Nukleáris fegyverek elmélete és története

  • Ha nem vagy kibékülve az alapértelmezettnek beállított sötét sablonnal, akkor a korábbi ígéretnek megfelelően bármikor átválthatsz a korábbi világos színekkel dolgozó kinézetre.

    Ehhez görgess a lap aljára és a baloldalon keresd a HTKA Dark feliratú gombot. Kattints rá, majd a megnyíló ablakban válaszd a HTKA Light lehetőséget. Választásod a böngésződ elmenti cookie-ba, így amikor legközelebb érkezel ezt a műveletsort nem kell megismételned.
  • Az elmúlt időszak tapasztalatai alapján házirendet kapott a topic.

    Ezen témában - a fórumon rendhagyó módon - az oldal üzemeltetője saját álláspontja, meggyőződése alapján nem enged bizonyos véleményeket, mivel meglátása szerint az káros a járványhelyzet enyhítését célzó törekvésekre.

    Kérünk, hogy a vírus veszélyességét kétségbe vonó, oltásellenes véleményed más platformon fejtsd ki. Nálunk ennek nincs helye. Az ilyen hozzászólásokért 1 alkalommal figyelmeztetés jár, majd folytatása esetén a témáról letiltás. Arra is kérünk, hogy a fórum más témáiba ne vigyétek át, mert azért viszont már a fórum egészéről letiltás járhat hosszabb-rövidebb időre.

  • Az elmúlt időszak tapasztalatai alapján frissített házirendet kapott a topic.

    --- VÁLTOZÁS A MODERÁLÁSBAN ---

    A források, hírek preferáltak. Azoknak, akik veszik a fáradságot és összegyűjtik ezeket a főként harcokkal, a háború jelenlegi állásával és haditechnika szempontjából érdekes híreket, (mindegy milyen oldali) forrásokkal alátámasztják és bonuszként legalább a címet egy google fordítóba berakják, azoknak ismételten köszönjük az áldozatos munkáját és további kitartást kívánunk nekik!

    Ami nem a topik témájába vág vagy akár csak erősebb hangnemben is kerül megfogalmazásra, az valamilyen formában szankcionálva lesz

    Minden olyan hozzászólásért ami nem hír, vagy szorosan a konfliktushoz kapcsolódó vélemény / elemzés azért instant 3 nap topic letiltás jár. Aki pedig ezzel trükközne és folytatná másik topicban annak 2 hónap fórum ban a jussa.

    Az új szabályzat teljes szövege itt olvasható el.

  • Az elmúlt évek tapasztalatai alapján, és a kialakult helyzet kapcsán szeretnénk elkerülni a (többek között az ukrán topikban is tapasztalható) információs zajt, amit részben a hazai sajtóorgánumok hozzá nem értő cikkei által okozott visszhang gerjeszt. Mivel kizárható, hogy a hazai sajtó, vagy mainstream szakértők többletinformációval rendelkezzenek a fórumhoz képest a Wagner katonai magánvállalat oroszországi műveletével kapcsolatban, így kiegészítő szabály lép érvénybe a topik színvonalának megőrzése, javítása érdekében:

    • a magyar orgánumok, közösségi média oldalak, egyéb felületek hírei és elemzései (beleértve az utóbbi időkben elhíresült szakértőket is) nem támogatottak, kérjük kerülésüket.
    • a külföldi fősodratú elemzések, hírek közül az új információt nem hordozók szintén kerülendők

    Ezen tartalmak az oldal tulajdonosának és moderátorainak belátása szerint egyéb szabálysértés hiányában is törölhetők, a törlés minden esetben (az erőforrások megőrzése érdekében) külön indoklás nélkül történik.

    Preferáltak az elsődleges és másodlagos források, pl. a résztvevő felekhez köthető Telegram chat-ek, illetve az ezeket közvetlenül szemléző szakmai felületek, felhasználók.

gacsat

Well-Known Member
2010. augusztus 2.
16 696
14 667
113
W-88 a földimogyoró

A legújabb generációs harci részek fejlesztésénél is csak a szokásos követelményeket támasztották a Los Alamosi tudósok elé; minél nagyobb hatóerő (0.5Mt) elérése, minél kisebb (1.75m magas, és 50cm maximális átmérőjű kúp) és könnyebb töltettel (maximum 200kg).

W88-mk5.jpg


A 80-as években, Los Alamos-ban fejlesztett W-88-as töltetet az UGM-133 Trident-II D-5 tengeralattjáróról indított ballisztikus rakéta hordozza 1990-től, rakétánként 8db-ot az Mk5 MIRV járművön.
Összesen 400db W-88-as készült 1992-ig.

1999-ben a San Jose Mercury News megírta, hogy a W88-ban egy tojás alakú elsődleges és gömb alakú másodlagos töltet volt, amely együtt alkotta a "földimogyoró" néven ismert fegyvert.
Négy hónappal később, a New York Times arról számolt be, hogy 1995-ben a Kínai Népköztársaság kettős ügynöke, Wen Ho Lee tájékoztatta az Egyesült Államokat, hogy Los Alamos-ban folytatott kémkedés során, Kína is megismerte a W88-as töltet felépítését.

w88whl.jpg

A Convenient Spy: Wen Ho Lee and the Politics of Nuclear Espionage

Az Mk.5 MIRV járműbe zsúfolt 8 visszatérő fejben a tojás alakú elsődleges töltet jelentősége a korlátozott méretű, 1.75m magas, és 0.5m átmérőjű kúpban lévő jobb helykihasználás.
Az elsődleges implóziós DT gázzal növelt hatóerejű plutónium töltetet mindenképpen egy meghatározott távolságnál messzebb kell helyezni a másodlagos termonukleáris töltettől, hogy annak legalább 50%-os égése az elsődleges töltet lökéshullámának megérkezése előtt megtörténjen.

A 80-as években a világ legnagyobb teljesítményű számítógépeit a U.S. Department of Energy alkalmazta, az elsődleges plutónium töltet implóziós számításaihoz.
W-88 esetében az implóziós lökéshullám számítások nyilvánvalóan sokkal nehezebbek, mint egy gömb alakú elsődleges implóziós töltet esetében.
Miközben a gömbszimmetrikus szimuláció egydimenziós, addig egy axiálisan szimmetrikus tojás alakú test szimulációja kétdimenziós.
Mivel a szimulációk minden dimenziót diszkrét szegmensekbe osztanak, így amennyiben egy egydimenziós szimuláció például csak 100 pontot tartalmaz, addig ugyanaz a hasonlóan pontos kétdimenziós szimuláció 10 000-et igényel, két nagyságrenddel többet.

További érdekesség, hogy a W88-as másodlagos termonukleáris töltete teljesen a Szovjet (layered cake) gömb alakú tervezési elveken alapult.


Próbáljuk akkor az eddigi ismereteink alapján “megtervezni” a W88 475kt hatóerejű töltetet.

Teljesen önkényesen az elsődleges implóziós töltetet 25kt hatóerejűnek veszem, így kevés DT gáz kell a működéséhez, legalább ritkábban kell cserélni a DT (Deutérium - Trícium) gáztartályt, ami nem hátrány egy atom tengeralattjáró által hordozott ballisztikus rakéta esetén.

A másodlagos termonukleáris töltet három összetevőjéből, ²³⁵U (urán-235 izotóp) sparkplug, LiD (Lítium Deuterid) fúziós üzemanyag, és az ²³⁸U (urán-238 izotóp) tartály, a LiD általában a fúziós töltet hatóerejének 20..40%-ért szokott felelni, vegyük ezt most egyharmadnak (150kt).
Mivel a LiD hatóereje 50kt/kg, és általában 50%-os hatásfokkal ég el, így 150kt hatóerőhöz:
150kt / (50kt/kg · 50%) = 6kg LiD töltetre lesz szükségünk.

Az ²³⁵U (urán-235 izotóp) hasadása gyújtógyertyaként (sparkplug) indítja be a LiD Jetter ciklusát (hasadás – fúzió – hasadás – stb…) legyen ennek hatóereje mondjuk 100kt.
Mivel az ²³⁵U hatóereje 17kt/kg, és általában 98%-os hatásfokkal ég el a LiD jetter ciklusa alatt elért 25keV (275millió fok) hőmérsékleten, így 100kt hatóerőhöz:
100kt / (17kt/kg · 98%) = 6kg ²³⁵U töltetre lesz szükségünk.

A LiD Jetter ciklusa (hasadás – fúzió – hasadás – stb…) alatt keletkezett extra neutronok az ²³⁸U (urán-238 izotóp) – tartály hasadását idézik elő.
A hiányzó 200kt hatóerőhöz így számoljuk ki, hogy mekkora tömegű ²³⁸U tartályra lenne szükségünk.
Mivel az ²³⁸U hatóereje 17kt/kg, de általában csak 10%-os hatásfokkal hasad, így 200kt hatóerőhöz:
200kt / (17kt/kg · 10%) = 118kg ²³⁸U tartályra lesz szükségünk.

Az eddig számolt hatóerők és tömeg:
DT gázzal növelt hatóerejű implóziós plutónium töltet: 25kt, 20kg
²³⁵U hasadása gyújtógyertyaként (sparkplug): 100kt, 6kg
LiD Jetter ciklusa: 150kt, 6kg
²³⁸U tartály hasadása: 200kt, 118kg

W88 hatóereje: 25kt + 100kt + 150kt + 200kt = 475kt
W88 tömege: 20kg + 6kg + 6kg + 118kg = 150kg


Számoljuk ki, hogy a fent elképzelt termonukleáris másodlagos töltet beférne-e az Mk.5 MIRV jármű 50cm átmérőjű talpába…

6kg LiD töltet térfogata: 6kg / 0.8kg/dm³ = 7.5 dm³
6kg ²³⁵U töltet térfogata: 6kg / 19kg/dm³ = 0.3 dm³

A fenti alkotórészekből a másodlagos töltet átmérője:
V = (4/3 · R³ · π)
7.5dm³ + 0.3dm³ = 4/3 · R³ · π
R³ = 3/4 · V / π = 3/4 · 7.8dm³ / π = 1.86dm³
R = 1.23dm
D = 2 · R = 2.64dm = 26cm átmérő. (mint egy 12kg-os focilabda…)

A W-88 töltet hatásfoka (yield-to-weight ratio); 475kt / 150kg = 3.1 kt/kg
Kiszedi a héliumot a tríciumból.
 
T

Törölt tag 1945

Guest
Összefoglalás

Akkor most a sorozat végén, szaladjunk végig az eddig tárgyaltakon.

Urán

Az egyetlen bányászható mennyiségben a természetben jelenlévő hasadóanyag.

Egy tonna Pécsen kibányászott uránérc 1.2kg fémuránt tartalmazott.
A fémurán nagy részét az urán-238 izotópja alkotja, és csak 0.711%-a az urán-235 izotóp, vagyis a Pécsen kibányászott egy tonnányi uránércből mindössze 8.5g urán-235 izotóp nyerhető dúsítással.

SWU.jpg

Civil reaktor számára szükséges 4% dúsítási fok 6.25SWU/kg, 5%-os dúsítás 8.85SWU/kg, izotóp kutató reaktorok számára igényelt 20%-os dúsítás 45SWU/kg, míg fegyverminőségű 90%-os dúsítottságú urán előállításához 227SWU/kg (SWU - Separative Work Unit) dúsítási munka szükséges.


Zippe féle gázcentrifuga

A világon jelenleg kizárólagosan alkalmazott urándúsítási módszer a Szovjetunióban kifejlesztett Zippe féle gázcentrifugán alapul.
A módszerrel egységnyi dúsítási munka (SWU/kg) 50kWh energia fogyasztás mellett végezhető el, urán-hexafluorid (UF₆) gázon.
Jelenleg a világon ismert összes (IAEA – Nemzetközi Atomenergia ügyi Ügynökség számára bejelentett) urándúsítója ezt a módszert alkalmazza.

2019-05-14-16-11-51-Window2.jpg


Gázdiffúzió

Az Egyesült Államokban, Oak Ridge, Tennessee államban 1945 és 1954 között épült gázdiffúziós dúsító gyárkomplexum öt üzeme a nyolcvanas évek végéig termelt.
A módszerrel egységnyi dúsítási munka (SWU/kg) 2500kWh energia fogyasztás mellett volt végezhető, urán-hexafluorid (UF₆) gázon.

70-K-25.jpg


A Szovjetunió szintén megvizsgálta az eljárást, de a Zippe féle gázcentrifugát hatékonyabbnak találta.


Elektromágneses izotóp-szeparáció

Az Egyesült Államokban, Oak Ridge, Tennessee államban 1943 és 1944 között megépült 17db dúsító 1152db Calutron-jában dúsított ²³⁵U Urán-235 izotópból épült a Hirosimára ledobott Little Boy bomba.
Az eljárás hatalmas energiafogyasztása, és több ezer operátor folyamatos figyelmét igénylő működése miatt 1946 végén megszüntették.

A Szovjetunió szintén megvizsgálta az eljárást, de a gázcentrifugát hatékonyabbnak találta.

Irak az öböl háború kitöréséig dolgozott egy elektromágneses izotóp szeparációs üzemen, mivel az IAEA akkoriban már komolyan monitorozta és tiltotta a gázcentrifugák előállításához szükséges alkatrészek nemzetközi kereskedelmét.


²³⁵U - Urán-235 izotóp

HEUranium-C.jpg


Láncreakcióhoz szükséges kritikus tömege 52kg ágyú típusú töltet esetén.

Miután egy neutron felhasítja az urán-235 izotópot, két új atommag, két neutron, és 180MeV magenergia jön létre.
n + ²³⁵U −> X + Y + n + n’ + (180 MeV)

Elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 17kt/kg
Fegyverminőségű ²³⁵U előállítási költsége a Manhattan Terv alatt gázdiffúzióval; 180’000$/kg (2018-as USD)
Fegyverminőségű ²³⁵U előállítási költsége Zippe féle gázcentrifugával; 60’000$/kg (2018-as USD)

Little Boy ágyú típusú töltet hatóereje ~16kt volt, 84.5%-osan dúsított, 64kg-os töltettel.
Hatásfoka; 16kt / (64kg · 17kt/kg) = 1.5%
Az Egyesült Államok által Hirosimára ledobott Little Boy bombán kívül egyedül Dél Afrika gyártott ebből a típusból.

Implóziós töltet esetén a kritikus tömeg 25kg, a számított hatóerő 22kt.
Hatásfoka; 22kt / (25kg · 17kt/kg) = 5.2%
Mivel implóziós urán bombát a legegyszerűbb és legolcsóbb előállítani gázcentrifuga alkalmazásával, a feltörekvő atomhatalmak (Pakisztán, India, Irán, Irak, Észak Korea) szinte biztos hogy dolgoznak rajta.

Termonukleáris töltet gyújtójaként (sparkplug) alkalmazva, a fúziós töltet (D² vagy ⁶LiD) égésének 25keV (275 millió fok) hőmérsékletén az ²³⁵U 98%-os hatásfokkal képes energiát termelni.


²³⁸U - Urán-238 izotóp

A természetes uránfém több mint 99%-át alkotja, nagy mennyiségben rendelkezésre áll, és emiatt olcsó.
Ára; 50$/kg (2018-as USD)

Láncreakciót nem képes fenntartani, viszont más termonukleáris reakciók (D² vagy ⁶LiD) által megtermelt neutronok képesek hasadását előidézni, ekkor elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 17kt/kg
A fentiek miatt fúziós bombák másodlagos töltetét általában urán-238 tartályba/héjba építik, ahol megközelítőleg 10%-os hatásfokkal hasad.


²³⁹Pu – Plutónium

Plutonium-ring.jpg


Grafit vagy nehézvíz moderálású reaktorban lehet előállítani, természetes urán, neutronnal való bombázásával.
Az így besugárzott anyag rendkívül radioaktív, és csak 0.025% arányban tartalmaz plutónium-239 izotópot, amit bonyolult és veszélyes kémiai izotóp szeparációval lehet elválasztani.

Egy 2500MW hő teljesítményű reaktor, évente 257kg plutóniumot tud megtermelni.
Érintésre a plutónium meleg (~40 °C), nyugalmi állapotában 2.4W hőt termel kilogrammonként.

Láncreakcióhoz szükséges kritikus tömege 10kg.

Ágyú típusú töltet nem készíthető belőle, mivel jelentős százalékban tartalmaz ²⁴⁰Pu izotópot, ami a kritikus tömeg elérése előtt (és csak töredék % hatásfokkal) robbanna.

Elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 17kt/kg
Fegyverminőségű ²³⁹Pu előállítási költsége nehézvizes reaktorban; 1’000’000$/kg (2018-as USD)

Implóziós bombában (Trinity – 18.6kt, Fat Man – 21kt, Crossroads – 23kt, RDSz-1 – 20kt) 6.19kg plutónium 18.6..23kt hatóerőt ért el,
hatásfoka így 18.6kt..23kt / (6.19kg · 17kt/kg) = 17.8%..21.8%

Termonukleáris töltet gyújtójaként (sparkplug) alkalmazva, a fúziós töltet (D² vagy ⁶LiD) égésének 25keV (275 millió fok) hőmérsékletén a ²³⁹Pu 98%-os hatásfokkal képes energiát termelni.


T – Trícium, (³H - Hidrogén-3 izotópja)


Nehézvíz moderálású reaktorban lehet előállítani, természetes Lítium neutronnal való bombázásával.
Egy 2500MW hő teljesítményű reaktor, évente 7kg tríciumot tud megtermelni.

A Trícium radioaktív gáz, évente 5%-a elbomlik Hélium-3 izotóppá, és mindössze 12 év a felezési ideje.

Elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 0.08kt/g
T előállítási költsége; 35’000$/g (2018-as USD)

Felhasználása DT (Deutérium-Trícium) gázkeverék formájában, plutónium implóziós bomba magjába pumpálva történik.
Korszerű implóziós, DT gázzal növelt hatóerejű (boosted) töltetben 4kg plutónium magba engedett DT gáz mennyiségének (2g..10g) függvényében 10kt..50kt hatóerőt képes létrehozni a Deutérium és Trícium fúziója alatt létrejövő extra neutronok által hasított plutónium energia-felszabadításával.
T + D −> n + 4He + (17.6 MeV)

A fenti fúzió jellemző hatásfoka; 50%


D – Deutérium, (²H Hidrogén-2 izotópja)

Deuterium-oxide-Norsk-By-Alchemist-hp-talk-www-pse-mendelejew-de-Own-work-FAL-via-Wikimedia-Commons.jpg


A nehézvíz D₂O jelentős mennyiségben áll rendelkezésre a természetben, felhasználják plutónium és trícium szaporító reaktorokban.
Girdler-szulfid eljárással állítják elő, Hidrogén-szulfid gáz felhasználásával.

Elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 80kt/kg
D² előállítási költsége; 500$/kg (2018-as USD)

Folyékony halmazállapotúra hűtött D² Deutériumot alkalmaztak az Ivy Mike kísérletnél, ahol háromszázszoros sűrítésen (χ=300) 25%-os hatásfok mellett égett el.
D + D −> p + T + (4.0 MeV)
T + D −> n + 4He + (17.6 MeV)
Két Deutérium atommag fúziója után először egy Trícium atom keletkezett, ami újabb fúzióra lépett egy Deutérium atommaggal.
A fenti reakció után keletkezett extra neutron, a fúziós töltetet körbevevő ²³⁸U természetes urán tartályban hasadást indított, ami a teljes kísérlet energia felszabadulásának háromnegyedét okozta.

D₂ gáz állapotában tríciummal keverve (DT gáz) használják növelt hatóerejű (boosted) implóziós töltetben, illetve LiD üzemanyag összetevőként a termonukleáris töltetekben.


⁶LiD - Lítium Deuterid

LiHcrack.jpg


A természetben található Lítium 92.5%-át a Lítium-7 izotóp teszi ki, és csak 7.4% a Lítium-6 izotóp, aminek elválasztására ipari méretekben egyedül a higany oszlop (COLEX) elektrokémiai eljárás alkalmazható, ami jelentős környezet szennyezéssel jár.
Durva becslésem szerint az USA 500 tonna LiD előállításához 10’000 tonna higanyt használt fel.

A ⁶LiD Lítium Deuterid-ot lítium-6 izotóp fém, deutérium gázzal való kezelésével állítják elő, 600 °C feletti hőmérsékleten.

A ⁶LiD Jetter ciklusa alatt, egy ⁶Li Lítium-6 izotópot neutron hasít fel, majd az így keletkező Trícium atom fúziónál a ⁶LiD maradék Deutérium atomjával…
n + ⁶Li −> T + ⁴He + (4.8 MeV)
T + D −> ⁴He + n + (17.6 MeV)
… a fenti fúziós reakció után egy újabb neutron keletkezik, és a ciklus ismétlődik...

⁶LiD Jetter ciklus elméleti hatóereje (100% hatásfokon); 50kt/kg
⁶LiD előállítási költsége; 25’000$/kg (2018-as USD)

Az elsődleges implóziós plutónium töltet röntgen sugárzása által plazmává alakított polisztirol összenyomja a ⁶LiD töltetet, aminek hatóereje 50%-os hatásfok mellett ég el.
A neutronok egy része további hasadást okoz a másodlagos töltetet körbevevő urán tartályban.
 
T

Törölt tag 1945

Guest
Ha szeretnétek mélyebben belemerülni a fenti témában, a felhasznált és továbbolvasásra érdemes források...

Энциклопедия XXI век. Оружие и технологии России
Том 14 - Ядерный оружейный комплекс
Under supervision of the Defense Minister of the Russian Federation,
Sergei Ivanov
2007 Moscow

Gas Centrifuge Theory and Development: A Review of U.S. Programs
Princeton University, Princeton, NJ, USA
R. Scott Kemp
2009

The History of the Gas Centrifuge and Its Role in Nuclear Proliferation
Mechanical & Aerospace Engineering University of Virginia
Houston Wood, Professor
2010

Az uránérc bányászatától az atomerőművi felhasználásig
Paksi Atomerőmű
László Orsolya
http://www.atomeromu.hu/hu/Documents/Az_uranerc_banyaszatatol_az_atomeromuvi_felhasznalasig.pdf

Правда о «Кузькиной матери»
Посвящается 60-летию Российского Федерального Ядерного Центра,
ВНИИ технической физики имени ака демика Е. И. Забабахина
В. Д. Кирюшкин
2015

Nuclear Weapons of the United States
James N. Gibson
1996

Iran’s Nuclear Program: Status
Congressional Research Service
Updated April 1, 2019

Sources of Tritium
OAK RlDGE NATIONAL LABORATORY
Oak Ridge, Tennessee 37830
J. E. Phillips, C. E. Easterly
December 1980

Castle Bravo: Fifty years of legend and lore
A Guide to Off-Site Radiation Exposures
Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico
Thomas Kunkle
January 2013

HISTORICAL OUTLINE ON THE QUESTION OF SWISS NUCLEAR ARMAMENT
Jurg Stüssi-Lauterberg
December 31, 1995

The physical principles of thermonuclear explosives, inertial confinement fusion, and the quest for fourth generation nuclear weapons
Independent Scientific Research Institute
Box 30, CH-1211 Geneva-12, Switzerland
Andre Gsponer and Jean-Pierre Hurni
January 20, 2009

TIME Magazine
February 14, 2005

AZ ATOMBOMBA TÖRTÉNETE
Richard Rhodes
2013

:cool:
 

jOkA

Well-Known Member
2017. november 7.
402
635
93
Ha szeretnétek mélyebben belemerülni a fenti témában, a felhasznált és továbbolvasásra érdemes források...

Энциклопедия XXI век. Оружие и технологии России
Том 14 - Ядерный оружейный комплекс
Under supervision of the Defense Minister of the Russian Federation,
Sergei Ivanov
2007 Moscow

Gas Centrifuge Theory and Development: A Review of U.S. Programs
Princeton University, Princeton, NJ, USA
R. Scott Kemp
2009

The History of the Gas Centrifuge and Its Role in Nuclear Proliferation
Mechanical & Aerospace Engineering University of Virginia
Houston Wood, Professor
2010

Az uránérc bányászatától az atomerőművi felhasználásig
Paksi Atomerőmű
László Orsolya
http://www.atomeromu.hu/hu/Documents/Az_uranerc_banyaszatatol_az_atomeromuvi_felhasznalasig.pdf

Правда о «Кузькиной матери»
Посвящается 60-летию Российского Федерального Ядерного Центра,
ВНИИ технической физики имени ака демика Е. И. Забабахина
В. Д. Кирюшкин
2015

Nuclear Weapons of the United States
James N. Gibson
1996

Iran’s Nuclear Program: Status
Congressional Research Service
Updated April 1, 2019

Sources of Tritium
OAK RlDGE NATIONAL LABORATORY
Oak Ridge, Tennessee 37830
J. E. Phillips, C. E. Easterly
December 1980

Castle Bravo: Fifty years of legend and lore
A Guide to Off-Site Radiation Exposures
Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico
Thomas Kunkle
January 2013

HISTORICAL OUTLINE ON THE QUESTION OF SWISS NUCLEAR ARMAMENT
Jurg Stüssi-Lauterberg
December 31, 1995

The physical principles of thermonuclear explosives, inertial confinement fusion, and the quest for fourth generation nuclear weapons
Independent Scientific Research Institute
Box 30, CH-1211 Geneva-12, Switzerland
Andre Gsponer and Jean-Pierre Hurni
January 20, 2009

TIME Magazine
February 14, 2005

AZ ATOMBOMBA TÖRTÉNETE
Richard Rhodes
2013

:cool:
Köszönjük!
 
T

Törölt tag 1586

Guest
Akkor most a sorozat végén, szaladjunk végig az eddig tárgyaltakon.
Esetleg plusz egy rész
- a neutron bombákról?
Hogy tolják el a bombából felszabaduló energiát a neutron sugárzás felé?
- a kobalt bombákról?
Miért hívják ezeket végítélet fegyvernek? Hogy tud pár száz kiló kobalt olyan kiterjedt radioaktív szennyezést produkálni?
 
T

Törölt tag 1945

Guest
Esetleg plusz egy rész
- a neutron bombákról?
Hogy tolják el a bombából felszabaduló energiát a neutron sugárzás felé?
- a kobalt bombákról?
Miért hívják ezeket végítélet fegyvernek? Hogy tud pár száz kiló kobalt olyan kiterjedt radioaktív szennyezést produkálni?

Hát ha továbbra is fennáll az érdeklődés, akkor inkább a 4. generációs atomfegyverek lehetőségeiről írok majd valamikor...
 
T

Törölt tag 1945

Guest
Nukleáris fegyverek generációi

Az 1., 2., 3. (stb…) fázisú atomfegyver besorolás helyett, szerencsésebb generációs felosztást alkalmazni.


1, Az első generáció

Az első generációba három típus tartozik, mindegyik tisztán ²³⁵U Urán-235, vagy ²³⁹Pu Plutónium töltettel rendelkezik, és tisztán hasadási reakciót alkalmaz.

1.1, Ágyú típusú ²³⁵U Urán-235 hasadási töltet
Ilyenek voltak a Little Boy, illetve a Dél Afrika által gyártott töltetek.

2019-05-04-09-40-56-Window.jpg


1.2, Implóziós ²³⁵U Urán-235 hasadási töltet
Amint azt a Svájciak is kiszámolták, ez a fegyver típus a legolcsóbban és legegyszerűbben előállítható egy kis ország számára.
Feltételezhetően az összes harmadik világbeli atomhatalom (India, Pakisztán, Észak Korea) rendelkezik vele.
Svájcon kívül, Líbia, Irak, és Irán (esetleg még Brazília) is ilyen típusú fegyver előállításán dolgozott.

c203ecf5-e64f-417e-9af6-f3d9f1f9fe13.jpg


1.3 Implóziós ²³⁹Pu Plutónium hasadási töltet
Trinity
, Fat Man, RDSz-1 az első sorozatban gyártott Amerikai és Szovjet fegyverek ezen a típuson alapultak.

HD-4-G-053-10540204545.jpg



2, Második generáció

Az második generációba is három típus tartozik, mindegyik fúziós reakciót is alkalmaz.

2.1 Növelt hatóerejű (Boosted) Implóziós ²³⁹Pu Plutónium töltet
Az implózió előtti pillanatban a Plutónium magba pumpált DT (Deutérium-Trícium) gáz fúziója alatt keletkezett neutronok, javítják a plutónium töltet hasadásának hatásfokát.
A hatóerőt a magba pumpált DT gáz mennyiségével szabályozzák.
Az összes a nagyhatalom (és Izrael) által használt állítható hatóerejű (Dial-a-Yield) töltet száz kilotonna körüli hatóerőig ezen a típuson alapul.

DSC-6731.jpg



2.2 Deutérium fúzióján alapuló töltet
Elsődleges implóziós hasadási töltet röntgensugárzása által plazma állapotba került polisztirol hab által összenyomott cseppfolyósra hűtött Deutérium fúziója közben keletkezett neutronok a természetes urán tartály hasadását idézik elő.

Egyedül az Ivy Mike kísérletben alkalmazták.

Ivy-Mike-Countdown-and-detonation-mp4-snapshot-01-11-2019-05-20-20-55-43.jpg



2.3 ⁶LiD Lítium-Deuterid Jetter ciklusán alapuló töltet
Elsődleges hasadási töltet röntgensugárzása által plazma állapotba került polisztirol hab által összenyomott ⁶LiD Lítium-Deuterid Jetter ciklusa (hasadás és fúzió váltakozása) közben keletkezett neutronok a természetes urán tartály hasadását idézik elő.
A világ összes száz kilotonna fölötti hatóerejű atomfegyvere ilyen típusú.
Castle Bravo, B-28, W-78, W-88

W78-MK12-A-RV-Minuteman-III.jpg


3, A harmadik generáció
A harmadik generáció töltetei, alapvetően a második generáció két legelterjedtebb (2.1 és 2.3) típusának speciális céllal módosított változatai.

3.1 Növelt sugárzású töltet (ERW — Enhanced Radiation Warhead)
Ez az amit a sajtó tévesen “neutron bombának” nevez.

Neutron-Bomb.jpg


A harmadik generáció egyetlen típusa, amit több ország is rendszeresített, illetve párszáz példánya a mai napig is rendszerben áll.
Amerika, Szovjetunió, Franciaország, Kína és Izrael is dolgozott rajta.
Az USA már kivonta ERW tölteteit, Franciaország és Kína a sikeres kísérletek után nem is rendszeresítette azokat.
Jelenleg Oroszország (és tán Izrael) tart rendszerben ERW töltetet.

A harmadik generáció többi típusai, korlátozott katonai alkalmazhatóságuk/előnyeik miatt nem is kerültek rendszeresítésre.

3.2 Csökkentett sugárzású töltet (SRW – Suppressed Radiation Warhead)
3.3 Csökkentett kiszóródású töltet (RRR —Reduced Residual Radiation)
3.4 Elektromágneses impulzust fokozó töltet (EMP— enhanced ElectroMagnetic Pulse)



4, A negyedik generáció

Ide tartozik az összes jelenleg fejlesztett töltet típus, amelyik nem tartozik a Nemzetközi Atomcsend Egyezmény (CTBT - Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty) hatálya alá.
 
T

Törölt tag 1945

Guest
Növelt áthatoló sugárzású töltet (ERW — Enhanced Radiation Warhead)

Az atomfegyverek harmadik generációjából egyedül a növelt áthatoló sugárzású töltet (ERW — Enhanced Radiation Warhead) került rendszeresítésre, illetve áll jelenleg is rendszerben.
Ez az amit a sajtó teljesen tévesen “neutron bombának” nevez, ami hasonló szintű marhaság mint amikor egy repülőt “láthatatlannak” hívnak.
Amint azt eddig is láttuk, minden atomfegyver működésében a neutronok okozta hasadás, vagy fúzió után létrejövő neutronok játszanak szerepet a láncreakció fenntartásában.

2019-06-06-14-53-10-Window.jpg

Áthatoló sugárzástól sérültek aránya százalékban, második generációs Plutónium töltet hatóerejének függvényében.

Látható hogy egy 1kt hatóerejű “hagyományos” Plutónium töltet robbanásának esetén, a várható sérültek 85%-a sugárzás, és csak 15%-a a hőhatás illetve lökéshullám áldozata.
100kt hatóerő esetén annyival nagyobb a lökéshullám és a hőhatás, hogy az áthatoló sugárzás által érintettek száma akik az előbbi kettő hatást túlélik 0%.

Egy 1kt hatóerejű Plutónium töltet áthatoló sugárzása várhatóan 800..1000m távolságon belül okoz sérülést, nyíltan elhelyezkedő személyi állomány esetén.

Növelt sugárzású (ERW - Enhanced Radiation Warhead) töltet készítésének célja, hogy a fenti ~1km távolságot megnöveljék.
Az ERW töltet technikailag szintén egy implóziós plutónium töltetet, amit neutron reflektor (természetes urán) helyett egy neutron sokszorozó héjjal vesznek körbe.


A korábban neutron forrásként említett Berillium például megfelelhet neutron sokszorozó héjnak, lásd a lenti reakciót, és a fenti videót.

⁹Be + n -> 2 · (⁴He) + 2 · n
⁹Be + ⁴He -> ¹²C + n

Mivel a fenti reakcióval a gyakorlatban minden neutront 2¼ szeresére lehet sokszorozni, így az áthatoló sugárzás távolságát √2¼ = 1.5 másfélszeresére lehet növelni.
Berillium alkalmazásával egy 1kt hatóerejű növelt sugárzású (ERW - Enhanced Radiation Warhead) Plutónium töltet áthatoló sugárzása várhatóan 1200..1500m távolságon okoz sérülést, nyíltan elhelyezkedő személyi állomány esetén.


W66 növelt sugárzású (ERW - Enhanced Radiation Warhead) töltet

Növelt sugárzású (ERW - Enhanced Radiation Warhead) töltet alkalmazása először az interkontinentális ballisztikus (ICBM) atomrakéták elhárításánál merült fel.

Ha visszaemlékszünk, a LiD Jetter ciklusának beindításához azt több-százszorosára össze kell préselni.
Az összepréseléshez urán tartályt, hengert vagy héjat alkalmaznak, melynek harmadik fázisban a LiD Jetter ciklus alatt megtermelt neutronok által okozott hasadása, jelentősen hozzájárul a töltet hatóerejéhez.

Ha a fenti másodlagos LiD töltet urán tartályát kívülről megszórjuk nagy-energiájú neutronokkal, akkor abban szintén megindul egy minimális hasadási reakció ami várhatóan szétdobja a teljes töltetet mintegy hatástalanítva azt.

Martin-Marietta-Sprint-ABM-4-S.jpg


Mivel ERW töltet alkalmazása esetén bőven 1 kilométeres mellélövés is beindítja a beérkező atomtöltet hatástalanítását, így az első rendszeresített W66 ERW töltet a parancsközlő távirányítású Sprint ABM rakétára került…

lM8uR.jpg


… illetve a Moszkva körül a mai napig is rendszerben álló szovjet/orosz megfelelőjére, a PRSz-1 –re.


W79 (mod.0)
növelt áthatoló sugárzású (ERW - Enhanced Radiation Warhead) gránát

Második ötlet az ERW töltet alkalmazására, a sűrűn beépített Nyugat Németország Varsói Szerződés által tervezett lerohanásának megállítására tervezte bevetni.
Az 1kt hatóerő által okozott csekély fizikai rombolást ellensúlyozta volna a növelt áthatoló sugárzás által okozott veszteségek.

2019-05-31-22-02-04-Nuclear-Weapons-of-the-United-States-pdf-Adobe-Acrobat-Reader-DC.jpg

203mm-es M753 rakéta-póthajtású gránát W79 (mod.0) ERW töltettel

Az M753 gránátból 1981 és 1985 között 325db készült.

M1A1.jpg


A szovjet harckocsikon 85-ben megjelent neutron elnyelő réteg, illetve a DU páncélzattal erősített M1A1HA Abrams harckocsi rendszeresítése az amúgy is nehézkesen alkalmazható M753 ERW gránátok nyugati alkalmazását a továbbiakban önveszélyessé tette, így 1994-ig az összes ERW gránátot kivonták a rendszerből.

2019-05-31-22-02-47-Nuclear-Weapons-of-the-United-States-pdf-Adobe-Acrobat-Reader-DCb.jpg

203mm-es M753 rakéta-póthajtású gránát szállítókonténerében, rádiógyújtójával szerelt bevethető állapotában, illetve biztosított állapotában programozható rádiógyújtója nélkül

IMG-8674.jpg

100kg-os M753 rakéta-póthajtású gránát a túlnyomásos szállítókonténerében

A két nagyhatalmon kívül Franciaország, Kína és Izrael is dolgozott rajta.
Az USA már kivonta ERW tölteteit, Franciaország és Kína a sikeres kísérletek után nem is rendszeresítette azokat.
Jelenleg Oroszország (és tán Izrael) tart rendszerben ERW töltetet.
 
M

molnibalage

Guest
Ha a fenti másodlagos LiD töltet urán tartályát kívülről megszórjuk nagy-energiájú neutronokkal, akkor abban szintén megindul egy minimális hasadási reakció ami várhatóan szétdobja a teljes töltetet mintegy hatástalanítva azt.


Mivel ERW töltet alkalmazása esetén bőven 1 kilométeres mellélövés is beindítja a beérkező atomtöltet hatástalanítását, így az első rendszeresített W66 ERW töltet a parancsközlő távirányítású Sprint ABM rakétára került…


… illetve a Moszkva körül a mai napig is rendszerben álló szovjet/orosz megfelelőjére, a PRSz-1 –re.
Whoa. Jól értem, hogy a rakéta úgy működik, hogy a robbanófej által generált sugárzás annyira erős, hogy részben elműködteti a bejövő nukleáris robbanófejet és ettől válik működésképtelenné azt?

A szovjet harckocsikon 85-ben megjelent neutron elnyelő réteg, illetve a DU páncélzattal erősített M1A1HA Abrams harckocsi rendszeresítése az amúgy is nehézkesen alkalmazható M753 ERW gránátok nyugati alkalmazását a továbbiakban önveszélyessé tette, így 1994-ig az összes ERW gránátot kivonták a rendszerből.
Gerjesztené az U238-at a páncélban?
 
  • Tetszik
Reactions: Rotten878
T

Törölt tag 1945

Guest
Whoa. Jól értem, hogy a rakéta úgy működik, hogy a robbanófej által generált sugárzás annyira erős, hogy részben elműködteti a bejövő nukleáris robbanófejet és ettől válik működésképtelenné azt?

Igen.

Gerjesztené az U238-at a páncélban?

Hehehe...

CC.jpg


... gerjeszteni maximum S. Ilonka volt képes a kivonuló szovjet harckocsikat.
:D

Egy neutron leginkább hasítani tudja a DU páncél atommagjait.

n + ²³⁸U −> X + Y + n + n’ + (180 MeV)

A fenti hasadási folyamatban nem is annyira a keletkezett energia (180 MeV) mennyisége számottevő (nem fog a harckocsi tornya felrobbanni), hanem a keletkezett különféle "X + Y" durván radioaktív hasadási termékek, amik miatt a harckocsiban élőlény egy jó darabig nem tartózkodhat.
 

Celebra

Well-Known Member
2017. április 7.
5 514
2 544
113
Igen.



Hehehe...

CC.jpg


... gerjeszteni maximum S. Ilonka volt képes a kivonuló szovjet harckocsikat.
:D

Egy neutron leginkább hasítani tudja a DU páncél atommagjait.

n + ²³⁸U −> X + Y + n + n’ + (180 MeV)

A fenti hasadási folyamatban nem is annyira a keletkezett energia (180 MeV) mennyisége számottevő (nem fog a harckocsi tornya felrobbanni), hanem a keletkezett különféle "X + Y" durván radioaktív hasadási termékek, amik miatt a harckocsiban élőlény egy jó darabig nem tartózkodhat.
Hasadóanyaggyártáshoz.Annó,ha emlékeim nem csalnak,a nátriumhűtéses gyors szaporitóreaktoroktol tartottak,hogy az áramtermelésben való elterjedésük az atomfegyver elterjedését is megkönnyittik az általuk termelt Pu révén.Ez is fals jóslatnak bizonyult?
 
M

molnibalage

Guest
https://index.hu/kulfold/2019/07/10...omolec_szovjet_atomtengeralattjaro_roncsanal/
Hmmm...
Nem értem a tamtam okát.
A linkelt cikkhez érdemes lenne hozzáfűzni némi referenciát is, hogy értelmezni lehessen, meg kérdés, hogy jól értem-e.


A sugárzó anyagok nagy része csak akkor káros, ha bekerül az emberi szervezetbe. Ha az emberi testen kívülről jön akár az alfa akár a beta bomlásból a sugárzás a 100 Bq/l dózis az olyan értelmezhetetlenül alacsony, mint puszta környezeti terhelés, hogy az nem veszélyes. Az emberi test saját radioaktív sugárterhelése 5000 Bq táján van egy átlagos 70 kg-os testtömeg esetén.
https://hps.org/publicinformation/ate/faqs/faqradbods.html

Ahhoz, hogy környezeti terhelésként bármiféle veszély számítása jöjjön kb. 1 milliárd Bq/m2 nagyságrendről van szó. Ehhez képest még a 100 Bq/l dózis is semmi, ha az ember kiszámítja, hogy mennyi 1 liter víz felülete.

1 l = 1 dm3, tehát 0,1 m élhosszúságú kocka. A kockának van hat oldala. Ez 6*0,1*0,1 = 0,06 m2, ennél is 60 millió Bq táján lehetne kezdeni izgulni. Tehát, ha ez tengervíz egy pocsolya lenne a felszínen, akkor sem lenne semmi, mert ez 100 Bq/l egy vicc.
Ebben videóban erről is szó esik, érdemes az egészet végignézni.

A probléma akkor kezdődik, ha az ember rendszeresen adott radioaktív izotóppal szennyezett vizet iszik, mert akkor ez erre rakódik rá és épül be a szervezetbe egyes izotóp, mint a jód-131 (I-131) és a stroncium-90, tehát nap, min nap csak felhalmozódik az emberben és az.
(Ami még veszélyes a cézium-137.)

A lenti oldalakon látható, hogy egyes nukleotidok határértéke között több ezerszeres eltérés is lehet.
http://www.simplyinfo.org/?page_id=5680
https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/GDW9rev1and2.pdf

Az indexes cikkben nem derül ki, hogy milyen izotóp okozza a 100 Bq/l értéket...
De még, ha ez igaz is lenne és az ember lemerülne és inna a tengervízből 1 litert még akkor sem történne nagy valószínűséggel semmi baj, már ha iható lenne a tengervíz...

Mivel a tengeralattjáró 1600 méter mélyen fekszik és a halászott halak azok nem ilyen mélyen élnek, ezért ennek az emberre gyakorolt hatása 0. Ráadásul a víz keveredik, ezért erősen hígul. Még ideális keveredés esetén is köbösen, tehát, ha a tengeralattjárótól mondjuk 5 méter távolságban ennyi, akkor 50 méterre mennyire hígul fel?
Néhány száz méter távolságban a koncentráció értelmezhetetlenül alacsony Bq/l érték jön ki. Akár meg is lehetne inni a vizet, ha iható lenne.

Vagy én nem értek valamit?