Fizikai alapjait a nukleáris fegyverek
Főoldal A nukleáris fegyverek fizikai alapjait a nukleáris fegyverek
Nukleáris fegyver úgynevezett egy pisztolyt, amely által okozott károsító hatását intranukleáris felszabaduló energia következtében robbanásveszélyes folyamatok hasadási vagy fúziós a sejtmagok a kémiai elemek. Ez magában foglalja a különböző nukleáris fegyverek, az eszközöket a szállítás a cél (hordozók), és a vezérlő eszköz.
1.1. Fizikai alapjait nukleáris robbanás
Kiosztása intranukleáris energia miatt a természetes tulajdonságait alábbi kémiai elemek:
- atommagok különböző izotópok különböző átlagos kötési energiája nukleonok - nukleonra jutó kötési energia, hogy a növekvő tömegszámú A izotópok kezdetben növekszik, majd érik el maximális Egy ≈60, fokozatosan csökken;
- átalakítás a sejtmagok egy alacsonyabb átlagos energia nukleonokat a sejtmagban egy magasabb átlagos kötési energiája nukleonok kíséri az energia felszabadítását, amelyek száma megegyezik a energia különbség a nukleonok a sejtmagjában új és eredeti.
Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik, hogy kiosztani intranukleáris energia eredményeként a nukleáris hasadási nehéz kémiai elemek (nagy tömegű szám) és a nukleáris fúzió a könnyű elemek (kis tömegű szám).
Felosztása magok spontán végbemehet, vagy az intézkedés alapján az elemi részecskék és könnyű atommagok.
Felhasználásra robbanás maghasadás nehéz izotópok akkor keletkezik, ha ki vannak téve a neutronok olyan energia áramlik nagy sebességgel (egy osztás tart 10-15-10-14 s), kíséretében nagy mennyiségű energia (mintegy 200 MeV per maghasadás) és az emissziós két vagy több neutron okozhat a szétválás a többi magot. A nagy tömegű Ezen izotópok hatása alatt neutronok olyan energia keletkezik önfenntartó hasadási láncreakció kíséretében számának növekedése a lavina fissioning magok és ezáltal engedje nagy mennyiségű energiát egy rövid időszak alatt. Ezek a tulajdonságok az urán-233, urán-235, a plutónium-239, plutónium-241, és számos transplutonium elemet. Ezek az úgynevezett hasadó izotópok.
A atomlőszer használható izotópok okozó hasadási neutronok energiákkal nem ér el egy bizonyos értéket - a küszöb elválasztó izotópok jellegűek, például 238. Nucleus urán-238 és kizárólag a hatása alatt gyors neutronok. A szétválás következik be anélkül, hogy önfenntartó láncreakciót. Olyan anyagok, amelyek előállításához használt energia következtében robbanásveszélyes reakciók elosztjuk az atommagok, az úgynevezett nukleáris fűtőanyag. Ezek közé tartozik a hasadó izotópok és izotópok küszöböt elválasztó karaktert.
A fő hasadó izotópok, a jelenleg használt, mint egy nukleáris fűtőanyag urán-235, plutónium-239 és urán-233. Ezek közül szinte kizárólag az urán-235 létezik a természetben. Megállapítást nyer, természetes urán, amely keveréke a három urán izotópjai-238 (99,282%), U-235 (0,712%) és urán-234 (0,006%). Az izotópok plutónium-239 és urán-233 állítottuk elő ipari mennyiségben történő besugárzással neutronokkal atomreaktorok, az urán-238 és a tórium-232, ill. Izotóp küszöbértékkel elválasztó karaktert urán-238 alkalmazunk nukleáris fűtőanyag.
Az urán és a plutónium radioaktív. Ezek hajlamosak spontán alfa-részecske (kibocsátási alfa-részecskék, amelyek hélium atommag) és spontán hasadási. Minden egyes anyag esetében megvan a saját hasadó minimális tömegáram amely önfenntartó hasadási láncreakció. Ez az úgynevezett kritikus.
A kritikus tömege hasadóanyag függ a geometriai alakja, térfogata, sűrűsége, és a szennyező anyagok mennyiségét, amely képes felvenni a neutronok elvégzése nélkül hasadási, vagy lassítani őket (a csökkenés energia).
A critical mass hasadóanyag formájában egy gömb a legalacsonyabb képest más geometriai formák azonos térfogatú. Ez azért van, mert egy labdát hajlamosak legkisebb aránya felület-térfogat arány, és ebből következően, a minimális relatív mennyisége neutron túl a tömege hasadóanyag anélkül szétválására atommagok (neutron szivárgás).
Kritikus labda tömegű urán-235 normál és tisztaság
95% A 40--60 kg, és a plutónium-239 - 10-20kg.
Amikor a szennyezések mennyiségét a hasadóanyag növeli a critical mass, a növekedés a sűrűsége hasadóanyag - csökken.
A critical mass jelentősen csökkenteni lehet, ha a hasadóanyag héj veszi körül őket, képes visszatérni (tükrözze) neutronok a reakciózónába. Fényvisszaverő neutronok hidrogéntartalmú anyag rendelkezik egy ingatlan és számos könnyű elemek.
Ahhoz, hogy a robbanás történt, a tömege hasadóanyag kell szuperkritikus, t. E. hosszabb lesz kritikus. Létrehozását egy ilyen tömeges kell történnie a rövid idő alatt, különben idő előtti olvadási és elterjedése a hasadóanyag.
A felszabaduló energia során hasadási atommagok egységnyi tömegű anyag tízmillió szor nagyobb, mint a megfelelő teljesítmény rendes robbanás. Például, a hasadási a magok foglalt egy kilogramm urán van allokálva az azonos mennyiségű energiát, mint a robbanás a 20 ezer. Tonna TNT.
könnyű atommagok szintézis reakció kezd folyni csak hevítve anyagot olyan hőmérsékletre, amely a kinetikus energiát a termikus mozgás a sejtmagok, elegendő lesz ahhoz, hogy legyőzzük az erőket a kölcsönös elektromos taszítás eljárva közöttük.
fúziója könnyű atommagok, hatékonyan zajlik az anyag melegítés hőmérsékletre tízmillió fok vagy annál nagyobb, az úgynevezett fúziós.
A legtöbb szintézis reakció könnyen végbemegy közötti atommagok hidrogén-izotópok deutérium és a trícium. Szignifikánsan több you-sokaya szükséges hőmérséklet fúziós reakciók közötti deutérium atommagok csak, valamint a magok közötti csak a trícium.
nukleáris fúziós reakció zajlik nagy sebességgel, ez generál egy kellően nagy mennyiségű energiát. Például, az egyik cselekmény a deutérium és a trícium fúziós csak több ns (1 ns = 10-9 s) az energia felszabadulással, egyenlő 17,6 MeV, és a kibocsátott nagy energiájú neutronok.
1.2. nukleáris robbanófejek
Eszközök elvégzésére alkalmas a folyamat robbanásszerűen atomenergia, az úgynevezett nukleáris díjakat. Jelenleg két fő osztálya a nukleáris fegyverek:
- díjak, az energia a robbanás, amely okozott egy láncreakció hasadóanyag át a szuperkritikus állapot - atomi töltéseket;
- díjak, amelyek robbanást okoz energiát hasadási reakciók és szintézis magok - termonukleáris díjakat.
A fő eleme atomi töltések hasadóanyag. A robbanást megelőzően a hasadóanyag a felelős vannak Szubkritikus állapot. Egy robbanás, akkor azt átvisszük szuperkritikus állapotba. Az elv az átutalás hasadóanyag szuperkritikus állapotban atomi töltések osztva vádjával fegyvert és összeroppanás típusát. A fegyver-típusú díjakat két vagy több darab hasadóanyag, a tömege, amelyek mindegyike kevésbé kritikus, gyorsan kapcsolódnak egymáshoz egy szuperkritikus tömeg eredményeként a robbanás a hagyományos robbanóanyagok - „égetés” az egyik részéből a másikba. Létrehozásakor díjakat egy ilyen rendszer, nehéz biztosítani, magas nadkritichiost hasadóanyag, ahol a hasznos aránya a kicsi. Az előnye, hogy a pisztoly típusú rendszerben az a képesség, hogy töltse viszonylag kis átmérőjű, nagy ellenállást a mechanikai terhelések, amely lehetővé teszi azok használatát a tüzérségi lövedékek és aknák.
A díjak implóziós hasadóanyag amelynek normál sűrűsége kisebb, mint a critical mass, alakítjuk szuperkritikus állapotban a sűrűséget növelendő eredményeként teljes tömörítést hagyományos robbanásveszélyes robbanás. Az ilyen díjak jelennek meg, így nagy szuperkritikus és ezáltal nagy felhasználási hatékonysága hasadóanyag. A maximális növekedés az A sűrűsége hasadóanyag érjük el annak gömbszerű hullámosító a robbanás a gömb alakú réteg robbanásveszélyes.
Termonukleáris díjakat. A főbb elemek a termonukleáris fúzió tüzelőanyag-terhelés és a nukleáris felelős kezdeményező a szintézis reakcióban. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a deutérium és a trícium a szabad állapotban vannak gázok és a trícium, sőt, a radioaktív és költséges izotóp, mint elsődleges termonukleáris tüzelőanyag általában használja a lítium deuterid-6 - szilárd, amely vegyület a deutérium és a lítium-6 . Besugárzása lítium-6 neutronok által termelt a robbanás a atomi töltés (szintézis reakció iniciátor), trícium van kialakítva, amely belép a szintézis reakció deutérium. Alakult során a szintézis reakcióban neutronok ismét képződéséhez vezet a trícium, és ezért, hogy fenntartsák a szintézis reakcióban.
Fusion díjakat hagyományosan szét közönséges és különleges. A hagyományos termonukleáris töltés közötti hatalommegosztás hatásait egy robbanás közeli disztribúciós részlege a robbanások atomi díjak speciális - jellemzi éles változás az energia elosztására hatása között egy robbanás felett eloszlása a robbanások atomi díjakat. A speciális termonukleáris díjak tartalmazzák, például neutron, „tiszta” és mások. A neutron töltés jellemzi többször nagyobb fajlagos (egységnyi energia a robbanás), a neutron hozam és növelték az energia. A „tiszta” díjakat drasztikusan csökkentett mértékben járulnak hozzá az energia a hasadási reakció, azaz a. E. Drasztikusan csökkent a radioaktív termékeket. Során a szintézis reakcióban nagy mennyiségű nagy energiájú neutronok, amelyek képesek részlege U-238 magok. Tehát, hogy növeljék az energia a robbanás a termonukleáris energia, használja a shell urán-238 - a legelterjedtebb és legolcsóbb urán izotóp.
1.3. a nukleáris fegyverek
Nevezik nukleáris bombák töltött nukleáris robbanófejek:
- fejrészek (robbanófej) ballisztikus rakéta;
- csatában a sebességtartó és légvédelmi rakéták;
- bombák;
- tüzérségi lövedékek és aknák;
- Küzdelem elemtartó torpedó;
- mérnöki bányákban.
A fő elemei a nukleáris fegyverek: Ház nukleáris robbanófej és automatizálási rendszer. A ház úgy van kialakítva, hogy befogadja a nukleáris robbanófej és automatizálási rendszerek, valamint megvédje őket a mechanikai és, bizonyos esetekben, a termikus károsodás, hogy formája és lőszer ballisztikai lőszer dokkoló a hordozóval. A ház kialakítása függ a hordozó típusát. Például, a fejrészek ballisztikus rakéták kúpos vagy hengeres-kagyló alakú hő árnyékolás a ház harci töltőrekesz torpedó robbanófejek sebességtartó és SAM-ek egy vékony falú ampulla belsejében elhelyezett hordozó. Automatizálási rendszer egy nukleáris robbanás a díj egy adott időpontban, és kiküszöböli a véletlen vagy idő előtti aktiválást. Ez magában foglalja:
- tápegységek;
- védelem és a díjszabási rendszer;
- robbantási rendszer érzékelők;
- díjat robbantási rendszer
- A riasztórendszer robbantás.
Védelmi Rendszer és felhúzó biztonságot nyújt a működését a lőszer, megszünteti az idő előtti robbanás során műveleti felhasználás szolgál töltés automatizálási rendszer eszközök. detonáció érzékelő rendszer, amely a kialakulását végrehajtó parancsokat a töltés robbanás, amikor a cél lőszer. Ez általában áll az érzékelő rendszer és a sokk érintésmentes detonációs rendszer. Percussion (kontakt) érzékelő működésbe, amikor találkozott egy akadály lőszer. Érzékelők érintkezés nélküli robbanás váltott egy előre meghatározott magasság (távolságban) a cél. Mivel a nem-érzékelőket lehet használni rádiós érzékelők, barosistemy, inerciális berendezések, és mások. Charge detonációs rendszer lehetővé teszi működését a töltés parancs jön a robbanás érzékelő. Ez áll a villamos impulzusokat előállító egység robbantási a hagyományos elektromos gyutacsok és robbanásveszélyes iniciációs rendszer neutron hasadási reakciót. Neutron iniciációs rendszer áll a töltés robbantási rendszer elhagyható, amely esetben a láncreakció által kezdeményezett hasadási neutronforrások található a felelős. Sürgősségi befolyásolná a rendszer nem lesz elérhető egyes lőszerek. a „teljesítmény” általában leírására használt energia a robbanás egy nukleáris díjat. Kapacitás nukleáris fegyverek és a nukleáris fegyverek általában jellemző a TNT egyenértékű - tömege TNT robbanási energia egyenlő a felszabaduló energia a levegőben robbanás egy nukleáris díjat. TNT egyenértékű általában kifejezett tonna. Modern nukleáris fegyverek lehetnek robbanékony erő több tíz tonna tízmillió tonna.