Прецизионный одноступенчатый ядерный заряд мощностью до 1 Ктн. Новая надежда Америки?

Wyvern-2>> Чо то я запуталсИ... Подмогите хлопцы!
Wyvern-2>> Во сколько раз уменьшается идеальная критическая масса при сжатии в N раз?
A.s.> Это ж как "отче наш"!
A.s.> M ~ 1/x²
A.s.> x - (кси) сжатие.
A.s.> Крит. масса - обратно пропорционально квадрату сжатия. В 2 раза сжали, крит. масса уменьшилась в 4 раза.

Спасибо. А я боялсИ Т.е. сжав в 10 раз мы уменьшим критмассу в ~100?

Wyvern-2> Спасибо. А я боялсИ Т.е. сжав в 10 раз мы уменьшим критмассу в ~100?

БоЯн:

- Скажите, а может лев съесть сразу 5 килограммов мяса?
- Конечно, может.
- А десять?
- Запросто.
- Ну, а 20 килограммов?!
- Съесть-то он съест, да кто ж ему даст?

 

Еще раз. Засада тут даже не в сжатии, а в том КАК ДОЛГО находится сборка в сжатом состоянии?
Цепной процесс должен развиться. Нужно 40-50 поколений. Для заметного выхода.
Цитирую Феоктистова (очень ценная ссылка если кто тпу и пока не понял!).

Материя, которая подверглась сильному сжатию, разлетается через время где v₀ - скорость сжатия, которая по уравнению состояния связана со сжатием соотношением ( - несколько единиц):

 

Я привык обозначать сжатие через кси, а не дельту, но не суть. Тогда получается что время на развитие цепного процесса в состоянии сжатой сборки:



В принципе, легко понять откуда эта формула (математика, 3 класс. Задача о встрече поездов).
Обратите внимание. Это время которое дает "сжатая, холодная пружина".
Про разлет в результате выделения энергии (тогда разлет случится раньше) тут речи пока нет. Тут о времени на начальное РАЗВИТИЕ цепного процесса, который "тихий".
И что мы видим?

Это время тем больше, чем больше R₀ - начальный радиус сборки. То есть чем массивней сборка тем в корень кубический больше время.
Вы вроде же собираетесь собирать сверхсжатием не килограммы, граммы?
То есть уже в 10 раз R₀ и время меньше.
Далее. Х. Это надкритичность. Сколько критических масс у вас в сборке? Тут чем больше у вас их, тем лучше. Ну допустим у вас их аж 10 (хотя обычно ~ 4).
Допустим, вам не жалко при таком чудовищном сжатии. Верно я догадываюсь?
Но все равно, это не решает главную засаду.
Время обратно пропорционально кси - сжатию.
И если вы сильно сжали исходную массу (в 100 раз!) у вас время пропорционально меньше на развитие процесса чем в "обычной" бомбе где сжатие всего 2-3. В 50-30 раз меньше.
У вас (у тебя, Виверн!) не успеет развиться цепной процесс.
Улавливаешь?
В этом вся засада сверхмалых критических сборок.
R₀ у них никакой. Первый минус. Сжатие - чудовищное (второй минус и смертельный), поэтом даже степень надкритичности X=10 "не вывезет". На самом деле и 10 - глупая надкритичность. Перебор, хотя в Mk-18 было видимо так. Ведь все равно k сборки при росте Х асимптотически приближается к (f-1), где f - среднее число делений на нейтрон, и в сущности уже при X=5-6 больше скорость умножения нейтронов не растет.
Что бы понять засаду, нам не нужно считать абсолютное время в наносекундах (формула линейная). Тут достаточно сравнивать пропорции времени в нормальной бомбе (в той же Mk-18 где эта формула даст более чем жирный результат, отсюда почти 50% выгорания!) и вашей (тьфу, твоей Виверн!) сверхмалой граммовой сборке в свехсжатии.
Напомню.
Даже при удвоение поколений (очень хорошая ситуация, идеальная! ) в нормальной бомбе нужно 71 поколение чтобы от первого затравочного нейтрона в начале, процесс развился до 4,8E+24 делений (1.9 кг разделившегося актиноида, 31 килотонна).

Если вы на старте экспоненты используете нейтронный источник на 10¹² нейтронов (допустим термоядерный инициатор в центре) то число поколений сокращается до 42.
Первая половина этих поколений ~20 (без источника нейтронов ~40) оказываются "тихими". Энерговыделение ничтожно. И только на 25-м поколении (45-м без супер-источника) у вас выделяется прядка 100 тонн ТНТ энергии (можно этим попробовать зажечь бустинг).
То есть как не верти вам нужно ну хотя бы ~20 "тихих" поколений удерживать "на пике сжатия".
А это треть от "нормы" в типичной бомбе, а с супер-инициатором - половина "нормы".
Треть! Всего лишь в три раза короче. Но при сжатии в 100 раз у вас время удержания сокращается примерно в 30 раз (при самых благоприятных оценках) именно за счет сильного сжатия. То есть вам не хватает целого ПОРЯДКА времени для развития процесса.
Это я считаю "как художник" плюс-минус до порядка точности.
Более точно - оценивайте сами.
Но итог один.
Сжатая в 100 раз сборка, разлетится "холодной" гораздо раньше, чем в ней что-то успеет заметное развиться.

Граница, когда что-то успевает развиться и выдать ядерной энергии больше, чем вложили для сжатия и была установлена впервые Тэодором Тэйлором в начале 50-х расчетно, а потом проверена эксперементом. И видимо составляет для плутония (по массе) ~700 грамм. Сжатие при этом остается пока что гадать, но вряд ли более 3-4 раз.
Что хорошо согласуется с графиками приводимыми мной на этом топике выше (где для высоких, средних и низких технологий показаны зависимость выхода от заряженной в бомбу массы актиноида).

Кстати, по Nwfaq для сжатия 20 грамм плутония в 2 раза, надо примерно эквивалент взрывчатки в 40 грамм ТНТ при 100% эффективности механизма сжатия. Но обычно эффективность считается уже совершенной при 30%. То есть надо в 3 раза больше. Это по порядку совпадает и с оценками Феоктистова (на сжатие в 2-2.5 раза 1 кг ~50 кг взрывчатки).
При этом для большего сжатия (судя по кривым), энергия растет не меньше чем квадрат.
То есть в 50 раз сжать больше чем в 2 - в 2500 раз больше энергии на единицу массы.
Вам нужна гора, рожающая мышь. И прецизионно рожающая.
В общем идея - тупик, как по мнет.

ЗЫ
Уточнил вдогонку (проверить себя, не нахамутал ли?).
Крит масса плутония в н.у. ~10 кг. При сжатии в 100 раз она уменьшается в 10 000 раз, то есть до 1 грамма. Все правильно. Если мы хотим иметь X=10 как в моих рассуждениях, нам нужно 10 граммовая "сборка". В принципе, 150-200 кг взрывчатки могли бы чисто теоретически такую работу выполнить. Но вот практически... Отражатель может уменьшить массу плутония но не сборки (напротив увеличит) и значит необходимую энергию для сжатия.

A.s.> В этом вся засада сверхмалых критических сборок.

простите, так вроде чуть раньше вы пришли к необходимости не сжатия, а управляемого отражателя?

Могу совет дать. Я хорошо помню интервью одного из атомщиков в нулевых. Может и Феоктистова. Там он упомянул минимально возможную массу которую уже невозможно сжать в критику. Кажется речь про десятки грамм. Имхо, там оценка была по длине свободного пробега нейтрона.

Я это по памяти помню. Но может где и найдете. По крайней мере выше нашли фразу Феоктистова про то, что они думали, что богатые американцы просто взорвали бочку дейтерием. Это фразу я давно помнил, но ссылку утерял..

PSS>> То есть из общей мощности порядка 380 Кт выходит где-то 60 Кт
Wyvern-2> И что? ГДЕ ГРАНИЦА? Что считать "термоядерным", а что "зарядом деления"?

У нас оно тогда проходила как ядерная бомба с термоядерным усилением.

Кстати. Опять же не могу дать ссылку. Просматривать "Атомный проект" я сейчас не потяну. Но кажется где-то упоминалось, что слойка теоретически может только поднять условный КПД бомбы до 100%. Не больше. То есть дать выделения столько, сколько дало бы только урановое ядро бомбы при полном сгорании.

A.s.>> В этом вся засада сверхмалых критических сборок.
Н-12> простите, так вроде чуть раньше вы пришли к необходимости не сжатия, а управляемого отражателя?

Вот потому я и пришел к "управляемому" отражателю, что понял: у сжатия есть предел. И очень короткий.
Но про отражатель "чёрные боНбокопатели" говорят на просторах "этих интернетов" меньше.
Если про сжатие почти все (очень много) можно вычитать в открытой литературе (я же опыты ставить не могу, да и не хочу! оно мне надо с этой опасной радиоактивной дрянью работать? Увольте! Мой предел - графики, формулы, кривые, чертежи. Не более! Я - художник, человек мирный!) то про отражатель там по-сути тишина.
Тема этих "сисек" кажется простой и неинтересной.
Закрытой еще в начале.
Вот лучший намек, что я нашел в том же Nwfaq
Машинный перевод (он относительно хорош поэтому не стал и рихтовать, но формулы сделал читаемыми, что куда важней читаемости текста):

Если состав, геометрия и реакционная способность системы указаны, то размер системы в МФУ [так машинный переводчик "переводит" длину свободного пробега, прим А.Семенова] является фиксированным. Из уравнения 4.1.1-3 мы видим, что физический размер или масштаб системы (скажем, в сантиметрах) обратно пропорционален ее плотности. Поскольку масса системы равна объему * плотности, а объем изменяется в зависимости от куба радиуса, мы можем немедленно получить следующий закон масштабирования:

Eq. 4.1.1-4     

То есть критическая масса системы обратно пропорциональна квадрату плотности. С - степень сжатия (коэффициент плотности). Этот закон масштабирования применяется к оголенным сердечникам, он также применяется к сердечникам с окружающим отражателем, если плотность отражателя имеет одинаковую степень сжатия. Обычно это не так в реальных конструкциях оружия, поскольку в ядре обычно достигается более высокая степень сжатия, чем в отражателе.
Примерные отношения для этого:

Eq. 4.1.1-5    

где C_c - это сжатие ядра, а C_r - это сжатие отражателя. Обратите внимание, что когда C_c = C_r, то это идентично уравнению 4.1.1-4. Для большинства конструкций имплозивного оружия (так как C_c> C_r) мы можем использовать приблизительное соотношение:

Eq. 4.1.1-6     

Эти же соображения также действительны для любой другой указанной степени реактивности, а не только для критических ядер.

 

Ключевую мысль, которая заставила меня "напиться" и "блуждать вокруг фоноря" я выделили красным.
Ясно, что "в неком идеале" отражатель в имплозивной сборке должен сжиматься во столько же раз, во сколько сжимается ядро. Тогда при подсчете экономии актиноида фактор сокращение критической массы за счет природы и толщины отражателя (в 2, 3, 3.5 раза, не более 4. 4 - бесконечно толстый отражатель) можно смело умножать на сокращение критической массы за счет сжатия. НО! 1.7 - это неприятная поправка. Тут каждый десяток в показателе на счету!
Второй известный мне ОТКРЫТЫЙ источник идеи с отражателем я уже цитировал выше. Букварь Сиборга. Там нет про сжатие, но там есть главный принцип. Отражатель тем лучше, чем больше отношение пробега нейтрона в уране/плутонии к длине пробега отражателе.
Длина пробега пропорциональна сжатию. Сожмите отражатель так же как и ядро, при сжатии у вас сохранятся все пропорции. А если ядро сжато сильней (ударная волна пришла в пит, а за ним идет зона разряжения, она как раз и начинает понижать сжатие отражателя, который только-что был сжат до максимума, вот откуда показатель степени 1.7 для "типичной" бомбы в Nwfaq, а не 2!). То есть при "типичном" сжатии отражатель в силу "очевидной" гидродинамики отношение концентраций n пита и отражателя, а значит и отношение пробегов в каждом - МЕНЯЮТСЯ в худшую сторону для отражателя.
Но что мешает нам поменять гидродинамику и обеспечить отражателю лучшее сжатие?
Если это получится, можно заметно снизить необходимое сжатие пита при прочих равных за счет более хитрой "встречной" гидродинамики сжатия.
Совсем устранять сжатие пита НЕ СТОИТ.
Бомба где сжимается только отражатель - идея интересная но не самая лучшая.
Просто потому что при сжатии ядра (пита если кто не понял, я же читаю в основном аглицких "черных копателей") сокращается АБСОЛЮТНО длина пробега нейтронов в сборке. А значит и интервал между теми 20-70 необходимыми для развития цепного пресса поколениями сокращается. Сжимать пит надо не только для уменьшения критической массы (экономии материала), но и для повышение кпд взрыва.
Несжатую бомбу (в пушечной схеме, например) тяжело заставить выдать более 1-5% выгорания.Именно из-за бо'льшего интервала между поколениями чем у имплозивной бомбы (еще один источник повышения кпд - число вторичных нейтронов на каждое деление, у плутония оно больше чем у урана).
А сжатую в 2-3 раза сборку "легко" заставить выдать 10-20% без всякого бустинга. В Mk-18, вон почти до 50% догнали. Только за счет размера и инерции!

То есть. Чуда не будет (пока не появится "мезонный отражатель"). Но заметное улучшение уже известных дизайнов бомб из "обычной материи", управляя сжатием ядра и отражателя можно добиться. По-моему ценная тонкость.

PSS> Могу совет дать. Я хорошо помню интервью одного из атомщиков в нулевых. Может и Феоктистова. Там он упомянул минимально возможную массу которую уже невозможно сжать в критику. Кажется речь про десятки грамм. Имхо, там оценка была по длине свободного пробега нейтрона.

Да, у Феоктистова есть и не в одном месте (если не ошибаюсь). По-стути чуть выше той ссылки что я тут сейчас цитирую есть. Говорят доводили до критичности порядка 100 грамм плутония. Но сжать - это значит только достигнуть критичности (надктитичности). Не обязательно с заметным выходом энергии. То есть получить 1-10 поколений нейтронов, вспышку нейтронов, зафиксировать выход при сжатии. Не более.
Что бы получить энергию из этого же - нужно это состояние сжатия еще как-то удержать целую микросекунду.

SS>Это фразу я давно помнил, но ссылку утерял..

Та отож! Помнится что-то, а ссылка на первоисточник когда надо - не найти...
Эх! Хорошо было предкам! У них был бардак только в головах. Так и то... Церковное образование. В голове мало - но зато порядок!...
У самых "умных" мог быть бардак и в голове и на столе! Максимум!
В 1990-е у компьютерщика мог быть бардак еще на жестком диске.
Ну, а теперь, у нас и на столе бардак и на диске и ... в сетевых ссылка.
"В облаке" (будь оно неладным!)
"Поди найди тот ножечек!" ©
Что уж о бардаке в голове плакать?
Верно?

На поисковую машину надеяться глупо. Она каждый раз сама себе на уме.
Иногда помогает, иногда - нет.
Кстати, "Кемерово. Один морозный день."
Есть тут... "суть". Удалось! Поздравляю. Как художник художника!
Пару раз посмотрел.
Так вот вы какой, Павел, - человек из Кемерово?

A.s.> Напомню.
A.s.> Даже при удвоение поколений (очень хорошая ситуация, идеальная! ) в нормальной бомбе нужно 71 поколение чтобы от первого затравочного нейтрона в начале, процесс развился до 4,8E+24 делений (1.9 кг разделившегося актиноида, 31 килотонна).

МЭнЭ (!) не надо килотонн - мЭнЭ устроит и 10, а лучше 100 т.т.э. А в боНбе будет всего 20-30 грамм U²³³ и грамм 200-300 U²³⁸ Достаточно

A.s.>> Напомню.
A.s.>> Даже при удвоение поколений (очень хорошая ситуация, идеальная! ) в нормальной бомбе нужно 71 поколение чтобы от первого затравочного нейтрона в начале, процесс развился до 4,8E+24 делений (1.9 кг разделившегося актиноида, 31 килотонна).
Wyvern-2> МЭнЭ (!) не надо килотонн - мЭнЭ устроит и 10, а лучше 100 т.т.э. А в боНбе будет всего 20-30 грамм U²³³ и грамм 200-300 U²³⁸ Достаточно

Ну во-первых.
20-30 грамм U²³³? и из них 10-100 т т.тнт выход? А ты посчитал какой кпд выгорания должен быть в этом случае у твоей сборки? Калорийность урана - 17 кт/кг. Для выхода 100 т из 10 грамм надо ~ 60% выгорания (лучше чем в Mk-18!), а для 10 т ~ 6%. Как по мне, лучшее, на что стоит рассчитывать в самых ярких мечтах тут - 1 т тнт. Хотя и это немало, если сборка уложится в 200 кг снаряд. Но тогда смотри. Мы в итоге получаем всего лишь 5-и кратное превышение по мощности атомного заряда над химическим и тут как-то уже не смотрится атом (объемная детонация его перекрывает). Даже порядка разницы не получается. А ведь начиналось с 10 миллионов разницы!
Но главное.
Во-вторых.
В нормальной бомбе (несколько кг актиноида) разница между 10-100 т тнт и 30 000 т тнт примерно 10 поколений. В самом лучшем случае (если у вас мощный стартовый импульс нейтронов N₀~10¹²) вам нужно для развития полноценного взрыва в сумме 35 поколений. То есть 20 поколений до заметного выделения, 5 поколений - развитие от килограмма тнт до сотни тонн и еще 10 тиков для развития настоящего взрыва на десятки килотонн.
Но все что я сказал выше - касается нехватки времени сжатия именно на первые 20 поколений.
"Тихих".
Поэтому не важно сколько тонн на выходе. Это уже совсем другая история. "Громкая" со своим сценарием (развитие взрыва).
И это все - с применением уже мощного источника нейтронов (то есть комбинация урана и тритий-дейтериевого газа или какого-нибудь чудо-бетатронна).
Если у вас нет мощного источника нейтронов, вам нужно еще 20 "тихих" поколений.
То есть 40 "тихих" поколений. Мощный источник нейтронов сократит срок развития "тихого" этапа цепного процесса всего в два раза. В некоторых случаях это - много. Но не в нашем. Даже с источником нужно "зависание в сжатом состоянии" на 20 тиков. А так сильно сжатая сборка столько не живет.

Я строго пока не пытался это хоть как-то посчитать (нет пока хорошей модель). Но если верить слухам (от Феоктистова) то предельная масса для сжатия с каким-то заметным эффектом (вспышка нейтронов) - это 100 грамм плутония. То есть, если допустить для нее Х=10, то минимальная крит. масса для плутония была бы не 1 грамм (как в нашем расчете выше при 100-кратном сжатии) а 10 грамм, и тогда необходимое для этого сжатие корень(10 000/10) ~ 30 раз. Ну,а если тут был еще и эффект отражателя то вообще получаем собственно сжатие ~ 10 раз (но сжимать в 10 раз пришлось сборка уже до 1 кг!).
Но, еще раз. Это только чтобы получить вспышку нейтронов (пройти 15-20 первых тихих поколения).
Гора рожает мышь. Никакой практической пользы. Чистая теория. Спортивный результат.
До выделения энергии в тонны тнт надо еще 5-10 поколений.
Но и в этом случае, видимо, имплозивная установка сама будет весить тонны.
Выход энергии будет меньше или сравним с тем что вложено.
Если так, то и интервал сжимаемой массы плутония с выделением энергии 1 к 1, видимо, 300-600 грамм. Где точно - надо уточнять (700 грамм это уже 10-100 т тнт).
И очень многое тут может зависеть от запускающего источника нейтронов. Он тут сильно рулит.
Бетотрон тут нужен - до зарезу!
Без бетатрона (или чего-то эквивалентного, фемтолазер, например) - никакой вспышки не будет.

Если вы получите источник с импульсом не 10¹², а скажем 10¹⁵ нейтронов, то ситуация может радикально измениться в лучшую сторону. Это сокращает нам 10 "тихих" поколений.
Но все равно остается вопрос: где заканчивается "спорт" ("О Спорт! Ты - мирррр!!!") и начинается военная практика...
Поправляйте если вру. Объемная детонация, вроде дает эквивалетнтные тнт 10 т взрыва на 1 тонну. Плюс всякие гидродинамические "нищаки", назывемые "вакуумным взрывом". То есть играться с 10-100 граммовыми плутониевыми зарядами возможно и можно ради спортивного интереса, но крайне сомнительно с военной точки зрения.

A.s.> В нормальной бомбе (несколько кг актиноида) разница между 10-100 т тнт и 30 000 т тнт примерно 10 поколений. В самом лучшем случае (если у вас мощный стартовый импульс нейтронов N₀~10¹²) вам нужно для развития полноценного взрыва в сумме 35 поколений. То есть 20 поколений до заметного выделения, 5 поколений - развитие от килограмма тнт до сотни тонн и еще 10 тиков для развития настоящего взрыва на десятки килотонн.
A.s.> Но все что я сказал выше - касается нехватки времени сжатия именно на первые 20 поколений.

А как влияет массивный тампер и инерционное удержание? Для сферического в вакууме Ирана достаточно массы изделия в тонну, чтобы поместилось в ракету, а уран у них в дефиците, его экономия приоритетна.

digger> А как влияет массивный тампер и инерционное удержание?

В случае "холодного" периода (а о нем речь) - никак.
Здесь металл работает как обычная пружина:



Пружина сжимается в каждой своей точке (что в начале что в конце пружины, то есть, что на периферии сферы и в ее центре, хотя реальная картина конечно сложней, но не суть) и разжимается так же.
Размер и масса роли не играет.
Тэмпер (тампер, не суть) начинает работать как тэмпер, как масса, как инерциоид только тогда, когда цепной процесс уже пошел в "горячую" фазу. Когда процесс естественного, относительно медленного "разжимание" сжатой сборки получает "под зад пинок" собственно уже от ядерного взрыва. Сборка пытается разобраться куда быстрей, чем она уже естественно разжимается. Вот в этом случае тэмпер выполняет роль "чугунного ядра" по которому взрыв как "футболист" "бьет ногой" (хотя мячик и так катится от "футболиста").
Но выше речь шла о том что при сильном сжатии (100 кратном) цепному процессу не хватает времени развиться даже до горячей стадии.

digger> Для сферического в вакууме Ирана достаточно массы изделия в тонну, чтобы поместилось в ракету, а уран у них в дефиците, его экономия приоритетна.

Ирану в частности (и сферическому в вакууме вообще) нужна не супер-пупер редкая бомба, какая-то маломощная, мало радиоактивная, малозаметная для особых подарков друзьям, им нужна ОБЫЧНАЯ ядерная бомба с хорошим таким выходом и при этом желательно и мощным радиационным выхлопом (что бы все боялись ее по всему спектру ужасов!).
То же и пресловутым террористам. После 11 сентября, им дабы превзойти "праздник" нужны десятки килотонн.
То есть, им нужно нормальное тактическое или стратегическое оружие. Не важно. Это номинал (20 кт) или выше номинала. Да, тут можно сэкономить за счет высокой термоядерности (для чего нужно сразу разрабатывать совершенное современное оружие третьего поколения, то есть вторую ступень без свечи, а есть подозрение что без трития это почти нельзя сделать). Но все равно, даже в таком сверхэкономичном случае в триггере вам нужно выжечь ~ 10 грамм актиноида ( 200 т. т.э.) для запуска термоядерной матрешки (и при столь слабом триггере для выхода в 150-200 кт вам нужно уже 3 ступени!).
Значит триггер - это маломощный, но все же ядерный взрыв (не сверхмалый, а просто малый).
В нейтронном двухступенчатом снаряде обычно суммарная мощность 1 кт. При этом примерно половина - ядерный инициатор. То есть ~500 т т.э. Порядок именно такой. Сотни тонн тнт.
Есть подозрение, что этот порог установлен к 1970-м окончательно в обеих ядерных центрах, что в США что в СССР.
10 г разделившегося актиноида при сверхмалых зарядах это вряд ли 10% выгорания (тогда сборка получается 100 грамм, а выше мы видели ее сложности). Это 1% - максимум. А значит у нас должен быть примерно 1 кг заложенного актиноида в сборке триггера. И тут все сходится с другими источниками.
Международные следящие организации так и устанавливают минимально-необходимое количество оружейного материала. Для плутония это 0.7 кг на заряд (для выхода 0.1 кт), для 235-го это 1.5 кг.
И способов уменьшить "закладку", видимо, давно никто не видит.

Вообще говоря. Идея "абсолютно чистых" термоядерных бомб, совсем без ядерного триггера, витала в воздухе все 50-е и даже в 1960-м Дайсон очень даже верил в такое оружие (есть его статья 1960-го года где он опасается что русские будут такое оружие совершенствовать и ТАЙНО испытывать что делает договора о запрещении неработающими. Он знал что у нас ведутся работы по ГДТС).
Далее. Следите. Почти все 60-е годы - тишина. Хотя прогресс в бомбах - очень большой. В 1963-м заключили Московский договор на чем и успокоилась "международная арена". Но в конце 60-х резко всплывает идея обжатия лазерами мирных термоядерным DT мишеней. И это обсуждается сразу широко и открыто в печати СССР и США. Что случилось?
Я думаю, что случилось то же что случилось с магнитным термоядом 10 лет до этого. Ведь магнитный термояд тоже был страшно засекречен по обе стороны океана. Но Курчатов первым выложил карты на стол во время визита с Никитой в Англию в 1957-м (кажется?) чем всех шокировал.
А суть в чем?
Тогда теоретики в СССР четко поняли, что быстрого и ясного решения у проблемы нет. Нет в ней значит и военного значения. Можно это выносить для "международного штурма". До сих пор штурмуют.
Поганая овца! Очень ярко (хотя возможно с перебором) об этом рассказывает Бояршинов со своей метафорой "Шорох орехов".
То же, сдается мне случилось и с инерционным термоядом.
Наши сразу поняли что никакой бомбы из этого сделать не получится. И любая бомба требует минимум пол килограмма плутония.
Хотя Бояршинов конечно сказочник еще тот, но я любил его слушать. Есть там цимис (если знать как отделить его от плевел). Если байки Бояршинова вам кажутся нелепыми, а я стал тут совсем скучным, то вот вам настоящая веселуха для разогреву.
Что же касается всяких там стран типа Ирана. Опасение вызывает не новая конструкция ядерных зарядов, а именно новые технологии в добычи для этих зарядов делящихся материалов.
В частности, если раньше самым прямым (коротким) путем к ЯО был "плутониевый путь" через реактор, через трансмутацию U238 в плутоний, через индустрию... То теперь (как показал пакистанский "продавец смерти" Кхан) самый короткий - через центрифуги.
Я не интересовался в чем там главный секрет, но если секрет в подвеске бешено вращающихся цилиндров, то советую порыться в старых советских журналах "Техника-молодежи" в поисках "главной тайны". Там были рассказы про чудо-токарные станки с удивительной подвеской шпинделя, биение которого не смогла зафиксировать никакая заводская лаборатория.

А еще встает в полный рост лазерное обогащение. И если так, то установки для обогащения становятся
"подвального типа". Пойди найти тот ножичек!
Ну и плюс разные "боковые" установки для трансмутации. Если правда, что уже сейчас существуют компактные, сильноточные ускорители на обратной волне, то массовая трансмутация ядерных материалов (высочайшего качества и широкого ассортимента!) в нужных количествах становится доступна без построения ядерных реакторов. Для наработки тех же граммов трития - вполне себе технология.
То есть бомбу может себе позволить страна не имеющая на своей территории ни единого реактора.
Нужны только мозги (а вот это - действительно дефицит из дефицитов).

Ну и последнее.
Исходное сырье. Природный уран. Где взять? Это должно пугать комиссию по нераспространению больше всего. Уже сейчас технологии добычи урана из океанской воды приближаются по стоимости к добыче урана обычным способом. То есть для страны, имеющей океанское или морское побережье (а возможно и без нее, достаточно вложиться в соответствующую "сопутствующую" технологию в рамках "международного разделения труда"), которая хочет сделать бомбу, добывать уран из морской воды очень даже будет рентабельно. Если для мирного атома рентабельность уже хороша, то для военного применения исходный материал из океана доступен по-сути уже всем и давно.



Как говорится...
"Счастье! Всем! Задаром! И пускай никто не уйдет обиженным!" ©

Вот, наверное, откуда байки про чудо-камень с заточенным в него богом Сварогом.
"И бесы веруют. Веруют и трепещут!" ©
Не хочется что бы мир менялся. Ой как не хочется!!!
ЯО должно остаться у избранных!
Мне тоже не хочется.
Но что делать?
Надо,Федя! Надо!
"Живым - это лишь остановка в пути. Мертвым- дом!" ©

Naib> Ну, лазерное обогащение так и не взлетело. Очень уж энергоёмко, фактически на уровне калютронов. При худшем в сравнении с ними качестве.

А почему Иран использует центрифуги, а не калютрон? Центрифуги - технология, за распространением которой следят, а калютрон доступен любой стране или крупной ориганизации, надо только электричество. Уран из морской воды - это хорошая идея, в особенности если страна массово опресняет воду. Можно пополнить запасы.

Naib> Ну, лазерное обогащение так и не взлетело.

А просто нефтеперегонную колонну маленькую колонку с большим количеством тарелок для разгона U235 от U238 и U238 от Pu239 ?
Все гексафториды.
Колонка-то может быть с бесконечным числом тарелок, а напряжение (разность температур) к ней надо прикладывать одинаковое.

Разницу температур кипения уранов не знаю, а плутоний от урана аж на пять градусов.
Так что с генератором нейтронов можно и плутоний делать без сложной химии.

A.s.> Пружина сжимается в каждой своей точке (что в начале что в конце пружины, то есть, что на периферии сферы и в ее центре, хотя реальная картина конечно сложней, но не суть) и разжимается так же.

Когда реакция уже начинается, внешние слои темпера еще летят внутрь под воздействием имплозии или уже остановились? Если еще летят, то их инерция может удерживать уран. Если разница небольшая, то можно утолщать темпер пока позволяют габариты и вес бомбы.

Xan> А просто нефтеперегонную колонну маленькую колонку с большим количеством тарелок для разгона U235 от U238 и U238 от Pu239 ?

По-видимому газодиффузионная установка выгоднее.

Naib>> Ну, лазерное обогащение так и не взлетело.
Xan> А просто нефтеперегонную колонну маленькую колонку с большим количеством тарелок для разгона U235 от U238 и U238 от Pu239 ?
Xan> Все гексафториды.
ректификация весьма энергозатратный процесс.
там же помимо числа тарелок есть и такой параметр как соотношение между количеством отбираемого конденсата и количеством возвращаемого в колонну.
И в кубе - такая же фигня.
Сверху всё надо сконденсировать, снизу - испарить. Чем больше тарелок тем выше сопротивление колонны и, соответственно, разница температур между кубом и конденсатором.

digger> А почему Иран использует центрифуги, а не калютрон?

Потому что центрифугирование на сегодняшний момент самый эффективный (энергетически и финансово) метод разделения. И самый прямой путь к бомбе.
Прямее нет.
Вот тут я рассчитал, что для получения 3 кг 90% U235 (заряд одной бомбы) "условному Ирану" с хвостом 0.3% (в исходном материале 0.7%) нужно 654 кг природного урана и 578 EPP, то есть единиц работы разделения.
Во тут есть данные, как я понял, известных и планируемых иранских центрифуг:



Самая примитивная центрифуга IR-1, имеет высоту 1.8 метра (с человеческий рост) и достаточно скромную производительность в 4.5 EPP/год. То есть вам нужно 578/4.5 ~ 130 таких центрифуг (всего сотня!!!) чтобы за год наработать на них материал для заряд триггера первой вашей бомбы. Разумеется, имея ~500 таких центрифуг, вы наработаете оралоя за год для 4-х подобных зарядов.
Это если у вас - природный уран.
А ведь можно наверное "по блату" достать и стержни "Westinghouse" уже с 3-5% обогащением по U235.
Калькулятор выше дает в этом случае (при прочих равны) 167 EPP и 57 кг урана из стержня!
Ну а если вам не жалко оставить в обогащенном до 5% уране аж 3% (чудовищное расточительство, но террористам пофиг!) то вам нужно всего 130 кг такого урана из раскуроченного стержня и и 76 EPP работы центрифуги. То есть 17 простейших центрифуг "в сарае" за год работы вам дадут 3 кг оралоя для бомбы.



Американцы делали (не знаю чем закончилось) центрифугу AC100 высотой примерно 15 м и производительностью в 350 ЕРР/год. То есть, пара таких колонн и "золотой ключик у вас в кармане". Ну а десяток вообще делает вас "директором гуталиновой фабрики".

Что интересно?
Вот тут вот есть интересные раскопки по плану Капицы. В самом начале нашего уранового проекта Капица, считал что можно найти гораздо более эффективный метод разделения изотопов чем американский и искал. Даже вроде как нашел. ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ! В 10 раз более эффективный чем термодиффузия (калютроны, если не ошибаюсь, еще более затратные по энергетике и тем более дорогие).
Но с тех пор никто загадочный одноступенчатый метод Капицы не нашел. Хотя центрифуги как раз где-то в 10 раз и эффективней чем термодиффузия. То есть себестоимость оружейного урана упала с времен Манхэттенского проекта минимум в 10 раз.

digger> Когда реакция уже начинается, внешние слои темпера еще летят внутрь под воздействием имплозии или уже остановились? Если еще летят, то их инерция может удерживать уран. Если разница небольшая, то можно утолщать темпер пока позволяют габариты и вес бомбы.

Надо думать. Но тут нужно хорошо представлять себе гирдродинамику ударных волн. Аналогия с поведением твердого тела на дозвуковой скорости процесса (пружыны, как у меня выше) - неверная. Слишком грубая.

Xan> А просто нефтеперегонную колонну маленькую колонку с большим количеством тарелок для разгона U235 от U238 и U238 от Pu239 ?
Xan> Все гексафториды.
Xan> Колонка-то может быть с бесконечным числом тарелок, а напряжение (разность температур) к ней надо прикладывать одинаковое.

Ну так это термодиффузия получается. Работает, но мэ-э-эдленно и тоскливо, особенно для тяжёлых изотопов. Хотя водород/дейтерий - вполне действенный и эффективный метод.

Xan> Разницу температур кипения уранов не знаю, а плутоний от урана аж на пять градусов.

Это если они азеотропов не образуют. С ними - всё грустно в плане перегонки.

Xan> Так что с генератором нейтронов можно и плутоний делать без сложной химии.

Да там и так химия несложная... Трудная скорее, особенно в практическом плане.

digger> А почему Иран использует центрифуги, а не калютрон? Центрифуги - технология, за распространением которой следят, а калютрон доступен любой стране или крупной ориганизации, надо только электричество. Уран из морской воды - это хорошая идея, в особенности если страна массово опресняет воду. Можно пополнить запасы.

Калютроны малопроизводительны, особенно если работают на природном уране. Хотя делят хорошо.
Например, если ионный ток в калютроне 1 А (а это чрезвычайно дофига для подобных установок), то для получения 7 г урана 235 потребуется около 5 суток работы. По факту - производительность меньше на порядок и более.

Из морской воды выделять уран не очень получится. Она ведь перед опреснением проходит предобработку, удаляющую магний и прочие ионы чохом.

Naib> Из морской воды выделять уран не очень получится. Она ведь перед опреснением проходит предобработку, удаляющую магний и прочие ионы чохом.
Вы пытаетесь меня или себя уговорить что "в Багдаде все спокойно, спокойно, спокойно"?
Технология получения урана из океанской воды отрабатывается уже пол века. Техника-молодежи 1965 г:



И вообще говоря, с самого начала вопрос был не в самой возможности а в цене.
И понятно, что пока есть более богатая урановая руда, морской уран будет развиваться медленней.
И речь цены - для мирного варварского применения (Я согласен тут с Острецовым. Выжигать 235 и валить в отвал 238 - это чудовищное преступление перед потомками!). Для центрифугирования урана для оружия нужно добывать на пять порядков меньше урана чем для "мирного атома". И ясно что над морским ураном пока работают в основном специфические страны. Та же Япония. Но у них есть явный прогресс.



Добыча урана из морской воды за почти 20 лет подешевела вдвое

Почему сейчас какая-то страна или организация может начать добывать для своего оружия уран из океана? Потому что не имеет доступа или не хочет светиться и покупать уран на международном рынке (такая покупка оставит мощный финансовый слет, как бы не юлили, не прятались агенты, финансовый мир весь под колпаком). Но в будущем любая желающая страна сможет оттуда черпать "волшебный эликсир".
То есть монополия на рудники тут никого не сдержит через 100 лет.
Будут иметь все кто хочет и может. Абсолютно все.

Что же касается центрифуг.
Кто-нибудь может объяснить чем эта технология так сложна?
Я ПОКА не вникал в тонкости. Но как инженер-конструктор я не понимаю в чем там такие сложности?
Во-первых прочность материалов. 300-700 м/с линейная скорость вращения цилиндра - это чудовищная скорость. Больше звука, согласен. Это чудовищная разрывающая центробежная сила (ради чего все и задумывается) но неужели это сложней того что в реактивных турбинах? Там на лопатки еще и температура чудовищная действует.
Далее. Подвеска, центрирование, балансирование. Ввод-вывод газа.
Я допускаю, что в 1945-м эта проблема казалась неразрешимой. Поэтому центрифуги изначально были отметены как метод. Но сейчас БАЗОВЫЕ идеи для этого не то что НАЙДЕНЫ, они публично обсуждались в открытой печати и ни раз! Любой умный инженер сразу все видит!
Какие тут могут быть хитрости ещё?
Есть у разделяющих центрифуг какие-то особые сверхтайны, кроме перечисленных выше?
Я не вижу.
Ну если Пакистан смог (конечно воруя опыт, кночено покупая многое на открытом рынке, пользуясь пока непуганностью мира) воспроизвести технологию за пол десятка лет в 1970-х -1980-х, то теперь что этому препятствует, кроме контроля рептилоидов мирового правительства (которое теперь слабнет день ото дня)?
В 70-х (когда Кхан воровал идеи центрифуг) никто не мог помыслить, что частная фирма сможет делать (именно ДЕЛАТЬ!) свои собственные ЖРД двигателе на уровне мировых рекордных образцов и даже претендовать на лидерство. Но теперь это делает "дворовая команда" Маска! Сколько у него работает человек над этим? 300? Всего лишь (да, они стоят на плечах гигантов, но и центрифугирование надо начинать не с нуля)!
Тот же пример Северной Кореи.
Никого это не впечатлили? А зря! Муравьино-подобная (то есть хорошо организованная) бедная страна с всего лишь 30 миллионами населения смогла наладить (они под санкциями. Глухо обложены. Да, воруют, но ясно что у добропорядочной "фирмы" условия воровать и покупать в рамках международного разделения труда на порядки выше!) полный ЦИКЛ воспроизводства ядерного и ракетного оружия!
30 миллионов населения, (братцы! Всего 30!!!), замкнули цикл воспроизводства передовых технологий конца XX века! А нам до этого говорили, что нужен миллиард! Не меньше 300 миллионов.
О чем это говорит?
Я почему постоянно Розова и Меганезию вспоминаю?
Конечно утопии Розова - утопии. Но сказка ложь, да в ней намек.
Эпоха глобального разделения труда и мировой концентрации знаний ЗАКОНЧИЛАСЬ. Теперь всё будет распадаться на замкнутые зоны поменьше. И еще не факт, что эти зоны не могут ужаться, скажем, до 10 миллионов населения. Да, раньше, без компьютеров это было немыслимо. Чем шире технозона, тем глубже разделение труда (Хазин). Но не факт что это вечный закон. Компьютерная революция - точка отражения, которую мы толком не прошли и значит не осознали.
Гаджеты - пена, туфта, тупик. А вот "боковые" более глубокие процессы остались невидимы и не осознаны пока. Они даже крамольные в мире глобальной власти торгашей и банкиров.

Naib> Калютроны малопроизводительны, особенно если работают на природном уране. Хотя делят хорошо.
Naib> Например, если ионный ток в калютроне 1 А (а это чрезвычайно дофига для подобных установок), то для получения 7 г урана 235 потребуется около 5 суток работы. По факту - производительность меньше на порядок и более.
Насколько я могу судить калютроны работают так же как и центрифуги. Ну по сути! Так же? Но вопрос - в энергосбережении. Возможно они могли бы приблизиться к центрифугам по этому параметру, если бы генератор магнитного поля был сверхпроводниковый. Но для этого нужны ВТСП. А тут у нас пока хоть и есть прогресс, но не бог весть какой.
Кстати, забавный факт. Для калютронов Ок-Риджа не хватало меди, поэтому Гровс взял под личные гарантии часть национального запаса серебра у банкиров из запасников страны с обещанием вернуть каждую унцию через год после окончания войны. И таки вернул!

A.s.> Не хочется что бы мир менялся. Ой как не хочется!!!
A.s.> ЯО должно остаться у избранных!
A.s.> Мне тоже не хочется.
A.s.> Но что делать?
Вряд ли можно согласиться с игривой цитатой из книги «Наука и оборона» французского физика Мориса Намиаса, вышедшей в Париже в 1967 году: «Распространение ядерного оружия подобно половому влечению. Его нельзя культивировать, ему нельзя способствовать, но нельзя и помешать». Мешать бывает трудно, но необходимо.©

S.I.>Мешать бывает трудно, но необходимо.©
А необходимо ли?
"Время разбрасывать камни, время их собирать." © Книги Екклесиаста, Ветхий завет.
А еще есть молитва Фридриха Эттингена:
"Господи, дай мне спокойствие принять то, чего я не могу изменить, дай мне мужество изменить то, что я могу изменить. И дай мне мудрость отличить одно от другого."

Вы уверены что продолжать сдерживать распространения это по-прежнему великое благо для человечества, которе перекрывает все очевидные издержки (я не только о риске гибели людей, я и о гарантированном невыходе нас из колыбели, о гарантированном энергетическом голоде техносферы в ближайщие 100 лет и т.д.)?
Обоснуйте.
Только не надо долго о банально-заезженном и лживом (А-а-а-а-!!!! Мы все умрем!!!). Ядерное оружие это РЯДОВОЕ оружие. Да, страшное, чудовищное но не апокалиптически-абсолютное (никто никогда его не применял на самом деле и атомный конец света - блеф, махинация, лажа). Хватит жить заезженными байками.
Оригинальные, интересные идеи есть в пользу сдерживания?