Alex_semenov
инфо
инструменты
Татарин
RAMON
Serg Ivanov
Naib
Реклама Google — средство выживания форумов :)
-
![[image]](https://www.balancer.ru/cache/var/www/files.balancer.ru/files/forums/attaches/2017/10/128x128-crop/31-5553125-4000-orion-imp-mod.png)
Взрыволет "Мартин" Коула 1960 г.
Насколько ТЕХНИЧЕСКИ был возможен вариант такого атомного импульсного привода?Теги:
Татарин> Фишка вот в чём: медленным нейтрон получается не мгновенно, а (примерно, порядка) через миллисекунду. Время жизни поколения без замедлителя, в обычной бомбе - порядка 20нс, а тут - аж целая миллисекунда, 50 поколений, целая вечность. Это, ессно, цифры сугубо статистические.
Мы говорим о медленных нейтронах "в реакторах"? То есть энергия которых упала с 1мэВ до "комнотной" или это касается и "слегка" заторможенных (только до 1 кэВ) нейтронов (то есть десяти миллионоградусных)?
Насколько я понял, эксперементы ливерморцев и Эдварда Тэллера (о которых тут выше поминали) 1953-го с гидридом урана добывал таки свои 200 тот тнт из цепного процесса на "промежуточных" (если их можно так назвать) нейтронах.
Сам факт, что таки цепной процесс дошел в заряде до 200 тон ТНТ, как по мне - эксперементальное доказательство, что слабая бомба с умеренным замедлением все же возможна!
Кстати у этой системы по-началу должна быть чудовищная реактивность (пока сборка холодная, мы имеем десятки, сотни критических масс, но это с запаздыванием, все верно, дурная реактивность) но по мере нагревания реактивность, "дурная" критичность сборки будет быстро падать. Но если сборка сохраняет сверхкритичность и на 1 кэВ нейтронах (которые термализовались уже с нагретым ядром и цепной процесс идет достаточно резво) то почему бы не получить наши скромные 10 т тнт с умеренно добавленным замедлителем?
Кстати, второе устройство вообще использовало СЛАБО обогащенный уран. Это по нормам <20%. И? Оно выдало те же 200 т тнт что и устройство где урана в гидриде было на полноценную бомбу (вышку выбрали с расчетом на максимум в 20 кт)! Значит во второй бомбе было в 5 раз меньше урана-235. То есть где-то под 2-5 кг, не более. Получили 200 т на выходе. И это "провал"?!!! Это на самом деле очень интересный результат "для медитации" физиков и инженеров.
И мне мало верится что мимо него так просто тогда прошли... Другое дело - зарыли как тот кот то сало! От греха подальше... Поэтому и назвали "неудачным"?
Хотя вряд ли. Все было проще. Неудачным он был для тех, кто хотел из гидрида выжать 1 кт. А это нельзя. Но нам то как раз надо всего то 10 т дешево и сердито! Нам нужны гранаты другой системы!
Мы говорим о медленных нейтронах "в реакторах"? То есть энергия которых упала с 1мэВ до "комнотной" или это касается и "слегка" заторможенных (только до 1 кэВ) нейтронов (то есть десяти миллионоградусных)?
Насколько я понял, эксперементы ливерморцев и Эдварда Тэллера (о которых тут выше поминали) 1953-го с гидридом урана добывал таки свои 200 тот тнт из цепного процесса на "промежуточных" (если их можно так назвать) нейтронах.
Сам факт, что таки цепной процесс дошел в заряде до 200 тон ТНТ, как по мне - эксперементальное доказательство, что слабая бомба с умеренным замедлением все же возможна!
Кстати у этой системы по-началу должна быть чудовищная реактивность (пока сборка холодная, мы имеем десятки, сотни критических масс, но это с запаздыванием, все верно, дурная реактивность) но по мере нагревания реактивность, "дурная" критичность сборки будет быстро падать. Но если сборка сохраняет сверхкритичность и на 1 кэВ нейтронах (которые термализовались уже с нагретым ядром и цепной процесс идет достаточно резво) то почему бы не получить наши скромные 10 т тнт с умеренно добавленным замедлителем?
Кстати, второе устройство вообще использовало СЛАБО обогащенный уран. Это по нормам <20%. И? Оно выдало те же 200 т тнт что и устройство где урана в гидриде было на полноценную бомбу (вышку выбрали с расчетом на максимум в 20 кт)! Значит во второй бомбе было в 5 раз меньше урана-235. То есть где-то под 2-5 кг, не более. Получили 200 т на выходе. И это "провал"?!!! Это на самом деле очень интересный результат "для медитации" физиков и инженеров.
И мне мало верится что мимо него так просто тогда прошли... Другое дело - зарыли как тот кот то сало! От греха подальше... Поэтому и назвали "неудачным"?
Хотя вряд ли. Все было проще. Неудачным он был для тех, кто хотел из гидрида выжать 1 кт. А это нельзя. Но нам то как раз надо всего то 10 т дешево и сердито! Нам нужны гранаты другой системы!
Это сообщение редактировалось 07.07.2018 в 15:50
Мой кое-как о-литературеный (первоисточник просто ужасно написан! Похоже действительно кто-то из Калифорнии писал... Знаю я этот жуткий стиль. Поэтому "исправлено и дополнено", звыняйте если что, художник видит так! 
) перевод Uranium hydride bomb - Wikipedia
*********
Гидрид-урановая бомба - вариант (как считается, тупиковый) конструкции атомной бомбы, впервые предложенный Робертом Оппенгеймером еще в 1939-м году. В последствии эта концептуальная идея неоднократно откланялась, но все же продолжала отстаиваться и была таки проверена Эдвардом Тэллером эксперементально. Он использовал дейтерий, изотоп водорода, в качестве замедлителя нейтронов в смеси дейтерида урана с дейтерированным полиэтиленом, который зарядил в ядро имплозивной сборки. В отличие от всех других типов подобных устройств, основанных на делении быстрыми нейтронами, данная концепция базируется на идеи цепной реакции деления замедленными нейтронами (см. "температура нейтронов"), хотя с самого начала общепризнано что эффект замедления ("охлаждения") нейтронов отрицательно сказывается в бомбе, так как он слишком сильно растягивает реакцию по времени, что и было описано Робертом Сербером в его приложенииях к Лос-Амамоском Букварю в 1992-г.
Термин "гидрид" для данного типа оружия вызывает ряд ошибочных толкований в широкой литературе. Хотя "гидрид" предполагает, что речь идет о водороде, в ядре испытанных зарядов использовался исключительно изотоп водорода - дейтерий. Это подобно тому, как и в приложении к термину "водородная бомба" на самом деле подразумевается не водород, а его изотопы: дейтерий и тритий.
Нам известно, что два устройства, работающие на гидриде урана, были испытаны в ходе ядерных испытаний "Рут" (Ruth) и "Рей" (Ray) во время операции "Апшот-Нотхол" (Upshot-Knothole). Оба взрыва дали энергетический выход, сопоставимый с 200 тоннами тротилового эквивалента каждый, и оба считались провальными. Насколько известно, с тех пор все остальные программы ядерного оружия продолжали опираться в своих конструкциях на первоначально хорошо зарекомендовавшую себя идею быстрых нейтронов.
Изуродованная тестовая вышка после испытательного взрыва Рут. Взрыв на вершине не смог уничтожить башню, лишь заметно повредив ее.
Теория (или "славный парень, но неудачник!")
На ранних стадиях развития Манхэттенского проекта в 1943-м году в качестве перспективного материала для бомбы исследовался и дейтерид урана (как и все иные материалы тогда, в целях секретности он кодировался и назывался "мантикорий"). Однако эта идея к началу 1944-го года была оставлена в стороне как неудачная, поскольку было признано, что такой дизайн будет неэффективным.
Дизайн, родился из "автокаталитической" концепции и в ходе исследования развился в концепцию под названием "Элмер" (Elmer). Но его дальнейшее развитие было прекращено вместе с остановкой разработки устройства Марк-II, которое предполагало радиальную имплозию. В данном первоначальном дизайне дейтерид урана покрывался парафином (для снижения пирофорности UD3), а вольфрам бора-10 ( B4O) должен был равномерно распределяться как пустотелые шарики по всему твердому телу пита (Добавление бора-10 считалось по началу полезным но эта идея ушла вместе с более ранней и громоздкой схемой "борных пузырей", подробней к Роберу Серберу и его "Букварю"). Так же известно, что тогда же рассматривали возможность включит в состав заряда свинец и карбид бора (В4С). В одном из рассматриваемых тогда вариантов предполагалось около 10.5 кг делящегося материала (то есть UD3), в другом 8.45 кг того же UD3, а так же предусматриваля для него тампер-отражатель из оксида бериллия (BeO).
Тяжелый водород (дейтерий) в дейтериде урана (UD3) или дейтериде плутония (PuD3) замедляет нейтроны, тем самым, увеличивая ядерное сечение поглощения нейтронов ядерным горючим. Результатом этого должно было стать снижение критической массы, что привело бы к уменьшению количество чистого U235 или Pu239 в одном заряде. В плюс к этому из-за модерирующего эффекта дейтерия (сжимаемость дейтерида урана выше, чем у металлического урана) требования к механизму имплозии (как показывала теория) тоже несколько смягчались, что позволило бы разместить дополнительную композитную массу заряда в ядре. Еще один плюс - это позволяло использовать узел с радиальной имплозией, который намного проще было создать и он был бы компактней, чем тот, который проектировался для Мк-3 ("Гаджета"). В действительности же, общим результатом такого подхода оказывалось то, что замедленные нейтроны слишком сильно растягивали время протекания цепного процесса и снижали общий взрывной выход энергии за счет экспоненциального уменьшения числа осуществленных актов деления. Особенно сильно замедление влияло на конечной стадии расширения ядра, когда то уже стремилось к свой границе критичности (где все ядерные процессы затухали). Получалось, что большая часть нейтронов в этом случае могла покинуть турболизированную критическую поверхность ядра до того, как выделится достаточная для полноценного взрыва энергия. В целом, получалось, что замедление нейтронов резко сокращает эффективность заряда к моменту, когда инерционное удержание перестает работать. Было очевидно, что, в конечном счете, результатом такого дизайна будет "шипучка" (fizzle), а не полноценная детонация устройства. Но, не смотря на всю эту логику, вопрос оставался не закрытым. Если бы ядро все же сработало так, как оптимистично ожидалось, то прогнозируемый выход энергии составлял бы около 1 кт ТНТ (4.2 ТДж). Ведь предварительная грубая оценка работы гидридной бомбы появилась уже в 1944-м году, и тогда Джеймс Конант (James Conant) предсказал, что 1 кт энергии может быть извлечена из примерно 9 кг UD3.
После войны физики Лос-Аламоса еще продолжали исследование этого вопрос, но с низким приоритетом, однако моделирование методом Монте-Карло в декабре 1949 года показало, что подобное ядро с замедлителем в принципе может сработать, и это ведет к созданию оружия, которое окажется значительно компактней, чем только создаваемый тогда дизайн Марк-5 (Mk-5). Однако опять возник сильный скепсис, поскольку изначально низкая эффективность использования топлива (процент выгорания) в этом дизайне не улучшалась даже в теоретической перспективе. Это не получалось ни после того, когда будет доведен до совершенства дизайн с полым сердечником ("левитирующее ядро"), ни после проверки перспективного тогда еще бустирования. Поэтому предполагаемое испытание подобного композитного ядра на взрывобезопасность в устройстве Марк-4 (Mk-4) было в конечном итоге исключено из графика операции "Парник" (Greenhouse) 1951-й год.
Карикатура Георгия Гамова, изображающая Марк-2 "Элмер" и заряд Mk-8 "Элиз". На фоне "дамы", "славный малый" Марк-2 выглядит неуклюжим неумехой.
Испытания от Ливермора (или бомбы от "чайников")
Не смотря на весь скептецизм специалистов Лос-Аламоса, Эдвард Тэллер по-прежнему интересовался данной концепцией. Он и Эрнест Лоуренс возобновили исследование подобного рода устройств в начале 1950-х годов в UCRL (Лаборатория радиационных исследований в Калифорнии, в последствии "Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса"). Оптимизм только-только созданной лаборатории побудил ливерморцев даже предложить новый класс "малого оружия", которое будет использовать подобный материал, называя его "Геод" (Geode). Устройства типа "геод" изначально предполагали использовать компактную линейную (двухточечную) имплозию с газовым бустированием в пустотелом сфероидальном ядре из металлического урана или представляли собой частично ("слегка") разбавленное замедлителем ядро, где металлическая урановая или плутониевая оболочка была изнутри облицована UD3 (отсюда, "геодезическое" название, такой дизайн обычно состоит из сферической полости, выложенной внутри плиткой). Подобная конструкция, как предполагалась, должны была выдавать на выходе порядка 10 кт взрывной мощности. Сферой применения такого класса устройств должно было стать тактическое ядерное оружие, а так же предполагалось использовать подобные механизмы как триггеры для компактных термоядерных зарядов. "Геоды", по сути, были предшественниками схемы "Лебедь" (Swan) и дальнейших производных от него ("Swift" и "Swallow").
В результате были подготовлены два тестовых устройства, которые были выставлены на испытания в рамках операции "Апшот-Нотхол" (Upshot-Knothole) в 1953-м году. Основной целью данного исследования радиационной лаборатории университета Калифорнии было заявлено как "проведение исследования ядра из сферического дейтерированного полиэтилена содержащего дейтерид урана" в качестве (как заявлялось) кандидата термоядерного топлива для "Радиатора" (Radiator), ранней версии устройства, в последствии воплощенной в дизайн "Моргенштерн" (Morgenstern). Тогда предполагалось, что в будущем подобным образом "запасенный" сухой дейтерий будет сливаться в гелий (станет активной средой) во вторичной ступени, если та будет сжат соответствующим образом посредством радиационной имплозии. Тип исследуемого топлива тогда выбирался так, чтобы термоядерная программа UCRL не конкурировала с подобной программой LASL (Лос-Аламоса) за дефицитные в то время материалы, в частности за литий (Идея проверки подходящего дешевого термоядерного топлива в то время в Ливерморе предполагалась в устройстве "Водонагреватель" (Water Boiler) простом двухступенчатом термоядерном устройстве и в раннем дизайне "Радиатор", где собирались использовать тяжеловодные растворы уранилфторида. Все эти исследования, по существу, были проведены еще в Лос-Аламосе в 1952-м, а на новом месте только были продолжены по инициативе Теллера, который незадолго до того уехал из Лос-Аламоса на новое место работы ).
В случае успеха эксперемента данные типы устройств вели к созданию компактного первичного триггера, содержащего минимальное количество делящегося материала, но достаточно мощного, чтобы поджечь вторичку в "Рамрод" (Ramrod), прототипе другого ядерного устройства Марк-22 разрабатываемого в ливерморе в то время.
Специально надо отметить. В гидридном ядре первичного устройства степень сжатия не должна была приводить к зажиганию дейтерия, поэтому конструкция, по замыслу, была не бустированным устройством исключительно на делении. Сами же конкретные устройства, испытываемые в ходе "Апшот-Нотхол" были так же чисто экспериментальными системами и не предполагались ни как прототип боевого оружия, ни как триггер в термоядерном заряде. Их ядро состояло из смеси дейтерида урана (UD3) в виде порошка, соединенного прессованием с дейтерированным полиэтиленом. Бор не использовался. Сборка, предложенная для второго теста "Рей," в добавление ко всему должна была проверить и на пригодность в таком режиме и уран с низким обогащением по U235. Еще раз. В обоих тестах дейтерий работал исключительно как замедлитель нейтронов. Предсказанный расчетами выход должен был составить для Рут от 1.5 до 3 кт (максимальный потенциал 20 кт), а для "Рэя" 0.5-1 кт. В итоге взрывы выдали по 200 тонн тротилового эквивалента каждый и испытания считались неудачными.
"Рут", где в твердотельном сферическом ядре использовался высокообогащенный уран с темпером из естественного урана, был первым тестируемым устройством. Этот эксперимент почти всецело задуман и рассчитан в Ливерморе. Устройство взорвано 31 марта 1953 года уторм, в 5 часов местного времени на полигоне Меркури, штат Невада. Данное взрывное устройство, названное "Гидрит-1" (Hydride I) использовало сборку ТХ-13D HE, имплозивная схема которая содержала линзы из компаунда-В и баратора. Для запуска деления в нужный момент применялся бетатрон XMC-305, вызвавший первичный импульс инициирующих нейтронов посредством фотоделения. Общая масса устройства составила 7400 фунтов (3400 кг) и оно имело 56 дюймов (140 см ) в диаметре и 66 дюймов (170 см) в длину. Сам физический пакет весил 6750( 2060 кг). Не оправдав ожидаемый прогноз в 1.5-3 кт, устройство на самом деле выдало всего 200 тонн. Уолли Декер (Wally Decker), молодой инженер лаборатории, характеризовал услышанный им при взрыве звук как некий "поп!" Устройство даже не смогло "саморассекретить" место своего испытания. Нижние 100 футов (30 метров) испытательной вышки (общей высотой в 300 футов то есть 91 метр) на вершине которой было подорвано устройство, остались нетронутыми, средняя треть конструкции была рассеяна по испытательной площадке и только верхняя треть испарилась.
Второе устройство "Рэй" использовало в твердом сферическом ядре дейтерид урана низкого обогащения. Оно было названо "Гидрид-II" и использовало такую же сборку TX-13D HE и такой же инициатор-бетатрон XMC-305, который инициировал заряд в тот же момент, что и в первый раз. Являясь близнецом устройства "Гидрид-1" этот заряд имел только иной состав пита (ядра) но размеры и вес были такими же, как у "Рут". Прогнозируемая мощность была 0.5-1 кт и высоту тестовой вышки снизили. На этот раз устройство было взорвано на вершине 100 футовой (30 метров) испытательной башни. Это случилось 11 апреля 1953-го года за полдень в 12:45. Хотя взрыв "Рэй" на этот раз "сравнял с землей" всю вышку, его урожай все же был скудным, те же 200 тонн ТНТ, в отличие от прогнозированного нижнего предела в пол килотонны ТНТ.
Однако, сотрудник UCRL Герберт Йорк (Herbert York) высказал утверждение, что не рассматривает это испытание как провальное т.к. оно оказалось слабее прогнозируемой величины "только с делителем три".
) перевод Uranium hydride bomb - Wikipedia*********
Гидрид-урановая бомба (или "скрестить ужа с ежом!")
Гидрид-урановая бомба - вариант (как считается, тупиковый) конструкции атомной бомбы, впервые предложенный Робертом Оппенгеймером еще в 1939-м году. В последствии эта концептуальная идея неоднократно откланялась, но все же продолжала отстаиваться и была таки проверена Эдвардом Тэллером эксперементально. Он использовал дейтерий, изотоп водорода, в качестве замедлителя нейтронов в смеси дейтерида урана с дейтерированным полиэтиленом, который зарядил в ядро имплозивной сборки. В отличие от всех других типов подобных устройств, основанных на делении быстрыми нейтронами, данная концепция базируется на идеи цепной реакции деления замедленными нейтронами (см. "температура нейтронов"), хотя с самого начала общепризнано что эффект замедления ("охлаждения") нейтронов отрицательно сказывается в бомбе, так как он слишком сильно растягивает реакцию по времени, что и было описано Робертом Сербером в его приложенииях к Лос-Амамоском Букварю в 1992-г.
Термин "гидрид" для данного типа оружия вызывает ряд ошибочных толкований в широкой литературе. Хотя "гидрид" предполагает, что речь идет о водороде, в ядре испытанных зарядов использовался исключительно изотоп водорода - дейтерий. Это подобно тому, как и в приложении к термину "водородная бомба" на самом деле подразумевается не водород, а его изотопы: дейтерий и тритий.
Нам известно, что два устройства, работающие на гидриде урана, были испытаны в ходе ядерных испытаний "Рут" (Ruth) и "Рей" (Ray) во время операции "Апшот-Нотхол" (Upshot-Knothole). Оба взрыва дали энергетический выход, сопоставимый с 200 тоннами тротилового эквивалента каждый, и оба считались провальными. Насколько известно, с тех пор все остальные программы ядерного оружия продолжали опираться в своих конструкциях на первоначально хорошо зарекомендовавшую себя идею быстрых нейтронов.
Изуродованная тестовая вышка после испытательного взрыва Рут. Взрыв на вершине не смог уничтожить башню, лишь заметно повредив ее.
Теория (или "славный парень, но неудачник!")
На ранних стадиях развития Манхэттенского проекта в 1943-м году в качестве перспективного материала для бомбы исследовался и дейтерид урана (как и все иные материалы тогда, в целях секретности он кодировался и назывался "мантикорий"). Однако эта идея к началу 1944-го года была оставлена в стороне как неудачная, поскольку было признано, что такой дизайн будет неэффективным.
Дизайн, родился из "автокаталитической" концепции и в ходе исследования развился в концепцию под названием "Элмер" (Elmer). Но его дальнейшее развитие было прекращено вместе с остановкой разработки устройства Марк-II, которое предполагало радиальную имплозию. В данном первоначальном дизайне дейтерид урана покрывался парафином (для снижения пирофорности UD3), а вольфрам бора-10 ( B4O) должен был равномерно распределяться как пустотелые шарики по всему твердому телу пита (Добавление бора-10 считалось по началу полезным но эта идея ушла вместе с более ранней и громоздкой схемой "борных пузырей", подробней к Роберу Серберу и его "Букварю"). Так же известно, что тогда же рассматривали возможность включит в состав заряда свинец и карбид бора (В4С). В одном из рассматриваемых тогда вариантов предполагалось около 10.5 кг делящегося материала (то есть UD3), в другом 8.45 кг того же UD3, а так же предусматриваля для него тампер-отражатель из оксида бериллия (BeO).
Тяжелый водород (дейтерий) в дейтериде урана (UD3) или дейтериде плутония (PuD3) замедляет нейтроны, тем самым, увеличивая ядерное сечение поглощения нейтронов ядерным горючим. Результатом этого должно было стать снижение критической массы, что привело бы к уменьшению количество чистого U235 или Pu239 в одном заряде. В плюс к этому из-за модерирующего эффекта дейтерия (сжимаемость дейтерида урана выше, чем у металлического урана) требования к механизму имплозии (как показывала теория) тоже несколько смягчались, что позволило бы разместить дополнительную композитную массу заряда в ядре. Еще один плюс - это позволяло использовать узел с радиальной имплозией, который намного проще было создать и он был бы компактней, чем тот, который проектировался для Мк-3 ("Гаджета"). В действительности же, общим результатом такого подхода оказывалось то, что замедленные нейтроны слишком сильно растягивали время протекания цепного процесса и снижали общий взрывной выход энергии за счет экспоненциального уменьшения числа осуществленных актов деления. Особенно сильно замедление влияло на конечной стадии расширения ядра, когда то уже стремилось к свой границе критичности (где все ядерные процессы затухали). Получалось, что большая часть нейтронов в этом случае могла покинуть турболизированную критическую поверхность ядра до того, как выделится достаточная для полноценного взрыва энергия. В целом, получалось, что замедление нейтронов резко сокращает эффективность заряда к моменту, когда инерционное удержание перестает работать. Было очевидно, что, в конечном счете, результатом такого дизайна будет "шипучка" (fizzle), а не полноценная детонация устройства. Но, не смотря на всю эту логику, вопрос оставался не закрытым. Если бы ядро все же сработало так, как оптимистично ожидалось, то прогнозируемый выход энергии составлял бы около 1 кт ТНТ (4.2 ТДж). Ведь предварительная грубая оценка работы гидридной бомбы появилась уже в 1944-м году, и тогда Джеймс Конант (James Conant) предсказал, что 1 кт энергии может быть извлечена из примерно 9 кг UD3.
После войны физики Лос-Аламоса еще продолжали исследование этого вопрос, но с низким приоритетом, однако моделирование методом Монте-Карло в декабре 1949 года показало, что подобное ядро с замедлителем в принципе может сработать, и это ведет к созданию оружия, которое окажется значительно компактней, чем только создаваемый тогда дизайн Марк-5 (Mk-5). Однако опять возник сильный скепсис, поскольку изначально низкая эффективность использования топлива (процент выгорания) в этом дизайне не улучшалась даже в теоретической перспективе. Это не получалось ни после того, когда будет доведен до совершенства дизайн с полым сердечником ("левитирующее ядро"), ни после проверки перспективного тогда еще бустирования. Поэтому предполагаемое испытание подобного композитного ядра на взрывобезопасность в устройстве Марк-4 (Mk-4) было в конечном итоге исключено из графика операции "Парник" (Greenhouse) 1951-й год.
Карикатура Георгия Гамова, изображающая Марк-2 "Элмер" и заряд Mk-8 "Элиз". На фоне "дамы", "славный малый" Марк-2 выглядит неуклюжим неумехой.
Испытания от Ливермора (или бомбы от "чайников")
Не смотря на весь скептецизм специалистов Лос-Аламоса, Эдвард Тэллер по-прежнему интересовался данной концепцией. Он и Эрнест Лоуренс возобновили исследование подобного рода устройств в начале 1950-х годов в UCRL (Лаборатория радиационных исследований в Калифорнии, в последствии "Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса"). Оптимизм только-только созданной лаборатории побудил ливерморцев даже предложить новый класс "малого оружия", которое будет использовать подобный материал, называя его "Геод" (Geode). Устройства типа "геод" изначально предполагали использовать компактную линейную (двухточечную) имплозию с газовым бустированием в пустотелом сфероидальном ядре из металлического урана или представляли собой частично ("слегка") разбавленное замедлителем ядро, где металлическая урановая или плутониевая оболочка была изнутри облицована UD3 (отсюда, "геодезическое" название, такой дизайн обычно состоит из сферической полости, выложенной внутри плиткой). Подобная конструкция, как предполагалась, должны была выдавать на выходе порядка 10 кт взрывной мощности. Сферой применения такого класса устройств должно было стать тактическое ядерное оружие, а так же предполагалось использовать подобные механизмы как триггеры для компактных термоядерных зарядов. "Геоды", по сути, были предшественниками схемы "Лебедь" (Swan) и дальнейших производных от него ("Swift" и "Swallow").
В результате были подготовлены два тестовых устройства, которые были выставлены на испытания в рамках операции "Апшот-Нотхол" (Upshot-Knothole) в 1953-м году. Основной целью данного исследования радиационной лаборатории университета Калифорнии было заявлено как "проведение исследования ядра из сферического дейтерированного полиэтилена содержащего дейтерид урана" в качестве (как заявлялось) кандидата термоядерного топлива для "Радиатора" (Radiator), ранней версии устройства, в последствии воплощенной в дизайн "Моргенштерн" (Morgenstern). Тогда предполагалось, что в будущем подобным образом "запасенный" сухой дейтерий будет сливаться в гелий (станет активной средой) во вторичной ступени, если та будет сжат соответствующим образом посредством радиационной имплозии. Тип исследуемого топлива тогда выбирался так, чтобы термоядерная программа UCRL не конкурировала с подобной программой LASL (Лос-Аламоса) за дефицитные в то время материалы, в частности за литий (Идея проверки подходящего дешевого термоядерного топлива в то время в Ливерморе предполагалась в устройстве "Водонагреватель" (Water Boiler) простом двухступенчатом термоядерном устройстве и в раннем дизайне "Радиатор", где собирались использовать тяжеловодные растворы уранилфторида. Все эти исследования, по существу, были проведены еще в Лос-Аламосе в 1952-м, а на новом месте только были продолжены по инициативе Теллера, который незадолго до того уехал из Лос-Аламоса на новое место работы ).
В случае успеха эксперемента данные типы устройств вели к созданию компактного первичного триггера, содержащего минимальное количество делящегося материала, но достаточно мощного, чтобы поджечь вторичку в "Рамрод" (Ramrod), прототипе другого ядерного устройства Марк-22 разрабатываемого в ливерморе в то время.
Специально надо отметить. В гидридном ядре первичного устройства степень сжатия не должна была приводить к зажиганию дейтерия, поэтому конструкция, по замыслу, была не бустированным устройством исключительно на делении. Сами же конкретные устройства, испытываемые в ходе "Апшот-Нотхол" были так же чисто экспериментальными системами и не предполагались ни как прототип боевого оружия, ни как триггер в термоядерном заряде. Их ядро состояло из смеси дейтерида урана (UD3) в виде порошка, соединенного прессованием с дейтерированным полиэтиленом. Бор не использовался. Сборка, предложенная для второго теста "Рей," в добавление ко всему должна была проверить и на пригодность в таком режиме и уран с низким обогащением по U235. Еще раз. В обоих тестах дейтерий работал исключительно как замедлитель нейтронов. Предсказанный расчетами выход должен был составить для Рут от 1.5 до 3 кт (максимальный потенциал 20 кт), а для "Рэя" 0.5-1 кт. В итоге взрывы выдали по 200 тонн тротилового эквивалента каждый и испытания считались неудачными.
"Рут", где в твердотельном сферическом ядре использовался высокообогащенный уран с темпером из естественного урана, был первым тестируемым устройством. Этот эксперимент почти всецело задуман и рассчитан в Ливерморе. Устройство взорвано 31 марта 1953 года уторм, в 5 часов местного времени на полигоне Меркури, штат Невада. Данное взрывное устройство, названное "Гидрит-1" (Hydride I) использовало сборку ТХ-13D HE, имплозивная схема которая содержала линзы из компаунда-В и баратора. Для запуска деления в нужный момент применялся бетатрон XMC-305, вызвавший первичный импульс инициирующих нейтронов посредством фотоделения. Общая масса устройства составила 7400 фунтов (3400 кг) и оно имело 56 дюймов (140 см ) в диаметре и 66 дюймов (170 см) в длину. Сам физический пакет весил 6750( 2060 кг). Не оправдав ожидаемый прогноз в 1.5-3 кт, устройство на самом деле выдало всего 200 тонн. Уолли Декер (Wally Decker), молодой инженер лаборатории, характеризовал услышанный им при взрыве звук как некий "поп!" Устройство даже не смогло "саморассекретить" место своего испытания. Нижние 100 футов (30 метров) испытательной вышки (общей высотой в 300 футов то есть 91 метр) на вершине которой было подорвано устройство, остались нетронутыми, средняя треть конструкции была рассеяна по испытательной площадке и только верхняя треть испарилась.
Второе устройство "Рэй" использовало в твердом сферическом ядре дейтерид урана низкого обогащения. Оно было названо "Гидрид-II" и использовало такую же сборку TX-13D HE и такой же инициатор-бетатрон XMC-305, который инициировал заряд в тот же момент, что и в первый раз. Являясь близнецом устройства "Гидрид-1" этот заряд имел только иной состав пита (ядра) но размеры и вес были такими же, как у "Рут". Прогнозируемая мощность была 0.5-1 кт и высоту тестовой вышки снизили. На этот раз устройство было взорвано на вершине 100 футовой (30 метров) испытательной башни. Это случилось 11 апреля 1953-го года за полдень в 12:45. Хотя взрыв "Рэй" на этот раз "сравнял с землей" всю вышку, его урожай все же был скудным, те же 200 тонн ТНТ, в отличие от прогнозированного нижнего предела в пол килотонны ТНТ.
Однако, сотрудник UCRL Герберт Йорк (Herbert York) высказал утверждение, что не рассматривает это испытание как провальное т.к. оно оказалось слабее прогнозируемой величины "только с делителем три".
A.s.> Хотя вряд ли. Все было проще. Неудачным он был для тех, кто хотел из гидрида выжать 1 кт. А это нельзя. Но нам то как раз надо всего то 10 т дешево и сердито! Нам нужны гранаты другой системы!
А ещё нам нужно эффективно расходовать массу. У того заряда в 200т эквивалента (если это о "Чайнике") масса была несколько тонн, то есть, энерговыделение всего в несколько десятков раз лучше, чем у традиционной пары "кислород-водород" в химических двигателях (которые хорошо отработаны, недороги, не плюются дико радиоактивным выхлопом и не связаны ограничениями по международным договорам - вывод ЯО в космос, ага).
Чтобы игра стоила свечек, выгоды ядерного взрыволёта должны быть гигантскими. В идеале, он должен решать задачу, которая иначе не решается никак (как и было с "Орионом", например).
К слову, в бомбе с гидридом был уран-233, а не уран-235. У него иной спект деления, и значительно больше нейтронов на деление в медленном спектре, что для критичности - критично :), прошу прощения за каламбур.
А ещё нам нужно эффективно расходовать массу. У того заряда в 200т эквивалента (если это о "Чайнике") масса была несколько тонн, то есть, энерговыделение всего в несколько десятков раз лучше, чем у традиционной пары "кислород-водород" в химических двигателях (которые хорошо отработаны, недороги, не плюются дико радиоактивным выхлопом и не связаны ограничениями по международным договорам - вывод ЯО в космос, ага).
Чтобы игра стоила свечек, выгоды ядерного взрыволёта должны быть гигантскими. В идеале, он должен решать задачу, которая иначе не решается никак (как и было с "Орионом", например).
К слову, в бомбе с гидридом был уран-233, а не уран-235. У него иной спект деления, и значительно больше нейтронов на деление в медленном спектре, что для критичности - критично :), прошу прощения за каламбур.
RAMON
новичок
Wyvern-2>>> Неправильно! Не в % считается. .... Вещество НЕ МОЖЕТ нагреться при взрыве больше чем до ~10кэВ - отсюда и расчет.
RAMON>> А для дилетантов можно пояснить почему вещество нельзя нагреть более 10кэВ?
Wyvern-2> Потери на излучение - равновесие где то 10кэВ. Чем сильнее ты нагреваешь плазму (это НЕ Стефан-Больцман!!! это уже рентген) тем сильнее она излучает.
Но ведь 10 кэВ это не так и мало. Я прикинул на калькуляторе(как умел), что если на каждый ион будет такая энергия то этого как раз хватит местным орионщикам (вроде Сержа Иванова) рассекать со скоростью в десятки, а при удачном раскладе, и сотни км/сек. Вы же эту возможность ехидно оспариваете.
RAMON>> А для дилетантов можно пояснить почему вещество нельзя нагреть более 10кэВ?
Wyvern-2> Потери на излучение - равновесие где то 10кэВ. Чем сильнее ты нагреваешь плазму (это НЕ Стефан-Больцман!!! это уже рентген) тем сильнее она излучает.
Но ведь 10 кэВ это не так и мало. Я прикинул на калькуляторе(как умел), что если на каждый ион будет такая энергия то этого как раз хватит местным орионщикам (вроде Сержа Иванова) рассекать со скоростью в десятки, а при удачном раскладе, и сотни км/сек. Вы же эту возможность ехидно оспариваете.
Хотел бы спросить у автора темы: а вариант с термоядерными зарядами без делящихся элементов, т.е. с инициацией без использования ядерного заряда рассматривали? Ведь мощность такого заряда может быть любой и её можно легко и плавно менять.
pkl> Хотел бы спросить у автора темы: а вариант с термоядерными зарядами без делящихся элементов, т.е. с инициацией без использования ядерного заряда рассматривали? Ведь мощность такого заряда может быть любой и её можно легко и плавно менять.
А такие есть?
А такие есть?
pkl>> Хотел бы спросить у автора темы: а вариант с термоядерными зарядами без делящихся элементов, т.е. с инициацией без использования ядерного заряда рассматривали? Ведь мощность такого заряда может быть любой и её можно легко и плавно менять.
Татарин> А такие есть?
Таких нет. Но так и взрыволёта нет, пока можно помечтать.
Татарин> А такие есть?
Таких нет. Но так и взрыволёта нет, пока можно помечтать.
pkl> Хотел бы спросить у автора темы: а вариант с термоядерными зарядами без делящихся элементов, т.е. с инициацией без использования ядерного заряда рассматривали?
Рассматривали.
Тупик. Абсолютный. Безнадега и бесперспектива полная.
Мало того что уже пол века не смотря на все усилия нет результатов, хотя установки растут и растут в габаритах и мощностях. Гора так и не родила мышь. Но даже если родит. Даже если после этого случится еще один набор чудес (одного чуда мала будет!) "гору" можно будет ужать в что-то более менее "ТРАНСПОРТАБЕЛЬНОЕ"... Но и в этом случае вы можете рассчитывать только на летательный аппарат МАЛОЙ тяги. Подобный ионнику с реактором (но ионник с реактором - много проще и наверняка минимум на три порядка будет компактней). Почему? Читайте по первой ссылке выше.
Я считаю что идея не просто бесполезная (хотя в свое время сам немало ее популяризировал, переводя статьи с аглицкого на наш). Идея ВРЕДНАЯ. Ибо вокруг нее водят хороводы уже много десятилетий (Сахаров начал с 1966-го задумываться над этим тупиком). И она явно отвлекает внимание, вселяя абсолютно бесплотные надежды.
Рассматривали.
Тупик. Абсолютный. Безнадега и бесперспектива полная.
Мало того что уже пол века не смотря на все усилия нет результатов, хотя установки растут и растут в габаритах и мощностях. Гора так и не родила мышь. Но даже если родит. Даже если после этого случится еще один набор чудес (одного чуда мала будет!) "гору" можно будет ужать в что-то более менее "ТРАНСПОРТАБЕЛЬНОЕ"... Но и в этом случае вы можете рассчитывать только на летательный аппарат МАЛОЙ тяги. Подобный ионнику с реактором (но ионник с реактором - много проще и наверняка минимум на три порядка будет компактней). Почему? Читайте по первой ссылке выше.
Я считаю что идея не просто бесполезная (хотя в свое время сам немало ее популяризировал, переводя статьи с аглицкого на наш). Идея ВРЕДНАЯ. Ибо вокруг нее водят хороводы уже много десятилетий (Сахаров начал с 1966-го задумываться над этим тупиком). И она явно отвлекает внимание, вселяя абсолютно бесплотные надежды.
Татарин> А ещё нам нужно эффективно расходовать массу. У того заряда в 200т эквивалента (если это о "Чайнике") масса была несколько тонн, то есть, энерговыделение всего в несколько десятков раз лучше, чем у традиционной пары "кислород-водород" в химических двигателях (которые хорошо отработаны, недороги, не плюются дико радиоактивным выхлопом и не связаны ограничениями по международным договорам - вывод ЯО в космос, ага).
Понятно что та система - лишь тест. И не ясно можно ли выкрутить из этого направления то что нам надо (что надо - я выше описал границы, то есть дал техзадание на изделие).
Татарин> Чтобы игра стоила свечек, выгоды ядерного взрыволёта должны быть гигантскими. В идеале, он должен решать задачу, которая иначе не решается никак (как и было с "Орионом", например).
Да, ясное дело. Поэтому Коул в общем то в дальнейших своих прожектах и выдумывал аппараты с габаритами и массами куда большими чем первые его модели.
Вот для сравнения габаритов картинка:
Букашка вверху - Шаттл.
Ниже - Орион-NASA (который должен быт выводиться Сатурном-5). Урезанный "Орион"
Еще ниже- 4000-тонный полноценный "Орион" Джерерал Атомик. Кстати, диаметр его толкающей плиты - 40м (хотя тут возможно более поздний вариант с плитой под 30 м). То есть диаметр камеры сгорания у Модели-1 и 2 Коула сопоставима. Представили? Но и эти аппараты - букашки на фоне самых "последних" (Коул умер в 1965-м очень неожиданно от сердечного приступа) моделей визионера. Он наращивал гарабриты не по детски... Тут две последних самых больших его концепции. Ниже в трех проекциях "Альдебаран" (тот самый, который на аватаре у Сергея Иванова). Но и это - не самая большая фантазия Коула. Самая большая - Macrolife. Еще ниже. Аппарат, одним рывком уводящий полноценную ЦИВИЛИЗАЦИЮ с поверхности Земли (вроде как на 10 000 пассажиров. Не помню точно). Устройство для колонизации в основном пояса астероидов но можно и дальних планет нашей системы.
На самый нижний аппарат не смотрите. Это "Энсман". Это - фантазия на тему межзвездного корабля-колонизатора. Это уже совсем иная концепция привода (тоже термоядерного но уже совсем фантастического) и совсем другого автора. Его изюминка - Бульба на носу. Это айсберг кристаллического дейтерия. Оригинальный дизайн, но это уже совсем-совсем другая история.
Татарин> К слову, в бомбе с гидридом был уран-233, а не уран-235. У него иной спект деления, и значительно больше нейтронов на деление в медленном спектре, что для критичности - критично :), прошу прощения за каламбур.
Гм... нет про спектр - согласен. Но с чего вы взяли что именно "Гидрид-1" и "Гидрид-2" использовали 233? Есть источники хотя бы намекающие на это? Я и намека на это не вижу. Более того. Бессмысленно в данном направлении конструкци оружия вообще использовать этот материал (как и плутоний - мало толку). Со всех сторон бессмысленно. В общем, я просто тупо в это не верю. Судя из известного использовался там самый простой оралой (в гидрид-1), а во втором вообще НИЗКООБОГАЩЕННЫЙ уран (то есть там 238-мого было очень много и он гад глотал и без того бесценные нейтроны).
Вообще эта группа тестов у меня вызывает массу вопросов-недоумений.
Ряд вопросов я могу попробовать разгадать. Например, почему везде (даже в 1943-м, в самом начале!) собирались использовать не водород в гидриде, а дейтерий? Как замедлитель водород даже лучше. У него чуть ли не на порядок больше сечение рассевания чем у дейтерия и он дешевле же.
Как замедлителю ему в гидриде урана - самое место.
Но глядя кривые можно попробовать сделать предположения...
Далее. Зачем им понадобилось подмешивать в гидрид еще и полиэтилен (дейтерированный)? Мои прикидки на пальцах показывают, что в UD3 замедлителя с избытком! Надо наоборот разбавлять гидрит металлическим ураном для идеальной пропорции замедлитель-актиноид. Но пихать еще больше замедлителя? Не понимаю! От части это можно было объяснить (и объясняется, хотя мутно) особенностями того периода. Искали заменитель жидкому водороду для водородной бомбы. Но тут то он был причем? Просто финтили, дабы тест протащить под шумок и горячую задачу? Судя из переведенной выше мною статьи так и было. Но тогда получается что тест поставили как-то странно. Я бы (на мой дилетантский вкус) сказал бы похабно. Удивительно что у них вообще вышло хотя бы по 200 т тнт! Если они там напихали замедлителя выше крыши у них должно было только "крышку сорвать" и все. Вышки должны были остаться целыми!
В общем я в недоумении.
И скорей всего я просто не понимаю всех задумок. Тупо не догоняю.
Понятно что та система - лишь тест. И не ясно можно ли выкрутить из этого направления то что нам надо (что надо - я выше описал границы, то есть дал техзадание на изделие).
Татарин> Чтобы игра стоила свечек, выгоды ядерного взрыволёта должны быть гигантскими. В идеале, он должен решать задачу, которая иначе не решается никак (как и было с "Орионом", например).
Да, ясное дело. Поэтому Коул в общем то в дальнейших своих прожектах и выдумывал аппараты с габаритами и массами куда большими чем первые его модели.
Вот для сравнения габаритов картинка:
Букашка вверху - Шаттл.
Ниже - Орион-NASA (который должен быт выводиться Сатурном-5). Урезанный "Орион"
Еще ниже- 4000-тонный полноценный "Орион" Джерерал Атомик. Кстати, диаметр его толкающей плиты - 40м (хотя тут возможно более поздний вариант с плитой под 30 м). То есть диаметр камеры сгорания у Модели-1 и 2 Коула сопоставима. Представили? Но и эти аппараты - букашки на фоне самых "последних" (Коул умер в 1965-м очень неожиданно от сердечного приступа) моделей визионера. Он наращивал гарабриты не по детски... Тут две последних самых больших его концепции. Ниже в трех проекциях "Альдебаран" (тот самый, который на аватаре у Сергея Иванова). Но и это - не самая большая фантазия Коула. Самая большая - Macrolife. Еще ниже. Аппарат, одним рывком уводящий полноценную ЦИВИЛИЗАЦИЮ с поверхности Земли (вроде как на 10 000 пассажиров. Не помню точно). Устройство для колонизации в основном пояса астероидов но можно и дальних планет нашей системы.
На самый нижний аппарат не смотрите. Это "Энсман". Это - фантазия на тему межзвездного корабля-колонизатора. Это уже совсем иная концепция привода (тоже термоядерного но уже совсем фантастического) и совсем другого автора. Его изюминка - Бульба на носу. Это айсберг кристаллического дейтерия. Оригинальный дизайн, но это уже совсем-совсем другая история.
Татарин> К слову, в бомбе с гидридом был уран-233, а не уран-235. У него иной спект деления, и значительно больше нейтронов на деление в медленном спектре, что для критичности - критично :), прошу прощения за каламбур.
Гм... нет про спектр - согласен. Но с чего вы взяли что именно "Гидрид-1" и "Гидрид-2" использовали 233? Есть источники хотя бы намекающие на это? Я и намека на это не вижу. Более того. Бессмысленно в данном направлении конструкци оружия вообще использовать этот материал (как и плутоний - мало толку). Со всех сторон бессмысленно. В общем, я просто тупо в это не верю. Судя из известного использовался там самый простой оралой (в гидрид-1), а во втором вообще НИЗКООБОГАЩЕННЫЙ уран (то есть там 238-мого было очень много и он гад глотал и без того бесценные нейтроны).
Вообще эта группа тестов у меня вызывает массу вопросов-недоумений.
Ряд вопросов я могу попробовать разгадать. Например, почему везде (даже в 1943-м, в самом начале!) собирались использовать не водород в гидриде, а дейтерий? Как замедлитель водород даже лучше. У него чуть ли не на порядок больше сечение рассевания чем у дейтерия и он дешевле же.
Как замедлителю ему в гидриде урана - самое место.
Но глядя кривые можно попробовать сделать предположения...
Далее. Зачем им понадобилось подмешивать в гидрид еще и полиэтилен (дейтерированный)? Мои прикидки на пальцах показывают, что в UD3 замедлителя с избытком! Надо наоборот разбавлять гидрит металлическим ураном для идеальной пропорции замедлитель-актиноид. Но пихать еще больше замедлителя? Не понимаю! От части это можно было объяснить (и объясняется, хотя мутно) особенностями того периода. Искали заменитель жидкому водороду для водородной бомбы. Но тут то он был причем? Просто финтили, дабы тест протащить под шумок и горячую задачу? Судя из переведенной выше мною статьи так и было. Но тогда получается что тест поставили как-то странно. Я бы (на мой дилетантский вкус) сказал бы похабно. Удивительно что у них вообще вышло хотя бы по 200 т тнт! Если они там напихали замедлителя выше крыши у них должно было только "крышку сорвать" и все. Вышки должны были остаться целыми!
В общем я в недоумении.
И скорей всего я просто не понимаю всех задумок. Тупо не догоняю.
Это сообщение редактировалось 09.07.2018 в 00:25
S.I.> Если масса бомбы, в которой тяжёлых металлов ~0,5кг 235U, а остальное - вода, будет ~400кг, то рабочее тело нам и вовсе не понадобится. Оно уже в бомбе.
Сергей. Сначала организационный вопрос. Тут сложилось как бы две группы. Оптимисты. Вы и Я. И пессемисты. Виверн, Генералисимус (Андрей Суворов) вот Татарин подтянулся. Не хватает только Факира (который видимо решил меня игнорировать совсем) и по-сути весь атомный свет авиабазы (надо признать самые интересные споры в рунете на эти темы с нулевых годов - здесь и в основном с этими персонажами) в один голос говорят - не взорвется бомба с замедлителем.
И они почти полностью правы.
Я на-самом деле занял среднюю позицию и все ближе к их. В чем главная засада?
И вот теперь - по сути (но с поподвывертом! писатель должен уметь преподносить общеизвестное как нечто новое).
Вы слышали такую байку, что в 1963-м и 1964-м перед снятием Хрущева, мол сделали хитрый финт. Дабы вызвать недовольство народа спрятали не только товары но даже еду и хлеб. А как только Брежнев пришел - все мгновенно появилось. Я такие СЛУХИ слышал. Слышал что нечто подобное сделали и перед развалом СССР. Это все слухи и не суть важно насколько они правдивые. Самое ценное в них - метода. Как прятали? В этом был цимис. Согласно слухам в выбранный период нагнетания недовольства на складах ничего не было. И в магазинах ничего не было. А где все прятали? И тут рассказчик байки хитро щурится и говорит - на железнодорожных путях. Товары ездили по стране и никак не могли попасть от производителя к потребителю.
Зачем я эту байку рассказываю здесь? А она лучше всего иллюстрирует главную ПРОБЛЕМУ бомбы на замедлителе. Это в реакторе на разгон можно секунды и минуты тратить (и это даже хорошо). Но у бомбы микросекунды (не более миллионной доли секунды). И если вы начали замедлять нейтроны, то по-сути вы их как те товары "спрятали" в пути. То есть они как бы исчезают из критсборки. Да, они там есть, но они для БОМБЫ - "замерзли". Буквально исчезли.
Понимаете?
Они появятся. Но много позже, когда "вождь сменился" и когда они уже не надо.
Замедлитель (особенно хороший) как работает?
Он делит энергию нейтрона пополам. Первое столкновение - забрал половину, второе - половину от половины, третье- половину от половины половины. То есть энергия падает по экспоненте. 10 столкновений - энергия упала в 1000 раз (и скорость в 30), 20 столкновений (и тут уже даже не сильно важно какой замедлитель) уже в 1000 000 раз. То есть нейтрон совсем "замерз". И если вы набодяжете в бомбу слишком много воды (скажем 15 литров на килограмм урана) то у вас как для бомбы все нейтроны будут "исчезать" "в пути". Понимаете? Критичность у вас то будет. И очень хорошая. Но это критичность проявит себя через микросекунды или даже доли секунды. Это будет уже слишком поздно. Ядерная энергия слишком мощный источник. Он в 10 000 000 раз мощней химии. А значит что бы все испарить 10 раз достаточно что бы выделилась 1/1000 000-ая потенциальной энергии. То есть вы получите при наличии мощного замедлителя просто взрыв сопоставимый с химическим. Ну может быть несколько больший. Ну и все.
Тут даже не в термолизации проблема как я думал по-началу (и от чего поначалу вроде как избавился).
Сильно замедлять нейтроны для бомбы ну никак нельзя. Я думаю что даже 1 кэв (температура нейтронов 11 600 000 К!) - уже будут "исчезать в пути" для бомбовой критсборки. Понимаете?
"Вечный покой - для седых пирамид! А для звезды,что сорвалась и падает, есть только миг, за него и держись!" ©
Можно в бомбе попробовать самую малость затормозить. На порядок-два ПОДПРАВИТЬ (сдвинуть) их спектр, думаю не более (и расплата за это 0.1% выгорания не выше!). Но для этого надо очень точно настроить замедлитель (как по количеству так и по составу). Тут переборщил - и нейтроны начинают "исчезать в пути" по экспоненте. Торможение их засосет как "черная дыра". Тут гнаться за реакторными сечениями, за увеличением сечения даже на порядок вряд ли получится (а два-три порядка - все, труба!). Разы выкрутить - может быть (и тогда уран становится по критическим свойствам как плутоний, но не больше).
Как Зубрин собирался получить истечение 66 км/с в своей странной ракете с реакторными нейтронами на непрерывном испарении соляного раствора? Ума не приложу! Нужно вникать в его бумагу и искать конкретно где он неправ.
Сергей. Сначала организационный вопрос. Тут сложилось как бы две группы. Оптимисты. Вы и Я. И пессемисты. Виверн, Генералисимус (Андрей Суворов) вот Татарин подтянулся. Не хватает только Факира (который видимо решил меня игнорировать совсем) и по-сути весь атомный свет авиабазы (надо признать самые интересные споры в рунете на эти темы с нулевых годов - здесь и в основном с этими персонажами) в один голос говорят - не взорвется бомба с замедлителем.
И они почти полностью правы.
Я на-самом деле занял среднюю позицию и все ближе к их. В чем главная засада?
И вот теперь - по сути (но с поподвывертом! писатель должен уметь преподносить общеизвестное как нечто новое).
Вы слышали такую байку, что в 1963-м и 1964-м перед снятием Хрущева, мол сделали хитрый финт. Дабы вызвать недовольство народа спрятали не только товары но даже еду и хлеб. А как только Брежнев пришел - все мгновенно появилось. Я такие СЛУХИ слышал. Слышал что нечто подобное сделали и перед развалом СССР. Это все слухи и не суть важно насколько они правдивые. Самое ценное в них - метода. Как прятали? В этом был цимис. Согласно слухам в выбранный период нагнетания недовольства на складах ничего не было. И в магазинах ничего не было. А где все прятали? И тут рассказчик байки хитро щурится и говорит - на железнодорожных путях. Товары ездили по стране и никак не могли попасть от производителя к потребителю.
Зачем я эту байку рассказываю здесь? А она лучше всего иллюстрирует главную ПРОБЛЕМУ бомбы на замедлителе. Это в реакторе на разгон можно секунды и минуты тратить (и это даже хорошо). Но у бомбы микросекунды (не более миллионной доли секунды). И если вы начали замедлять нейтроны, то по-сути вы их как те товары "спрятали" в пути. То есть они как бы исчезают из критсборки. Да, они там есть, но они для БОМБЫ - "замерзли". Буквально исчезли.
Понимаете?
Они появятся. Но много позже, когда "вождь сменился" и когда они уже не надо.
Замедлитель (особенно хороший) как работает?
Он делит энергию нейтрона пополам. Первое столкновение - забрал половину, второе - половину от половины, третье- половину от половины половины. То есть энергия падает по экспоненте. 10 столкновений - энергия упала в 1000 раз (и скорость в 30), 20 столкновений (и тут уже даже не сильно важно какой замедлитель) уже в 1000 000 раз. То есть нейтрон совсем "замерз". И если вы набодяжете в бомбу слишком много воды (скажем 15 литров на килограмм урана) то у вас как для бомбы все нейтроны будут "исчезать" "в пути". Понимаете? Критичность у вас то будет. И очень хорошая. Но это критичность проявит себя через микросекунды или даже доли секунды. Это будет уже слишком поздно. Ядерная энергия слишком мощный источник. Он в 10 000 000 раз мощней химии. А значит что бы все испарить 10 раз достаточно что бы выделилась 1/1000 000-ая потенциальной энергии. То есть вы получите при наличии мощного замедлителя просто взрыв сопоставимый с химическим. Ну может быть несколько больший. Ну и все.
Тут даже не в термолизации проблема как я думал по-началу (и от чего поначалу вроде как избавился).
Сильно замедлять нейтроны для бомбы ну никак нельзя. Я думаю что даже 1 кэв (температура нейтронов 11 600 000 К!) - уже будут "исчезать в пути" для бомбовой критсборки. Понимаете?
"Вечный покой - для седых пирамид! А для звезды,что сорвалась и падает, есть только миг, за него и держись!" ©
Можно в бомбе попробовать самую малость затормозить. На порядок-два ПОДПРАВИТЬ (сдвинуть) их спектр, думаю не более (и расплата за это 0.1% выгорания не выше!). Но для этого надо очень точно настроить замедлитель (как по количеству так и по составу). Тут переборщил - и нейтроны начинают "исчезать в пути" по экспоненте. Торможение их засосет как "черная дыра". Тут гнаться за реакторными сечениями, за увеличением сечения даже на порядок вряд ли получится (а два-три порядка - все, труба!). Разы выкрутить - может быть (и тогда уран становится по критическим свойствам как плутоний, но не больше).
Как Зубрин собирался получить истечение 66 км/с в своей странной ракете с реакторными нейтронами на непрерывном испарении соляного раствора? Ума не приложу! Нужно вникать в его бумагу и искать конкретно где он неправ.
Это сообщение редактировалось 09.07.2018 в 01:04
A.s.> Замедлитель (особенно хороший) как работает?
A.s.> Он делит энергию нейтрона пополам. Первое столкновение - забрал половину, второе - половину от половины, третье- половину от половины половины.
Вот хренушки. Если бы оно было так, то, как раз, замедлитель бы работал "нормально" и в условиях дефицита.
Кроме соотношения атомных масс, есть ещё такая штука, как угол рассеяния. И, если с графитом и более тяжёлыми атомами углом рассеяния можно не то, чтобы пренебречь, но учесть его некой константой, то, в случае водородсодержащего замедлителя угол рассеяния - это альфа и омега, прошу прощения за каламбур.
В предельном случае, при столкновении с протоном, нейтрон может потерять ВСЮ энергию за одно столкновение, это будет угол рассеяния 180 градусов. Понятно, что в случае угла рассеяния 0 градусов (другой предельный случай) потеря энергии будет равна нулю.
Но говорить, что "в среднем половина, так как все углы равноправны" нельзя. Если замедлителя много, то кое-как усреднять можно, но "в среднем" будет не "половина", а несколько больше. Во-вторых, если вдруг протон отобрал значительную долю энергии налетевшего нейтрона, то он может и "ускорить" другой нейтрон, ранее уже замедленный до равновесия. Когда замедлителя много, вероятность столкновения одного атома замедлителя с двумя нейтронами ничтожна, когда замедлителя дефицит, эта вероятность драматически повышается.
A.s.> Можно в бомбе попробовать самую малость затормозить. На порядок-два ПОДПРАВИТЬ (сдвинуть) их спектр, думаю не более (и расплата за это 0.1% выгорания не выше!). Но для этого надо очень точно настроить замедлитель (как по количеству так и по составу).
Вот не получается этого! Нельзя взять "мало" замедлителя и получить "моноэнергетические" нейтроны промежуточной энергии. Получится спектр от энергии деления до тепловой, причём, с неочевидным распределением, очень возможно, что и "полосатый".
A.s.> Тут переборщил - и нейтроны начинают "исчезать в пути" по экспоненте.
"Экспонента" появляется только при очень упрощённых расчётах. Или, если считать с графитом, там значительную долю энергии не может потерять нейтрон, даже при угле рассеяния 180.
A.s.> Торможение их засосет как "черная дыра".
В том-то и дело, что даже одиночное рассеяние на протоне может сожрать "всю" энергию нейтрона, и это будет эквивалентно его поглощению, так что, вместо увеличения сечения мы получим уменьшение.
A.s.> Он делит энергию нейтрона пополам. Первое столкновение - забрал половину, второе - половину от половины, третье- половину от половины половины.
Вот хренушки. Если бы оно было так, то, как раз, замедлитель бы работал "нормально" и в условиях дефицита.
Кроме соотношения атомных масс, есть ещё такая штука, как угол рассеяния. И, если с графитом и более тяжёлыми атомами углом рассеяния можно не то, чтобы пренебречь, но учесть его некой константой, то, в случае водородсодержащего замедлителя угол рассеяния - это альфа и омега, прошу прощения за каламбур.
В предельном случае, при столкновении с протоном, нейтрон может потерять ВСЮ энергию за одно столкновение, это будет угол рассеяния 180 градусов. Понятно, что в случае угла рассеяния 0 градусов (другой предельный случай) потеря энергии будет равна нулю.
Но говорить, что "в среднем половина, так как все углы равноправны" нельзя. Если замедлителя много, то кое-как усреднять можно, но "в среднем" будет не "половина", а несколько больше. Во-вторых, если вдруг протон отобрал значительную долю энергии налетевшего нейтрона, то он может и "ускорить" другой нейтрон, ранее уже замедленный до равновесия. Когда замедлителя много, вероятность столкновения одного атома замедлителя с двумя нейтронами ничтожна, когда замедлителя дефицит, эта вероятность драматически повышается.
A.s.> Можно в бомбе попробовать самую малость затормозить. На порядок-два ПОДПРАВИТЬ (сдвинуть) их спектр, думаю не более (и расплата за это 0.1% выгорания не выше!). Но для этого надо очень точно настроить замедлитель (как по количеству так и по составу).
Вот не получается этого! Нельзя взять "мало" замедлителя и получить "моноэнергетические" нейтроны промежуточной энергии. Получится спектр от энергии деления до тепловой, причём, с неочевидным распределением, очень возможно, что и "полосатый".
A.s.> Тут переборщил - и нейтроны начинают "исчезать в пути" по экспоненте.
"Экспонента" появляется только при очень упрощённых расчётах. Или, если считать с графитом, там значительную долю энергии не может потерять нейтрон, даже при угле рассеяния 180.
A.s.> Торможение их засосет как "черная дыра".
В том-то и дело, что даже одиночное рассеяние на протоне может сожрать "всю" энергию нейтрона, и это будет эквивалентно его поглощению, так что, вместо увеличения сечения мы получим уменьшение.
S.I.>> На единицу поверхности отражателя - увеличивается.
Wyvern-2> ? НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ
Сжимается и ядро и отражатель -СООТНОШЕНИЕ поверхностей - остается ± одинаковым 
Ну и что? Поток нейтронов от этого увеличивается на единицу поверхности. Он-то остаётся неизменным. А соотношение поверхностей и при РАЗЛЁТЕ остаётся неизменным.
Wyvern-2> ? НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ
Сжимается и ядро и отражатель -СООТНОШЕНИЕ поверхностей - остается ± одинаковым 
Ну и что? Поток нейтронов от этого увеличивается на единицу поверхности. Он-то остаётся неизменным. А соотношение поверхностей и при РАЗЛЁТЕ остаётся неизменным.
Это сообщение редактировалось 09.07.2018 в 09:34
Б.г.> Блин, ну что вы опять цепляетесь за замедлитель!
Б.г.> Как только он начинает замедлять, он начинает нагреваться, при этом его качество замедления ухудшается (растёт температура и энергия нейтронов), а все цифры в этой табличке только для комнатной температуры.
Да это всё понятно. Но нам и нужен "пшик" в 10т ТНТ. Надо, чтобы прореагировало порядка одной тысячной от критической массы. Успеют или нет - не берусь судить. Качество замедления ухудшается, да. А КОЛИЧЕСТВО нейтронов быстро нарастает. Правда при этом падает плотность сборки из-за разлёта. Какой процесс и при каком энерговыделении переборет - ХЗ. Там расчёт нетривиальный - за пределами моих знаний.
Б.г.> Как только он начинает замедлять, он начинает нагреваться, при этом его качество замедления ухудшается (растёт температура и энергия нейтронов), а все цифры в этой табличке только для комнатной температуры.
Да это всё понятно.
Но нам и нужен "пшик" в 10т ТНТ. Надо, чтобы прореагировало порядка одной тысячной от критической массы. Успеют или нет - не берусь судить. Качество замедления ухудшается, да. А КОЛИЧЕСТВО нейтронов быстро нарастает. Правда при этом падает плотность сборки из-за разлёта. Какой процесс и при каком энерговыделении переборет - ХЗ. Там расчёт нетривиальный - за пределами моих знаний.
A.s.> Можно в бомбе попробовать самую малость затормозить. На порядок-два ПОДПРАВИТЬ (сдвинуть) их спектр, думаю не более (и расплата за это 0.1% выгорания не выше!). Но для этого надо очень точно настроить замедлитель (как по количеству так и по составу).
Ну вот и я про это. Возможно и есть решение как раз для взрыволёта внутреннего сгорания. Ибо на кой вам бомба в нём? Назовите это одноразовым газофазным реактором. Основная задача для него - всемерное уменьшение критической массы для уменьшения выноса делящихся веществ с рабочим телом. 0.1% выгорания - это не расплата, а подарок. Ибо если вы увеличиваете начальную массу делящихся веществ в этом одноразовом газофазном реакторе свыше 500г - вам поневоле придётся УМЕНЬШАТЬ процент выгорания. Иначе мощность возрастёт свыше 0,01Кт и камера сгорания её просто не выдержит.
Ну вот и я про это. Возможно и есть решение как раз для взрыволёта внутреннего сгорания. Ибо на кой вам бомба в нём? Назовите это одноразовым газофазным реактором. Основная задача для него - всемерное уменьшение критической массы для уменьшения выноса делящихся веществ с рабочим телом. 0.1% выгорания - это не расплата, а подарок. Ибо если вы увеличиваете начальную массу делящихся веществ в этом одноразовом газофазном реакторе свыше 500г - вам поневоле придётся УМЕНЬШАТЬ процент выгорания. Иначе мощность возрастёт свыше 0,01Кт и камера сгорания её просто не выдержит.
A.s.> Гм... нет про спектр - согласен. Но с чего вы взяли что именно "Гидрид-1" и "Гидрид-2" использовали 233? Есть источники хотя бы намекающие на это? Я и намека на это не вижу. Более того. Бессмысленно в данном направлении конструкци оружия вообще использовать этот материал (как и плутоний - мало толку). Со всех сторон бессмысленно. В общем, я просто тупо в это не верю. Судя из известного использовался там самый простой оралой (в гидрид-1), а во втором вообще НИЗКООБОГАЩЕННЫЙ уран (то есть там 238-мого было очень много и он гад глотал и без того бесценные нейтроны).
Ну, Татарин же написал всё. У 233 - лучшее соотношение между сечениями деления и захвата. Настолько лучшее, что до эпохи быстрых бридеров он был основой этой концепции. Кроме того, его проще нарабатывать, чем плутоний.
A.s.> Ряд вопросов я могу попробовать разгадать. Например, почему везде (даже в 1943-м, в самом начале!) собирались использовать не водород в гидриде, а дейтерий? Как замедлитель водород даже лучше. У него чуть ли не на порядок больше сечение рассевания чем у дейтерия и он дешевле же.
A.s.> Как замедлителю ему в гидриде урана - самое место.
Нет. Сечение захвата нейтронов у протия намного больше, чем у дейтерия. Так как в этой сборке фигурально выражаясь, важен каждый нейтрон, - выбрали его. Как замедлители они сопоставимы, а цена в данном случае настолько ниже, чем топлива, что роли не играет.
A.s.> Но глядя кривые можно попробовать сделать предположения...
A.s.> Далее. Зачем им понадобилось подмешивать в гидрид еще и полиэтилен (дейтерированный)? Мои прикидки на пальцах показывают, что в UD3 замедлителя с избытком! Надо наоборот разбавлять гидрит металлическим ураном для идеальной пропорции замедлитель-актиноид. Но пихать еще больше замедлителя? Не понимаю!
А "водо-урановое соотношение" никто не отменял. Если мы рассматриваем систему, близкую к тепловым нейтронам.
Ну, Татарин же написал всё. У 233 - лучшее соотношение между сечениями деления и захвата. Настолько лучшее, что до эпохи быстрых бридеров он был основой этой концепции. Кроме того, его проще нарабатывать, чем плутоний.
A.s.> Ряд вопросов я могу попробовать разгадать. Например, почему везде (даже в 1943-м, в самом начале!) собирались использовать не водород в гидриде, а дейтерий? Как замедлитель водород даже лучше. У него чуть ли не на порядок больше сечение рассевания чем у дейтерия и он дешевле же.
A.s.> Как замедлителю ему в гидриде урана - самое место.
Нет. Сечение захвата нейтронов у протия намного больше, чем у дейтерия. Так как в этой сборке фигурально выражаясь, важен каждый нейтрон, - выбрали его. Как замедлители они сопоставимы, а цена в данном случае настолько ниже, чем топлива, что роли не играет.
A.s.> Но глядя кривые можно попробовать сделать предположения...
A.s.> Далее. Зачем им понадобилось подмешивать в гидрид еще и полиэтилен (дейтерированный)? Мои прикидки на пальцах показывают, что в UD3 замедлителя с избытком! Надо наоборот разбавлять гидрит металлическим ураном для идеальной пропорции замедлитель-актиноид. Но пихать еще больше замедлителя? Не понимаю!
А "водо-урановое соотношение" никто не отменял. Если мы рассматриваем систему, близкую к тепловым нейтронам.
A.s.> Гора так и не родила мышь. Но даже если родит. Даже если после этого случится ... Но и в этом случае вы можете рассчитывать только на летательный аппарат МАЛОЙ тяги. Подобный ионнику с реактором
Я не о том. Я о водородной бомбе с неядерной инициацией. Которая может быть сколь угодно мощной. По первой ссылке упоминались работы А. Сахарова по взрывомагнитным генераторам. А если помыслить о водородных зарядах, но без урана и плутония?
Я не о том. Я о водородной бомбе с неядерной инициацией. Которая может быть сколь угодно мощной. По первой ссылке упоминались работы А. Сахарова по взрывомагнитным генераторам. А если помыслить о водородных зарядах, но без урана и плутония?
pkl> А если помыслить о водородных зарядах, но без урана и плутония?
Помыслить, оно конечно можно - но не получается сделать.. Это давняя мечта военных.
Помыслить, оно конечно можно - но не получается сделать.. Это давняя мечта военных.
Блин... сначала решил сам покопаться в деталях, потом решил взять тайм-аут чтобы вопрос "утрясся сам" в голове. Но увы! Я так и остался в подвешенном состоянии. Ни туда ни сюда.
Можно ли "промодерировать" уран для сверхслабых бомб (или очень резвых "реакторов")?
Я как тот буриданов Осел!
Исходно.
Существуют бомбы. Все они используют быстрые (~2МэВ) нейтроны.
Вот в моем исполнении все сечения по Боцману (тень тут "художественно" изображает спектр вторичных нейтронов):
Ясно что в обычной "сырой" бомбе В СРЕДНЕМ только одно из 4-х столкновений НЕЗАМЕДЛЕННОГО нейтрона в критсборке бомбы приводит к делению. Перед этим 2 (очень грубо) столкновения с ураном - упругое рассеивание, 1 - к неупругому на том же уране, и только 1 - к делению. То есть даже в бомбе нейтрон переживает 3 "рассеивающих" столкновения прежде чем реально что-то поделит (есть еще поглощение, но это на порядок реже чем все остальные взаимодействия). Так как два из трех "отскока" происходят от тяжелых атомов, нейтрон практически не теряет энергию при этом (а при неупругом он как раз и теряет!). То есть в большинстве случаев в бомбе нейтрон отскакивает как бильярдный шар от борта. Но если мы ЧУТЬ разбавим сборку замедлителем и встроим в этот ряд отражений легкие атомы с примерно таким же сечением? Скажем добьемся чтобы в среднем нейтрон испытывал 8-10 соударений до деления (всего в ~2-3 раза больше чем в обычной бомбе) из которых, в среднем, половина будет с ураном (бесполезный отскок) а половина с замедлителем. При этом на замедлителе будет сливается четко заданная мнами НЕКАЯ доля текущей энергии нейтрона, которую можно достаточно точно НАСТРАИВАТЬ (с учетом угла рассеивания, не проблема вообще!) типом замедлителя. Скажем Литий-7 будет сливать 2*7/(7+1)^2=0,218, 21% от исходной энергии. В среднем. Тут все - в среднем. Тут статистика и все много сложней. Но упрощенно так. Главное условие такого "модерирования" - число атомов замедлителя в сборке должно быть СОПОСТАВИМО с числом атомов урана (разумеется 235-го). Если замедлителя окажется слишком много - нейтроны будет "засасывать" как в обычном реакторе и они начнут (для бомбы) теряться в пути.
Все мы знаем что существую реакторы на медленных нейтронах.В любом реакторах атомов замедлителя НА ПОРЯДОК (минимум) больше чем атомов урана. То есть, предположив что сечение замедлителя и урана близкие (а это в общем то на некоторых участках спектра нейтрона так) каждый рожденный нейтрон претерпевает в основном столкновения с замедлителем (скажем 10 столкновений с замедлителем на 1 столкновение с ураном).
В итоге получается что нейтрон успевает потерять энергию до ТЕРМОЛИЗАЦИИ (равновесия с температурой в реакторе) и еще какое-то время "гуляет" по реактору пока не поучаствует в цепочке размножения. При этом для медленного нейтрона атомы урана как бы становятся на несколько порядков "заметней". Они становятся более чем 1000 раз "больше" в "размере" (сечении). "Раздуваются".
Простая мысль, что эти две крайности несовместимы. Либо реактор, либо бомба. Как версия - реактор на медленных (тепловых) нетронах или реактор на быстрых.
Да, но есть же семейство реакторов на ПРОМЕЖУТОЧНЫХ нейтронах.
Или вот:
То есть для РЕАКТОРА "промодерировать" (сдвинуть спектр энергии нейтронов по шкале вниз не до теплового "нуля") можно. Нет ситуации "или-или" (или только быстрые без всякого замедлителя или только совсем замедленные, тепловые). Но если можно промодерировать для реактора (1-1000 эв за счет 150-250 кратного разбавления урана литием), то почему нельзя это сделать для бомбы (0.01-1 Мэв за счет 2-5 кратного разбавления урана тем же литием например)?
Что касатеся собственно спектра исходных нейтронов.
Я взял это здесь и так как нет утверждения что это спектр от деления медленными нейтронами (а он выглядит иначе) я полагаю что это как раз спектр деления быстрыми.
Во-первых. Сам факт что мы его сдвигаем к нулю и означает что ширина спектра будет сужаться. Они становятся более "монохроматичными" (не зависимо от формы спектра).
Во-вторых. Этот спектр "перекошен" изначально (мода не совпадает со средним), а значит при рассеивании нейтронов, этот перекос будет выравниваться к более статистически "аккуратному" Гауссову распределению (до Максвелла тут пока что далеко ибо среда рассеивания в интересующем нас диапазоне намного холодней "нейтронного газа"), что собственно тоже улучшает спектральные характеристики энергии промодерированных (смягченных) нейтронов. Что бы такое замедление отличать от замедления до тепловых скоростей я бы назвал его "модерированием".
Ведь более быстрый нейтрон, претерпев 2 столкновения с замедлителем потеряет гораздо больше энергии чем более медленные за те же 2 столкновения. То есть сам механизм замедления выравнивает энергию нейтронов и не в самом конце процесса (на фазе термолизации, это само собой разумеется) но по ходу любого замедления.
То есть.
Я не вижу причин, почему "промоделированный" уран не может быть использован в "слабых" бомбах?
Единственный минус который я пока что вижу - то что в диапазоне 1-0.1 МэВ сечение деления урана не очень то хорошо растут. Они почти горизонтальны. Общее сечение растет от 7 до 11 барн. А только после него рост становится явно заметен.
То есть.
Явно выгодно (для экономии критической массы в сборке) промодерировать до интервала в 0.001-0.01 МэВ а не до 0,01-0,1 Мэв (почти нет сомнения что бомба бахнет на 0.1-1 Мэв, но есть ли смысл в таком сдвиге?). Но на "самом выгодном" интервале энергия нейтрона падает в 1000 раз а не в 100-10. Значит скорость нейтрона (и значит интервал между поколениями нейтронов резко растет) падает в 30 раз, а не в 10-3 и значит время цепного процесса как для бомбы (ее разлета и процента выгорания), возможно слишком сильно растягивается.
То есть, идет размен. За хорошее уменьшение критической массы в сборке мы расплачиваемся быстрым уменьшением эффективности выгорания. Да, мы готовы на 0.1% (что в большой бомбе - нонсенс). Но где в процессе этого обмена может находиться наш оптимум?
Так, на глазок, это не увидишь.
Вернее я пока не вижу.
Но в любом случае вопрос может быть решен на уровне хорошего моделирования подобных сборок методом Монте-Карло (гидродинамика тут может быть очень приблизительной пока). То есть без доступа к "достоянию нации" (отлаженным подробным моделирующим программным кодам).
Тем удивительней, что вопрос (насколько я могу судить) в среде "бомбокопателей" не обсуждается.
Возможно им просто не нужна такая ниша как выход из 1 кг оралоя (я подозреваю что и 50% обогащения тут будет достаточно) 10 т тнт?
Всем нужно не менее 1 кт?
Даже тем самым террористам?
Хотя да.. 10 т тнт... Это же можно в грузовик запихнуть обычного ВВ. И эффект будет в общем то куда лучше (в силу преобладания у обычного ВВ импульса над энергией). То есть 10 т тнт ядерного ВВ будет примерно как 5 т обычного тнт. А 5 тонн - в общем-то действительно "перегруженный фургончик" за куда меньшие деньги. Хотя конечно в кейсе - удобней. Но куда дороже. Много дороже. И здесь цена не окупает выгоды "заказчика"?
В общем - не интересная никому ниша?
"Диванным бомбоделам" 10 т тнт не интересны в силу слабости спецэффекта (всем подобным фантазерам нужны килотонны)? А выжать больше (до 1 кт) чисто теоретически из этого нельзя (в силу резкого падения процента выгорания), что и проверили тесты ливерморцев? Ведь у ливерморцев цепной процесс таки пошел. И получили порядка 100 т тнт. Но им нужно было на проядок больше. А это (видимо) не получается для данного решения ну никак.
И поэтому (моя догадка) единственное где этот РЕЗУЛЬТАТ можно было бы применить - проект "Гелиос".
С этого (мое предположение) Гелиос и начался. Между прочим все в том же Ливерморе. Случайное совпадение?
ЗЫ. Но почему мы не знаем о военных тактических зарядах в том же духе у нас и США? Или мы о них "знаем" но не догадываемся что там применяется и "модерирование" (то есть резкое сокращение критической массы в заряде)? А это возможно чтобы не было за столько лет утечки, хотя бы каких-то слухов (как это происходит с фазами плутония)? Или для снарядов это решение не проходит в силу габаритных ограничений? Военным в данном случае плотность куда важней массы. Хотя экономия актиноида - слишком заманчива... В общем я не могу для себя разгадать эту загадку окончательно.
Если бы это решение было реальным - оно бы давно бы было использовано. А раз оно используется, мы хоть что-то об этом слышали. Но ничего кроме двух "неудачных" тестов ливерморцев вроде как нет.
Так что это? Страшная-страшная военная тайна? Гм...
Можно ли "промодерировать" уран для сверхслабых бомб (или очень резвых "реакторов")?
Я как тот буриданов Осел!
Исходно.
Существуют бомбы. Все они используют быстрые (~2МэВ) нейтроны.
Вот в моем исполнении все сечения по Боцману (тень тут "художественно" изображает спектр вторичных нейтронов):
Ясно что в обычной "сырой" бомбе В СРЕДНЕМ только одно из 4-х столкновений НЕЗАМЕДЛЕННОГО нейтрона в критсборке бомбы приводит к делению. Перед этим 2 (очень грубо) столкновения с ураном - упругое рассеивание, 1 - к неупругому на том же уране, и только 1 - к делению. То есть даже в бомбе нейтрон переживает 3 "рассеивающих" столкновения прежде чем реально что-то поделит (есть еще поглощение, но это на порядок реже чем все остальные взаимодействия). Так как два из трех "отскока" происходят от тяжелых атомов, нейтрон практически не теряет энергию при этом (а при неупругом он как раз и теряет!). То есть в большинстве случаев в бомбе нейтрон отскакивает как бильярдный шар от борта. Но если мы ЧУТЬ разбавим сборку замедлителем и встроим в этот ряд отражений легкие атомы с примерно таким же сечением? Скажем добьемся чтобы в среднем нейтрон испытывал 8-10 соударений до деления (всего в ~2-3 раза больше чем в обычной бомбе) из которых, в среднем, половина будет с ураном (бесполезный отскок) а половина с замедлителем. При этом на замедлителе будет сливается четко заданная мнами НЕКАЯ доля текущей энергии нейтрона, которую можно достаточно точно НАСТРАИВАТЬ (с учетом угла рассеивания, не проблема вообще!) типом замедлителя. Скажем Литий-7 будет сливать 2*7/(7+1)^2=0,218, 21% от исходной энергии. В среднем. Тут все - в среднем. Тут статистика и все много сложней. Но упрощенно так. Главное условие такого "модерирования" - число атомов замедлителя в сборке должно быть СОПОСТАВИМО с числом атомов урана (разумеется 235-го). Если замедлителя окажется слишком много - нейтроны будет "засасывать" как в обычном реакторе и они начнут (для бомбы) теряться в пути.
Все мы знаем что существую реакторы на медленных нейтронах.В любом реакторах атомов замедлителя НА ПОРЯДОК (минимум) больше чем атомов урана. То есть, предположив что сечение замедлителя и урана близкие (а это в общем то на некоторых участках спектра нейтрона так) каждый рожденный нейтрон претерпевает в основном столкновения с замедлителем (скажем 10 столкновений с замедлителем на 1 столкновение с ураном).
В итоге получается что нейтрон успевает потерять энергию до ТЕРМОЛИЗАЦИИ (равновесия с температурой в реакторе) и еще какое-то время "гуляет" по реактору пока не поучаствует в цепочке размножения. При этом для медленного нейтрона атомы урана как бы становятся на несколько порядков "заметней". Они становятся более чем 1000 раз "больше" в "размере" (сечении). "Раздуваются".
Простая мысль, что эти две крайности несовместимы. Либо реактор, либо бомба. Как версия - реактор на медленных (тепловых) нетронах или реактор на быстрых.
Да, но есть же семейство реакторов на ПРОМЕЖУТОЧНЫХ нейтронах.
В реакторах на промежуточных нейтронах, в которых большинство актов деления вызывается нейтронами с энергией выше тепловой (от 1 эВ до 100 кэВ), масса замедлителя меньше, чем в тепловых реакторах и концентрация ядерного топлива (235U ) в активной зоне от 100кг/м3 до 1000 кг/м3. Особенность работы такого реактора состоит в том, что сечение деления топлива с ростом энергии нейтронов в промежуточной области уменьшается слабее, чем сечения поглощения конструкционных материалов и продуктов деления. Таким образом, растет вероятность актов деления по сравнению с актами поглощения. Требования к нейтронным характеристикам конструкционных материалов менее жесткие, их диапазон шире. Следовательно, активная зона реактора на промежуточных нейтронах может быть изготовлена из более прочных материалов, что дает возможность повысить удельный теплосъем с поверхности нагрева реактора. Обогащение топлива делящимся изотопом в промежуточных реакторах вследствие уменьшения сечения должно быть выше, чем в тепловых. Воспроизводство ядерного топлива в реакторах на промежуточных нейтронах больше, чем в реакторе на тепловых нейтронах.
В качестве теплоносителей в промежуточных реакторах используются вещества, слабо замедляющие нейтроны, например, жидкие металлы. Замедлителем служит графит, бериллий и др.
Или вот:
Реактор на промежуточных нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции нейтроны с энергией 0,025 – 1000 эВ.
Концентрация делящихся веществ в активной зоне реактора на промежуточных нейтронах такова, что быстрые нейтроны перед поглощением замедляются до энергии 1—1000 эВ. Например, отношение ядер бериллия и 235U в таких реакторах лежит в пределах от 150 до 250.
Энергетические реакторы на промежуточных нейтронах применяют сравнительно редко по двум причинам. Эти реакторы требуют высокой степени обогащения ядерного топлива по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах. Во-вторых, в активной зоне такого реактора на один захват нейтрона испускается не более 1,5—2,0 нейтронов. Поэтому в реакторах на промежуточных нейтронах невозможно осуществить расширенное воспроизводство ядерного топлива, как в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах.
Реакторы на промежуточных нейтронах используют как исследовательские реакторы, так как в них удается получить очень высокую плотность потока нейтронов. Например, максимальная плотность потока нейтронов в реакторе СМ-2, построенном в СССР равна 3,3·1019 нейтр./(м2·с).
Однако на некоторых проектах подводных лодок СССР устанавливались реакторы на промежуточных нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем, которые зарекомендовали себя с хорошей стороны.
То есть для РЕАКТОРА "промодерировать" (сдвинуть спектр энергии нейтронов по шкале вниз не до теплового "нуля") можно. Нет ситуации "или-или" (или только быстрые без всякого замедлителя или только совсем замедленные, тепловые). Но если можно промодерировать для реактора (1-1000 эв за счет 150-250 кратного разбавления урана литием), то почему нельзя это сделать для бомбы (0.01-1 Мэв за счет 2-5 кратного разбавления урана тем же литием например)?
Что касатеся собственно спектра исходных нейтронов.
Я взял это здесь и так как нет утверждения что это спектр от деления медленными нейтронами (а он выглядит иначе) я полагаю что это как раз спектр деления быстрыми.
Во-первых. Сам факт что мы его сдвигаем к нулю и означает что ширина спектра будет сужаться. Они становятся более "монохроматичными" (не зависимо от формы спектра).
Во-вторых. Этот спектр "перекошен" изначально (мода не совпадает со средним), а значит при рассеивании нейтронов, этот перекос будет выравниваться к более статистически "аккуратному" Гауссову распределению (до Максвелла тут пока что далеко ибо среда рассеивания в интересующем нас диапазоне намного холодней "нейтронного газа"), что собственно тоже улучшает спектральные характеристики энергии промодерированных (смягченных) нейтронов. Что бы такое замедление отличать от замедления до тепловых скоростей я бы назвал его "модерированием".
Ведь более быстрый нейтрон, претерпев 2 столкновения с замедлителем потеряет гораздо больше энергии чем более медленные за те же 2 столкновения. То есть сам механизм замедления выравнивает энергию нейтронов и не в самом конце процесса (на фазе термолизации, это само собой разумеется) но по ходу любого замедления.
То есть.
Я не вижу причин, почему "промоделированный" уран не может быть использован в "слабых" бомбах?
Единственный минус который я пока что вижу - то что в диапазоне 1-0.1 МэВ сечение деления урана не очень то хорошо растут. Они почти горизонтальны. Общее сечение растет от 7 до 11 барн. А только после него рост становится явно заметен.
То есть.
Явно выгодно (для экономии критической массы в сборке) промодерировать до интервала в 0.001-0.01 МэВ а не до 0,01-0,1 Мэв (почти нет сомнения что бомба бахнет на 0.1-1 Мэв, но есть ли смысл в таком сдвиге?). Но на "самом выгодном" интервале энергия нейтрона падает в 1000 раз а не в 100-10. Значит скорость нейтрона (и значит интервал между поколениями нейтронов резко растет) падает в 30 раз, а не в 10-3 и значит время цепного процесса как для бомбы (ее разлета и процента выгорания), возможно слишком сильно растягивается.
То есть, идет размен. За хорошее уменьшение критической массы в сборке мы расплачиваемся быстрым уменьшением эффективности выгорания. Да, мы готовы на 0.1% (что в большой бомбе - нонсенс). Но где в процессе этого обмена может находиться наш оптимум?
Так, на глазок, это не увидишь.
Вернее я пока не вижу.
Но в любом случае вопрос может быть решен на уровне хорошего моделирования подобных сборок методом Монте-Карло (гидродинамика тут может быть очень приблизительной пока). То есть без доступа к "достоянию нации" (отлаженным подробным моделирующим программным кодам).
Тем удивительней, что вопрос (насколько я могу судить) в среде "бомбокопателей" не обсуждается.
Возможно им просто не нужна такая ниша как выход из 1 кг оралоя (я подозреваю что и 50% обогащения тут будет достаточно) 10 т тнт?
Всем нужно не менее 1 кт?
Даже тем самым террористам?
Хотя да.. 10 т тнт... Это же можно в грузовик запихнуть обычного ВВ. И эффект будет в общем то куда лучше (в силу преобладания у обычного ВВ импульса над энергией). То есть 10 т тнт ядерного ВВ будет примерно как 5 т обычного тнт. А 5 тонн - в общем-то действительно "перегруженный фургончик" за куда меньшие деньги. Хотя конечно в кейсе - удобней. Но куда дороже. Много дороже. И здесь цена не окупает выгоды "заказчика"?
В общем - не интересная никому ниша?
"Диванным бомбоделам" 10 т тнт не интересны в силу слабости спецэффекта (всем подобным фантазерам нужны килотонны)? А выжать больше (до 1 кт) чисто теоретически из этого нельзя (в силу резкого падения процента выгорания), что и проверили тесты ливерморцев? Ведь у ливерморцев цепной процесс таки пошел. И получили порядка 100 т тнт. Но им нужно было на проядок больше. А это (видимо) не получается для данного решения ну никак.
И поэтому (моя догадка) единственное где этот РЕЗУЛЬТАТ можно было бы применить - проект "Гелиос".
С этого (мое предположение) Гелиос и начался. Между прочим все в том же Ливерморе. Случайное совпадение?
ЗЫ. Но почему мы не знаем о военных тактических зарядах в том же духе у нас и США? Или мы о них "знаем" но не догадываемся что там применяется и "модерирование" (то есть резкое сокращение критической массы в заряде)? А это возможно чтобы не было за столько лет утечки, хотя бы каких-то слухов (как это происходит с фазами плутония)? Или для снарядов это решение не проходит в силу габаритных ограничений? Военным в данном случае плотность куда важней массы. Хотя экономия актиноида - слишком заманчива... В общем я не могу для себя разгадать эту загадку окончательно.
Если бы это решение было реальным - оно бы давно бы было использовано. А раз оно используется, мы хоть что-то об этом слышали. Но ничего кроме двух "неудачных" тестов ливерморцев вроде как нет.
Так что это? Страшная-страшная военная тайна? Гм...
Прикреплённые файлы:
Это сообщение редактировалось 19.07.2018 в 12:38
Литий там вреден, так как съедает нейтроны за счёт неслабого собственного сечения захвата. Так что разбавление урана литием ни к чему ни приведёт. Потому там и использовали бериллий. Но это тоже материал так себе, так как потом практически невозможно избавиться от импульсной СЦР на альфа-распаде.
КакNaib> Литий там вреден, так как съедает нейтроны за счёт неслабого собственного сечения захвата. Так что разбавление урана литием ни к чему ни приведёт. Потому там и использовали бериллий. Но это тоже материал так себе, так как потом практически невозможно избавиться от импульсной СЦР на альфа-распаде.
Мы говорим о литии-6 или литии-7?
Не нашел на вскидку сечение захвата (деление, а поглощение для лития есть?) именно разных литиев. Но вот есть деление.
Видно что литий-7 в интересующем нас диапазоне энергий (около 1 МэВ и ниже) сечение деления имеет ниже 10-2 барн. Не факт что этого достаточно. Вот сечения других замедлителей.
Видно в частности почему дейтерий лучший замедлитель чем водород. Хотя у водорода сечение рассеивания выше, но именно захват оказывается решающим.
Но причина почему я тут везде "использовал" литий (обедненный литий-7 разумеется) потому что в ссылках про реакторы на промежуточных нейтронах как раз речь шла о литии (не уточнялось о каком). Спор не принципиальный. Большая разница в доле отбираемой энергии при упругом рассеивании возникает только пр А (атомной массе) близким к 1. Когда же масса приближается к 10 там большой разницы уже нет. То есть выбор модератора в данном случае у нас не очень велик. Но и не столь безнадежен. Разумеется надо понимать насколько жесткими будут ограничения на число столкновений для модерирования (которые ограничиваются именно гидродинамикой разлета заряда).
Мы говорим о литии-6 или литии-7?
Не нашел на вскидку сечение захвата (деление, а поглощение для лития есть?) именно разных литиев. Но вот есть деление.
Видно что литий-7 в интересующем нас диапазоне энергий (около 1 МэВ и ниже) сечение деления имеет ниже 10-2 барн. Не факт что этого достаточно. Вот сечения других замедлителей.
Видно в частности почему дейтерий лучший замедлитель чем водород. Хотя у водорода сечение рассеивания выше, но именно захват оказывается решающим.
Но причина почему я тут везде "использовал" литий (обедненный литий-7 разумеется) потому что в ссылках про реакторы на промежуточных нейтронах как раз речь шла о литии (не уточнялось о каком). Спор не принципиальный. Большая разница в доле отбираемой энергии при упругом рассеивании возникает только пр А (атомной массе) близким к 1. Когда же масса приближается к 10 там большой разницы уже нет. То есть выбор модератора в данном случае у нас не очень велик. Но и не столь безнадежен. Разумеется надо понимать насколько жесткими будут ограничения на число столкновений для модерирования (которые ограничиваются именно гидродинамикой разлета заряда).
Это сообщение редактировалось 20.07.2018 в 11:07
Naib> Литий там вреден, так как съедает нейтроны за счёт неслабого собственного сечения захвата. Так что разбавление урана литием ни к чему ни приведёт. Потому там и использовали бериллий. Но это тоже материал так себе, так как потом практически невозможно избавиться от импульсной СЦР на альфа-распаде.
Если иметь сверхобогащённый литий-7, то на самом деле всё зашибись: пороговую (а она пороговая) реакцию (n, alpha+n) можно рассматривать как сверхэффективное и сверхбыстрое замедление нейтрона (с выделением энергии).
А вообще, для таких космически-бомбических штук на тепловых нейтронах есть один совершенно определённый изотоп - америций-242м, у которого очень большое деление именно на медленных нейтронах. И критмасса в холодном водороде порядка грамм и даже долей грамм.
Под исключительный космический бомболёт америций можно и наработать. Дорого, но не запрещающе-дорого.
Если иметь сверхобогащённый литий-7, то на самом деле всё зашибись: пороговую (а она пороговая) реакцию (n, alpha+n) можно рассматривать как сверхэффективное и сверхбыстрое замедление нейтрона (с выделением энергии).
А вообще, для таких космически-бомбических штук на тепловых нейтронах есть один совершенно определённый изотоп - америций-242м, у которого очень большое деление именно на медленных нейтронах. И критмасса в холодном водороде порядка грамм и даже долей грамм.
Под исключительный космический бомболёт америций можно и наработать. Дорого, но не запрещающе-дорого.
Татарин> Если иметь сверхобогащённый литий-7, то на самом деле всё зашибись
Ага - с бериллием для размножения
Татарин> А вообще, для таких космически-бомбических штук на тепловых нейтронах есть один совершенно определённый изотоп - америций-242м
америцилид242m лития7 вЭсчь!!!
P.S. Насчет америция242m у меня была конкретная идея по газофазному ЯРД с малым выбросом Если помнишь 
Сия идея утопическая, но драматически менее утопичная, чей сей (и вообще любой) "взрыволет"
Ага - с бериллием для размножения
Татарин> А вообще, для таких космически-бомбических штук на тепловых нейтронах есть один совершенно определённый изотоп - америций-242м
америцилид242m лития7 вЭсчь!!!
P.S. Насчет америция242m у меня была конкретная идея по газофазному ЯРД с малым выбросом
Если помнишь 
Сия идея утопическая, но драматически менее утопичная, чей сей (и вообще любой) "взрыволет"
Wyvern-2> P.S. Насчет америция242m у меня была конкретная идея по газофазному ЯРД с малым выбросом
Эдак ты до газофазного ЯРД на воде и соли им. т. Забрина доживёшься..
Эдак ты до газофазного ЯРД на воде и соли им. т. Забрина доживёшься..
Wyvern-2>> P.S. Насчет америция242m у меня была конкретная идея по газофазному ЯРД с малым выбросом
S.I.> Эдак ты до газофазного ЯРД на воде и соли им. т. Забрина доживёшься..
Он не "газо", а "парофазный"
S.I.> Эдак ты до газофазного ЯРД на воде и соли им. т. Забрина доживёшься..
Он не "газо", а "парофазный"
Реклама Google — средство выживания форумов :)
Copyright © Balancer 1997..2023
Создано 28.06.2018
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
Создано 28.06.2018
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
