Сильное звено/слабое звено
Механизм ядерного взрыва «сильное /слабое звено» и «зона отчуждения» — это тип механизма безопасности, используемый в механизмах взведения и стрельбы современного ядерного оружия . [ 1 ]
Механизм безопасности начинается с ограждения электронных и механических компонентов, используемых для взведения и запуска ядерного оружия, механическим и электрическим изолирующим барьером, энергетическим барьером . [ 2 ] который окружает и определяет зону отчуждения . Он изолирован от механических, термических и электрических повреждений (таких как статическое электричество , молния или пожар ). [ 3 ]
Между зоной отчуждения и собственно детонаторами используется нормально разомкнутый механизм связи, например переключатель со встроенным двигателем для его активации. Система взведения должна активировать переключатель, чтобы соединить цепи зажигания с детонаторами оружия. Это отключение, требующее срабатывания механизма постановки на охрану, называется сильной связью .
возможно В результате аварии (взрыв ракеты , авиакатастрофы , аварии при перемещении оружия) разрушение оружия и нарушение целостности зоны отчуждения. В качестве механизма безопасности слабое звено в систему встроено и . Это набор компонентов, предназначенных для отказа при меньших нагрузках (тепловых, механических и электрических), чем сильные звенья, и предотвращает попадание сигналов от сильных звеньев в детонаторы. Слабое звено разрывает связь с детонаторами до того, как сильное звено может быть нарушено и выйти из строя в результате аварии: к тому времени, когда сильные звенья выходят из строя, оружие уже оказывается окончательно неработоспособным. [ 2 ] Сильные звенья и последующие слабые звенья намеренно расположены рядом, чтобы они находились в одинаковых условиях окружающей среды. [ 4 ] : 71
В следующей таблице суммированы последствия режимов отказа в сильных и слабых звеньях:
| Состояние сильной ссылки | Состояние слабого звена | |||
|---|---|---|---|---|
| Нетронутый | Не удалось (открыть) | Не удалось (закрыто) | ||
| Нетронутый | Нет сигнала | Ни один сигнал не прошел через энергетический барьер | Ни один сигнал не прошел через энергетический барьер (и открыты слабые связи) | Это состояние создано так, чтобы быть невозможным |
| Сигнал к стрельбе | Преднамеренный взрыв | Неисправные слабые звенья предотвращают детонацию | ||
| Неуспешный | Открыт (нет сигнала) | Это состояние создано так, чтобы быть невозможным | Ни один сигнал не прошел через энергетический барьер (и открыты слабые связи) | |
| Закрыто (проходит сигнал, даже если он неправильный) | Неисправные слабые звенья предотвращают детонацию, несмотря на сигнал от неудачно замкнутых сильных звеньев. | |||
Сильные ссылки
[ редактировать ]Сильные связи, по крайней мере, в ядерном оружии США, всегда реализуются в виде электромеханических систем, таких как переключатели с электроприводом. [ 2 ] Существует два основных требования: при работоспособности никогда не позволять недействительным сигналам проникать через энергетический барьер и никогда не давать сбоев таким образом, чтобы мог сигнал пройти через барьер до того , как слабые звенья внутри зоны отчуждения также выйдут из строя.
Устройства MC2935 и MC2969 представляли собой два одинаковых устройства на основе вращающегося соленоида , действовавшие соответственно как «траектория» (передача сигнала только тогда, когда физическое движение ракеты указывало на правильный запуск) и «намерение» (сигнализация о том, что детонация желательна для оператор) сильные связи. [ 2 ] : 6
Устройство сильной связи механического предохранительно-взводного устройства (MSAD) использовало небольшую гранулу чувствительного бризантного взрывчатого вещества для срабатывания большего заряда нечувствительного бризантного взрывчатого вещества. Обычно пуля удерживалась вдали от основного заряда и физически перемещалась на место только тогда, когда сильное звено активировалось действительным входным сигналом и взрывалось механическим «ударником». У MSAD также было слабое звено: пуля могла сгореть или безвредно взорваться при пожаре, когда ее не было на месте, и тогда нечувствительная взрывчатка вообще не могла быть взорвана.
Несколько прочных звеньев можно использовать последовательно, что при правильном проектировании увеличивает коэффициент запаса прочности. [ 5 ] : 44 . Ядерная бомба B61, например, заблокировала сильное звено траектории за сильным звеном намерения. До тех пор, пока не будет отправлен правильный уникальный сигнал намерения, уникальный сигнал траектории даже не будет представлен на входы сильной связи траектории. [ 5 ] : инжир. 44
Уникальные сигналы
[ редактировать ]
Сильные связи реализуют механизм, при котором только одна, уникальная форма энергии может попасть в зону отчуждения. Эта энергия закодирована как уникальный сигнал : последовательность «событий», которые должны произойти по точному и заранее заданному шаблону, чтобы связь активировалась. Этот шаблон специально разработан таким образом, чтобы его случайное возникновение было крайне маловероятным. [ 6 ] : 18 Валидность шаблона проверяется дискриминатором . В некоторых устройствах, известных как дискриминаторы с одиночной попыткой, неправильный шаблон событий приводит к тому, что устройство выходит из строя: оружие не может быть перезагружено и выстрелено дистанционно. Дискриминаторы «множественной попытки» можно сбросить удаленно. Сильное соединение с однократной попыткой может иметь последовательность событий из 24 событий, тогда как устройство с множественной попыткой может иметь больше событий: у MC2969 их было 47. [ 7 ] : 54 .
Уникальные шаблоны сигналов всегда были одинаковыми для данного дискриминатора сильной связи и не были секретными или засекреченными: они были разработаны только в целях безопасности, а не безопасности. [ 8 ] : 5,37 . Каждое сильное звено имело свой сигнал, чтобы избежать возможности синфазного сбоя .
Были использованы уникальные сигналы, поскольку было признано, что невозможно полностью изолировать сильную связь от любых источников электрического тока в «аномальной среде» (например, при разваливающемся самолете). Закодировав единственный действительный сигнал как уникальный образец информации, был введен принцип безопасности «несовместимости»: сигнал «несовместим» со всей другой электрической энергией, поскольку информация, составляющая уникальный сигнал, не присутствует ни в каких других компонентах. (например, сигнальные буферы или хранилище). Поэтому не требуется доказывать, что канал, по которому передается UQS, имеет безопасный ответ. Необходимо доказать безопасное поведение только генератора сигналов и сильного звена до тех пор, пока слабые звенья не сделают оружие инертным. [ 7 ] : 1 .
Критически важно для поддержания этой безопасности, дискриминатор сильной связи должен быть единственным местом во всей системе, где принимаются «решения», и каналу передачи никогда не должно быть разрешено сохранять информацию о событиях, обрабатывать несколько событий одновременно или изменять порядок событий. . Это может позволить одному действию генерировать несколько сигнальных событий. [ 7 ] : 38 Кроме того, все события должны обрабатываться одинаково: в противном случае происходит предварительное сохранение знаний UQS и смещение канала. [ 7 ] : 35 События можно отправлять или получать в любом формате (например, в цифровом виде, в виде уровней напряжения, механически и т. д.) при условии соблюдения этих условий; Преобразование формата также разрешено при условии, что переводчики передают каждое событие перед обработкой следующего. [ 7 ] : 37
Уникальные сигналы обычно кодировались как последовательности двоичных данных (хотя, строго говоря, данные не обязательно были двоичными, считалось, что более длинная последовательность перевешивается более простыми реализациями). Уникальные сигналы были тщательно разработаны, чтобы иметь статистические свойства, которые вряд ли могли бы возникнуть непреднамеренно, а также были разработаны для передачи не только электрически посредством напряжения или широтно-импульсной модуляции , но также механически (например, двухтактный стержень), оптически или пневматически. [ 7 ] : 6 События описываются в алфавитном порядке, а не в цифрах (например, 0 и 1 ), чтобы избежать путаницы с конкретными физическими сигналами; последовательность из двух событий будет иметь события «A» и «B». [ 7 ] : 30
Примеры статистических недостатков, которые подрывают свойства безопасности, включают симметрию последовательности, периодичность, повторяющиеся события, дисбаланс между событиями (событийный баланс: почти равное количество событий «А» и «В»), дисбаланс между парами (парный баланс: «). AA», «AB», «BA» и «BB» должны встречаться почти одинаково) и корреляции с другими уникальными сигналами (поскольку это позволит событиям из другого UQS исказить этот сигнал). [ 7 ] : 30 [ 6 ] : 18
Тестирование сигналов
[ редактировать ]
Тестовые и тренировочные сигналы, которые когда-либо будут передаваться оружию, также были тщательно выбраны как статистически слабые уникальные сигналы, которые также будут проверять целостность системы передачи сигналов. Это было сделано для того, чтобы тестовый сигнал никогда нельзя было принять за подлинный сигнал, который имел бы сильные статистические свойства. Таким образом, тестовый сигнал будет сильно отличаться, и его никогда нельзя будет принять за действительный UQS. [ 7 ] : 30
Для тестирования уникальных генераторов сигналов использовались такие устройства, как компаратор сигналов CM-458/U (который тестировал авиационные контроллеры DCU-201 или DCU-218, которые передавали уникальный сигнал на сильную линию намерения оружия MC2969). который будет проверять правильность сигналов, которые будут переданы в сильную ссылку. CM-458, созданный компанией Sparton Technology , проверял напряжение, ширину импульса и последовательность сигналов в соответствии с фиксированной последовательностью для сильной линии связи и был установлен на пилоне самолета , чтобы также проверить проводку самолета. [ 8 ] : 5
Слабые звенья
[ редактировать ]Слабые звенья, следующие за сильными, рассчитаны на выход из строя раньше, чем сильные звенья. Существует много видов слабых звеньев, которые чувствительны к различным условиям, включая термические, электрические или механические проблемы. Некоторые слабые звенья представляют собой специальные устройства, вставленные в пути прохождения сигнала и функционирующие только как слабые звенья, а другие также могут быть критически важными частями оружия, предназначенными для выхода из строя при определенных условиях.
Примером слабого звена, чувствительного к температуре, являются конденсаторы в запальной установке, которые заряжаются, а затем разряжаются для срабатывания детонаторов. Они могут быть специально спроектированы так, чтобы выходить из строя при достижении определенной высокой температуры, что не позволит запальной установке взорвать взрывчатку. [ 2 ] : 6
Ограничения
[ редактировать ]Эти механизмы не предотвращают неправильное использование оружия, которое ограничено кодовыми системами Permissive Action Link , или несчастный случай, физически вызывающий инициирование взрывчатых веществ или детонаторов непосредственно из-за чрезвычайно высоких температур, ударных сил или электрических помех, таких как молния. Риск случайной прямой детонации значительно снижается за счет использования нечувствительных бризантных взрывчатых веществ , таких как ТАТБ , детонация которых в результате пожара, удара или электрического тока крайне маловероятна. Хотя ТАТБ может разлагаться или гореть при пожаре, его детонация в результате такого разложения или горения крайне маловероятна.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стивен М. Белловин . «Ссылки на разрешительные действия» . Архивировано из оригинала 30 апреля 2022 г. Проверено 11 марта 2007 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Эллиотт, Грант (12 декабря 2005 г.), «Безопасность и контроль ядерного оружия в США» (PDF) , Программа Массачусетского технологического института в области науки, технологий и общества , заархивировано из оригинала (PDF) 19 июня 2012 г. , получено в 2022 г. 05-07
- ↑ Ссылки на разрешительные действия , Кэри Сублетт, в Архиве ядерного оружия, по состоянию на 11 марта 2007 г.
- ^ DTIC ADA520718: Ядерные вопросы. Практическое руководство , Центр оборонной технической информации , 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с SAND88-2986: Промежуточный отчет о разработке бомб B61-6-8 , Национальные лаборатории Сандии и Национальная лаборатория Лос-Аламоса, 1 мая 1989 г. , получено 9 мая 2022 г.
- ^ Jump up to: а б 23-й симпозиум по аэрокосмическим механизмам , НАСА , 5 мая 1989 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я SAND91-1269: Уникальная концепция сигнала для детонационной безопасности в ядерном оружии (PDF) , Отдел системных исследований, 331, Сандийская национальная лаборатория , 1 декабря 1992 г., заархивировано из оригинала (PDF) 02 марта 2022 г. , получено в 2022 г. -05-07
- ^ Jump up to: а б с Уоррен Г. Мерритт; Дэвид Кестли (1980-06-01), SAND80-1268: Компаратор сигналов CM-458/U , Sandia National Laboratories, doi : 10.2172/5375683 , S2CID 109627865 , получено 9 мая 2022 г.