Термоядролық қару - Thermonuclear weapon

1950 ж. Цилиндрлік синтез кезеңімен біріктірілген бомбаның дизайны
(заманауи дизайнда сфералық секундарлар қолданылады)
A) бөлінудің бастапқы кезеңі
B) қосылыстың екінші сатысы
1) Жоғары жарылғыш линзалар
2) Уран-238 («бұзу») бериллий рефлекторымен қапталған
3) Вакуум («алынған ядро»)
4) Тритий ішіндегі газды (көк) «күшейту» плутоний немесе уран қуыс ядро
5) радиациялық канал толтырылған полистирол көбік
6) уран («итергіш / бұзу»)
7) Литий-6 дейтерид (балқыту отыны)
8) Плутоний («»ұшқын ")
9) радиациялық жағдай (термалды шектейді Рентген сәулелері шағылысу арқылы)

A термоядролық қару, термоядролық қару немесе сутегі бомбасы (H бомбасы), екінші буын ядролық қаруды жобалау. Оның асқан талғампаздығы оған бірінші буынға қарағанда әлдеқайда үлкен жойқын күш береді атом бомбалары, неғұрлым ықшам өлшем, төменгі масса немесе осы артықшылықтардың жиынтығы. Сипаттамалары ядролық синтез реакциялар бөлшектенбейтінді қолдануға мүмкіндік береді таусылған уран сияқты қарудың негізгі отынына айналады, осылайша сирек бөлінетін материалдарды тиімді пайдалануға мүмкіндік береді уран-235 (²³⁵U) немесе плутоний-239 (²³⁹Pu).

Қазіргі заманғы балқыту қаруы мәні бойынша екі негізгі компоненттен тұрады: а ядролық бөліну бастапқы кезең (отынмен қамтамасыз етілген ²³⁵U немесе ²³⁹Pu) және құрамында термоядролық отын бар жеке ядролық синтездің екінші сатысы: ауыр сутегі изотоптары дейтерий және тритий немесе қазіргі заманғы қару-жарақпен литий дейтерид. Осы себепті термоядролық қаруды ауызекі тілде жиі атайды сутегі бомбалары немесе H-бомбалары.^[1]

Термоядролық жарылыс бөлінудің алғашқы сатысының детонациясынан басталады. Оның температурасы шамамен 100 миллионнан асады келвин оны термиялық рентген сәулесімен қарқынды түрде жарқыратады. Бұл рентген сәулелері бос жерді басып қалады («радиациялық арна» жиі толтырылады) көбік полистирол ) рентген сәулесінің энергиясын шектейтін және оның сыртқы қысымына қарсы тұратын сәулелену корпусы деп аталатын қоршаудың ішіне орналастырылған біріншілік және екінші жиынтықтар арасында. Екі торапты бөліп тұрған қашықтық бөлінудің біріншілік бөлігінен (рентгендік фотондарға қарағанда әлдеқайда баяу қозғалатын) қоқыс бөлшектерінің қосылыс жарылысы аяқталғанға дейін екінші ретті бөлшектей алмайтындығына кепілдік береді.

Екінші балқымалы кезең - сыртқы итергіштен / бұрмалағыштан, балқымалы отын толтырғышынан және орталықтан тұрады плутоний оталдыру - рентген сәулесінен оның итергішіне / бұзылуына әсер етеді. Бұл екінші ретті толық қысып, плутоний отының тығыздығын күшейтеді. Плутоний отынының тығыздығы соншалықты жоғарылайды, сондықтан ұшқын суперкритичті күйге түседі және ол ядролық бөліну тізбегінің реакциясын бастайды. Осы тізбекті реакцияның бөліну өнімдері жоғары сығылған және осылайша өте қатты, термоядролық отынды шамамен 300 миллион кельвинге дейін қыздырады және термоядролық отын ядролары арасындағы термоядролық реакцияларды тұтандырады. Литий дейтеридімен жанатын заманауи қаруларда бөлінетін плутоний ұшқыны литий ядроларымен соқтығысатын және термоядролық отынның тритий компонентін беретін бос нейтрондар шығарады.

Екінші деңгейдің салыстырмалы түрде массивті бұзылуы (жарылысқа байланысты сыртқы кеңеюге қарсы тұрады) термиялық тосқауыл ретінде қызмет етеді, бұл балқымалы отын толтырғышының қатты қызып кетуіне жол бермейді, бұл қысуды бұзады. Егер жасалған болса уран, байытылған уран немесе плутоний болса, бүлдіргіш тез басып кетеді бірігу нейтрондары жалпы жарылғыш өнімділікті арттыра отырып, бөлінуге ұшырайды. Сонымен қатар, көптеген конструкцияларда сәулелену корпусы а бөлінетін материал жылдам термоядролық нейтрондардың әсерінен бөлінуге ұшырайды. Мұндай бомбалар үш сатылы қару ретінде жіктеледі, және қазіргі Теллер-Улам конструкцияларының көпшілігі осындай бөліну-бөліну қаруы болып табылады. Бұрмалану мен радиациялық корпустың тез бөлінуі жалпы өнімділікке негізгі үлес болып табылады және оны өндіретін басым процесс болып табылады радиоактивті бөліну өнімі түсу.^[2][3]

The бірінші толық ауқымды термоядролық сынақ 1952 жылы Америка Құрама Штаттары жүзеге асырды; тұжырымдамасы содан бері әлемнің көпшілігінде жұмыс істейді ядролық державалар олардың қаруларының дизайнында.^[4] Құрама Штаттардағы барлық қазіргі заманғы термоядролық қарудың дизайны Теллер-Улам конфигурациясы оның екі негізгі салымшысы үшін, Эдвард Теллер және Станислав Улам, оны 1951 жылы кім дамытты^[5] Америка Құрама Штаттары үшін физиктің үлесімен дамыған белгілі бір тұжырымдамалармен Джон фон Нейман. Осындай құрылғыларды Кеңес Одағы, Ұлыбритания, Франция және Қытай жасаған.

Термоядролық қару ең тиімді дизайнды ұсынады қарудың энергия шығымы өнімділігі 50-ден жоғары қаруларда килотонна тротил (210 ТДж), орналастырылған осы көлемдегі барлық ядролық қарулар ядролық қаруды таратпау туралы келісім бойынша бес мемлекет қазіргі кезде Теллер-Улам дизайнын қолданатын термоядролық қару.^[6]

Ядролық қаруды жобалау туралы көпшілікке белгілі

Бұл бөлім үшін қосымша дәйексөздер қажет тексеру. Өтінемін көмектесіңіз осы мақаланы жақсарту арқылы дәйексөздерді сенімді ақпарат көздеріне қосу. Ресурссыз материалға шағым жасалуы және алынып тасталуы мүмкін. (Желтоқсан 2015) (Бұл шаблон хабарламасын қалай және қашан жою керектігін біліп алыңыз)

Эдвард Теллер 1958 ж

Бөлінетін және термоядролық қаруды толық білу жіктелген іс жүзінде барлық индустриалды халықтарда белгілі бір дәрежеде. Америка Құрама Штаттарында мұндай білімді әдепкі бойынша «ретінде жіктеуге боладыШектеулі деректер «, егер ол мемлекеттік қызметкерлер болып табылмайтын немесе қару-жарақ бағдарламаларымен байланысты адамдар жасаса да,» деп аталатын құқықтық доктринада «туа біткен құпия «(дегенмен, доктринаның конституциялық мәртебесі кейде күмән тудырды; қараңыз) Америка Құрама Штаттары - Прогрессивті, Инк. ). Жеке алыпсатарлық жағдайлар үшін туа біткен құпия сирек кездеседі. Ресми саясаты Америка Құрама Штаттарының Энергетика министрлігі жобалық ақпараттың ағып кеткендігін мойындамады, өйткені мұндай растау ақпаратты дәлдікпен растайды. Алдыңғы жағдайлардың аздаған бөлігінде АҚШ үкіметі тырысты қоғамдық баспасөзде қару туралы ақпаратқа цензура, шектеулі жетістікпен.^[7] Сәйкес New York Times, физик Кеннет В.Форд алып тастау туралы үкіметтің бұйрықтарын орындамады құпия ақпарат оның кітабынан, H бомбасын құру: жеке тарих. Форд тек бұрыннан бар ақпараттарды ғана қолданғанын, тіпті үкіметке қолжазба тапсырғанын, ол шетелдік ұлттардың бұл ақпаратты қолдануы мүмкін деп алаңдап, кітаптың барлық бөлімдерін алып тастағысы келетіндігін мәлімдеді.^[8]

Бұрынғы бомба жасаушылар көп мөлшерде анық емес деректерді ресми түрде жариялағанымен, ал көп мөлшердегі көмескі деректерді бейресми түрде жариялағанымен, ядролық қарудың дизайны туралы көпшіліктің сипаттамалары белгілі бір дәрежеде болжамдарға сүйенеді, кері инженерия немесе белгілі өрістермен салыстыру физика (инерциялық камерада біріктіру алғашқы мысал болып табылады). Мұндай процестер ядролық бомбалар туралы жіктелмеген білімдер жиынтығына әкелді, олар көбінесе ресми жіктелмеген ақпарат шығарылымдарына, байланысты физикаға сәйкес келеді және ішкі сәйкес келеді деп есептеледі, бірақ түсіндірудің кейбір нүктелері әлі де ашық деп саналады. Теллер-Улам дизайны туралы көпшіліктің білімдері көбінесе төмендегі бөлімде келтірілген бірнеше нақты оқиғалардан туындады.

Негізгі принцип

Теллер-Улам конфигурациясының негізгі қағидасы - термоядролық қарудың әртүрлі бөліктерін «сатыларда» шынжырлап байлап тастауға болады, әр кезеңнің жарылуы келесі кезеңді тұтандыруға қуат береді. Бұл ең болмағанда а бастапқы имплозия типінен тұратын бөлім бөліну бомба («триггер») және а екінші реттік тұратын бөлім балқымалы отын. Шығаратын энергия бастапқы қысады екінші реттік «деп аталатын процесс арқылысәулелену », осы кезде ол қызады және өтеді ядролық синтез. Бұл процесті жалғастыруға болады, екінші ретті тұтанудың үшінші фазасының энергиясы пайда болады; Ресейлік AN602 «Бомба патша «үш сатылы бөліну-синтездеу-синтездеу құрылғысы деп ойладым. Теориялық тұрғыдан осы процесті термоядролық қаруды ерікті түрде жалғастыру арқылы Өткізіп жібер салынуы мүмкін.^{[дәйексөз қажет ]} Бұл қайшы келеді бөліну қаруы шығымдылығы шектеулі, өйткені оның бөліну отыны оның кездейсоқ пайда болу қаупіне дейін бір жерде жиналуы мүмкін суперкритикалық тым керемет болады.

Теллер-Улам конфигурациясының мүмкін нұсқаларының бірі

Басқа компоненттерді қоршау а hohlraum немесе радиациялық жағдай, бірінші кезеңді немесе бастапқы энергияны уақытша ішке алатын контейнер. Бұл радиациялық корпустың сырты, сонымен қатар, әдетте, бомбаның сыртқы қаптамасы болып табылады, кез-келген термоядролық бомбаның құрамдас бөліктері үшін көпшілікке қол жетімді бірден-бір тікелей визуалды дәлел. Түрлі термоядролық бомбаның сырты туралы көптеген фотосуреттер құпиясыздандырылды.^[9]

Бастапқы стандарт деп саналады жарылыс әдісі бөліну бомбасы, мүмкін, а өзек күшейтілді балқымалы отынның аз мөлшерімен (әдетте 50/50%) дейтерий /тритий газ) қосымша тиімділік үшін; балқымалы отын артық мөлшерде шығарады нейтрондар қыздырылған және сығылған кезде қосымша бөлінуді тудырады. Жұмыстан шығарылған кезде ²³⁹Pu немесе ²³⁵U ядросы кішігірім сфераға әдеттегідей арнайы қабаттармен қысылады жоғары жарылғыш заттар айналасында орналасқан жарылғыш линза үлгісін бастайды ядролық тізбектің реакциясы кәдімгі «атом бомбасын» қолдайды.

Екінші ретті әдетте а түрінде көрсетіледі баған көптеген қабаттарға оралған балқытылған отынның және басқа компоненттердің. Бағана айналасында алдымен «итергіш-бүлдіргіш», ауыр қабаты орналасқан уран-238 (²³⁸U) немесе қорғасын бұл балқымалы отынды сығуға көмектеседі (және, егер уран болса, ақыр соңында өзі бөлінуі мүмкін). Оның ішінде термоядролық отынның өзі, әдетте формасы литий дейтерид, бұл сұйылтылған тритий / дейтерий газына қарағанда қарулану оңай болғандықтан қолданылады. Бұл құрғақ отын, бомбаланған кезде нейтрондар, шығарады тритий, ауыр изотоп туралы сутегі ол өтуі мүмкін ядролық синтез, бірге дейтерий қоспада болады. (Мақаланы қараңыз ядролық синтез термоядролық реакцияларды толығырақ техникалық талқылау үшін.) отын қабатының ішінде «ұшқын «, бөлінетін материалдың қуыс бағанасы (²³⁹Pu немесе ²³⁵U) дейтерий газымен жиі күшейеді. От ұшқышы қысылған кезде өзі ядролық бөлінуге ұшырауы мүмкін (формасына байланысты ол а сыни масса қысылмай). Үшінші деңгей, егер ол бар болса, екінші деңгейдің астына қойылып, сол материалдардан тұруы мүмкін.^[10][11]

Екінші ретті негізгіден бөлу - бұл кезеңаралық. Бөлінетін біріншілік энергияның төрт түрін шығарады: 1) алғашқы жарылыс қаупі бар зарядтардан шығатын ыстық газдар; 2) қызып кетті плазма бұл бастапқыда бомбаның бөлінетін материалы және оны бұзу; 3) электромагниттік сәулелену; және 4) нейтрондар бастапқы ядролық детонациядан. Аралық деңгей энергияның біріншіліктен екіншісіне ауысуын дәл модуляциялауға жауап береді. Ол ыстық газдарды, плазманы, электромагниттік сәулеленуді және нейтрондарды керекті жерге қажетті уақытта бағыттауы керек. Оңтайлы кезеңаралық жобалардан гөрі «бөлшектелетін физлиз» деп аталатын бірнеше түсірілімде екіншілік жұмыс істемей қалды. The Қун сарайы ату Қамал операциясы жақсы мысал; кішігірім ақаулық нейтрондар ағынының біріншіліктен екіншісін қыздыруды мерзімінен бұрын бастауға мүмкіндік берді, сығылуды әлсіретіп, қандай да бір синтезге жол бермеді.

1951 жылы 9 наурызда Теллер мен Уламның жіктелген қағазы: Гетерокаталитикалық детонациялар I туралы: гидродинамикалық линзалар және радиациялық айналаролар өздерінің революциялық кезеңдік имплоссиялық идеясын ұсынды. Бұл құпиясыздандырылған нұсқа кеңінен өзгертілген.

Ашық әдебиеттерде интерстрация механизмі туралы өте аз мәліметтер бар. Ең жақсы көздердің бірі - американдыққа ұқсас британдық термоядролық қарудың оңайлатылған схемасы W80 оқтұмсық. Ол шығарды Жасыл әлем баяндамасында «Екі жақты пайдалану ядролық технология».^[12] Диаграммада негізгі компоненттер мен олардың орналасуы келтірілген, бірақ мәліметтер жоқтың қасы; оның құрамына қандай шашыраңқы бөлшектер кіреді, мүмкін әдейі жіберіп алулар немесе дәлсіздіктер болуы мүмкін. Олар «ақырғы қақпақ және нейтрондық фокустық линза» және «рефлекторлы орау» деп белгіленген; нейтрондардың бұрынғы арналары ²³⁵U /²³⁹Pu Spark Plug, ал соңғысы an Рентген рефлектор; әдетте уран сияқты рентгендік мөлдір емес материалдардан жасалған цилиндр, екі жағында да бастапқы және екінші ретті уран. Ол а сияқты көрінбейді айна; оның орнына ол рентгендік ағынмен бастапқы температурадан жоғары температураға дейін қызады, содан кейін ол шығарады рентген сәулелері біркелкі таралып, екіншілікке ауысады, нәтижесінде белгілі сәулелену. Айви Майкта алтынды арттыру үшін уранды жабу ретінде қолданған қара дене әсер.^[13] Келесіде «Рефлектор / нейтрон мылтық арбасы» келеді. Рефлектор нейтрондық фокустық линзаның (орталықта) және сыртқы қабықшаның арасындағы саңылауды тығыздайды. Ол біріншілікті екіншіден бөліп, алдыңғы рефлектор сияқты функцияны орындайды. Алты нейтронды мылтық бар (мұнда көрсетілген) Сандия ұлттық зертханалары^[14]) әрқайсысы рефлектордың сыртқы шеті арқылы әр секцияда бір ұшы бар; барлығы кареткаға қысылып, корпустың айналасында азды-көпті біркелкі орналасады. Нейтрондық зеңбіректер еңкейтілген, сондықтан әр зеңбіректің нейтронды шығаратын шеті бомбаның орталық осіне бағытталады. Әрбір нейтрондық мылтықтан шыққан нейтрондар плутонийдің алғашқы бөлінуін күшейту үшін нейтронды фокустық линзаның көмегімен бастапқы центрге бағытталған. A «полистирол Поляризатор / плазмалық қайнар көз »де көрсетілген (төменде қараңыз).

Американдық үкіметаралық аралықты еске түсіретін алғашқы құжат жақында ғана 2004 жылы басталғанды ​​насихаттайтын қоғамға жарияланды Ауыстырылатын сенімді оқтұмсық Бағдарлама. Графикаға RRW-дің әлеуетті артықшылығын бөлік деңгейіне қарай сипаттайтын бұлыңғырлықтар кіреді, сонымен қатар эфир аралықтары жаңа дизайн «улы, сынғыш материал» мен «қымбат» арнайы «материалдың орнын басады дейді ... «.^[15] «Улы, сынғыш материал» кеңінен қабылданады берилий бұл сипаттамаға сәйкес келетін және сонымен қатар нейтрон ағыны бастауыштан. Рентген сәулелерін белгілі бір жолмен сіңіріп, қайта сәулелендіретін кейбір материалдарды да қолдануға болады.^[16]

«Арнайы материалға» үміткерлер болып табылады полистирол және «деп аталатын затFOGBANK «, жіктелмеген код аты. FOGBANK құрамы жіктелген, дегенмен аэрогель мүмкіндік ретінде ұсынылды. Ол алғаш рет термоядролық қаруда қолданылған W-76 термоядролық оқтұмсық Y-12 Кешені Емен жотасы, Теннеси, W-76 пайдалану үшін. W-76 өндірісі аяқталғаннан кейін FOGBANK өндірісі тоқтады. W-76 өмірді кеңейту бағдарламасы FOGBANK жасауды көбірек қажет етті. Бұл FOGBANK-тың бастапқы қасиеттері толық құжатталмағандығымен қиындады, сондықтан процесті қайта ойлап табуға үлкен күш жұмсалды. Ескі FOGBANK қасиеттері үшін маңызды қоспалар жаңа процесте алынып тасталды. Жаңа және ескі партияларды мұқият талдау ғана сол қоспаның табиғатын ашты. Пайдаланылған өндіріс процесі ацетонитрил сияқты еріткіш Бұл 2006 жылы FOGBANK зауытын кем дегенде үш рет эвакуациялауға алып келді. Мұнай және фармацевтика саласында кеңінен қолданылатын ацетонитрил тұтанғыш және улы болып табылады. Y-12 - FOGBANK-тың жалғыз өндірушісі.^[17]

Қысқаша мазмұны

Жоғарыда келтірілген түсініктеменің қысқаша мазмұны:

1. Ан жарылыс жиынтығы бөлінетін бомбаның түрі жарылады. Бұл бастапқы кезең. Егер аз мөлшерде болса дейтерий /тритий газ бастапқы препараттың ядросының ішіне орналастырылған, ол жарылыс кезінде сығылады және а ядролық синтез реакция пайда болады; осы синтез реакциясынан бөлінген нейтрондар одан әрі бөлінуді тудырады ²³⁹Pu немесе ²³⁵U бастапқы сатысында қолданылады. Бөліну реакциясының тиімділігін арттыру үшін балқыту отынын пайдалану деп аталады арттыру. Қуатты арттырмай, бөлінетін материалдың көп бөлігі реакциясыз қалады; The Кішкентай бала және Семіз еркек бомбалар тиімділік тиісінше 1,4% және 17%, өйткені олар күшейтілмеген.
2. Бастапқы сатыда бөлінетін энергия екінші (немесе бірігу) кезеңге ауысады. Мұның нақты механизмі жоғары дәрежеде жіктелген. Бұл энергия термоядролық отын мен ұшқын ұшын қысады; сығылған ұшқын өте маңызды болып, бөліну тізбегінің реакциясына түседі, сығылған балқытылған отынды термоядролық индукция үшін жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырады, сонымен қатар реакцияға түсетін нейтрондармен қамтамасыз етеді литий біріктіру үшін тритий жасау.
3. Екінші кезеңнің балқымалы отыны уранмен қоршалған болуы мүмкін байытылған уран, немесе плутоний. Біріктіру нәтижесінде пайда болатын жылдам нейтрондар тіпті оған бейім емес материалдарда, мысалы, таусылған уранның бөлінуін тудыруы мүмкін ²³⁸U емес бөлінгіш және қолдай алмайды тізбекті реакция, бірақ қайсысы бөлінетін бомбаланған кезде жоғары энергиялы нейтрондар екіншілік сатысында біріктіру арқылы шығарылады. Бұл процесс айтарлықтай энергия шығынын қамтамасыз етеді (үлкен құрылғылардағы жалпы өнімнің жартысына дейін). Кейде оны жеке кезең деп санағанымен, оны шынайы үшінші сатымен шатастыруға болмайды. Үшіншілік кезеңдер дегеніміз - бомбаларға саусақпен санарлықтай орналастырылған, олардың ешқайсысы кең көлемді өндірісте біріктірілудің келесі кезеңдері (төменде қараңыз).

Термоядролық қару күшейтілген бастапқы кезеңді қолдануы немесе қолданбауы мүмкін, балқытылған отынның әртүрлі түрлерін қолданады және балқымалы отынмен қоршауы мүмкін берилий (немесе басқасы нейтронды шағылыстыратын материал ) екіншілік оңтайлы сығылғанға дейін ерте бөлінудің алдын алу үшін сарқылған уранның орнына.

Екіншінің қысылуы

Теллер-Улам конфигурациясының негізгі идеясы - әрбір «кезең» бөліну немесе бірігу (немесе екеуі де) өтеді және энергияны бөліп шығарады, оның көп бөлігі оны іске қосу үшін басқа сатыға ауысады. Энергия энергиясынан дәл қалай «тасымалданады» бастапқы дейін екінші реттік ашық баспасөзде кейбір келіспеушіліктердің тақырыбы болды, бірақ арқылы беріледі деп ойлайды Рентген сәулелері және Гамма сәулелері бөлінуінен пайда болатын бастапқы. Содан кейін бұл энергия сығымдау үшін қолданылады екінші реттік. Маңызды бөлшектері Қалай рентгендік қысым қысымды тудырады, жіктелмеген престе дау тудыратын негізгі нүкте. Ұсынылған үш теория бар:

• Радиациялық қысым рентген сәулелері әсер етеді. Бұл ұсынған алғашқы идея болды Ховард Морланд мақаласында Прогрессивті.
• Рентген сәулелері плазма радиациялық арнаның толтырғышында (а полистирол немесе «FOGBANK «Пластикалық көбік). Бұл екінші идея болды Чак Хансен кейінірек Ховард Морланд.
• Бұрмалау / Итергіш абляция. Бұл физикалық талдаумен жақсырақ қолданыстағы тұжырымдама.

Радиациялық қысым

The радиациялық қысым рентген сәулесінің көп мөлшері әсер етеді фотондар жабық корпустың ішінде екінші ретті қысу үшін жеткілікті болуы мүмкін. Рентген немесе жарық сияқты электромагниттік сәулелену импульс және кез келген бетке күш түсіреді. Күнделікті өмірде байқалатын қарқындылықтағы радиацияның қысымы, мысалы, күн сәулесінің бетке түсуі, әдетте сезілмейді, бірақ термоядролық бомбада кездесетін шекті интенсивтілік кезінде қысым өте үлкен.

Жалпы өлшемдері мен негізгі сипаттамалары жақсы түсінілген екі термоядролық бомба үшін - Айви Майк сынақ бомбасы және W-61 дизайнындағы қазіргі заманғы W-80 қанатты зымыран оқтұмсық нұсқасы үшін радиациялық қысым 73 млн. бар (атмосфера) (7.3 Т Па ) Ivy Mike дизайны үшін және W-80 үшін 1400 миллион бар (140 TPa).^[18]

Плазмадағы көбік қысымы

Көбік плазмалық қысым - бұл термоядролық қарудың радиациялық корпусындағы лайнер компоненттері ретінде арнайы көбіктерді тізімдейтін құпиясыздандырылған құжаттарды орналастырған зерттеулерге негізделген Прогрессивті жағдай кезінде Чак Хансен енгізген тұжырымдама.

Қаруды (көбікпен) атудың кезектілігі келесідей болады:

1. Бөлінетін затты қысып, бастапқы өрттің ядросын қоршап тұрған жоғары жарылғыш заттар суперкритикалық күй және бөлінудің басталуы тізбекті реакция.
2. Бөлінетін алғашқы жылу шығарады Рентген сәулелері, бұл полистирол көбігін сәулелендіретін қаптаманың ішкі жағында «шағылысады».
3. Сәулеленген көбік ыстыққа айналады плазма, екінші ретті бұзуға қарсы итеріп, оны мықтап қысып, оталдырғыштағы бөліну тізбегінің реакциясын бастайды.
4. Литий деутерид отыны екі жағынан итеріліп (бастапқы және оттықтан) термоядролық температураға дейін қызады. Сонымен қатар, әрқайсысы нейтрондармен бомбаланған литий -6 атом бір атомға бөлінеді тритий атом және бір альфа бөлшегі. Одан кейін тритий мен дейтерийдің бірігу реакциясы басталады, одан да көп нейтрондар бөлінеді және энергия өте көп.
5. Термоядролық реакцияға түскен отын үлкен шығарады жоғары энергия ағыны (17,6 МэВ) нейтрондар сәулесін түсіретін ²³⁸U бұзу (немесе ²³⁸U бомбаның корпусы), оны жылдам бөліну реакциясына әкеліп, жалпы энергияның жартысына жуығын қамтамасыз етеді.

Бұл бөліну-бірігу-бөліну дәйектілігін аяқтайды. Біріктіру, бөлінуден айырмашылығы, салыстырмалы түрде «таза» - энергияны шығарады, бірақ зиянды емес радиоактивті өнімдер немесе көп мөлшерде ядролық құлдырау. Бөліну реакциялары, әсіресе соңғы бөліну реакциялары, бөлінудің көптеген өнімдерін шығарады және құлайды. Егер бөлінудің соңғы сатысы алынып тасталса, уранды бұрмалауды жасалғанға ауыстыру арқылы қорғасын мысалы, жалпы жарылғыш күш шамамен екі есеге азаяды, бірақ құлау мөлшері салыстырмалы түрде аз. The нейтрон бомбасы бұл жылдам еритін нейтрондардың көпшілігінің мүмкіндігінше қашып кетуіне мүмкіндік беретін, әдейі жұқа қолдан жасалған сутегі бомбасы.

Көбік плазмалық механизмнің күйдіру кезектілігі.

1. Атыс алдындағы оқтұмсық; жоғарғы жағында біріншілік (бөліну бомбасы), төменгі жағында екінші реттік (балқыту отыны), барлығы полистирол көбікке ілінген.
2. Плутоний өзегін суперкритималдыққа дейін қысып, бөліну реакциясын бастайтын алғашқы жарылғыш өрттер.
3. Бөлінетін бірінші ретті рентген сәулелерін шығарады, олар қаптаманың ішкі жағында шашырап, көбік полистиролды сәулелендіреді.
4. Көбік полистирол плазмаға айналады, екіншілікті қысады, ал плутоний ұшқыны бөліне бастайды.
5. Сығылған және қыздырылған литий-6 дейтерид отыны өндіріледі тритий және бірігу реакциясын бастайды. Нейтрондар ағыны пайда болады ²³⁸Бөлінуді бұзады. От ошағы пайда бола бастайды.

«Көбік плазмасындағы қысым» идеясының қазіргі кездегі техникалық сындары осындай жоғары энергетикалық физика өрістерінің жіктелмеген талдауларына бағытталған, олар мұндай плазмада пайда болатын қысым тек қана болатынын көрсетеді. шағын мультипликатор сәулелену жағдайындағы негізгі фотон қысымының, сондай-ақ белгілі көбік материалдарының өзіндік сіңіру тиімділігі төмен болатындығы гамма-сәуле және Рентген біріншілік сәулелену. Өндірілген энергияның көп бөлігі радиациялық корпустың қабырғаларына немесе екінші деңгейдің айналасына сіңіріледі. Осы сіңірілген энергияның әсерін талдау үшінші механизмге әкелді: абляция.

Жасанды-итергіш абляция

Екінші жиынтықтың сыртқы корпусы «бүлдіргіш-итергіш» деп аталады. Жарылғыш бомбаны бұрмалаудың мақсаты реактивті жанармай қорын кеңейтуді (бұл өте ыстық тығыз плазма) отын толық жұмсалғанша және жарылыс аяқталғанға дейін созу болып табылады. Дәл сол бұрмаланған материал итергіш ретінде де қызмет етеді, өйткені ол сыртқы қысым (екінші деңгейдің беткі қабатына әсер ететін күш) балқытылған отын массасына ауысады.

Ұсынылған бұзу-итергішті жою механизмі термоядролық екіншіліктің бұзу-итергіштің сыртқы қабаттары біріншілік рентген ағынымен қатты қызып кететіндіктен, олар қатты кеңейіп, ұшып кетеді (ұшып кетеді). Жалпы импульс сақталатындықтан, бұл жоғары жылдамдықтағы эжека массасы балқыту отыны мен оталдырғышты жаншып, ішке үлкен күшпен кері шегінуге итермелейді. Бұрғы итергіш термоядролық отынды сырттағы қатты ыстықтан оқшаулайтындай берік салынған; әйтпесе қысу бұзылады.

Абляция механизмі күйдірудің кезектілігі.

1. Оқ атпас бұрын. Жоғарғы жағында орналасқан сфералар бөлінудің бастапқы бөлігі болып табылады; төмендегі цилиндрлер - бұл қосылыстың қайталама құрылғысы.
2. Алғашқы жарылғыш зат жарылып, бастапқы жарылғыш зат құлаған бөлінетін шұңқыр.
3. Алғашқы препараттың бөліну реакциясы аяқталды, ал примитарт қазір бірнеше миллион градусқа тең және гамма мен қатты рентген сәулелерін шығарып, ішкі жағын қыздырады. hohlraum және қалқан мен екінші ретті бұзу.
4. Алғашқы реакция аяқталды және ол кеңейді. Екіншілікке арналған итергіштің беті енді ыстық болғаны соншалық, ол екіншіліктің қалған бөлігін (бұзу, балқымалы отын және бөлінетін оталдырғыш) ішке қарай итеріп немесе кеңейіп кетеді. От алауы бөліне бастайды. Бейнеленбеген: сәулелену қабаты да азайып, сыртқа қарай кеңеюде (сызбаның анықтығы үшін алынып тасталды).
5. Қосалқы отын термоядролық реакцияны бастады және көп ұзамай жанып кетеді. От ошағы пайда бола бастайды.

Негізгі абляциялық эффект бойынша өрескел есептеулер салыстырмалы түрде қарапайым: біріншіліктен алынған энергия сыртқы сәулелену жағдайындағы барлық беттерге біркелкі бөлінеді, компоненттері а жылу тепе-теңдігі, содан кейін сол жылу энергиясының әсерлері талданады. Энергия негізінен шамамен бір рентгенге түседі оптикалық қалыңдығы Сыртқы беткі қабаттың итергіштігі, содан кейін бұл қабаттың температурасын есептеуге болады. Содан кейін беттің сыртқа қарай кеңею жылдамдығы есептеледі және негізгі Ньютоннан импульс тепе-теңдік, бұзудың қалған бөлігі ішке қарай қозғалу жылдамдығы.

Осы есептеулердің егжей-тегжейлі түрін келесіге қолдану Айви Майк құрылғы буландырылған итергіштің кеңею жылдамдығын секундына 290 шақырымға, ал егер жалпы бұзу / итергіштің 3/4 массасын жойса, энергияны үнемдейтін пропорция болса, жарылыс жылдамдығы 400 км / с құрайды. Үшін W-80 газдың кеңею жылдамдығы шамамен 410 км / с, ал жарылу жылдамдығы 570 км / с құрайды. Қопсытқыш материалдың қысымы 5,3 миллиард бар деп есептеледі (530) Т Па Ivy Mike құрылғысында және 64 миллиард бар (6.4.) P Па ) W-80 құрылғысында.^[18]

Имплозия механизмдерін салыстыру

Ұсынылған үш механизмді салыстыра отырып, мынаны көруге болады:

Есептелген абляциялық қысым - бұл плазмадағы жоғары қысымнан шаманың бір реті және есептелген радиациялық қысымнан екіге жуық үлкен шамалар. Радиациялық корпусқа энергияны сіңіруден және қайталама бұзылудан аулақ болу механизмі ұсынылмаған, сондықтан абляцияны сөзсіз мүмкін етеді. Басқа механизмдер қажетсіз болып көрінеді.

Америка Құрама Штаттарының қорғаныс министрлігі құпиясыздандыру туралы ресми есептерде көбіктендірілген пластмассадан жасалған материалдардың радиациялық корпуста қолданылатындығы немесе қолданылуы мүмкін екендігі және плазмадағы тікелей қысымның төмендігіне қарамастан, олар уақытты кешіктіру кезінде қолданылуы мүмкін екендігі көрсетілген. абляция энергия біркелкі бөлінгенше және жеткілікті фракция екінші дәрежелі бұзушыға жеткенше.^[19]

Ричард Родс «кітап Қараңғы күн қалыңдығы 1 дюймдік (25 мм) пластмасса көбіктің қабаты ішкі жағынан қорғасын қаптамаға бекітілгенін мәлімдеді Айви Майк мыс шегелерді қолданатын болат қаптама. Родс сол бомбаның бірнеше дизайнерлерінің сөздеріне сілтеме жасай отырып, сыртқы корпустың ішіндегі пластик көбік қабаты абляцияны кешіктіру және осылайша сыртқы корпусты кері қайтару керек деп түсіндіреді: егер көбік ол жерде болмаса, сыртқы корпустың ішкі жағынан үлкен импульспен металл құлап кетеді , қаптаманың сыртқа жылдам шегінуіне әкеледі. Қаптаманың мақсаты - жарылысты мүмкіндігінше ұзақ уақытқа созып, екінші деңгейдің метал бетінің рентгендік абляциясының мүмкіндігінше көп болуына мүмкіндік беру, сондықтан ол термоядролық шығымдылығын арттыра отырып, екінші ретті тиімді түрде қысады. Пластикалық көбіктің тығыздығы төмен, сондықтан металдан гөрі үлкейгенде аз импульс тудырады.^[19]

Дизайн вариациялары

Қарудың дизайнына бірқатар вариациялар ұсынылды:

• Немесе бұзуды немесе қаптаманы жасау ұсынылған ²³⁵U (жоғары байытылған уран ) соңғы бөліну күртесінде. Әлдеқайда қымбат ²³⁵U сияқты жылдам нейтрондармен бөлінеді ²³⁸U таусылған немесе табиғи уран, бірақ оның бөліну тиімділігі жоғары. Бұл себебі ²³⁵U ядролары ақырын нейтрондармен бөлінеді (²³⁸U ядролары минималды энергияны шамамен 1 мега-электронды вольт қажет етеді), өйткені бұл баяу нейтрондар басқа бөліну нәтижесінде пайда болады ²³⁵Пиджактағы U ядролары (басқаша айтқанда, ²³⁵U ядролық тізбектің реакциясын қолдайды ²³⁸U жоқ). Сонымен қатар, а ²³⁵Пиджак нейтронды көбейтуге ықпал етеді, ал ²³⁸U ядролары тез бөліну процесінде термоядролық нейтрондарды тұтынады. Бөлінетін / бөлінетін соңғы куртканы пайдалану ²³⁵Осылайша, U Теллер-Улам бомбасының шығуын сарқылған ураннан немесе табиғи уран курткасынан жоғарылатады. Бұл үшін арнайы ұсынылған W87 қазіргі кезде орналастырылған күйге келтірілген LGM-30 Minuteman III ICBM.
• Кейбір сипаттамаларда екіншілікті біріншіліктен артық нейтрондарды алудан сақтайтын қосымша ішкі құрылымдар бар.
• Қаптаманың ішкі жағы рентген сәулелерін «шағылыстыру» үшін арнайы өңделген болуы немесе жасалмауы мүмкін. Рентгендік «шағылысу» а-дан шағылысатын жарыққа ұқсамайды айна, бірақ рефлекторлы материал рентген сәулесімен қызады, бұл материалдың өзін тудырады рентген сәулелерін шығарады, содан кейін екінші деңгейге барады.

Келесі бөлімде қарастырылатын екі ерекше вариация бар: криогендік үшін пайдаланылатын салқындатылған сұйық дейтерий құрылғысы Айви Майк тест, және болжамды дизайны W88 ядролық оқтұмсық - кішкентай, MIRVed Teller-Ulam конфигурациясының нұсқасы пролет (жұмыртқа немесе қарбыз пішінді) бастапқы және эллиптикалық қосалқы.

Бомбалардың көпшілігінде үшінші «кезеңдер» жоқ, яғни үшінші сығымдау сатысы (фазалары), бұл алдыңғы синтез кезеңімен сығылған қосымша синтез кезеңдері. (Үлкен бомбалардағы кірістің жартысына жуығын қамтамасыз ететін уранның соңғы көрпесінің бөлінуі бұл терминологияның «кезеңі» болып саналмайды).

АҚШ бірнеше сатылы үш сатылы бомбаларды сынақтан өткізді (қараңыз) Redwing операциясы ) бірақ тек осындай үшінші деңгейлі модельді, яғни бөліну сатысы, содан кейін бірігу сатысы, тағы бір синтез кезеңін қысатын бомбаны шығарды деп ойлайды. Бұл АҚШ дизайны ауыр, бірақ өте тиімді болды (яғни, ядролық қарудан шығу бомба салмағының бірлігіне) 25 Мт B41 ядролық бомбасы.^[20] Кеңес Одағы өзінің 50 мегатонында (мақсатына сай 100 Мт) бірнеше кезеңдерді (соның ішінде бірнеше үшінші синтез кезеңін) қолданды деп есептеледі. Бомба патша (дегенмен, басқа бомбалардағыдай, бөлінетін күртешені осындай бомбада қорғасынмен алмастыруға болады, ал демонстрация үшін ол солай болған). Егер кез-келген сутегі бомбасы Теллер-Улам дизайны негізінде жасалғаннан басқа конфигурациялардан жасалған болса, оның фактісі көпшілікке белгілі емес. (Бұған мүмкін болатын ерекшелік - бұл кеңестік кезең Слойка дизайн).

Шын мәнінде, Теллер-Улам конфигурациясы кем дегенде екі рет имплоссияның пайда болу жағдайына сүйенеді: біріншіден, әдеттегі (химиялық) жарылғыш заттар бөлінетін ядроны қысады, нәтижесінде бөліну жарылысы химиялық жарылғыш заттардан әлдеқайда күшті жалғыз жету (бірінші кезең). Екіншіден, біріншіліктің бөлінуінен пайда болатын сәуле екінші реттік синтез кезеңін қысу және тұтану үшін пайдаланылатын болады, нәтижесінде термоядролық жарылыс тек бөліну жарылысына қарағанда бірнеше есе күшті болады. Сығымдаудың бұл тізбегін үшінші ретті біріктіру кезеңдерінің ерікті санымен жалғастыруға болады, олардың әрқайсысы келесі кезеңде көп балқытылатын отынды тұтатады.^{[21][22][жақсы ақпарат көзі қажет ]} бұл талқыланғанымен (толығырақ: Ерікті түрде үлкен кірістілік туралы пікірталас ). Соңында, тиімді бомбалар (бірақ олай аталмайды) нейтрон бомбалары ) табиғи уранды бұрмалаудың бөлінуімен аяқталады, әдетте онсыз қол жеткізуге болмайтын нәрсе нейтрон ағыны екінші немесе үшінші сатылардағы бірігу реакцияларымен қамтамасыз етілген. Мұндай конструкциялар ерікті үлкен кірістілікке дейін ұлғаюға қабілетті деп саналады (қалағанынша көп синтез кезеңдерімен бірге),^{[21][22][жақсы ақпарат көзі қажет ]} «деңгейіне дейін ықтималақырет күні құрылғысы. «Алайда, әдетте, мұндай қару оннан астам мегатоннан аспайтын еді, бұл әдетте тіпті қатайтылған практикалық нысандарды жою үшін жеткілікті болып саналды (мысалы, бақылау құралы, мысалы, Шайенн тау кешені ). Тіпті осындай үлкен бомбалардың орнына кішігірім кірістілік пайда болды бункер типті ядролық бомбалар (толығырақ: ядролық бункер ).

Жоғарыда талқыланғанындай, қалалар мен қатаң емес нысандарды жою үшін жарылыстардың энергиясын «құймақ» аймағына тарату үшін бір ракеталық жүктің массасын кішігірім MIRV бомбаларына бөлу, әлдеқайда тиімді бомба энергиясының бірлігіне шаққандағы алаңды жою. Бұл сондай-ақ қанатты зымыранмен немесе бомбалаушы сияқты басқа жүйелермен жеткізілетін жалғыз бомбаларға да қатысты, нәтижесінде АҚШ бағдарламасындағы операциялық оқтұмсықтардың көпшілігі өнімділігі 500 килотоннан аспайды.

Тарих

АҚШ

Кішігірім бөліну бомбасы тұтандырған термоядролық синтез бомбасы идеясын алғаш ұсынды Энрико Ферми әріптесіне Эдвард Теллер олар сөйлесіп тұрған кезде Колумбия университеті 1941 жылдың қыркүйегінде,^[23] басында болатын нәрсе Манхэттен жобасы.^[5] Теллер Манхэттен жобасының көп бөлігін дизайнерлік жұмысты қалай жасауға болатынын білуге ​​жұмсады, оны атом бомбасында жұмыс істегенді жөн көрді және жобаның соңғы бір жылында тек осы тапсырмаға тағайындалды.^[24] Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін, «Суперге» көптеген ресурстарды жұмсауға аз серпін болды, ол сол кезде белгілі болды.^[25]

The Кеңес Одағының алғашқы атом бомбасын сынауы 1949 жылдың тамызында американдықтар күткеннен ертерек келді, ал келесі бірнеше айда АҚШ үкіметі, әскери және ғылыми қоғамдастықта әлдеқайда қуатты Суперді дамытуға кірісу-кірмеу туралы қызу пікірталастар болды.^[26] Дебат баламалы стратегиялық, прагматикалық және моральдық мәселелерді қамтыды.^[27] 1950 жылы 31 қаңтарда Президент Гарри С. Труман жаңа қаруды жасаумен ілгерілеу туралы шешім қабылдады.^[28]

Қамал операциясы термоядролық сынақ, Ромео қамалы ату

But deciding to do it did not make it a reality, and Teller and other U.S. physicists struggled to find a workable design.^[29] Станислав Улам, a co-worker of Teller, made the first key conceptual leaps towards a workable fusion design. Ulam's two innovations that rendered the fusion bomb practical were that compression of the thermonuclear fuel before extreme heating was a practical path towards the conditions needed for fusion, and the idea of staging or placing a separate thermonuclear component outside a fission primary component, and somehow using the primary to compress the secondary. Teller then realized that the gamma and X-ray radiation produced in the primary could transfer enough energy into the secondary to create a successful implosion and fusion burn, if the whole assembly was wrapped in a hohlraum or radiation case.^[5] Teller and his various proponents and detractors later disputed the degree to which Ulam had contributed to the theories underlying this mechanism. Indeed, shortly before his death, and in a last-ditch effort to discredit Ulam's contributions, Teller claimed that one of his own "graduate students" had proposed the mechanism.^{[дәйексөз қажет ]}

The "George" shot of Жылыжай жұмысы of 9 May 1951 tested the basic concept for the first time on a very small scale. As the first successful (uncontrolled) release of nuclear fusion energy, which made up a small fraction of the 225 kt total yield,^[30] it raised expectations to a near certainty that the concept would work.

On November 1, 1952, the Teller–Ulam configuration was tested at full scale in the "Айви Майк " shot at an island in the Enewetak Атолл, with a yield of 10.4 мегатондар (over 450 times more powerful than the bomb dropped on Nagasaki during Екінші дүниежүзілік соғыс ). The device, dubbed the Шұжық, used an extra-large fission bomb as a "trigger" and liquid дейтерий —kept in its liquid state by 20 қысқа тонна (18 метрикалық тонна ) of криогендік equipment—as its fusion fuel,^{[дәйексөз қажет ]} and weighed around 80 short tons (70 metric tons) altogether.

The liquid deuterium fuel of Ivy Mike was impractical for a deployable weapon, and the next advance was to use a solid литий дейтерид fusion fuel instead. In 1954 this was tested in the "Браво қамалы " shot (the device was code-named Асшаян), which had a yield of 15 megatons (2.5 times expected) and is the largest U.S. bomb ever tested.

Efforts in the United States soon shifted towards developing miniaturized Teller–Ulam weapons that could fit into құрлықаралық баллистикалық зымырандар және сүңгуір қайықпен ұшырылатын баллистикалық зымырандар. By 1960, with the W47 оқтұмсық^[31] deployed on Полярис баллистикалық ракеталық сүңгуір қайықтар, megaton-class warheads were as small as 18 inches (0.5 m) in diameter and 720 pounds (320 kg) in weight. Further innovation in miniaturizing warheads was accomplished by the mid-1970s, when versions of the Teller–Ulam design were created that could fit ten or more warheads on the end of a small MIRVed missile (see the section on the W88 below).^[9]

кеңес Одағы

The first Soviet fusion design, developed by Андрей Сахаров және Виталий Гинцбург in 1949 (before the Soviets had a working fission bomb), was dubbed the Слойка, after a Russian торт қабаты, and was not of the Teller–Ulam configuration. It used alternating layers of fissile material and lithium deuteride fusion fuel spiked with тритий (this was later dubbed Sakharov's "First Idea"). Though nuclear fusion might have been technically achievable, it did not have the scaling property of a "staged" weapon. Thus, such a design could not produce thermonuclear weapons whose explosive yields could be made arbitrarily large (unlike U.S. designs at that time). The fusion layer wrapped around the fission core could only moderately multiply the fission energy (modern Teller–Ulam designs can multiply it 30-fold). Additionally, the whole fusion stage had to be imploded by conventional explosives, along with the fission core, substantially multiplying the amount of chemical explosives needed.

The first Sloika design test, RDS-6s, was detonated in 1953 with a yield equivalent to 400 килотонна тротил (15–20% from fusion). Attempts to use a Слойка design to achieve megaton-range results proved unfeasible. After the United States tested the "Айви Майк " thermonuclear device in November 1952, proving that a multimegaton bomb could be created, the Soviets searched for an additional design. The "Second Idea", as Sakharov referred to it in his memoirs, was a previous proposal by Ginzburg in November 1948 to use lithium deuteride in the bomb, which would, in the course of being bombarded by neutrons, produce тритий and free deuterium.^[32] In late 1953 physicist Viktor Davidenko achieved the first breakthrough, that of keeping the бастапқы және екінші реттік parts of the bombs in separate pieces ("staging"). The next breakthrough was discovered and developed by Sakharov and Яков Зельдович, that of using the Рентген сәулелері from the fission bomb to compress the екінші реттік before fusion ("radiation implosion"), in early 1954. Sakharov's "Third Idea", as the Teller–Ulam design was known in the USSR, was tested in the shot "RDS-37 " in November 1955 with a yield of 1.6 megatons.

The Soviets demonstrated the power of the "staging" concept in October 1961, when they detonated the massive and unwieldy Бомба патша, a 50 megaton hydrogen bomb that derived almost 97% of its energy from fusion. It was the largest nuclear weapon developed and tested by any country.

Біріккен Корольдігі

Grapple операциясы қосулы Рождество аралы was the first British hydrogen bomb test.

In 1954 work began at Aldermaston to develop the British fusion bomb, with Sir William Penney жобаға жауапты. British knowledge on how to make a thermonuclear fusion bomb was rudimentary, and at the time the United States was not exchanging any nuclear knowledge because of the 1946 жылғы атом энергиясы туралы заң. However, the British were allowed to observe the U.S. Castle tests and used sampling aircraft in the саңырауқұлақ бұлттары, providing them with clear, direct evidence of the compression produced in the secondary stages by radiation implosion.^[33]

Because of these difficulties, in 1955 British prime minister Энтони Эден agreed to a secret plan, whereby if the Aldermaston scientists failed or were greatly delayed in developing the fusion bomb, it would be replaced by an extremely large fission bomb.^[33]

1957 жылы Grapple операциясы tests were carried out. The first test, Green Granite was a prototype fusion bomb, but failed to produce equivalent yields compared to the U.S. and Soviets, achieving only approximately 300 kilotons. The second test Orange Herald was the modified fission bomb and produced 720 kilotons—making it the largest fission explosion ever. At the time almost everyone (including the pilots of the plane that dropped it) thought that this was a fusion bomb. This bomb was put into service in 1958. A second prototype fusion bomb Purple Granite was used in the third test, but only produced approximately 150 kilotons.^[33]

A second set of tests was scheduled, with testing recommencing in September 1957. The first test was based on a "… new simpler design. A two stage thermonuclear bomb that had a much more powerful trigger". This test Grapple X Round C was exploded on November 8 and yielded approximately 1.8 megatons. On April 28, 1958 a bomb was dropped that yielded 3 megatons—Britain's most powerful test. Two final air burst tests on September 2 and September 11, 1958, dropped smaller bombs that yielded around 1 megaton each.^[33]

American observers had been invited to these kinds of tests. After Britain's successful detonation of a megaton-range device (and thus demonstrating a practical understanding of the Teller–Ulam design "secret"), the United States agreed to exchange some of its nuclear designs with the United Kingdom, leading to the 1958 АҚШ пен Ұлыбританияның өзара қорғаныс келісімі. Instead of continuing with its own design, the British were given access to the design of the smaller American Mk 28 warhead and were able to manufacture copies.^[33]

The United Kingdom had worked closely with the Americans on the Manhattan Project. British access to nuclear weapons information was cut-off by the United States at one point due to concerns about Soviet espionage. Full cooperation was not reestablished until an agreement governing the handling of secret information and other issues was signed.^{[33][сенімсіз ақпарат көзі ме? ]}

Қытай

Бұл бөлім кеңейтуді қажет етеді. Сіз көмектесе аласыз оған қосу. (Қыркүйек 2009)

Мао Цзедун decided to begin a Chinese nuclear-weapons program during the Бірінші Тайвань бұғазы дағдарысы of 1954–1955. The People's Republic of China detonated its first hydrogen (thermonuclear) bomb on June 17, 1967, 32 months after detonating its first fission weapon, with a yield of 3.31 Mt. It took place in the Lop Nor Test Site, in northwest China.^[34] China had received extensive technical help from the Soviet Union to jump-start their nuclear program, but by 1960, the rift between the Soviet Union and China had become so great that the Soviet Union ceased all assistance to China.^[35]

A story in The New York Times арқылы Уильям Брод^[36] reported that in 1995, a supposed Chinese қос агент delivered information indicating that China knew secret details of the U.S. W88 warhead, supposedly through espionage.^[37] (This line of investigation eventually resulted in the abortive trial of Вен Хо Ли.)

Франция

The French nuclear testing site was moved to the unpopulated French atolls in the Pacific Ocean. The first test conducted at these new sites was the "Canopus" test ішінде Fangataufa atoll жылы Француз Полинезиясы on 24 August 1968, the country's first multistage thermonuclear weapon test. The bomb was detonated from a balloon at a height of 520 metres. The result of this test was significant atmospheric contamination.^[38] Very little is known about France's development of the Теллер-Улам дизайны, beyond the fact that France detonated a 2.6 Mt device in the "Canopus" test. France reportedly had great difficulty with its initial development of the Teller-Ulam design, but it later overcame these, and is believed to have nuclear weapons equal in sophistication to the other major nuclear powers.^[33]

France and China did not sign or ratify the Ядролық сынақтарға ішінара тыйым салу туралы келісім of 1963, which banned nuclear test explosions in the atmosphere, underwater, or in ғарыш кеңістігі. Between 1966 and 1996 France carried out more than 190 nuclear tests.^[38] France's final nuclear test took place on January 27, 1996, and then the country dismantled its Polynesian test sites. Франция қол қойды Ядролық сынақтарға жаппай тыйым салу туралы келісім that same year, and then ratified the Treaty within two years.

One of France's Triomphant-class nuclear-armed submarines, Téméraire (S617)

France confirmed that its nuclear arsenal contains about 300 warheads, carried by сүңгуір қайықпен ұшырылатын баллистикалық зымырандар (SLBMs) and истребитель-бомбалаушылар in 2015. France has four Триоффант-класс баллистикалық ракеталық сүңгуір қайықтар. One ballistic missile submarine is deployed in the deep ocean, but a total of three must be in operational use at all times. The three older submarines are armed with 16 M45 missiles. The newest submarine, "Le Terrible", was commissioned in 2010, and it has M51 missiles capable of carrying TN 75 thermonuclear warheads. The air fleet is four squadrons at four different bases. In total, there are 23 Mirage 2000N aircraft and 20 Рафалес capable of carrying nuclear warheads.^[39] The M51.1 missiles are intended to be replaced with the new M51.2 warhead beginning in 2016, which has a 3,000 km greater range than the M51.1.^[39]

France also has about 60 air-launched missiles tipped with TN 80 /TN 81 warheads with a yield of about 300 kilotons each. France's nuclear program has been carefully designed to ensure that these weapons remain usable decades into the future.^{[33][сенімсіз ақпарат көзі ме? ]} Currently, France is no longer deliberately producing critical mass materials such as plutonium and enriched uranium, but it still relies on nuclear energy for electricity, with ²³⁹Pu as a byproduct.^[40]

Үндістан

Shakti-1

On May 11, 1998, India announced that it had detonated a thermonuclear bomb in its Шакти операциясы tests ("Shakti-I", specifically).^[41][42] Доктор Самар Мубаракманд, a Pakistani nuclear physicist, asserted that if Shakti-I had been a thermonuclear test, the device had failed to fire.^[43] However, Dr. Harold M. Agnew, бұрынғы директор Лос-Аламос ұлттық зертханасы, said that India's assertion of having detonated a staged thermonuclear bomb was believable.^[44] India says that their thermonuclear device was tested at a controlled yield of 45 kt because of the close proximity of the Khetolai village at about 5 km, to ensure that the houses in that village do not suffer significant damage.^[45] Another cited reason was that radioactivity released from yields significantly more than 45 Килотондар might not have been contained fully.^[45] Кейін Похран-II тесттер, Dr. Rajagopal Chidambaram, бұрынғы төрағасы Үндістанның атом энергиясы жөніндегі комиссиясы said that India has the capability to build thermonuclear bombs of any yield at will.^[44]

The yield of India's hydrogen bomb test remains highly debatable among the Indian science community and the international scholars.^[46] The question of politicisation and disputes between Indian scientists further complicated the matter.^[47]

In an interview in August 2009, the director for the 1998 test site preparations, Dr. K. Santhanam claimed that the yield of the thermonuclear explosion was lower than expected and that India should therefore not rush into signing the CTBT. Other Indian scientists involved in the test have disputed Dr. K. Santhanam's claim,^[48] arguing that Santhanam's claims are unscientific.^[42] British seismologist Roger Clarke argued that the magnitudes suggested a combined yield of up to 60 kilotonnes, consistent with the Indian announced total yield of 56 kilotonnes.^[49] U.S. seismologist Jack Evernden has argued that for correct estimation of yields, one should ‘account properly for geological and seismological differences between test sites’.^[45]

India officially maintains that it can build thermonuclear weapons of various yields up to around 200 kilotons on the basis of the Shakti-1 термоядролық сынақ.^[45][50]

Израиль

Israel is alleged to possess thermonuclear weapons of the Teller–Ulam design,^[51] but it is not known to have tested any nuclear devices, although it is widely speculated that the Вела оқиғасы of 1979 may have been a joint Israeli–South African nuclear test.^[52][53][54]

Бұл жақсы дәлелденді Эдвард Теллер advised and guided the Israeli establishment on general nuclear matters for some twenty years.^[55] Between 1964 and 1967, Teller made six visits to Israel where he lectured at the Тель-Авив университеті on general topics in theoretical physics.^[56] It took him a year to convince the ЦРУ about Israel's capability and finally in 1976, Carl Duckett туралы ЦРУ куәландырды АҚШ Конгресі, after receiving credible information from an "American scientist" (Teller), on Israel's nuclear capability.^[54] During the 1990s, Teller eventually confirmed speculations in the media that it was during his visits in the 1960s that he concluded that Israel was in possession of nuclear weapons.^[54] After he conveyed the matter to the higher level of the АҚШ үкіметі, Teller reportedly said: "They [Israel] have it, and they were clever enough to trust their research and not to test, they know that to test would get them into trouble."^[54]

Пәкістан

Сәйкес scientific data received and published by ПАЭК, Инженерлер корпусы, және Кахута зерттеу зертханалары (KRL), in May 1998, Pakistan carried out six жерасты ядролық сынақтар жылы Чагай төбелері және Харан шөлі жылы Белуджистан провинциясы (see the code-names of the tests, Шағай-I және Шағай-II ).^[43] Бұлардың ешқайсысы boosted fission devices was the thermonuclear weapon design, according to KRL and PAEC.^[43]

Солтүстік Корея

North Korea claimed to have tested its miniaturised thermonuclear bomb on 6 January 2016. North Korea's first three nuclear tests (2006, 2009 and 2013) were relatively low yield and do not appear to have been of a thermonuclear weapon design. 2013 жылы South Korean Defense Ministry speculated that North Korea may be trying to develop a "hydrogen bomb" and such a device may be North Korea's next weapons test.^[57][58] In January 2016, North Korea claimed to have successfully tested a hydrogen bomb,^[59] although only a magnitude 5.1 seismic event was detected at the time of the test,^[60] a similar magnitude to the 2013 test of a 6–9 kt atomic bomb. These seismic recordings cast doubt upon North Korea's claim that a hydrogen bomb was tested and suggest it was a non-fusion nuclear test.^[61]

On 3 September 2017, the country's state media reported that a сутегі бомбасын сынау was conducted which resulted in "perfect success". According to the U.S. Geological Survey (USGS), the blast resulted in an earthquake with a magnitude of 6.3, 10 times more powerful than previous nuclear tests conducted by North Korea.^[62] АҚШ барлау қызметі released an early assessment that the yield estimate was 140 kilotons,^[63] with an uncertainty range of 70 to 280 kilotons.^[64]

12 қыркүйекте, НОРСАР revised its estimate of the earthquake magnitude upward to 6.1, matching that of the CTBTO, but less powerful than the USGS estimate of 6.3. Its yield estimate was revised to 250 kilotons, while noting the estimate had some uncertainty and an undisclosed margin of error.^[65][66]

On 13 September, an analysis of before and after синтетикалық-апертуралы радиолокация satellite imagery of the test site was published suggesting the test occurred under 900 metres (3,000 ft) of rock and the yield "could have been in excess of 300 kilotons".^[67]

Public knowledge

The Teller–Ulam design was for many years considered one of the top nuclear secrets, and even today it is not discussed in any detail by official publications with origins "behind the fence" of жіктеу. Америка Құрама Штаттарының Энергетика министрлігі (DOE) policy has been, and continues to be, that they do not acknowledge when "leaks" occur, because doing so would acknowledge the accuracy of the supposed leaked information. Aside from images of the warhead casing, most information in the public domain about this design is relegated to a few terse statements by the DOE and the work of a few individual investigators.

Photographs of warhead casings, such as this one of the W80 nuclear warhead, allow for some speculation as to the relative size and shapes of the праймериз және екінші хатшылар in U.S. thermonuclear weapons.

DOE statements

In 1972 the United States government declassified a document stating "[I]n thermonuclear (TN) weapons, a fission 'primary' is used to trigger a TN reaction in thermonuclear fuel referred to as a 'secondary'", and in 1979 added, "[I]n thermonuclear weapons, radiation from a fission explosive can be contained and used to transfer energy to compress and ignite a physically separate component containing thermonuclear fuel." To this latter sentence the US government specified that "Any elaboration of this statement will be classified."^[68] The only information that may pertain to the ұшқын was declassified in 1991: "Fact that fissile or fissionable materials are present in some secondaries, material unidentified, location unspecified, use unspecified, and weapons undesignated." In 1998 the DOE declassified the statement that "The fact that materials may be present in channels and the term 'channel filler,' with no elaboration", which may refer to the polystyrene foam (or an analogous substance).^[69]

Whether these statements vindicate some or all of the models presented above is up for interpretation, and official U.S. government releases about the technical details of nuclear weapons have been purposely equivocating in the past (see, e.g., Смит есебі ). Other information, such as the types of fuel used in some of the early weapons, has been declassified, though precise technical information has not been.

Прогрессивті іс

Most of the current ideas on the workings of the Teller–Ulam design came into public awareness after the Энергетика бөлімі (DOE) attempted to цензура a magazine article by U.S. antiweapons activist Ховард Морланд in 1979 on the "secret of the hydrogen bomb". In 1978, Morland had decided that discovering and exposing this "last remaining secret" would focus attention onto the қару жарысы and allow citizens to feel empowered to question official statements on the importance of nuclear weapons and nuclear secrecy.^{[дәйексөз қажет ]} Most of Morland's ideas about how the weapon worked were compiled from highly accessible sources—the drawings that most inspired his approach came from none other than the Американ энциклопедиясы.^{[дәйексөз қажет ]} Morland also interviewed (often informally) many former Лос-Аламос scientists (including Teller and Ulam, though neither gave him any useful information), and used a variety of interpersonal strategies to encourage informative responses from them (i.e., asking questions such as "Do they still use spark plugs?" even if he was not aware what the latter term specifically referred to).^[70]

Morland eventually concluded that the "secret" was that the бастапқы және екінші реттік were kept separate and that радиациялық қысым бастап бастапқы compressed the екінші реттік before igniting it. When an early draft of the article, to be published in Прогрессивті magazine, was sent to the DOE after falling into the hands of a professor who was opposed to Morland's goal, the DOE requested that the article not be published, and pressed for a temporary injunction. The DOE argued that Morland's information was (1) likely derived from classified sources, (2) if not derived from classified sources, itself counted as "secret" information under the "туа біткен құпия " clause of the 1954 Атом энергиясы туралы заң, and (3) was dangerous and would encourage ядролық қарудың таралуы.

Morland and his lawyers disagreed on all points, but the injunction was granted, as the judge in the case felt that it was safer to grant the injunction and allow Morland, et al., to appeal, which they did in Америка Құрама Штаттары прогрессивтіге қарсы (1979).

Through a variety of more complicated circumstances, the DOE case began to wane as it became clear that some of the data they were attempting to claim as "secret" had been published in a students' encyclopedia a few years earlier. After another H-bomb speculator, Чак Хансен, had his own ideas about the "secret" (quite different from Morland's) published in a Wisconsin newspaper, the DOE claimed that Прогрессивті case was moot, dropped its suit, and allowed the magazine to publish its article, which it did in November 1979. Morland had by then, however, changed his opinion of how the bomb worked, suggesting that a foam medium (the polystyrene) rather than radiation pressure was used to compress the екінші реттік, and that in the екінші реттік болды ұшқын of fissile material as well. He published these changes, based in part on the proceedings of the appeals trial, as a short erratum in Прогрессивті бір айдан кейін.^[71] In 1981, Morland published a book about his experience, describing in detail the train of thought that led him to his conclusions about the "secret".^[70][72]

Morland's work is interpreted as being at least partially correct because the DOE had sought to censor it, one of the few times they violated their usual approach of not acknowledging "secret" material that had been released; however, to what degree it lacks information, or has incorrect information, is not known with any confidence. The difficulty that a number of nations had in developing the Teller–Ulam design (even when they apparently understood the design, such as with the United Kingdom), makes it somewhat unlikely that this simple information alone is what provides the ability to manufacture thermonuclear weapons. Nevertheless, the ideas put forward by Morland in 1979 have been the basis for all the current speculation on the Teller–Ulam design.

Ядролық қысқарту

In January 1986, Soviet leader Михаил Горбачев publicly proposed a three-stage program for abolishing the world's nuclear weapons by the end of the 20th century.^[73] Two years before his death in 1989, Andrei Sakharov's comments at a scientists’ forum helped begin the process for the elimination of thousands of nuclear ballistic missiles from the US and Soviet arsenals. Sakharov (1921–89) was recruited into the Soviet Union's nuclear weapons program in 1948, a year after he completed his doctorate. In 1949 the US detected the first Soviet test of a fission bomb, and the two countries embarked on a desperate race to design a thermonuclear hydrogen bomb that was a thousand times more powerful. Like his US counterparts, Sakharov justified his H-bomb work by pointing to the danger of the other country's achieving a monopoly. But also like some of the US scientists who had worked on the Manhattan Project, he felt a responsibility to inform his nation's leadership and then the world about the dangers from nuclear weapons.^[74] Sakharov's first attempt to influence policy was brought about by his concern about possible genetic damage from long-lived radioactive carbon-14 created in the atmosphere from nitrogen-14 by the enormous fluxes of neutrons released in H-bomb tests.^[75] In 1968, a friend suggested that Sakharov write an essay about the role of the intelligentsia in world affairs. Self-publishing was the method at the time for spreading unapproved manuscripts in the Soviet Union. Many readers would create multiple copies by typing with multiple sheets of paper interleaved with carbon paper. One copy of Sakharov's essay, "Reflections on Progress, Peaceful Coexistence, and Intellectual Freedom", was smuggled out of the Soviet Union and published by the New York Times. More than 18 million reprints were produced during 1968–69. After the essay was published, Sakharov was barred from returning to work in the nuclear weapons program and took a research position in Moscow.^[74] In 1980, after an interview with the New York Times in which he denounced the Soviet invasion of Afghanistan, the government put him beyond the reach of Western media by exiling him and his wife to Gorky. In March 1985, Gorbachev became general secretary of the Soviet Communist Party. More than a year and a half later, he persuaded the Politburo, the party's executive committee, to allow Sakharov and Bonner to return to Moscow. Sakharov was elected as an opposition member to the Soviet Congress of People's Deputies in 1989. Later that year he had a жүрек аритмиясы and died in his apartment. He left behind a draft of a new Soviet constitution that emphasized democracy and human rights.^[76]

Көрнекті апаттар

On 5 February 1958, during a training mission flown by a B-47, а 15 ядролық бомбаны белгілеңіз, деп те аталады Тайби бомбасы, was lost off the coast of Тиби аралы жақын Саванна, Джорджия. The bomb was thought by the Department of Energy to lie buried under several feet of silt at the bottom of Wassaw дыбысы.^[77]

On 17 January 1966, a fatal collision occurred between a B-52G and a KC-135 Stratotanker over Паломарес, Испания. The conventional explosives in two of the Mk28 -түрі сутегі бомбалары detonated upon impact with the ground, dispersing plutonium over nearby farms. A third bomb landed intact near Palomares while the fourth fell 12 miles (19 km) off the coast into the Mediterranean sea.^[78]

On 21 January 1968, a B-52G, with four B28FI термоядролық бомбалары aboard as part of Chrome Dome операциясы, crashed on the ice of the North Star Bay while attempting an emergency landing at Туле әуе базасы Гренландияда.^[79] The resulting fire caused extensive radioactive contamination.^[80] One of the bombs remains lost.^[81]

Вариациялар

Айви Майк

Оның 1995 жылғы кітабында Қара күн: сутегі бомбасын жасау, автор Ричард Родс describes in detail the internal components of the "Айви Майк " Шұжық device, based on information obtained from extensive interviews with the scientists and engineers who assembled it. According to Rhodes, the actual mechanism for the compression of the secondary was a combination of the radiation pressure, foam plasma pressure, and tamper-pusher ablation theories described above; the radiation from the primary heated the polyethylene foam lining the casing to a plasma, which then re-radiated radiation into the secondary's pusher, causing its surface to ablate and driving it inwards, compressing the secondary, igniting the sparkplug, and causing the fusion reaction. The general applicability of this principle is unclear.^[13]

W88

In 1999 a reporter for the Сан-Хосе Меркурий жаңалықтары деп хабарлады АҚШ W88 nuclear warhead, a small MIRVed warhead used on the Trident II SLBM, болды пролет (жұмыртқа немесе қарбыз shaped) бастапқы (код атауы Комодо) and a spherical екінші реттік (код атауы Курса) inside a specially shaped radiation case (known as the "peanut" for its shape).^[82]

The қайта кіру конустар for the W88 and W87 are the same size, 1.75 metres (69 in) long, with a maximum diameter of 55 cm. (22 in).^[83] The higher yield of the W88 implies a larger secondary, which produces most of the yield. Putting the secondary, which is heavier than the primary, in the wider part of the cone allows it to be larger, but it also moves the масса орталығы артқа, potentially causing aerodynamic stability problems during reentry.^{[дәйексөз қажет ]} Dead-weight ballast must be added to the nose to move the center of mass forward.^{[дәйексөз қажет ]}

To make the primary small enough to fit into the narrow part of the cone, its bulky сезімтал емес жоғары жарылғыш charges must be replaced with more compact "non-insensitive" жоғары жарылғыш заттар that are more hazardous to handle.^{[дәйексөз қажет ]} The higher yield of the W88, which is the last new warhead produced by the United States, thus comes at a price of higher warhead weight and higher workplace hazard. The W88 also contains тритий, which has a half life of only 12.32 years and must be repeatedly replaced.^[84] If these stories are true, it would explain the reported higher yield of the W88, 475 kilotons, compared with only 300 kilotons for the earlier W87 оқтұмсық.

Сондай-ақ қараңыз

• COLEX процесі (изотоптық бөлу)
• NUKEMAP
• Таза балқыту қаруы

Әдебиеттер тізімі

Библиография

Негізгі қағидалар

Тарих

Түсуді талдау

Сыртқы сілтемелер

Қағидалар

• «Сутегі бомбасы / балқыту қаруы» GlobalSecurity.org сайтында (оң жақтағы сілтемелерді де қараңыз)
• «Кезеңді радиациялық жарылыстың негізгі принциптері (Теллер-Улам)» Carey Sublette's Nuclear WeaponArchive.org сайтынан.
• «Зат, энергия және радиациялық гидродинамика» Кэри Сублетттің ядролық қарудан жиі қойылатын сұрақтарынан.
• «Ядролық қаруды жобалау және жобалау» Кэри Сублетттің ядролық қару туралы жиі қойылатын сұрақтар.
• «Термоядролық қаруды жобалау элементтері» Кэри Сублетттің ядролық қару туралы жиі қойылатын сұрақтар.
• Ядролық мәселелер бойынша Alsos сандық кітапханасынан алынған ядролық қаруды жобалауға арналған түсіндірме библиография

Тарих

• PBS: супербом үшін жарыс: сұхбат және стенограмма (АҚШ және КСРО бомбаларын жобалаушылармен, сондай-ақ тарихшылармен).
• Ховард Морланд «H-бомбасының құпиясын» қалай ашқандығы туралы (көптеген слайдтар кіреді).
• Прогрессивті Қараша 1979 ж - «H-Bomb құпиясы: біз мұны қалай алдық, неге айтып отырмыз» (барлық шығарылым желіде).
• Alsos сандық кітапханасынан сутегі бомбасы туралы түсіндірме библиография
• Саутгемптон университеті, Мэттбэттен халықаралық зерттеулер орталығы, Ядролық тарих №5.
• Питер Куранның «Үштік және одан тысқары» - ядролық қаруды сынау тарихы туралы деректі фильм.