Термоядерное оружие

Принципиальная схема термоядерного оружия.
Примечание: в некоторых конструкциях используются вторичные части сферической формы.
A) первичная стадия деления
B) вторичная стадия термоядерного синтеза
1) Фугасные линзы
2) Уран-238 («тампер»), облицованный бериллиевым отражателем
3) Вакуум («левитирующая сердцевина»)
4) Тритиевый «ускоряющий» газ (синий) плутоний или уран , полый сердечник
5) Радиационный канал заполнен полистирольной пены
6) уран ( «толкающий / тампера»)
7) литий-6 дейтерид (слитого топлива)
8) плутоний ( « свеча зажигания »)
9) Случай излучения (ограничивает тепловые рентгеновские лучи путем отражения)

Термоядерное оружие , слитое оружие или водородная бомба ( Н бомба ) представляет собой второе поколение конструкции ядерного оружия . Его большая изощренность дает ему гораздо большую разрушительную мощь, чем атомные бомбы первого поколения , более компактный размер, меньшую массу или сочетание этих преимуществ. Характеристики реакций ядерного синтеза делают возможным использование неделящегося обедненного урана в качестве основного топлива оружия, что позволяет более эффективно использовать дефицитный делящийся материал, такой как уран-235 (²³⁵
U
) или плутоний-239 (²³⁹
Пу
).

Современное термоядерное оружие состоит в основном из двух основных компонентов: первичной стадии ядерного деления (питаемой от²³⁵
U
или же ²³⁹
Пу
) и отдельная вторичная ступень ядерного синтеза, содержащая термоядерное топливо: тяжелые изотопы водорода дейтерий и тритий , или в современном оружии дейтерид лития . По этой причине термоядерное оружие часто в просторечии называют водородными бомбами или водородными бомбами . ^{[примечание 1]}

Термоядерный взрыв начинается с детонации первой ступени деления. Его температура поднимается выше примерно 100 миллионов Кельвинов , из-за чего он интенсивно светится тепловым рентгеновским излучением. Эти рентгеновские лучи заполняют пустоту («канал излучения», часто заполненную пенополистиролом ) между первичной и вторичной сборками, помещенными внутри корпуса, называемого радиационным кожухом, который ограничивает энергию рентгеновского излучения и сопротивляется его внешнему давлению. Расстояние, разделяющее две сборки, гарантирует, что осколки обломков первичного элемента деления (которые движутся намного медленнее, чем рентгеновские фотоны) не смогут разобрать вторичный элемент до того, как термоядерный взрыв завершится.

Вторичная стадия термоядерного синтеза, состоящая из внешнего толкателя / тампера, заправки термоядерного топлива и центрального плутония.свеча зажигания - взрывается энергией рентгеновского излучения, попадающей на ее толкатель / тампер. Это сжимает всю вторичную ступень и увеличивает плотность плутониевой свечи зажигания. Плотность плутониевого топлива возрастает до такой степени, что свеча зажигания переводится в сверхкритическое состояние, и начинается цепная реакция ядерного деления. Продукты деления этой цепной реакции нагревают сильно сжатое и, таким образом, сверхплотное термоядерное топливо, окружающее свечу зажигания, примерно до 300 миллионов Кельвинов, вызывая реакции синтеза между ядрами термоядерного топлива. В современном оружии, работающем на дейтериде лития, делящаяся плутониевая свеча зажигания также испускает свободные нейтроны, которые сталкиваются с ядрами лития и поставляют тритиевый компонент термоядерного топлива.

Относительно массивный тампер вторичной обмотки (который сопротивляется расширению наружу во время взрыва) также служит тепловым барьером, препятствующим чрезмерному нагреванию наполнителя термоядерного топлива, что может нарушить сжатие. Если тампер сделан из урана , обогащенного урана или плутония, тампер улавливает быстрые нейтроны термоядерного синтеза и сам подвергается делению, увеличивая общий выход взрывчатого вещества. Кроме того, в большинстве конструкций радиационный корпус также выполнен из делящегося материала.который подвергается делению под действием быстрых термоядерных нейтронов. Такие бомбы классифицируются как трехступенчатое оружие, и большинство современных конструкций Теллера-Улама относятся к такому оружию деления-синтеза-деления. Быстрое деление корпуса тампера и излучения является основным вкладом в общий выход и является доминирующим процессом, вызывающим выпадение радиоактивных продуктов деления . ^{[1] [2]}

Первый полномасштабный тест термоядерного проводились в Соединенных Штатах в 1952 году; с тех пор эта концепция использовалась большинством ядерных держав мира при разработке своего оружия. ^[3] Конструкция всего современного термоядерного оружия в Соединенных Штатах известна как конфигурация Теллера-Улама для двух ее главных разработчиков, Эдварда Теллера и Станислава Улама , которые разработали ее в 1951 году ^[4] для Соединенных Штатов с определенными концепциями. разработан при участии физика Джона фон Неймана . Подобные устройства были разработаны в Советском Союзе, Великобритании, Франции и Китае.

Поскольку термоядерное оружие представляет собой наиболее эффективную схему выработки энергии оружия в оружии мощностью более 50 килотонн в тротиловом эквиваленте (210 ТДж), практически все ядерное оружие такого размера, развернутое сегодня пятью ядерными державами в соответствии с Договором о нераспространении ядерного оружия, является термоядерное оружие по схеме Теллера – Улама. ^[5]

Общественные знания о конструкции ядерного оружия [ править ]

Детальные знания о ядерном и термоядерном оружии в той или иной степени засекречены практически в каждой промышленно развитой стране. В Соединенных Штатах такие знания по умолчанию могут быть классифицированы как « Данные с ограниченным доступом », даже если они созданы лицами, не являющимися государственными служащими или связанными с программами, связанными с оружием, в соответствии с правовой доктриной, известной как « прирожденная тайна » (хотя конституционные статус доктрины иногда ставился под сомнение; см. United States v. Progressive, Inc. ). Рожденная тайна редко используется в случаях частных спекуляций. Официальная политика Министерства энергетики СШАне было признания утечки информации о конструкции, поскольку такое признание потенциально могло бы подтвердить точность информации. В небольшом количестве предыдущих случаев правительство США пыталось подвергнуть цензуре информацию об оружии в публичной прессе , но с ограниченным успехом. ^[6] Согласно New York Times , физик Кеннет У. Форд нарушил постановление правительства об удалении секретной информации из своей книги « Создание водородной бомбы: личная история» . Форд утверждает, что он использовал только ранее существовавшую информацию и даже представил рукопись правительству, которое хотело удалить целые разделы книги из опасений, что иностранные страны могут использовать эту информацию. ^[7]

Хотя было официально опубликовано большое количество расплывчатых данных, и бывшие конструкторы бомб неофициально просочили большое количество неопределенных данных, большинство публичных описаний деталей конструкции ядерного оружия в некоторой степени основаны на предположениях, обратном проектировании на основе известной информации или сравнении с в аналогичных областях физики ( термоядерный синтез с инерционным удержаниемявляется основным примером). Такие процессы привели к совокупности несекретных знаний о ядерных бомбах, которые в целом согласуются с официальными несекретными информационными выпусками, соответствующей физикой и считаются внутренне непротиворечивыми, хотя есть некоторые точки интерпретации, которые все еще считаются открытыми. Уровень осведомленности общественности о конструкции Теллера – Улама в основном сформировался из нескольких конкретных инцидентов, описанных в разделе ниже.

Основной принцип [ править ]

Основным принципом конфигурации Теллера – Улама является идея о том, что различные части термоядерного оружия могут быть соединены вместе в «ступени», при этом детонация каждой ступени обеспечивает энергию для воспламенения следующей ступени. Как минимум, это подразумевает первичную секцию, которая состоит из бомбы деления имплозивного типа («спусковой крючок»), и вторичную секцию, которая состоит из термоядерного топлива . Энергия, выделяемая первичной обмоткой, сжимает вторичную обмотку посредством процесса, называемого « радиационная имплозия », после чего она нагревается и подвергается ядерному слиянию.. Этот процесс можно было бы продолжить, если энергия от вторичной обмотки воспламенила третью стадию термоядерного синтеза; Российский AN602 " Царь-Бомба " считается трехступенчатым устройством деления-термоядерного синтеза. Теоретически, продолжая этот процесс, можно создать термоядерное оружие произвольно высокой мощности . ^{[ необходима цитата ]} Это контрастирует с оружием деления, которое ограничено по мощности, потому что только такое количество топлива деления может быть накоплено в одном месте, прежде чем опасность его случайного превращения в сверхкритическую станет слишком большой.

Вокруг других компонентов находится хохльраум или радиационный ящик , контейнер, который временно задерживает внутри первую ступень или первичную энергию. Внешняя сторона этого радиационного футляра, которая также обычно является внешней оболочкой бомбы, является единственным прямым визуальным свидетельством конфигурации любого компонента термоядерной бомбы, доступным для общественности. Рассекречены многочисленные фотографии внешнего вида различных термоядерных бомб. ^[8]

Считается, что первичная обмотка представляет собой стандартную бомбу деления методом имплозии , хотя, вероятно, с активной зоной, усиленной небольшими количествами термоядерного топлива (обычно 50/50% газообразного дейтерия / трития ) для дополнительной эффективности; термоядерное топливо выделяет избыточные нейтроны при нагревании и сжатии, вызывая дополнительное деление. При выстреле239Пу или же 235UЯдро будет сжато в меньшую сферу с помощью специальных слоев обычных взрывчатых веществ, расположенных вокруг него в виде взрывных линз , инициирующих ядерную цепную реакцию, которая приводит в действие обычную «атомную бомбу».

Вторичная обмотка обычно изображается как столб термоядерного топлива и других компонентов, завернутых в множество слоев. Вокруг колонны сначала «толкатель-трамблер», тяжелый слой урана-238 (238U) или свинец, который помогает сжимать термоядерное топливо (и, в случае урана, может в конечном итоге сам делиться). Внутри него находится само термоядерное топливо, обычно в форме дейтерида лития , которое используется, потому что его легче использовать в качестве оружия, чем сжиженный газ тритий / дейтерий. Это сухое топливо, при бомбардировке нейтронов , производит тритий , тяжелый изотоп из водорода , который может пройти ядерный синтез , наряду с дейтерием , присутствующим в смеси. (См. Статью о ядерном синтезе для более подробного технического обсуждения термоядерных реакций.) Внутри слоя топлива находится « свеча зажигания».", полый столб делящегося материала (239Пу или же 235U) часто усиливается газообразным дейтерием. Свеча зажигания при сжатии сама может подвергнуться ядерному делению (из-за формы она не является критической массой без сжатия). Третичное, если оно есть, будет расположено ниже второстепенного и, вероятно, будет состоять из тех же материалов. ^{[9] [10]}

Разделение вторичного от первичного - это промежуточный этап . Делящаяся первичная обмотка производит четыре типа энергии: 1) расширяющиеся горячие газы от взрывчатых зарядов, которые взрывают первичную обмотку; 2) перегретая плазма, которая изначально была делящимся материалом бомбы и ее подделкой; 3) электромагнитное излучение ; и 4) нейтроныот ядерного взрыва первичной обмотки. Промежуточный каскад отвечает за точную модуляцию передачи энергии от первичной обмотки к вторичной. Он должен направлять горячие газы, плазму, электромагнитное излучение и нейтроны в нужное место в нужное время. Менее чем оптимальные межкаскадные конструкции привели к тому, что вторичный не смог полностью работать с несколькими выстрелами, что известно как «делящийся шип». Замок Куна выстрел Замок операции является хорошим примером; Небольшой недостаток позволил нейтронному потоку от первичной обмотки преждевременно начать нагрев вторичной обмотки, ослабив сжатие настолько, чтобы предотвратить любой термоядерный синтез.

В открытой литературе очень мало подробной информации о механизме перехода. Один из лучших источников - упрощенная схема британского термоядерного оружия, похожего на американскую боеголовку W80 . Он был опубликован Гринпис в отчете под названием «Ядерные технологии двойного назначения» . ^[11] Основные компоненты и их расположение показаны на схеме, хотя детали почти отсутствуют; какие разрозненные детали, вероятно, содержат преднамеренные упущения или неточности. Они обозначены как «Концевая крышка и линза для фокусировки нейтронов» и «Обертка отражателя»; первые направляют нейтроны в235U/239ПуСвеча зажигания, в то время как последняя относится к отражателю рентгеновских лучей ; обычно это цилиндр, сделанный из материала, непрозрачного для рентгеновского излучения, такого как уран, с первичной и вторичной обмотками на обоих концах. Он не отражается как зеркало ; вместо этого он нагревается до высокой температуры потоком рентгеновских лучей от первичной обмотки, а затем излучает более равномерно распределенные рентгеновские лучи, которые проходят к вторичной обмотке, вызывая так называемую радиационную имплозию . В Ivy Mike золото использовалось в качестве покрытия поверх урана, чтобы усилить эффект черного тела . ^[12]Далее идет «лафет отражателя / нейтронной пушки». Отражатель закрывает зазор между линзой нейтронного фокуса (в центре) и внешним кожухом рядом с первичной обмоткой. Он отделяет первичный отражатель от вторичного и выполняет ту же функцию, что и предыдущий отражатель. Есть около шести нейтронных пушек (см. Здесь из Sandia National Laboratories ^[13]).) каждый выступает через внешний край отражателя одним концом в каждой секции; все они закреплены на каретке и более или менее равномерно расположены по окружности кожуха. Нейтронные пушки наклонены так, что испускающий нейтроны конец каждой пушки направлен к центральной оси бомбы. Нейтроны из каждой нейтронной пушки проходят и фокусируются линзой нейтронного фокуса к центру первичной обмотки, чтобы ускорить начальное деление плутония. Также показан « Поляризатор из полистирола / Источник плазмы» (см. Ниже).

Первый правительственный документ США, в котором упоминается межэтапная перестройка, был только недавно выпущен для общественности в поддержку инициирования в 2004 году Программы надежной замены боеголовок . Графика включает в себя рекламные вставки, описывающие потенциальное преимущество RRW на уровне детали, с межэтапным рекламным объявлением, в котором говорится, что новый дизайн заменит «токсичный, хрупкий материал» и «дорогой« специальный »материал ... [которые требуют] уникального оборудования. ". ^[14] Считается, что «токсичным, хрупким материалом» является бериллий, который соответствует этому описанию и также может уменьшать нейтронный поток от первичной обмотки. Также можно использовать некоторый материал для поглощения и повторного излучения рентгеновских лучей определенным образом. ^[15]

Кандидатами в «специальный материал» являются полистирол и вещество под названием « ФОГБАНК », несекретное кодовое название. Состав ФОГБАНК засекречен, хотя возможен вариант использования аэрогеля . Впервые он был использован в термоядерном оружии с термоядерной боеголовкой W-76 и произведен на заводе комплекса Y-12 в Ок-Ридже., Теннесси, для использования в W-76. Производство FOGBANK прекратилось после окончания серийного производства W-76. Программа продления жизни W-76 требовала увеличения объема производства FOGBANK. Это осложнялось тем фактом, что свойства оригинального FOGBANK не были полностью задокументированы, поэтому были приложены огромные усилия, чтобы заново изобрести этот процесс. Примеси, критически важные для свойств старого FOGBANK, были исключены во время нового процесса. Только тщательный анализ новых и старых партий показал природу этой примеси. В производственном процессе в качестве растворителя использовался ацетонитрил , что привело как минимум к трем эвакуациям завода FOGBANK в 2006 году. Широко используемый в нефтяной и фармацевтической промышленности, ацетонитрил является легковоспламеняющимся и токсичным. Y-12 - единственный производитель ФОГБАНК. ^[16]

Резюме [ править ]

Упрощенное резюме приведенного выше объяснения:

1. Взрывается (относительно) небольшая бомба деления, известная как «первичная».
2. Энергия, выделяемая в первичной обмотке, передается на вторичную (или термоядерную) стадию. Эта энергия сжимает термоядерное топливо и свечу зажигания; сжатая свеча зажигания становится сверхкритической и подвергается цепной реакции деления, дополнительно нагревая сжатое термоядерное топливо до достаточно высокой температуры, чтобы вызвать термоядерный синтез.
3. Энергия, выделяемая в результате термоядерного синтеза, продолжает нагревать топливо, поддерживая реакцию.
4. Термоядерное топливо второй ступени может быть окружено слоем дополнительного топлива, которое подвергается делению при попадании нейтронов из реакций внутри. Эти события деления составляют около половины всей энергии, выделяемой в типичных конструкциях.

Сжатие вторичного [ править ]

Основная идея конфигурации Теллера – Улама состоит в том, что каждая «ступень» будет подвергаться делению или слиянию (или и тем, и другим) и выделять энергию, большая часть которой будет передана другой ступени, чтобы запустить ее. Как именно энергия «транспортируется» от первичной обмотки к вторичной , была предметом некоторых разногласий в открытой прессе, но считается, что она передается через рентгеновские лучи и гамма-лучи , которые испускаются делящейся первичной обмоткой . Эта энергия затем используется для сжатия вторичной обмотки . Важнейшая деталь того, как рентгеновские лучи создают давление, является основным остающимся спорным моментом в несекретной прессе. Предлагаются три теории:

• Радиационное давление, оказываемое рентгеновскими лучами. Это была первая идея, выдвинутая Говардом Морландом в статье в The Progressive .
• Рентгеновские лучи, создающие плазму в наполнителе канала излучения ( пенополистирол или пенопласт « ФОГБАНК »). Это была вторая идея, выдвинутая Чаком Хансеном, а затем Говардом Морландом.
• Тампера / Pusher абляции . Эта концепция лучше всего подтверждается физическим анализом.

Радиационное давление [ править ]

Давление излучения , оказываемое на большом количестве рентгеновских фотонов внутри закрытого корпуса может быть достаточно , чтобы сжать вторичные. Электромагнитное излучение, такое как рентгеновские лучи или свет, обладает импульсом и воздействует на любую поверхность, на которую попадает. Давление излучения с интенсивностью, наблюдаемой в повседневной жизни, такой как солнечный свет, падающий на поверхность, обычно незаметно, но при экстремальной интенсивности, характерной для термоядерной бомбы, давление огромно.

Для двух термоядерных бомб, общий размер и основные характеристики которых хорошо изучены, испытательной бомбы Ivy Mike и современного варианта боеголовки крылатой ракеты W-61, расчетное радиационное давление составило 73 миллиона бар (7,3  триллионов паскалей ) для дизайна Ivy Mike и 1400 миллионов батончиков (140  триллионов паскалей ) для W-80. ^[17]

Давление плазмы пены [ править ]

Давление пены в плазме - это концепция, которую Чак Хансен представил во время дела Progressive, основанный на исследовании, в котором были обнаружены рассекреченные документы, в которых в качестве компонентов оболочки термоядерного оружия упоминаются специальные пены.

Последовательность стрельбы из оружия (пеной) будет следующей:

1. Взрывчатые вещества, окружающие ядро ​​первичного пожара, сжимают делящийся материал до сверхкритического состояния и запускают цепную реакцию деления .
2. Делящаяся первичная обмотка излучает тепловые рентгеновские лучи , которые «отражаются» от внутренней части корпуса, облукая пенополистирол.
3. Облученная пена превращается в горячую плазму , давящую на вскрытие вторичной обмотки, плотно сжимая ее и запуская цепную реакцию деления в свече зажигания.
4. Топливо из дейтерида лития, выталкиваемое с обеих сторон (от первичной обмотки и свечи зажигания), сильно сжимается и нагревается до термоядерных температур. Кроме того, при бомбардировке нейтронами каждый атом лития-6 ( Li ₆ ) расщепляется на один атом трития и одну альфа-частицу . Затем начинается реакция синтеза между тритием и дейтерием, высвобождая еще больше нейтронов и огромное количество энергии.
5. Топливо, подвергающееся реакции термоядерного синтеза, испускает большой поток нейтронов высокой энергии (17,6  МэВ  [2,82  пДж ]), который облучает²³⁸
   U
   тампер (или ²³⁸
   U
   корпус бомбы), вызывая в ней быструю реакцию деления, обеспечивающую около половины всей энергии.

Это завершило бы последовательность деление-синтез-деление. Термоядерный синтез, в отличие от деления, является относительно «чистым» - он выделяет энергию, но не выделяет вредных радиоактивных продуктов или больших количеств ядерных осадков . Однако реакции деления, особенно последние реакции деления, высвобождают огромное количество продуктов деления и радиоактивных осадков. Если пропустить последнюю стадию деления, например, путем замены уранового тампера на свинцовый , общая сила взрыва уменьшается примерно вдвое, но количество выпадений относительно невелико. Нейтронная бомба бомба водорода с преднамеренно тонкой трамбовкой, позволяя большинство быстрых нейтронов термоядерного синтеза , как это возможно , чтобы избежать.

Текущая техническая критика идеи «давления пенной плазмы» сосредоточена на несекретном анализе аналогичных областей физики высоких энергий, которые показывают, что давление, создаваемое такой плазмой, будет лишь небольшим множителем основного фотонного давления в случае излучения, а также что известные пеноматериалы по своей сути имеют очень низкую эффективность поглощения гамма-лучей и рентгеновского излучения от первичной обмотки. Большая часть произведенной энергии будет поглощена либо стенками радиационного корпуса, либо тампером вокруг вторичной обмотки. Анализ эффектов этой поглощенной энергии привел к третьему механизму: абляции .

Удаление тампер-толкателя [ править ]

Внешний кожух вторичного узла называется «тампер-толкатель». Цель взлома имплозивной бомбы - задержать расширение реагирующего источника топлива (который представляет собой очень горячую плотную плазму) до тех пор, пока топливо не будет полностью израсходовано и взрыв не дойдет до завершения. Тот же самый тамперный материал служит также толкателем, поскольку он является средой, посредством которой внешнее давление (сила, действующая на площадь поверхности вторичной обмотки) передается массе термоядерного топлива.

Предлагаемый механизм абляции тампер-толкатель предполагает, что внешние слои тампер-толкателя термоядерной вторичной обмотки настолько сильно нагреваются потоком рентгеновских лучей первичной обмотки, что они сильно расширяются и уносятся (отлетают). Поскольку общий импульс сохраняется, эта масса высокоскоростного выброса заставляет остальную часть тампера-толкателя с огромной силой откатиться внутрь, раздавливая термоядерное топливо и свечу зажигания. Толкатель трамбовки имеет достаточно прочную конструкцию, чтобы изолировать термоядерное топливо от сильной жары снаружи; иначе компрессия была бы испорчена.

Грубые расчеты основного эффекта абляции относительно просты: энергия первичной обмотки равномерно распределяется по всем поверхностям внутри корпуса внешнего излучения, при этом компоненты приходят в тепловое равновесие , а затем анализируются эффекты этой тепловой энергии. Энергия в основном накапливается в пределах примерно одной рентгенооптической толщины внешней поверхности тампера / толкателя, и затем можно рассчитать температуру этого слоя. Рассчитывается скорость, с которой поверхность затем расширяется наружу, и, исходя из основного ньютоновского баланса импульса , определяется скорость, с которой остальная часть тампера взрывается внутрь.

Применение более подробной формы этих расчетов к устройству Айви Майк дает скорость расширения испаренного газа-толкателя 290 километров в секунду (180 миль / с) и скорость имплозии, возможно, 400 км / с (250 миль / с), если+3 / 4 от общего вскрытия / толкающей массы абляции выключена, наиболее оптимального соотношения. Для W-80 скорость расширения газа составляет примерно 410 км / с (250 миль / с), а скорость имплозии 570 км / с (350 миль / с). Расчетное давление абляционного материала составляет 5,3  миллиарда бар (530  триллионов паскалей ) в устройстве Ivy Mike и 64 миллиарда бар (6,4 квадриллиона паскалей) в устройстве W-80. ^[17]

Сравнение механизмов взрыва [ править ]

Сравнивая три предложенных механизма, можно увидеть, что:

Расчетное давление абляции на один порядок больше, чем предложенные более высокие давления плазмы, и почти на два порядка больше, чем расчетное давление излучения. Не было предложено никакого механизма, позволяющего избежать поглощения энергии стенкой радиационного корпуса и вторичным тампером, что делает абляцию, по-видимому, неизбежной. Остальные механизмы кажутся ненужными.

Официальные отчеты Министерства обороны США о рассекречивании показывают, что пенопласты используются или могут быть использованы в футеровках радиационных гильз, и, несмотря на низкое прямое давление плазмы, они могут быть полезны для задержки абляции до тех пор, пока энергия не распределится равномерно и не будет достигнута достаточная доля. тампер / толкатель вторичной обмотки. ^[18]

В книге Ричарда Роудса « Темное солнце» говорится, что слой пенопласта толщиной 1 дюйм (25 мм) был прикреплен к свинцовой подкладке внутри Ivy Mike.стальной корпус с использованием медных гвоздей. Родс цитирует нескольких разработчиков этой бомбы, объясняя, что слой пенопласта внутри внешнего корпуса должен задерживать абляцию и, таким образом, отдачу внешнего корпуса: если бы пены не было, металл вырывался бы изнутри внешнего корпуса с большим импульсом. , в результате чего кожух быстро откатывается наружу. Назначение кожуха состоит в том, чтобы как можно дольше сдерживать взрыв, допуская как можно большую абляцию рентгеновскими лучами металлической поверхности вторичной ступени, чтобы она эффективно сжимала вторичную обмотку, максимизируя выход плавления. Пенопласт имеет низкую плотность, поэтому при абляции вызывает меньший импульс, чем металл. ^[18]

Варианты дизайна [ править ]

Было предложено несколько возможных вариантов конструкции оружия:

• Либо трамбовку, либо кожух предлагалось изготавливать из 235U( высокообогащенный уран ) в рубашке окончательного деления. Гораздо дороже235U также расщепляется быстрыми нейтронами, такими как 238Uв обедненном или природном уране , но его эффективность деления выше. Это потому что235U ядра также делятся медленными нейтронами (238U для ядер требуется минимальная энергия около 1 мегаэлектронвольт (0,16 пДж) 1 мегаэлектронвольт), и поскольку эти более медленные нейтроны производятся другими делящимися 235U ядра в оболочке (другими словами, 235U поддерживает цепную ядерную реакцию, тогда как 238Uне). Кроме того,235U куртка способствует размножению нейтронов, тогда как 238Uядра поглощают термоядерные нейтроны в процессе деления на быстрых нейтронах. Использование окончательной делящейся / делящейся оболочки из235Uтаким образом повысит мощность бомбы Теллера-Улама над оболочкой из обедненного урана или природного урана. Это было предложено специально для боеголовок W87, модернизированных для развернутых в настоящее время межконтинентальных баллистических ракет LGM-30 Minuteman III .
• В некоторых описаниях существуют дополнительные внутренние структуры для защиты вторичной обмотки от получения избыточных нейтронов от первичной обмотки.
• Внутренняя часть корпуса может быть обработана или не обработана специально для «отражения» рентгеновских лучей. «Отражение» рентгеновских лучей не похоже на отражение света от зеркала , а скорее материал отражателя нагревается рентгеновскими лучами, в результате чего сам материал испускает рентгеновские лучи , которые затем попадают во вторичную обмотку.

Существуют два особых варианта, которые будут обсуждаться в следующем разделе: устройство с криогенным охлаждением на жидком дейтерии, используемое для испытания Ivy Mike , и предполагаемая конструкция ядерной боеголовки W88 - небольшая версия конфигурации Теллера-Улама с MIRV и вытянутой (в форме яйца или арбуза ) первичный и эллиптический вторичный.

Большинство бомб явно не имеют третичных «ступеней», то есть третьей ступени (ступеней) сжатия, которые представляют собой дополнительные ступени синтеза, сжатые предыдущей ступенью синтеза. (Расщепление последнего уранового бланкета, которое дает примерно половину мощности больших бомб, не считается «стадией» в этой терминологии.)

США испытали трехступенчатые бомбы в нескольких взрывах (см. Операцию «Редвинг» ), но, как полагают, применили только одну такую ​​третичную модель, то есть бомбу, в которой стадия деления, за которой следует стадия термоядерного синтеза, в конце концов сжимает еще одну стадию термоядерного синтеза. Эта американская разработка была тяжелой, но очень эффективной (то есть ядерной мощностью на единицу веса бомбы) 25 Мт (100 ПДж) ядерной бомбой B41 . ^[19] Считается, что Советский Союз использовал несколько ступеней (включая более одной ступени третичного синтеза) в своих 50 Мт (210 ПДж) (100 Мт (420 ПДж) по назначению) Царь Бомба(однако, как и в случае с другими бомбами, в такой бомбе расщепляющуюся оболочку можно было заменить свинцовой, и в этой, для демонстрации, так и было). Если какие-либо водородные бомбы и были сделаны из конфигураций, отличных от тех, которые основаны на конструкции Теллера – Улама, факт этого не является публично известным. (Возможное исключение - ранняя советская конструкция " Слойки" ).

По сути, конфигурация Теллера-Улама основывается как минимум на двух случаях имплозии: во-первых, обычные (химические) взрывчатые вещества в первичной обмотке сжимают делящуюся сердцевину, что приводит к взрыву деления, во много раз более мощному, чем взрыв, который может вызвать химическая взрывчатка достичь в одиночку (первый этап). Во-вторых, излучение от деления первичной обмотки будет использоваться для сжатия и воспламенения вторичной стадии термоядерного синтеза, в результате чего термоядерный взрыв будет во много раз более мощным, чем просто ядерный взрыв. Эта цепочка сжатия могла бы быть продолжена с произвольным числом стадий третичного термоядерного синтеза, каждая из которых воспламеняла большее количество термоядерного топлива на следующей стадии ^{[20] ( pp192–193 ) [21] [ необходим лучший источник ]}хотя это обсуждается (см. еще: Споры о произвольно высокой урожайности ). Наконец, эффективные бомбы (но не так называемые нейтронные бомбы ) заканчиваются расщеплением последнего тампера из природного урана, чего обычно нельзя было достичь без потока нейтронов, обеспечиваемого реакциями синтеза на вторичных или третичных стадиях. Предполагается, что такие конструкции можно масштабировать до произвольно большого выхода (очевидно, с таким количеством стадий синтеза, сколько требуется), ^{[20] ( pp192–193 ) [21] [ необходим лучший источник ]} потенциально до уровня " устройство судного дня«Однако обычно такое оружие составляло не более дюжины мегатонн, что обычно считалось достаточным, чтобы уничтожить даже самые надежные практические цели (например, объект управления, такой как комплекс Шайенн-Маунтин ). Даже такие большие бомбы были заменены от меньшего выход бункерного Buster типа ядерных бомб (см больше: ядерный бункер Buster ).

Как обсуждалось выше, для уничтожения городов и незакрепленных целей разбиение массы отдельной ракетной нагрузки на более мелкие бомбы MIRV, чтобы распределить энергию взрывов в области «блинов», гораздо более эффективно с точки зрения площади поражения на единицу энергии бомбы. Это также относится к одиночным бомбам, доставляемым крылатой ракетой или другой системой, такой как бомбардировщик, в результате чего большинство действующих боеголовок в программе США имеют мощность менее 500 кт (2100 ТДж).

История [ править ]

Соединенные Штаты [ править ]

Идея термоядерной термоядерной бомбы, воспламеняемой меньшей бомбой деления, была впервые предложена Энрико Ферми своему коллеге Эдварду Теллеру, когда они разговаривали в Колумбийском университете в сентябре 1941 года ^{[12] ( стр. 207 )} в начале того, что впоследствии станет Манхэттеном. Проект . ^[4] Теллер потратил большую часть Манхэттенского проекта, пытаясь выяснить, как сделать проектную работу, предпочитая ее работе над атомной бомбой, и в течение последнего года проекта была поручена исключительно эта задача. ^{[12] ( стр. 117, 248 )}Однако, когда закончилась Вторая мировая война, не было особого стимула выделять много ресурсов на Супер , как это тогда было известно. ^{[22] ( стр. 202 )}

Первая атомная испытания бомбы в СССР в августе 1949 года пришел раньше , чем ожидалось американцами, и в течение следующих нескольких месяцев был интенсивные дебаты внутри американского правительства, военных и научных кругов относительно того , чтобы приступить к разработке гораздо более мощный супер. ^{[23] ( pp1–2 )} Дебаты касались вопросов, которые были либо стратегическими, либо прагматическими, либо моральными. ^{[23] ( стр.} 16 ⁾ 31 января 1950 г. президент Гарри С. Трумэн принял решение продолжить разработку нового оружия. ^{[22] ( стр. 212–214 )}

Но решение сделать это не стало реальностью, и Теллер и другие американские физики изо всех сил пытались найти работоспособный дизайн. ^{[23] ( pp91–92 )} Станислав Улам, сотрудник Теллера, сделал первые ключевые концептуальные прыжки в сторону работоспособного дизайна слияния. Два нововведения Улама, которые сделали термоядерную бомбу практичной, заключались в том, что сжатие термоядерного топлива перед экстремальным нагревом было практическим путем к условиям, необходимым для синтеза, и идея включения или размещения отдельного термоядерного компонента вне первичного компонента деления и каким-то образом его использование. первичный для сжатия вторичного. Затем Теллер понял, что гамма- и рентгеновское излучение, производимое в первичной обмотке, может передать достаточно энергии вторичной обмотке, чтобы создать успешный имплозивный и термоядерный ожог, если вся сборка была завернута в хольраум или радиационный футляр. ^[4]Теллер и его различные сторонники и противники позже оспаривали степень вклада Улама в теории, лежащие в основе этого механизма. Действительно, незадолго до своей смерти и в последней попытке дискредитировать вклад Улама Теллер утверждал, что один из его собственных «аспирантов» предложил механизм. ^{[ необходима цитата ]}

Кадр «Георгий» из операции «Теплица» от 9 мая 1951 года впервые испытал основную концепцию в очень маленьком масштабе. Будучи первым успешным (неконтролируемым) высвобождением энергии ядерного синтеза, который составлял небольшую часть от общей мощности 225  кт (940  ТДж ) ^[24], это повысило ожидания почти до уверенности в том, что эта концепция будет работать.

1 ноября 1952 года конфигурация Теллера-Улама была испытана в полном масштабе во время выстрела " Айви Майк " на острове атолла Эниветак с мощностью 10,4  Мт (44  ПДж ) (более чем в 450 раз мощнее бомбы. упал на Нагасаки во время Второй мировой войны ). Устройство, получившее название « Колбаса» , использовало сверхбольшую бомбу деления в качестве «спускового крючка» и жидкий дейтерий - в жидком состоянии - 20 коротких тонн (18  т ) криогенного оборудования - в качестве термоядерного топлива, ^{[ цитата необходима ]} и весил около 80 коротких тонн (73 т ) все вместе.

Жидкое дейтериевое топливо Айви Майка было непрактичным для развертываемого оружия, и следующим шагом было использование твердого термоядерного топлива на основе дейтерида лития . В 1954 году это было испытано в выстреле « Замок Браво » (устройство было называлось « Креветка» ), мощность которого составила 15  Мт (63  ПДж ) (в 2,5 раза больше ожидаемой), и это была самая большая бомба США, когда-либо испытанная.

Вскоре усилия в Соединенных Штатах сместились в сторону разработки миниатюрного оружия Теллера-Улама, которое могло бы вписаться в межконтинентальные баллистические ракеты и баллистические ракеты, запускаемые с подводных лодок . К 1960 году с W47 боеголовки ^[25] развернуты на Polaris баллистической ракеты подводных лодок , мегатонный класса боеголовки были как 18 дюймов (0,46 м) в диаметре и 720 фунтов (330 кг) в весе. Дальнейшие инновации в миниатюризации боеголовок были достигнуты к середине 1970-х, когда были созданы версии конструкции Теллера – Улама, которые могли умещать десять или более боеголовок на конце небольшой ракеты с РГЧ (см. Раздел о W88 ниже). ^[8]

Советский Союз [ править ]

Первая советская термоядерная конструкция, разработанная Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом в 1949 году (до того, как у Советов появилась работающая бомба деления), получила название « Слойка» в честь русского слоеного пирога и не имела конфигурации Теллера – Улама. В нем использовались чередующиеся слои делящегося материала и термоядерного топлива на основе дейтерида лития с добавлением трития.(позже это было названо Сахаровым «Первой идеей»). Хотя ядерный синтез мог быть технически достижимым, у него не было свойства масштабирования «ступенчатого» оружия. Таким образом, такая конструкция не могла производить термоядерное оружие, взрывная мощность которого могла быть сколь угодно большой (в отличие от американских разработок того времени). Слой термоядерного синтеза, обернутый вокруг ядра деления, мог лишь умеренно умножать энергию деления (современные конструкции Теллера-Улама могут увеличить ее в 30 раз). Кроме того, вся стадия термоядерного синтеза должна была быть взорвана обычными взрывчатыми веществами вместе с ядром деления, что существенно увеличивало количество необходимых химических взрывчатых веществ.

Первое испытание конструкции слойки, РДС-6с , было взорвано в 1953 году с выходом , эквивалентными 400 кт (1700 TJ) ( 15% - 20% от слияния). Попытки использовать конструкцию Sloika для достижения результатов в мегатоннном диапазоне оказались безуспешными. После того, как в ноябре 1952 года Соединенные Штаты испытали термоядерное устройство « Айви Майк », доказав, что может быть создана многомегатонная бомба, Советы начали поиск альтернативной конструкции. «Вторая идея», как Сахаров назвал ее в своих мемуарах, была предыдущим предложением Гинзбурга в ноябре 1948 года использовать дейтерид лития в бомбе, которая при бомбардировке нейтронами производила бы тритий и свободный дейтерий. ^{[26] ( p299 )}В конце 1953 года физик Виктор Давиденко совершил первый прорыв - разделение первичной и вторичной частей бомб на отдельные части («постановка»). Следующий прорыв был обнаружен и развит Сахаровым и Яковом Зельдовичем - это использование рентгеновских лучей от бомбы деления для сжатия вторичной обмотки перед термоядерным синтезом («радиационная имплозия») в начале 1954 года. Сахаровская «Третья идея» как Конструкция Теллера – Улама была известна в СССР, была испытана выстрелом « РДС-37 » в ноябре 1955 г. мощностью 1,6 Мт (6,7 ПДж).

Советы продемонстрировали мощь концепции "постановки" в октябре 1961 года, когда они взорвали массивную и громоздкую " Царь- Бомбу", водородную бомбу мощностью 50 Мт (210 ПДж), почти 97% энергии которой получали за счет термоядерного синтеза. Это было самое крупное ядерное оружие, разработанное и испытанное любой страной.

Соединенное Королевство [ править ]

В 1954 году в Олдермастоне начались работы по разработке британской термоядерной бомбы под руководством сэра Уильяма Пенни . Британские знания о том, как создать термоядерную термоядерную бомбу, были элементарными, и в то время Соединенные Штаты не обменивались ядерными знаниями из-за Закона об атомной энергии 1946 года . Однако британцам было разрешено наблюдать за испытаниями Кастл в США, и они использовали самолеты для отбора проб в грибовидных облаках , предоставив им четкие и прямые доказательства сжатия, производимого во вторичных стадиях радиационной имплозией. ^[27]

Из-за этих трудностей в 1955 году премьер-министр Великобритании Энтони Иден согласился с секретным планом, согласно которому, если ученые из Олдермастона потерпят неудачу или сильно задержатся в разработке термоядерной бомбы, она будет заменена чрезвычайно большой бомбой деления. ^[27]

В 1957 году были проведены испытания Operation Grapple . Первое испытание Green Granite было прототипом термоядерной бомбы, но оно не дало эквивалентной мощности по сравнению с США и Советом, достигнув лишь приблизительно 300 кт (1300 ТДж). Вторым испытанием Orange Herald была модифицированная бомба деления, выработавшая 720 кт (3000 ТДж), что сделало ее крупнейшим взрывом деления за всю историю. В то время почти все (включая пилотов сбросившего самолет) думали, что это термоядерная бомба. Эта бомба была принята на вооружение в 1958 году. Второй прототип термоядерной бомбы Purple Granite использовался в третьем испытании, но произвел только около 150 кт (630 ТДж). ^[27]

Второй набор испытаний был запланирован, с возобновлением испытаний в сентябре 1957 года. Первое испытание было основано на «… новой более простой конструкции. Двухступенчатая термоядерная бомба с гораздо более мощным спусковым крючком». Этот испытательный грейфер X Round C был взорван 8 ноября и выдал около 1,8 Мт (7,5 ПДж). 28 апреля 1958 года была сброшена бомба мощностью 3 Мт (13 ПДж) - самое мощное испытание Великобритании. Два последних воздушных взрыва 2 и 11 сентября 1958 г. сбросили бомбы меньшего размера мощностью около 1 Мт (4,2 ПДж) каждая. ^[27]

На такие испытания были приглашены американские наблюдатели. После успешного взрыва Британией устройства мегатонного диапазона (и, таким образом, демонстрации практического понимания "секрета" конструкции Теллера-Улама) Соединенные Штаты согласились обменять некоторые из своих ядерных проектов с Соединенным Королевством, что привело к 1958 г. Соглашение о взаимной обороне Великобритании . Вместо того, чтобы продолжать разработку собственной конструкции, британцы получили доступ к конструкции меньшей американской боеголовки Mk 28 и получили возможность производить копии. ^[27]

Соединенное Королевство тесно сотрудничает с американцами по Манхэттенскому проекту. Доступ Великобритании к информации о ядерном оружии был закрыт Соединенными Штатами в какой-то момент из-за опасений по поводу советского шпионажа. Полное сотрудничество не было восстановлено до тех пор, пока не было подписано соглашение, регулирующее обработку секретной информации и другие вопросы. ^{[27] [ ненадежный источник? ]}

Китай [ править ]

Мао Цзэдун решил начать китайскую программу создания ядерного оружия во время Первого кризиса в Тайваньском проливе 1954–1955 годов. Китайская Народная Республика взорвала свою первую водородную (термоядерную) бомбу 17 июня 1967 года, через 32 месяца после взрыва своего первого оружия деления, мощностью 3,31 Мт. Это произошло на полигоне Лопнор на северо-западе Китая. ^[28] Китай получил обширную техническую помощь от Советского Союза, чтобы начать свою ядерную программу, но к 1960 году разрыв между Советским Союзом и Китаем стал настолько большим, что Советский Союз прекратил всякую помощь Китаю. ^[29]

В статье Уильяма Броада ^[30] в «Нью-Йорк Таймс » сообщается, что в 1995 году предполагаемый китайский двойной агент предоставил информацию, указывающую на то, что Китаю были известны секретные детали американской боеголовки W88 , предположительно через шпионаж. ^[31] (Это направление расследования в конечном итоге привело к неудавшемуся суду над Вен Хо Ли .)

Франция [ править ]

Французский ядерный полигон перенесен на безлюдные французские атоллы в Тихом океане. Первым испытанием, проведенным на этих новых объектах, было испытание «Канопус» на атолле Фангатауфа во Французской Полинезии 24 августа 1968 года, первое в стране многоступенчатое испытание термоядерного оружия. Бомба была взорвана с воздушного шара на высоте 520 метров (1710 футов). Результатом этого теста было значительное атмосферное загрязнение. ^[32] Очень мало известно о разработке Францией конструкции Теллера – Улама , за исключением того факта, что Франция взорвала устройство мощностью 2,6 Мт (11 ПДж) в ходе испытания «Канопус».. По сообщениям, Франция столкнулась с большими трудностями при первоначальной разработке конструкции Теллера-Улама, но позже она преодолела их и, как полагают, обладает ядерным оружием, равным по сложности другим крупным ядерным державам. ^[27]

Франция и Китай не подписали и не ратифицировали Договор о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года, который запрещал ядерные испытательные взрывы в атмосфере, под водой или в космическом пространстве . С 1966 по 1996 год Франция провела более 190 ядерных испытаний. ^[32] Последнее ядерное испытание Франции состоялось 27 января 1996 года, а затем страна демонтировала свои полинезийские полигоны. В том же году Франция подписала Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний , а затем ратифицировала Договор в течение двух лет.

Франция подтвердила, что в ее ядерном арсенале содержится около 300 боеголовок, которые несут баллистические ракеты (БРПЛ) подводных лодок и истребители-бомбардировщики в 2015 году. У Франции есть четыре подводных лодки с баллистическими ракетами класса Triomphant . Одна подводная лодка с баллистическими ракетами развернута в глубоком океане, но в общей сложности три должны постоянно находиться в рабочем состоянии. Три старые подводные лодки вооружены 16 ракетами М45 . Новейшая подводная лодка «Ле Грозный» была сдана в эксплуатацию в 2010 году и оснащена ракетами М51, способными нести термоядерные боеголовки TN 75 . Воздушный флот состоит из четырех эскадрилий на четырех разных базах. Всего выпущено 23 Mirage 2000N.самолетов и 20 « Рафалей», способных нести ядерные боеголовки. ^[33] Ракеты M51.1 должны быть заменены новой боеголовкой M51.2, начиная с 2016 г., дальность действия которой на 3000 километров (1900 миль) больше, чем у M51.1. ^[33]

Франция также имеет около 60 ракет воздушного базирования с боеголовками TN 80 / TN 81 мощностью около 300 кт (1300 ТДж) каждая. Ядерная программа Франции была тщательно разработана для обеспечения того, чтобы это оружие оставалось пригодным для использования на десятилетия в будущем. ^{[27] [ ненадежный источник? ]} В настоящее время Франция больше не намеренно производит материалы с критической массой, такие как плутоний и обогащенный уран, но она по-прежнему полагается на ядерную энергию для производства электроэнергии, причем239Пукак побочный продукт. ^[34]

Индия [ править ]

11 мая 1998 года Индия объявила, что она взорвала термоядерную бомбу в ходе испытаний операции «Шакти» (в частности, «Шакти-I»). ^{[35] [36]} Доктор Самар Мубаракманд , пакистанский физик-ядерщик, утверждал, что если Шакти-I был термоядерным испытанием, то устройство не сработало. ^[37] Тем не менее, доктор Гарольд М. Агнью , бывший директор Лос-Аламосской национальной лаборатории , сказал, что утверждение Индии о взрыве инсценированной термоядерной бомбы было правдоподобным. ^[38]Индия заявляет, что их термоядерное устройство было испытано с контролируемой мощностью 45 кт (190 ТДж) из-за непосредственной близости от деревни Хетолай на расстоянии около 5 километров (3,1 мили), чтобы гарантировать, что дома в этой деревне не понесут значительных повреждений. . ^[39] Другая указанная причина заключалась в том, что радиоактивность, высвобождаемая при урожайности, значительно превышающей 45 килотонн, не могла быть сдержана полностью. ^[39] После испытаний « Покран-II» доктор Раджагопал Чидамбарам , бывший председатель Комиссии по атомной энергии Индии, сказал, что Индия имеет возможность создавать термоядерные бомбы любой мощности по своему желанию. ^[38]

Результат испытания водородной бомбы в Индии остается предметом споров среди индийского научного сообщества и международных ученых. ^[40] Вопрос политизации и споров между индийскими учеными еще больше усложнил дело. ^[41]

В интервью в августе 2009 года директор по подготовке испытательного полигона в 1998 году доктор К. Сантханам заявил, что мощность термоядерного взрыва оказалась ниже ожидаемой и что Индии поэтому не следует спешить с подписанием ДВЗЯИ . Другие индийские ученые, участвовавшие в испытании, оспорили утверждение доктора К. Сантанама ^[42], утверждая, что утверждения Сантанама ненаучны. ^[36] Британский сейсмолог Роджер Кларк утверждал, что магнитуды предполагают совокупный выход до 60 килотонн в тротиловом эквиваленте (250 ТДж), что соответствует объявленному Индией общему выходу в 56 килотонн в тротиловом эквиваленте (230 ТДж). ^[43]Американский сейсмолог Джек Эвернден утверждал, что для правильной оценки урожайности необходимо «должным образом учитывать геологические и сейсмологические различия между испытательными площадками». ^[39]

Индия официально заявляет, что может создавать термоядерное оружие различной мощности до примерно 200 кт (840 ТДж) на основе термоядерного испытания Шакти-1 . ^{[39] [44]}

Израиль [ править ]

Утверждается, что Израиль обладает термоядерным оружием конструкции Теллера-Улама ^[45], но неизвестно, чтобы он испытывал какие-либо ядерные устройства, хотя широко распространено предположение, что инцидент в Веле 1979 года мог быть совместным израильско-южноафриканским ядерным оружием. контрольная работа. ^{[46] [47] ( стр. 271 ) [48] ( стр. 297–300 )}

Хорошо известно, что Эдвард Теллер консультировал и руководил израильским истеблишментом по общим ядерным вопросам в течение примерно двадцати лет. ^{[49] ( pp289–293 )} В период с 1964 по 1967 год Теллер шесть раз посетил Израиль, где читал лекции по общим вопросам теоретической физики в Тель-Авивском университете . ^[50] Ему потребовался год, чтобы убедить ЦРУ в способности Израиля, и, наконец, в 1976 году Карл Дакетт из ЦРУ дал показания Конгрессу США после получения достоверной информации от «американского ученого» (Теллера) о ядерном потенциале Израиля. ^{[48] (pp297–300 ).} В течение 1990-х годов Теллер в конце концов подтвердил предположения в средствах массовой информации о том, что именно во время своих визитов в 1960-х он пришел к выводу, что Израиль обладает ядерным оружием. ^{[48] ( стр. 297–300 )} После того, как он передал этот вопрос на более высокий уровень правительства США , Теллер, как сообщается, сказал: «У них [Израиля] это есть, и они были достаточно умны, чтобы доверять своим исследованиям, а не проводить испытания, они знают что испытание доставит им неприятности ". ^{[48] ( стр. 297–300 )}

Пакистан [ править ]

Согласно научным данным, полученным и опубликованным PAEC , Инженерным корпусом и Исследовательскими лабораториями Кахута (KRL), в мае 1998 г. Пакистан провел шесть подземных ядерных испытаний на холмах Чагай и в пустыне Харан в провинции Белуджистан (см. Кодовые названия испытаний Чагай-I и Чагай-II ). ^[37] Согласно KRL и PAEC, ни одно из этих устройств деления с форсированным двигателем не было разработано для термоядерного оружия. ^[37]

Северная Корея [ править ]

Северная Корея заявила, что провела испытания своей миниатюрной термоядерной бомбы 6 января 2016 года. Первые три ядерных испытания Северной Кореи (2006, 2009 и 2013 годы) были относительно маломощными и, судя по всему, не имели конструкции термоядерного оружия. В 2013 году министерство обороны Южной Кореи высказало предположение, что Северная Корея, возможно, пытается разработать «водородную бомбу», и такое устройство может стать следующим испытанием оружия Северной Кореей. ^{[51] [52]} В январе 2016 года Северная Корея заявила об успешном испытании водородной бомбы ^[53], хотя во время испытания было зарегистрировано только сейсмическое событие магнитудой 5,1, ^[54]по величине, подобной испытанию атомной бомбы мощностью 6–9 кт (25–38 ТДж) в 2013 году. Эти сейсмические записи ставят под сомнение утверждения Северной Кореи о том, что была испытана водородная бомба, и предполагают, что это было испытание не термоядерного ядерного оружия. ^[55]

3 сентября 2017 года государственные СМИ страны сообщили, что было проведено испытание водородной бомбы, завершившееся «полным успехом». По данным Геологической службы США (USGS), в результате взрыва произошло землетрясение силой 6,3 балла, что в 10 раз сильнее, чем предыдущие ядерные испытания, проведенные Северной Кореей. ^[56] Разведка США опубликовала предварительную оценку, согласно которой оценка урожайности составила 140 кт (590 ТДж) ^[57] с диапазоном неопределенности от 70 до 280 кт (от 290 до 1170 ТДж). ^[58]

12 сентября NORSAR пересмотрел свою оценку магнитуды землетрясения до 6,1, что соответствует оценке ОДВЗЯИ , но менее мощно, чем оценка Геологической службы США (6,3). Его оценка урожайности была пересмотрена до 250 тыс. Тонн (1 000 ТДж), при этом отмечена некоторая неопределенность и нераскрытая погрешность. ^{[59] [60]}

13 сентября был опубликован анализ спутниковых снимков испытательного полигона до и после, сделанные с помощью радаров с синтезированной апертурой , и показал, что испытание проводилось на глубине 900 метров (3000 футов) скальной породы, а мощность «могла превышать 300 килотонн». ^[61]

Общественные знания [ править ]

Проект Теллера-Улама долгие годы считался одним из главных ядерных секретов, и даже сегодня он не обсуждается в каких-либо подробностях в официальных публикациях с истоками «за забором» классификации . Политика Министерства энергетики США была и остается такой, что они не признают, когда происходят «утечки», потому что это подтвердит точность предполагаемой утечки информации. Помимо изображений корпуса боеголовки, большая часть общедоступной информации об этой конструкции сводится к нескольким кратким заявлениям Министерства энергетики и работе нескольких отдельных исследователей.

Заявления Министерства энергетики [ править ]

В 1972 году правительство Соединенных Штатов рассекретило документ, гласящий: «В термоядерном (TN) оружии« первичное »деление используется для запуска реакции TN в термоядерном топливе, называемой« вторичным », и в 1979 году добавило: «В термоядерном оружии излучение от делящегося взрывчатого вещества может быть ограничено и использовано для передачи энергии для сжатия и воспламенения физически отдельного компонента, содержащего термоядерное топливо». На это последнее предложение правительство США указало, что « любая разработка этого заявления будет засекречена ». ^[62] Единственная информация, которая может относиться к свече зажигания.был рассекречен в 1991 году: «Факт, что делящиеся или расщепляющиеся материалы присутствуют в некоторых вторичных объектах, материал не идентифицирован, местонахождение не указано, используется не указано, а оружие не определено». В 1998 году Министерство энергетики рассекретило заявление о том, что «тот факт, что материалы могут присутствовать в каналах и термин« наполнитель каналов »без уточнения», которое может относиться к пенополистиролу (или аналогичному веществу). ^[63]

Подтверждают ли эти утверждения некоторые или все модели, представленные выше, можно интерпретировать, и официальные сообщения правительства США о технических деталях ядерного оружия в прошлом преднамеренно неоднозначны (см., Например, Smyth Report ). Другая информация, такая как типы топлива, использованного в некоторых из ранних вооружений, была рассекречена, хотя точной технической информации не было.

Прогрессивный случай [ править ]

Большинство текущих идей о работе конструкции Теллера-Улама стало известно общественности после того, как Министерство энергетики (DOE) попыталось подвергнуть цензуре журнальную статью американского активиста, выступающего против оружия, Говарда Морланда в 1979 году о «секрете водородной бомбы». В 1978 году Морланд решил, что обнаружение и раскрытие этой «последней оставшейся тайны» привлечет внимание к гонке вооружений и позволит гражданам почувствовать себя вправе подвергать сомнению официальные заявления о важности ядерного оружия и ядерной секретности. ^{[ необходима цитата ]}Большинство идей Морланда о том, как работает оружие, были собраны из очень доступных источников - рисунки, которые больше всего вдохновили его подход, были взяты не кем иным, как Энциклопедией Американа . ^{[ необходима цитата ]} Морланд также взял интервью (часто неофициально) у многих бывших ученых Лос-Аламоса (включая Теллера и Улама, хотя ни один из них не дал ему никакой полезной информации) и использовал различные стратегии межличностного общения, чтобы побудить их к информативным ответам (например, задавая такие вопросы, как как «Они все еще используют свечи зажигания?», даже если он не знал, что конкретно относится к последнему термину). ^[64]

Морланда в конце концов , пришли к выводу о том , что «секрет» в том , что первичный и вторичный хранились отдельно , и что давление излучения от первичного сжат вторичного , прежде чем воспламенение его. Когда ранний черновик статьи для публикации в журнале The Progressive был отправлен в Министерство энергетики после того, как попал в руки профессора, который выступал против цели Морланда, Министерство энергетики потребовало не публиковать статью и потребовало временный судебный запрет. Министерство энергетики утверждало, что информация Морланда была (1) скорее всего получена из засекреченных источников, (2) если не получена из засекреченных источников, сама по себе считается «секретной» информацией в соответствии с « прирожденной секретностью».статья Закона об атомной энергии 1954 года и (3) была опасной и способствовала распространению ядерного оружия .

Морланд и его адвокаты не согласились по всем пунктам, но судебный запрет был предоставлен, поскольку судья по делу посчитал, что безопаснее вынести судебный запрет и позволить Морланду и др. Подать апелляцию, что они и сделали в деле United States v. Прогрессивный (1979).

Из-за множества более сложных обстоятельств дело DOE начало ослабевать, поскольку стало ясно, что некоторые данные, которые они пытались назвать «секретными», были опубликованы в студенческой энциклопедии несколькими годами ранее. После того, как другой спекулянт с водородными бомбами, Чак Хансен , опубликовал свои собственные идеи о «секрете» (весьма отличные от взглядов Морланда) в одной из газет штата Висконсин, Министерство энергетики заявило, что дело Progressive было спорным, отказалось от иска и разрешило журналу опубликовать свою статью, что она и сделала в ноябре 1979 года. Однако к тому времени Морланд изменил свое мнение о том, как работает бомба, предположив, что для сжатия вторичной обмотки использовалась пенная среда (полистирол), а не радиационное давление ,и что во вторичномтакже была свеча зажигания из делящегося материала. Месяц спустя он опубликовал эти изменения, частично основанные на материалах апелляционного разбирательства, как исправление в журнале Progressive . ^[65] В 1981 году Морланд опубликовал книгу о своем опыте, подробно описав ход мыслей, который привел его к его выводам о «секрете». ^{[64] [66]}

Работа Морланда интерпретируется как по крайней мере частично правильная, потому что Министерство энергетики пыталось подвергнуть ее цензуре, что было одним из немногих случаев, когда они нарушили свой обычный подход, не признавая "секретные" материалы, которые были опубликованы; однако, насколько в нем отсутствует информация или имеется неверная информация, с уверенностью неизвестно. Трудность, с которой столкнулись некоторые страны при разработке конструкции Теллера-Улама (даже когда они, очевидно, понимали эту конструкцию, как, например, в Соединенном Королевстве), делает маловероятным, что эта простая информация сама по себе является тем, что дает возможность производить термоядерное оружие. . Тем не менее, идеи, выдвинутые Морландом в 1979 году, стали основой всех текущих спекуляций по поводу конструкции Теллера – Улама.

Ядерное сокращение [ править ]

В январе 1986 года советский лидер Михаил Горбачев публично предложил трехэтапную программу ликвидации ядерного оружия в мире к концу 20 века. ^[67]За два года до своей смерти в 1989 году комментарии Андрея Сахарова на форуме ученых помогли начать процесс ликвидации тысяч ядерных баллистических ракет из американских и советских арсеналов. Сахаров (1921–89) был привлечен к участию в программе Советского Союза по созданию ядерного оружия в 1948 году, через год после того, как он защитил докторскую диссертацию. В 1949 году США зарегистрировали первое советское испытание бомбы деления, и две страны начали отчаянную гонку по созданию термоядерной водородной бомбы, которая была бы в тысячу раз мощнее. Как и его американские коллеги, Сахаров оправдывал свою работу с водородной бомбой, указывая на опасность достижения монополии другой страны. Но, как и некоторые американские ученые, работавшие над Манхэттенским проектом, он чувствовал себя обязанным проинформировать свою страну ».руководство, а затем мир об опасности ядерного оружия.^[68] Первая попытка Сахарова повлиять на политику была вызвана его опасениями по поводу возможного генетического ущерба от долгоживущего радиоактивного углерода-14, созданного в атмосфере из азота-14 огромными потоками нейтронов, выпущенных при испытаниях водородной бомбы. ^[69]В 1968 году друг предложил Сахарову написать эссе о роли интеллигенции в мировых делах. Самостоятельная публикация была в то время методом распространения неутвержденных рукописей в Советском Союзе. Многие читатели создавали бы несколько копий, печатая на нескольких листах бумаги, чередующихся с копировальной бумагой. Один экземпляр эссе Сахарова «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе» был тайно вывезен из Советского Союза и опубликован в New York Times. За 1968–69 было выпущено более 18 миллионов копий. После того, как эссе было опубликовано, Сахарову запретили вернуться к работе в программе создания ядерного оружия, и он занял должность исследователя в Москве. ^[68]В 1980 году, после интервью New York Times, в котором он осудил советское вторжение в Афганистан, правительство поставило его вне досягаемости западных СМИ, сослав его и его жену в Горький. В марте 1985 года Горбачев стал Генеральным секретарем Коммунистической партии Советского Союза. Более чем через полтора года он убедил Политбюро, исполнительный комитет партии, позволить Сахарову и Боннэр вернуться в Москву. Сахаров был избран членом оппозиции Съезду народных депутатов СССР в 1989 году. Позже в том же году у него была сердечная аритмия, и он умер в своей квартире. Он оставил после себя проект новой советской конституции, в которой особое внимание уделялось демократии и правам человека. ^[70]

Известные аварии [ править ]

5 февраля 1958 года, во время тренировочного полета пролетели в B-47 , A Mark 15 ядерная бомба , также известная как Tybee бомба , погиб у берегов острова Тайби вблизи Саванна, штат Джорджия . По мнению Министерства энергетики, бомба была погребена под слоем ила в несколько футов на дне пролива Вассав . ^[71]

17 января 1966 года произошло смертельное столкновение между B-52G и Stratotanker KC-135 над Паломаресом , Испания. Обычные взрывчатые вещества в двух водородных бомбах типа Mk28 взорвались при ударе о землю, рассеивая плутоний по близлежащим фермам. Третья бомба упала невредимой около Паломареса, а четвертая упала в 12 милях (19 км) от побережья в Средиземное море. ^[72]

С 21 января 1968 года B-52G с четырьмя B28FI термоядерными бомбами на борту , как часть операции Chrome Dome , разбился на льду в North Star Bay при попытке аварийной посадки на базы Thule Air в Гренландии. ^[73] Возникший пожар вызвал обширное радиоактивное заражение. ^[74] Персоналу, участвовавшему в очистке, не удалось собрать весь мусор от трех бомб, а одна бомба не была обнаружена. ^[75]

Варианты [ править ]

Айви Майк [ править ]

В своей книге 1995 года « Темное солнце: создание водородной бомбы» автор Ричард Родс подробно описывает внутренние компоненты колбасы « Айви Майк ».устройство, основанное на информации, полученной в результате обширных интервью с учеными и инженерами, которые его собирали. По словам Роудса, реальный механизм сжатия вторичной обмотки представлял собой комбинацию радиационного давления, давления пенной плазмы и теорий абляции тампером-толкателем, описанных выше; излучение первичной обмотки нагревает пенополиэтилен, покрывающий кожух, до плазмы, которая затем повторно излучает излучение в толкатель вторичной обмотки, вызывая абляцию его поверхности и направляя ее внутрь, сжимая вторичную обмотку, зажигая свечу зажигания и вызывая реакцию термоядерного синтеза. . Общая применимость этого принципа неясна. ^[12]

W88 [ править ]

В 1999 году репортер San Jose Mercury News сообщила , что США W88 ядерная боеголовка, небольшой РГЧ ИН боеголовка используется на Trident II БРПЛ , имели вытянутых ( яйцо или арбуз формы) первичный ( под кодовым названием Komodo ) и сферический вторичный ( под кодовым названием Cursa) внутри радиационного ящика особой формы (известного как «арахис» из-за своей формы). Ценность первичной обмотки яйцевидной формы, очевидно, заключается в том, что боеголовка РГЧВ ограничена диаметром первичной обмотки - если можно заставить яйцевидную первичную головку работать должным образом, то боеголовку РГЧВ можно сделать значительно меньше, но все же доставляют взрыв высокой мощности - боеголовка W88 способна произвести до 475 килотонн в тротиловом эквиваленте (1,99 ПДж) с физическим корпусом длиной 68,9 дюйма (1750 мм), с максимальным диаметром 21,8 дюйма (550 мм) и различными оценивает вес в диапазоне от 175 до 360 кг (от 386 до 794 фунтов). ^[76] Меньшая боеголовка позволяет большему количеству боеголовок поместиться на одной ракете и улучшает основные летные характеристики, такие как скорость и дальность полета. ^[77]

См. Также [ править ]

• COLEX процесс (разделение изотопов)
• История дизайна Теллера – Улама
• NUKEMAP
• Оружие чистого синтеза

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Основные принципы [ править ]

История [ править ]

Анализ радиоактивных осадков [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с дизайном Теллера-Улама .

Принципы [ править ]

• "Водородная бомба / термоядерное оружие" на GlobalSecurity.org (см. Также ссылки справа)
• «Основные принципы поэтапной радиационной имплозии (Теллера – Улама)» из NuclearWeaponArchive.org Кэри Саблетта.
• «Материя, энергия и радиационная гидродинамика» из FAQ по ядерному оружию Кэри Саблетт.
• «Разработка и проектирование ядерного оружия» из FAQ по ядерному оружию Кэри Саблетт.
• «Элементы конструкции термоядерного оружия» из FAQ по ядерному оружию Кэри Саблетт.
• Аннотированная библиография по разработке ядерного оружия из Цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос

История [ править ]

• PBS: Race for the Superbomb: Interviews and Transcripts (с конструкторами бомб из США и СССР, а также с историками).
• Говард Морланд о том, как он открыл «секрет водородной бомбы» (включает множество слайдов).
• Прогрессивный выпуск за ноябрь 1979 года - «Секрет водородной бомбы: как мы его получили, почему мы рассказываем» (весь выпуск онлайн).
• Аннотированная библиография по водородной бомбе из цифровой библиотеки Alsos
• Университет Саутгемптона, Центр международных исследований Маунтбэттена, Рабочий документ №5 по ядерной истории.
• "Троица и не только" Питера Курана - документальный фильм об истории испытаний ядерного оружия.