważa, zastosowało wzmocnione rozszczepienie, wraz z innymi bardziej zaawansowanymi technologiami, było zbudowane jako główne urządzenie gazety XW-45. Ten typ urządzenia o nazwie Łabędź , został po raz pierwszy przetestowany sam, 22 czerwca 1956 r. Z eksplozją testu 15,2 kt Już W ramach operacji Redwing, a następnie jako pierwszy etap urządzenia termojądrowego 2 lipca 1956 r., Z wybuchem 360 kt testu Mohawk , także część serii Redwing. Po jego sukcesie, to Łabędź , których wymiary były bardzo małe w porównaniu z wymiarami bomb, takich jak Gruby mężczyzna , w rzeczywistości był to cylinder o wysokości 22,8 cm i o średnicy 11,6 cm, stał się pierwszym standaryzowanym etapem pierwotnym (z nazwą nazwy Rudzik ) Stając się w rzeczywistości prototypem dla wszystkich, którzy przestrzegali.

Niektóre z pierwszych projektów broni termojądrowej z jednym etapem [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Pierwsze projekty broni termojądrowej, takie jak radziecka „Sloika”, używana w teście RDS-6, szeroko wykorzystano połączenie w celu wywołania rozszczepienia w atomach uranu-238, które stanowiły wyczerpane uran. Urządzenia te miały nasila materiału rozszczepionego otoczonego warstwą deuteruro litu-6 z kolei otoczoną warstwą zubożonego uranu. Konfiguracje podobne do tego były prawne USA Budzik , zaprojektowany, ale nigdy nie zbudowany i brytyjskich Zielony bambus , zaprojektowany i stworzony, ale nigdy nie testowany.

Kiedy ten rodzaj bomb eksploduje, rozszczepienie rdzenia, czy to wzbogaconego, czy plutonowego uranu, wolnych neutronów, z których niektóre nie są uchwycone przez inne jądra rdzenia, a opuszczając to, uderzają w atomy litu-6, tworząc Trizio . Ten ostatni, w wysokich temperaturach i ciśnieniach, które można osiągnąć w jądrze podczas rozszczepienia, może przejść termonuklearne połączenie z Deuterio, wytwarzając neutron z energią 14 MeV, znacznie wyższą niż w neutronie, która wywołała tworzenie Trizio. W takiej broni, celem tworzenia tych wysoce energetycznych neutronów jest przede wszystkim zdobycie, dzięki bombardowaniu, które przeprowadzili na atomach otaczającej warstwy uranu, rozszczepieniu tego uranu. Niektóre neutrony uwolnione od tego ostatniego procesu rozszczepienia, z kolei uderzą w lit-6 pozostałym odtwarzającym Trizio i tak dalej. Fakt, że możliwość korzystania z uranu-238 dzięki temu celowi był bardzo ważny dla przemysłu wojennego: wyczerpany uran był w rzeczywistości znacznie tańszy niż uran-235, a przede wszystkim nie mógł osiągnąć warunków masy krytycznej, co zrobiło wiele Jego zaangażowanie w potencjalnie katastrofalne wypadki jest mniej prawdopodobne.

Obliczono, że w takiej bombie, co najwyżej 20% mocy może wywrzeć się z fuzji, podczas gdy reszta jest całkowicie spowodowana procesem rozszczepienia, uważa się również, że może uwolnić maksymalną energię nieprzekraczającą megatonu (Wspomniany test RDS-6 uwolnił 400 kilotonów energii). Dla porównania, prawdziwa bomba wodorowa sama, jak sowiecka Car , uzyskuje około 97% swojej mocy z fuzji, a jego energia jest ograniczona tylko przez rozmiar urządzenia.

Utrzymanie broni nuklearnej ze wzmocnionym rozszczepieniem [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Najbardziej wymagająca i kosztowna część utrzymania wzmocnionej broni rozszczepieniu niewątpliwie dotyczy Trizio. W rzeczywistości ten radioaktywny izotop ma 12,355-letnią emisję, a jego produkt rozpadu to ELIO-3, jeden z nuklidów o najwyższym uderzeniu w rejestrowanie neutroniczne. W konsekwencji zbiornik gazu musi być okresowo opróżniany z helu wytwarzanego i naładowany z Trizio, również z powodu faktu, że ELIO-3, pochłaniając neutrony przeznaczone do zderzenia z jądrem paliwa paliwa, tłumiłby moc of the the the the the mocy ‘bomba. ^[9] Trizio jest wówczas stosunkowo kosztowne w produkcji, ponieważ tworzenie jednego z jego indywidualnych atomów wymaga produkcji co najmniej jednego wolnego neutronu (w rzeczywistości z powodu nieefektywności i strat średnia liczba neutronów jest bliżej dwóch) używanej do zbombardowania materiału Pierwotnie (zazwyczaj lit-6, Deuterio lub Elio-3), które są dziś wytwarzane tylko w reaktorach jądrowych lub w dedykowanych akceleratorach cząstek. Ponadto Trizio zaczyna natychmiast rozpadać się, więc podczas realizacji, przechowywania i transportu z miejsca użytkowania występują nieuniknione straty. ^[9]