Ydinaseiden tyypeistä
XNUMX-luvun puolivälistä lähtien ydinvoimaa ja lämpöydinvoimaa ase - erityisvoimaiset järjestelmät, joissa käytetään atomiytimen hajoamis- tai fuusioreaktioita. Viime vuosikymmeninä tutkijat ja insinöörit ovat ehdottaneet useita tällaisten aseiden lajikkeita, joilla on erilaiset toimintaperiaatteet, suunnitteluominaisuudet ja ominaisuudet. Jotkut näistä ehdotuksista ovat läpäisseet tutkimus- ja käytännön testausvaiheen, vahvistaneet potentiaalinsa ja tulleet käyttöön.
Hajoavaa energiaa
Ensimmäinen, joka ehdotti, teoreettisesti perustelee, valmistaa ja testaa ydin- tai atomiaseita. Juuri tähän luokkaan kuuluivat amerikkalaiset tuotteet Gadget, Little Boy ja Fat Man, Neuvostoliiton RDS-1 jne. Jo jonkin aikaa se muodosti ydinarsenaalien perustan - kunnes ilmaantuivat lämpöydinjärjestelmät, joilla on useita tärkeitä eroja.
Tällaiset aseet käyttävät atomiytimen hajoamisen lumivyörymäisen ketjureaktion periaatetta suuren energiamäärän vapauttamisella. Tällaisissa tuotteissa käytetään yksivaiheisena panoksena uraani-235- tai plutonium-239-lohkoja, joilla on korkea rikastusaste. Muiden isotooppien tutkimuksia tehtiin, mutta ne eivät saaneet käytännön jatkoa. Varauksilla voi olla erilaisia konfiguraatioita ja niitä voidaan käyttää eri piirien laitteissa.
Ketjureaktio käynnistetään siirtämällä halkeamiskelpoinen materiaali kriittiseen tilaan - yhdistämällä useita lohkoja tai puristamalla yksi panos. Sen jälkeen alkaa ytimien hajoaminen kevyemmiksi alkuaineiksi erilaisten hiukkasten, mm. neutroneja, jotka "murtavat" seuraavat ytimet, mikä johtaa reaktion jatkumiseen.
"Perinteiset" atomiaseet ovat huomionarvoisia rajallisesta tehokkuudestaan: vain kymmeniä prosentteja uraania/plutoniumia pääsee reaktioon. Lisäksi on mahdollista ns. ponnahtaa (kuhina) - riittämättömän aineen määrän reaktiot riittämättömällä teholla. Kuitenkin jopa optimaalisissa olosuhteissa yhden vaiheen ydinpanoksella on rajoitettu potentiaali ja sen avulla voit saada tehoa enintään satoja kilotonneja TNT:tä.
Ydinpanoksen hyötysuhdetta voidaan lisätä ns. vahvistusta tai tehostamista. Vahvistava varaus erottuu siitä, että siinä on pieni määrä deuterium-litium-seosta. Tällaisen seoksen päävarauksen vaikutuksesta alkaa lämpöydinfuusioreaktio. Tällöin vapautuu ylimääräinen määrä neutroneja, jotka vaikuttavat halkeamiskelpoiseen materiaaliin. Tehostuksen avulla voit maksimoida energiantuotannon minimaalisella monimutkaisuudella laitteen suunnittelussa.
Synteesireaktio
Vuosina 1952 ja 1953 Yhdysvallat ja Neuvostoliitto suorittivat ensimmäiset testit lämpöydinpanoksistaan. Tällaiset aseet käyttivät uutta järjestelmää, joka mahdollisti niiden tehon lisäämisen kymmeniin megatonneihin. Ilmeisistä syistä lämpöydinkärjet läpäisivät nopeasti testausvaiheen ja otettiin käyttöön. Tulevaisuudessa lämpöydinaseet tulivat etualalle ja korvasivat melkein kokonaan edellisen sukupolven tuotteet.
Termoydinammukset eroavat huomattavasti ydinaseista. Se on kaksivaiheinen ja toimii kaksivaiheperiaatteella. Ensimmäinen vaihe on "normaali" atomivaraus, ja toinen sisältää deuteriumin ja litium-6-deuteridin, jota käytetään ns. lämpöydinpolttoaine. Myös tuotteen suunnittelussa on lisälaitteita ja komponentteja eri tarkoituksiin.
Ensimmäisen vaiheen ydinreaktion vaikutuksesta lämpöydinfuusio alkaa toisessa. Helium muodostuu vapauttamalla neutroneja ja paljon energiaa. Riippuen ns. lämpöydinpolttoaine ja muut parametrit, kahden reaktion teho voi nousta 20-25 Mt.
Monimutkaisempien mallien käyttö mahdollistaa räjähdyksen tehon lisäämisen entisestään. Siten vuonna 1961 testattiin Neuvostoliiton vapaasti putoava lämpöydinpommi AN602, jonka arvioitu tuotto oli 50 Mt ja todellinen teho 58 Mt. Samaan aikaan alkuperäinen hanke mahdollisti yli 100 Mt:n energiatuotannon.
AN602-tuotteessa toteutettiin kolmivaiheinen laitejärjestelmä. Kaksi ensimmäistä vaihetta olivat kaksivaiheisia lämpöydinlaitteita, joiden kummankin teho oli 750 kt. Niiden piti käynnistää reaktio kolmannessa vaiheessa, sisältäen lämpöydinpolttoaineen ja uraanipanoksen. Samanaikaiset hajoamis- ja synteesireaktiot mahdollistivat käytettävissä olevien materiaalien maksimaalisen käytön ja maksimaalisen tehon saavuttamisen. Samaan aikaan kokeellinen pommi ei turvallisuussyistä saanut uraanielementtejä.
AN602 jäi kuitenkin kokeelliseksi tuotteeksi. Menimme sarjaan ja astuimme palvelukseen pienemmän tehon taistelukärillä. Kohtuullisen tehonrajoituksen kustannuksella oli mahdollista saavuttaa tarvittava hyötysuhde hyväksyttävillä mitoilla ja painolla.
Lisääntynyt neutronien saanto
Erilaisia lämpöydinaseet ovat neutronit. Tämä konsepti mahdollistaa erityisen varauksen luomisen, joka tuottaa voimakkaan nopeiden neutronien virran. Näille hiukkasille on ominaista korkea tunkeutumiskyky, joka varmistaa työvoiman ja muiden kohteiden tehokkaan tuhoamisen, mm. erilaisten esteiden takana. Lisäksi neutronivaraus aiheuttaa indusoitua radioaktiivisuutta ympäröiviin esineisiin.
Neutronivaraus on muunnos kaksivaiheisesta laitteesta, jossa on erityinen toisen vaiheen varaus, joka antaa paremman neutronisaannon. Lisäksi varaus vaatii kuoren, joka ei vangitse tällaisia hiukkasia. Oikein suunniteltu laite vapauttaa jopa 75-80 prosenttia. energiaa neutronien muodossa. Tässä tapauksessa nopeat hiukkaset kompensoivat täysin muiden haitallisten tekijöiden häviöt.
Neutroniaseilla on kuitenkin joitain rajoituksia. Siten ilmasuihkun aikana neutronivuo hajoaa ja absorboituu ilmakehään. Tämä vähentää työvoiman tuhoutumisalueen 1-1,5 kilometriin suojan olemassaolosta riippumatta. Tämän seurauksena neutronivarauksella ei ole merkittäviä etuja muiden luokkien aseisiin verrattuna.
Samaan aikaan neutronikärjet ovat löytäneet käyttöä ohjusten ja avaruuden torjuntaprojekteissa. Suurilla korkeuksilla, harvinaisessa ilmakehässä tai sen ulkopuolella neutronit eivät kohtaa häiriöitä ja voivat lentää pitkiä matkoja - osumalla työvoimaan ja laitteisiin tai aiheuttaen ydinräjähdyksiä.
Teoreettinen uhka
XNUMX-luvun alussa amerikkalaiset fyysikot ehdottivat ajatusta kobolttipommista. Tämä konsepti edellytti lämpöydinvarauksen erityisen muunnelman luomista, joka pystyy luomaan alueen vakaan säteilykontaminaation. Vain muutamat näistä suuritehoisista tuotteista, niiden sijainnista riippumatta, voivat tuhota planeetan kaiken elämän lyhyessä ajassa. Tämän seurauksena kobolttipommia kutsuttiin myös Doomsday-laitteeksi.
Tällainen "kone" toistaa kaksivaiheisen lämpöydinvarauksen, mutta koboltti-59 lisätään toisessa vaiheessa. Räjähdyksessä tämä isotooppi vastaanottaa neutronin ja muuttuu radioaktiiviseksi koboltti-60:ksi, jonka puoliintumisaika on 5,2 vuotta; muodostuu myös joukko muita vaarallisia aineita.
Kobolttipommin erityinen vaara olisi tehnyt siitä tehokkaan pelotteen. Yritys hyökätä isäntään voi johtaa täysimittaiseen säteilykatastrofiin. Nämä ideat eivät kuitenkaan saaneet tukea, ja Doomsday Device jäi yksinomaan teoreettiseksi kehitykseksi. Lisäksi tällaiset aseet ovat lujasti tulleet populaarikulttuuriin.
178-luvulla myös USA:ssa ns. hafniumpommi. Väitettiin, että hafnium-2m100 isomeeri ulkoisen vaikutuksen alaisena voi alkaa hajota gammasäteilyn vapautuessa. Laskelmien mukaan tällainen reaktio mahdollisti energian saamisen, joka oli 100 tuhatta kertaa suurempi kuin vastaava määrä räjähdysainetta, vaikkakin XNUMX kertaa vähemmän kuin ydinhajoaminen.
Vuonna 1998 joukko tutkijoita raportoi, että he olivat onnistuneet saamaan aikaan hafnium-178m2:n hajoamisen, mutta energian saanto oli minimaalinen. Oletettiin, että lisätutkimukset auttaisivat löytämään optimaaliset järjestelmät ja käynnistämään rappeutumisen. Kukaan ei kuitenkaan ole kyennyt toistamaan edes alkuperäistä kokemusta, saati edistymisestä. Ilmeisesti kyseessä oli jonkinlainen virhe tai tahallinen huijaus.
ydinalan edistystä
Sen perustamisesta lähtien ydinaseet ovat edenneet pitkälle. Erilaisia järjestelmiä, joilla oli tiettyjä ominaisuuksia ja etuja, ehdotettiin ja toteutettiin. Niiden pohjalta kehitettiin oikeita ampumatarvikkeita taktisiin ja strategisiin tarkoituksiin sekä niiden kulkuvälineitä. Erilaisia taktiikoita ja strategioita käyttöön ja sovelluksiin luotiin ja toteutettiin.
On huomattava, että kaikki ideat ja ratkaisut eivät ole vielä toteutuneet käytännössä. Jotkut ehdotukset hylättiin teoreettisen analyysin jälkeen tai lisäselvityksen seurauksena. Tämän seurauksena vain menestyneimmät ja tehokkaimmat mallit pääsivät tuotantoon ja käyttöön. Ja viime vuosikymmeninä he ovat varmistaneet luojavaltioiden turvallisuuden.
tiedot