Термоядерное оружие

Принципиальная схема термоядерного оружия.
Примечание: в некоторых конструкциях используются сферические вторичные обмотки.

1. первая стадия деления
2. вторичная стадия слияния

1. Фугасные линзы
2. Уран-238 («тампер») с футеровкой бериллиевого отражателя.
3. Вакуум («левитирующее ядро»)
4. Тритиевый «наддувный» газ (синий) внутри плутония или урана . полого ядра
5. заполненный пенополистиролом Радиационный канал ,
6. Уран («толкатель / тампер»)
7. Дейтерид лития-6 (термоядерное топливо)
8. Плутоний (« свеча зажигания »)
9. Радиационный корпус (ограничивает тепловые рентгеновские лучи за счет отражения)

Термоядерное оружие , термоядерное оружие или водородная бомба ( H-бомба второго поколения ) — это конструкция ядерного оружия . первого поколения Ее большая сложность обеспечивает ей гораздо большую разрушительную силу, чем ядерные бомбы , более компактный размер, меньшую массу или комбинацию этих преимуществ. Характеристики реакций ядерного синтеза позволяют использовать неделящийся обедненный уран в качестве основного топлива оружия, что позволяет более эффективно использовать дефицитный делящийся материал, такой как уран-235 ( ²³⁵
В
) или плутоний-239 ( ²³⁹
Мог
). Первое полномасштабное термоядерное испытание было проведено Соединенными Штатами в 1952 году, и с тех пор эта концепция использовалась большинством ядерных держав мира при разработке своего оружия.

Современное термоядерное оружие по существу состоит из двух основных компонентов: первой ступени ядерного деления (подпитываемой ²³⁵
В
или ²³⁹
Мог
) и отдельная вторичная ступень ядерного синтеза, содержащая термоядерное топливо: тяжелые изотопы водорода ( дейтерий и тритий ) в качестве чистого элемента или в современном оружии дейтерид лития . По этой причине термоядерное оружие часто в просторечии называют водородными бомбами или водородными бомбами .

Термоядерный взрыв начинается с детонации первой ступени деления. Его температура превышает 100 миллионов Кельвинов , заставляя его интенсивно светиться тепловыми («мягкими») рентгеновскими лучами. Эти рентгеновские лучи заполняют пустоту («канал излучения», часто заполненный пенополистиролом ) между первичным и вторичным блоками, помещенными в кожух, называемый радиационным корпусом, который ограничивает энергию рентгеновских лучей и сопротивляется ее внешнему давлению. Расстояние, разделяющее две сборки, гарантирует, что осколки первичной обмотки деления (которые движутся гораздо медленнее, чем рентгеновские фотоны) не смогут разобрать вторичную обмотку до того, как термоядерный взрыв завершится.

Вторичная ступень термоядерного синтеза, состоящая из внешнего толкателя/тамбера, наполнителя термоядерного топлива и центральной плутониевой свечи зажигания, взрывается под действием энергии рентгеновских лучей, падающей на ее толкатель/тампер. Это сжимает всю вторичную ступень и повышает плотность плутониевой свечи зажигания. Плотность плутониевого топлива возрастает до такой степени, что свеча зажигания переходит в сверхкритическое состояние и начинается цепная реакция ядерного деления. Продукты деления этой цепной реакции нагревают сильно сжатое и, следовательно, сверхплотное термоядерное топливо, окружающее свечу зажигания, примерно до 300 миллионов Кельвинов, запуская реакции синтеза между ядрами термоядерного топлива. В современном оружии, работающем на дейтериде лития, делящаяся плутониевая свеча зажигания также испускает свободные нейтроны, которые сталкиваются с ядрами лития и поставляют тритиевый компонент термоядерного топлива.

Относительно массивный тампер вторичной обмотки (который сопротивляется расширению наружу по мере продолжения взрыва) также служит тепловым барьером , предотвращающим перегрев наполнителя термоядерного топлива, что может привести к ухудшению сжатия. Если тампер изготовлен из урана , обогащенного урана или плутония, тампер захватывает нейтроны быстрого синтеза и сам подвергается делению, увеличивая общую мощность взрыва. Кроме того, в большинстве конструкций радиационный корпус также изготовлен из материала, который подвергается делению под действием быстрых термоядерных нейтронов. Такие бомбы классифицируются как двухступенчатое оружие, и большинство современных разработок Теллера-Улама представляют собой такое оружие деления-синтеза-деления. Быстрое деление тамперного и радиационного корпуса вносит основной вклад в общий выход и является доминирующим процессом, вызывающим радиоактивных продуктов деления выпадение .

До «Айви Майка» , первого в США испытания конструкции термоядерного оружия, операция «Оранжерея» в 1951 году была первой американской серией ядерных испытаний, призванной проверить принципы, которые привели к разработке термоядерного оружия. Было достигнуто достаточное количество деления для ускорения соответствующего термоядерного устройства, и было изучено достаточно для создания полномасштабного устройства в течение года. Конструкция всего современного термоядерного оружия в Соединенных Штатах известна как конфигурация Теллера-Улама по имени двух ее главных разработчиков, Эдварда Теллера и Станислава Улама , которые разработали ее в 1951 году. для Соединенных Штатов с некоторыми концепциями, разработанными при участии физика Джона фон Неймана . Подобные устройства были разработаны Советским Союзом, Великобританией, Францией, Китаем и Индией. Термоядерная Царь-бомба была самой мощной бомбой, когда-либо взорванной.

Поскольку термоядерное оружие представляет собой наиболее эффективную конструкцию оружия с выходной энергетической мощностью более 50 килотонн в тротиловом эквиваленте (210 ТДж), практически все ядерное оружие такого размера, развернутое сегодня пятью государствами, обладающими ядерным оружием, в соответствии с Договором о нераспространении ядерного оружия, является ядерным оружием. термоядерное оружие по схеме Теллера-Улама.

ядерного оружия

Эдвард Теллер в 1958 году

Подробные знания об оружии деления и термоядерного синтеза в той или иной степени засекречены практически в каждой промышленно развитой стране . В Соединенных Штатах такие знания по умолчанию могут быть классифицированы как « данные с ограниченным доступом », даже если они созданы лицами, которые не являются государственными служащими или не связаны с программами вооружений, в соответствии с правовой доктриной, известной как « тайна от рождения » (хотя конституционная авторитет доктрины иногда подвергался сомнению; см. United States v. Progressive, Inc. ). Рожденная тайна редко используется в случаях частных спекуляций. Официальная политика Министерства энергетики США заключалась в том, чтобы не признавать утечку информации о конструкции, поскольку такое признание потенциально могло бы подтвердить точность информации. В небольшом количестве предыдущих случаев правительство США пыталось подвергнуть цензуре информацию об оружии в общественной прессе , но без особого успеха. По данным газеты New York Times , физик Кеннет У. Форд бросил вызов правительственному распоряжению удалить секретную информацию из своей книги « Создание водородной бомбы: личная история» . Форд утверждает, что использовал только уже существовавшую информацию и даже представил рукопись правительству, которое хотело удалить целые разделы книги из опасений, что эту информацию могут использовать иностранные государства.

Хотя официально было опубликовано большое количество расплывчатых данных, а бывшие разработчики бомб неофициально обнародовали большие объемы расплывчатых данных, большинство публичных описаний деталей конструкции ядерного оружия в некоторой степени основаны на предположениях, обратном проектировании известной информации или сравнении с аналогичные области физики ( термоядерный синтез с инерционным удержанием основной пример — ). Такие процессы привели к появлению массива несекретных знаний о ядерных бомбах, которые в целом согласуются с официальными несекретными информационными материалами и соответствующей физикой и считаются внутренне непротиворечивыми, хотя есть некоторые точки интерпретации, которые до сих пор считаются открытыми. Состояние общественной информации о проекте Теллера-Улама в основном сформировалось на основе нескольких конкретных инцидентов, описанных в разделе ниже.

Основной принцип

Основной принцип конфигурации Теллера-Улама заключается в идее, что различные части термоядерного оружия могут быть соединены вместе «поэтапно», при этом детонация каждой ступени обеспечивает энергию для зажигания следующей ступени. Как минимум, это подразумевает первичную секцию, состоящую из бомбы деления имплозивного типа («спусковой крючок»), и вторичную секцию, состоящую из термоядерного топлива . Энергия, выделяемая первичной обмоткой , сжимает вторичную обмотку в процессе радиационной имплозии , после чего она нагревается и подвергается ядерному синтезу . Этот процесс можно было бы продолжить, используя энергию вторичной обмотки для зажигания третьей стадии термоядерного синтеза; Считается , что советская « Царь-бомба » АН602 представляла собой трехступенчатое устройство деления-синтеза-синтеза. Теоретически, продолжая этот процесс, термоядерное оружие сколь угодно высокой мощности . можно создать Это контрастирует с оружием деления , мощность которого ограничена, поскольку в одном месте можно накопить лишь определенное количество топлива деления, прежде чем опасность его случайного превращения в сверхкритическое станет слишком велика.

Одна из возможных версий конфигурации Теллера – Улама.

Остальные компоненты окружает хольраум или радиационный ящик , контейнер, который временно удерживает внутри себя энергию первой ступени или первичного элемента. Внешняя часть этого радиационного корпуса, которая обычно также является внешним корпусом бомбы, является единственным общедоступным прямым визуальным свидетельством конфигурации любого компонента термоядерной бомбы. Были рассекречены многочисленные фотографии внешнего вида различных термоядерных бомб.

Главное – это мысль быть стандартной бомбой деления методом имплозии, хотя, вероятно, с активной зоной , усиленной небольшим количеством термоядерного топлива (обычно 50/50% газообразного дейтерия / трития ) для дополнительной эффективности; термоядерное топливо выделяет лишние нейтроны при нагревании и сжатии, вызывая дополнительное деление. При выстреле, ²³⁹
Мог
или ²³⁵
В
Ядро будет сжато до меньшей сферы специальными слоями обычной взрывчатки , расположенными вокруг него в виде взрывной линзы , инициируя цепную ядерную реакцию , которая приводит в действие обычную «атомную бомбу».

Вторичная обмотка обычно изображается в виде столба термоядерного топлива и других компонентов, обернутых многими слоями. Вокруг колонны сначала находится «толкатель-тампер», тяжелый слой урана-238 ( ²³⁸
В
) или свинец , который помогает сжимать термоядерное топливо (а в случае урана может в конечном итоге сам подвергнуться делению). Внутри находится само термоядерное топливо, обычно форма дейтерида лития , которое используется, поскольку его легче использовать в качестве оружия, чем сжиженный газ тритий/дейтерий. Это сухое топливо при бомбардировке нейтронами производит тритий , тяжелый изотоп водорода , , который может подвергаться ядерному синтезу , вместе с дейтерием присутствующим в смеси. (Более подробное техническое обсуждение реакций термоядерного синтеза см. в статье о ядерном синтезе .) Внутри слоя топлива находится « свеча зажигания », полый столб делящегося материала ( ²³⁹
Мог
или ²³⁵
В
) часто усиливается газообразным дейтерием. Свеча зажигания при сжатии сама может подвергнуться ядерному делению (из-за формы без сжатия она не является критической массой ). Третичный, если таковой имеется, будет расположен ниже вторичного и, вероятно, будет изготовлен из тех же материалов.

Отделением вторичного от первичного является промежуточный этап . Делящаяся первичная обмотка производит четыре типа энергии: 1) расширяющиеся горячие газы от мощных зарядов взрывчатого вещества, которые взрывают первичную обмотку; 2) перегретая плазма , которая изначально была делящимся материалом бомбы и ее тампером; 3) электромагнитное излучение ; и 4) нейтроны от ядерного взрыва первичной обмотки. Промежуточный каскад отвечает за точную модуляцию передачи энергии от первичной обмотки к вторичной. Он должен направлять горячие газы, плазму, электромагнитное излучение и нейтроны в нужное место в нужное время. Неоптимальная конструкция промежуточных ступеней привела к тому, что вторичная обмотка полностью не работала при нескольких выстрелах, что известно как «расщепляющееся шипение». кадр « Касл Кун» из операции «Замок» Хорошим примером является ; небольшой дефект позволил потоку нейтронов из первичной обмотки преждевременно начать нагревать вторичную обмотку, ослабив сжатие настолько, чтобы предотвратить плавление.

Секретная статья Теллера и Улама от 9 марта 1951 года: « О гетерокаталитической детонации I: гидродинамические линзы и радиационные зеркала» , в которой они предложили свою революционную идею поэтапной имплозии. Эта рассекреченная версия сильно отредактирована.

В открытой литературе очень мало подробной информации о механизме интерстадии. Одним из лучших источников является упрощенная схема британского термоядерного оружия, аналогичного американской боеголовке W80 . Об этом сообщил Гринпис в докладе под названием «Ядерные технологии двойного назначения» . Основные компоненты и их расположение представлены на схеме, однако детали практически отсутствуют; те разрозненные детали, которые он включает, скорее всего, содержат преднамеренные упущения или неточности. Они имеют маркировку «Концевая крышка и нейтронно-фокусная линза» и «Отражающая пленка»; первые направляют нейтроны в ²³⁵
В
/ ²³⁹
Мог
Свеча зажигания, а последнее относится к отражателю рентгеновских лучей ; обычно это цилиндр, изготовленный из рентгенонепроницаемого материала, такого как уран, с первичной и вторичной обмотками на обоих концах. Оно не отражается, как зеркало ; вместо этого он нагревается до высокой температуры потоком рентгеновских лучей от первичной обмотки, а затем испускает более равномерно распределенные рентгеновские лучи, которые попадают во вторичную обмотку, вызывая так называемый радиационный взрыв . В «Айви Майке» золото использовалось в качестве покрытия поверх урана для усиления эффекта черного тела . Далее идет «Лафет отражателя/нейтронной пушки». Отражатель закрывает зазор между линзой нейтронного фокуса (в центре) и внешним корпусом рядом с первичной обмоткой. Он отделяет первичную часть от вторичной и выполняет ту же функцию, что и предыдущий рефлектор. Существует около шести нейтронных пушек (на фото из Национальной лаборатории Сандии). ) каждый выступает через внешний край отражателя одним концом в каждой секции; все они прикреплены к каретке и расположены более или менее равномерно по окружности корпуса. Нейтронные пушки наклонены так, что излучающий нейтроны конец каждой пушки направлен к центральной оси бомбы. Нейтроны из каждой нейтронной пушки проходят сквозь нее и фокусируются нейтронной фокусирующей линзой к центру первичной обмотки, чтобы ускорить начальное деление плутония. « полистироловый Также показан поляризатор/источник плазмы» (см. ниже).

Первый документ правительства США, в котором упоминается промежуточная ступень, был только недавно обнародован, рекламируя начало в 2004 году программы надежной замены боеголовок . Графика включает аннотации, описывающие потенциальные преимущества RRW на уровне деталей, а в межэтапной аннотации говорится, что новая конструкция заменит «токсичный, хрупкий материал» и «дорогой «специальный» материал... [который требует] уникальных объектов. ". Широко распространено мнение, что «токсичным хрупким материалом» является бериллий , который соответствует этому описанию и также будет смягчать поток нейтронов из первичной обмотки. Также может быть использован некоторый материал для поглощения и переизлучения рентгеновских лучей определенным образом.

Кандидатами на роль «специального материала» являются полистирол и вещество под названием « Fogbank », несекретное кодовое название. Состав Fogbank засекречен, хотя аэрогель предполагается, что может быть использован. Впервые он был использован в термоядерном оружии с термоядерной боеголовкой W76 и производился на заводе комплекса Y-12 в Ок-Ридже , штат Теннесси, для использования в W76. Производство Fogbank было прекращено после окончания производственного цикла W76. Программа продления жизни W76 потребовала создания большего количества туманных банков. Это осложнялось тем фактом, что свойства оригинального банка тумана не были полностью задокументированы, поэтому были предприняты огромные усилия, чтобы заново изобрести процесс. В ходе нового процесса была исключена примесь, имеющая решающее значение для свойств старого банка тумана. Только тщательный анализ новых и старых партий выявил природу этой примеси. В производственном процессе использовался ацетонитрил в качестве растворителя , что привело как минимум к трем эвакуациям завода Fogbank в 2006 году. Ацетонитрил, широко используемый в нефтяной и фармацевтической промышленности, легковоспламеняющийся и токсичный. Y-12 является единственным производителем Fogbank.

Резюме

Упрощенное изложение приведенного выше объяснения таково:

1. (Относительно) небольшая бомба деления, известная как «первичная», взрывается.
2. Энергия, выделяемая на первичной стадии, передается на вторичную (или термоядерную) стадию. Эта энергия сжимает термоядерное топливо и свечу зажигания; сжатая свеча зажигания становится сверхкритической и подвергается цепной реакции деления, дополнительно нагревая сжатое термоядерное топливо до достаточно высокой температуры, чтобы вызвать термоядерный синтез.
3. Энергия, выделяемая в результате термоядерных процессов, продолжает нагревать топливо, поддерживая реакцию.
4. Термоядерное топливо второй ступени может быть окружено слоем дополнительного топлива, которое подвергается делению при попадании нейтронов в результате реакций внутри. На эти события деления приходится около половины общей энергии, выделяемой в типичных конструкциях.

Сжатие вторичного

Основная идея конфигурации Теллера-Улама состоит в том, что каждая «стадия» будет подвергаться делению или синтезу (или тому и другому) и выделять энергию, большая часть которой будет передана на другую ступень, чтобы вызвать ее. То, как именно энергия «переносится» от первичной обмотки к вторичной, является предметом некоторых разногласий в открытой прессе, но считается, что она передается через рентгеновские лучи и гамма-лучи , испускаемые делящейся первичной обмоткой . Эта энергия затем используется для сжатия вторичной обмотки . Важнейшая деталь того, как рентгеновские лучи создают давление, является основным спорным моментом в несекретной прессе. Предлагаются три теории:

• Радиационное давление , оказываемое рентгеновскими лучами. Это была первая идея, выдвинутая Говардом Морландом в статье в The Progressive .
• Рентгеновские лучи создают плазму в наполнителе радиационного канала ( полистирол или « Fogbank пенопласт »). Это была вторая идея, выдвинутая Чаком Хансеном , а затем Говардом Морландом.
• Тамперная /толкательная абляция . Эту концепцию лучше всего подтверждает физический анализ.

Радиационное давление

Давления излучения , создаваемого большим количеством рентгеновских фотонов внутри закрытого корпуса, может быть достаточно, чтобы сжать вторичную обмотку. Электромагнитное излучение, такое как рентгеновские лучи или свет, несет импульс и оказывает силу на любую поверхность, на которую оно попадает. Давление радиации при интенсивности, наблюдаемой в повседневной жизни, например, при попадании солнечного света на поверхность, обычно незаметно, но при экстремальных интенсивностях, наблюдаемых в термоядерной бомбе, давление огромно.

Для двух термоядерных бомб, общие размеры и основные характеристики которых хорошо известны, испытательной бомбы «Айви Майк» и современного варианта боеголовки крылатой ракеты W-80 конструкции W-61, радиационное давление было рассчитано равным 73 × 10 ^ ⁶  бар (7,3 ТПа ) для конструкции Айви Майка и 1400 × 10 ^ ⁶  бар (140 ТПа ) для W-80.

пенной

Давление плазмы пены - это концепция, которую Чак Хансен представил во время дела Progressive , основанную на исследованиях, в ходе которых были обнаружены рассекреченные документы, в которых специальные пены указаны в качестве компонентов оболочки в радиационном корпусе термоядерного оружия.

Последовательность стрельбы из оружия (с пеной) будет следующей:

1. Взрывчатка окружает ядро ​​первичного пожара, сжимая делящийся материал до сверхкритического деления состояния и запуская цепную реакцию .
2. Делящаяся первичная обмотка излучает тепловые рентгеновские лучи , которые «отражаются» вдоль внутренней части корпуса, облучая пенополистирол.
3. Облученная пена превращается в горячую плазму , противодействуя тамперу вторичной обмотки, плотно сжимая ее и запуская цепную реакцию деления в свече зажигания.
4. Подталкиваемое с обеих сторон (со стороны первичной обмотки и свечи зажигания) топливо из дейтерида лития сильно сжимается и нагревается до термоядерных температур. Кроме того, подвергаясь бомбардировке нейтронами, каждый литий-6 ( ⁶ Атом Li) распадается на один атом трития и одну альфа-частицу . Затем начинается реакция синтеза трития и дейтерия, выделяющая еще больше нейтронов и огромное количество энергии.
5. Топливо, подвергающееся реакции термоядерного синтеза, испускает большой поток нейтронов высокой энергии (17,6 МэВ [2,82 пДж ]), которые облучают ²³⁸
   В
   тампер (или ²³⁸
   В
   корпус бомбы), заставляя его подвергаться быстрой реакции деления, обеспечивающей около половины общей энергии.

Это завершило бы последовательность деления-синтеза-деления. Синтез, в отличие от деления, относительно «чист» — он выделяет энергию, но не содержит вредных радиоактивных продуктов или большого количества ядерных осадков . Однако реакции деления, особенно последние реакции деления, выделяют огромное количество продуктов деления и радиоактивных осадков. Если опустить последнюю стадию деления, например, заменив урановый тампер на свинцовый , общая сила взрыва снижается примерно вдвое, но количество осадков относительно невелико. Нейтронная бомба представляет собой водородную бомбу с намеренно тонким тампером, позволяющим улетучиться как можно большему количеству нейтронов быстрого синтеза.

Последовательность срабатывания пенно-плазменного механизма.

1. Боевая часть перед выстрелом; первичная (бомба деления) вверху, вторичная (термоядерное топливо) внизу, все подвешено в пенополистироле.
2. Фугасные пожары в первичной обмотке, сжимающие плутониевую зону до сверхкритичности и вызывающие реакцию деления.
3. Первичная обмотка деления испускает рентгеновские лучи, которые рассеиваются внутри корпуса, облучая пенополистирол.
4. Пенополистирол превращается в плазму, сжимаясь вторично, а плутоний начинает расщепляться.
5. Сжатое и нагретое дейтеридное топливо лития-6 производит тритий ( ³
   ЧАС
   ) и начинается реакция синтеза. Образующийся нейтронный поток вызывает ²³⁸
   В
   вмешиваться в деление. Начинает формироваться огненный шар.

Текущая техническая критика идеи «давления пенной плазмы» сосредоточена на несекретном анализе аналогичных областей физики высоких энергий, который указывает на то, что давление, создаваемое такой плазмой, будет лишь небольшим множителем основного фотонного давления в случае излучения, а также что известные пенопластовые материалы по своей сути обладают очень низкой эффективностью поглощения гамма- и рентгеновского излучения первичного излучения. Большая часть производимой энергии будет поглощаться либо стенками радиационного корпуса, либо тампером вокруг вторичной обмотки. Анализ эффектов поглощенной энергии привел к третьему механизму: абляции .

Тампер-толкач абляция

Внешний корпус вторичного узла называется «толкателем тампера». Цель вмешательства в имплозионную бомбу — задержать расширение реагирующего топлива (которое представляет собой очень горячую плотную плазму) до тех пор, пока топливо не будет полностью израсходовано и взрыв не завершится. Тот же тамперный материал служит также толкателем, поскольку он является средой, с помощью которой внешнее давление (сила, действующая на поверхность вторичной обмотки) передается массе термоядерного топлива.

Предлагаемый механизм абляции тампер-толкателя предполагает, что внешние слои тампер-толкателя термоядерной вторичной обмотки настолько сильно нагреваются потоком рентгеновских лучей первичной обмотки, что они сильно расширяются и аблируются (отлетают). Поскольку общий импульс сохраняется, эта масса высокоскоростных выбросов заставляет остальную часть тампера отскакивать внутрь с огромной силой, разрушая термоядерное топливо и свечу зажигания. Тампер-толкатель сконструирован достаточно прочно, чтобы изолировать термоядерное топливо от сильной жары снаружи; в противном случае сжатие будет испорчено.

Последовательность срабатывания механизма абляции.

1. Боевая часть перед выстрелом. Вложенные друг в друга сферы вверху — это первичная обмотка деления; цилиндры ниже представляют собой вторичное термоядерное устройство.
2. первичного Взрывчатка первичной обмотки взорвалась и разрушила яму делящегося преобразователя .
3. Реакция деления первичной обмотки завершилась, и первичная обмотка сейчас имеет температуру в несколько миллионов градусов и излучает гамма- и жесткое рентгеновское излучение, нагревая внутреннюю часть хольраума , щит и тампер вторичной обмотки.
4. Реакция праймериз закончилась, и она расширилась. Поверхность толкателя вторичной обмотки теперь настолько горячая, что она также аблирует или расширяется, выталкивая остальную часть вторичной обмотки (тампер, термоядерное топливо и делящуюся свечу зажигания) внутрь. Свеча зажигания начинает делить. Не изображено: корпус радиации также аблируется и расширяется наружу (опущено для ясности схемы).
5. Топливо вторичной обмотки запустило реакцию термоядерного синтеза и вскоре сгорит. Начинает формироваться огненный шар.

Грубые расчеты основного эффекта абляции относительно просты: энергия первичной обмотки равномерно распределяется по всем поверхностям внутри корпуса внешнего излучения, при этом компоненты приходят в тепловое равновесие , а затем анализируется влияние этой тепловой энергии. Энергия в основном осаждается в пределах примерно одной рентгеновской оптической толщины внешней поверхности тампера/толкателя, и затем можно рассчитать температуру этого слоя. Рассчитывается скорость, с которой поверхность затем расширяется наружу, и, исходя из базового баланса импульсов Ньютона , скорость, с которой остальная часть тампера взрывается внутрь.

Применение более подробной формы этих расчетов к устройству Ivy Mike дает скорость расширения испаренного газа-толкателя 290 километров в секунду (180 миль/с) и скорость взрыва, возможно, 400 км/с (250 миль/с), если + 3/4 . пропорцией общей массы тампера/толкателя удаляется, что является наиболее энергоэффективной Для W-80 скорость расширения газа составляет примерно 410 км/с (250 миль/с), а скорость взрыва 570 км/с (350 миль/с). Давление абляционного материала оценивается в 5,3 миллиарда бар (530 триллионов паскалей ) в устройстве Айви Майка и 64 миллиарда бар (6,4 квадриллиона паскалей) в устройстве W-80.

Сравнение механизмов имплозии

Сравнивая три предложенных механизма, можно увидеть, что:

Механизм	Давление ( ТПа )
	Айви Майк	W80
Радиационное давление	7.3	140
Давление плазмы	35	750
Давление абляции	530	6400

Рассчитанное давление абляции на один порядок превышает предполагаемое более высокое давление плазмы и почти на два порядка превышает расчетное давление излучения. Не было предложено никакого механизма, позволяющего избежать поглощения энергии стенкой радиационного корпуса и вторичного тампера, что делает абляцию, по-видимому, неизбежной. Остальные механизмы кажутся ненужными.

Официальные отчеты Министерства обороны США о рассекречивании указывают на то, что пенопластовые материалы используются или могут использоваться в оболочках радиационных чехлов, и, несмотря на низкое давление прямой плазмы, они могут быть полезны для задержки абляции до тех пор, пока энергия не распределится равномерно и не достигнет достаточной доли. тампер/толкатель вторичного устройства.

Ричарда Роудса « В книге Темное солнце» говорится, что слой пенопласта толщиной 1 дюйм (25 мм) был прикреплен к свинцовому вкладышу внутренней части стального корпуса Ivy Mike с помощью медных гвоздей. Роудс цитирует нескольких создателей этой бомбы, объясняющих, что слой пенопласта внутри внешнего корпуса должен задерживать абляцию и, таким образом, откат внешнего корпуса: если бы пены не было, металл вылетел бы изнутри внешнего корпуса с большим импульсом. , в результате чего корпус быстро откатывается наружу. Цель корпуса - сдерживать взрыв как можно дольше, обеспечивая как можно большую рентгеновскую абляцию металлической поверхности вторичной ступени, чтобы он эффективно сжимал вторичную ступень, максимизируя выход термоядерного синтеза. Пенопласт имеет низкую плотность, поэтому при абляции он вызывает меньший импульс, чем металл.

Варианты дизайна

Был предложен ряд возможных вариантов конструкции оружия:

• Тампер или корпус предлагалось изготавливать из ²³⁵
  В
  ( высокообогащенный уран ) в последней рубашке деления. Чем гораздо дороже ²³⁵
  В
  также расщепляется быстрыми нейтронами, такими как ²³⁸
  В
  в обедненном или природном уране , но его эффективность деления выше. Это потому что ²³⁵
  В
  ядра также делятся медленными нейтронами ( ²³⁸
  В
  ядрам требуется минимальная энергия около 1 мегаэлектронвольта (0,16 пДж)), и поскольку эти более медленные нейтроны производятся другими делящимися ²³⁵
  В
  ядра в оболочке (другими словами, ²³⁵
  В
  поддерживает цепную ядерную реакцию, тогда как ²³⁸
  В
  не). Кроме того, ²³⁵
  В
  куртка способствует размножению нейтронов, тогда как ²³⁸
  В
  ядра потребляют термоядерные нейтроны в процессе быстрого деления. Использование окончательной делящейся/делящейся оболочки ²³⁵
  В
  таким образом, увеличит мощность бомбы Теллера-Улама по сравнению с оболочкой из обедненного урана или природного урана. Это было предложено специально для боеголовок W87 , модернизированных для развернутых в настоящее время межконтинентальных баллистических ракет LGM-30 Minuteman III.
• В некоторых описаниях существуют дополнительные внутренние структуры для защиты вторичной обмотки от получения чрезмерных нейтронов от первичной обмотки.
• Внутренняя часть корпуса может быть или не быть специально обработана для «отражения» рентгеновских лучей. «Отражение» рентгеновских лучей не похоже на отражение света от зеркала , а скорее материал отражателя нагревается рентгеновскими лучами, в результате чего сам материал испускает рентгеновские лучи , которые затем передаются во вторичную обмотку.

Существуют два особых варианта, которые будут обсуждаться в следующем разделе: криогенным устройство с жидким дейтериевым охлаждением, использованное для испытания Айви Майк , и предполагаемая конструкция ядерной боеголовки W88 — небольшая версия с РГЧ- конфигурацией Теллера-Улама с вытянутой боеголовкой. ( в форме яйца или арбуза ) первичный и эллиптический вторичный.

У большинства бомб, по-видимому, нет третичных «стадий», то есть третьей ступени(ей) сжатия, которые представляют собой дополнительные стадии термоядерного синтеза, сжатые предыдущей стадией термоядерного синтеза. Деление последнего слоя урана, обеспечивающее примерно половину мощности больших бомб, в этой терминологии не считается «стадией».

США испытали трехступенчатые бомбы в нескольких взрывах (см. операцию «Редвинг» ), но, как полагают, они использовали только одну такую ​​третичную модель, то есть бомбу, в которой стадия деления, за которой следует стадия термоядерного синтеза, наконец, сжимает еще одну стадию термоядерного синтеза. Эта американская разработка представляла собой тяжелую, но высокоэффективную (т. е. мощность ядерного оружия 25 Мт (100 ПДж) на единицу веса бомбы) ядерную бомбу B41 мощностью . Считается, что Советский Союз использовал несколько ступеней (включая более одной ступени третичного термоядерного синтеза) в своей « Царь-бомбе» мощностью 50 Мт (210 ПДж) (100 Мт (420 ПДж) по назначению) . Делящуюся оболочку можно было заменить свинцовой, как это было сделано с «Царь-бомбой». Если какие-либо водородные бомбы были созданы в конфигурациях, отличных от тех, которые основаны на конструкции Теллера-Улама, факт этого публично не известен. Возможным исключением из этого правила является ранняя советская конструкция «Слойки» .

По сути, конфигурация Теллера-Улама основана как минимум на двух случаях возникновения имплозии: во-первых, обычное (химическое) взрывчатое вещество в первичной обмотке сжимает делящееся ядро, что приводит к взрыву деления, во много раз более мощному, чем тот, который может вызвать химическая взрывчатка. достичь в одиночку (первый этап). Во-вторых, излучение от деления первичной обмотки будет использоваться для сжатия и воспламенения вторичной стадии термоядерного синтеза, что приведет к термоядерному взрыву, во много раз более мощному, чем сам по себе взрыв деления. Эту цепочку сжатия предположительно можно было бы продолжить с произвольным количеством стадий третичного синтеза, каждая из которых воспламеняла бы больше термоядерного топлива на следующей стадии. хотя это обсуждается (см. подробнее: Дебаты о произвольно большой доходности ). Наконец, эффективные бомбы (но не так называемые нейтронные бомбы ) заканчиваются делением последнего тампера из природного урана, чего обычно невозможно достичь без потока нейтронов , обеспечиваемого реакциями синтеза на вторичных или третичных стадиях. Предполагается, что такие конструкции можно масштабировать до произвольно большого выхода (по-видимому, с таким количеством стадий синтеза, сколько необходимо). потенциально до уровня « устройства судного дня ». Однако обычно такое оружие составляло не более десятка мегатонн, что обычно считалось достаточным для поражения даже самых защищенных практических целей (например, такого объекта управления, как горный комплекс Шайенн ). Даже такие большие бомбы были заменены ядерными бомбами меньшей мощности типа « разрушитель бункеров ».

Как обсуждалось выше, для разрушения городов и незащищенных целей гораздо более эффективным с точки зрения разрушения площади на единицу энергии бомбы. Это также относится к одиночным бомбам, доставляемым крылатой ракетой или другой системой, например бомбардировщиком, в результате чего большинство действующих боеголовок в программе США имеют мощность менее 500 кт (2100 ТДж).

История

Основная статья: История конструкции Теллера-Улама

США

Основные статьи: Айви Майк и операция «Касл»

Идея термоядерной термоядерной бомбы, воспламеняемой меньшей бомбой деления, была впервые предложена Энрико Ферми своему коллеге Эдварду Теллеру во время их беседы в Колумбийском университете в сентябре 1941 года. в начале того, что впоследствии стало Манхэттенским проектом . Теллер провел большую часть Манхэттенского проекта, пытаясь выяснить, как заставить проект работать, предпочитая его работе над атомной бомбой, и в течение последнего года проекта ему поручили исключительно эту задачу. Однако после окончания Второй мировой войны не было особого стимула выделять много ресурсов на «Супер» , как его тогда называли.

Первое испытание атомной бомбы, проведенное Советским Союзом в августе 1949 года, произошло раньше, чем ожидали американцы, и в течение следующих нескольких месяцев в правительстве, военных и научных кругах США шли интенсивные дебаты относительно того, стоит ли продолжать разработку гораздо более мощного оружия. мощный Супер. Дебаты охватывали вопросы, которые были стратегическими, прагматическими и моральными. В своем отчете Генерального консультативного комитета Роберт Оппенгеймер и его коллеги пришли к выводу, что «чрезвычайная опасность для человечества, заложенная в предложении [разработать термоядерное оружие], полностью перевешивает любое военное преимущество». Несмотря на высказанные возражения, 31 января 1950 года президент Гарри С. Трумэн принял решение продолжить разработку нового оружия.

операции «Замок» Термоядерное испытание в замок Ромео , выстрел

Теллер и другие американские физики изо всех сил пытались найти работоспособную конструкцию. Станислав Улам , коллега Теллера, сделал первый ключевой концептуальный скачок к работоспособному термоядерному проекту. Два нововведения Улама, сделавшие термоядерную бомбу практичной, заключались в том, что сжатие термоядерного топлива перед экстремальным нагревом было практическим путем к созданию условий, необходимых для термоядерного синтеза, а также идея создания или размещения отдельного термоядерного компонента вне основного компонента деления и каким-либо образом его использования. первичный для сжатия вторичного. Затем Теллер понял, что гамма- и рентгеновское излучение, производимое в первичной обмотке, может передать достаточно энергии во вторичную обмотку, чтобы вызвать успешный взрыв и термоядерный ожог, если вся сборка будет обернута хольраумом или радиационным корпусом. Теллер и его различные сторонники и недоброжелатели позже оспаривали степень вклада Улама в теории, лежащие в основе этого механизма.

Кадр «Джордж» в ходе операции «Оранжерея» от 9 мая 1951 года впервые проверял основную концепцию в очень небольшом масштабе. В качестве первого успешного (неконтролируемого) высвобождения энергии ядерного синтеза, составившей небольшую часть общей мощности в 225 кт (940 ТДж ), это повысило ожидания до почти уверенности в том, что концепция сработает.

1 ноября 1952 года конфигурация Теллера-Улама была испытана в полном масштабе при выстреле « Айви Майк » по острову атолла Эниветак с мощностью 10,4 Мт (44 ПДж ) (более чем в 450 раз мощнее, чем сброшенная бомба). о Нагасаки во время Второй мировой войны ). Устройство, получившее название «Колбаска» , использовало сверхбольшую бомбу деления в качестве «спускового крючка» и жидкий дейтерий , удерживаемый в жидком состоянии 20 короткими тоннами (18 т ) криогенного оборудования, в качестве термоядерного топлива. и весил около 80 коротких тонн (73 т ).

Взрыв замка Браво, 1 марта 1954 г.

Жидкое дейтериевое топливо Айви Майка было непрактичным для развертываемого оружия, и следующим достижением было использование вместо него твердого термоядерного топлива из дейтерида лития . В 1954 году это было испытано с помощью выстрела « Касл Браво » (устройство имело кодовое название « Креветка »), мощность которого составляла 15 Мт (63 ПДж ) (в 2,5 раза больше ожидаемой) и являлась самой большой бомбой США, когда-либо испытанной.

Усилия в Соединенных Штатах вскоре были переориентированы на разработку миниатюрного оружия Теллера-Улама, которое могло бы вписаться в межконтинентальные баллистические ракеты и баллистические ракеты подводных лодок . К 1960 году с W47 боеголовкой Боеголовки мегатонного класса, развернутые на «Поларис» подводных лодках с баллистическими ракетами , имели диаметр всего 18 дюймов (0,46 м) и вес 720 фунтов (330 кг). Дальнейшие инновации в миниатюризации боеголовок были достигнуты к середине 1970-х годов, когда были созданы версии конструкции Теллера-Улама, которые могли разместить десять или более боеголовок на конце небольшой ракеты с разделяющейся головной частью (см. раздел о W88 ниже).

Советский Союз

Основные статьи: Джо 4 и РДС-37

Смотрите также: проект советской атомной бомбы

Первая советская термоядерная конструкция, разработанная Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом в 1949 году (до того, как у Советов появилась действующая бомба деления), была названа « Слойкой» в честь русского слоеного пирога и не имела конфигурации Теллера-Улама. В нем использовались чередующиеся слои делящегося материала и термоядерного топлива из дейтерида лития с добавлением трития (позже это было названо «Первой идеей Сахарова»). Хотя ядерный синтез мог быть технически достижим, он не обладал свойством масштабирования, свойственным «постановочному» оружию. Таким образом, такая конструкция не могла создать термоядерное оружие, взрывную мощность которого можно было бы сделать сколь угодно большой (в отличие от американских проектов того времени). Слой термоядерного синтеза, обернутый вокруг ядра деления, мог лишь умеренно увеличить энергию деления (современные конструкции Теллера-Улама могут увеличить ее в 30 раз). Кроме того, всю стадию термоядерного синтеза пришлось взорвать с помощью обычной взрывчатки вместе с ядром деления, что существенно увеличило количество необходимой химической взрывчатки.

Первый испытательный проект конструкции «Слойки», РДС-6с , был взорван в 1953 году с мощностью, эквивалентной 400 кт (1700 ТДж) ( 15–20 % от термоядерного синтеза). Попытки использовать конструкцию «Слойки» для достижения результатов мегатонного диапазона оказались неосуществимыми. После того, как Соединенные Штаты испытали термоядерное устройство « Айви Майк » в ноябре 1952 года, доказав, что можно создать многомегатонную бомбу, Советы начали искать альтернативную конструкцию. «Вторая идея», как ее назвал Сахаров в своих мемуарах, представляла собой предыдущее предложение Гинзбурга в ноябре 1948 года об использовании дейтерида лития в бомбе, которая при бомбардировке нейтронами производила бы тритий и свободный дейтерий. В конце 1953 года физик Виктор Давиденко добился первого прорыва: сохранил первичную и вторичную части бомбы в отдельных частях («постановка»). Следующий прорыв был открыт и развит Сахаровым и Яковом Зельдовичем — использование рентгеновских лучей атомной бомбы для сжатия вторичной обмотки перед термоядерным синтезом («радиационная имплозия») в начале 1954 года. «Третья идея» Сахарова, как конструкция Теллера-Улама была известна в СССР, была испытана на выстреле « РДС-37 » в ноябре 1955 года мощностью 1,6 Мт (6,7 ПДж).

Советы продемонстрировали силу «постановочной» концепции в октябре 1961 года, когда они взорвали массивную и громоздкую «Царь-бомбу» — водородную бомбу мощностью 50 Мт (210 ПДж). Это было самое мощное ядерное оружие, разработанное и испытанное какой-либо страной.

Соединенное Королевство

Операция «Грейпл» на острове Рождества стала первым испытанием британской водородной бомбы.

В 1954 году в Олдермастоне начались работы по разработке британской термоядерной бомбы под сэра Уильяма Пенни руководством . Британские знания о том, как сделать термоядерную термоядерную бомбу, были рудиментарными, и в то время Соединенные Штаты не обменивались никакими ядерными знаниями из-за Закона об атомной энергии 1946 года . Однако британцам было разрешено наблюдать за испытаниями в замке США , и они использовали самолеты для отбора проб в грибовидных облаках , предоставив им четкие и прямые доказательства сжатия, вызванного на вторичных стадиях радиационной имплозией.

Из-за этих трудностей в 1955 году премьер-министр Великобритании Энтони Иден согласился на секретный план, согласно которому, если ученые Олдермастона потерпят неудачу или сильно задержатся в разработке термоядерной бомбы, она будет заменена чрезвычайно большой бомбой деления.

В 1957 году операции «Грейпл» были проведены испытания . Первое испытание, «Зеленый гранит» , представляло собой прототип термоядерной бомбы, но оно не дало эквивалентной мощности по сравнению с США и Советским Союзом, достигнув лишь примерно 300 килотонн (1300 ТДж). Вторым испытанием Orange Herald была модифицированная бомба деления, мощность которой составила 720 килотонн (3000 ТДж), что сделало его крупнейшим взрывом деления за всю историю. В то время почти все (включая пилотов сбросившего ее самолета) думали, что это термоядерная бомба. Эта бомба была принята на вооружение в 1958 году. Второй прототип термоядерной бомбы Purple Granite использовался в третьем испытании, но произвел лишь около 150 кт (630 ТДж).

Была запланирована вторая серия испытаний, возобновившаяся в сентябре 1957 года. Первое испытание было основано на «… новой, более простой конструкции. Двухступенчатая термоядерная бомба с гораздо более мощным спусковым механизмом». Этот испытательный Grapple X Round C был взорван 8 ноября и дал мощность примерно 1,8 Мт (7,5 ПДж). 28 апреля 1958 года была сброшена бомба мощностью 3 Мт (13 ПДж) — самое мощное испытание в Великобритании. В ходе двух последних испытаний на воздушный взрыв, состоявшихся 2 и 11 сентября 1958 года, были сброшены бомбы меньшего размера мощностью около 1 Мт (4,2 ПДж) каждая.

На подобные испытания были приглашены американские наблюдатели. После успешного взрыва Великобританией устройства мегатонного радиуса действия (и, таким образом, продемонстрировав практическое понимание «секрета» конструкции Теллера-Улама), Соединенные Штаты согласились обменяться некоторыми из своих ядерных разработок с Соединенным Королевством, что привело к соглашению США в 1958 году. Соглашение Великобритании о взаимной обороне . Вместо того, чтобы продолжать разработку собственной разработки, британцы получили доступ к конструкции меньшей американской боеголовки Mk 28 и смогли изготовить копии.

Соединенное Королевство тесно сотрудничало с американцами в рамках Манхэттенского проекта. Доступ Британии к информации о ядерном оружии в какой-то момент был закрыт Соединенными Штатами из-за опасений по поводу советского шпионажа. Полноценное сотрудничество не было восстановлено до тех пор, пока не было подписано соглашение, регулирующее обращение с секретной информацией и другие вопросы.

Китай

Основная статья: Тест №6

Мао Цзэдун решил начать китайскую программу создания ядерного оружия во время первого кризиса в Тайваньском проливе 1954–1955 годов. Китайская Народная Республика взорвала свою первую водородную (термоядерную) бомбу 17 июня 1967 года, через 32 месяца после взрыва своего первого оружия деления мощностью 3,31 Мт. Это произошло на полигоне Лопнор на северо-западе Китая. Китай получил обширную техническую помощь от Советского Союза для запуска своей ядерной программы, но к 1960 году раскол между Советским Союзом и Китаем стал настолько большим, что Советский Союз прекратил всякую помощь Китаю.

История Уильяма Броуда в York Times The New сообщил, что в 1995 году предполагаемый китайский двойной агент предоставил информацию, указывающую на то, что Китаю были известны секретные детали американской боеголовки W88 , предположительно посредством шпионажа. (Эта линия расследования в конечном итоге привела к неудачному суду над Вэнь Хо Ли .)

Франция

Французский ядерный полигон был перенесен на незаселенные французские атоллы в Тихом океане. Первым испытанием, проведенным на этих новых объектах, было испытание «Канопус» на атолле Фангатауфа во Французской Полинезии 24 августа 1968 года, первое в стране многоступенчатое испытание термоядерного оружия. Бомба была взорвана на воздушном шаре на высоте 520 метров (1710 футов). Результатом этого испытания стало значительное загрязнение атмосферы. О разработке Францией конструкции Теллера-Улама известно очень мало , за исключением того факта, что Франция взорвала устройство мощностью 2,6 Мт (11 ПДж) в ходе испытания «Канопус» . Сообщается, что у Франции были большие трудности с первоначальной разработкой проекта Теллера-Улама, но позже они преодолели их и, как полагают, обладают ядерным оружием, равным по сложности другим крупным ядерным державам.

Франция и Китай не подписали и не ратифицировали Договор о частичном запрещении ядерных испытаний 1963 года, который запрещал испытательные ядерные взрывы в атмосфере, под водой или в космическом пространстве . С 1966 по 1996 год Франция провела более 190 ядерных испытаний. Последнее ядерное испытание Франции состоялось 27 января 1996 года, после чего страна демонтировала свои полинезийские полигоны. В том же году Франция подписала Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний , а затем в течение двух лет ратифицировала его.

Одна из французских атомных подводных лодок класса «Триумфант» , Le Téméraire (S617).

В 2015 году Франция подтвердила, что ее ядерный арсенал содержит около 300 боеголовок, размещенных на баллистических ракетах подводных лодок (БРПЛ) и истребителях-бомбардировщиках. Франция имеет четыре подводные лодки с баллистическими ракетами класса «Триумфант» . Одна подводная лодка с баллистическими ракетами размещена в глубоком океане, но в общей сложности три должны постоянно находиться в боевой готовности. Три старые подводные лодки вооружены 16 ракетами М45 . Новейшая подводная лодка «Le Terrible» была введена в строй в 2010 году и оснащена ракетами M51, способными нести TN 75 термоядерные боеголовки . Воздушный флот — это четыре эскадрильи на четырех разных базах. Всего имеется 23 самолета Mirage 2000N и 20 Rafale , способных нести ядерные боеголовки. Ракеты M51.1 планируется заменить новой боеголовкой M51.2, начиная с 2016 года, дальность действия которой на 3000 километров (1900 миль) больше, чем у M51.1.

Франция также имеет около 60 ракет воздушного базирования с боевыми частями TN 80 / TN 81 мощностью около 300 кт (1300 ТДж) каждая. Ядерная программа Франции была тщательно разработана, чтобы гарантировать, что это оружие останется пригодным к использованию на десятилетия вперед. В настоящее время Франция больше не производит сознательно материалы критической массы, такие как плутоний и обогащенный уран, но она по-прежнему полагается на ядерную энергию для производства электроэнергии. ²³⁹
Мог
как побочный продукт.

Индия

Шакти-1

Смотрите также: Индия и оружие массового поражения

11 мая 1998 года Индия объявила, что она взорвала термоядерную бомбу в ходе испытаний операции «Шакти» («Шакти-I», в частности, на хинди слово «Шакти» означает силу). Самар Мубаракманд , пакистанский физик-ядерщик, утверждал, что, если бы «Шакти-I» был термоядерным испытанием, устройство не сработало. Однако Гарольд М. Агнью , бывший директор Лос-Аламосской национальной лаборатории , сказал, что утверждение Индии о том, что она взорвала инсценированную термоядерную бомбу, вполне правдоподобно. Индия заявляет, что их термоядерное устройство было испытано с контролируемой мощностью 45 кт (190 ТДж) из-за непосредственной близости деревни Хетолаи на расстоянии примерно 5 километров (3,1 мили), чтобы гарантировать, что дома в этой деревне не понесут значительного ущерба. . Другая названная причина заключалась в том, что радиоактивность, высвободившаяся в результате выбросов мощностью значительно более 45 килотонн, могла не быть полностью локализована. После «Похран-II» испытаний Раджагопала Чидамбарам , бывший председатель Комиссии по атомной энергии Индии, заявил, что Индия имеет возможность создавать термоядерные бомбы любой мощности по своему желанию.

Результат испытания водородной бомбы в Индии остается весьма спорным среди индийского научного сообщества и международных ученых. Вопрос политизации и споры между индийскими учеными еще больше усложнили дело.

В интервью в августе 2009 года директор по подготовке испытательного полигона 1998 года К. Сантанам заявил, что мощность термоядерного взрыва оказалась ниже ожидаемой и поэтому Индии не следует торопиться с подписанием ДВЗЯИ . Другие индийские ученые, участвовавшие в эксперименте, оспорили утверждение К. Сантанама: утверждая, что утверждения Сантанама ненаучны. Британский сейсмолог Роджер Кларк утверждал, что эти магнитуды предполагают совокупную мощность до 60 килотонн в тротиловом эквиваленте (250 ТДж), что соответствует заявленной Индией общей мощности в 56 килотонн в тротиловом эквиваленте (230 ТДж). Американский сейсмолог Джек Эвернден утверждает, что для правильной оценки урожайности следует «должным образом учитывать геологические и сейсмологические различия между испытательными площадками».

Индия официально утверждает, что может создать термоядерное оружие различной мощности мощностью около 200 кт (840 ТДж) на основе термоядерного испытания «Шакти-1» .

Израиль

Основные статьи: Ядерное оружие и в Израиле и Веле инцидент

Утверждается, что Израиль обладает термоядерным оружием конструкции Теллера-Улама. но неизвестно, проводил ли он какие-либо ядерные испытания, хотя широко распространено мнение, что инцидент в Веле в 1979 году мог быть совместным ядерным испытанием Израиля и Южной Африки.

Хорошо известно, что Эдвард Теллер консультировал и руководил израильским истеблишментом по общим ядерным вопросам в течение примерно двадцати лет. В период с 1964 по 1967 год Теллер совершил шесть визитов в Израиль, где читал лекции в Тель-Авивском университете по общим темам теоретической физики. Ему потребовался год, чтобы убедить ЦРУ в возможностях Израиля, и, наконец, в 1976 году Карл Дакетт из ЦРУ дал показания Конгрессу США , после получения достоверной информации от «американского ученого» (Теллера) о ядерном потенциале Израиля. В 1990-е годы Теллер в конечном итоге подтвердил предположения средств массовой информации о том, что именно во время своих визитов в 1960-е годы он пришел к выводу, что Израиль обладает ядерным оружием. После того, как он передал этот вопрос на более высокий уровень правительства США , Теллер, как сообщается, сказал: «У них [Израиля] это есть, и они были достаточно умны, чтобы доверять своим исследованиям и не проводить испытания, они знают, что тестирование приведет к неприятностям». ."

Северная Корея

Основная статья: Северная Корея и оружие массового поражения

Северная Корея заявила, что провела испытание своей миниатюрной термоядерной бомбы 6 января 2016 года. Первые три ядерных испытания Северной Кореи (2006, 2009 и 2013 годы) имели относительно низкую мощность и, похоже, не имели конструкции термоядерного оружия. В 2013 году министерство обороны Южной Кореи предположило, что Северная Корея, возможно, пытается разработать «водородную бомбу», и такое устройство может стать следующим испытанием оружия Северной Кореей. В январе 2016 года Северная Корея заявила об успешном испытании водородной бомбы. хотя во время испытания было обнаружено только сейсмическое событие магнитудой 5,1, мощность аналогична испытанию атомной бомбы мощностью 6–9 кт (25–38 ТДж) в 2013 году. Эти сейсмические записи ставят под сомнение утверждение Северной Кореи о том, что была испытана водородная бомба, и позволяют предположить, что это было испытание нетермоядерного ядерного оружия.

3 сентября 2017 года государственные СМИ страны сообщили, что было проведено испытание водородной бомбы , которое завершилось «полным успехом». По данным Геологической службы США (USGS), взрыв высвободил энергию, эквивалентную землетрясению с сейсмической магнитудой 6,3, что в 10 раз мощнее, чем предыдущие ядерные испытания, проведенные Северной Кореей. Разведка США опубликовала предварительные оценки, согласно которым прогнозная мощность составляла 140 кт (590 ТДж). с диапазоном неопределенности от 70 до 280 узлов (от 290 до 1170 ТДж).

12 сентября NORSAR пересмотрело свою оценку магнитуды взрыва в сторону повышения до 6,1, что соответствует оценке ОДВЗЯИ , но менее мощное, чем оценка Геологической службы США (6,3). Оценка добычи была пересмотрена до 250 тыс. тонн (1000 ТДж), но при этом была отмечена некоторая неопределенность и нераскрытая погрешность.

13 сентября был опубликован анализ спутниковых изображений испытательного полигона до и после, сделанных радаром с синтезированной апертурой, который показал, что испытание проходило на глубине 900 метров (3000 футов) от скалы, а мощность «могла превышать 300 килотонн».

Общественные знания

Конструкция Теллера-Улама в течение многих лет считалась одной из главных ядерных тайн, и даже сегодня она не обсуждается подробно в официальных публикациях, возникших «за забором» классификации . Политика Министерства энергетики США (DOE) заключалась и продолжает заключаться в том, чтобы не признавать случаи «утечек», поскольку это означало бы признание точности предполагаемой утечки информации. Если не считать изображений корпуса боеголовки, большая часть общедоступной информации об этой конструкции сводится к нескольким кратким заявлениям Министерства энергетики и работе нескольких отдельных исследователей.

Фотографии корпусов боеголовок, таких как эта ядерная боеголовка W80 , позволяют сделать некоторые предположения относительно относительного размера и формы основных и вторичных частей термоядерного оружия США.

Заявления Министерства энергетики

В 1972 году правительство Соединенных Штатов рассекретило документ, в котором говорилось: «В термоядерном (TN) оружии «первичный» элемент деления используется для запуска реакции TN в термоядерном топливе, называемом «вторичным » », а в 1979 году добавил: «[В] термоядерном оружии излучение взрывчатого вещества деления можно сдерживать и использовать для передачи энергии для сжатия и воспламенения физически отдельного компонента, содержащего термоядерное топливо». На последнее предложение правительство США уточнило, что « любая разработка этого заявления будет засекречена ». Единственная информация, которая могла относиться к свече зажигания, была рассекречена в 1991 году: «Факт, что делящиеся или расщепляющиеся материалы присутствуют в некоторых вторичных компонентах, материал неидентифицирован, местоположение не указано, использование не указано и оружие не указано». В 1998 году Министерство энергетики рассекретило заявление о том, что «тот факт, что материалы могут присутствовать в каналах, и термин «наполнитель каналов» без каких-либо подробностей», которое может относиться к пенополистиролу (или аналогичному веществу).

Подтверждают ли эти заявления некоторые или все модели, представленные выше, остается открытым для интерпретации, и официальные заявления правительства США о технических деталях ядерного оружия в прошлом были намеренно двусмысленными (см., например, доклад Смита ). Другая информация, такая как типы топлива, использовавшиеся в некоторых ранних образцах оружия, была рассекречена, хотя точной технической информации не было.

Прогрессивный случай

Основная статья: Соединенные Штаты против The Progressive

Большинство текущих идей о работе конструкции Теллера-Улама стало известно общественности после того, как Министерство энергетики (DOE) попыталось подвергнуть цензуре журнальную статью американского активиста по борьбе с оружием Говарда Морланда о «тайне водородной бомбы». В 1978 году Морланд решил, что обнаружение и раскрытие этой «последней оставшейся тайны» сосредоточит внимание на гонке вооружений и позволит гражданам почувствовать себя уполномоченными подвергать сомнению официальные заявления о важности ядерного оружия и ядерной секретности. Большая часть идей Морланда о том, как работает оружие, была собрана из легкодоступных источников — рисунки, которые больше всего вдохновили его подход, были взяты не чем иным, как Американской энциклопедией . Морланд также взял интервью (часто неофициально) у многих бывших ученых из Лос-Аламоса (включая Теллера и Улама, хотя ни один из них не дал ему никакой полезной информации) и использовал различные межличностные стратегии , чтобы побудить их к информативным ответам (т. е. задавал такие вопросы, как «Они до сих пор пользуетесь свечами зажигания?», даже если он не знал, что именно означает последний термин).

В конце концов Морланд пришел к выводу, что «секрет» заключался в том, что первичная и вторичная обмотки хранились отдельно, и что радиационное давление первичной обмотки сжимало вторичную обмотку , прежде чем воспламенить ее. Когда первоначальный вариант статьи, которая должна была быть опубликована в журнале The Progressive , был отправлен в Министерство энергетики после того, как попал в руки профессора, который был против цели Морланда, Министерство энергетики потребовало не публиковать статью и потребовало ее публикации. временный запрет. Министерство энергетики утверждало, что информация Морланда (1) скорее всего была получена из засекреченных источников, (2) если она не была получена из засекреченных источников, сама по себе считалась «секретной» информацией в соответствии с статьей « Порожденная секретом 1954 года » Закона об атомной энергии , и (3 ) было опасно и будет способствовать распространению ядерного оружия .

Морланд и его адвокаты разошлись во мнениях по всем вопросам, но судебный запрет был вынесен, поскольку судья по делу счел, что безопаснее выдать судебный запрет и позволить Морланду и др. подать апелляцию, что они и сделали в деле Соединенные Штаты против США. Прогрессивный (1979).

В силу множества более сложных обстоятельств дело Министерства энергетики начало ослабевать, поскольку стало ясно, что некоторые данные, которые они пытались объявить «секретными», были опубликованы в студенческой энциклопедии несколькими годами ранее. После того, как другой спекулянт, занимающийся водородной бомбой, Чак Хансен , опубликовал в висконсинской газете свои собственные идеи относительно «секрета» (весьма отличные от идей Морланда), Министерство энергетики заявило, что дело «Прогрессивной бомбы » является спорным, отказалось от иска и разрешило журналу опубликовали свою статью, что было сделано в ноябре 1979 года. Однако к тому времени Морланд изменил свое мнение о том, как работает бомба, предположив, что для сжатия вторичной обмотки использовалась пенистая среда (полистирол), а не радиационное давление , и что в также на вторичной обмотке материала . была свеча зажигания из делящегося он опубликовал эти изменения, частично основанные на материалах апелляционного процесса, в качестве небольшой опечатки в журнале The Progressive . Месяц спустя В 1981 году Морланд опубликовал книгу о своем опыте, подробно описав ход мыслей, приведших его к выводам о «тайне».

Работа Морланда интерпретируется как по крайней мере частично правильная, потому что Министерство энергетики пыталось подвергнуть ее цензуре, и это был один из немногих случаев, когда они нарушили свой обычный подход, заключающийся в непризнании опубликованных «секретных» материалов; однако, в какой степени ему не хватает информации или она содержит неверную информацию, достоверно неизвестно. Трудности, с которыми ряд стран столкнулись при разработке конструкции Теллера-Улама (даже когда они, очевидно, понимали эту конструкцию, как, например, в случае с Соединенным Королевством), делают маловероятным, что одна только эта простая информация обеспечит возможность производства термоядерного оружия. . Тем не менее, идеи, выдвинутые Морландом в 1979 году, легли в основу всех нынешних спекуляций по поводу конструкции Теллера-Улама.

Ядерное

В январе 1986 года советский лидер Михаил Горбачев публично предложил трехэтапную программу ликвидации в мире ядерного оружия к концу 20 века. За два года до своей смерти в 1989 году комментарии Андрея Сахарова на форуме ученых помогли начать процесс ликвидации тысяч ядерных баллистических ракет из американских и советских арсеналов. Сахаров (1921–1989) был принят на работу в программу создания ядерного оружия Советского Союза в 1948 году, через год после того, как он защитил докторскую диссертацию. В 1949 году США зафиксировали первое советское испытание атомной бомбы, и обе страны начали отчаянную гонку за создание термоядерной водородной бомбы, которая была бы в тысячу раз мощнее. Как и его американские коллеги, Сахаров оправдывал свою работу над водородной бомбой, указывая на опасность достижения монополии другой страны. Но также, как и некоторые американские ученые, работавшие над Манхэттенским проектом, он чувствовал ответственность информировать политическое руководство своей страны, а затем и весь мир об опасностях, связанных с ядерным оружием. Первая попытка Сахарова повлиять на политику была вызвана его опасениями по поводу возможного генетического ущерба от долгоживущего радиоактивного углерода-14, образующегося в атмосфере из азота-14 огромными потоками нейтронов, высвободившимися при испытаниях водородной бомбы. В 1968 году друг предложил Сахарову написать эссе о роли интеллигенции в мировых делах. Самостоятельная публикация была в то время методом распространения несанкционированных рукописей в Советском Союзе. Многие читатели создавали несколько копий, печатая на нескольких листах бумаги, чередующихся с копировальной бумагой. Один экземпляр эссе Сахарова «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе» был тайно вывезен из Советского Союза и опубликован в газете « Нью-Йорк Таймс» . В 1968–69 годах было выпущено более 18 миллионов переизданий. После публикации эссе Сахарову запретили вернуться к работе в программе создания ядерного оружия, и он занял исследовательскую должность в Москве. В 1980 году, после интервью газете «Нью-Йорк Таймс», в котором он осудил советское вторжение в Афганистан, правительство сделало его недоступным для западных СМИ, сослав его и его жену в Горький. В марте 1985 года Горбачев стал генеральным секретарем ЦК КПСС. Более полутора лет спустя он убедил Политбюро, исполнительный комитет партии, разрешить Сахарову и Боннэр вернуться в Москву. Сахаров был избран членом оппозиции на Съезд народных депутатов СССР в 1989 году. Позже в том же году у него случилась сердечная аритмия , и он умер в своей квартире. Он оставил после себя проект новой советской конституции, в которой особое внимание уделялось демократии и правам человека.

Известные несчастные случаи

Смотрите также: Список военных ядерных аварий

5 февраля 1958 года во время тренировочного полета на самолете B-47 ядерная бомба Mark 15 , также известная как « Тайби-бомба» , была потеряна у побережья острова Тайби недалеко от Саванны, штат Джорджия . ВВС США утверждают, что бомба была невооруженной и не содержала активной плутониевой активной зоны, необходимой для инициирования ядерного взрыва. По мнению Министерства энергетики, бомба была погребена под несколькими футами ила на дне залива Вассо .

17 января 1966 года , произошло фатальное столкновение между B-52G и Stratotanker KC-135 над Паломаресом , Испания . Обычная взрывчатка в двух Mk28 типа водородных бомбах взорвалась при ударе о землю, разбросав плутоний по близлежащим фермам. Третья бомба упала неповрежденной возле Паломареса, а четвертая упала в 12 милях (19 км) от побережья в Средиземное море и была обнаружена несколько месяцев спустя.

21 января 1968 года B-52G с четырьмя термоядерными бомбами B28FI на борту в рамках операции «Хромовый купол » разбился на льду залива Норт-Стар при попытке аварийной посадки на авиабазе Туле в Гренландии. Возникший пожар вызвал обширное радиоактивное загрязнение. Персонал, участвовавший в очистке, не смог собрать все обломки трех бомб, а одна бомба не была обнаружена.

Вариации

Айви Майк

В своей книге 1995 года «Тёмное солнце: Создание водородной бомбы » автор Ричард Роудс подробно описывает внутренние компоненты устройства « Айви Майка » Колбаса , основываясь на информации, полученной в результате обширных интервью с учёными и инженерами, которые его собирали. По словам Роудса, фактический механизм сжатия вторичной обмотки представлял собой комбинацию теорий давления излучения, давления пенной плазмы и теорий абляции с тампер-толкателем, описанных выше; Излучение первичной обмотки нагревало пенополиэтиленовую облицовку корпуса до плазмы, которая затем повторно излучала излучение в толкатель вторичной обмотки, вызывая абляцию ее поверхности и толкая ее внутрь, сжимая вторичную обмотку, воспламеняя свечу зажигания и вызывая плавление. реакция. Общая применимость этого принципа неясна.

W88

В 1999 году репортер газеты San Jose Mercury News сообщил, что американская ядерная боеголовка W88 , небольшая боеголовка с разделяющейся головной частью , используемая на Trident II БРПЛ , имела вытянутую ( яйцеобразную или арбузную ) основную (под кодовым названием Komodo ) и сферическую вторичную ( под кодовым названием Cursa ) внутри радиационного корпуса специальной формы (известного за свою форму как «арахис»). Ценность основной части яйцевидной формы, по-видимому, заключается в том, что боеголовка РГЧ ограничена диаметром основной части - если главную часть яйцеобразной формы можно заставить работать должным образом, то боеголовку РГЧ можно сделать значительно меньше, но все же обеспечить взрыв высокой мощности - боеголовка W88 способна выдавать до 475 килотонн в тротиловом эквиваленте (1990 ТДж) с физическим пакетом длиной 68,9 дюймов (1750 мм), максимальным диаметром 21,8 дюйма (550 мм) и различными по оценкам, вес варьируется от 175 до 360 кг (от 386 до 794 фунтов). Меньшая боеголовка позволяет разместить больше боеголовок на одной ракете и улучшает основные летные характеристики, такие как скорость и дальность.

См. также

• Процесс COLEX (разделение изотопов)
• История конструкции Теллера-Улама
• НУКЕМАП
• Чистое термоядерное оружие

Дальнейшее чтение

Основные принципы

• Сублетт, Кэри (19 марта 2019 г.). «Раздел 4.0 Разработка и проектирование ядерного оружия» . Архив ядерного оружия . Архивировано из оригинала 6 февраля 2021 года . Проверено 9 февраля 2021 г.
• Хансен, Чак (1988). Ядерное оружие США: Тайная история . Корона . ISBN  978-0517567401 . ЛЦН   87021995 . OCLC   865554459 . ОЛ   2392513М . Проверено 10 ноября 2021 г. - из Интернет-архива .
• Хансен, Чак (2007). Мечи Армагеддона: Разработка ядерного оружия в США с 1945 года (PDF) (компакт-диск и возможность загрузки) (2-е изд.). Саннивейл, Калифорния: Публикации Чукели. ISBN  978-0979191503 . 2600 страниц.
• Баррозу, Далтон Э.Г. (2009). ядерных взрывчатых веществ ( Физика на португальском языке) (2-е изд.). Книжный магазин по физике. ISBN  978-8578610166 . OCLC   733273749 . ОЛ   30689359М . Проверено 9 февраля 2020 г. - через Google Книги .

История

• Банди, Макджордж (1988). Опасность и выживание: выбор в отношении бомбы в первые пятьдесят лет . Случайный дом . ISBN  978-0394522784 . LCCN   89040089 . OCLC   610771749 . ОЛ   24963545М .
• ДеГрут, Джерард Дж. (2005). Бомба: Жизнь . Издательство Гарвардского университета . ISBN  978-0674017245 . OCLC   57750742 . OL   7671320M – через Интернет-архив .
• Галисон, Питер ; Бернштейн, Бартон Дж. (1 января 1989 г.). «В любом свете: ученые и решение построить супербомбу, 1952–1954». Исторические исследования в области физических и биологических наук . 19 (2): 267–347. дои : 10.2307/27757627 . eISSN   1939-182X . ISSN   1939-1811 . JSTOR   27757627 .
• Гончаров, Герман А. (31 октября 1996 г.). «Американская и советская программы разработки водородной бомбы: историческая справка». Успехи физики . 39 (10): 1033–1044. Бибкод : 1996PhyU...39.1033G . дои : 10.1070/PU1996v039n10ABEH000174 . eISSN   1468-4780 . ISSN   1063-7869 . LCCN   93646146 . OCLC   36334507 . S2CID   250861572 .
• Холлоуэй, Дэвид (1994). Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия, 1939–1956 гг . Издательство Йельского университета . ISBN  978-0300060560 . OCLC   470165274 . ОЛ   1084400М .
• Роудс, Ричард (1995). Тёмное солнце: создание водородной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер . ISBN  978-0684804002 . OCLC   717414304 . OL   7720934M – через Интернет-архив .
• Швебер, Сильван С. (2007). В тени бомбы: Оппенгеймер, Бете и моральная ответственность учёного . Принстонская серия по физике. Издательство Принстонского университета . ISBN  978-0691127859 . OCLC   868971191 . OL   7757230M – через Интернет-архив .
• Стикс, Гэри (20 октября 1999 г.). «Позор и честь в атомном кафе: отец водородной бомбы, противоракетной обороны «Звездных войн» и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, Эдвард Теллер не сожалеет о своей спорной карьере» . Научный американец . Том. 281, нет. 4. С. 42–43. ISSN   0036-8733 .
• Янг, Кен ; Шиллинг, Уорнер Р. (2020). Супербомба: организационный конфликт и разработка водородной бомбы . Издательство Корнелльского университета . ISBN  978-1501745164 . OCLC   1164620354 . ОЛ   28729278М .
• Младший, Стивен М. (2009). Бомба: новая история . ХарперКоллинз . ISBN  978-0061537196 . ОСЛК   310470696 . OL   24318509M – через Интернет-архив .

Анализ последствий

• Де Гир, Ларс-Эрик (1991). «Радиоактивная сигнатура водородной бомбы». Наука и глобальная безопасность . 2 (4): 351–363. Бибкод : 1991S&GS....2..351D . дои : 10.1080/08929889108426372 . ISSN   0892-9882 . OCLC   15307789 .
• Харитон, Юлий ; Смирнов Юрий; Ротштейн, Линда; Лесков, Сергей (1993). «Версия Харитона». Бюллетень ученых-атомщиков . 49 (4): 20–31. Бибкод : 1993БуАтС..49д..20К . дои : 10.1080/00963402.1993.11456341 . eISSN   1938-3282 . ISSN   0096-3402 . LCCN   48034039 . OCLC   470268256 .

Внешние ссылки

Принципы

• «Основные принципы поэтапной радиационной имплозии (Теллер-Улам)» с сайта NuclearWeaponArchive.org Кэри Сублетта.
• «Материя, энергия и гидродинамика излучения» из FAQ Кэри Сублетта по ядерному оружию.
• «Проектирование и проектирование ядерного оружия» из FAQ Кэри Сублетта по ядерному оружию.
• «Элементы конструкции термоядерного оружия» из часто задаваемых вопросов Кэри Сублетта по ядерному оружию.
• Аннотированная библиография по проектированию ядерного оружия из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос.

История

• PBS: Гонка за супербомбой: интервью и стенограммы. Архивировано 11 марта 2017 года в Wayback Machine (с участием разработчиков бомб США и СССР, а также историков).
• Говард Морланд о том, как он открыл «секрет водородной бомбы» (включает множество слайдов).
• Выпуск Progressive за ноябрь 1979 года - «Секрет водородной бомбы: как мы его получили, почему мы рассказываем» (весь выпуск онлайн).
• Аннотированная библиография по водородной бомбе из цифровой библиотеки Алсос.
• Университет Саутгемптона, Центр международных исследований Маунтбеттена, Рабочий документ №5 по ядерной истории.
• «Троица и дальше» Питера Курана. Архивировано 9 декабря 2018 года в Wayback Machine - документальный фильм об истории испытаний ядерного оружия.
• Плейлист YouTube с рассекреченными испытаниями ядерного взрыва, полученными путем преобразования сканов пленки в цифровой формат в Ливерморской лаборатории Лоуренса