Радиационная имплозия - Radiation implosion
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Май 2011 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Радиационная имплозия сжатие цели за счет использования высоких уровней электромагнитное излучение. В основном эта технология используется в термоядерные бомбы и термоядерный синтез с инерционным удержанием исследование.
История
Радиационная имплозия была впервые разработана Клаус Фукс и Джон фон Нейман в Соединенных Штатах, в рамках своей работы над оригинальной конструкцией водородной бомбы «Классическая супер». Результатом их работы стал секретный патент, поданный в 1946 году и позже переданный СССР Фуксом в рамках его ядерный шпионаж. Однако их схема не была такой же, как использованная в окончательной конструкции водородной бомбы, и ни американские, ни советские программы не смогли использовать ее непосредственно при разработке водородной бомбы (ее ценность станет очевидной только постфактум). Модифицированная версия схемы Фукса-фон Неймана была включена в кадр "Джорджа". Операция теплица.[1]
В 1951 г. Станислав Улам была идея использовать гидродинамический удар оружия деления для сжатия большего количества делящегося материала до невероятных плотностей, чтобы сделать двухступенчатые бомбы деления мегатонного диапазона. Затем он понял, что этот подход может быть полезен для запуска термоядерной реакции. Он представил идею Эдвард Теллер, которые понимали, что радиационное сжатие будет быстрее и эффективнее механического удара. Эта комбинация идей, наряду с «свечой зажигания», встроенной в термоядерное топливо, стала тем, что известно как Дизайн Теллера – Улама для водородной бомбы.
Источник излучения бомбы деления
Большая часть энергии выделяется бомба деления в форме рентгеновские лучи. Спектр примерно соответствует спектру черное тело при температуре 50 000 000 кельвины (чуть более чем в три раза выше температуры солнце 'счет). Амплитуда может быть смоделирована как трапецеидальный импульс с временем нарастания в одну микросекунду, плато в одну микросекунду и временем спада в одну микросекунду. Для бомбы деления на 30 килотонн общий выход рентгеновского излучения будет равен 100. тераджоули.
Радиационный транспорт
В Теллер-Улам бомба, взрываемый объект называется «вторичным». Он содержит термоядерный материал, такой как дейтерид лития, а его внешние слои представляют собой материал, непрозрачный для рентгеновских лучей, например вести или же уран-238.
Чтобы передать рентгеновские лучи с поверхности первичной обмотки, бомбы деления, на поверхность вторичной обмотки, используется система «отражателей рентгеновского излучения».
Отражатель обычно представляет собой цилиндр, сделанный из такого материала, как уран. Первичная обмотка расположена на одном конце цилиндра, а вторичная - на другом. Внутренняя часть цилиндра обычно заполнена пеной, которая в основном прозрачна для рентгеновских лучей, например полистирол.
Термин отражатель вводит в заблуждение, поскольку он дает читателю представление о том, что устройство работает как зеркало. Некоторые из рентгеновских лучей рассеиваются или рассеиваются, но большая часть переноса энергии происходит в двухступенчатом процессе: рентгеновский отражатель нагревается до высокой температуры потоком от первичной обмотки, а затем он излучает рентгеновское излучение. лучи, которые переходят во вторичный Для повышения эффективности процесса отражения используются различные классифицированные методы.[нужна цитата ].
Некоторые китайские документы показывают, что китайские ученые использовали другой метод для достижения радиационной имплозии. Согласно этим документам, во время создания первой китайской водородной бомбы для передачи энергии от первичной к вторичной использовалась рентгеновская линза, а не отражатель.[2]
Процесс взрыва ядерного оружия
Термин «радиационная имплозия» предполагает, что вторичная обмотка разрушена радиационное давление, и расчеты показывают, что, хотя это давление очень велико, давление материалов, испаряемых излучением, намного больше. Внешние слои вторичной обмотки становятся настолько горячими, что испарять и взлетать с поверхности на большой скорости. Отдача от этого выброса поверхностного слоя создает давление, которое на порядок превышает давление простого излучения. Поэтому так называемый радиационный взрыв в термоядерном оружии считается вызванным излучением. абляция -привод взрыва.
Взрыв лазерного излучения
Был большой интерес к использованию больших лазеры для воспламенения небольшого количества термоядерного материала. Этот процесс известен как термоядерный синтез с инерционным удержанием (ICF). В рамках этого исследования была рассекречена большая часть информации о технологии радиационной имплозии.
При использовании оптических лазеров существует различие между системами «прямого привода» и «непрямого привода». В системе с прямым приводом лазерный луч (-ы) направляется на цель, и время нарастания лазерной системы определяет, какой профиль сжатия будет достигнут.
В системе непрямого привода цель окружена оболочкой (называемой Hohlraum ) некоторого промежуточного Z материала, такого как селен. Лазер нагревает эту оболочку до такой температуры, чтобы она испускала рентгеновские лучи, и эти рентгеновские лучи затем переносятся на термоядерную мишень. Непрямой привод имеет различные преимущества, в том числе лучший контроль над спектром излучения, меньший размер системы (вторичное излучение обычно имеет длину волны в 100 раз меньше, чем у задающего лазера) и более точное управление профилем сжатия.
Рекомендации
- ^ Джереми Бернштейн, «Джон фон Нейман и Клаус Фукс: маловероятное сотрудничество», Физика в перспективе 12, вып. 1 (март 2010 г.), 36-50.
- ^ Например, см. Чжан бумага