Взрыволет "Мартин" Коула 1960 г.

Насколько ТЕХНИЧЕСКИ был возможен вариант такого атомного импульсного привода?
Теги:космос
 
1 2 3 4 5 6 7 8
UA Alex_semenov #28.06.2018 01:31
+
+2
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Прежде чем говорить о концепции Коула, надо наверное сделать очерк времени появление этого странного проекта.

Рубеж 1950х-1960х можно рассматривать как пик космических ожиданий.
СССР явно вырвались вперед. Запад, который с 1930-х мечтал о космосе и был абсолютно уверен в своем первенстве, неожиданно оказывается позади. Мир на пике космической эйфории и ожиданий. Именно в это время в СССР в моде публикации по теме "межзвездный полет" где на полном серьезе обсуждается фотонная ракета. Западной прессе "не до жиру". Там панически требует догнать и перегнать. И это надо сделать еще на межпланетных трассах! В ход идут самые разные идеи. Все годятся! "Атомный век" (1945-1963) на пике. Многомегатонные термоядерные взрывы в атмосфере и космосе - обычная практика. Некоторый радиоактивный выхлоп в атмосферу - вполне допустим в общественном сознании. Поэтому и на Западе и в СССР ракеты на ЖРД рассматриваются как первый шаг в космос. Никто не сомневается в том что к середине 1970-х атомная ракета "станет на крыло" и при этом некоторый радиоактивный выхлоп вполне допустим.
Вопрос лишь в том, какое атомное решение выйдет на первый план?
В США с 1955-го уже во всю идет проект ROVER - наиболее "очевидное" решение - твердофазный ядерный реактор-ракета. То есть проект термической атомной ракеты и на испытания уже выходит двигатель-реакатор "Киви". В СССР тоже вынашиваются подобные планы. У Келдыша уже проведен предварительный теоретический анализ. Мы тоже будем делать твердофазный ЯРД (с некоторым опозданием от США но с более глубокой теоретической проработкой), но уже к концу 1950-х у нас общепризнанно в закрытых академических кругах, что тврдофазный ЯРД дает лишь двукратный прирост удельного импульса, поэтому это - только первый шаг. Основной советский теоретик ЯРД В.М. Иевлев берется (и это продолжится вплоть до начала 1980-х) за разработку ГАЗОФАЗНОГО ЯРД. Для советского космоса теперь именно газофазный ЯРД станет идеей фикс.



Но это будет потом. А пока Келдыш отправляет Иевлева как главного теоретика ЯРД в Арзамас-16 к Сахорову. В период моратория на ядерные взрывы 1958-1961-го года здесь "от безделья" занялись разработкой альтернативного ядерно-ракетного привода. Взрыволета.



О концепции взрыволета Сахарова известно очень мало. Известно что эта идея была представлена Хрущеву на том самом знаменитом заседании, где была предложена и "Кузькина мать". Известно что, по-всей видимости, взрыволет Сахарова в значительной степени повторял концепцию Улама-Тэейлора (Не путать с Тэллером!) "Орион". То есть концепцию "внешнего" сгорания ядерных зарядов. Взрывы производились достаточно далеко позади корабля, который напоминал пулю-поршень, соединенную "амортизатором" с "толкающей плитой". Об американском проекте "Орион" который был развернут именно в этом золотое время (конец 50х начало 60х) в калифорнийской фирме "Дженерал Атомик" есть прекрасная книга сына Фримена Дайсона и мы теперь много знаем деталей о нем (хотя многого и не знаем). Но в те годы проект был по-началу полностью засекречен. То есть даже сама факт существования такого проекта. Стартовал он именно как ответ на запуск Спутника в 1958-м но уже к концу года, полная секретность была с него снята. Этого потребовали сами разработчики. Абсолютная секретность мешала нанимать для проекта работников, поэтому общая идея (бомбы позади корабля) была в общем то раскрыта широкой общественности к началу 1960-х годов и была на слуху. Вот как это видилось в открытой печати в середине 1960-х.



И есть сильное подозрение что и взрыволет Сахарова - это наша попытка не отстать от Запада (и как только Запад отказался от "Ориона" мы тоже забыли об этой концепции). Именно в это же время в СССР принята попытка не отстать от Запада и в развитии новой "мезонной" бомбы (более мощной чем водородная), которая (бомба) оказалась полным фейком. Но партия и разведка сразу в это не поверили.
Но.
В самих США помимо калифорнийского проекта "Орион" (о котором было известно что на нее выделили миллион), разумеется появился ряд альтернативных идей взрыволета. И наиболее широко известная идея была именно идея фирмы "Мартин" которую персонализировал профессор Дандридж Коул.Dandridge M. Cole



Коул известен как визионер. Он был предшественником ОНейла и сторонник колонизации космоса. Он рано умер от сердечного приступа но на рубеже 1950х-1960х именно его концепция взрыволета была на слуху. Западная пресса охотно опиралась на публикацию об этом проекте в "Авиэйшен Вик" от 25 января 1960-го года



Главная изюминка прокета Коула по-сути опиралась на одну существенную ошибку по поводу "Ориона", которая воспроизведена в расчетах выше и которую часто повторяют люди, плохо знакомые с деталями проекта "Ориона". Считалось что энергия ядерного взрыва и импульс рабочего тела при внешнем сгорании будет разлетаться во все стороны ИЗОТРОПНО. Сферически. Поэтому, как легко было догадаться, энергия ядерного взрыва будет раходоваться неэффективно.
Как мы теперь знаем - это не так. Именно самая засекреченная изюминка "Ориона" и состояла в том, что энергию взрыва и импульс можно было организовать очень эффективно.



Это я все рассказываю что бы мне тут не приходили и не рассказывали что у меня банан в ухе. :)
Да, тут на форуме есть ряд товарищей, которые уже надоели всем своими материалами по "Ориону".
Но мы живем в век, когда мало кто интересуется "соседними областями" и даже такие хорошие спецы как Борис Штерн ДО СИХ ПОР не понимает идею направленного взрыва, считая что "Орион" в основном будет греть окружающую среду своими взрывами.
В те же времена сам бог велел искать решения в духе Коула. Коул и предложил взрывать ядерные заряды в сферической полости. В итоге и родилась серия его достаточно странных проектов (см. приложенный файл внизу).

В связи с этим, чисто ретроспективно (как некое исследование альтернативной реальности) интересно было рассмотреть насколько ТЕХНИЧЕСКИ проект Коула был интересен, осуществим, в чем были его основные проблемы-заторы?
В частности. В камере предполагалось использовать маломощные ядерные заряды всего в 0.01 кт, то есть в 10 тонн тринитротолуола. Коул прекрасно знал что такие заряды уже созданы, но в них дорогое ядерное топливо расходуется очень неэффективно. Ведь минимальная критическая масса (как мы теперь знаем) для плутония составляет порядка 0.7 кг, а для урана 2,5 кг. Но 10 т тнт это всего 1 грамм разделившегося материала. То есть в подобном заряде выгорало порядка 0.1% драгоценного ядерного топлива.
Кстати, в то время в качестве альтернативы рассматривался газофазный ЯРД "открытой" схемы, где достигались примерно такой же как в концепции Коула удельный импульс и сопоставимый СВЕРХРАСХОД бесценного ядерного топлива (оно вылетало вместе с рабочим телом).
Тут надо добавить что в развитие концепции именно Коула в последствии умники из Ливермора рассматривали проект ядерно-взрывного камерного корабля для Марса "Гелиос". Но с подписанием Московского Договора 1963-го года о запрещении ядерных взрывов в трех средах, все импульсно-ядерные проекты ЯРД были свернуты. "Реакторные" проекты еще существовали долго. Но и их тоже со временем свернули. Сейчас ЯРД для космоса существует только в виде связки реактор+ионный двигатель. То есть с закрытым термическим циклом (и значит очень низкой удельной мощностью). Проет Иевлева по-сути умер к началу 1980-х после того как стало ясно насколько сложно удерживать тяжелую плазму под чудовищным давлением (под 1000 атмосфер!) в газофазном ЯРД. Сейчас все эти проекты выглядят "сном разума" и ЖРД остается единственным решением "факельной" тяги (взлета со дна гравитационного колодца). И тем не менее. Интересует вот какой вопрос (зная что тут сидят матерые атомные гуру).

А нельзя ли было для микробомб Коула использовать не быстрые нейтроны, а ... медленные? То есть нельзя было бомбочки на 0.01 кт делать из таких маленьких ядерных "импульсных" ядерных реакторов?
Мы знаем что бомбу на медленных нейтронах сделать нельзя.
Но это хорошую бомбу на килотонну, не менее.
А если нам нужен всего лишь маломощный "просир" в 10 тонн, может быть можно было бы как-то исхитриться и вместо скажем 2 кг урана использовать всего лишь грамм 200 но в смеси с замедлителем?
В конце концов, именно такую идею выдвинул спустя много лет Зубрин для своей ракеты на водных солях урана.



Можно ли было бы идею Коула модернизировать идеей Зубрина?
Кто что скажет?
Прикреплённые файлы:
Cole1960.png (скачать) [1382x1038, 423 кБ]
 
 
 44
UA Alex_semenov #28.06.2018 02:19
+
+1 (+2/-1)
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Чем интересно обсуждать проект Коула именно здесь, на авиабазе?
Некоторое время назад, обсуждадя здесь тему ядерных взрывов в космосе, я столкнулся буквально с обструкцией со стороны глубоко уважаемых местных атомных гуру Виверная и Факира, которые как бы в один голос убеждали меня, что классический "Орион" в космосе (вакууме) не полетит.
Мол, вся (буквально 99%) энергия взрыва уйдет во вспышку рентгена и поэтому никакой особо-заметной перекачки энергии взрыва к РАБОЧЕМУ ТЕЛУ (не важно направленно или изотропно оно разлетается) не будет.

ЕСЛИ ПРИНЯТЬ ЭТУ ПОЗИЦИЮ уважаемых местных экспертов, то проект Коула - единственный реальный способ использовать энергию бомб для полета в космосе.
:)

Обратите внимание вот на какую тонкость. Данный привод как и Орион работает импульсами. НО. В случае сферы Коула импульс получается куда более растянутым. Когда за микросекуну (-6 пордяков) бомба выделяет свою энергию, сама сфера остается неподвижной. Но когда энергия ядерной вспышки многократно отразившись от стенок нагреет испарит и ионизирует покрывающую стенки воду (порцию рабочей массы) в камере возникнет очень высокое давление и вот в процессе истечения этой плазмы из камеры (миллисекунды? -3 порядка) возникнет импульс тяги, приложенный к сфере. И этот импульс будет растянут в тысячи (примерно) раз дольше чем импульс по плите Ориона. То есть тут система амортизаторов должна быть, но она куда проще чем в случае Ориона. Еще одна тонкость в том, что собственно сама сферическая камера и есть львиная доля массы пустого корабля (в случае Ориона плита составляет примерно треть пустого корабля). Это обстоятельство также уменьшает нагрузку на амортизаторы. То есть механика амортизации - явный плюс концепции.
Минус - низкий расчетный удельный импульс (порядка 11 км/с), хотя учитывая рабочее тело (обычная ВОДА!) и задачу межпланетного полета, это не так уж и плохо (хотя лучше было бы иметь 30-50 км/с). Но надо признать, что оценка в 11 км/с - это осторожная оценка Коула. Вполне возможно, что при истечении рабочего тела из такой полости можно было бы получить и 15-20 км/с что делало бы подобный привод по-сути властелином солнечной системы (в некой альтернативной нашей реальности).

Прикрепляю таблицу с данными по проекту 1960 года
Прикреплённые файлы:
tabl_cole.png (скачать) [2491x1772, 138 кБ]
 
 
 44
Это сообщение редактировалось 28.06.2018 в 02:38
UA Alex_semenov #28.06.2018 13:56
+
+2
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Перевод статьи в "Авиэйшен Вик" от 25 января 1960-го года:

AVIATION WEEK, January 25, 1960
Space Technology
Martin Proposes Nuclear Rocket Plan
By Michael Yaffee


АВИАЦИОННАЯ НЕДЕЛЯ, 25 января 1960 г.
Космическая техника
"Мартин" предлагает ядерный ракетный план

Майкл Яффе




New York—Nuclear pulse rockets powered by repeated explosions of small nuclear bombs inside a spherical thrust chamber may be the key to economic and efficient space exploration. Early this year, the Martin Co. will submit a proposal to the Advanced Research Projects Agency for a feasibility study of using nuclear explosions to propel space vehicles. Although the basic idea already is under study by General Atomics Division of General Dynamics in Project Orion (AW Oct. 5. p. 123), Martin scientists believe their approach is sufficiently different from Project Orion and significant enough to warrant another government program in this area.

Нью-Йорк. Ядерная импульсная ракета на периодически производимых взрывах небольших ядерных бомб внутри сферической камеры для получения тяги может оказаться экономически выгодной ключевой идеей для эффективного освоения космоса. В начале этого года корпорация "Мартин" представила в Агентство перспективных исследований предложение с технико-экономическим обоснованием использования ядерных взрывов для движения космических аппаратов. Хотя основная концепция такого привода уже изучается в "Дженерал Атомик", подразделении "Дженерал Динамикс" в рамках проекта "Орион" (AVIATION WEEK, за 5 окрября, стр 123), специалисты "Мартин" полагают, что их подход достаточно сильно отличается от проекта "Орион" и настолько отличается, что это гарантирует необходимость теперь развернуть еще одну правительственную программу в этой области.

The basis for the proposal will be three types of nuclear pulse rockets which physicist Dandridge M. Cole of Martin-Denver described at the annual meeting here last week of the American Astronautical Society. All three rockets depend, as does Project Orion, on nuclear explosions for their primary propulsion.

Базой для этого предложения выступает три варианта ядерной импульсной ракеты, которые физик Дандридж М. Коул из подразделения "Мартин-Денвер" представил в Американском астрономическом обществе на прошлой неделе. Все три проекта, как и проект "Орион", опираются на идею использования ядерных взрывов в качестве основы главного привода.

Throughout his study, Cole stressed the fact that his work to date was theoretical and that accurate performance data could come only from actual tests. But given even moderate assumptions. Cole said, the most primitive of his three nuclear pulse rockets—Model 1 —could carry twice the payload of a chemical rocket of the same gross weight. It also could equal the performance of a solid core fission type rocket, such as Project Rover, of the same propellant fraction (0.65), and same specific impulse (930 sec.) and at the same time provide a much greater performance potential, possibly up to a specific impulse of 3,000 sec.

Коул постоянно подчеркивает тот факт, что вся его работа на сегодняшний день пока что остается теоретическим исследованием, он говорит, что точные данные о реальной эффективности концепции могут быть получены только в ходе натурных испытаний. Но учитывая даже самые скромные предположения, по мнению Коула, самая простая из его трех схем ядерных импульстых ракет - Модель-1 - все равно может нести в два раза большую полезную нагрузку чем химическая ракета той же стартовой массы. Подобную же эффективность можно было бы получить и для твердофазной ядерной термической ракеты на делении, исследуемой в рамках проекта "Ровер" (Project Rover) с той же массовой долей ракетной массы (0.65) и с таким же удельным импульсом (930с). Однако предложенная Коулом концепция обещает гораздо больший потенциал эффективности, возможно достигающий удельного импульса в 3000 с.

Rocket Economics
Ракетная экономика

То be economically attractive, Cole said, nuclear pulse rockets must be very large, in the millions of pounds, or about the same size as gaseous core fission systems and other proposed advanced nuclear propulsion systems. The advantages of the pulse rocket, in comparison with some other nuclear systems, are that it can have far higher average thrust chamber temperatures because the heat is not carried through the thrust chamber wall and that it requires no magnetic containment.

Что вызывает экономический интерес, сказал Коул, так это то, что ядерные импульсные ракеты должны быть очень большими, массой в миллион фунтов или примерно того же порядка, подобно же оценкам системы привода термических газофазные ракеты и другие более продвинутые ядерные двигательные установки. Преимущество импульсной ракеты по сравнению с некоторыми другими ядерными системами, в том, что они могут иметь значительно более высокую среднюю (рабочую) температуру в камере сгорания, так как тепло не передается через термически нагруженные поверхности внутри камеры и здесь нет необходимости ни в каком магнитном удержании.

First of the three pulse rockets described by Cole is based on a conservative design with emphasis on feasibility and simplicity. Free-space operation is assumed in order to avoid earth takeoff problems, such as atmospheric contamination, although Cole is confident that this problem will be solved with the development of clean nuclear bombs.

Первая, описанная Коулом, конструкция из трех предложенных схем импульсных ракет, базируется на консервативном подходе с акцентом на технологическую реализуемость и простоту. Ее предполагается включать уже в открытом космосе, чтобы избежать проблем при взлете с поверхности Земли, таких как загрязнение атмосферы, хотя Коул уверен, что эта проблема будет решена с разработкой чистых ядерных бомб.




MODEL I. nuclear pulse rocket, one of three under study by the Martin Co., would be propelled by the contained explosions of small nuclear bombs and the ejection of water or some other inert expellant. Its initial gross weight would be 3.52 million lb., including 350,000 lb. of payload and 2.06 million lb. of water.

МОДЕЛЬ I. Одна из трех схем, изучаемых корпорацией "Мартин", должна разгоняться периодически происходящими внутри взрывами малых ядерных зарядов, энергия которых передается истекающей из сопла воде или другой инертной ракетной массе. Ее общий стартовый вес составит 3.52 миллиона фунтов, включая 350 000 фунтов полезной нагрузки и 2,06 миллионов фунтов воды.

The Model I nuclear pulse rocket, as described by Cole, is 300 ft. long and has a spherical thrust chamber 130 ft. in diameter and weighing 1 million lb. Steel walls of the thrust chamber arc 0.5 in. thick. Gross weight of the rocket is 3.52 million lb. and includes 2.06 million lb. of water and 350,000 lb. of payload.

Модель I ядерной импульсной ракеты, согласно описанию Коула, имеет длину в 300 футов и имеет сферическую тяговую камеру в 130 футов в диметре с массой в 1 миллион фунтов. Стальные стенки камеры сгорания имеют толщину в 0.5 дюйма. Общая масса ракеты составляет 3.52 миллиона фунтов, которые включают в себя 2.06 миллионов фунтов воды и 350 000 фунтов полезной нагрузки.

Mission velocity of the Model I pulse rocket is 26,000 fps./sеc. Leaving a minimum earth orbit with this velocity change capability, the vehicle could make a soft moon landing and then return to an earth orbit or it could travel on fast orbits to the nearer planets.

Скорость полета импульсной ядерной ракеты модели I составляет 26 000 футов/секунду (7924,8 м/с). Покинув низкую околоземную орбиту с таким приращением скорости, космический корабль может совершить мягкую посадку на Луну, а затем вернуться на орбиту Земли или он может перемещаться по быстрым орбитам к ближайшим планетам.

With some modification. Model I could travel from the surface of the earth to a minimum earth orbit, according to Cole. Or. he added, it could be boosted into a velocity of 8,000 fps./sec. and an altitude of 150 mi. by a cluster of nine F-l (Rockctdync's H-million-lb. thrust liquid engine) chemical rocket engines. From this point, it could go into orbit under its own power.

При некоторой модификации, по утверждению Коула, Модель-I могла бы взлетать с поверхности Земли и выходить на минимальную околоземную орбиту или, добавляет он, ее можно разогнать до скорости 8000 футов/сек (2438,4 м/с) и в итоге поднять на высоту 150 миль связкой из химических двигателей F-1 (жидкостными ракетными двигателями в 11-миллионов фунтов тяги ). С достижением данной высоты, корабль может разогнаться до орбитальной скорости на собственной тяге.

Propellant for the Model I nuclear pulse rocket consists of small energy capsules (0.01 kiloton nuclear bombs) and an inert expellant contained in a storage area above the thrust chamber. Between the chamber and storage area is a low velocity compressed air gun which shoots the energy capsules into the thrust chamber. Possibly, Cole says, some existing, off-the-shelf solid propellant rocket such as the Genie could be used to carry the capsule into the thrust chamber.

Источником энергии для ядерной импульсной ракеты Модель-I служат небольшие энергетические капсулы (ядерные заряды в 0.01 килотонны каждый), а в качестве ракетной массы - инертное рабочее тело, хранящееся в баках над тяговой камерой сгорания. Между камерой и баками хранения находится пневматическая пушка с небольшой конечной скоростью снаряда, которая выстреливает энергетические модули в камеру сгорания. Возможно, говорит Коул, какая-то из уже имеющейся в наличии ракета на твердом топливе, типа "Genie", так же может использоваться для доставки капсул в центр камеры сгорания.


A time or setback fuze could be used to make sure the capsule explodes when and where desired within the thrust chamber. The frequency of the detonations will be determined by the mission. At a frequency of one pulse per second. Cole said, the average thrust would be 500.0 lb. and the thrust-to-weight ratio would be 0.25. Higher values could be obtained for short periods by increasing the pulse frequency.

Интервал времени между взрывами можно использовать, чтобы убедится что следующая капсула взрывается в положенном месте, желательно в пределах тяговой камеры сгорания. Частота детонации будет определяться особенностью миссией. При частоте одного импульса в секунду, сказал Коул, усредненная тяга составит 800 000 фунтов, а отношение тяги к массе составит 0.25. Большее значение тяги можно получить с более короткими периодами за счет увеличения частоты импульсов.

In his design, Cole assumes that water is used as the inert expellant and that the expellant also is used in the transpiration cooling of the thrust chamber walls. For each pulse of the rocket. 858 lb. of water would be used. Using a total of 2,400 0.01 kiloton bombs and 2.06 million lb. of water and assuming that 40% of the bomb energy is converted to kinetic energy of exhaust. Cole calculates that the liquid propellant version of Model I is capable of accelerating a 350,000-lb. payload through a velocity change of 26.000 fps. sec.

В данном конкретном дизайне Коул предполагает, что вода используется в качестве рабочего тела и что это рабочее тело также используется для охлаждения стенок тяговой камеры за счет испарения. При каждом импульсе ракет будет использовано 858 фунтов воды. Используется в общей сложности 2400 штук 0.01 килотонных бомб и 2,06 миллионов фунтов воды, в предположении что 40% энергии бомбы преобразуется в полезную кинетическую энергию выхлопа. Коул оценивает, что версия Модель-1, питаемая жидким топливом, способна ускорить 350 000 фунтов полезной нагрузки с приращением скорости в 26 000 футов/секунду.

The principal problem concerning the feasibility of propulsion by contained nuclear explosions revolves on the question of whether a thrust chamber can be made strong enough to contain the explosion and at the same time light enough for acceptable vehicle performance. Cole calculates that his 1-million lb. steel thrust chamber would be more than adequate.

Основная проблема, связанная с осуществлением привода на ядерных взрывах, связана с вопросом о том, может ли тяговая камера сгорания быть достаточно прочной, чтобы выдерживать взрыв и в то же время достаточно легкой, чтобы вписаться в характеристики транспортного средства. Коул подсчитал, что его стальная тяговая камера, массой в 1 миллион фунтов будет по прочности более чем достаточной.

Shock transmission from thrust chamber to payload should be significantly less than in the external explosion system where the entire impulse is directed against a shield at the rear of the vehicle, according to Cole. The problem of shock transmission in the Model I nuclear pulse rocket, he says, can be solved by making the thrust chamber wall in two concentric shells and filling the intervening space with a compressible shock absorbing gas and building a shock absorbing system between the thrust chamber and the rest of the vehicle.

Ударная нагрузка от тяговой камеры сгорания к полезной нагрузке должна быть значительно меньше, чем в случае системы с внешним подрывом, в которой весь импульс направляется на плиту в задней части корабля, согласно мнению Коула. Проблема передачи импульса от рабочего тела к импульсной ядерной ракете Модели-1, как он говорит, может быть решена путем создания напряжения между двумя концентрическими оболочками промежуток между которыми заполнен сжатым амортизационным газом и за счет построения амортизирующей системы между тяговой камерой и остальной частью транспортного корабля.

Heating problems. Cole says, can be controlled by a combination of bomb wrapping and transpiration cooling.

Проблема теплопередачи. По словам Коула ее можно отрегулировать за счет предварительного деления рабочей массы, часть из которой будет составлять оболочку бомбы, а часть поступать на стенки камеры сгорания для испарительного охлаждения.

Assuming that bomb costs will drop to $100,000 per bomb in the future— or possibly even to $10.000—Cole estimates that propellant costs would range from $70 to $700 per pound of payload for his Model I nuclear pulse rocket.

Предполагая, что в будущем цена за один заряд упадёт до 100 000 долларов за бомбу или даже до 10 000 долларов, Коул рассчитывает, что стоимость топлива будет составлять от 70 до 700 долларов за фунт полезной нагрузки для его ядерной импульсной ракеты Моель-1.

In his proposed Model II nuclear pulse rocket, based on design assumptions which seem reasonable for 10 or 20 years in the future. Cole reduces the factor of conservatism in the weight of the thrust chamber from 20 in Model I to a factor of 4. The spherical steel thrust chamber is still 130 ft. in diameter but now weighs 200.000 lb. instead of 1-million lb.

Другая предлагаемая им концепция ядерной ракеты, Модели-II, базируется на допущениях о развитии конструкции, которая кажется разумной в течении 10 или 20 следующих лет. Коул снижает коэффициент консерватизма в массе тяговой камеры с 20 у Модель-I до фактора 4. Сферическая стальная камера все еще остается 130 футов в диаметре, но теперь она весит 200 000 фунтов вместо 1 миллиона фунтов.

Including expellant costs ($5 per lb.) as well as energy capsule costs ($I0.000 per unit). Cole obtains a total propellant cost for his Model II nuclear pulse rocket of $25.80 per pound of payload. This figure is based on the following parameters, assumed and calculated: exhaust velocity, 37 200 fps./sec. (specific impulse equals 1150 sec.); propellant fraction 0.90: kinetic energy per pulse 2 x 1010 ft./lb.; payload. 2.92 million lb.; gross weight, 6.72 million lb.: number of pulses, 5,800; expellant mass per pulse, 5 58 lb.

Оценивая расходы на запуск (5 долларов США за фунт), а так же расходы на энергетические капсулы (1 000 долл. за штуку) Коул получает полную стоимость ракетного топлива для своей ядерной ракеты Модель-II в размере 25,8 доллара за фунт полезной нагрузки. Эта цифра базируется на следующих предполагаемых расчетных параметрах: скорость истечения 37 200 футов/сек (11338,56 м/с) (удельный импульс равна 1150с); масса топлива в массе ракеты 0.9; кинетическая энергия на импульс 2 x 1010 фут/фунт (умножить на 1.355 818 Дж); полезная нагрузка 2,92 млн. фунтов; Общая масса 6,72 миллионов фунтов; количество импульсов 5800; масса рабочего тела на импульс 5 580 фунтов.

Even more economically attractive is Cole’s Model II-A, a larger version of Model II which uses 0.1 kiloton energy capsules. The Model II-A thrust chamber is 282 ft. in diameter and weighs 2 million lb. Capsule and expellant costs remain respectively $10 000 per unit and $5 per pound. Gross vehicle weight is 67.2 million lb. and payload 29.2 million lb. T he resultant total propellant cost for Model II-A is $7.90 per pound of payload. If Model II-A were to be redesigned instead of simply scaled up from Model II, Cole believes it would be possible to obtain a propellant cost of $6.50 per pound of payload.

Еще более экономически привлекательной является у Коула Модель-IIA, более крупная версия модели II, которая использует 0.1 килотонне энергетические капсулы. Тяговая камера сгорания у Модель-IIA имеет 282 фута в диаметре и весит 2 миллиона фунтов. Стоимость капсулы и рабочего тела остается соответственно 10 000 долларов за штуку и 5 долларов за фунт. Общий вес транспортного средства составляет 67,2 миллиона фунтов, а полезная нагрузка - 29.2 миллиона фунтов. Общая стоимость топлива для Модель-IIA составляет 7,9 доллара за фунт полезной нагрузки. Если Модель-IIA должна быть переработана, а не просто масштабирована вверх по сравнению с Моделью-II, полагает Коул, тогда можно получить стоимость горючего в пределах 6,5 доллара за фунт полезной нагрузки.

Considerably different, Cole’s Model III vehicle is a nuclear pulse jet. not rocket. Energy source would still be contained nuclear explosions but the expellant would be air taken from the surrounding atmosphere. Principal mission of this nuclear airbreather would be transportation of payloads from earth to near satellite orbits.

Сильно отличается в ряду дезайнов Коула концепция Модель-III, которая является ядерной импульсоным воздушной-рактивным кораблем. Источником энергии в нем по-прежнему бут ядерные взрывы, но рабочим телом будет воздух, взятый из окружающей атмосферы. Основной задачей этого воздушно-ядерного аппарата была бы транспортировка полезных грузов с поверхности Земли на ближайшие к спутникам орбиты.
 44
MD Serg Ivanov #28.06.2018 14:42  @Alex_semenov#28.06.2018 01:31
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> А если нам нужен всего лишь маломощный "просир" в 10 тонн, может быть можно было бы как-то исхитриться и вместо скажем 2 кг урана использовать всего лишь грамм 200 но в смеси с замедлителем?
Проблема в удержании критической массы достаточно долго для реакции на тепловых нейтронах..
Свинцовая оболочка?
 52.052.0
MD Serg Ivanov #28.06.2018 14:53  @Alex_semenov#28.06.2018 13:56
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> При некоторой модификации, по утверждению Коула, Модель-I могла бы взлетать с поверхности Земли и выходить на минимальную околоземную орбиту или, добавляет он, ее можно разогнать до скорости 8000 футов/сек (2438,4 м/с) и в итоге поднять на высоту 150 миль связкой из химических двигателей F-1 (жидкостными ракетными двигателями в 11-миллионов фунтов тяги ). С достижением данной высоты, корабль может разогнаться до орбитальной скорости на собственной тяге.
А зачем жидкостными ракетными двигателями в 11-миллионов фунтов тяги? Почему не РДТТ в той самой пустой сферической камере? Скреплённый заряд отливается прямо внутри по стенкам камеры.
Следует отметить, что в США в 1965 г. был испытан на стенде экспериментальный РДТТ с диаметром корпуса 6,6 м. Этот двигатель содержал 730 т топлива и развивал тягу до 26 МН.
Прикреплённые файлы:
image2004.jpg (скачать) [159x240, 8,3 кБ]
 
 
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 28.06.2018 в 15:13
UA Alex_semenov #28.06.2018 15:07  @Serg Ivanov#28.06.2018 14:42
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

A.s.>> А если нам нужен всего лишь маломощный "просир" в 10 тонн, может быть можно было бы как-то исхитриться и вместо скажем 2 кг урана использовать всего лишь грамм 200 но в смеси с замедлителем?
S.I.> Проблема в удержании критической массы достаточно долго для реакции на тепловых нейтронах..
S.I.> Свинцовая оболочка?

Одна из идей. Я не думаю, что тип материала оболочки будет играть существенную роль. Какая разница что это за масса? Масса есть масса. А из вышепреведенного перевода ясно что Коул собирался делить все рабочее тело (обычную воду) на две части. Одну часть выдавливать на стенку камеры (для испарения и абляции) а другую сконцентрировать вокруг бомбы. В какой пропорции эту воду делить - он не знал. Сказал что это надо уточнять. Но мы знаем что в Модели-1 на каждую бомбу приходится 387 кг воды-рабочего тела (смотри таблицу выше). Допустим делится все примерно пополам и 200 кг воды окружают заряд (буквально в пластиковой оболочке!). Эта масса вполне могла бы выполнять по-началу роль темпера замедляющего разлет реактора-заряда.
Если ядро массой m разлетается за время t, то для этого же ядра, окруженного темпером массой M, время разлета удлиняется примерно в корень из M/m. То есть если у вас 2 кг ядро заряда (200 грамм плутония и 1800 грамм воды-замедлителя), а оболочка еще 200 кг, то разлет "реактора" замедлится в 10 раз.
Вопрос лишь в том 2 килограмма солей плутония в воде в форме сферы (окруженной отражателем, скажем берилиевым баллоном) успеет ли как следует прореагировать?
Тут - сомнения.
Вообще 2 кг плутониевого раствора с 100-200 граммами плутония достигает ли критичности БЕЗ СЖАТИЯ? Это надо считать для начала. Сжимать в данном случае - бессмысленно. Сжатие - слишком мимолетный процесс. Он ничего не даст. Значит надо получать сверхкритичность при обычной плотности. И выйдет тут что-то - вопрос расчета.
Другая тонкость. Если мы хотим разделить 100-200 грамм плутония и получить из него 10 тон тнт энерговыделения в растянутой вспышке, то это означает что должно выгореть 1-0.5% исходного топлива. А это очень хороший процент выгорания. Это сопоставимо с выгоранием в "Малыше".
Есть очень большие сомнения, что такое получится в таком ПРОТИВОРЕЧИВОМ процессе. В общем предложенная идея - на грани фола. Почему я сюда на обсуждение (мозговой штурм) ее и вынес. Если бы не идея Зубрина (которая по-сути реализует тот же принцип но в куда более сложном НЕПРЕРЫВНОМ варианте) я бы никогда не посмел бы помыслить такую крамолу. :)

S.I.> А зачем жидкостными ракетными двигателями в 11-миллионов фунтов тяги? Почему не РДТТ в той самой пустой сферической камере? Скреплённый заряд отливается прямо внутри по стенкам камеры.
S.I.> Следует отметить, что в США в 1965 г. был испытан на стенде экспериментальный РДТТ с диаметром корпуса 6,6 м. Этот двигатель содержал 730 т топлива и развивал тягу до 26 МН.

Просто потому что F-1 (что стояли на 1-й ступени сатурна-5 через 7 лет) тогда в 1960-м были "на острие общественного мнения". То есть этот двигатель был для американцев тогда "наше все". Не удивительно что Коул хотел использовать его для стартового бустера. Вообще говоря в дальнейшем Коул вообще перешел к воздушно-реактивной концепции, то есть старта сразу от поверхности Земли на атомной тяге. Но в первых проектах он предполагал вакуум в камере перед взрывом и поэтому его аппарат нуждался в подъемной ступени как минимум.
 44
Это сообщение редактировалось 28.06.2018 в 15:14
MD Serg Ivanov #28.06.2018 15:59  @Alex_semenov#28.06.2018 15:07
+
+1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Есть очень большие сомнения, что такое получится в таком ПРОТИВОРЕЧИВОМ процессе. В общем предложенная идея - на грани фола.
Почитай с стр.380 Бассард Р., Де-Лауэр Р. - Ракета с атомным двигателем - 1960.pdf
 52.052.0
01.07.2018 23:35, Alex_semenov: +1: Спасибо за наводку. Я листал эту книгу, но параметр S не нашел, а вы - ткнули носом по-сути.
UA Alex_semenov #28.06.2018 21:51  @Serg Ivanov#28.06.2018 15:59
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

S.I.> Почитай с стр.380 Бассард Р., Де-Лауэр Р. - Ракета с атомным двигателем - 1960.pdf
Почитал но прямого ответа там не увидел. Хотя интересные реперные точки отметил.
Суть в чем?
Я скорей склонен думать что в концепции Зубрина есть некая натяжка, которая делает концепцию невыполнимой. Но где она?
Что же касается маломощной бомбы на медленных нейтронах. Я вот что тут прикинул.
Есть хорошая формула для простейшего приближения критических параметров сборки (прежде всего заряда):



эта - коэффициент предельно возможного выгорания ядерного топлива. В нашем случае это 0.01 или даже меньше (менее 1%). Чем ближе этот показатель к 0, тем точней будет работать данное приближение. У нас именно такой случай.
омега_с - это критическая непрозрачность нейтронов данного ядерного топлива (100 г/см2 для 239Pu и 160 г/см2 для 235U)
ро- плотность материала. Для металлического плутония в стабилизированной фазе 19,84 г/см3.
R - геометрический параметр сборки - радиус сферы. Наша сборка - сфера. Зная радиус легко оценить объем



Из объема - массу.
Данная формула - приближение. И тем не менее из него можно много что прикинуть. Например. Легко высчитать что критическая масса для плутония получается 10 641 г. А если мы хотим чтобы выгорел 1%, нам нужно поднять эту массу до 10 967 г. В формулу можно ввести коэффициент сжатия (во сколько раз увеличивается плотность сборки) и тогда высчитать как это повлияет на уменьшение критической массы.
Так при двукратном сжатии, критическая масса плутониевого шара получается 2660 грамм.
Можно пойти в обратную сторону. Уменьшить плотность (что обычно происходит в реакторных сборках). То есть РАЗБАВИТЬ плутоний неким инертным веществом, например водой. Скажем снизить плотность в 10 раз до 1.98 г/см3. К чему это приведет?
В этом случае масса плутония в сферической критической сборке возрастает аж до 1064 кг! Тонна! И радиус такой критической сборки становится 50 см! При этом масса воды (замедлителя-заполнителя) оказывается пол тоны. Итого сборка полторы тонны.
Но! Это неверный расчет. Мы считаем что заполнитель никак не влияет на скорость нейтронов то есть на коэффициент омега. Но этот коэффициент ЛИНЕЙНО зависит от сечения деления. И вот вам кривулька, которую я разрисовал:

Видно что типичная энергия нейтронов деления порядка 1 мэВ (точка 1). И сечение в этом районе порядка 1 барна что для урана что для плутония. Именно из этого все коэффициенты выше и считались. Но мы видим, что если энергия нейтронов падает, то сечение увеличивается на порядки. И значит в нашей формуле на порядки будет уменьшаться и параметр омега. Так для урана при энергии нейтрона в 0.1 эВ ( порядка 1 000 К, то есть очень горячий реактор) сечение возрастает порядка 300 раз (точка 2), а у плутония при температуре близкой к 10 000 К сечение подскакивает более чем в 1000 раз по сравнению с "сырыми" мегэлектронвольтными нейтронами от деления.
То есть. Если у нас есть среда-замедлитель, мы можем резко снизить критическую массу. И это можно рассчитать через формулу выше. Просто разделить омегу на соответствующий коэффициент. Так приняв для плутония крайней точкой температуру нейтронов в 1эв (11 600 К) точка 4. Мы можем рассчитывать на 100 кратное снижение нейтронной прозрачности и тогда для получения в сферической капле с 10 кратным снижением плотности плутония в ней, для критической массы этой сборки достаточно 1,06 грамма плутония, а капля будет иметь диаметр всего 1 см. Разумеется этого мало что бы получить взрыв. Но вспышку излучения - вполне.
То есть. За счет замедлителя действительно можно заметно снизить количество ядерного топлива в сборке.
Если нам добиваться выгорания 0.01 при разбавлении плутония в 100 раз, и опираясь на точку 4 на графике (100 кратное повышение сечения за счет замедлителя) то мы получаем 109 грамм плутония в поллитре воды (тяжелой воды, например). 1% выгорания это как раз 1-2 грамма. Это примерно наши 10 тон тнт. Наши ожидаемые 0.01 кт. И это при том, что мы еще не учитывали отражатель (который снижает критическую массу примерно в 2 раза).
Но!
В этой бочке меда точно должна быть ложка дегтя. И вот она в чем. Мы хотим получить 10 т тнт. При цепном процессе почти вся эта энергия выделяется на последних стадиях цепного процесса. Давайте оценим какая будет температура 1 кг воды, которая впитала уже энегию порядка 4-2*1010 Дж тепловой энергии. Температура испарения воды на 4 порядка ниже. То есть этот килограмм не просто испарился но уже распался на водород и кислород и превратился в плазму. Я сделал оценку из предположения что мы вкачали 1 кг идеального газа (это ядро нашей сборки) 1010 Дж и я получил температуру порядка миллиона-десять миллионов градусов Кельвинов. То есть это порядка 1 кэВ. Значит на последней (самой решающей!) стадии энерговыделения нейтроны просто не могут иметь энергию НИЖЕ средней температуры среды. То есть замедлиться ниже 1 кэВ замедлиться не смогут. И теперь смотрим на график. Это точка 5. Как раз край резонансной зоны. И здесь сечение растет пока очень даже полого. По сравнению с не замедленными нейтронами (обычная бомба без замедлителя) в этой области температур сечение может повыситься лишь в 10 раз. А значит, если мы хотим получить не просто вспышку нейтронов и свечение, а именно выделить 10 тонн тнт, нам надо пересчитать нашу сборку с учетом, что сечение увеличилось не в 100 раз, а всего в 10. И в итоге мы получаем...
Во-певых надо увеличить концентрацию плутония (снижение плотности не в 100 а в 10 раз). Но в этом случае нам нужно в гомогенное ядро растворить уже 1096 г плутония. Но мы знаем что при хорошей имплозии мы можем сжать до критичности 700 г плутония без такой вот мутки с замедлителем.
Единственная уловка.
Моя методика (не факт что она адекватная) дает при 5-и кратном разбавлении плутония водой сборку в 270 грамма плутония при 70 граммах воды (сфера-капля в 5 см в диаметре).
Гм...
Ясно что 10 тонн - это почти предел, который возможно выжать у реактора-бомбы. И причина ясна. Бомба по мере нагревания своего ядра очень быстро теряет свою "медленную" критичность и процесс выделения тепла быстро прекращается. Это называется отрицательный температурный коэффициент реактивности.
Прикреплённые файлы:
crossection.png (скачать) [631x534, 164 кБ]
 
 
 44
Это сообщение редактировалось 28.06.2018 в 21:59
MD Serg Ivanov #29.06.2018 10:57  @Alex_semenov#28.06.2018 21:51
+
+1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Я скорей склонен думать что в концепции Зубрина есть некая натяжка, которая делает концепцию невыполнимой. Но где она?
Удержание критической массы в критическом же объёме достаточное время.
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 11:06
UA Alex_semenov #29.06.2018 11:39
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Вчера вечером, играясь с выше приведенной "формулой" (на самом деле это очень простая модель-приближение) я уже глубокой ночью изобрел чудо-устройство... для террористов!
:)
Компактную. Экономичную ( всего 300 грамм оралоя!). Легкую и простую как самопал!
Помните фильм "Сталкер" Тарковского?
Там Физик нес в комнату бомбу-цилиндр. Очень компактную не более десяти килограмм массой и мощностью в несколько килотонн чтобы взорвать Комнату?



Я изобретал бомбу всего на 10 тонн ТНТ в тех же "наладонных" габаритах и массе. Но согласитесь, это куда круче чем "чумадан-ранец" американских морских пехотинцев о котором так много было шума!
В принципе мы знаем еще про 152 мм ядерный снаряд от снеженцев. Но во-первых он весит под 50 кг (как обычный снаряд). Во-вторых мы догадываемся как это устройство работает. Там наверняка плутоний на фазовом переходе, то есть там порядка 10 кг оружейного плутония. Жутко дорогая конструкция особого применения! Простая по сути, но именно масса плутония все портит. Да и плутоний - материал неприятный во многих отношениях.
У меня же получилось просто чудо-устройство! На уране, с минимальным количеством делящегося материала! Фантастически маленьким!
В общем изобретенное мною устройство на много порядков круче всего что до сих пор было предложено и просочилось к народу в виде слухов! Поэтому спешу им поделиться. :)



Для масштаба я показал отпечаток ладони. Круг рядом - это 16,7 см - диаметр критического шара из чистого урана-235. Применяемая методика оценки дает ему массу в 47 кг. Рядом слева - разрез устройства в масштабе. Как видим оно много компактнее.
В чем фишка?
Прежде всего, я отказался от плутония в пользу урана. Критическая непрозрачность нейтронов у урана много больше 160 вместо 100 г/см2, отсюда и большая критическая масса. Но как мы знаем плутоний не получится взорвать по схеме "пушка" из-за того что в нем присутствует плутоний-240 с чудовищный уровнем спонтанного распада деления. А наша схема должна быть проста как "последний довод королей"!
Итак. Выше играясь с графиком сечений деления (как дурень со стеклянным хреном) мы (в смысле я) установили что в принципе критическую непрозрачность с помощью замедлителя для бомбы можно таки снизить в 10 раз (смотри график слева)! Температура в бомбе все-таки позволит использовать эффект замедлителя до достаточно высоких температур (1 кэВ это миллион градусов!) Поэтому опираясь на это чудо и чисто механически поиграв параметром плотности я рассчитал подходящий мне параметр критической сферы для урана (плотность которого 19.05 г/см3).
Если плотность урановой сборки снижать не сильно (я выбрал в 3.5 раза) то мы получим по нашей формуле просто чудесный критический шар где U235 достаточно иметь всего ~600 грамм! Но мы знаем, что если критсборку окружить хорошим отражателем, то мы можем эту массу разделить на ~2. Шар не сильно отличается от цилиндра (тем более окруженный отражателем) поэтому я опираясь на эту прикидку "нарисовал" устройство показанное выше. Это пушка-реактор. Замедлитель-мишень (я для начала выбрал гидрид лития, но тут возможен широкий спектр)- это стакан с дырочками. Снаряд-заряд - это те самые 300 грамм урана-235 в форме множества тонких (примерно миллиметр) иголок, которые и занимают в общей сложности объем в 3.5 раза больший чем если бы это была монолитная отливка металла. Пока иголки не вставлены в замедлитель никакой критичности нет. Но если вставлены... Пока сборка не раскалилась мы имеем десятки критических масс! По мере разогрева эта критмасса будет быстро снижаться к ~1 и только пройдя барьер температуры термализации нейтронов в 1 кэВ она потеряет критичность.
Круто?
Я тоже обалдел.
Это слишком круто что бы быть правдой!
Если такое возможно, почему до сих пор такие бомбы не делают? Не додумались? Вряд ли. Засекретили? Гм... более вероятно. Но... Крайне сомнительно. Возможно все же проблемы вылазят где-то в другом месте? И так. Допустим критичность мы достигаем. Но "реактор" настолько медленно разгоняется, что просто успевает испариться задолго до того как достигнет нужной мощности? Ведь замедленные нейтроны очень сильно удлиняют промежутки времени для рождения между поколениями. По крайней мере в 10 раз - точно... Но неуже ли нельзя придумать что-то что удерживало бы бомбу в 10 раз дольше? Я даже начал мудрить с берилиево-урановым (свинцовым) отражателем. Идея в том, что если этот отражатель-темпер начнет ионизироваться, то знаменитая "сахаризация" должна ядро автоматически сжать.
Была идея, что разлет сборки произойдет раньше. Еще на стадии выделения не тонн тнт, а килограммов.
Но и это не смертельно для идеи. В принципе эти килограммы можно было бы "подпереть" килограммами наружней имплозии обычного ВВ.
То есть. Надежного объяснения почему это чудо-устройство, мечта всех атомных террористов невозможно не получается. Но ведь наверняка невозможно!!! Поэтом я в своих художествах и наставил столько вопросительных знаков!
С этим я и лег спать.
Утро вечера мудренее.
:)
Прикреплённые файлы:
чудо_бомба.png (скачать) [1163x791, 264 кБ]
 
 
 44
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 11:46
RU Полл #29.06.2018 11:47  @Alex_semenov#29.06.2018 11:39
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★★
A.s.> Да и плутоний - материал неприятный во многих отношениях.
Уран-235 в высокой концентрации - материал намного менее приятный, чем плутоний.
Для начала он в сто, что ли, раз, дороже плутония.
 61.061.0
+
+2
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Так уж сложилось, что тема ядерного взрыволета ака "Проект Орион" на А_Базе - чисто молдавская :F
Причем и + и - ;)

1. Обращает на себе внимание очевидная глупость, написанная в самом вступлении к теме:
Предположим, что вся энергия, выделяемая при взрыве боНбы, превращается в кинетическую энергию вещества, образующего боНбу
 


Мы все тут взрослые мальчики, потенция уже была, поэтому мы ЗНАЕМ, что это не просто ТАК, а вообще НЕ так :lol: Энергия при ядерном взрыве - в основном - излучение. Попытки поглотить его, нагревая какое либо вещество (в самом устройстве, на плите) просто тупо резко снижает УИ

2. Да - направленный ядерный взрыв возможен. Вернее возможно ПЕРЕнаправление части разлетающегося в-ва в одну сторону. На что расходуется ВСЕГДА ничтожно малая часть энергии взрыва. Либо в-ва надо оч.много, эта песня хороша, у попа была попаболь...

3. Перестаньте пытаться прикинуть оттянутый уй к расслабленной опе и использовать мощнейший источник энергии - ядерные реакции - в самом малоудобном и малопригодном виде... %(
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  60.060.0
UA Alex_semenov #29.06.2018 12:44  @Полл#29.06.2018 11:47
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

За что люблю общаться с народом - за неожиданные повороты в теме. :)
A.s.>> Да и плутоний - материал неприятный во многих отношениях.
Полл> Уран-235 в высокой концентрации - материал намного менее приятный, чем плутоний.
Гм... Насколько я знаю все наоборот. Плутоний гораздо радиоактивней. Он греется (особенно если в нем много 240-го) и это создает технологические проблемы для конструкторов бомб. С плутонием работают в перчаточных камерах. Что бы не дай бог не вдохнуть этой дряни. А вот с ураном работают чуть ли не голыми руками. Кстати, развивая тему терроризма. Урановую бомбу куда сложней засечь датчиками чем плутониевую. В общем оружейной чистоты уран - во всех отношениях "экологичней".
В частности, как мы знаем, большая часть заряда не реагирует (типичное выгорание в хорошей бомбе номинальной мощности 10-30%). То есть большая часть исходного ядерного топлива испаряется и выпадает как осадок. Так вот, плутоний в этом смысле куда более ядовит чем уран. Известно что после операции "Перекресток" именно распыленные килограммы плутония сделали непотопленные корабли-мишени смертельно опасными для посещавших их военных.
Далее. Уран предпочтителен при военных и гражданских подземных взрывах. Американцы создавая свою термоядерный заряд B61 для разрушения заглубленных в землю целей опасаются, что если в триггере будет использоваться плутоний, то террористы против которых намерены это "умиротворение" применять, со временем могут вернуться и из образовавшейся полости "соскрести" со стенок испарившийся плутоний и вернуть "миротворцам" гостинец сторицей. :) А вот уран 235 при взрыве легко разбавляется в 238, которые используются в качестве элемента конструкции заряда в куда больших количествах. И тогда умникам-старателям придется опять заниматься обогащением того что они "наскоблили" на стенках камеры.
Кстати наши умельцы из Сарова и Снеженска в 1960-1970-х создавали сверхчистые термоядерные заряды для народно-хозяйственного применения (мы же не супостаты! мы - мирные люди! :)). Так вот, известно что триггер в них был именно из урана так как взрывать это планировали под землей и в некоторых случаях для дробления породы с которой потом будут работать обычные рабочие. Триггер там использовался действительно сверхмалой мощности. Под те же 10-100 т тнт. Не более. То есть выгорало не более 1%. Разумеется этот 1% давал Йаду на порядки хуже чем распыленный плутоний, и тем не менее.
Единственное чем оружейный уран-235, в американской терминологии "оралой" (выше 90% обогащения) плох - тем что у него критическая масса действительно в ~5 раз выше чем у плутония.

Полл> Для начала он в сто, что ли, раз, дороже плутония.
Вот это - сомнительно. Вам не кажется что это какая-то атомная байка?
Я даже могу предположить откуда она растет.
По-началу при старте проекта "Манхэттен" действительно плутоний выглядел куда более дешевым топливом чем оралой (и Гровс уловил что надо ставить на группу Ферми). Не зря "Малыша" взорвали над Хиросимой без испытаний. Да, была уверенность в "последнем доводе королей". Но главное - не было заряда на вторую такую бомбу. Серебро банкиров с уолт-стрит в калетронах не успевало нацедить к концу войны... То есть оралой был куда более редким материалом чем новоиспеченный плутоний.
Но! Уже к концу 1940-х американцы начали экспериментировать в новых имплозивных зарядах с композитным ядром. То есть пытаться смешивать плутоний с оралоем и нащупать наиболее оптимальную конструкцию. Почему? Во-первых их реакторы-наработчики захлебнулись отходами. Дело было новое, многого не знали, в результате большая часть реакторов в Хэнфорде стала. Плутоний перестал поступать. Во-вторых успехи в газодифуззионном разделении оказались настолько хороши, что оралой стал по стоимости близким к плутонию.
Ясно что степень обогащения сильно влияет на стоимость. Но в любом случае сейчас ситуация должна быть очень интересной. Мы знаем что с 1945-го года в области обогащение изотопов урана достигнуты огромные успехи. Те же центрифуги тратят на порядки меньше энергии для добычи того же материала чем газодиффузионка. Почему в США все процессы обогащения свернуты, а на мировом рынке остались страны, освоившие центрифужное обогащение?
Кроме того. Есть прецеденты атомных программы "у бедных" в ЮАР и Пакистана. Они опирались именно на оралой без стадии реакторного плутония. Так что не факт что плутоний сейчас дешевле оралоя. Я полагаю что их цены сопоставимы и плутоний лишь тем хорошь, что в один заряд его действительно надо меньше. Еще в 1953-м под Семипалатинсом была взорвана бомба РДС-5 (кажется) в которую зарядил всего 800 грамм плутония. В открытом доступе есть данные что минимальная же масс сильно сжатого шарика из урана-235 порядка 2.5 кг.
Хотя, вот проекте "Гелиос" 1965-го года (возвращаясь к теме) предполагалась очень примитивная имплозивная бомба с выходом всего 5 т ТНТ в которую собирались зарядить всего 2 кг урана-235. Это - самая маленькая мне известная цифра в открытом доступе.



См. подробней
 44
RU Полл #29.06.2018 13:00  @Alex_semenov#29.06.2018 12:44
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★★
A.s.> А вот с ураном работают чуть ли не голыми руками.
Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК — 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Уран практически необратимо, как и многие другие тяжёлые металлы, связывается с белками, прежде всего, с сульфидными группами аминокислот, нарушая их функцию. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия).

A.s.> Кстати, развивая тему терроризма.
Давай не будем сотрясать воздух пустыми словами.

A.s.> В частности, как мы знаем, большая часть заряда не реагирует (типичное выгорание в хорошей бомбе номинальной мощности 10-30%). То есть большая часть исходного ядерного топлива испаряется и выпадает как осадок. Так вот, плутоний в этом смысле куда более ядовит чем уран. Известно что после операции "Перекресток" именно распыленные килограммы плутония сделали непотопленные корабли-мишени смертельно опасными для посещавших их военных.
А сравнить загрязнение после применения "Толстяка" и "Малыша" не желаешь? "Малыш" при меньшей мощности выкинул грязи на порядок больше.

A.s.> Далее. Уран предпочтителен при военных и гражданских подземных взрывах.
Пушечная схема заряда предпочтительнее для пенетраторов благодаря намного большей физической прочности.
А плутоний напрямую в пушечной схеме взорвать нельзя.

A.s.> Под те же 10-100 т тнт. Не более. То есть выгорало не более 1%.
Как я слышал, глубина выгорания у тех зарядов была экстремально высокой. Благодаря чему и достигалась их чистота. То есть и глубина выгорания инициатора была очень высокой.

A.s.> Вот это - сомнительно. Вам не кажется что это какая-то атомная байка?
Нет, не кажется.

A.s.> Кроме того. Есть прецеденты атомных программы "у бедных" в ЮАР и Пакистана. Они опирались именно на оралой без стадии реакторного плутония.
А у них были реакторы-наработчики? И кто бы им позволил их эксплуатировать?
 61.061.0
UA Alex_semenov #29.06.2018 13:19  @Wyvern-2#29.06.2018 12:32
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Wyvern-2> Так уж сложилось, что тема ядерного взрыволета ака "Проект Орион" на А_Базе - чисто молдавская :F
Вы хотите обидеть нас, Древних Шумеров? :D
Wyvern-2> Причем и + и - ;)
Опыт веков показывает, что ни что не приносит столько практической (побочной) пользы, как битва над дурацкими "золотыми" задачами! :)

Wyvern-2> 1. Обращает на себе внимание очевидная глупость, написанная в самом вступлении к теме:
Wyvern-2> Мы все тут взрослые мальчики, потенция уже была, поэтому мы ЗНАЕМ, что это не просто ТАК, а вообще НЕ так :lol: Энергия при ядерном взрыве - в основном - излучение. Попытки поглотить его, нагревая какое либо вещество (в самом устройстве, на плите) просто тупо резко снижает УИ
Виверн, я знаю что вы упертый... эм... Со всем уважением. И тем не менее. Я специально ДЛЯ ВАС сделал тут вторую запись после первой. Взрыволет Коула как раз та концепция, которая призвана оседлать ядерный взрыв в вакууми в вашей интерпретации (когда вся энергия уходит вспышкой рентгена). Ведь Коул собирается в центре ЗАМКНУТОЙ сферы сделать именно вспышку рентгена в 10т тнт, который испарить воду на стенках сферы. Или вы будете утверждать что мягкий рентген легко пройдет и сквозь воду и сквозь 1.2 см стали, которой уважаемый профессор заложился для прочности?

Wyvern-2> 2. Да - направленный ядерный взрыв возможен. Вернее возможно ПЕРЕнаправление части разлетающегося в-ва в одну сторону. На что расходуется ВСЕГДА ничтожно малая часть энергии взрыва. Либо в-ва надо оч.много, эта песня хороша, у попа была попаболь...
Забудьте ЗДЕСЬ (на этой ветке) о направленном взрыве.
Да, я тут в начале наговорил об этом (каюсь, не сдержался, надо было держать язык за зубами) но исключительно в качестве фона, бэк-граунда основной темы. Пузатенького взрыволета Коула. Коул собирался делить рабочую массу между оболочкой бомбы и стенками камеры. Если вы правы, бомба дает вспышку - значит всю воду нужно подать на стенки, а в центре зажечь лампу-вспышку.

Wyvern-2> 3. Перестаньте пытаться прикинуть оттянутый уй к расслабленной опе и использовать мощнейший источник энергии - ядерные реакции - в самом малоудобном и малопригодном виде... %(

Послендее время я интересовался и дургими походами я ЯРД. В частности я открыл для себя историю с Иевлевым, Келдышем и газофазным ЯРД. Так вот. Рассматривая весь спектр возможных решений я вижу что дело у классических реакторных ЯРД не бог весть как хороши. Хотя с тех пор у Путина полетела крылатая ракета на ядерной энергии (то есть концепцию таки собрали!) но это воздушно-реактивная октрытая система. Что же касается космоса, тот тут дело швах куда не кинь. Везле всплывает масса клиньев.
Что вы можете предложить кроме маломощной связки ядерный реактор плюс ионный двигатель? Свой гипотетический термояд? Я ведь двумя руками За! Но терзают смутные сомнения. Журавль в небе, батенька как не крути эти ваши открытые ловушки. Да и топливо для них - ближайшая заправка на Луне...
Вобщем, развивая вашу же тему про мягкое и рассалбленное, я не склонен складывать все яйца в одну мошонку. :D

Виверн. Вы как атомный гуру, можете показать почему нарисованная выше чудо-бомба не взорвется?
Оставим в стороне гидродинамику. Главное чудо - критичность. Она посчитана неверно.
300 грамм урана - это слишком круто.
Но где ошибка?
 44
RU Бывший генералиссимус #29.06.2018 13:34  @Полл#29.06.2018 11:47
+
+2
-
edit
 
A.s.>> Да и плутоний - материал неприятный во многих отношениях.
Полл> Уран-235 в высокой концентрации - материал намного менее приятный, чем плутоний.
Полл> Для начала он в сто, что ли, раз, дороже плутония.

"стопроцентный" - да, "девяностопроцентный" уже дешевле плутония. А для "обычной" бомбы достаточно и 80%

Другое дело, что на медленных нейтронах бомба не сработает, потому что разлетится быстрее, чем прореагирует. Медленные нейтроны требуют на 4 порядка (в 10000 раз) больше времени, поскольку движутся со скоростью, пропорциональной корню из энергии (пропорциональной температуре, ха-ха).
Но и это ещё не всё!!!
Нейтроны медленные, потому что замедлитель холодный!!!
Они называются тепловыми потому, что находятся в тепловом равновесии с замедлителем. И их энергия в 0,025 электрон-вольта - это просто температура в 300 кельвинов, то есть, комнатная.
Если температура замедлителя возрастёт вдвое, до 600 кельвинов, то энергия нейтронов увеличится до 0,05 электрон-вольта, а сечение деления, соответственно, уменьшится пропорционально энергии нейтронов.
Но и это не последний гвоздь в крышку гроба. Важна энергия нейтронов в системе центра масс, т.е. температура ядер, получается, тоже (хотя в очень много раз менее важна, но важна). Расстояние между атомами при росте температуры тоже растёт, и тоже снижает критичность.
Короче, при росте температуры активной зоны критичность пропадает, и реакция останавливается.

Обычно после вспышки больше ничего не происходит. Одно из немногих исключений - авария в Сарове в 1997 году, когда испытатель собрал сборку неверно, взяв отражатель наружным диаметром 265 мм вместо 205 мм. Тогда она после нескольких вспышек вышла на стационарный режим где-то 400 вт мощности :)
 67.0.3396.9967.0.3396.99
UA Alex_semenov #29.06.2018 14:20  @Бывший генералиссимус#29.06.2018 13:34
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Б.г.> Другое дело, что на медленных нейтронах бомба не сработает, потому что разлетится быстрее, чем прореагирует. Медленные нейтроны требуют на 4 порядка (в 10000 раз) больше времени, поскольку движутся со скоростью, пропорциональной корню из энергии (пропорциональной температуре, ха-ха).
На совсем медленных комнатных, которые на 8 порядков меньше энергией чем "сырые" от деления в 1мэВ - да. Но обратите внимание на мои потуги выше. Я и не говорю о увеличении сечения деления в 1000 раз (для чего и нужно падение энергии нейтроной на 8 порядков). Я говорю о падении энергии всего на 3 порядка. С ~1 МэВ до ~1 кэВ! А корень из трех порядков это ~30 раз. То есть, если типичная (нормальная бомба) взрывается за 10-100 нс, то наш вариант будет разлетаться примерно 3 микросекунды.
Учитывая пониженное энерговыделение (всего то 10 тонн тнт!) я вполне допускаю что можно "удержать" сборку такое время.

Б.г.> Но и это ещё не всё!!!
Б.г.> Нейтроны медленные, потому что замедлитель холодный!!!
Б.г.> Они называются тепловыми потому, что находятся в тепловом равновесии с замедлителем. И их энергия в 0,025 электрон-вольта - это просто температура в 300 кельвинов, то есть, комнатная.
Б.г.> Если температура замедлителя возрастёт вдвое, до 600 кельвинов, то энергия нейтронов увеличится до 0,05 электрон-вольта, а сечение деления, соответственно, уменьшится пропорционально энергии нейтронов.
Я это прекрасно знаю. И посмотрите мои записи выше. Как раз от этого я и пляшу. Температура сборки - энергия ЗАМЕДЛЕННЫХ нейтронов. Мы с вами когда-то кажется уже обсуждали проблему концепции Зубрина и кажется именно вы указали тогда на основную причину неработоспособности концепции (кажется это было на новостях космонавтики с десяток лет назад). НО! Я тут пытаюсь сделать некую ГРУБУЮ количественную оценку что бы все же втиснутся в зазор "термализации". Вот же мои потуги!



Снижение энергии нейтронов с мэВ до кэВ дает десятикратное повышение сечения. Точка 5. кэВ - это миллион градусов. То есть уже состоявшийся полноценный ядерный взрыв. Если сборка с замедлителем сохраняет критичность до такой температуры нейтронов (а в начале у нее киртичность на порядки куда больше! И это для заряда очень хорошо!) то по-сути мы ПРОСКОЛЬЗНУЛИ мимо проблемы обратного отрицательного температурного коэффициента. Да, бомба получается слабая. Килотонн из нее не выжать. Но нам больше в данном случае и не надо. Как раз нам нужны специальные слабые бомбы с пониженным расходом делящегося материала.

Б.г.> Но и это не последний гвоздь в крышку гроба. Важна энергия нейтронов в системе центра масс, т.е. температура ядер, получается, тоже (хотя в очень много раз менее важна, но важна). Расстояние между атомами при росте температуры тоже растёт, и тоже снижает критичность.

Мне кажется я что-то накрутил еще при расчете критичности (и догадваюсь что).
Но если мы полезли уже в процесс разборки сборки, то вообще говоря тут можно попробовать посражаться за ее целостность до выгорания ~1% (очень небольшая эффективность!). Мы не рвемся к большому проценту выгорания. Но если у нас 300-500 г оралоя (рекордно низкий расход горючего) то 1 грамм это меньше 1%.
Рост температуры наблюдается и в обычном ядерном заряде.
По-сути бомба соревнуется сама с собой со своей инерцией. Но посудите сами. 10 тонн тнт это по-сути не атомный взрыв. Это такой хороший тепловой. На испытаниях такой взрыв считается "пшиком".

Б.г.> Короче, при росте температуры активной зоны критичность пропадает, и реакция останавливается.
Это происходит в любом случае. Вопрос тут только когда.

Б.г.> Обычно после вспышки больше ничего не происходит. Одно из немногих исключений - авария в Сарове в 1997 году, когда испытатель собрал сборку неверно, взяв отражатель наружным диаметром 265 мм вместо 205 мм. Тогда она после нескольких вспышек вышла на стационарный режим где-то 400 вт мощности :)

Да, я знаю про этот случай. Ходят слухи что этот случай подвиг разработчиков чудо-энергоустановок для подлодок и крылатых ракет к разработке тех самых чудо-девайсов, о которых рассказывал Путин в послании к федсобранию в марте и от которых (видимо) обасрал_ся весь западный истеблишмент (не столько от страха, сколько от "лютi к москалям"!) :)

Но весь этот режим - реакторый по-сути. Во-первых надо же различать две критичности мгновенную (чуть большую по массе) и запаздывающую (чуть меньшую). Сборка наверняка "работала" (осцилировала?) вокруг границы запаздывающей критичности. То есть явно в реакторном режиме. Так?
 44
MD Serg Ivanov #29.06.2018 14:42  @Alex_semenov#29.06.2018 11:39
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Для масштаба я показал отпечаток ладони. Круг рядом - это 16,7 см - диаметр критического шара из чистого урана-235. Применяемая методика оценки дает ему массу в 47 кг. Рядом слева - разрез устройства в масштабе. Как видим оно много компактнее.
A.s.> Прежде всего, я отказался от плутония в пользу урана.
A.s.> Если такое возможно, почему до сих пор такие бомбы не делают? Не додумались? Вряд ли. Засекретили? Гм... более вероятно.
Кое-что просачивалось. В 90-х в "Солдате удачи" читал.
A.s.> То есть. Надежного объяснения почему это чудо-устройство, мечта всех атомных террористов невозможно не получается. Но ведь наверняка невозможно!!!
Возможно.

Ранцевые атомные фугасы для войны во Вьетнаме

От автора. В 1960-х годах программа разработки малогабаритных (ранцевых) атомных фугасов для сухопутных войск США была совершенно секретной. Конечно же сегодня все приведенные в настоящей статье сведения и данные не составляют тайны, поскольку они в ... //  otvaga2004.ru
 
Больший из двух наших фугасов именовался ядерным взрывным устройством пушечного, или Т-типа. Сброшенная на Хиросиму бомба «Малыш» относилась к этой же категории взрывных устройств, но была значительно больше по размерам и мощности заряда. Когда в последующие годы мне приходилось беседовать с бывшими военнослужащими сил специального назначения США, которые не проходили подготовки для осуществления специальных проектов, выяснилось, что о существовании ранцевого атомного фугаса пушечного, или Т-типа почти никто из них не знал.
 
http://st.otvaga2004.ru/.../2013/12/otvaga2004_xirosima_04-300x218.jpg [Image access forbidden: 403]
В отличие от фугаса имплозивного типа, фугас пушечного, или Т-типа, весивший 120 фунтов (54.4 кг), создавался с расчетом его транспортировки в разобранном виде. При необходимости сброса на парашюте разобранный фугас распределялся по трем рюкзакам, которые подвешивались на спины трем парашютистам. В один рюкзак укладывались три кольца U-235 в форме пончика; другой вмещал ствол из стали и титана вместе с 5-дюймовым (127-миллиметровым) пустым внутри основанием; в третьем рюкзаке находились узлы взрывателей и часовых механизмов. Каждый отдельный элемент внутри рюкзака был уложен в полиуретановый контейнер соответствующей формы. Рюкзаки были приспособлены к подвеске на спине парашютистов, совершающих прыжок с принудительным раскрытием парашюта. Так как физический принцип подрыва боеприпаса данного типа предъявляет менее жесткие требования, меры защиты элементов конструкции от повреждения при падении не были настолько критичными, как в случае с боеприпасом имплозивного типа.
 

В малогабаритном атомном фугасе пушечного типа для инициации ядерного взрыва используется заряд обычного взрывчатого вещества, который проталкивает имеющую форму цилиндрической пробки U-235 внутри ствола из стали и титана вниз, в свободную сердцевину более значительной массы U-235, имеющей форму пончика, которая размещается е основании фугаса. При соединении воедино двух масс U-235, при строго определенных условиях, суммарная масса U-235 становится достаточно большой, чтобы превратиться в критическую. Этот фугас черного цвета имел высоту около 28 дюймов (71,1 см) и вес в собранном виде около 120 фунтов (54,4 кг). Мощность заряда этого фугаса была несколько больше 0,2 кт. Фугас разбирался на три составные части и требовал для транспортировки в боевой обстановке трех человек, хотя для взведения взрывателей были нужны два оператора.
 

Я на авиабазе где-то считал сколько там урана было..
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 14:55
MD Serg Ivanov #29.06.2018 14:43  @Полл#29.06.2018 11:47
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.>> Да и плутоний - материал неприятный во многих отношениях.
Полл> Уран-235 в высокой концентрации - материал намного менее приятный, чем плутоний.
Всё точно наоборот.
Плутоний высокотоксичен; ПДК для 239Pu в открытых водоемах и в воздухе рабочих помещений составляет соотв. 81,4 и 3,3·10-5Бк/л.
 

Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК — 0,075 мг/м³.
 

Радиоактивность для урана даже не учитывается. В основном - химическая токсичность. У плутония - наоборот.
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 14:59
UA Alex_semenov #29.06.2018 14:57  @Полл#29.06.2018 13:00
+
+1
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

Полл> Давай не будем сотрясать воздух пустыми словами.
Давайте! :)
Полл> А сравнить загрязнение после применения "Толстяка" и "Малыша" не желаешь? "Малыш" при меньшей мощности выкинул грязи на порядок больше.
А это кто-то реально посчитал? Официально доложил? Или это ваши умозаключения? :)

Полл> Пушечная схема заряда предпочтительнее для пенетраторов благодаря намного большей физической прочности.
По-началу так и было не зря у B61 11 или 18 (не помню) модификаций за пол века модернизации. И последние модели - именно термоядерные заряды. Это факт. В этом и фишка. "До чего дошел прогресс!" © что обычная схема Тэллера-Улама может пробивать лбом 30 метров бетона!!!

Полл> А плутоний напрямую в пушечной схеме взорвать нельзя.
Считается что нельзя. Но главное - и не надо. Если вам некуда девать плутоний (у вас его как гуталина на гуталиновой фабрике) то лучший способ его неэффективно сжигать - использовать особенность плутония как метала. Эффект тот же что и в пушке (выгорание 1% и ниже) а устройство проще (чем пушка!) и компактней. Что в некоторых снарядах и делают (делали).
Пушка чем плоха? Критсборка при нормальной плотности. Это не только означает большую массу заряда. Это означает и ме-е-е-едленное развитие цепного процесса. Выгорание 10% и выше можно добиться только при имплозии (где даже расстояние между атомами, то есть длина свободного пробега нейтронов) сжато до предела.
Но, кстати, времена меняются. Бустинг все перевернул. Если бустировать пушку, она тоже жахнет нехило. Кстати горорят ЮАР именно покупали у Израиля 30 грамм трития для таких игрушек со своими пушками-игрушками, пока у них эти цяцьки не отобрала озабоченная мировая общественность...
:)

Полл> Как я слышал, глубина выгорания у тех зарядов была экстремально высокой. Благодаря чему и достигалась их чистота. То есть и глубина выгорания инициатора была очень высокой.
Вы воспроизводите не раз уже слышанное мною на авиабазе заблуждение.
Грязь не от топлива а от ПРОДУКТОВ распада. Топливо тоже вносит. Но "грязи" от него на порядки меньше. Главный источник радиации - букет осколков деления. Среди них есть очень неприятные. Тот же стронций-90 или цезий-137, "среднеживущие" и втраивающиеся в организм. На их форе разница между вредностью плутония и вредностью урана (оба - не сахар, разумеется) исчезающе-мала. Но так как закладывается этого добра в заряд в 1000 раз больше (граммы разделились, килограммы испарились) то все-таки выбор этой компоненты для чистоты таки играет хоть и второстепенную роль.
Вы явно не понимаете технологии "чистых" взрывов.
Главное в них - минимизация энергии деления. Потому и гордятся что в 150 кт 99.85% - это термоядерная энергия и только 0,15% - от деления.
Я последнее время интересуюсь и проблемой загрязнения. Так вот в чистых водородных бомбах главная проблема давно уже не плутоний-уран и не продукты распада, а радиация от продуктов синтеза. Сахаров в свое время переживал о С14. Радиоактивный углерод рождающийся из азота в атмосфере воздуха при мощном нейтронном облучении от чистого термоядерного взрыва. Но эта проблема вполне решается оболочкой из бора-10. А вот тритий... Термоядерные взрывы выбрасывают в атмосферу изрядную долю трития. Говорят что на пике атомной эры (испытаний в атмосфере) фирма "Кодак" даже сделала изменения в технологии производства пленки так как повышенные следы трития в атмосфере заметно снизили сверхвысокое качество фото в те годы.

Полл> А у них были реакторы-наработчики? И кто бы им позволил их эксплуатировать?
Не важно что у них было не было. Кто позволит северным корейцам?
Технологии обогащения урана движутся семимильными шагами. Посмотрите сравнительные энергозатраты на обогащения. Я не вникал, но пролистывал. Там разница - в порядки. Значит и себестоимость обогащенного урана должна объективно упасть на порядки. При этом меня мало волнует РЫНОЧНАЯ цена. Эта зависит от спроса и предложения, от объемов производства и массы всякой побочной фигни. Так известно что предложение плутония "на рынке" в силу разоружения явно повысилось. Значит цена явно упала (возможно даже ниже себестоимости). Поэтому я вполне допускаю что снижение стоимости оралоя за счет роста технологий могла быть нивелирована снижением цены плутония за счет политических телодвижений (разоружение и прочая хрень). Так что оралой может оставаться на уровне плутония (как заметил выше Генералисимус) но это рыночной цене. И это мало о чем говорит нам в связи с динамикой себестоимости плутония и оралоя.
 44
MD Serg Ivanov #29.06.2018 15:18  @Alex_semenov#29.06.2018 11:39
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Это слишком круто что бы быть правдой!
А вот нашёл для Т-фугаса:
В один рюкзак укладывались три кольца U-235 в форме пончика; другой вмещал ствол из стали и титана вместе с 5-дюймовым (127-миллиметровым) пустым внутри основанием; в третьем рюкзаке находились узлы взрывателей и часовых механизмов.
 

В цилиндрической активной оптимальной (0,92*D=H - высота) зоне наружным диаметром 12,7см поместится примерно 28 кг урана, в двое меньше чем критмасса голой сферы. В оставшиеся 26,4кг серьёзный отражатель явно не войдёт.
 

Ну и как оно взрывалось? Пушечная схема, без имплозии - 200т ТНТ при полной массе фугаса 54 кг.
При соединении воедино двух масс U-235, при строго определенных условиях, суммарная масса U-235 становится достаточно большой, чтобы превратиться в критическую.
 
При каких таких "строго определенных условиях". ИМХО, без замедлителя дело не обошлось. Т.е. урана было ещё меньше. Взрыв на "промежуточных" нейтронах.
Сообщения пользователя Serg Ivanov в теме Иран vs США
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 15:23
RU Полл #29.06.2018 15:19  @Alex_semenov#29.06.2018 14:57
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★★
A.s.> А это кто-то реально посчитал? Официально доложил? Или это ваши умозаключения? :)
Конечно.
Два раза: сперва янки при оценке эффективности применения нового оружия.
Потом сами японцы - при оценке урона.

A.s.> Пушка чем плоха? Критсборка при нормальной плотности.
Пушка плоха тем, что взрыв начинался задолго до прихода снаряда в мишень.

A.s.> Но, кстати, времена меняются. Бустинг все перевернул. Если бустировать пушку, она тоже жахнет
А может и пушки не надо - просто бустируем кусок урана и вперед? :)

A.s.> Главное в них - минимизация энергии деления. Потому и гордятся что в 150 кт 99.85% - это термоядерная энергия и только 0,15% - от деления.
Теперь отмотай назад, прочитай, ПОЧЕМУ это так, и поймешь, почему массу делящегося вещества в инициаторе чистого заряда требуется сделать минимально возможной.

A.s.> Термоядерные взрывы выбрасывают в атмосферу изрядную долю трития.


A.s.> Технологии обогащения урана движутся семимильными шагами.
Технологии обогащения урана России - недоступны более никому в мире. США отстают минимум на поколение. Европа (Франция) минимум на поколение от США. Иран и КНДР где-то на уровне 50-60 гг СССР в лучшем случае.
Ну и использовать понятие "рыночная стоимость" к тому же оружейному плутонию или урану немного наивно. :)
 61.061.0
MD Serg Ivanov #29.06.2018 15:46  @Alex_semenov#28.06.2018 15:07
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Вообще 2 кг плутониевого растворhttp://forums.airbase.ru/edit.php?id=6422213а с 100-200 граммами плутония достигает ли критичности БЕЗ СЖАТИЯ? Это надо считать для начала.
Почитай тут

"Карманная" нейтронная бомба.. [Serg Ivanov#17.11.11 21:27]

… Теллер игрался когда толком и свойства урана не знали. Да и задачи у него были другие. Во всяком случае минимальная критмасса урана - именно в водном растворе солей. Во всяком случае идея снижения критической массы путем использования замедлителя (не обязательно воды) видимо использовалась и в этом: требования 90-процентного уничтожения приходилось исключать из числа возможных целей для удара все плотины, длина которых превышает 70 футов (21 м), и многие мосты, поскольку радиус поражения…// Сон разума
 

:) может чего полезного найдёшь..
Наименьшей критической массой обладают растворы солей чистых делящихся нуклидов в воде с водяным отражателем нейтронов. Для 235U критическая масса равна 0,8 кг, для 239Pu — 0,5 кг, для 251Cf — 10 г.
 

Вместо водородосодержащей жидкости можно применять специальную плотную пластмассу, которая может также растворять UO2SO4. На этом основаны маломощные ядерные артиллерийские снаряды - реальный аналог предлагаемого изделия.
Такие снаряды содержат делящийся материал, растворённый в цилиндрической пластиковой матрице. В ней имеется центральный цилиндрический вырез. Матрица обжимается по методу цилиндрической имплозии, и становится более чем критичной. Имплозия инициируется либо при подлёте снаряда к цели, либо при попадании в цель.
Происходит синхронный взрыв зарядов химической взрывчатки на внешней поверхности матрицы. Сам процесс ядерного взрыва определяют явления схлопывания и удержания. Ядерный заряд снаряда - матрица , как активная гомогенная зона, изначально находится в менее чем критичном состоянии. В результате цилиндрической имплозии происходит быстрое схлопывание матрицы. Активная зона переходит более чем критическое состояние, за счёт значительного увеличивая её плотности и уменьшения геометрических размеров. Увеличивается концентрация ядер делящегося материала и замедлителя в меньшем объёме. Согласно англоязычным источникам, в ядерных снарядах имплозия реализована так, чтобы её заключительная часть работала на удержание активной зоны от преждевременного разрушения. Цепная реакция развивается сначала на тепловых, а затем и на промежуточных нейтронах. Замедление нейтронов происходит до теплового равновесия со средой активной зоны, и сростом температуры среды уменьшается сечение реакции деления. Эффективный толстый отражатель нейтронов отсутствует. Поток нейтронов и концентрация ядер урана или плутония становится недостаточной для цепной реакции, и она прекращается.
Смена поколений нейтронов происходит намного медленнее чем в сборке на быстрых нейтронах, и число поколений деления до разрушения активной зоны относительно мало по сравнению с числом поколений в полноценной сборке на быстрых нейтронах, как и малы скорость выделения и количество энергии!
Снаряды имеют весьма малый КПД . Но зато в них можно использовать и плутоний из энергетических реакторов!
.....................
Применение плутония из энергетических реакторов исключает дополнительный источник нейтронов и делает боеприпас дешевле. Возможно увеличить энергию взрыва, поместив снаряд в прочную на разрыв, толстую стальную оболочку. Оболочка усилит и продлит действие имплозии.
Калибр таких снарядов практически не может быть меньше 203-х миллиметров, что в сочетании с низким КПД, обуславливает их ограниченную применимость. При расходе около килограмма плутония на каждый снаряд (энергоемкость плутония 20 кт/кг), выделяются в обычном варианте лишь сотни тонн ТЭ , то есть КПД на уровне 1%.
Это обусловлено двумя принципиальными причинами:
1) рабочая энергия нейтронов при разбавлении делящегося материала в десятки грамм на литр находится в диапазоне от тысячной доли до нескольких сотен электрон-вольт. При нагреве замедляющей матрицы до этой температуры (всего 1 миллион градусов), из-за уменьшения эффективного сечения деления сборка становится подкритичной.
2) сильное замедление и малая в сравнении с быстрыми нейтронами скорость смены поколений нейтронов значительно увеличивает время удвоения мощности по сравнению с полноценной сборкой на быстрых нейтронах.
 

Ботя : Радиационное оружие : Оружейные идеи

Разработаем задачу взрыва гомогенного реактора с жидкой активной зоной. Учитывая простоту его реализации, мы рассмотрим водные растворы и водородосодержащие смеси делящихся веществ - уран 235, уран 233, плутоний 239. Ограничимся одним делящимся веществом - ураном 235 по причине его большей относительной доступности и безопасности в обращении. Приведённые ниже соображения в принципе распространяются на уран 233 и плутоний 239. Имеется замечательный факт: критическая масса гетерогенной системы больше критической массы гомогенной системы при обогащении урана изотопом 235 более 5% , и наоборот. // Дальше — forum.guns.ru
 
 52.052.0
Это сообщение редактировалось 29.06.2018 в 16:05
UA Alex_semenov #29.06.2018 16:33  @Serg Ivanov#29.06.2018 15:18
+
-
edit
 

Alex_semenov

втянувшийся

A.s.>> Это слишком круто что бы быть правдой!
S.I.> А вот нашёл для Т-фугаса:
S.I.> При каких таких "строго определенных условиях". ИМХО, без замедлителя дело не обошлось. Т.е. урана было ещё меньше. Взрыв на "промежуточных" нейтронах.
S.I.> Сообщения пользователя Serg Ivanov в теме Иран vs США

Так вы же мне и дали ответ. Я пытался найти эту табличку на вскидку но не нашел. Вот вы подбросили. Смотрите.

https://sites.wrk.ru/sites/ru/at/atominfo/newsm/t0944_1.jpg [can't get icon's size]

Критическая масса U235 без отражателя 46.7 кг (всем известная называют 52, но все сильно зависит от состава оралоя) а с отражателем "из стали"? 16,8 кг.
Отражатель уменьшает критическую массу урана в 2,78 раза!
Почему в "Малыше" стреляли более тяжелыми "кольцами" в неподвижный более легкий "штырь"?



Потому что "штырь" был окружен вольфрамовым отражателем. И в моей схеме выше я окружил пустой замедлитель отражателем.
Так как в ранцевой бомбе выделялось всего 200 тонн тнт, то это означает что сборка не сильно превышала критическую. Значит урана в ранцевом заряде было порядка 17 кг. Вряд ли больше. И этого было достаточно, если у них был еще и какой-нибудь супер-пупер отражатель. Скажем бериллиевый.
Я думаю, никакого замедлителя у них там не было.
Бомба с замедлителем - это считается нонсенсом! :)
Почему я тему и поднял.
Теперь об возможном источнике моего завышенного оптимизма по поводу карманной бомбы-реактора с замедлителем. В вашей таблице есть данные что наименьшая масса U235 в виде водяного раствора без отражателя (моя модель-формула без отражателя) - 1.42 кг. Я не совсем понял, это масса урана в капле воды? Без воды? Скорей всего так. Но суть в чем? Моя модель допускает ЛЮБОЕ значение критической массы. Выше когда я игрался еще с параметрами плутония, я вообще получал грамовые критсборки! Но это - БРЕД! То есть, моя модель что-то неучитывает. Важный нюанс.
И сегодня утром глядя на свой чертеж я понял в чем может быть засада.
Смотрите (все кому интересно и кто следит).
Исходная х-формула:

из нее:

Если вы заметно снижаете нейтроную прозрачность омега (за счет замедления) скажем с 160 до 16 г/см2 не сильно снижаете плотность сборки (за счет ввода этого замедлителя в состав сферы) то вы заметно снижаете общий радиус нужной вам (критической) сборки. А от этого радиуса кубически зависит объем и значит массы. По сути я умножаю и омегу и плотность на произвольные (удобные мне) коэффициенты, предполагая что они НИКАК НЕ СВЯЗАНЫ.
Но они связаны.
:)
Посмотрите чертеж. Раздвинув урановые иголки в 3.5 раза (мне так было удобно) я предположил что помещенный в эти зазоры некий волшебный замедлитель действительно обеспечит моему реактору торможение нейтронов деления с 1 мэВ до 1 кэВ (поэтому я смело уменьшил в 10 раз нейтронную прозрачность в числителе). Но что бы нейтрон потерял 1000 раз свою энергию, он должен сколько раз столкнуться с замедлителем?
Идеальный замедлитель - ядро, которое по массе не отличается от нейтрона (хорошо бы еще легче, но где такой взять?). Ядро водорода. Почему я и заложил гидрид лития (плотность водорода в решетке - предельная, почти как в жидком водороде, это еще Гинзбург заметил). Тогда по закону сохранения энергии нейтрон потеряет половину своей энергии. И так до тех пор, пока энергия не упадет в 1000 раз. Для этого нужно 10 идеальных столкновений. 210=1024
То есть по крайней мере атомов водорода должно быть в 10 раз больше чем атомов урана (что несложно кстати добиться!). Но способна ли заложенная мною масса замедлителя (его объем) обеспечить такое торможение? Вот в этом и вопрос.
Хотя... Моя модель ведь дала 600 грамм урана... А ваша таблица всего в общем-то в два раза больше. 1,42 кг...
У вас - вода. Но вода - не самый лучший замедлитель. Концентрация атомов водорода в воде явно ниже.
Кроме того. Отражатель сильно может менять картину.
Так что вопрос в общем-то остается открытым.
Тут бы хорошо для начала (что бы выяснить пойдет цепная реакция или нет) применить моделирование методом Монте-Карло...
Но даже если процесс и пойдет (таки!) остается открытым вопрос динамики сборки. Каждый цепной нейтрон для начала должен столкнуться 10 раз. При этом длина свободного пробега у него порядка сантиметров (в начале, по мере замедления она будет все короче и короче). В общем, тут масса нюансов, которые вряд ли можно учесть "простой формулой".
И если процесс разгона реакции в реакторе будет идти очень медленно, то вполне возможно что на ранних стадиях (когда выделилось энергии в эквиваленте килограммов тнт) эта начальная медленная энергия просто разорвет сборку не доводя ее до миллиона градусов. Разорвет как паровой котел и все. Никаких 10 тонн и даже 1 тонны тнт мы не получим.
 44
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
MD Serg Ivanov #29.06.2018 16:49  @Alex_semenov#29.06.2018 16:33
+
+1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
A.s.> Теперь об возможном источнике моего завышенного оптимизма по поводу карманной бомбы-реактора с замедлителем. В вашей таблице есть данные что наименьшая масса U235 в виде водяного раствора без отражателя (моя модель-формула без отражателя) - 1.42 кг. Я не совсем понял, это масса урана в капле воды?
Ну вот с критическим объёмом табличка, капля в несколько литров:
Прикреплённые файлы:
крит.png (скачать) [1970x1068, 111 кБ]
 
 
 52.052.0
1 2 3 4 5 6 7 8

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru