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

Wyvern-2> Дык поделись то Я свою потерял где то в недрах Облака
Кто же доверяет облакам?
Вы бы, батенька, гробовые деньги в коммерческом банке хранили бы или (что совсем маразм) в частном пенсионном фонде!

Vanguard1802> Дайте пожалуйста ссылку на авторитетный источник, где будет сказано, что практический кпд для урана-238 составляет 1,7...2 кт/кг или 10 процентов.
Такой ссылки не может быть ибо "практический кпд для урана" существует лишь в вашем воображении.
КПД - это коэффициент полезного действия некого УСТРОЙСТВА или системы (скажем "привода").
При этом предполагается, что через это устройство протекает энергия. Тогда, как правило, некий вид энергии на выходе (полезная работа) деленный на энергию на входе (всю затраченную, выделенную энергию) и можно назвать КПД.
К топливу термин "КПД" не применяют. То что вы тут имеете в виду грамотней назвать "процент выгорания". Но опять таки, этот процент не есть ИММАНЕНТНОЕ (гуглите, если не ясно) свойство того, о чем вы спрашиваете, "урана-238".
В разных случаях процент выгорания будет разный.
Конечно, то что человек изъясняется непонятно не повод его не понять.
И я же уже давал вам ссылку где есть ответ на ваш вопрос.
Вообще любые ссылки в сети - болото. Тонут. Вот вам лучше название работы. Это ключ по которому можно нагуглить ссылку. The Physical Principles Of Thermonuclear Explosives, Inertial Confinement Fusion, And The Quest For Fourth Generation Nuclear Weapons
Там есть нужные данные. В частности, оценка массы темпера в Майке в 5000 кг урана-238 (и это хорошо стыкуется с другими источниками).
Известно что Майк выдал 10.4 Мт энергии при взрыве (это не просто факт. Так было на самом деле!). При этом 70% энергии выдал именно деление U-238 в темпере под термоядерными нейтронами (это то что вас интересует). Из этого тупо посчитайте:
0.7*10 400/5000 =1.456 кт/кг.
Чего ж тебе ещё надо, собака?

Конечно, в других условиях будут чуть иные данные. Но порядок будет тот же.

A.s.> Известно что Майк выдал 10.4 Мт энергии при взрыве. При этом 70% энергии выдал именно деление U-238 в темпере под термоядерными нейтронами. Из этого тупо посчитайте:
A.s.> 0.7*10 400/5000 =1.456 кт/кг.

В этом экспериментальном изделии в качестве термоядерного горючего был использован жидкий дейтерий, а не дейтерид лития-6. И что самое главное это было изделие разработки начала 50-х годов.

A.s.> Конечно, в других условиях будут чуть иные данные. Но порядок будет тот же.

Это вы сами придумали?

Vanguard1802> Это вы сами придумали?
"Я так вижу!" ©
Ваша версия?

Vanguard1802>> Это вы сами придумали?
A.s.> "Я так вижу!" ©
A.s.> Ваша версия?

На этой ветке форума недавно проводили расчеты в которых было указано удельное энерговыделение урана-238 в 20 кт/кг, вы отбросили 3 кт/кг в итоге 17 кт/кг. Я думаю именно такое удельное энерговыделение является практическим и если предположить, что во всех испытанных зарядов во время операции Доминик был использован вольфрам в качестве корпуса вторичного энерговыделяющего узла, то в случае замены его на уран-238 с 17 кт/кг, удельное энерговыделение зарядов в зависимости от мощности будет 10...13 кт/кг.

Vanguard1802>Я думаю именно такое удельное энерговыделение является практическим и если предположить, что во всех испытанных зарядов во время операции Доминик был использован вольфрам в качестве корпуса вторичного энерговыделяющего узла, то в случае замены его на уран-238 с 17 кт/кг, удельное энерговыделение зарядов в зависимости от мощности будет 10...13 кт/кг.

Хорошо. Давайте поиграемся в эту вашу игру. Коль вам так хочется.
Второй закон Кларка гласит: "что бы понято границы возможного надо отважится на невозможное"...
Рискну отважится.
Допустим, что действительно в ходе операции "Доминик" для чистой бомбы мегатонного класса были получены 5 кт/кг (был там тест на чистые 3 мегатонны с выходом 4,5... кт/кг). То есть без использования реакции Джекилла-Хайда. Тем более что в головке W-71 такая чистая мощность в конце 60-х (при мегатонном классе) реально была достижима. 4,5 - 100%
Это хорошая отправная точка. 5 кт/кг
Далее.
Мы хотим теперь понять какой мощности мы можем добиться для грязной версии этой бомбы.
В чем вопрос?
Две неизвестным. Назовем их Q и C.
Мы не знаем какую долю от массы бомбы составлял вольфрамовый (или какой иной?) темпер в новом устройстве. Эту долю мы обозначим как C. И предположим что эта доля НЕ БОЛЕЕ половины. Но не менее 20%.
Далее. Нам нужно понять какая доля Q от массы темпера будет выгорать под потоком нейтронов, если его сделать из урана.
Ваша идея набить такой темпер 238- идиотская. Простите. Но это так.
НО! В принципе, в те годы (середина 60-х) идея добавить в тэмпер оралой вполне могла вызреть (так как методы разделения совершенсововались) и мы можем прикинуть долю Q выгорания материала для ТАКОГО темпера от 100% (хотя это невероятно но введем как границу невозможного) до обычных 10% (как у темпера из 238-го).
Так как уран (не важно 235, 238, их смесь) имеет при 100% выгорании 17,6 кт/кг (это надежные данные. Не надо с этим мутить), то в принципе мы можем получить такую картинку (я нарисовал и приложил сюда).
Формула итогового килотонажа получается проста, линейна и графики стороить просто нет смысла. Но таблицу как "поле решений" я построил и раскрасил цветами от доверия (зеленый) до полного недоверия (белый).
Там же, рядом я привел пример реинжиниринга относительно продвинутой головки малой мощности. И по ней, например, можно высчитать что физический пакет составляет 60% от массы головки (не 50% как мы считали для вашей таблицы выше из методички). А тэмпер вторички тут составляет 50% от массы всей головки.
Это - самое верхнее значение доли масс тэмпера C, которую можно допустить в конструкции.
Для примера. У Майка тэмпер составлял 6-7% от массы устройства. Хохраум был чудовищно тяжел.
У B-28 долю массы темпера в массе бомбы можно оценить в 40%.
Так что 50% - это, видимо, предел для совершенства "старых" бомб, на рубеже 50-60-х и отправное значение для "новой".
Табличка отображает тот факт, что если усовершенствования в гидродинамики сжатия вторички привели к ИСТОНЧЕНИЮ тэмпера, то доля его массы в массе бомбы должна была падать с 50 до 20%.
По-идее, это должно было бы вести даже для мегатонных бомб к снижению доли энергии от реакции Джекелла-Хайда без учета утончения (и связанных с этим снижением доли выгорания Q). Но если в тонкий темпер начали добавлять 235-й и это реально компенсировало снижение Q и напротив даже его повышало по сравнению со старыми бомбами где использовали только 238-й?
Что получается? Получается приложенная табличка.
Я не утверждаю что все будет так. Я рисую поле всех мыслимых возможностей (при принятых ограничениях) по которому точно проходит граница возможного и невозможного (и не обязательно это совпадает с моими цветами).
Но вы явно ухватились за самый невероятный угол (левый верхний).
Я твердо стою в правом верхнем (хотя скорей, я бы занял положение справа по-середине или даже сделал шаг влево от середины. С=0,35, Q=0,3).
Вы явно хватаетесь за нереальное. Я осторожничаю. Двигаясь на встречу мы возможно найдем границу?

A.s.> Во-вторых бор-10 может работать по прямому назначению, как поглотитель термоядерных нейтронов прямо в плазме. Пожирать их на месте. Не допуская их убегания наружу (бланкет не нужен).
A.s.> В-третьих. Реакция бора-10 с нейтроном может, по-идее, работать на благо плазмы (хотя это только гипотеза). Она же экзотермическая и дает ядерную энергию (немного но все же!) и в виде заряженных продуктов.
Думаю, что Вы правы: бор-10 может быть нужен, чтобы оставить энергию нейтронов, собравшихся на выход из горячей зоны наружу, в плазме. Большое сечение поглощения, и как результат - нейтроны с периферии вместо того, чтобы покинуть плазму, реагируют с бором и отдают энергию на месте.

A.s.>> Гугл по запросу "стоимость плутония" тут же вываливает стоимость 238-го плутония (опять таки, степень обогащения?) в 1 миллион долларов за кг.
Naib> Это нормально, так как 238 в реакторах как побочка не нарабатывается.
Почему же? Нарабатывается, и даже заметное количество. Только толку с того ноль, потому что он смешан с остальными.

A.s.> Там же, рядом я привел пример реинжиниринга относительно продвинутой головки малой мощности.

На этом сайте OSF | Sandia 1968 History of Mk 56.pdf указаны массовогабаритные характеристики боевого блока с термоядерным зарядом W56, при массе 377 килограммов, мощность боевого блока составляет 1,2 Мт соответственно удельное энерговыделение более 3 кт/кг. Это боевой блок разработки конца 50-х начала 60-х годов. Вы показываете мне бредовую картинку на которой сказано, что в начале 70-х годов был разработан боевой блок массой 330 кг и мощностью 330 кт с удельным энерговыделением соответственно 1 кт/кг. На этой бредовой картинки отсутствует радиационный экран, нейтронный поглотитель, обмазка, свеча зажигания, блоки автоматики.
И вы на основе этой бредовой картинки (и не только этой) делаете вывод об удельном энерговыделении урана-238.

A.s.> И по ней, например, можно высчитать что физический пакет составляет 60% от массы головки (не 50% как мы считали для вашей таблицы выше из методички).

Вы НИЧЕГО не считали вы просто сказали, что масса ТЗП 1/2 или 1/3 от массы боевого блока. Я дал вам формулы для расчётов, я дал вам источник, где есть информация о толщине ТЗП, теплоизоляции, силового каркаса и вы так никаких расчётов не сделали.

Вы называете чужие идеи, мысли идиотскими, а сами элементарно не можете анализировать информацию.

U235> На деле там химия солей урана, которые не подарок, плюс осколки деления, плюс радиолиз, такую ядреную химию дают, что такой жидкостный реактор и его трубопроводы в самые короткие сроки намертво забиваются осадками, которые к тому же еще и неконтролируемые локальные критмассы создавать могут. Поэтому в промышленном масштабе оно ни у кого не взлетело несмотря на всю внешнюю привлекательность идеи.

Главное - там низкие температуры, если не использовать расплавы солей, и низкая плотность мощности. С остальным давно научились бороться.

Б.г.> Когда извлекали первый плутоний, выгорание было совсем ничтожное, и там, если только я не путаю, добавляли какой-то металл, про который предполагали, что он будет осаждаться вместе с плутонием, чтобы не потерять эти малые количества.

ЕМНИП, было соосаждение на фториде лантана. Но это было задолго до пьюрекса.

Б.г.> Не, ты чересчур оптимистичен. Особенность пьюрекса в том, что там плутоний сначала экстрагируется вместе с ураном (а уран у нас, в основном, 238, мы же на природном завели реакцию). А потом из этого урана мы пытаемся извлечь ничтожное количество плутония. Оно реально ничтожное - не нажгли ещё. Если плутония накапливается килограмм за год, то за 100 дней это будет 300 грамм. На 14 тонн урана в растворе (значит, раствора всего будет что-то типа 100 тонн). 300 грамм плутония в 100 тоннах раствора - как их не потерять?

Эх, сгорел сарай - гори и хата.
В химии РЗЭ была шикарная разработка по их разделению электролизом на ртутном катоде. Естественно - не взлетела, хотя чистоту с первого прогона давала сразу за 90%.

Вообще, если уж безумствовать без ограничений - я бы проложил внутри действующего реактора (любого типа) канал, по которому прокачивал пары ОГФУ. После - конденсация, выдержка 3 недели для распада нептуния и отгонка ОГФУ. Плутоний скорее всего будет в виде низковалентных фторидов, которые нелетучи.

Татарин> Почему же? Нарабатывается, и даже заметное количество. Только толку с того ноль, потому что он смешан с остальными.

Это по какой цепочке распадов/захватов? Там от топлива довольно далеко получается.

Naib> Главное - там низкие температуры, если не использовать расплавы солей, и низкая плотность мощности. С остальным давно научились бороться.

С этим научились бороться вычищая теплоноситель даже от следов того, что может дать осадок. Ту же воду бидистиллат используют, чтоб накипи на трубах реактора не было. А тут вы используете то, что не просто может дать осадок, а то, что осадок даст просто гарантированно и в обильных количествах

Wyvern-2>> Дык поделись то Я свою потерял где то в недрах Облака
A.s.> Кто же доверяет облакам?

Эт я доверился собственной памяти! Альцгеймер не дремлет

Благодарю

Татарин>> Почему же? Нарабатывается, и даже заметное количество. Только толку с того ноль, потому что он смешан с остальными.
Naib> Это по какой цепочке распадов/захватов? Там от топлива довольно далеко получается.

Распад - процесс вероятностный. Как только образовался первый атом плутония-241, он может распасться немедленно, дав нептуний-237. Который захватывает нейтрон и превращается в плутоний-238
В обычном реакторном плутонии 238-го изотопа десятые доли процента, но на баланс энерговыделения они влияют и очень негативно.

Naib> Вообще, если уж безумствовать без ограничений - я бы проложил внутри действующего реактора (любого типа) канал, по которому прокачивал пары ОГФУ.

Вот, смотри. Допустим, молекула гексафторида поймала нейтрон. Пусть даже тепловой. То есть, совсем без энергии. Что будет дальше? Молекула распадётся НЕМЕДЛЕННО. Почему?

Naib> После - конденсация, выдержка 3 недели для распада нептуния и отгонка ОГФУ. Плутоний скорее всего будет в виде низковалентных фторидов, которые нелетучи.

Большая часть плутония, получаемого таким образом, будет оседать на стенки непосредственно в канале. Потому что первая же отдача порвёт летучую молекулу UF6, и она воткнётся, если не сразу в стенку, то в другую молекулу, и всё это начнёт конденсироваться прямо в реакторе.

Все думают, что радиоактивный распад - это "подождал, чтобы оно распалось". Нифига. Распасться оно может и немедленно. Хотя, конечно, вероятность этого крайне низка. Но очень сильно не равна нулю.

А радиолиз (даже обычным гамма-излучением) только усугубит ситуацию. Гексафторид химически не очень-то устойчив, нужны сильные фторирующие агенты, чтобы из нелетучего тетрафторида сделать летучий гексафторид.

Wyvern-2> Вольфрам применяется в темперах (лайнерах ) не потому, что он - "чистый" А потому, что он эффективней!!! Плотность урана 19,05 г/см³, а вольфрама -19,5 г/см³ Т.е. рентгеновское излучение они поглощают как минимум одинаково НО! Атомная масса вольфрама - 183,84, а вот у урана - 238. Т.е. атомы вольфрама в 1,29 раза ЛЕГЧЕ атомов урана...
Поглощают рентген до момента полной ионизации атомов - т.е. срыва всех электронов. Потом их плазма прозрачна для рентгена. У вольфрама полная ионизация произойдёт раньше чем у урана. В этом плане свинец лучше вольфрама, но хуже урана. На фас читал когда-то.

Wyvern-2>> Вольфрам применяется в темперах (лайнерах ) не потому, что он - "чистый" А потому, что он эффективней!!! ....
S.I.> Поглощают рентген до момента полной ионизации атомов - т.е. срыва всех электронов. Потом их плазма прозрачна для рентгена.

Это мизерные отличия. Проще говоря: вольфрам так же/почти так же/чуть хуже/лучше нагревается от инициатора. А вот атомная масса намного важнее для процесса имплозии.

Wyvern-2> А вот атомная масса намного важнее для процесса имплозии.
Гидрид урана, не?

Б.г.> А радиолиз (даже обычным гамма-излучением) только усугубит ситуацию. Гексафторид химически не очень-то устойчив, нужны сильные фторирующие агенты, чтобы из нелетучего тетрафторида сделать летучий гексафторид.
Интересный у вас спор. Я так понял, только что умерла на корню прекрасная идея придумать дешевый способ наработки оружейного плутония по цене реакторного?
Никогда особо не лез во все эти плутониевые технологии (да и нюансами обогащения, если честно, стал интересоваться только недавно и постольку-поскольку). А вот интересно, можно ли на глаз оценить во сколько раз наработка оружейного плутония в итоге оказывается дороже реакторного?
Это разы? Порядки?
Легко понять, что химия извлечения (все эти "каньоны") что у того что у того - одна.
Но реакторый добывают из по-сути менее богатой "руды" (уран меньшей выдержки в потоке нейтронов)... В этом и разница по-сути.
Я вот думаю...



На этой картинке можно увидеть оценку искомой (плюс-минус) величины?
Гм..

Wyvern-2>> А вот атомная масса намного важнее для процесса имплозии.
haleev> Гидрид урана, не?

В идеале, конечно, имплозия должна происходить за счет водорода...только вот лажа -водород прозрачен для рентгена (механизм тут описан)

A.s.> Интересный у вас спор. Я так понял, только что умерла на корню прекрасная идея придумать дешевый способ наработки оружейного плутония по цене реакторного?

Дык он придумал (мной ) давным-давно
Растворный саморегулирующийся (не кипящий) реаХтур с прокачкой активной зоны через ионообменную смолу селективную по нептунию Выход: чистейший и незамутненный, как слеза физика-теоретика, Pu²³⁹

P.S. Если растворитель - тяжелая вода то можно использовать и природный уран. Мощность зависит от скорости прокачки через охладитель...внешним отражателем/биозащитой и одновременно - охладителем, может служить достаточно глубокий водоем...на сём заканчиваю дозволенные речи

Wyvern-2>>> А вот атомная масса намного важнее для процесса имплозии.
haleev>> Гидрид урана, не?
Wyvern-2> В идеале, конечно, имплозия должна происходить за счет водорода...только вот лажа -водород прозрачен для рентгена (механизм тут описан)
Уран-то не прозрачен. А протоны не нейтроны - далеко не улетят, от урана нагреются.

Wyvern-2> Вольфрам применяется в темперах (лайнерах ) не потому, что он - "чистый" А потому, что он эффективней!!! Плотность урана 19,05 г/см³, а вольфрама -19,5 г/см³ Т.е. рентгеновское излучение они поглощают как минимум одинаково НО! Атомная масса вольфрама - 183,84, а вот у урана - 238. Т.е. атомы вольфрама в 1,29 раза ЛЕГЧЕ атомов урана...
Wyvern-2> Теперь вспоминаем, что процесс имплозии суть процесс реактивный ну, и припоминаем Ы-формулу импульса удельногА
Wyvern-2> Таким образом вольфрамовый темпер может быть гораздо легче уранового и/или эффективней при имплозии, что позволит сжать большее количество термоядерного топлива. А мы же помним, что энерговыделение ТЯ-реакций в разы выше, чем деления, да?

Хорошо. Давайте прикинем (пофантазируем. Мечтать не вредно. Вредно - не мечтать!)
Ну если на то пошло, то в формуле истечения ракетной массы (хотя сомнение вызывает тут "сопло") молярная масса под корнем?
То есть, скорость истечения:



Ну а массовое число ракеты по формуле жидо-азиатского космиста Ка-Цы:



Тогда, полагая все остальное фиксированным, мы получаем что выигрыш в скорости истечения 1,29^1/2=1,1358. Ну а выигрыш в массе e^1/1,1358 =2,41

Если тэмпер занимал половину массы всей бомбы, то можно оценить в вашей логике, что масса бомбы из вольфрама упала в... 30%.
Ну была 0,5+0,5=1, а стала 0.5+0.5/2,41=0,70

Эх, Виверн! Хотел бы я в это верить!
Но жизнь, я думаю, сложней.

Во-первых. Я вам предлагал и опять предложу помедитировать над этой УТЕЧКОЙ...



Это еще 1962-й год! Или уже?
Видите? Темпер то... слоёный...
С чего бы это?


Ну и главное. Я уже говорил. Толстый темпер (то есть "ТУПОЙ" в первых бомбах) нужен был для четырех (в грязных) трех (в чистых бомбах) функций.
И функция "ракеты" - лишь одна из трех-четрех. И ее можно организовать очень даже по-разному.
Но самая "массивная" функция (даже в чистой бомбе) - собственно тэмпера.
То есть массы, которая своей ИНЕРЦИЕЙ и будет удерживать сжатое ядерное горючее от разлета.
И закон тут прост.
Время удержания оценивается как корень из соотношения масс. То есть, если вы хотите удежать массу термоядерного толива в сжатом состоянии не t наносекунд (которое оно удержится само по-себе) а, скажем в 3-5 раз дольше (что бы успело как следует выгореть) то вам нужна масса инерционной оболочки (темпера) от 3² до 5² то есть 9-25 раз большая чем масса термоядерного горючего.
Поэтому толстенный темпер приветствовался по сумме причин. Масса обеспечивала и удержание реакции, ну а потом, в процессе уже расширения, толстый же темпер обеспечивал хорошую, толстую стенку-бланкет где застрявала заметная часть термоядерных нейтронов и делилась 238-й.

Я думаю, что по-настоящему радикальный шаг вперед - это достижение ДЕТОНАЦИИ.
Детонация делает ненужным тэмпер как тэмпер. Растягиватель по времени.
И вот тогда уже можно оптимиризровать "ракету" вольфрамом.
До этого не было смысла делать оптимальную "ракету".
Более того. Там сложная гидродинамика. То есть ракетные соображения там могут померкнуть на фоне проблемы адиобатического сжатия (то есть сжатия с минимаьными затратами энергии).

По-сути можно попробовать сопоставить прогресс в компьютерах с прогрессом в бомбоделании.
На рубеже 50-х - 60-х годов как раз и в США и в СССР появляются достаточно продвинутые МОДЕЛЬИ происходящего в бомбе. В США наверняка эти модели были взяты "грубой силой" за счет более совершенных ЭВМ (кто молод и не знает "ЭВМ" - так загадочно в те времена назывались компьютеры ) . В СССР ЭВМ были послабей. Но школы физиков - посильней. Сами матмодели (гдиро-темно-динамика) были куда утонченней. Но обе "школы" таки поняли как улучшить процесс сжатия по сравнению с тем, что они добились почти "на ощупь" (и то это требовало предела напряжения тех вычислительных средств) в экспериментах "на природе" (откуда крупные просчеты и у них и у нас).

Ну а вообще поведение темпера (возвращаясь к нему) - куда сложней чем мы себе (копателы ядерных тайн. "Пан Самоходит к тамплиеры." Смотрели в детстве?) представляем.
Та же история от Хана, что тонкий-тонкий слой шоколада 235-го у-нутре...
Это, должен сказать крайне интересная тема для медитации.
Там не один эффект. Там ДВА как минимум...
А наверняка может быть и третий...
Гм...
Как и странно расположенная (явно не на месте) "свеча" в W-88... Возврат к отвергнутой "слойке"...

В общем мое мнение на сегодня.
Совершенный темпер - слоёный. И вольфраму там место - лишь одного из слоёв. Даже в "грязном" дизайне современной бомбы его, кстати можно применять.
Ибо ракетное топливо абелирует. Расширяется. А прилегающий к "лидочке" слой темпера должен сохраниться (хотя бы как теплоизолятор от наружного излучения) и он то и сжимается (в разы!), оставаясь "стенкой горящей плазмы".

Хотя... это все возможно имеет смысл, если мы гонимся за "дурацкими" (никому не нужными) рекордными килотоннами на килограмм.
Но я думаю, что обе стороны (и США и СССР) добившись в 60-х рекордов, поняли что они нафик не нужны и начали бороться за совсем другие показатели. В итоге килотонны на кг даже снизились до значений ниже 50-х годов.