В.Д.>> Я недавно в библиотеки Росатома нашёл интересную статью, посвященную инерциальному термоядерному синтезу. После её прочтения у меня возник вот такой вопрос — слой из материала со средним Z может быть сделан из композиционного материала (органика + металл) плотность, которого такая же, как у материала с малым Z (аблятор, обмазка)?
В.Д.> Alex_semenov, что вы думаете?
Я думаю, что изюминка технологии "Рябь" помимо всего прочего... использование "обмазки" (дурацкое название, сразу вспоминается стройотряд и шпаклевка швов на стройке) из материала с средним Z.
Я почти уверен что Найкл искользовал НИКЕЛЬ (никилированое жезело?)
Обратите внимание на скачек (что у железа что у никеля) через температуру 1 кэВ (у никеля за 1.5 кэВ).
В классической боНбе, излучение поступает в хольраум "мгновенно" и видимо дает сраду высокую температуру "стенок печки". В тэмпере возникает мощная тепловая волна и тут нужен материал с большим Z. Но при этом во-первых половина энергии сжатия тратится на общий нагрев сжимаемого вещества. Поэтому сжать термоядерное топливо получается в 300-500 раз. Вряд ли больше.
Во-вторых. Так как у вас толстый темпер с большим Z у вас большая часть энергии сжатия ушла на сжатие именно этого материала с большим Z (уран, вольфрам, свинец). То есть энергия первички расходуется не очень эффективно. И поэтому коэффициент усиления между ступенями получается <50 (<100 с учетом добавки от Джеккила-Хайда). И видимо это - предел совершенства для старых конструкций заряда. Тот самый "предел Тейлора".
Да, можно играться с заменой 238 на 235-й (или с использованием слоеного темпера, скажем волфрам снаружи, 235-й внутри). Но вряд ли тут получается что-то реально много выкрутить.
Однако технология "Рябь" тем и радикальна, что она все ставит с ног на голову. Она использует СВЕРХСЖАТИЕ.
Тут используется более холодное излучение чем обычно. Оно профилировано. Растянуто во времени . В итоге вторичка сжимается "мягко". Это приводит к трем эффектам.
Первый - почти адиабатическое сжатие почти не тратит энергию на разогрев термоядерного топлива.
Второй - да, там все же идет рябь ударных волн и они нагревают среду. Но эта энергия превращается в тепло только в самом центре. То есть она создает горячую точку, что делает ненужным "свечу".
Третий (о чем и речь). - "холодное" излучение делает НЕНУЖНЫМ (и даже невозможным?) использование в оболочке материала с высоким Z. Достаточно среднего Z. Того же никеля (например). И, собственно, это опять таки снижает затраты на сжатие. Ибо оболочка в любом случае разгоняется как ракета. И чем из более легкого материала сделана эта оболочка, тем меньшая доля энергии певички тратится на сжатие оболочки, а не самого топлива (сама "ракета" на старте имеет меньшую массу!).
В итоге. У данного подхода появляется ряд взаимосвязанных, усиливающих друг друга эффектов.
Первый - чудовищно высокая эффективность сжатия. Найкл показал что ТАК (в чем и вся фишка описанная почти в любой статье по инерционному УТС!) в принципе можно сжать топливо в 10 000 раз (до энергии Ферми). И, насколько я понимаю, в опытах "рябь" было достигнута уже чудовищная степнь сжатия (как для классического заряда) в 1000 раз! 1/10 от мыслимого.
Такое сжатие не требует длительного удержания топлива неким темпером. Оно само себя дежржит (инерциальный же термояд!). Даже в очень махонько капельке! А в бомбе - и подавно! И при большим объеме (термояд любит массу!) дает чудовищно высокое выгорания не менее 50% (я допускаю 75%).
Отсюда же невероятно хорошая степень усиления между ступенями. 1000 раз (не 50 и даже не 100!)
То есть маломощный триггер сжимает массивную вторичку с оболочкой из низкого Z (и в тонкостенном хольрауме).
Второй принципиальный эффект - эта схема ПРИНЦИПИАЛЬНО чистая. О чем есть несколько фраз в стенограмме у Кеннеди. То есть бомба не очищена. Она чиста сама по себе. По самой своей природе.
Эту бомбу не очищали. Она РОДИЛАСЬ быть чистой.
В чем прикол?
Она чиста во-первых потому что там нет свечи. Во-вторых потому что лайнер (функции темпера там тоже нет) из материала со средним Z. То есть вы не можете для такого холодного излучения использовать уран. Он просто не будет для него достаточно прозрачным. Понимаете? Тут можно использовать "обмазку" только из материала с средним Z, который УЖЕ не способен делиться. В статье что вы предлагаете говорят вообще о всяком там "стекле". То есть Z еще ниже, потому что температура сжимающего излучения в опытах по лазерному УТС еще ниже чем в классической бомбе. "Рябь" занимает промежуточное положение. Ракетное топливо тут не делящийстя уран а железо или никель. Но это уже изначально делает невозможным ее нагрузить функцией Джеккила-Хайда. То есть ее нельзя сделать грязной. Это неустранимо чистое устройство.
Ну и третье обстоятельство "девственной чистоты" "Ряби". Высокая степень межстадийного усиления (1000 раз) позволяет сделать долю грязи от от продуктов деления в триггере в 0.1%.
То ест 99.9% энергии - термоядерный выход. Хорошее, глубокое (до 75%) выгорание термоядерного топлива. Предельное облегчение всего и вся (и оболочки и стенок хольраума). Отсюда минимум двухкратный скачек за предел Тейлора (что есть предел лишь для обычных схем БОЕВЫХ зарядов о чем Тейлор и говорил. О том что боевые заряды можно сделать максимум 6 кт/кг). То есть где-то к 12 кт/кг. Ну может быть 10 кт/кг. Я почти уверен что 10 кт/кг - это реальная оценка для "Ряби".
Другой вопрос, что заряд "Рябь" поулчаеться не совсем "военным".
Во-первых все это хорошо работает при меготонном классе (еще лучше - десятки мегатонн). Военным такие мощности давно уже не нужны или нужны но в особых случаях. В массе же их интересует размер 100 кт. А вообще желательно 1-10 кт для тактических зарядов (книга Тейлора и Гаммова с провакационно-шутливым названием говорит сама за себя: "Все что миру нужно - хорошая 2-х килотонная ядерная бомба!")
В-вторых, устройство имеет НИЗКУЮ плотность энергии. То есть кт/м
3. Есть подозрение что лучшие результаты "Ряби" - если вторичка полая. Но даже если вы ее сделали более компактной, цельнолитой из лидочки, сама природа основного носителя энергии (LiD - 40 кт/литр, в то время как у U 320 кт/литр) уже делает такие "пули" малоплотными. А теперь вспоминаем все что мы тут обсуждали о прохождении боеголовок через атмосферу и мы видим, что и тут "Рябь" не устраивает военных по плотности энергии.
И последнее. В-третьи.
Я последнее время больше думал (и читал) о применении ядерного оружия чем об его устройстве. И я заставил себя ПРИЗНАТЬ неприятное мне обстоятельство. Радиация. Это не просто неудобство. В случае стратегического применения она является важным дополнительным поражающим фактором. То есть вы мало того что разрушили объект (скажем электростанцию). Вы его "посыпали" заразой. Вы "заминировали" его радиоактивным фоном. То есть хозяева не могут сразу же бросится на его восстановление (если есть что восстанавливать). И хотя это нигде особо не афишируется, но НЕОБХОДИМОСТЬ радиационного минирования по-сути является неотъемлемой частью использования стратегического ЯО. Мало разрушить экономику противника. Ясно что полностью уничтожить вы ее не сможите никогда. Но вы ее еще и загадите радиацией. То есть заминируете местность, усложня противнику восстановительные работы. Сильно усложняя. Эффект локального радиационного заражения объекта бомбардировки в случае скоротечной войны (недели, месяцы) может дать куда больший эффект чем само разрушение.
При этом обратите внимание. 100 кт заряд взорванный на небольшой высоте даст ЛОКАЛЬНОЕ плотное заражение. А 20 мегатонная грязная бомба разнесет всю дрянь по всей стратосфере и она посыпется на голову тех, кто эту дрянь и произвел. Они им надо?
Поэтом замена мегатонных бомб на сто-килотонные имела еще один (я нигде этого не читал, сам додумался) смысл. Радиация останется НА МЕСТЕ. Будут локальные местные очаги радиационного заражения. А мегатонные бомбы поднимают ее высоко и разносят далеко (и даже нам достанется!). Ну и смысл в мегатонных грязных бомбах?
Ну, а что нам предлагает "Рябь"?
А "Рябь" нам предлагает "чистое" многомегатонное ядерное оружие. Да, там тоже будет наведенка, если взорвать у поверхности. Но наведенка без продуктов деления - это "выброшенные деньги". Фигня полная!
То есть.
Почему технология "Рябь" в в (самом своем лучшем виде, я уверен что элементы ее есть во всех современных зарядах в той же W-80 мы это отчетливо видим) не пошла?
Она такой как родилась, во всех отношениях не интересна военным.
Опять загибаем пальцы.
Заряды слишком мощные (чем меньше мощность заряда, тем эффект технологии ниже). Он не попадает в 100-10 кт.
Такой заряд плох по плотностным характеристикам (иголку-боеголовку из нее сделать сложно)
И он неустранимо "чист". Он создает мало радиации (даже при наземном взрыве).
Ну и нафик нам такое стратегическое оружие?
Ну а высокая удельная мощность (10 кт/кг вместо 1 кт/кг)? А это настолько ценное, решающее преимущество?
В чем, собственно, преимущество? Даже самые первые атомная бомбы при 0.02 кт/кг (20 кт в тонной бомбе) уже было достаточно для военных (выше крыши!). Ну, а значение в 1 кт/кг - это по-сути "мы и не мечтали!"
Ну да.
Есть ОТДЕЛЬНЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ задачи где может быть 10 кт/кг - имеет значение. Как и радиационная невинность, чистота заряда.
Но это не магистральное направление для СТРАТЕГИЧЕСКОГО ЯО. Спецзадаци, специзделие... Может быть.
Но массовый, основной заряд это что-то типа W-88.
Грязное, хищное-компактное, в 1 кт/кг мощностью в 100-килотонном диапазоне.
И это - ОПТИМУМ. Предел совершенства.
Картина маслом у меня именно такая на сегодняшний момент.
То есть целостная и объясняющая почему "Рябь" осталась "неизвестна массам".
Как тот суслик.
Мы ее не видим. А она - есть!