Термоядерное оружие - Thermonuclear weapon

Конструкция термоядерной бомбы 1950-х годов с цилиндрической ступенью термоядерного синтеза
(в современных конструкциях используются вторичные детали сферической формы)
А) первичная стадия деления
Б) вторичная стадия синтеза
1) Фугас линзы
2) Уран-238 («трамбовка») облицованная бериллиевым отражателем
3) Вакуум («левитирующее ядро»)
4) Тритий «наддув» газ (синий) внутри плутоний или же уран полое ядро
5) Канал излучения заполнен полистирол мыло
6) Уран («толкатель / тампер»)
7) Дейтерид лития-6 (термоядерное топливо)
8) Плутоний ("свеча зажигания ")
9) Радиационный корпус (ограничивает тепловые Рентгеновские лучи отражением)

А термоядерное оружие, термоядерное оружие или же водородная бомба (Водородная бомба), это второе поколение конструкция ядерного оружия. Его большая изощренность дает ему гораздо большую разрушительную силу, чем у первого поколения. атомные бомбы, более компактный размер, меньшая масса или сочетание этих преимуществ. Характеристики термоядерная реакция реакции делают возможным использование неделящегося обедненный уран в качестве основного топлива для оружия, что позволяет более эффективно использовать дефицитный делящийся материал, такой как уран-235 (²³⁵U) или плутоний-239 (²³⁹Пу).

Современное термоядерное оружие состоит в основном из двух основных компонентов: ядерное деление первичный этап (подпитывается ²³⁵U или ²³⁹Pu) 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 водородные бомбы или же Водородные бомбы.^[1]

Термоядерный взрыв начинается с детонации первой ступени деления. Его температура взлетает примерно за 100 миллионов. кельвин, заставляя его сильно светиться тепловым рентгеновским излучением. Эти рентгеновские лучи заполняют пустоту («канал излучения», часто заполненный пенополистирол ) между первичной и вторичной сборками, помещенными в корпус, называемый 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 могут разобрать вторичный элемент до того, как термоядерный взрыв завершится.

Вторичная стадия термоядерного синтеза, состоящая из внешнего толкателя / трамбовки, заправки термоядерного топлива и центрального плутоний 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 повышается 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, до температуры около 300 миллионов кельвинов, инициируя 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 нагреву наполнителя термоядерного топлива, что может нарушить сжатие. Если из уран, обогащенный уран или плутоний, тампер быстро захватывает термоядерные нейтроны и сам подвергается делению, увеличивая общую взрывную мощность. Кроме того, в большинстве конструкций радиационный корпус также состоит из делящийся материал 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 доминирующим процессом, который производит радиоактивный продукт деления выпадать.^[2][3]

В первое полномасштабное термоядерное испытание был осуществлен США в 1952 году; эта концепция с тех пор используется в большинстве стран мира ядерные державы в конструкции своего оружия.^[4] Конструкция всего современного термоядерного оружия в Соединенных Штатах известна как Конфигурация Теллера – Улама для двух его главных вкладчиков, Эдвард Теллер и Станислав Улам, который разработал его в 1951 г.^[5] для Соединенных Штатов, с определенными концепциями, разработанными с участием физиков Джон фон Нейман. Подобные устройства были разработаны в Советском Союзе, Великобритании, Франции и Китае.

Поскольку термоядерное оружие представляет собой наиболее эффективную конструкцию для выработка энергии оружия в оружии с мощностью более 50 килотонн в тротиловом эквиваленте (210 ТДж), практически все ядерное оружие такого размера развернуто пять ядерных держав согласно Договору о нераспространении ядерного оружия сегодня это термоядерное оружие, использующее конструкцию Теллера – Улама.^[6]

Общественные знания о конструкции ядерного оружия

Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. (Декабрь 2015 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Эдвард Теллер в 1958 г.

Детальные знания о ядерном и термоядерном оружии классифицированный до некоторой степени практически в каждой промышленно развитой стране. В США такие знания по умолчанию можно классифицировать как "Ограниченные данные ", даже если он создан лицами, которые не являются государственными служащими или не связаны с программами вооружений, в соответствии с правовой доктриной, известной как"рожденный секрет "(хотя конституционная позиция доктрины иногда ставилась под сомнение; см. Соединенные Штаты против Progressive, Inc. ). Рожденная тайна редко используется в случаях частных спекуляций. Официальная политика Министерство энергетики США не было признания утечки информации о конструкции, поскольку такое подтверждение потенциально могло бы подтвердить точность информации. В небольшом количестве предыдущих случаев правительство США пыталось цензурировать информацию об оружии в публичной прессе, с ограниченным успехом.^[7] Согласно Нью-Йорк Таймс, физик Кеннет В. Форд бросил вызов правительственным приказам удалить классифицированная информация из его 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.^[8]

Хотя было официально опубликовано большое количество расплывчатых данных, а бывшие конструкторы бомбы неофициально просочили большое количество неопределенных данных, большинство публичных описаний деталей конструкции ядерного оружия в некоторой степени основаны на предположениях. разобрать механизм с целью понять, как это работает из известной информации или сравнения с аналогичными полями физика (термоядерный синтез с инерционным удержанием является 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

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 зажигания следующей ступени. Как минимум это подразумевает начальный секция, состоящая из имплозионного типа деление бомба («спусковой крючок») и вторичный раздел, который состоит из термоядерное топливо. Энергия, выделяемая начальный сжимает вторичный через процесс под названием "радиационная имплозия ", в этот момент он нагревается и подвергается термоядерная реакция. Этот процесс может быть продолжен, если энергия от вторичной обмотки воспламенит третью стадию синтеза; Россия AN602 "Царь Бомба "считается трехступенчатым устройством деления-термоядерного синтеза. Теоретически, продолжая этот процесс, термоядерное оружие с произвольно высокой урожай может быть построен.^{[нужна цитата ]} Это контрастирует с оружие деления которые имеют ограниченный выход, потому что в одном месте может быть накоплено только такое количество топлива для деления, прежде чем возникнет опасность его случайного превращения. сверхкритический становится слишком большим.

Один из возможных вариантов конфигурации Теллера – Улама

Остальные компоненты окружает Hohlraum или же радиационный случай, 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. Рассекречены многочисленные фотографии внешнего вида различных термоядерных бомб.^[9]

Первичный считается стандартным метод имплозии бомба деления, хотя, вероятно, с основной усиленный небольшими количествами термоядерного топлива (обычно 50/50% дейтерий /тритий газ) для дополнительной эффективности; термоядерное топливо высвобождает излишки нейтроны при нагревании и сжатии вызывает дополнительное деление. При выстреле ²³⁹Пу или ²³⁵U-образная сердцевина будет сжата до более мелкой сферы специальными слоями обычного взрывчатые вещества расположены вокруг него в взрывная линза паттерн, инициирующий ядерная цепная реакция это приводит в действие обычную «атомную бомбу».

Вторичный обычно отображается как столбец термоядерного топлива и других компонентов, завернутых во многие слои. Вокруг колонны сначала находится «толкатель-трамбовка», толстый слой уран-238 (²³⁸U) или вести который помогает сжать термоядерное топливо (и, в случае урана, может в конечном итоге подвергнуться самому делению). Внутри него находится само термоядерное топливо, обычно в форме дейтерид лития, который используется, потому что его легче использовать в качестве оружия, чем сжиженный газ тритий / дейтерий. Это сухое топливо при бомбардировке нейтроны, производит тритий, тяжелый изотоп из водород который может пройти термоядерная реакция, вместе с дейтерий присутствует в смеси. (См. Статью о термоядерная реакция для более подробного технического обсуждения реакций синтеза.) Внутри слоя топлива находится "свеча зажигания ", полый столб делящегося материала (²³⁹Пу или ²³⁵U) часто усиливается газообразным дейтерием. Свеча зажигания при сжатии сама может подвергнуться ядерному делению (из-за формы она не является критическая масса без сжатия). Третичное, если оно есть, будет расположено ниже вторичного и, вероятно, будет состоять из тех же материалов.^[10][11]

Отделение вторичного от первичного - это промежуточный. Делящаяся первичная обмотка производит четыре типа энергии: 1) расширяющиеся горячие газы от взрывчатых зарядов, которые взрывают первичную обмотку; 2) superheated (перегретый) плазма изначально это был делящийся материал бомбы и его подделка; 3) электромагнитное излучение; и 4) нейтроны от 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 блок не смог полностью работать с несколькими выстрелами, что известно как «делящийся шип». В Замок Кун выстрел из Операция Замок хороший пример; Небольшой недостаток позволил потоку нейтронов от первичной обмотки преждевременно начать нагрев вторичной обмотки, ослабив сжатие настолько, чтобы предотвратить любой термоядерный синтез.

Секретная статья Теллера и Улама от 9 марта 1951 г .: О гетерокаталитических детонациях I: гидродинамические линзы и радиационные зеркала, в котором они предложили свою революционную идею инсценировки взрыва. Эта рассекреченная версия сильно отредактирована.

В открытой литературе очень мало подробной информации о механизме перехода. Один из лучших источников - упрощенная схема британского термоядерного оружия, похожего на американское. W80 боеголовка. Он был выпущен Гринпис в отчете под названием «Ядерная технология двойного назначения».^[12] Основные компоненты и их расположение представлены на схеме, хотя детали почти отсутствуют; какие разрозненные детали, вероятно, содержат преднамеренные упущения или неточности. Они помечены как «Концевая крышка и линза для фокусировки нейтронов» и «Обертка отражателя»; первые направляют нейтроны в ²³⁵U /²³⁹Свеча зажигания Pu, в то время как последняя относится к рентгеновский снимок отражатель; обычно цилиндр, сделанный из материала, непрозрачного для рентгеновского излучения, такого как уран, с первичной и вторичной обмотками на обоих концах. Он не отражает как зеркало; вместо этого он нагревается до высокой температуры потоком рентгеновских лучей от первичной обмотки, а затем испускает более равномерно распространяются рентгеновские лучи, которые попадают во вторичную обмотку, вызывая то, что известно как радиационная имплозия. В Ivy Mike золото использовалось в качестве покрытия поверх урана, чтобы усилить черное тело эффект.^[13] 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 (видно здесь из Сандийские национальные лаборатории^[14]) каждый протыкается через внешний край отражателя одним концом в каждой секции; все они закреплены на каретке и расположены более или менее равномерно по окружности кожуха. Нейтронные пушки наклонены так, что испускающий нейтроны конец каждой пушки направлен в сторону центральной оси бомбы. Нейтроны от каждой нейтронной пушки проходят и фокусируются линзой нейтронного фокуса к центру первичной обмотки, чтобы ускорить начальное деление плутония. А "полистирол Также показан поляризатор / источник плазмы »(см. Ниже).

Первый правительственный документ США, в котором упоминается этот межэтапный перерыв, был только недавно выпущен для общественности, продвигая инициирование 2004 г. Надежная замена боеголовки Программа. 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« особый »материал ... [которые требуют] уникальных средств. ".^[15] Считается, что «токсичный, хрупкий материал» бериллий который соответствует этому описанию и также будет модерировать нейтронный поток с первичной. Также можно использовать некоторый материал для поглощения и повторного излучения рентгеновских лучей определенным образом.^[16]

Кандидатами в «особый материал» являются: полистирол и вещество под названием "ФОГБАНК ", несекретное кодовое имя. Состав FOGBANK засекречен, хотя аэрогель был предложен как возможность. Впервые он был использован в термоядерном оружии с W-76 термоядерная боеголовка, и производилась на заводе в г. Y-12 Комплекс на Oak Ridge, 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 процесс. Примесь, критически важная для свойств старого FOGBANK, была исключена во время нового процесса. Только тщательный анализ новых и старых партий показал природу этой примеси. Используемый производственный процесс ацетонитрил как растворитель, что привело как минимум к трем эвакуациям завода FOGBANK в 2006 году. Ацетонитрил, широко используемый в нефтяной и фармацевтической промышленности, легко воспламеняется и токсичен. Y-12 - единственный производитель ФОГБАНК.^[17]

Резюме

Упрощенное изложение приведенного выше объяснения:

1. An имплозионная сборка взрывается бомба деления. Это начальный этап. Если небольшое количество дейтерий /тритий газ помещается внутрь активной зоны первичной обмотки, он будет сжат во время взрыва и термоядерная реакция произойдет реакция; выпущенные нейтроны из этой реакции синтеза вызовут дальнейшее деление в ²³⁹Пу или ²³⁵U используется в начальной стадии. Использование термоядерного топлива для повышения эффективности реакции деления называется повышение. Без наддува большая часть делящегося материала останется непрореагировавшей; то Маленький мальчик и Толстяк бомбы имели эффективность только 1,4% и 17% соответственно, потому что они не были усилены.
2. Энергия, выделяемая на первичной стадии, передается на вторичную (или плавкую) стадию. Точный механизм, посредством которого это происходит, строго засекречен. Эта энергия сжимает термоядерное топливо и свечу зажигания; сжатая свеча зажигания становится критической и претерпевает цепную реакцию деления, дополнительно нагревая сжатое термоядерное топливо до достаточно высокой температуры, чтобы вызвать термоядерный синтез, а также подает нейтроны, которые реагируют с литий для создания трития для синтеза.
3. Термоядерное топливо второй ступени может быть окружено ураном или обогащенный уран, или плутоний. Быстрые нейтроны, генерируемые термоядерным синтезом, могут вызывать деление даже в материалах, обычно не склонных к нему, таких как обедненный уран, который ²³⁸U не делящийся и не может выдержать цепная реакция, но который расщепляющийся при бомбардировке нейтроны высоких энергий высвобождается путем слияния на вторичной стадии. Этот процесс обеспечивает значительный выход энергии (до половины общего выхода в больших устройствах). Хотя иногда это считается отдельным этапом, его не следует путать с настоящим третичным этапом. Третичные стадии - это дальнейшие стадии термоядерного синтеза (см. Ниже), в которые заложено лишь несколько бомб, ни одна из которых не находится в крупномасштабном производстве.

Термоядерное оружие может использовать или не использовать усиленную первичную ступень, использовать различные типы термоядерного топлива и может окружать термоядерное топливо бериллий (или другой нейтроноотражающий материал ) вместо обедненного урана, чтобы предотвратить преждевременное деление до того, как вторичная обмотка будет оптимально сжата.

Сжатие вторичного

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» из начальный к вторичный был предметом разногласий в открытой прессе, но считается, что он передается через Рентгеновские лучи и Гамма излучение которые испускаются при делении начальный. Эта энергия затем используется для сжатия вторичный. Важная деталь как Рентгеновские лучи создают давление - главный остающийся спорный момент в несекретной прессе. Предлагаются три теории:

• Радиационное давление под воздействием рентгеновских лучей. Это была первая идея, выдвинутая Говард Морланд в статье в Прогрессивный.
• Рентгеновские лучи, создающие плазма в наполнителе канала излучения ( полистирол или же "ФОГБАНК «пенопласт). Это была вторая идея, выдвинутая Чак Хансен а затем Говард Морланд.
• Вмешательство / Толкатель абляция. Эту концепцию лучше всего подтверждает физический анализ.

Радиационное давление

В радиационное давление вызванный большим количеством рентгеновских лучей фотоны внутри закрытого кожуха может быть достаточно для сжатия вторичной обмотки. Электромагнитное излучение, такое как рентгеновские лучи или свет, переносит импульс и оказывает силу на любую поверхность, по которой ударяется. Давление излучения с интенсивностью, наблюдаемой в повседневной жизни, например, солнечный свет, падающий на поверхность, обычно незаметно, но при экстремальной интенсивности, обнаруживаемой в термоядерной бомбе, давление огромно.

Для двух термоядерных бомб, общий размер и основные характеристики которых хорошо изучены, испытательной бомбы «Айви Майк» и современного варианта боеголовки крылатой ракеты W-61, радиационное давление было рассчитано равным 73 млн. бар (атмосферы) (7,3 Т Па ) для конструкции Ivy Mike и 1,400 миллионов бар (140 TPa) для W-80.^[18]

Давление пены плазмы

Мыло Давление плазмы - это концепция, которую Чак Хансен представил во время дела Progressive, основанный на исследовании, в котором были обнаружены рассекреченные документы, в которых в качестве компонентов гильзы в радиационном случае термоядерного оружия были указаны специальные пены.

Последовательность стрельбы из оружия (пеной) будет следующей:

1. Взрывчатые вещества, окружающие ядро ​​первичного пожара, сжимают делящийся материал в сверхкритический состояние и начало деления цепная реакция.
2. Делящаяся первичная обмотка излучает тепловую Рентгеновские лучи, которые «отражаются» по внутренней части кожуха, облучая пенополистирол.
3. Облученная пена становится горячей. плазма, нажимая на тампер 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, под бомбардировкой нейтронами каждый литий -6 атом распадается на один тритий атом и один альфа-частица. Затем начинается реакция синтеза между тритием и дейтерием, высвобождая еще больше нейтронов и огромное количество энергии.
5. Топливо, подвергающееся реакции термоядерного синтеза, выделяет большой поток нейтронов высоких энергий (17,6 МэВ), который облучает ²³⁸U тампер (или ²³⁸Корпус U-бомбы), в результате чего она подвергается быстрой реакции деления, обеспечивая примерно половину полной энергии.

Это завершило бы последовательность деление-синтез-деление. Термоядерный синтез, в отличие от деления, относительно «чистый» - он выделяет энергию, но не вреден радиоактивные продукты или большое количество радиоактивные осадки. Однако реакции деления, особенно последние реакции деления, высвобождают огромное количество продуктов деления и радиоактивных осадков. Если пропустить последнюю стадию деления, заменив тампер урана на тампер из вести например, общая сила взрыва снижается примерно вдвое, но количество выпадений относительно невелико. В нейтронная бомба представляет собой водородную бомбу с намеренно тонким тампером, позволяющим большинству быстрых нейтронов термоядерного синтеза улетучиться.

Последовательность срабатывания пенного плазменного механизма.

1. Боевая часть перед стрельбой; первичная (бомба деления) вверху, вторичная (термоядерное топливо) внизу, все они подвешены в пенополистироле.
2. Осколочно-фугасные пожары в первичной обмотке, сжатие плутониевого ядра до сверхкритичности и начало реакции деления.
3. Первичный элемент деления испускает рентгеновские лучи, которые рассеиваются по внутренней части кожуха, облукая пенополистирол.
4. Пенополистирол становится плазмой, сжимая вторичную обмотку, и плутониевая свеча зажигания начинает делиться.
5. Сжатое и нагретое топливо из дейтерида лития-6 дает тритий и начинается реакция синтеза. Возникающий нейтронный поток вызывает ²³⁸U вмешательство в деление. Начинает формироваться огненный шар.

Текущая техническая критика идеи «давления пенной плазмы» сосредоточена на несекретном анализе аналогичных областей физики высоких энергий, которые показывают, что давление, создаваемое такой плазмой, будет только малый множитель основного давления фотонов внутри корпуса излучения, а также то, что известные вспененные материалы по своей сути имеют очень низкую эффективность поглощения гамма-луч и рентгеновский снимок излучение от первичной обмотки. Большая часть произведенной энергии будет поглощаться либо стенками корпуса излучения, либо тампером вокруг вторичной обмотки. Анализ эффектов этой поглощенной энергии привел к третьему механизму: абляция.

Тампер-толкатель абляция

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 поверхность вторичной обмотки) передается на массу термоядерного топлива.

Предложенный 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 толкает 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 будет испорчена.

Последовательность срабатывания абляционного механизма.

1. Боевая часть перед стрельбой. Вложенные сферы наверху являются первичными делениями; цилиндры, расположенные ниже, являются вторичным устройством сварки.
2. Взрывчатка первичной обмотки взорвалась и разрушила первичную обмотку. делящаяся яма.
3. Реакция деления первичной обмотки завершилась, и первичная обмотка теперь имеет температуру в несколько миллионов градусов и излучает гамма- и жесткое рентгеновское излучение, нагревая внутреннюю часть Hohlraum а также щит и тампер вторичной обмотки.
4. Реакция праймериз закончилась, и она расширилась. Поверхность толкателя вторичной обмотки теперь настолько горячая, что она также уносится или расширяется, толкая остальную часть вторичной обмотки (тампер, термоядерное топливо и делящуюся свечу зажигания) внутрь. Свеча зажигания начинает делиться. Не изображено: радиационный корпус также удаляется и расширяется наружу (опущено для ясности схемы).
5. Топливо вторичной обмотки начало реакцию термоядерного синтеза и вскоре сгорит. Начинает формироваться огненный шар.

Грубые расчеты основного эффекта абляции относительно просты: энергия от первичной обмотки равномерно распределяется по всем поверхностям внутри корпуса внешнего излучения, при этом компоненты поступают в тепловое равновесие, а затем анализируется влияние этой тепловой энергии. Энергия в основном вкладывается примерно за один рентгеновский снимок. оптическая толщина внешней поверхности трамбовки / толкателя и затем может быть рассчитана температура этого слоя. Скорость, с которой поверхность затем расширяется наружу, вычисляется и, исходя из основного ньютоновского импульс баланс, скорость, с которой остальная часть тампера взрывается внутрь.

Применяя более подробную форму этих расчетов к Айви Майк Устройство обеспечивает скорость расширения испаренного газа-толкателя 290 километров в секунду и скорость имплозии, возможно, 400 км / с, если уходит 3/4 общей массы трамбующего / толкателя, что является наиболее энергоэффективной пропорцией. Для W-80 скорость расширения газа составляет примерно 410 км / с, а скорость имплозии 570 км / с. Расчетное давление абляционного материала составляет 5,3 миллиарда бар (530 Т Па ) в устройстве Ivy Mike и 64 миллиарда бар (6,4 п Па ) в приборе W-80.^[18]

Сравнение механизмов имплозии

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.

Министерство обороны США Официальные отчеты 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 отсрочки абляция до тех пор, пока энергия не распределится равномерно и достаточная часть не достигнет тампера / толкателя вторичной обмотки.^[19]

Ричард Родс ' книга Темное Солнце заявил, что слой пенопласта толщиной 1 дюйм (25 мм) был прикреплен к свинцовому вкладышу внутри Айви Майк 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, позволяя как можно больше абляции рентгеновскими лучами металлической поверхности вторичной ступени, чтобы он эффективно сжимал вторичную обмотку, увеличивая выход плавления. Пенопласт имеет низкую плотность, поэтому при абляции вызывает меньший импульс, чем металл.^[19]

Варианты дизайна

Было предложено несколько возможных вариантов конструкции оружия:

• Либо трамбовку, либо кожух предлагалось изготовить из ²³⁵U (высокообогащенный уран ) в оболочке окончательного деления. Гораздо дороже ²³⁵U также расщепляется быстрыми нейтронами, такими как ²³⁸U в обедненном или природный уран, но его эффективность деления выше. Это потому что ²³⁵Ядра U также делятся медленными нейтронами (²³⁸Ядра U требуют минимальной энергии около 1 мегаэлектронвольт), и поскольку эти более медленные нейтроны производятся другим делением ²³⁵Ядра U в оболочке (другими словами, ²³⁵U поддерживает цепную ядерную реакцию, тогда как ²³⁸U нет). Кроме того, ²³⁵U-куртка способствует размножению нейтронов, тогда как ²³⁸Ядра U потребляют термоядерные нейтроны в процессе быстрого деления. Использование окончательной делящейся / делящейся оболочки из ²³⁵Таким образом, U увеличит мощность бомбы Теллера-Улама над оболочкой из обедненного урана или природного урана. Это было предложено специально для W87 боеголовки модернизированы на развернутые в настоящее время LGM-30 Minuteman III МБР.
• 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 зеркало, а материал отражателя нагревается рентгеновскими лучами, в результате чего сам материал испускать рентгеновские лучи, которые затем отправляются на вторичный.

Существуют два особых варианта, которые будут обсуждаться в следующем разделе: криогенно устройство с охлаждением жидкого дейтерия, используемое для Айви Майк тест, и предполагаемый дизайн W88 ядерная боеголовка - маленькая, МИРВед вариант конфигурации Теллера – Улама с вытянутый (яйцо или же арбуз в форме) первичная и эллиптическая вторичная.

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, который обеспечивает примерно половину мощности больших бомб, не считается «стадией» в этой терминологии.)

США испытали трехступенчатые бомбы несколькими взрывами (см. Операция Redwing ), но, как полагают, использовала 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. Этот американский дизайн был тяжелым, но очень эффективным (т. Е. мощность ядерного оружия на единицу массы бомбы) 25 Мт Ядерная бомба B41.^[20] Считается, что Советский Союз использовал несколько ступеней (включая более одной ступени третичного термоядерного синтеза) в своих 50 мегатонн (100 Мт при предполагаемом использовании). 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 были изготовлены из конфигураций, отличных от тех, которые основаны на конструкции Теллера – Улама, то факт этого не является публично известным. (Возможное исключение - советский ранний Слойка дизайн).

По сути, конфигурация Теллера-Улама основана как минимум на двух случаях имплозии: во-первых, обычные (химические) взрывчатые вещества в первичной обмотке будут сжимать делящееся ядро, 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 зажигания 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.^{[21][22][нужен лучший источник ]} хотя это обсуждается (см. больше: Споры о произвольно высокой доходности ). Наконец, эффективные бомбы (но не так называемые нейтронные бомбы ) закончится расщеплением последнего тампера природного урана, чего обычно нельзя было бы достичь без нейтронный поток обеспечивается 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).^{[21][22][нужен лучший источник ]} потенциально до уровня "устройство судного дня. "Однако обычно такое оружие составляло не более дюжины мегатонн, что обычно считалось достаточным для уничтожения даже самых надежных практических целей (например, таких средств управления, как Горный комплекс Шайенн ). Даже такие большие бомбы были заменены на бомбы меньшей мощности. бункеровщик типа ядерных бомб (см. подробнее: ядерный бункер ).

Как обсуждалось выше, для разрушения городов и незакрепленных целей разбиение массы отдельной ракетной полезной 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, которые могут быть доставлены крылатой ракетой или другой системой, такой как бомбардировщик, в результате чего большинство действующих боеголовок в программе США имеют мощность менее 500 килотонн.

История

Соединенные Штаты

Идея термоядерной термоядерной бомбы, воспламеняемой меньшей бомбой деления, была впервые предложена Энрико Ферми своему коллеге Эдвард Теллер когда они говорили в Колумбийский университет в сентябре 1941 г.,^[23] в начале того, что станет Манхэттенский проект.^[5] Теллер потратил большую часть Манхэттенского проекта, пытаясь выяснить, как выполнить проектную работу, предпочитая его работе над атомной бомбой, и в течение последнего года проекта он был полностью посвящен этой задаче.^[24] Однако, когда закончилась Вторая мировая война, не было особого стимула выделять много ресурсов на «Супер», как это тогда называлось.^[25]

В первое испытание атомной бомбы Советским Союзом Август 1949 года произошел раньше, чем ожидали американцы, и в течение следующих нескольких месяцев в правительстве США, военных и научных кругах велись интенсивные дебаты относительно того, следует ли продолжать разработку гораздо более мощного суперкара.^[26] Дебаты касались вопросов, которые были либо стратегическими, либо прагматическими, либо моральными.^[27] On January 31, 1950, President Гарри С. Трумэн made the decision to go forward with the development of the new weapon.^[28]

Операция Замок thermonuclear test, Замок Ромео выстрелил

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.^{[нужна цитата ]}

The "George" shot of Операция теплица 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 Атолл Эниветак, with a yield of 10.4 мегатонны (over 450 times more powerful than the bomb dropped on Nagasaki during Вторая Мировая Война ). The device, dubbed the Колбаса, used an extra-large fission bomb as a "trigger" and liquid дейтерий —kept in its liquid state by 20 короткие тонны (18 метрических тонн ) из криогенный equipment—as its fusion fuel,^{[нужна цитата ]} 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 дейтерид лития fusion fuel instead. In 1954 this was tested in the "Замок Браво " shot (the device was code-named Креветка), 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 межконтинентальные баллистические ракеты и баллистические ракеты подводных лодок. By 1960, with the W47 боеголовка^[31] deployed on Полярная звезда подводные лодки с баллистическими ракетами, 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 МИРВед missile (see the section on the W88 below).^[9]

Советский союз

The first Soviet fusion design, developed by Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург in 1949 (before the Soviets had a working fission bomb), was dubbed the Sloika, after a Russian слоеный пирог, 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 килотонн в тротиловом эквиваленте (15–20% from fusion). Attempts to use a Sloika 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 начальный и вторичный parts of the bombs in separate pieces ("staging"). The next breakthrough was discovered and developed by Sakharov and Яков Зельдович, that of using the Рентгеновские лучи from the fission bomb to compress the вторичный 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 "РДС-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 Царь Бомба, 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.

объединенное Королевство

Операция Grapple на Остров Рождества was the first British hydrogen bomb test.

In 1954 work began at Aldermaston to develop the British fusion bomb, with Sir William Penney отвечает за проект. 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 Закон об атомной энергии 1946 года. However, the British were allowed to observe the U.S. Castle tests and used sampling aircraft in the mushroom clouds, 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 Иден 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]

В 1957 г. Операция Grapple 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 US–UK Mutual Defence Agreement. 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][ненадежный источник? ]}

Китай

Эта секция нуждается в расширении. Вы можете помочь добавляя к этому. (Сентябрь 2009 г.)

Мао Зедун decided to begin a Chinese nuclear-weapons program during the Первый кризис Тайваньского пролива 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. Это произошло в 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]

История в Нью-Йорк Таймс к Уильям Брод^[36] reported that in 1995, a supposed Chinese двойной 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 в Fangataufa atoll в Французская Полинезия 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 Дизайн Теллера – Улама, 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 Договор о частичном запрещении ядерных испытаний of 1963, which banned nuclear test explosions in the atmosphere, underwater, or in космическое пространство. 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 подписала Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний that same year, and then ratified the Treaty within two years.

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

France confirmed that its nuclear arsenal contains about 300 warheads, carried by баллистические ракеты подводных лодок (SLBMs) and истребители-бомбардировщики in 2015. France has four Триумфант-класс ballistic missile submarines. 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][ненадежный источник? ]} 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]

Индия

Shakti-1

On May 11, 1998, India announced that it had detonated a thermonuclear bomb in its Operation Shakti tests ("Shakti-I", specifically).^[41][42] Доктор Samar Mubarakmand, a Pakistani nuclear physicist, asserted that if Shakti-I had been a thermonuclear test, the device had failed to fire.^[43] Однако Dr. Гарольд М. Агнью, бывший директор Лос-Аламосская национальная лаборатория, 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 Килотонны might not have been contained fully.^[45] После Похран-II тесты, Dr. Rajagopal Chidambaram, бывший председатель Комиссия по атомной энергии Индии 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 ДВЗЯИ. 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 thermonuclear test.^[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 Инцидент of 1979 may have been a joint Israeli–South African nuclear test.^[52][53][54]

Хорошо известно, что 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-авивский университет 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 из ЦРУ testified to the Конгресс США, 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 правительство США, 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]

Пакистан

Согласно научные данные received and published by PAEC, то Инженерный корпус, и Исследовательские лаборатории Кахута (KRL), in May 1998, Pakistan carried out six под землей ядерные испытания в Холмы Чагая и Пустыня Харан в Провинция Белуджистан (see the code-names of the tests, Чагай-I и Чагай-II ).^[43] None of these boosted fission devices was the thermonuclear weapon design, according to KRL and PAEC.^[43]

Северная 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. В 2013 г. 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 hydrogen bomb test 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] U.S. Intelligence released an early assessment that the yield estimate was 140 kilotons,^[63] with an uncertainty range of 70 to 280 kilotons.^[64]

12 сентября НОРСАР revised its estimate of the earthquake magnitude upward to 6.1, matching that of the ОДВЗЯИ, 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 радар с синтезированной апертурой 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]

Общественное знание

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 классификация. Министерство энергетики США (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 и secondaries 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 свеча зажигания 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 отчет ). 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.

Прогрессивный дело

Most of the current ideas on the workings of the Teller–Ulam design came into public awareness after the Департамент энергетики (DOE) attempted to цензор a magazine article by U.S. antiweapons activist Говард 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 гонка вооружений and allow citizens to feel empowered to question official statements on the importance of nuclear weapons and nuclear secrecy.^{[нужна цитата ]} 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 Энциклопедия Американа.^{[нужна цитата ]} 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 начальный и вторичный were kept separate and that радиационное давление от начальный compressed the вторичный before igniting it. When an early draft of the article, to be published in Прогрессивный 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 "рожденный секрет " clause of the 1954 Закон об атомной энергии, and (3) was dangerous and would encourage распространение ядерного оружия.

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 Соединенные Штаты против прогрессивного (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 Прогрессивный 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 вторичный, and that in the вторичный был свеча зажигания of fissile material as well. He published these changes, based in part on the proceedings of the appeals trial, as a short erratum in Прогрессивный спустя месяц.^[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.

Nuclear reduction

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 аритмия сердца and died in his apartment. He left behind a draft of a new Soviet constitution that emphasized democracy and human rights.^[76]

Известные аварии

On 5 February 1958, during a training mission flown by a В-47, а Ядерная бомба Mark 15, также известный как Tybee Bomb, was lost off the coast of Тайби-Айленд возле Саванна, Джорджия. The bomb was thought by the Department of Energy to lie buried under several feet of silt at the bottom of Wassaw Sound.^[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 -тип водородные бомбы 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 термоядерные бомбы aboard as part of Operation Chrome Dome, crashed on the ice of the North Star Bay while attempting an emergency landing at Авиабаза Туле в Гренландии.^[79] The resulting fire caused extensive radioactive contamination.^[80] One of the bombs remains lost.^[81]

Вариации

Айви Майк

В своей книге 1995 года Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb, автор Ричард Родс describes in detail the internal components of the "Айви Майк " Колбаса 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 Новости Сан-Хосе Меркьюри reported that the U.S. W88 nuclear warhead, a small МИРВед warhead used on the Трезубец II БРПЛ, имел вытянутый (яйцо или же арбуз в форме) начальный (под кодовым названием Комодо) and a spherical вторичный (под кодовым названием Cursa) inside a specially shaped radiation case (known as the "peanut" for its shape).^[82]

В возвращение шишки 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 center of mass на корме, potentially causing aerodynamic stability problems during reentry.^{[нужна цитата ]} Dead-weight ballast must be added to the nose to move the center of mass forward.^{[нужна цитата ]}

To make the primary small enough to fit into the narrow part of the cone, its bulky нечувствительное взрывчатое вещество charges must be replaced with more compact "non-insensitive" взрывчатые вещества that are more hazardous to handle.^{[нужна цитата ]} 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 боеголовка.

Смотрите также

• COLEX process (isotopic separation)
• NUKEMAP
• Оружие чистого синтеза

Рекомендации

Библиография

Основные принципы

История

Анализ радиоактивных осадков

внешняя ссылка

Принципы

• «Водородная бомба / Термоядерное оружие» на GlobalSecurity.org (см. также ссылки справа)
• «Основные принципы поэтапной радиационной имплозии (Теллера – Улама)» из NuclearWeaponArchive.org Кэри Саблетт.
• «Материя, энергия и радиационная гидродинамика» из FAQ по ядерному оружию Кэри Саблетт.
• «Конструирование и разработка 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

• PBS: Гонка за супербомбой: интервью и стенограммы (совместно с конструкторами бомб из США и СССР, а также с историками).
• Говард Морланд о том, как он открыл "секрет водородной бомбы" (включает много слайдов).
• Прогрессивный Выпуск за ноябрь 1979 г. - «Секрет водородной бомбы: как мы его получили, зачем 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.
• Питер Куран "Троица и не только" - документальный фильм об истории испытаний ядерного оружия.