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

Д.В.А.> Действительно ли бериллий может использоваться во вторичном узле нейтронного заряда?

> небольшое рассуждение приводит к выводу, что нейтронная бомба была не более чем вторичным термоядерным зарядом с подавлением деления, где бериллий (сильный умножитель нейтронов) заменял делящийся уран в тампере.

Да глупость какая. Толку ли от бомбы с "бериллиевыми" нейтронами против масс танков?

zve1> Может я и ошибаюсь, золото активируется термоядерными нейтронами и по образовавшимся продуктам деления можно определить, что термоядерная реакция была. Для этого там и был золотой слой.

Для излучения.

zve1> Его вероятно можно заменить, скажем вольфрамом.

Без потери качества нельзя.

G.5.> Так что при р.имплозии ты только сильно сожмешь ТЯ горючее, но тебе еще нужно его сильно нагреть, и вот тут на сцену выходит СВЕЧА зажигания.

В Майке как работала свеча зажигания? В Золотом ТИС как удалось поджечь твердое термоядерное горючее?

Вот здесь упомянута реакция 6Li+n только в том случае, если есть 6Li в термоядерном горючем. А если его нет, как свеча зажигания будет поджигать D+D?

Здесь сказано о температуре 10 кэВ.

Свеча зажигания необязательный элемент вторичного узла.



Вы не правы со своей температурой. Температура зажигания зависит от плотности топлива, степени сжатия.

Если у нас есть средства сжатия топлива до очень высоких плотностей, то остается проблема инициирования (воспламенения). Как это следует из расчетов, потери излучения таковы, что температура инициирования в дейтерии низкой плотности (т. е. у < 30) равна около 25 кэВ. Эта температура слишком высока для инициирования даже посредством атомной бомбы. Однако при увеличении плотности топлива достижение воспламенения становится легче. Например, если плотность достаточно велика, так что большая часть энергии нейтронов, произведенных в реакции синтеза, выделяется в топливе, температура инициирования снижается до 10 кэВ. Еще большее снижение получается при достижении большего сжатия топлива до точки, когда оно становится непрозрачным к своему собственному излучению.
Подытоживая сказанное, отметим, что очень высокое сжатие является основным условием успешного инициирования и горения инерциально удерживаемых термоядерных топлив: коэффициент сжатия должен быть достаточно велик, чтобы и время саморазогрева (в фазе инициирования), и время горения (в фазе горения) были достаточно коротки, по сравнению со временем удержания. Проблема заключается в том, что высокое сжатие очень трудно реализуемо на практике. Как это следует из экспериментов, сжатие малых количеств изотопов водорода до плотностей, больших в 30 раз плотности в твердой фазе, уже находится на пределе достижимого с помощью химической взрывчатки. Поэтому при применении данного метода невозможно получение сжатия на уровне 100-300 в больших количествах дейтерия. Необходимо изобрести метод, использующий заряды на делении.
После многих безуспешных попыток спроектировать водородную бомбу в 1951 г. Теллер и Улам (США) и в 1954 г. независимо А. Д. Сахаров и Я. Б. Зельдович (СССР) открыли метод достижения очень высоких степеней сжатия. Основа этого метода состоит в использовании рентгеновских лучей, рожденных ядерным зарядом первой ступени, для сжатия и инициирования физически отдельной вторичной ядерной сборки, содержащей термоядерное топливо.

 

G.5.> Там серебряно-цинковые аккумы, надежны, долговечны, компактны, имеют большую емкость.
G.5.> Стоят на стеллажах, отдельно от бомб, раз в полгода подзаряжаются.

Какой смысл с этим возиться, обслуживать, подзаряжать, хранить отдельно, когда есть давно опробованные решения для питания мозгов боеприпасов: разогревный химический источник, ампулированная батарея, пороховой турбогенератор?
Любое из этих устройств хранится дольше, чем будет храниться сама бомба, не требует никакого обслуживания, и без активации, которое является одной из ступеней предохранения боеприпаса, не выдает напряжения, соответственно может спокойно храниться полностью подключенное прямо внутри боеприпаса, он всё равно при этом будет обесточен.

G.5.> при взрывном обжатии пита плутония в центре развивается температура порядка – 30 000 градусов

Вот уж нет. От силы несколько сотен градусов там будет до запуска ядерной реакции. И именно в таких условиях и должен сработать нейтронный инициатор. 30тысяч градусов там будет уже когда ядерная реакция вовсю пойдет. Инициация классического "урчина", который ты описываешь, ударно-волновая. Там под воздействием ударной волны разрушается изолирующая альфа-излучение мембрана и два компонента, альфа- и нейтронный излучатель, смешиваются

G.5.> А с нейтронными трубками экспериментировали в середине 60-х, и в итоге они не нашли широкого применения, т.к. не давали осязаемого преимущества в сравнении с радиоизотопными «запалами»,

Ну опять же не так. У радиоизотопного инициатора есть несколько серьезных недостатков:

1. Радиоизотопный источник греется, что требует организации теплоотвода из пита, либо его хранения в разобранном виде отдельно от заряда. На минуточку как выглядит слиток плутония-238 если не организовать теплоотвод:

Из него не просто так радиоизотопные грелки для космической техники делают.
Кроме того изотоп имеет свойство распадаться что требует такие источники менять, а это опять же требует разборного пита. Ладно еще если он простецкий, как у Толстяка, но если там левитирующее ядро, подвешенное на спицах, то задолбаешься такое разбирать и собирать.

2. Производство плутония-238 или полония - отдельное хлопотное производство требующее значительных средств. И оно будет требоваться не только для производства новых бомб, но и для поддержания старых в боеготовом состоянии.

3. Изотопный источник с весьма ощутимой вероятностью сработает не только при штатном, но и при нештатном подрыве имплозионной схемы, например при пожаре, аварийном или случайном сбросе, авиакатастрофе. Это ставит вопросы по ядерной безопасности и делает хранение боеприпаса с полностью собранной имплозионной схемой нежелательным

Эти три недостатка противоречат концепции "деревянной бомбы", к которой требуют стремиться военные: необслуживаемого, безопасного, и одновременно максимально боеготового, требующего минимум операций для приведения в боевое состояние боеприпаса. В идеале - только разблокировки, кодовой(ввод кода разблокировки) и механической(выдергивание каких-нибудь чек при подвеске к носителю или сбросе с него).

Всё то "колдовство", которое производят над спецбоеприпасами "глухонемые" - это необходимое зло, и с развитием этих боеприпасов перечень и сложность этих операций сильно подсократились, и время подготовки боеприпаса к выдаче на применение так же сильно сократилось. И значительно частью - в том числе и благодаря переходу на внешние управляемые нейтронные инициаторы

Следующая группа недостатков касается эффективности и характеристик ядерного заряда:

4. Изотопный инициатор активируется сходящейся ударной волной в имплозионной схеме и, соответственно, занимает место в центре заряда. На самом деле это не плюс, а серьезный минус, т.к. в центр заряда хотелось бы поставить несколько иное устройство: не инициатор, запускающий реакцию, а термоядерный бустер, который работает в более жестких условиях, уже после начала ядерной реакции, и дает намного большую добавку нейтронов, причем термоядерных, ощутимо разгоняя ядерную реакцию и увеличивая её энергетический выход либо уменьшая потребное количество плутония в ядре и массу требующейся инертной оболочки. Но эту капсулу с дейтерием и тритием можно поставить только в то же место заряда, которое требуется для изотопного нейтронного инициатора.

5. Из-за завязки срабатывания инициатора на подход ударной волны, он срабатывает именно когда до него дойдет ударная волна, а не когда это наиболее оптимально для максимального энерговыхода заряда. Это немного разные моменты, поэтому желательно иметь не зависящий от ударно-волновых процессов в пите инициатор который управляемо сработает именно в самый оптимальный момент.

Ну и вопрос безопасности:
6. При теоретическом хищении ядерного заряда перед похитителями заряда с внешним нейтронным инициатором стоит намного более сложная задача: нужно не только обеспечить правильный подрыв имплозионной схемы, но и знать тайминг срабатывания нейтронного инициатора, и вовремя нейтронный инициатор активизировать, то есть обладать познаниями, причем практическими, на уровне конструкторов ядерных боеприпасов. При этом штатные мозги заряда возможно защитить электронной блокировкой так, что их использовать не получится, равно как не получится достать из них требуемую для разработки своей схемы управления подрывом информацию. Да и внутри самого нейтронного инициатора тоже могут быть элементы кодовой блокировки, которые не позволят его использовать как есть, а разобрать и собрать его так, чтоб оно потом работало, и убрать из него блокировочные схемы - это надо хорошо знать, как это работает и иметь соответствующую техническую базу.

Ну а из-за того, что схема с бустингом и внешним инициатором требует уменьшенного количества делящегося вещества, то и собрать более простую бомбу тоже не получится: делящегося вещества на критическую массу не хватит.

Поэтому таки повсеместно перешли на внешние нейтронные инициаторы. Даже у северокорейцев он на их ядерном заряде виден:

Fakir> Да глупость какая. Толку ли от бомбы с "бериллиевыми" нейтронами против масс танков?

Вы имеете ввиду, если термоядерный нейтрон попадёт в бериллий, то на выходе появится два нейтрона с другой слабой энергией и от них толку не будет?

Используя бериллиевые нейтроны возможно как-то увеличить выгорание уранового тампера?
Например, между термоядерным горючем и тампером разместить слой бериллия при попадании термоядерных нейтронов в бериллий их количество увеличивается и повышается вероятность деления ядер урана?

G.5.>> при взрывном обжатии пита плутония в центре развивается температура порядка – 30 000 градусов
U235> Вот уж нет. От силы несколько сотен градусов там будет до запуска ядерной реакции.


Тонкий намёк (чисто общее направление): кавитация.

U235> Кроме того изотоп имеет свойство распадаться что требует такие источники менять

Посмотри период полураспада 238-го, и прикинь возможные сроки замены.

U235> Производство плутония-238 или полония - отдельное хлопотное производство требующее значительных средств. И оно будет требоваться не только для производства новых бомб, но и для поддержания старых в боеготовом состоянии.

Кол-во для нейтронных инициаторов смешное. На космические РИТЭГи ушли сотни кг (поэтому в этом веке NASA уже покупали у нас). Но те граммы на бомбы наделать нет проблем, и на два века запасов хватило бы.

Разумеется, изотопный источник маловероятен (как минимум в чистом виде), но это всё не те проблемы.

U235> 3. Изотопный источник с весьма ощутимой вероятностью сработает не только при штатном, но и при нештатном подрыве имплозионной схемы, например при пожаре, аварийном или случайном сбросе, авиакатастрофе.

Там есть ряд других хитрых предохранительных механизмов.

Д.В.А.>> О каком термоядерном горючем идёт речь? Дейтерид природного лития подойдёт? Необходимый режим горения, что это?
U235> Может даже обедненный по литию-6 дейтерид лития. Или даже дейтерид бериллия или натрия, где трития вообще не будет

Легче зажечь термоядерный модуль, содержащий дейтерид лития (6LiD), но при этом образуется больше остаточного трития, т. е. не сгоревшего в процессе взрыва.

Источник: Васильев А. П. и др. Ядерные взрывные технологии: эксперименты и промышленные применения. — 2017 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома

 

После прочтения этой фразы мне кажется вы правы. А процесс обеднения природного лития дорого стоит? Выделенный литий-6 можно отправить на создание дейтерида лития-6?

Д.В.А.> После прочтения этой фразы мне кажется вы правы. А процесс обеднения природного лития дорого стоит? Выделенный литий-6 можно отправить на создание дейтерида лития-6?

Да собственно так и делается. Все равно для нормальных боеприпасов требуется обогащенный по Li6. Соответственно на обогатительном предприятии образуется два продукта: - обогащенный Li6, и отходы, которые в него не вошли. Это и есть обедненный литий

U235> Это и есть обедненный литий

Дейтерид лития-6 имеет теоретическое максимальное удельное энерговыделение 64 кт/кг.
Дейтерид природного лития имеет теоретическое максимальное удельное энерговыделение 38-40 кт/кг.
Какое может быть теоретическое максимальное удельное энерговыделение у дейтерида обедненного лития?

64 кт/кг ... 40 кт/кг.
Д.В.А.> Какое может быть теоретическое максимальное удельное энерговыделение у дейтерида обедненного лития?

Ну это ж школьная задачка про "два с половиной землекопа"!

(40 - 1/7 * 64) * 7/6 = 36

— Слава Великому Арифметику! ©

Почти никакой разницы.

Д.В.А.> Используя бериллиевые нейтроны возможно как-то увеличить выгорание уранового тампера?

Термоядерный нейтрон выбивает из урана примерно на один нейтрон больше, чем "остывший".
Так что бериллий нейтронов не добавит.
То на то, примерно. На первый взгляд.

U235>> .... Или даже дейтерид бериллия или натрия, где трития вообще не будет
A.F.> Почему это трития не будет. В реакции: d + d → t + p + 3.25 МэВ, образуется тритий.

Там сказано не про полное устранение тритиевой активности, а про снижение.

U235> Или даже дейтерид бериллия или натрия, где трития вообще не будет

Я сейчас обратил внимание, что литий-7 тоже может быть источником трития. Скажите пожалуйста какое максимальное удельное энерговыделение у дейтерида бериллия и дейтерида натрия, а также какая плотность у дейтерида натрия?

zve1>> Его вероятно можно заменить, скажем вольфрамом.
Fakir> Без потери качества нельзя.
А почему? Какие аргументы?

A.F.>> "Интересно девки пляшут, по четыре штуки вряд". Откуда эта инфа, и есть хоть какие-то ссылки на источник информации?
G.5.> В сети море информации по нейтронным генераторам, это и открытые патенты, и статьи в академических журналах, и книги

Я думал у тебя есть какая-то конкретная информация, но все на уровне догадок, как и у меня.
Естественно и понятно, что нейтронный запал (НЗ) с использованием Ро210 был крайне неудобен из-за короткого периода распада Ро210, с периодом полураспада 138,5 суток. Поэтому, логично, что удобнее заменить его более "долгоживущим" альфа-радиоактивным изотопом с достаточной радиоактивностью, или изотопом, при распаде которого образуется такой альфа-радиоактивный изотоп. Известно, что "в США в конце 40-х годов рассматривалась возможность создания нейтронного источника с заменой Ро-210 на более долгоживущий α-активный радионуклид. Основным «кандидатом» на эту роль считался изотоп актиния Ас-227 с периодом полураспада 21,8 лет. Хотя сам Ас-227 является в основном β-распадчиком, его короткоживущий дочерний радионуклид изотоп тория Th-227 находится с ним в радиационном равновесии и является α-распадчиком. Эта программа была частично реализована, и в 1952 году было произведено около 10 г Ac-227 (700 Ки)", но его производство оказалось в то время довольно дорогим, и потребность в нем значительно отпала в связи с появлением ИНИ.
В качестве других кандидатов можно рассматривать, например, а-радиоактивные изотопы Pu238, Cm242, Cm244 и Ро210, получаемые в результате облучения нейтронами нептуния, америция и висмута.
Чем активнее происходит α-распад изотопа, тем меньше его требуется для НЗ, но такой изотоп имеет очень короткий период полураспада, например Ро210 период полураспада 138,5 суток), или Кюрий-242 (период полураспада 162,8 суток) и сильно разогревается, что требует очень частой замены и очень не удобно. С другой стороны изотопы с большим периодом полураспада, лучше подходят для этой цели, например, Pu238 (период полураспада 87,7 года), но они менее активны, и их требуется больше, и, наверно сложнее изготовить эффективные и малогабаритные НЗ с их использованием. Оптимальный вариант находится где-то по середине, с использованием изотопов с периодом полураспада до около 1-2 десятков лет. В качестве таких кандидатов можно рассматривать такие а-радиоактивные изотопы, как, например, Кюрий 244 (Cm244, с периодом полураспада 18,11 года). Также, определенную роль играет сложность и стоимость получения такого изотопа.

U235>>> .... Или даже дейтерид бериллия или натрия, где трития вообще не будет
A.F.>> Почему это трития не будет. В реакции: d + d → t + p + 3.25 МэВ, образуется тритий.
Д.В.А.> Там сказано не про полное устранение тритиевой активности, а про снижение.

Перичитай еще раз вынимательно написанное. Там написано, что не снижение, а что трития вообще не будет

.... Или даже дейтерид бериллия или натрия, где трития вообще не будет

 

A.F.> Перичитай еще раз вынимательно написанное. Там написано, что не снижение, а что трития вообще не будет

Я писал про первоисточник - книгу.

Д.В.А.> Выделенный текст это правда?

Квадратичная зависимость критмассы от сжатия работает только для систем без отражателя. Поэтому в системах на топливном плутонии с берилиевым отражателем реальные критмассы цилиндрического праймера не менее 9-12 кг.