Термоядерная (водородная) бомба

[Евгений Машеров]

DimaM в сообщении #1202122 писал(а):

Длина свободного пробега нейтронов в уране сантиметров 10. Какая там толщина оболочки?

Для испытания Castle Bravo (1954) известно, что толщина урановой оболочки была 2.5 см. При этом взрыв оказался более мощным, чем ожидалось, 15Мт вместо 4-8 Мт по расчёту. Это связали с тем, что вместо чистого лития-6, который, поглощая нейтрон, превращается в тритий+альфа-частицу, использовалась обогащённая им смесь из 40% лития-6 и 60% лития-7. Тот вместо того, чтобы, как ожидалось, превращаться в литий-8, который через несколько секунд распадался бы на две альфа-частицы, превращался в тритий, альфа-частицу и нейтрон. Энергия при этом поглощалась, но дополнительный нейтрон участвовал в реакции распада урановой оболочки.

[Моня]

fred1996 в сообщении #1201962 писал(а):

Так мне более всего интересно в этом разрезе, какая часть энергии более выделяется.
Энергия синтеза в легкой оболочке или энергия деления в тяжелой.
Наверное однозначно ответить не получится.
Все зависит от изначального соотношения масс этих оболочек

Однозначно ответить не получится. Так как энергетический баланс зависит от многих факторов. И тут даже не главное соотношение масс лёгкой и тяжёлой оболочек. Фактически бомба, представляет собой термоядерный реактор с инерционным удержанием плазмы. До тех пор, пока ускоряется внешняя тяжёлая оболочка, и объём плазмы не стал больше критического, реакция синтеза идёт. Если больше, то нет. Естественно, при таких условиях может прореагировать только часть массы лёгкой оболочки. Именно поэтому, так важна именно плотность внешней, тяжелой оболочки. Поэтому ее, выгодно делать из свинца, ртути, золота, или урана 238. Кроме того, часть энергии получается в результате прямого деления урана 238. Часть нейтронов, образовавшихся при этом, возвращается в оболочку дейтерида лития и используется для синтеза трития. Это увеличивает энергетический выход реакции синтеза и количество нейтронов, которые участвуют в процессе деления. Этому же способствует нагрев тяжелой оболочки (пока она ещё не успела разлететься) и сжатие плазмы (которой уже стала лёгкая оболочка). Конечно же, далеко не вся оболочка из урана 238 вступает в реакцию с нейтронами, большая часть просто разлетается (выполнив свою функцию балласта). Разумеется, сейчас уже существуют мат. модели и методики расчёта энергетического баланса для любой подобной конфигурации. Но именно это и является одним из ядерных секретов, а вовсе не схема устройства бомбы.

[fred1996]

Моня
Собственно это примерно то, что я хотел услышать.
Сейчас у меня пока складывается такая картина.
Ядерные бомбы уже вовсю испытывали мы и американцы в 50-е годы.
Мне же сейчас подсовывают публикации не ранее начала 60-х.
Возникает вопрос, были ли такие публикации ранее в открытых изданиях?
Далее приводятся ссылки на слегка специализированные.
То есть в обычных ВУЗах, в том числе и моем, ничего про трехсоупенчатость не преподавалось.
Нас учили, что термояд это в чистом виде первый две фазы без каких-бы то ни было оболочек. Что есть неуправляемый термояд, и есть управляемый термояд.
И никакой принципиальной разницы между ними нет.
Я бы мог посетовать на свою забывчивость. Но у меня эта история тесно связана с днем рождения моего приятеля тоже теоретика. Я даже год помню - 1987.
Нас теоретиков там было несколько человек.
И вот отец этого парня рассказывает эту историю в деталях. Все с интересом его слушали, поскольку для всех это был сюрприз.
И далее возникают следующие вопросы.
Если во внешней оболочке использовался не уран, то на что так сетовали японцы в 50-е, когда жаловались на радиоактивное заражение от испытаний русских и американцев?
И далее совсем не секрет, что поле испытаний царь бомбы наш крайний север, большая часть северных территорий Канады и даже по слухам северные районы Шотландии страдали от радиоактивных осадков десятилетиями после этого взрыва? В СССР у северных народов было резкое падение поголовья скота из-за регулярного заражения ягеля радиацией.
Я думаю это потому, что все-таки внешняя оболочка была урановая ( о чем нам расказывал сотрудник Харитона), а вовсе не свинцовая. А свинцовую оболочку могли придумать для отмазки от канадцев. Мол мы не такие сволочи.
Ну и основное.
Первый этап -взрыв атомного запала требуется для разогрева легких элементов, чтобы возможна была реакция синтеза. Пусть при этом не все вещество участвует в полезной рекации, но при этом рождается большое чисто нейтронов, которые способны расщепить ядра урана третьей оболочки. При использовании одного нейтрона можно либо расщепть ядро урана, либо организовать синтез например ядра лития. При этом энергия от расщепления примерно в 10 раз превосходит энергию от синтеза.
В исходном материале, как утверждается, масса урановой оболочки примерно в 10 раз превосходит массу легких веществ. То есть число изначальных ядер вообще почти в тысячу раз меньше. Ну и спрашивается, зачем тогда ловить блох ( нейтроны от распада ядер урана), чтобы увеличит КПД реакции синтеза на доли процента, вместо чего можно просто нафигачить урана во внешнюю оболочку, чтобы максимально использовать все полученные при синтезе нейтроны. Это именно то, что нам и объяснил тогда отец моего приятеля.
И далее, Сахаров в то же время предлагал соорудить торпеду с гигатонной бомбой.
Мне кажется, что такая бомба уже никак не может быть построена на реакции синтеза. А вот простая трехступенчатая бомба с требуемой урановой оболочкой весьма простое решение.

[madschumacher]

fred1996 в сообщении #1202241 писал(а):

Если во внешней оболочке использовался не уран, то на что так сетовали японцы в 50-е, когда жаловались на радиоактивное заражение от испытаний русских и американцев?

Вики в статье про Новую Землю писал(а):

С 21 сентября 1955 года по 24 октября 1990 года (официальная дата объявления моратория на ядерные испытания[17]) на полигоне было произведено 132 ядерных взрыва: 87 в атмосфере (из них 84 воздушных, 1 наземный, 2 надводных), 3 подводных и 42 подземных. Среди экспериментов были и очень мощные мегатонные испытания ядерных зарядов, проводившиеся в атмосфере над архипелагом.

По Вашему, все ядерные испытания, за исключением Царь-Бомбы, пахли цветочками и вообще были полезны для здоровья, способствовали улучшению цвета ауры, силы потенции и размера аппетита, а также заменяли месяцы интенсивной уринотерапии?
И вообще, что, Новая Земля -- это единственный источник радиоактивного загрязнения в те годы?

fred1996 в сообщении #1202241 писал(а):

И далее совсем не секрет, что поле испытаний царь бомбы наш крайний север, большая часть северных территорий Канады и даже по слухам северные районы Шотландии страдали от радиоактивных осадков десятилетиями после этого взрыва?

Ну вообще в Северном Полушарии достаточно много объектов, которые могли (и могут) создавать заражение местности. А учитывая, что в начале ядерной эпохи о безопасности пеклись меньше, то от этой безалаберности достаточно долго страдали все, почти без исключений.

fred1996 в сообщении #1202241 писал(а):

В СССР у северных народов было резкое падение поголовья скота из-за регулярного заражения ягеля радиацией.

Уточняйте какие именно народы, т.к. не надо забывать про ВУРС, Течу, сбросы ГХК в Енисей (по которым его и засекли ), ну и собсна, всевозможные испытания... Короче, весело тогда было...

[Евгений Машеров]

По пунктам:
1. Самый ранний источник, который я нашёл, и в котором говорится о трёхступенчатости - учебник по ЗОМП 1966 года. Правда, он ДСП, в отличие от более поздних изданий, но это курс подготовки офицера, то есть не только выпускники военных училищ, но и все, проходившие военную кафедру (а тогда это практически все университеты, технческие и медицинские ВУЗы и некоторые другие), должны были его изучать.
Так что незнание можно объяснить лишь тем, что данную главу "пролистывали". Безусловно, были и более ранние издания, в том числе и общедоступные.
2. Первые термоядерные бомбы испытывались с урановой оболочкой. Необходимость этого вызвана была тем, что физика процесса третьей ступени была понятна лишь приблизительно, и без натурных экспериментов обойтись было невозможно. После подтверждения работоспособности уже можно было обходиться без таких опытов, проверяя лишь срабатывание первых двух ступеней. Этому отказу сильно способствовали инциденты с радиоактивным заражением, в том числе гибель экипажа "Счастливого Дракона" в 1954 и другие. Стали испытывать "чистый", без урановой оболочки, вариант, предполагая, что в боевом, при необходимости, можно будет использовать уран. Сама эта необходимость была не безусловна - удары по глубокому тылу противника могли сопровождаться сильным заражением, а в полосе наступления своих войск оно было нежелательно. Поэтому в США были, например, два варианта одной бомбы - 25 Мт с оболочкой и 10 Мт "чистая" ("оружие возмездия" и "наступательная").
3. Однако заражение создаётся и "чистой бомбой". Прежде всего, там есть плутониевый и/или урановый "запал" (или даже два - обжимаемый взрывом плутониевый шар для создания потока гамма-лучей, разогревающих полиэтилен для создания давления и потока нейтронов для превращения лития в тритий, и урановый-235 стержень-сердечник внутри слоя дейтрида лития, под действием этого же потока нейтронов распадающийся и создающий потребную температуру). Затем "неактивные" части (вольфрам, сталь, свинец) имеют малую вероятность поглотить нейтрон, но ненулевую, и какой-то вклад в заражение могут внести. Наконец, сам взрыв может быть наземным, воздушным низковысотным, подводным или подземным с выбросом, так что заражение создаётся грунтом или водой.

[profrotter]

Тема закрыта в связи с выходом за рамки физического раздела и развития оффтопика