Прецизионный одноступенчатый ядерный заряд мощностью до 1 Ктн. Новая надежда Америки?

Про 4 октября ничего не нашел, но про 6 есть это:

6 октября эки­паж А.Е. Дур­нов­цева совер­шил вылет на поли­гон со смон­ти­ро­ван­ным в кор­пусе супер­бомбы тер­мо­ядер­ным заря­дом мощ­но­стью 4000 кт ТЭ.

 

В.Д.> Тейлор кажется говорил, что ядерный заряд для артиллерийских снарядов калибра 155 мм имеет диаметр 105 мм. Можно ли такой заряд разместить в реактивном снаряде калибра 122 мм?

122-105 = 17 > 0
Можно!

А нужно?
Насколько я знаю 105 мм это заряд минимально возможного диаметра согласно Тейлору. И это заряд без отражателя. То есть минимализм куплен тем, что вы используете БОЛЬШЕ делящегося материала.
Да, по всей видимости речь идет о линейной имплозии. Как по мне неверное название. Лучше было бы назвать это бомба на фазовом переходе (плутония). И за счет экономии диаметра на отражателе там нужно много плутония (порядка 13 кг, отражатель снизит массу ДМ минимум в два раза), то есть пуля будет "золотая".
Единственное что может "облегчить" ситуацию - использовании "бросового" плутония. Реакторного. Но и тот бывает, опять же, разного качества (разного изотопного состава) и если там будет много 238-го плутония то эта штука будет сильно греться. А это - большие проблемы. Дешевизна выйдет боком. В общем. Да, можно. А нужно ли?
Если нужно - то можно.

Про мощность. Обычно это десятки тонн. 10-100 тонн. В таких зарядах (если это оружие) главное -вспышка нейтронов. Она сверхмалых зарядов - главный поражающий фактор. По сути снаряду (пушка же близко) килотонны не нужны.
НО! Если вам хочется, то вообще говоря (за отдельные деньги) есть методы бустировать ту же линейную имплозию (во всяком случае объяснений почему сверхмалые заряды нельзя бустировать я не видел) чуть ли не до 10 кт. Думаю снаряды под "стандартный" калибр (152-155 мм да и 210 мм, например) если они выше 1 кт - все бустированые. Линейная имплозия дает надкритичность 1.25 ("норма" 2-4). Это ведет к плохому проценту выгорания критсборки и субкилотонным мощностям вспышки. Но бустингом это можно полечить.
Однако, всё имеет свою цену. Плутоний (особенно не очень высокого качества, то есть дешёвый) - капризный материал. Он быстро меняет свои свойства. То есть качество изделия "плывёт" и уже через 5-10 лет требует глубокой переработки. Поэтому все 152 мм снаряды сделанные в СССР, в начале 80х, уже в 90х были утилизированы. И дело не только в том что была эпоха разоружения. Эти изделия к тому времени уже "испортились" и разобрать их - было очевидное решение.

В.Д.> Для чего ВНИИЭФ мог понадобится гидрид бериллия?
В.Д.> Сенин М. Д. Руководитель разработки химической очистки солей урана-235... М. М. Попов и его команда. Почти полвека сотрудничества с Ю. Б. Харитоном. — 2000 — Электронная библиотека «История Росатома»

Гидрид и дейтерид бериллия производили там до начала 90-х годов. Последними заказчиками этих материалов были клиенты из Франции. Накануне испытаний в Полинезии они реализовали там контракт на покупку по 5 кг гидрида и дейтерида бериллия.

 

Дейтерид бериллия - термоядерное горючее вместе с дейтеридом лития для снижения остаточного трития.
Гидрид бериллия - поглотитель термоядерных нейтронов, для снижения количества радиоактивного углерода в атмосфере.
ИМХО.

A.s.> Про мощность. Обычно это десятки тонн. 10-100 тонн. В таких зарядах (если это оружие) главное -вспышка нейтронов. Она сверхмалых зарядов - главный поражающий фактор.
Хм.. Так вспышку нейтронов можно и на тепловых нейтронах организовать. Пиковая мощность уменьшится, но время экспозиции увеличится обеспечив аналогичный поражающий эффект. И значительно уменьшить критическую массу делящихся.

1,5 литровая банка с гомогенной смесью металлического урана и воды. Урана 235 95% обогащения 800 г.
Никто и не поймёт что это было.

A.s.>> Про мощность. Обычно это десятки тонн. 10-100 тонн. В таких зарядах (если это оружие) главное -вспышка нейтронов. Она сверхмалых зарядов - главный поражающий фактор.

Не получится. Верней очень плохо получится. Вспомните. Почему в нейтронной бомбе используется DT реакция (а не DD). Энергия нейтронов. 14,7 МэВ нейтроны от DT проникают в воздухе ДАЛЬШЕ чем ~1 МэВ, от DD или нейтроны от деления в том же "Дэви Крокете". То есть, радиус поражения нейтронным излучением у термоядерной нейтронной бомбы выше чем у маломощного ядерного заряда. А вы предлагаете ещё замедлить цепные нейтроны?
Маломощный ядерный заряд, это "специалист", который воздействует "в комплексе" везде по чуть-чуть. 20 кт заряд (номинал) универсал большой, а <1 кт - универсал маленький. Он мини-универсал. И нейтронный фактор в нем наиболее выраженный на фоне других (скажем, ударная волна) чем в 20 кт. Но, если вы хотите усилить эффект нейтронов - этот путь уже пройден нейтронным оружием.
"Всё украли до нас!" ©


Кстати. "Музыка навеяла" В мемуаристике (если кому надо - дам источник) попадались упоминания, что в США во время Вьетнамской войны рассматривались самые сумасшедшие проекты борьбы с "желтыми обезьянами" с использованием передовых технологий. В частности рассматривался такой вариант. Самолет тянет за собой на привязи беспилотный планер (интересно, насколько длинной должна была быть привязь? И как низко должна была летать такая сцепка?), а в планере - ядерный реактор (скорей всего на БЫСТРЫХ нейтронах, разумеетя без радиационной защиты), задача которого - излучать вокруг себя нейтроны, которые должны были убивать проклятых узкоглазых партизан в джунглях!!!
Этакая обработка "полей". Травить вьетконговцев нейтронами как колорадского жука.
Идею покрутили-покрутили и выбросили (конечно). Но факт, что такие идеи возникали, тем не менее, интересный. Джунгли и партизанщина в них пендосов сильно доставали (ещё бы! сверхразвитая техно-цивилизация и не может справиться с... кем?!!!) То что они "оранджем" джунгли обрабатывали - все знают. Но до этого хотели просто вывалить лес массированным ядерным ударом. Вскрыть Тропу Хошимина. Но группа JASON (в которую входил тогда Дайсон) отговорили, мол - до задницы дверца. "Обезьяны" под завалами проложат новые тропы и второй раз уже их ничем не достать.

A.s.> Да, по всей видимости речь идет о линейной имплозии. Как по мне неверное название. Лучше было бы назвать это бомба на фазовом переходе (плутония). И за счет экономии диаметра на отражателе там нужно много плутония (порядка 13 кг, отражатель снизит массу ДМ минимум в два раза), то есть пуля будет "золотая".

В статье "Царь-снаряд для атомной артиллерии" написано:

Ядерную начинку для артиллерийского снаряда калибра около 40 см можно было делать по-разному. Ядерный заряд американского снаряда образца 1951 года приводился в действие механизмом пушечного сближения двух компонент критической массы активного вещества внутри летящего снаряда. Недостатком такого подхода является низкий КПД и значительная вероятность неполного взрыва снаряда. Американцы, уже имевшие солидный запас ядерного горючего, могли себе позволить такие боеприпасы. Можно сказать, что это был снаряд для богатых.
Конструкция ядерного заряда, созданного командой М.А. Лаврентьева, напоминала среднеазиатскую дыню, которую предстояло разместить внутри цилиндрического артиллерийского снаряда. Фактически это было подобие сферического заряда, сильно вытянутого вдоль полярной оси. В этом случае последовательность расположения внутренних оболочек, равно как и физика взрыва, в общих чертах остаются теми же, что и для сферического ядерного заряда. Можно сказать, что это был снаряд для бедных, вызванный жестокой необходимостью .....

 

A.s.>> Да, по всей видимости речь идет о линейной имплозии. Как по мне неверное название. Лучше было бы назвать это бомба на фазовом переходе (плутония). И за счет экономии диаметра на отражателе там нужно много плутония (порядка 13 кг, отражатель снизит массу ДМ минимум в два раза), то есть пуля будет "золотая".
A.F.> В статье "Царь-снаряд для атомной артиллерии" написано:

Эту советскую физическую схему могли использовать в 152, 203 и 240 мм снарядах?
Какое удельное энерговыделение может иметь эта схема по сравнению с пушечной?

A.F.> В статье "Царь-снаряд для атомной артиллерии" написано:
Обратине внимание. Это 40 см > 400 мм. Да в такой ДИАМЕТР можно вписать по-сути всё что угодно. И полноценную имплозию по-сути можно. В 50х это было еще сложно и потребовался "спецподход". Но теперь 30 см имплозия - норма. Например:



W-80, которая у нас тут постоянно выступает, своего рода "эталоном" современного термоядерного оружия имеет димаметром всего 30 см. На 10 см меньше чем пресловутый снаряд с "дыней".
Для имплозии долгое время эталоном компактноси был "Дэви Крокет" (кстати, разработанный тем же Тейлором).




Максимальный диаметр 280 мм, кстати масса (еще же есть вопрос о рекордно низкой массе!). Масса боевой части Mk-54 23 кг (снаряда в целом 34,5 кг). Это тоже своего рода рекорд минимализма. Опять же он - за нормальной имплозией. Линейная имплозия - минимизация ГАБАРИТОВ (диаметра). Улавливаете?
Линейная имплозия позволяет получить заряд в 3 раза меньшего диаметра чем самая компактная нормальная имплозия. Но это не значит что и масса у в 3 раза меньшего диаметра "линейного" заряда будет меньше. Отнюдь не обязательно! Масса стандартного 152 мм снаряда 43,6 кг. Думаю минимальный (это мировой рекорд) атомный снаряд будучи компактней Дэви Крокетта, все же чуть-чуть тяжелей минимальной имплозии. Килограмм на 10...
Заряд - устройство которое оптимизируется в многомерном пространстве требований. Минимальная масса, минимальный размер, максимальная удельная мощность, минимальный расход делящегося материала, максимальная степень выгорания делящегося материала... Это только часть осей оптимизации. И в зависимости от того что вам нужно В ПЕРВУЮ очередь, что во вторую, что в третью.... вы используете (выбираете) ту или иную схему. Одной самой лучшей - нет.
Но весь набор схем позволяет получить почти всё что вашей душе угодно.
То есть тут природа нам подарила просто царское изобилие идей и решений!
Ядерную энергию в импульсном виде (как взрыв) можно получать в любом виде, какая бы потребность у вас не возникла!
Кстати. 20 тонн ТНТ в ядерном исполнении выглядит крайне непрезентабельно...



Что очевидно. 20 тонн ТНТ ЭНЕРГИИ но не ИМПУЛЬСА (количества движения). Это как разговор о том что создает больше разрушений 10 Гт термоядерная бомба, 10 Гтонный астероид, бьющий по планете или 10 Гт землетрясение, создающая "удачное" цунами (или обрушение береговой линии некого острова с той же энергией. Кстати описано у Крайтона в "Корпорация страха". А ещё сценарий цунами из обрушения береговой линии есть в End Day BBC ).

В.Д.> Какая максимальная мощность может быть у ядерных артиллерийских снарядов калибра 152, 203, 240 мм?

Здесь пишут: И залпы "атомных орудий" в последний путь проводят вас / Вооружения / Независимая газета

Проектирование 280-мм атомной пушки М-65 (Т-131) было начато в США в 1949 году. Первый опытный образец изготовлен в 1950 году. В том же году его испытали, приняли на вооружение под обозначением М-65 и запустили в серийное производство. С учетом опытного образца в начале 1950-х годов было выпущено 20 пушек М-65.

Первым ядерным снарядом, поступившим на вооружение армии США, стал 280-мм снаряд Т-124. Вес его составлял 364,2 кг, а длина – 4,9 калибра. При максимальном заряде начальная скорость достигала 628 м/с, а дальность – 24 км. Минимальная дальность была 15 км. КВО снаряда при максимальной дальности составляло 133 м. Снаряд Т-124 комплектовался ядерным зарядом W-9 мощностью 15 кт.
Пушка М-65 оказалась малоподвижной, она плохо проходила по узким улицам и малым мостам. Вес системы в походном положении 75 т. Формально из походного положения в боевое пушка переходила с помощью гидравлических домкратов всего за 20 минут, но фактически с учетом инженерной подготовки позиции на это уходило несколько часов.
Пушка М-65 была доставлена в Европу, где использовалась для усиления корпусов армии США. На вооружении она оставалась до 1963 года.

В дальнейшем американцы учли недостатки первой атомной пушки. Их физики сумели создать в 1957 году ядерную боевую часть, помещающуюся в 203-мм снаряд, а в 1963 году – в 155-мм снаряд. Забегая вперед, скажу, что по крайней мере до конца ХХ века американские и наши физики так и не сумели создать ядерной боевой части, помещавшейся в снаряд калибра менее 152 мм.
Итак, в январе 1957 года в серийное производство был запущен 203-мм артиллерийский снаряд М-422 с ядерным зарядом W-33. Мощность различных модификаций составляла от 5 до 40 кт.

А теперь перейдем к самому массовому американскому калибру ядерных боеприпасов – к 155-мм снарядам. В 1963 году был принят на вооружение 155-мм снаряд М-454, оснащенный ядерной боевой частью W-48. Вес снаряда 58 кг, мощность 0,1 кт.

Естественно, что американский флот решил обзавестись собственным артиллерийским снарядом. В 1953 году начались работы по созданию 406-мм снаряда М-23 «Кейти», оснащенного зарядом W-23 мощностью 20 кт. В 1956 году снаряд «Кейти» поступил на вооружение линкоров.

 

Подробнее описано в книге: Широкоряд А.Б. Атомный таран XX века. Вече (2005).

В.Д.>> Какая максимальная мощность может быть у ядерных артиллерийских снарядов калибра 152, 203, 240 мм?
A.F.> Здесь пишут.
Да. 15 кт - удивительно "устойчивая" характеристика такой себе полноценной "пушки" (пушечной схемы заряда). Хиросимский "Малышь", тот же "Грейбл". Пушка ужалась до своего минимума (по габаритам и массе) но осталась по-сути одной мощности 15-20 кт. Не спроста. Больше (если речь идет о артиллерийских снарядах) и не надо. Это же ТАКТИЧЕСКОЕ ядерное оружие. Оружие поля боя. Ему сотни килотонн и тем более мегатонны не нужны.
Хотя от нас это скрывают (не афишируют) но на самом деле опыты на полигонах с ядерным оружием СИЛЬНО РАЗОЧАРОВАЛИ военных. Ядерное оружие на поле боя оказалось в основном феерверком и создателем себе же проблем с радиацией. Окопы, блиндажи и прочее и прочее прекрасно выдерживали ударную волну (на не очень большом даже расстоянии от взрыва), вспышку радиации ну и "световую вспышку". Оказалось что на самом деле ЯО лучше всего поражает не готовые к удару гражданские площадные объекты. Так называемые "мягкие цели" да и то, если учесть возможность ядерной войны, можно и гражданские объекты сделать более стойкими к ядерному удару. То есть все эти килотонны и мегатонны - МИШУРА на самом деле. Обманка и надувательство. Нас пугают ими не уточняя что все эти миллионы сильно завышены по мгновенному действию. А радиация - опять же надо понимать нюансы. Но она тоже раздута.
Еще и еще раз. Ядерное оружие - сильная фигура на шахматной доске войны. Но оно совершенно не заменяет собой все остальные фигуры и не гарантирует вам "чемпионстов по шахматам", даже если вы неожиданно для партнера вырвете доску и дадите своему противнику самой шахматной доской по башке (метафора внезапного стратегического ядерного удара) - вы его не победите (не прикончите), а только разозлите. Тогда ваша партия станет уже не за чемпионское звание, а на взаимное уничтожение. Но опять же путем прихода в столицу оккупационных войск. То есть ТОТАЛЬНОЙ мобилизации всей нации на победу (и никак иначе подобные войны не выигрываются) и реслинга экономик.
Я в свое время рассматривал возможость битыв предельных сверхцивилизаций в звездной системе (сверхразумный полиморфный ИИ, на саморепликаторах, схватка двух фон-Нейманов за некую звездную систему). И я пришел к выводу что самое главное тут оружие - способность добывать себе ресурсы. Вцепиться в нужные ресурсы и приумножить себя через них. То есть гражданская, производственная инфраструктура нации (воюющей стороны) - главнейшее часть ее военной мощи. Никогда иначе не было и никогда иначе и не будет.

В.Д.> Это ответ на вопрос чем отличаются термоядерные заряды первого и последующих поколений.

Richtmyer R. D. Taylor instability in a shock acceleration of compressible fluids // Communications on Pure and Applied Mathematics 13, 297—319 (1960).

 

А поконкретнее, пожалуйста, можешь ответить, как это реализуется на практике?

В.Д.>> Это ответ на вопрос чем отличаются термоядерные заряды первого и последующих поколений.
A.F.> А поконкретнее, пожалуйста, можешь ответить, как это реализуется на практике?

Я предполагаю, что в 50-е годы вторичные энерговыделяющие узлы имели трехслойную конструкцию: аблятор (обмазка) из материала с малым Z; тампер из материала с высоким Z; нейтронный поглотитель из материала с малым Z (бор-10, карбид бора-10).

Во время радиационной имплозии на границе двух сред с разной плотностью возникала неустойчивость Рихтмайера-Мешкова (неизвестная на тот момент) и происходило смешивание двух веществ из-за чего большая часть тампера не вступала в реакции деления. Более того во время радиационной имплозии тампер фактически становился тонким (я имею ввиду ту часть, которая не смешалась с другим материалом), что соответственно ухудшала параметры инерциального удержания плазмы термоядерного горючего и уменьшала удельное энерговыделение дейтерида лития-6.

В 1960 году Рихтмайер заявил о такой неустойчивости. Об этом как-то узнали советские физики и предположили, что проблема низкого удельного энерговыделения термоядерных зарядов кроется в этом. Уже в следующем 1961 году в Советском Союзе осенью начинают испытывать термоядерные заряды новой конструкции, в которых после аблятора следует слой материала с такой же плотностью, но с высоким Z, а также возможно далее следует слой полимерной пены. Американцы додумались до этого только в 1962 году.

Благодаря применению промежуточных слоёв увеличился коэффициент выгорания тампера (я предполагаю в термоядерных зарядах второго поколения в зависимости от конструкции и страны разработчика более 80 процентов тампера выгорало), поскольку тампер во время радиационной имплозии стал более "толстым" увеличился коэффициент выгорания термоядерного горючего.

В лабораторных условиях существование такой неустойчивости было доказано в Советском Союзе в конце 60-х годов.

A.s.> Я в свое время рассматривал возможость битыв предельных сверхцивилизаций в звездной системе (сверхразумный полиморфный ИИ, на саморепликаторах, схватка двух фон-Нейманов за некую звездную систему). И я пришел к выводу что самое главное тут оружие - способность добывать себе ресурсы. Вцепиться в нужные ресурсы и приумножить себя через них.

Хм. В компьютерных игрушках навроде того же Старкрафта — это единственная оптимальная стратегия. Вцепиться в те ресурсы, которые ты на данном этапе можешь контролировать без размазывания своей армии тонким слоем, строить войска в оптимальной комбинации, захватывать ресурсы дальше, попутно ломая противнику доступ к ресурсам и производство.
Потом давить его численным превосходством и оптимальной тактикой использования комбинированных войск.

Проверено экспериментально в миллионах виртуальных битв