Atomwaffendesign

Die ersten medizinischen und ineffizienten nuklearen explosiven Geräte stellten die grundlegenden Bausteine ​​aller zukünftigen Waffen dar. Abgebildet ist das Gadget Gerät wird für den ersten vorbereitet Nukleartest, Dreieinigkeit.

Atomwaffenentwürfe sind physikalische, chemische und technische Arrangements, die das Physikpaket verursachen^[1] von a Nuklearwaffe Detonatieren. Es gibt drei vorhandene grundlegende Designtypen:

• reine Spaltwaffen, Die einfachsten und am wenigsten anspruchsvollsten waren die ersten Atomwaffen, die bisher der einzige Typ waren, der jemals in der Kriegsführung verwendet wurde (von den Vereinigten Staaten auf Japan während Zweiten Weltkrieg).
• Erhöhte Spaltwaffen Erhöhen Sie die Erhöhung über die des Implosionsdesigns hinaus, indem Sie kleine Mengen an Fusionsbrennstoff verwenden, um die Spaltkettenreaktion zu verbessern. Die Steigerung kann die Spaltergieausbeute der Waffe mehr als verdoppeln.
• staged thermonuclear weapons sind im Wesentlichen Arrangements von zwei oder mehr "Phasen", meistens zwei. Die erste Stufe ist normalerweise eine verstärkte Spaltwaffe wie oben (mit Ausnahme der frühesten thermonukleären Waffen, die stattdessen eine reine Spaltwaffe verwendeten). Seine Detonation lässt sie intensiv mit Röntgenstrahlung glänzen, die die zweite Stufe beleuchtet und implodiert, die mit einer großen Menge an Fusionbrennstoff gefüllt ist. Dies setzt eine Sequenz von Ereignissen in Bewegung, was zu einem thermonuklearen oder Fusion führt, Brand. Dieser Prozess bietet potenzielle Renditen bis zu Hunderte Male denen von Spaltwaffen.^[2]

Ein vierter Typ, Reine Fusionswaffen, sind eine theoretische Möglichkeit. Solche Waffen würden weit weniger radioaktive Nebenprodukte produzieren als aktuelle Designs, obwohl sie eine große Anzahl von Neutronen veröffentlichen würden.

Reine Spaltungswaffen waren historisch gesehen der erste Typ, der durch neue Atommächte gebaut wurde. Große Industriezustände mit gut entwickelten nuklearen Arsenalen haben zweistufige thermonukleäre Waffen, die die kompakteste, skalierbarste und kostengünstigste Option sind, sobald die erforderliche technische Basis und industrielle Infrastruktur gebaut sind.

Die meisten bekannten Innovationen im Atomwaffendesign stammten aus den USA, obwohl einige später von anderen Staaten unabhängig entwickelt wurden.^[3]

In frühen Nachrichtenkonten wurden reine Spaltungswaffen als Atombomben bezeichnet oder A-Bomben und Waffen mit Fusion wurden genannt Wasserstoffbomben oder H-Bomben. Praktiker der Nuklearpolitik bevorzugen jedoch die Begriffe nuklear bzw. thermonuklear.

Kernreaktionen

Die Kernspaltung trennt oder spaltet schwerere Atome zu leichteren Atomen. Kernfusion kombiniert leichtere Atome, um schwerere Atome zu bilden. Beide Reaktionen erzeugen ungefähr eine Million Mal mehr Energie als vergleichbare chemische Reaktionen, was Kernbomben zu einer Million Mal leistungsfähiger macht als nicht nukleare Bomben, die ein französisches Patent im Mai 1939 behauptete.^[4]

In gewisser Weise sind Spaltung und Fusion entgegengesetzte und komplementäre Reaktionen, aber die Einzelheiten sind jeweils einzigartig. Um zu verstehen, wie Atomwaffen entwickelt werden, ist es nützlich, die wichtigen Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Spaltung und Fusion zu kennen. Die folgende Erklärung verwendet abgerundete Zahlen und Näherungen.^[5]

Fission

Wenn ein freies Neutron den Kern eines faltbaren Atoms mag wie Uranium-235 (²³⁵U) spaltet der Urankern in zwei kleinere Kerne, die Spaltfragmente bezeichnen, plus mehr Neutronen (für ²³⁵U drei so oft wie zwei; durchschnittlich 2,5 pro Spaltung). Die Spaltkettenreaktion in einer überkritischen Masse von Kraftstoff kann sich selbst tragend sein, da sie genügend überschüssige Neutronen erzeugt, um die Verluste von Neutronen auszugleichen, die der überkritischen Baugruppe entkommen. Die meisten von ihnen haben die Geschwindigkeit (kinetische Energie), die erforderlich ist, um neue FISSIONEN in benachbarten Uranernkern zu verursachen.^[6]

Der U-235-Kern kann sich in vielerlei Hinsicht teilen, vorausgesetzt, die Atomzahlen addieren 92 und die Atommassen fügen 236 hinzu (Uran plus das zusätzliche Neutron). Die folgende Gleichung zeigt eine mögliche Trennung, nämlich in Strontium-95 (⁹⁵Sr), Xenon-139 (¹³⁹Xe) und zwei Neutronen (n) plus Energie:^[7]

$oder mathrm {n} +180 \ \ mathhrm {mev}}$

Die sofortige Energieveröffentlichung pro Atom beträgt ungefähr 180 Millionen Elektronenvolt (Mev); d.h. 74 tj/kg. Nur 7% davon sind Gammastrahlung und kinetische Energie von Spaltneutronen. Die verbleibenden 93% sind die kinetische Energie (oder die Bewegungsergie) der geladenen Spaltfragmente, die voneinander wegfliegen, die von der positiven Ladung ihrer Protonen abgewehrt werden (38 für Strontium, 54 für Xenon). Diese anfängliche kinetische Energie beträgt 67 TJ/kg, was eine anfängliche Geschwindigkeit von etwa 12.000 Kilometern pro Sekunde verleiht. Die hohe elektrische Ladung der geladenen Fragmente verursacht viele unelastisch Coulomb -Kollisionen mit nahegelegenen Kernen, und diese Fragmente bleiben im Spalt der Bombe gefangen Grube und manipuliert bis ihre Bewegung in Hitze umgewandelt wird. Angesichts der Geschwindigkeit der Fragmente und der Mittlerer freier Weg Zwischen den Kernen in der Zusammenstellung des Druckbrennstoffs (für das Implosionsdesign) dauert dies etwa eine Millionstel einer Sekunde (eine Mikrosekunde). von Millionen von Grad Celsius.

Das ist heiß genug, um zu emittieren Schwarzkörperstrahlung im Röntgenspektrum. Diese Röntgenstrahlen werden von der umgebenden Luft absorbiert und erzeugen den Feuerball und die Explosion einer nuklearen Explosion.

Die meisten Spaltprodukte haben zu viele Neutronen, um stabil zu sein, so dass sie radioaktiv sind Beta -VerfallUmwandlung von Neutronen in Protonen durch Abwerfen von Beta -Partikeln (Elektronen) und Gammastrahlen. Ihre halbe Leben reichen von Millisekunden bis etwa 200.000 Jahre. Viele Zerfall in Isotope, die selbst radioaktiv sind, können von 1 bis 6 (durchschnittlich 3) Zerfällen erforderlich sein, um die Stabilität zu erreichen.^[8] Bei Reaktoren sind die radioaktiven Produkte der nukleare Abfall in verbrauchtem Kraftstoff. In Bomben werden sie zu radioaktivem Fallout, sowohl lokal als auch global.^[9]

In der Explodierbombe tragen die durch Spalt freigesetzten freien Neutronen etwa 3% der anfänglichen Spaltergie weg. Neutronenkinetische Energie trägt zur Explosionsenergie einer Bombe bei, jedoch nicht so effektiv wie die Energie durch geladene Fragmente, da Neutronen ihre kinetische Energie bei Kollisionen mit geladenen Kernen oder Elektronen nicht so schnell aufgeben. Der dominierende Beitrag von Spaltneutronen zur Macht der Bombe ist die Initiierung nachfolgender Fitionen. Über die Hälfte der Neutronen entkommen dem Bombenkern, aber der Rest schlägt zu ²³⁵U -Kerne führen dazu, dass sie in einer exponentiell wachsenden Kettenreaktion (1, 2, 4, 8, 16 usw.) spaltet. Ausgehend von einem Atom kann die Anzahl der FISSIONEN theoretisch hundertmal in einer Mikrosekunde verdoppeln, die das gesamte Uran oder Plutonium bis zu Hunderten von Tonnen durch das hundertste Glied in der Kette konsumieren können. In einer modernen Waffe enthält die Pit der Waffe in der Waffe 3,5 bis 4,5 Kilogramm Plutonium (7,7 bis 9,9 lb), und bei einer Detonation erzeugt etwa 5 bis 10 Kilotonnen TNT (21 bis 42 TJ), die die Spaltung von ungefähr 0,5 Kilogramm (1,1) darstellen (1,1 lb) von Plutonium.^[10][11]

Materialien, die eine Kettenreaktion aufrechterhalten können, werden genannt spaltbar. Die beiden in Atomwaffen verwendeten faltbaren Materialien sind: ²³⁵U, auch bekannt als als Hoch angereichertes Uran (HEU), Oralloy (oy) bedeutet Oak Ridge -Legierung oder 25 (die letzten Ziffern der Atomzahl, die für Uran 92 ist, und das Atomgewicht hier 235); und ²³⁹Pu, auch als Plutonium bekannt, oder 49 (von 94 und 239).

Uran's häufigste Isotop, ²³⁸U, spaltbar, aber nicht spaltbar, was bedeutet, dass sie keine Kettenreaktion aufrechterhalten kann ²³⁸U spisions. Die durch Fusion der schwere Wasserstoffisotope freigesetzten Neutronen Deuterium und Tritium Wille Spaltung ²³⁸U. Dies ²³⁸Die U-Spaltungsreaktion in der äußeren Jacke der Sekundärbaugruppe einer zweistufigen thermonuklearen Bombe erzeugt bei weitem den größten Bruchteil der Energieausbeute der Bombe sowie die meisten seiner radioaktiven Trümmer.

Für nationale Mächte, die in ein Atomwaffenrennen beteiligt sind, ist diese Tatsache von ²³⁸Die Fähigkeit von U, durch eine schnelle Abgabe durch thermonukleäre Neutronenbombardierung von zentraler Bedeutung. Die Pension und die Billigkeit von Bulk trockener Fusionsbrennstoff (Lithium -Deuterid) und ²³⁸U (ein Nebenprodukt der Urananreicherung) ermöglicht die wirtschaftliche Produktion von sehr großen nuklearen Arsenalen im Vergleich zu reinen Spaltwaffen, die die teuren ²³⁵U oder ²³⁹PU Brennstoffe.

Verschmelzung

Die Fusion produziert Neutronen, die Energie aus der Reaktion ablassen.^[12] Bei Waffen wird die wichtigste Fusionsreaktion als D-T-Reaktion bezeichnet. Unter Verwendung der Wärme und des Drucks von Spaltung, Wasserstoff-2 oder Deuterium (²D) Sicherungen mit Wasserstoff-3 oder Tritium (Tritium (³T), um Helium-4 zu bilden (⁴Er) plus ein Neutron (n) und Energie:^[13]

$oder$

Der Gesamtenergieausgang von 17,6 MeV ist ein Zehntel davon mit Spaltung, aber die Zutaten sind nur ein Fünfzigste als massiv, sodass die Energieleistung pro Masse der Einheit ungefähr fünfmal so groß ist. In dieser Fusionsreaktion zeigt 14 der 17,6 MeV (80% der in der Reaktion freigesetzten Energie) als kinetische Energie des Neutrons, was keine elektrische Ladung hat und fast so massiv ist wie die Wasserstoffkerne, die es erzeugt haben. kann der Szene entkommen, ohne ihre Energie zurückzulassen, um die Reaktion aufrechtzuerhalten-oder um Röntgenstrahlen für Explosion und Feuer zu erzeugen.

Der einzige praktische Weg, um den größten Teil der Fusionsenergie zu erfassen, besteht darin, die Neutronen in einer massiven Flasche schweres Material wie Blei, Uran oder Plutonium zu fangen. Wenn das 14 -MeV -Neutron von Uran erfasst wird (von beiden Isotopen; 14 MeV ist hoch genug, um beide zu spalten ²³⁵U und ²³⁸U) oder Plutonium, das Ergebnis ist die Spaltung und die Freisetzung von 180 MeV Spaltenergie, die den Energiemittel zehnfach multiplizieren.

Für den Gebrauch von Waffen ist die Spaltung erforderlich, um mit der Fusion zu beginnen, die Fusion aufrechtzuerhalten und die Energie, die die Fusionsneutronen getragen haben, erfasst und multipliziert. Im Falle einer Neutronenbombe (siehe unten) gilt der zuletzt erwähnte Faktor nicht, da das Ziel darin besteht, die Flucht von Neutronen zu erleichtern, anstatt sie zu verwenden, um die rohe Kraft der Waffe zu erhöhen.

Tritiumproduktion

Eine wesentliche nukleare Reaktion ist diejenige, die schafft Tritium, oder Wasserstoff-3. Tritium wird auf zwei Arten verwendet. Zunächst wird reines Tritiumgas zur Platzierung in den Kernen von gestärkten Spaltungsgeräten erzeugt, um ihre Energieerträge zu erhöhen. Dies gilt insbesondere für die Spaltvorwahlen von thermonukleären Waffen. Der zweite Weg ist indirekt und nutzt die Tatsache aus vor Ort Wenn diese Neutronen mit den Lithiumkern in der Lithium -Deuterid -Kraftstoffversorgung der Bombe kollidieren.

Elementares Gas -Tritium für Spaltvorwahlen wird ebenfalls durch Bombardieren hergestellt Lithium-6 (⁶Li) mit Neutronen (n), nur in einem Kernreaktor. Dieses Neutronenbombardieren führt dazu, dass sich der Lithium-6 Helium-4 (⁴Er) und ein Triton (³T) und Energie:^[13]

$oder$

Die Neutronen werden vom Kernreaktor ähnlich der Produktion von Plutonium geliefert ²³⁹PU von ²³⁸U -Ausgangsmaterial: Zielstäbe der ⁶LIS-Futtermittel sind um einen von Uran betriebenen Kern angeordnet und werden für die Verarbeitung entfernt, sobald berechnet wurde, dass die meisten Lithiumkerne in Tritium umgewandelt wurden.

Von den vier grundlegenden Arten von Atomwaffen verwendet die erste reine Spaltung die erste der drei oben genannten Kernreaktionen. Die zweite, fusionsgeschärfte Spaltung verwendet die ersten beiden. Der dritte zweistufige Thermonuklear verwendet alle drei.

Reine Spaltwaffen

Die erste Aufgabe eines Atomwaffendesigns ist es, a schnell zu montieren Superkritische Masse von FISSILILE (WACKON GRADE) Uran oder Plutonium. Eine überkritische Masse ist eine, bei der der Prozentsatz der von anderen benachbarten spalteten Kerne erfassten Spaltneutronen groß genug ist, damit jedes Spaltereignis im Durchschnitt mehr als ein Follow-On-Spalt-Ereignis führt. Neutronen, die durch die ersten Spaltereignisse freigegeben werden, führen zu nachfolgenden Spaltereignissen in einer exponentiell beschleunigten Rate. Jede Nachverfolgung setzt eine Sequenz dieser Reaktionen fort, die sich in der überkritischen Masse der Brennstoffkerne auswirken. Dieser Prozess wird konzipiert und umgangssprachlich als die beschrieben Kernkettenreaktion.

Um die Kettenreaktion in einer überkritischen Baugruppe zu beginnen, muss mindestens ein freies Neutron injiziert und mit einem spalteten Brennstoffkern kollidiert werden. Das Neutron verbindet sich mit dem Kern (technisch gesehen ein Fusionsereignis) und destabilisiert den Kern, der in zwei Kernfragmente im Mittelgewicht explodiert (vom Abtrennen der starke Atomkraft Halten Sie die gegenseitig repulsiven Protonen zusammen) sowie zwei oder drei freie Neutronen. Diese Rennen rennen und kollidieren mit benachbarten Brennstoffkern. Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder, bis die Brennstoffbaugruppe unterkritisch wird (aus der thermischen Ausdehnung), wonach die Kettenreaktion abgeschaltet wird, weil die Tochter-Neutronen nicht mehr neue Brennstoffkerne finden können, bevor sie der weniger dichten Kraftstoffmasse entkommen. Jedes folgende Spaltereignis in der Kette verdoppelt ungefähr die Neutronenpopulation (Netto nach Verlusten aufgrund einiger Neutronen, die der Brennstoffmasse entkommen, und andere, die mit nicht vorhandenen Verunreinigungskernen kollidieren).

Für die Waffenbaugruppenmethode (siehe unten) der überkritischen Massenbildung kann der Kraftstoff selbst auf die Kettenreaktion initiiert werden. Dies liegt daran ²³⁸U nuclei. Diese sind anfällig für spontane Spaltung Ereignisse, die zufällig auftreten (es ist ein quantenmechanisches Phänomen). Da das spaltbare Material in einer kritischen Masse mit Waffen nicht komprimiert ist, muss das Design nur sicherstellen ²³⁸U spontane Spaltung tritt auf, während sich die Waffe in der Nähe des Ziels befindet. Dies ist nicht schwer zu arrangieren, da es ein oder zwei Sekunden in einer typischen Kraftstoffmasse dauert, damit dies auftritt. (Dennoch verwenden viele solcher Bomben, die für die Lieferung durch Luft (Schwerkraftbombe, Artillerieschale oder Rakete) injizierte Neutronen verwenden, um die genaue Detonationshöhe feiner Kontrolle zu erlangen, was für die destruktive Wirksamkeit von Airbursts wichtig ist.)

Dieser Zustand der spontanen Spaltung unterstreicht die Notwendigkeit, die überkritische Masse des Kraftstoffs sehr schnell zusammenzustellen. Die Zeit, die erforderlich ist, um dies zu erreichen, wird als Waffe bezeichnet Kritische Einfügungszeit. Wenn eine spontane Spaltung auftreten würde, wenn die überkritische Masse nur teilweise zusammengesetzt wäre, würde die Kettenreaktion vorzeitig beginnen. Neutronenverluste durch die Hohlraum zwischen den beiden subkritischen Massen (Waffenbaugruppe) oder den Hohlräumen zwischen nicht fähig komprimierten Brennstoffkern (Implosionsbaugruppe) würden die Bombe der Anzahl der Spalteignisse saftieren, die zum Erreichen des vollen Entwurfsausbaus erforderlich sind. Zusätzlich würde die Wärme, die sich aus den auftretenden Fitionen ergibt, gegen die fortgesetzte Zusammenstellung der überkritischen Masse aus der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs wirken. Dieser Fehler wird genannt Predetonation. Die daraus resultierende Explosion würde von Bombeningenieuren und Waffenkonsumenten als "Sprudel" bezeichnet. Die hohe spontane Spaltrate durch Plutonium macht Uranbrennstoff zu einer Notwendigkeit von Bomben, die von Waffen zusammengehalten werden, wobei ihre viel größere Einfügungszeit und eine viel größere Masse an Kraftstoff erforderlich sind (aufgrund des Mangels an Kraftstoffkompression).

Es gibt eine weitere Quelle freier Neutronen, die eine Spaltxplosion verderben kann. Alle Uran- und Plutoniumkerne haben einen Zerfallsmodus, der zu energetischem führt Alpha -Partikel. Wenn die Brennstoffmasse Verunreinigungselemente mit niedriger Atomzahl (z) enthält, können diese geladenen Alphas in die Coulomb -Barriere dieser Verunreinigungskerne eindringen und eine Reaktion unterziehen, die ein freies Neutron ergibt. Die Rate der Alpha -Emission von spaltbaren Kernen beträgt ein bis zwei Millionen Mal der spontanen Spaltung, sodass Waffeningenieure darauf achten, Kraftstoff mit hoher Reinheit zu verwenden.

Spaltwaffen, die in der Nähe anderer nuklearer Explosionen eingesetzt werden, müssen vor dem Eindringen freier Neutronen von außen geschützt werden. Ein solches Abschirmmaterial wird jedoch fast immer durchdrungen, wenn der Außendeutronenfluss intensiv genug ist. Wenn eine Waffe aufgrund der Auswirkungen anderer nuklearer Detonationen fehlschlägt oder sprudelt, heißt sie Atomdarmmord.

Für das implosionsmagierende Design muss nach dem Zusammenbau der kritischen Masse zu einer maximalen Dichte ein Neutronenausbruch geliefert werden, um die Kettenreaktion zu starten. Frühe Waffen verwendeten einen modulierten Neutronengenerator mit dem Codenamen "Bengel"In der Grube enthält Polonium-210 und Beryllium durch eine dünne Barriere getrennt. Implosion der Grube zerkleinert den Neutronengenerator und mischt die beiden Metalle, wodurch Alpha -Partikel aus dem Polonium mit Beryllium interagieren, um freie Neutronen zu erzeugen. In modernen Waffen die Neutronengenerator ist ein Hochspannungs-Vakuumrohr mit a Partikelbeschleuniger die ein Deuterium/Tritium-Metal-Hydrid-Ziel mit Deuterium und Tritium bombardiert Ionen. Die resultierende kleine Fusion erzeugt Neutronen an einem geschützten Ort außerhalb des Physikpakets, aus dem sie in die Grube eindringen. Diese Methode ermöglicht ein besseres Timing der ersten Spaltereignisse in der Kettenreaktion, die optimal am Punkt der maximalen Komprimierung/Superkritik auftreten sollte. Der Zeitpunkt der Neutroneninjektion ist ein wichtigerer Parameter als die Anzahl der injizierten Neutronen: Die ersten Generationen der Kettenreaktion sind aufgrund der exponentiellen Funktion, durch die sich die Neutronenmultiplikation entwickelt, erheblich wirksam.

Die kritische Masse einer unkomprimierten Sphäre aus bloßem Metall beträgt 50 kg (110 lb) für Uran-235 und 16 kg (35 lb) für Delta-Phasen-Plutonium-239. In praktischen Anwendungen wird die für die Kritikalität erforderliche Menge an Material durch Form, Reinheit, Dichte und die Nähe zu Form geändert Neutronenreflexmaterialalle wirken sich auf die Flucht oder die Erfassung von Neutronen aus.

Um eine vorzeitige Kettenreaktion während der Handhabung zu vermeiden, muss das spaltbare Material in der Waffe unterkritisch gehalten werden. Es kann aus einer oder mehreren Komponenten bestehen, die jeweils weniger als eine unkomprimierte kritische Masse enthalten. Eine dünne Hohlhülle kann mehr als die kritische Masse mit nackten Spuren haben, ebenso wie ein Zylinder, der willkürlich lang sein kann, ohne jemals Kritikalität zu erreichen. Eine andere Methode zur Reduzierung des Kritikalitätsrisikos besteht darin, Material mit einem großen Querschnitt für die Neutroneneinfassung wie Bor einzubauen (speziell ¹⁰B umfassen 20% des natürlichen Bors). Natürlich muss dieser Neutronenabsorber entfernt werden, bevor die Waffe detoniert wird. Dies ist leicht für eine Bombe mit einer Waffenbombe: Die Projektilmasse schiebt den Absorber einfach aus der Hohlraum zwischen den beiden unterkritischen Massen durch die Kraft seiner Bewegung.

Die Verwendung von Plutonium beeinflusst das Waffendesign aufgrund seiner hohen Alpha -Emission. Dies führt dazu, dass PU -Metall spontan erhebliche Wärme erzeugt. Eine 5 -Kilogramm -Masse erzeugt 9,68 Watt Wärmekraft. Ein solches Stück würde sich warm anfühlen, was kein Problem ist, wenn diese Wärme sofort abgelöst wird und die Temperatur nicht aufbauen darf. Aber dieses ist Ein Problem in einer Atombombe. Aus diesem Grund verwenden Bomben, die PU -Kraftstoff verwenden, Aluminiumteile, um die überschüssige Wärme zu vergrößern, und dies kompliziert das Bombendesign, da AL bei den Explosionsprozessen keine aktive Rolle spielt.

A manipuliert ist eine optionale Schicht dichtem Material, das das faltbare Material umgibt. Wegen seines Trägheit Es verzögert die thermische Ausdehnung der Spaltungskraftstoffmasse und hält sie länger überkritisch. Oft dient dieselbe Schicht sowohl als Manipulation als auch als Neutronenreflektor.

Versammlung vom Typ Waffen

Diagramm einer Spaltwaffe vom Typ Waffen

Kleiner JungeDie Hiroshima-Bombe verwendete 64 kg Uran mit einer durchschnittlichen Anreicherung von rund 80%oder 51 kg U-235, nahezu die kritische Masse mit nötigem Metal. (Sehen Kleiner Junge Artikel für eine detaillierte Zeichnung.) Wenn in seinem Manipulations-/Reflektor von zusammengebaut wird Wolfram -CarbidDie 64 kg (141 lb) war mehr als zweimal kritische Masse. Vor der Detonation wurde der Uranium-235 in zwei subkritische Stücke gebildet, von denen eines später über einen Waffenlauf abgefeuert wurde, um sich dem anderen anzuschließen, und die nukleare Explosion startete. Die Analyse zeigt, dass weniger als 2% der Uranmasse eine Spaltung unterzogen wurden;^[14] der Rest, der den größten Teil der gesamten Kriegsausgabe der darstellt Riesen Y-12-Fabriken am Oak Ridge, nutzlos verstreut.^[15]

Die Ineffizienz wurde durch die Geschwindigkeit verursacht, mit der sich das unkomprimierte Spaltungsuran ausdehnte und aufgrund verringerter Dichte subkritisch wurde. Trotz seiner Ineffizienz wurde dieses Design aufgrund seiner Form für den Einsatz in zylindrischen Artillerie-Schalen mit kleinem Durchmesser angepasst (a Waffensprengkopf vom Fass einer viel größeren Waffe abgefeuert). Solche Sprengköpfe wurden von den Vereinigten Staaten bis 1992 eingesetzt, was einen signifikanten Bruchteil der U-235 im Arsenal ausmachte, und waren einige der ersten Waffen, die abgebaut waren, um Verträge zu entsprechen, die die Sprengzahlen begrenzt. Die Begründung für diese Entscheidung war zweifellos eine Kombination aus niedrigeren Ertrags- und schwerwiegenden Sicherheitsproblemen im Zusammenhang mit dem Entwurf des Waffenentyps.

Implosionstyp

Für beide Dreifaltigkeitsvorrichtung und die Dicker MannDie Nagasaki -Bombe, fast identische Plutoniumspaltung durch Implosionsdesigns, wurden verwendet. Das Fat -Man -Gerät wurde speziell 6,2 kg (14 lb), ca. 350 ml oder 12 US -FL OZ in Volumen, von verwendet, von Pu-239, was nur 41% der kritischen Masse mit nackter Splitter ausmacht. (Sehen Dicker Mann Artikel für eine detaillierte Zeichnung.) Von a umgeben U-238 Reflektor/Manipulator, die Grube des fetten Mannes wurde durch die neutronreflektierenden Eigenschaften des U-238 der kritischen Masse nahe gebracht. Während der Detonation wurde Kritikalität durch Implosion erreicht. Die Plutoniumgrube wurde gepresst, um ihre Dichte durch gleichzeitige Detonation zu erhöhen, wie bei der Detonation der "Trinity" -Test drei Wochen zuvor, der herkömmlichen Sprengstoffe, die gleichmäßig um die Grube platziert wurden. Die Sprengstoffe wurden von mehreren detoniert Exploding-Brückenwire Zünder. Es wird geschätzt, dass nur etwa 20% des Plutoniums eine Spaltung unterzogen wurden; Der Rest, ungefähr 5 kg (11 lb), wurde verstreut.

Flash-Röntgenbilder der konvergierenden Stoßwellen, die sich während eines Tests des hochxplosiven Objektivsystems gebildet haben.

Eine Implosionsschockwelle könnte von einer solchen kurzen Dauer sein, dass nur ein Teil der Grube zu jedem Zeitpunkt komprimiert wird, wenn die Welle durch sie geht. Um dies zu verhindern, kann eine Schubschale erforderlich sein. Der Schubs befindet sich zwischen der explosiven Linse und der Manipulation. Es reflektiert einige der Stoßwellen rückwärts und hat damit die Auswirkung der Verlängerung ihrer Dauer. Es ist aus einem niedrigen Dichte Metall - wie zum Beispiel Aluminium, Beryllium, oder an Legierung Von den beiden Metallen (Aluminium ist einfacher und sicherer zu formen und ist zwei Größenordnungen billiger; Beryllium hat hochneutron-reflektierende Fähigkeiten). Fat Man benutzte einen Aluminiumschieber.

Die Serie von Rala -Experiment Tests von Implosionsspaltwaffen-Designkonzepten, die von Juli 1944 bis Februar 1945 durchgeführt wurden Los Alamos Labor und ein abgelegener Standort 14,3 km östlich von IT in Bayo Canyon bewies die Praktikabilität des Implosionsdesigns für ein Spaltungsgerät, wobei die Tests im Februar 1945 ihre Verwendbarkeit für das endgültige Dreifaltigkeit/Fett -Man -Plutonium -Implosionsdesign positiv bestimmen.^[16]

Der Schlüssel zur größeren Effizienz des Fat Man war der innere Impuls des massiven U-238-Manipulationsanlagens. (Der natürliche Uranmanipulator wurde nicht von thermischen Neutronen gespalten, leistete jedoch möglicherweise 20% der Gesamtausbeute aus Spalt durch schnelle Neutronen). Sobald die Kettenreaktion im Plutonium begann, musste der Impuls der Implosion umgekehrt werden, bevor die Ausdehnung die Spaltung stoppen konnte. Indem alles für ein paar hundert Nanosekunden mehr zusammenhielt, wurde die Effizienz erhöht.

Plutoniumgrube

Der Kern einer Implosionswaffe - das faltbare Material und jeder Reflektor oder manipulierte, der an sie gebunden ist - ist als die bekannt als die Grube. Einige Waffen, die in den 1950er Jahren getestet wurden U-235 allein oder in zusammengesetzt mit Plutonium,^[17] Aber All-Plutonium-Gruben sind der kleinste Durchmesser und sind seit den frühen 1960er Jahren der Standard.

Gießen und dann bearbeiten Plutonium ist nicht nur aufgrund seiner Toxizität schwierig, sondern auch, weil Plutonium viele verschiedene hat Metallische Phasen. Wenn sich Plutonium abkühlt, führen Veränderungen in der Phase zu Verzerrungen und Rissen. Diese Verzerrung wird normalerweise durch Legierung mit 30–35 mmol (0,9–1,0% nach Gewicht) überwunden. Gallium, bilden a Plutonium-Gallium-Legierung, was dazu führt, dass es seine Delta -Phase über einen weiten Temperaturbereich aufnimmt.^[18] Beim Abkühlen von geschmolzenen hat es dann nur eine einphasige Änderung, von Epsilon bis Delta, anstelle der vier Änderungen, die es sonst durchlaufen würde. Sonstiges dreifach Metalle würde auch funktionieren, aber Gallium hat ein kleines Neutron Absorptionsquerschnitt und hilft, das Plutonium vor Korrosion. Ein Nachteil ist, dass Galliumverbindungen korrosiv sind. Plutoniumdioxid zum LeistungsreaktorenEs gibt die Schwierigkeit, das Gallium zu entfernen.

Da Plutonium chemisch reaktiv ist, ist es üblich, die fertige Grube mit einer dünnen Schicht aus Metall zu platten, was auch die toxische Gefahr verringert.^[19] Das Gerät gebrauchte galvanische Silberbeschichtung; danach, Nickel abgelagert von Nickel Tetracarbonyl Dämpfe wurden verwendet,^[19] Gold wurde viele Jahre bevorzugt. Die jüngsten Entwürfe verbessern die Sicherheit, indem sie Gruben mit Plattierungen mit Plattieren Vanadium um die Gruben feuerfest zu machen.

Implosion der schwebenden Pit

Die erste Verbesserung des Designs Fat Man bestand darin, einen Luftraum zwischen den Manipulationen und der Grube zu setzen, um einen Hammer-On-Nagel-Aufprall zu erzielen. Die Grube, die auf einem hohlen Kegel in der Manipulationshöhle unterstützt wurde, soll schwebt werden. Die drei Tests von Operation SandsteinGebrauchte Fat Man entworfen 1948 mit schwebenden Gruben. Die größte Ausbeute betrug 49 Kilotons, mehr als doppelt so hoch wie die Ertrag des ungebitierten fetten Mannes.^[20]

Es war sofort klar, dass Implosion das beste Design für eine Spaltwaffe war. Sein einziger Nachteil schien sein Durchmesser zu sein. Fat Man war für den kleinen Jungen 1,5 Meter (2 ft) (2 ft).

Die PU-239-Grube des fetten Mannes hatte nur 9,1 Zentimeter im Durchmesser, die Größe eines Softballs. Der Großteil des Umfangs des fetten Menschen war der Implosionsmechanismus, nämlich konzentrische Schichten von U-238, Aluminium und Hochsprengstoff. Der Schlüssel zur Reduzierung dieses Umfangs war das Zwei-Punkte-Implosionsdesign.

Zwei-Punkte-lineare Implosion

Bei der zwei Punkte linearen Implosion wird der Kernbrennstoff in eine feste Form gegossen und in die Mitte eines hochexplosiven Zylinders gelegt. Detonatoren werden an beiden Enden des Sprengzylinders und einem plattenähnlichen Einsatz oder abgelegt, oder Shaper, wird in den Sprengstoff direkt innerhalb der Zünder platziert. Wenn die Detonatoren abgefeuert werden, wird die anfängliche Detonation zwischen dem Shaper und dem Ende des Zylinders gefangen, wodurch sie an den Rändern des Shapers gelangt, wo sie an den Rändern in die Hauptmasse des Sprengstoffs gebeugt wird. Dies führt dazu, dass sich die Detonation zu einem Ring bildet, der vom Shaper nach innen geht.^[21]

Aufgrund des Fehlens eines Manipulations- oder Linsens zur Gestaltung des Fortschreitens erreicht die Detonation die Grube nicht in einer kugelförmigen Form. Um die gewünschte kugelförmige Implosion zu erzeugen, ist das fissile Material selbst geformt, um den gleichen Effekt zu erzeugen. Aufgrund der Physik der Schockwellenausbreitung innerhalb der explosiven Masse erfordert dies, dass die Grube a ist prolatem SphäroidDas ist grob geformt. Die Schockwelle erreicht zuerst die Grube an ihren Spitzen, treibt sie nach innen und lässt die Masse kugelförmig werden. Der Schock kann auch das Plutonium von Delta in die Alpha -Phase verändern und seine Dichte um 23%erhöhen, jedoch ohne den Impuls einer echten Implosion.

Der Mangel an Komprimierung macht solche Entwürfe ineffizient, aber die Einfachheit und der kleine Durchmesser machen es für die Verwendung in Artillerie -Muscheln und Atomabbruchmunition - ADMS - auch als Rucksack oder bekannt als Rucksack oder bezeichnet Koffer; Ein Beispiel ist das W48 Artillerieschale, die kleinste Atomwaffe, die jemals gebaut oder eingesetzt wurde. Alle solchen Waffen mit niedrigem Spielfeld, ob U-235-Designs vom Typ Waffen oder lineare Implosions-PU-239-Designs, zahlen einen hohen Preis in spaltbarem Material, um Durchmesser zwischen sechs und zehn Zoll (15 und 25 cm) zu erreichen.

Liste der uns linearen Implosionswaffen

Artillerie

• W48 (1963–1992)
• W74 (abgebrochen)
• W75 (abgebrochen)
• W79 Mod 1 (1981–1992)
• W82 MOD 1 (Storniert)

Implosion der Hohlstelle

Ein effizienteres Implosionssystem verwendet eine hohle Grube.

Eine hohle Plutoniumgrube war der ursprüngliche Plan für die Bombe von Fat Man von 1945, aber es gab nicht genügend Zeit, um das Implosionssystem dafür zu entwickeln und zu testen. Angesichts der zeitlichen Einschränkungen wurde ein einfacheres Festkörperdesign als zuverlässiger angesehen, aber es erforderte einen schweren U-238-Manipulationsanwalt, einen dicken Aluminiumschieber und drei Tonnen Hochxplosivstoffe.

Nach dem Krieg wurde das Interesse am Hohlgrubendesign wiederbelebt. Sein offensichtlicher Vorteil ist, dass eine hohle Plutoniumschale, die schockiert und nach innen in Richtung ihres leeren Zentrums getrieben wurde, als feste Kugel in seine gewalttätige Montage übertragen würde. Es würde sich selbst rechnen und einen kleineren U-238-Manipulationsantrieb, keinen Aluminiumschieber und weniger hochexplosiven erfordert.

Fusion-gestärkte Spaltung

Der nächste Schritt bei der Miniaturisierung bestand darin, die Spaltung der Grube zu beschleunigen, um die minimale Trägheitsbeschränkung zu verkürzen. Dies würde die effiziente Spaltung des Kraftstoffs mit weniger Masse in Form von Manipulationen oder Kraftstoff selbst ermöglichen. Der Schlüssel zur schnelleren Spaltung wäre die Einführung von mehr Neutronen. Unter den vielen Möglichkeiten, dies zu tun, war das Hinzufügen einer Fusionsreaktion bei einer hohlen Grube relativ einfach.

Die einfachste Fusionsreaktion ist in einer 50–50 -Mischung aus Tritium und Deuterium zu finden.^[22] Zum Fusionskraft Experimente Diese Mischung muss für relativ lange Zeiten bei hohen Temperaturen gehalten werden, um eine effiziente Reaktion zu haben. Für die explosive Verwendung ist das Ziel jedoch nicht, eine effiziente Fusion zu erzeugen, sondern lediglich zu Beginn des Prozesses zusätzliche Neutronen zu liefern. Da eine nukleare Explosion überkritisch ist, werden zusätzliche Neutronen mit der Kettenreaktion multipliziert, sodass selbst winzige Mengen, die früh eingeführt wurden, einen großen Einfluss auf das Endergebnis haben können. Aus diesem Grund reichen selbst die relativ niedrigen Druckdrücke und -zeiten (in Fusionsbegriffen) in der Mitte eines hohlen Grubensprengkopfes aus, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Bei der gestärkten Konstruktion wird der Fusion -Kraftstoff in Gasform während der Bewaffnung in die Grube gepumpt. Dies wird in Helium verschmelzen und kurz nach Beginn der Spaltung freie Neutronen freisetzen.^[23] Die Neutronen starten eine große Anzahl neuer Kettenreaktionen, während die Grube immer noch kritisch oder nahezu kritisch ist. Sobald die hohle Grube perfektioniert ist, gibt es wenig Grund, nicht zu steigern. Deuterium und Tritium lassen sich leicht in den erforderlichen kleinen Mengen erzeugen, und die technischen Aspekte sind trivial.^[22]

Das Konzept der Fusion-gesteigerten Spaltung wurde erstmals am 25. Mai 1951 in der getestet Artikel Schuss von Operation Gewächshaus, Eniwetok, Ertrag von 45,5 Kilotons.

Die Steigerung reduziert den Durchmesser auf drei Arten, das Ergebnis einer schnelleren Spaltung:

• Da die komprimierte Grube nicht so lange zusammengehalten werden muss, kann der massive U-238-Manipulator durch eine leichte Berylliumschale ersetzt werden (um die entkommenden Neutronen zurück in die Grube zu reflektieren). Der Durchmesser ist reduziert.
• Die Masse der Grube kann um die Hälfte reduziert werden, ohne den Ertrag zu verringern. Der Durchmesser wird wieder reduziert.
• Da die Masse des Metalls implodiert ist (manipuliert plus Grube), wird eine geringere Ladung für hohe Explosive erforderlich, wodurch der Durchmesser noch weiter verringert wird.

Das erste Gerät, dessen Abmessungen all diese Merkmale (zwei Punkte, Hohlspitzen, Fusions-Boosted-Implosion) hindeuten, war die Schwan Gerät. Es hatte eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 29 cm und einer Länge von 22,8 Zoll (58 cm).

Es wurde zuerst Standalone getestet und dann als Primär eines zweistufigen thermonuklearen Geräts während Operation Redwing. Es wurde als die Waffen Robin primär und wurde der erste off-the-Shelf-Primär- und Prototyp für alles, was folgte.

Nach dem Erfolg von Swan schien 11 oder 12 Zoll (28 oder 30 cm) zum Standarddurchmesser an gesteigerten einstufigen Geräten zu werden, die in den 1950er Jahren getestet wurden. Die Länge betrug normalerweise doppelt soemdurchmesser, aber ein solches Gerät, das zur W54 Der Sprengkopf war näher an einer Kugel, nur 38 cm lang.

Eine der Anwendungen des W54 war die Davy Crockett XM-388 Recoilless Rifle Projectile. Es hatte eine Dimension von 28 cm und wird hier im Vergleich zu seinem Fat Man -Vorgänger (60 cm) gezeigt.

Ein weiterer Vorteil des Boostierens, zusätzlich zu den Waffen kleiner, leichter und mit weniger spaltbarem Material für einen bestimmten Ertrag, besteht darin, dass sie Waffen gegen Predetonation immun macht. Es wurde Mitte der 1950er Jahre entdeckt, dass Plutoniumgruben besonders anfällig für teilweise sind Predetonation Wenn es der intensiven Strahlung einer nahe gelegenen Kernexplosion ausgesetzt ist (die Elektronik könnte ebenfalls beschädigt werden, dies war jedoch ein separates Problem). RI war ein besonderes Problem vor effektiv Frühwarnradar Systeme, weil ein erster Streikangriff möglicherweise Vergeltungswaffen nutzlos macht. Die Boosting reduziert die Menge an Plutonium, die in einer Waffe benötigt wird, auf unter der Menge, die für diesen Effekt anfällig wäre.

Zweistufige Thermonuklear

Reine Spalt- oder Fusion-gestärkte Spaltwaffen können dazu geführt werden, dass Hunderte von Kilotons auf hohe Kosten in faltbarem Material und Tritium liefern. Die bei weitem effizienteste Möglichkeit, die Atomwaffenertrag über zehn etwa zehn Kilotons zu erhöhen, besteht darin, eine zweite unabhängige Stufe hinzuzufügen , eine sekundäre.

Ivy Mike, Die erste zweistufige thermonukleäre Detonation, 10,4 Megatons, 1. November 1952.

In den 1940er Jahren Bombendesigner bei Los Alamos Ich dachte, die Sekundärin wäre ein Kanister von Deuterium in verflüssiger oder hydridischer Form. Die Fusionsreaktion wäre D-D, schwerer zu erreichen als D-T, aber erschwinglicher. Eine Spaltbombe an einem Ende würde das Nahesend schockieren und heizen, und die Fusion würde sich bis zum anderen Ende durch den Kanister ausbreiten. Mathematische Simulationen zeigten, dass es nicht funktionieren würde, selbst wenn große Mengen an teuren Tritium hinzugefügt wurden.

Der gesamte Fusion -Kraftstoffkanister müsste durch Spaltergie umhüllt werden, um ihn sowohl zu komprimieren als auch zu erwärmen, wie bei der Booster -Ladung in einer erhöhten Primäranlage. Der Entwurfsbruch kam im Januar 1951, wann Edward Teller und Stanislaw Ulam erfundene Strahlungsimplosion - für fast drei Jahrzehnte, die nur als die öffentlich bekannt sind Teller-ulam H-Bomb-Geheimnis.^[24][25]

Das Konzept der Strahlungsimplosion wurde erstmals am 9. Mai 1951 im George -Schuss von getestet Operation Gewächshaus, Eniwetok, erwirtschaften 225 Kilotons. Der erste vollständige Test war am 1. November 1952, der, der Mike Schuss von Operation Ivy, Eniwetok, 10,4 Megatons ergeben.

Bei der Strahlungsimplosion wird der Ausbruch der Röntgenenergie aus einer explodierenden Primäranlage erfasst und in einem undurchsichtigen Strahlungskanal enthalten, der die Kernenergiekomponenten des Sekundärs umgibt. Die Strahlung verwandelt schnell den Plastikschaum, der den Kanal in ein Plasma gefüllt hat^[26] (Ähnlich wie ein Innenausflug Raketenmotor), was dazu führt, dass die Fusion -Kraftstoffkapsel ähnlich wie die Grube der Primärin implodiert. Während die Sekundärin eine spaltbare "Zündkerze" in der Mitte implodiert und Neutronen und Wärme liefert, die es dem Lithium -Deuterid -Fusion -Kraftstoff ermöglichen, Tritium zu produzieren und ebenfalls zu zünden. Die Spalt- und Fusionskettenreaktionen tauschen Neutronen miteinander aus und steigern die Effizienz beider Reaktionen. Die größere implosive Kraft, eine verbesserte Effizienz der fissile "Zündkerze" aufgrund der Steigerung durch Fusionsneutronen, und die Fusionsexplosion selbst liefert eine signifikant größere explosive Ausbeute aus dem Sekundär, obwohl sie oft nicht viel größer als die Primär sind.

Ablationsmechanismus Feuersequenz.

1. Sprengkopf vor dem Schießen. Die verschachtelten Kugeln oben sind die Spalt -Primäranlage; Die folgenden Zylinder sind das Fusion -Sekundärgerät.
2. Sprengstoff der Spaltung Primär spaltete Grube.
3. Die Spaltreaktion des Primärs ist bis zur Fertigstellung geführt, und das Primär liegt jetzt bei mehreren Millionen Grad und strahlt Gamma und harte Röntgenstrahlen, wobei die Innenseite des Hohlraum, der Schild und der Sekundärfaktor des Sekundärs.
4. Die Reaktion des Primärs ist vorbei und hat sich erweitert. Die Oberfläche des Schubs für die Sekundärstätte ist jetzt so heiß, dass er auch geschmückt oder ausgeht und den Rest der Sekundärstätte (manipuliert, Fusion Kraftstoff und Fischplanke) nach innen drückt. Die Zündkerze beginnt zu spalten. Nicht dargestellt: Der Strahlungsfall schlägt ebenfalls ab und erweitert sich nach außen (aus der Klarheit des Diagramms weggelassen).
5. Der Kraftstoff der Sekundärin hat die Fusionsreaktion begonnen und wird in Kürze verbrennen. Ein Feuerball beginnt sich zu bilden.

Zum Beispiel wurde für den Redwing Mohawk -Test am 3. Juli 1956 eine Sekundär- und Flöte an der Swan -Grundschule befestigt. Die Flöte betrug einen Durchmesser von 15 Zoll (59 cm) und 23,4 Zoll lang, ungefähr so ​​groß wie der Schwan. Aber es wog zehnmal so viel und ergab 24 -mal so viel Energie (355 Kilotons, gegenüber 15 Kilotons).

Ebenso wichtig ist, dass die Wirkstoffe in der Flöte wahrscheinlich nicht mehr kosten als die im Schwan. Der größte Teil der Spaltung stammte von billigem U-238, und das Tritium wurde während der Explosion an Ort und Stelle hergestellt. Nur die Zündkerze an der Achse des Sekundärs musste spaltbar sein.

Eine sphärische Sekundärin kann höhere Implosionsdichten erreichen als eine zylindrische Sekundärdichte, da die kugelförmige Implosion von allen Richtungen in Richtung derselben Stelle eindrückt. In Sprengköpfen, die mehr als einen Megaton ergeben, wäre der Durchmesser einer kugelförmigen Sekundärin für die meisten Anwendungen zu groß. In solchen Fällen ist eine zylindrische Sekundärin erforderlich. Die kleinen, kegelförmigen Wiedereintrittsfahrzeuge in ballistischen Multiplen mit mehreren Kriegskopf-Raketen hatten nach 1970 Sprengköpfe mit kugelförmigen Sekundärs und ergab einige hundert Kilotons.

Wie beim Boosting sind die Vorteile des zweistufigen thermonuklearen Designs so groß, dass es nur wenig Anreiz gibt, sie nicht zu verwenden, sobald eine Nation die Technologie beherrscht.

In technischer Hinsicht ermöglicht die Strahlungsimplosion die Ausbeutung mehrerer bekannter Merkmale von Atombombenmaterialien, die bisher praktische Anwendung entzogen hat. Zum Beispiel:

• Der optimale Weg, Deuterium in einem einigermaßen dichten Zustand zu lagern, besteht darin, es chemisch mit Lithium als Lithium -Deuterid zu verbinden. Das Lithium-6-Isotop ist aber auch der Rohstoff für die Tritiumproduktion, und eine explodierende Bombe ist ein Kernreaktor. Die Strahlungsimplosion hält alles lange genug zusammen, um die vollständige Umwandlung von Lithium-6 in Tritium zu ermöglichen, während die Bombe explodiert. Daher ermöglicht das Bindungsmittel für Deuterium die Verwendung der D-T-Fusionsreaktion, ohne dass ein vorgefertigtes Tritium in der Sekundarstufe gespeichert wird. Die Tritiumproduktionsbeschränkung verschwindet.
• Damit die Sekundärin durch das heiße, strahleninduzierte Plasma umgeben ist, muss es für die erste Mikrosekunde kühl bleiben, d. H. Es muss in eine massive Strahlung (Wärme-) Abschirmung eingeschlossen werden. Die Massivität des Schildes ermöglicht es ihm, sich als Manipulationen zu verdoppeln und der Implosion Dynamik und Dauer zu verleihen. Kein Material ist für beide Arbeitsplätze besser geeignet als gewöhnliche, billige Uranium-238, die sich auch unterziehen, wenn sie von den durch D-T-Fusion hergestellten Neutronen getroffen werden. Dieses Gehäuse, der als Pusher bezeichnet wird, hat somit drei Jobs: um die sekundäre Kühlung zu halten; Intial in einem stark komprimierten Zustand zu halten; und schließlich als Hauptergiequelle für die gesamte Bombe dienen. Der Verbrauchsschub macht die Bombe mehr zu einer Uranspaltungsbombe als eine Wasserstofffusionsbombe. Insider verwendeten nie den Begriff "Wasserstoffbombe".^[27]
• Schließlich stammt die Hitze für die Fusionszündung nicht von der primären, sondern aus einer zweiten Spaltbombe namens Zündkerze, eingebettet im Herzen der Sekundarstufe. Die Implosion der Sekundärin implodiert diese Zündkerze, detoniert sie und entzündet die Fusion im Material um ihn herum, aber die Zündkerze spaltet dann in der neutronreichen Umgebung bis zum vollständig verbrauchten Umfeld und ergänzt erheblich zur Ausbeute.^[28]

In den folgenden fünfzig Jahren hat niemand eine effizientere Möglichkeit zum Bau einer Atombombe gefunden. Es ist das Design der Wahl für die Vereinigten Staaten, Russland, das Vereinigte Königreich, China und Frankreich, die fünf thermonuklearen Mächte. Am 3. September 2017 Nordkorea durchgeführt Was es als erster "zweistufiger thermkerniger Waffe" -Test berichtete.^[29] Entsprechend Dr. Theodore Taylornach Überprüfung durchgesickert Fotos Israel besaß von den zerlegten Waffenkomponenten, die vor 1986 aufgenommen wurden, erhöhte Waffen und müsste Supercomputer dieser Ära benötigen, um weiter zu vollen zweistufigen Waffen im Megaton-Bereich ohne nukleare Testzusätze voranzukommen.^[30] Die anderen nuklear bewaffneten Nationen, Indien und Pakistan, haben wahrscheinlich einstufige Waffen, die möglicherweise verstärkt wurden.^[28]

Zwischenstufe

In einer zweistufigen thermonukleären Waffe die Energie aus den primären Auswirkungen auf die Sekundäre. Ein wesentlicher Energieübertragungsmodulator, der als Interstage zwischen Primär und Sekundär bezeichnet wird anfangen.

In der offenen Literatur gibt es nur sehr wenige Informationen über den Mechanismus des Interstage. Die erste Erwähnung in einem Dokument der US -Regierung, das offiziell für die Öffentlichkeit veröffentlicht wurde, scheint eine Bildunterschrift in einer Grafik zu sein, die das zuverlässige Ersatz -Warhead -Programm 2007 fördert. Wenn er gebaut wurde, würde dieses neue Design "giftiges, spröde Material" und "teures" Special "ersetzen Material "im Interstage.^[31] Diese Aussage schlägt vor, dass der Zwischenstuf Beryllium enthalten kann, um den Fluss von Neutronen aus dem Primär zu moderieren, und möglicherweise etwas, um die Röntgenstrahlen auf eine bestimmte Weise zu absorbieren und neu zu verkalken.^[32] Es gibt auch einige Spekulationen darüber Nebel, könnte ein sein Luftschlegel, möglicherweise dotiert mit Beryllium und/oder anderen Substanzen.^[33][34]

Der Zwischenstufe und der Sekundär sind in einer Edelstahlmembran zusammengegeben, um die Dosen-Untergruppe (CSA) zu bilden, eine Anordnung, die in keiner Open-Source-Zeichnung noch nie dargestellt wurde.^[35] Die detaillierteste Darstellung eines Interstage zeigt eine britische thermonukleäre Waffe mit einer Gruppe von Gegenständen zwischen seiner primären und einer zylindrischen Sekundarstufe. Sie sind mit der Bezeichnung "Endkapffokus und Neutronenfokus", "Reflektor/Neutronenwaffenwagen" und "Reflektor Wrap" gekennzeichnet. Der Ursprung der Zeichnung, das von Greenpeace im Internet veröffentlicht wurde, ist ungewiss, und es gibt keine begleitende Erklärung.^[36]

Spezifische Designs

Während jedes Atomwaffendesign in eine der oben genannten Kategorien fällt, sind bestimmte Designs gelegentlich zum Thema Nachrichtenkonten und öffentliche Diskussionen geworden, oft mit falschen Beschreibungen darüber, wie sie funktionieren und was sie tun. Beispiele:

Wecker/Sloika

Die erste Bemühungen, die symbiotische Beziehung zwischen Spaltung und Fusion auszunutzen, war ein Design der 1940er Jahre, das in wechselnden dünnen Schichten gemischtem Spalt und Fusionbrennstoff. Als einstufiges Gerät wäre es eine umständliche Anwendung einer gesteigerten Spaltung gewesen. Es wurde zuerst praktisch, wenn es in die Sekundärstätte einer zweistufigen thermonukleären Waffe aufgenommen wurde.^[37]

Der US -Namen, den Wecker, kam von Teller: Er nannte ihn das, weil er "die Welt aufwachen" könnte, um das Potenzial des Supers zu ermöglichen.^[38] Der russische Name für das gleiche Design war beschreibender: Sloika (Russisch: Слойка), ein geschichteter Gebäckkuchen. Ein einstufiger sowjetischer Sloika wurde am 12. August 1953 getestet. Es wurde keine einstufige US-amerikanische Version getestet, aber die Union Schuss von Operation Castle, 26. April 1954, war ein zweistufiges thermonukleäres Geräte, der mit dem Code mit dem Code mit dem Coding Alarmstuhl. Seine Ausbeute bei Bikiniwar 6,9 Megatons.

Da der sowjetische Sloika-Test acht Monate vor dem ersten US getestet und entwickelte die erste Wasserstoffbombe: den Ivy Mike H-Bomb-Test. Der US Ivy Mike-Test von 1952 verwendete kryogenisch gekühltes flüssiges Deuterium als Fusionbrennstoff in der Sekundärstrecke und verwendete die D-D-Fusionsreaktion. Der erste sowjetische Test, der eine strahlungsimplodierte Sekundarstufe verwendet hat, war jedoch am 23. November 1955, drei Jahre nach Ivy Mike, am 23. November 1955. Tatsächlich begann die wirkliche Arbeit zum Implosionsschema in der Sowjetunion erst im Jahr 1953, einige Monate nach dem erfolgreichen Test von Sloika.

Saubere Bomben

Bassoon, der Prototyp für eine 9,3-Megaton-saubere Bombe oder eine 25-Megaton-Bombe. Schmutzige Version hier vor seinem Test von 1956. Die beiden Anhänge links sind Leichte Rohre; Siehe unten zur Ausarbeitung.

Am 1. März 1954, die größte Explosion der US-Kerntests, die 15-Megaton Bravo Operation Castle im Bikini-Atoll lieferte eine unverzüglich tödliche Dosis Spaltprodukt auf mehr als 6.000 Quadratmeilen (16.000 km²) der pazifischen Ozeanoberfläche.^[39] Strahlungsverletzungen an Marshall Islander und Japanische Fischer machte diese Tatsache öffentlich und zeigte die Rolle der Spaltung in Wasserstoffbomben.

Als Reaktion auf den öffentlichen Alarm über Fallout wurde versucht, eine saubere Multi-Megaton-Waffe zu entwerfen, die fast ausschließlich auf Fusion stützte. Die Energie erzeugt durch die Spaltung von Ungerechertes natürliches Uran, wenn sie als manipulationsmaterial in der sekundären und nachfolgenden Stadien im Teller-Ulam-Design verwendet werden, überschreiten die durch Fusion freigegebene Energie weit über die Energie, wie es in der Fall war Castle Bravo Prüfung. Ersetzen des spaltbar Das Material im Manipulator mit einem anderen Material ist für die Erzeugung einer "sauberen" Bombe unerlässlich. Bei einem solchen Gerät trägt der Manipulator keine Energie mehr bei, so dass für ein bestimmtes Gewicht eine saubere Bombe weniger Ausbeute hat. Die früheste bekannte Inzidenz eines dreistufigen Geräts, das mit der dritten Stufe, die als Tertiär bezeichnet wurde und vom Sekundärstadium bezeichnet wurde, genannt wurde, war der 27. Mai 1956 im Bassoon-Gerät. Dieses Gerät wurde in der Zuni -Aufnahme von getestet Operation Redwing. Diese Aufnahme verwendete nicht-freisetzbare Träger; Es wurde ein ineres Ersatzmaterial wie Wolfram oder Blei verwendet. Die Ausbeute betrug 3,5 Megatons, 85% Fusion und nur 15% Spalt.

Die öffentlichen Aufzeichnungen für Geräte, die über Fusionsreaktionen den höchsten Anteil ihrer Ausbeute hervorgebracht haben, sind die friedliche nukleare Explosionen der 1970er Jahre. Andere umfassen den 50 Megaton Zarbomba bei 97% Fusion,^[40] Der 9,3 Megaton Hardtack Poplar Test bei 95%,^[41] und der 4,5 Megaton Redwing Navajo Test bei 95% Fusion.^[42]

Die ehrgeizigste friedliche Anwendung nuklearer Explosionen wurde von der UdSSR mit dem Ziel verfolgt, a zu schaffen 112 km langer Kanal zwischen dem Pechora River Basin und dem Kama River Basinetwa die Hälfte davon sollte durch eine Reihe unterirdischer Kernexplosionen errichtet werden. Es wurde berichtet, dass etwa 250 Nukleargeräte verwendet werden könnten, um das endgültige Ziel zu erreichen. Das Taiga Der Test bestand darin, die Machbarkeit des Projekts zu demonstrieren. Drei dieser "sauberen" Geräte mit jeweils 15 Kilotonergebnis wurden in getrennte Bohrlöcher gegeben, die etwa 165 m in Abstand von 127 m voneinander entfernt waren. Sie wurden gleichzeitig am 23. März 1971 detoniert und radioaktive Wolke in die Luft katapultieren, die mit Wind nach Osten getragen wurde. Der resultierende Graben war ungefähr 700 m lang und 340 m breit, mit einer unscheinbaren Tiefe von nur 10-15 m.^[43] Trotz ihrer "sauberen" Natur weist das Gebiet immer noch eine merklich höhere (wenn auch größtenteils harmlose) Konzentration von Spaltprodukten auf, die intensive Neutronenbombardierung des Bodens, das Gerät selbst und die Stützstrukturen auch ihre stabilen Elemente, um eine erhebliche Menge zu schaffen künstliche radioaktive Elemente wie ⁶⁰Co. Die allgemeine Gefahr, die durch die Konzentration der an der Stelle vorhandenen radioaktiven Elemente, die von diesen drei Geräten erstellt wurden durch das Neutronenbombardieren.^[44]

Am 19. Juli 1956 sagte der AEC -Vorsitzende Lewis Strauss, dass die Redwing Zuni Schuss sauberer Bomben -Test "hat viel von Bedeutung hervorgerufen ... von einem humanitären Aspekt." Weniger als zwei Tage nach dieser Ankündigung, die schmutzige Version von Bassoon namens Bassoon Prime, mit a Uranium-238 Die manipulierende Pension Redwing Tewa Schuss. Der Bassoon Prime produzierte einen 5-Megaton-Ertrag, von dem 87% aus Spalt stammten. Daten, die aus diesem und anderen Test erhalten wurden, gipfelte in den möglichen Einsatz der am höchsten bekannt gegebenen US -Atomwaffe und der höchsten Rendite-to-Gewicht-Waffe jemals gemacht, eine dreistufige thermonukleäre Waffe mit einer maximalen "schmutzigen" Ausbeute von 25 Megatons, die als die bezeichnet werden B41 Atombombe, die von den US -Luftwaffenbombern bis zu ihrer Stilllegung getragen werden sollte; Diese Waffe wurde nie vollständig getestet.

Dritte Generation

Atomwaffen der ersten und zweiten Generation füllen Energie als omnidirektionale Explosion frei. Dritte Generation^[45][46][47] Atomwaffen sind experimentelle Spezialeffekt -Sprengköpfe und -geräte, die Energie auf gerichtliche Weise freisetzen können, von denen einige während der getestet wurden Kalter Krieg aber nie eingesetzt. Diese beinhalten:

• Project Prometheus, auch bekannt als "nukleare Schrotflinte", die eine nukleare Explosion verwendet hätte, um kinetische Penetratoren gegen ICBMs zu beschleunigen.^[48]
• Projekt Excalibur, ein nuklearen gepumpter Röntgenlaser zu ballistische Raketen zerstören.
• Nuklearförmige Gebühren Das fokussiert ihre Energie in bestimmten Richtungen.
• Projekt Orion untersuchte den Einsatz von nuklearen Sprengstoff für Raketenantrieb.

Vierte Generation

Neuere 4. Generation^[49] Atomwaffenentwürfe einschließlich Reine Fusionswaffen und Antimaterie-katalysierter Kernimpulsantrieb-ähnliche Geräte,^[50][51][52] werden von den fünf größten Atomwaffenstaaten untersucht.^[53][54]

Kobaltbomben

Eine Doomsday -Bombe, die von beliebt gemacht wurde durch Nevil Shute1957 Romanund anschließend 1959 Film, Am StrandDie Kobaltbombe ist eine Wasserstoffbombe mit einer Kobaltjacke. Der neutronaktivierte Kobalt hätte den Umweltschäden durch radioaktive Fallout maximiert. Diese Bomben wurden im Film von 1964 populär gemacht Dr. Strangelove oder: Wie ich gelernt habe, mich nicht mehr Sorgen zu machen und die Bombe zu lieben; Das zu den Bomben hinzugefügte Material wird im Film als "Cobalt-Thorium g" bezeichnet.

Solche "gesalzenen" Waffen wurden von der US -Luftwaffe angefordert und ernsthaft untersucht, möglicherweise gebaut und getestet, aber nicht eingesetzt. In der Ausgabe von 1964 des DOD/AEC -Buches Die Auswirkungen von Atomwaffen, Ein neuer Abschnitt mit dem Titel Radiological Warfare hat das Problem geklärt.^[55] Spaltprodukte sind so tödlich wie neutronaktiviertes Kobalt. Die Standard-Thermonuklear-Waffe mit hoher Übergabe ist automatisch eine Waffe mit radiologischer Kriegsführung, so schmutzig wie eine Kobaltbombe.

Zunächst ist die Gammastrahlung aus den Spaltprodukten einer gleichwertigen Größenspaltfusions-Spannungsbombe viel intensiver als intensiver als Co-60: 15.000 -mal intensiver um 1 Stunde; 35 -mal intensiver nach 1 Woche; 5 -mal intensiver nach 1 Monat; und ungefähr nach 6 Monaten gleich. Danach fällt die Spaltung schnell ab, so dass CO-60-Fallout 8-mal intensiver ist als die Spaltung nach 1 Jahr und 150-mal intensiver nach 5 Jahren. Die sehr langlebigen Isotope, die durch Spaltung produziert werden, würden die überholen ⁶⁰CO wieder nach ungefähr 75 Jahren.^[56]

Das dreifache "Taiga" -Zukern Salve Test im Rahmen des vorläufigen März 1971 Pechora–Kama Canal Das Projekt produzierte eine geringe Menge an Spaltprodukten und daher vergleichsweise eine vergleichsweise große Menge an fallmaterialaktivierten Produkten für den größten Teil der verbleibenden Aktivität am Standort, nämlich Co-60. Ab 2011, Fusion erzeugte Neutronenaktivierung war für etwa die Hälfte der Gamma -Dosis an der Teststelle verantwortlich. Diese Dosis ist zu klein, um schädliche Auswirkungen zu verursachen, und überall im gebildeten See besteht eine normale grüne Vegetation.^[57][58]

Willkürlich große, mehreren Geräte

Die Idee eines Geräts, das eine willkürlich große Anzahl von Teller-Ulam-Stadien aufweist, wobei jeder eine größere strahlungsgetriebene Implosion als die vorhergehende Stufe antreibt, wird häufig vorgeschlagen.^[59][60] aber technisch umstritten.^[61] Es gibt "bekannte Skizzen und einige angemessen aussehende Berechnungen in der offenen Literatur über zweistufige Waffen, aber keine ähnlich genauen Beschreibungen wahrer dreistufiger Konzepte".^[61]

Laut George Lemmers 1967 Luftwaffe und strategische Abschreckung 1951–1960 In der Zeitung, 1957, erklärte Lanl, dass ein 1.000-Megaton-Sprengkopf gebaut werden könne.^[62] Anscheinend wurden drei dieser US-Designs im Bereich Gigaton (1.000 Megaton) analysiert; LLNLs Gnomon und Sundial - Objekte, die Schatten werfen - und Lanls "Tav". Sundialer Versuch, einen 10 -GT -Ertrag zu haben, während der Gnomon- und TAV -Design versuchte, einen Ertrag von 1 GT zu erzeugen.^[63] A Informationsfreiheit Die Anfrage wurde eingereicht (FOIA 13-00049-K) für Informationen zu den drei oben genannten Designs. Die Anfrage wurde unter gesetzlichen Ausnahmen im Zusammenhang mit klassifiziertem Material abgelehnt; Die Ablehnung wurde Berufung eingelegt, aber der Antrag wurde schließlich im April 2016 erneut abgelehnt.^[64][65]

Nach der Sorge der geschätzten Gigaton -Skala des 1994 verursacht Comet Shoemaker-Levy 9 Auswirkungen auf den Planeten Jupiterin einem Treffen von 1995 bei Lawrence Livermore National Laboratory (Llnl), Edward Teller vorgeschlagen zu einem Kollektiv aus den USA und russischen Ex-Kalter Krieg Waffendesigner, die sie bei der Gestaltung eines 1000-Megatons zusammenarbeiten Nukleares explosives Gerät für die Umleitung von Asteroiden der Extinktion-Klasse (10+ km Durchmesser), was für den Fall eingesetzt wird, dass einer dieser Asteroiden auf der Aufprallbahn mit der Erde war.^[66][67][68]

Es wurden auch einige Berechnungen von 1979 von durchgeführt Lowell Wood, Teller Protege, das anfänglich unverarbeitbare "klassische Super" -Design dieses Erzählers, analog zum Zündeten a Leuchter von Deuterium-Kraftstoff könnte möglicherweise die Zündung zuverlässig erreichen, wenn sie von einem ausreichend großen Teller-Ulam-Gerät anstatt ausreicht, anstatt von der Waffenspaltwaffe verwendet im ursprünglichen Design.^[69]

Neutronenbomben

Eine Neutronenbombe, die technisch als verbesserte Strahlungswaffe (ERW) bezeichnet wird, ist eine Art taktische Atomwaffe, die speziell für die Freigabe eines großen Teils ihrer Energie als energetische Neutronenstrahlung ausgelegt ist. Dies steht im Gegensatz zu Standard -thermonukleären Waffen, die diese intensive Neutronenstrahlung erfassen sollen, um die explosive Gesamtausbeute zu erhöhen. In Bezug auf den Ertrag produzieren EGRWS typischerweise etwa ein Zehntel der Atomwaffe vom Spaltyp. Selbst mit ihrer erheblich niedrigeren explosiven Kraft sind EGS in der Lage, eine viel größere Zerstörung als jede konventionelle Bombe. In der Zwischenzeit konzentriert sich der Schaden im Vergleich zu anderen Atomwaffen stärker auf biologisches Material als auf die materielle Infrastruktur (obwohl extreme Explosionen und Wärmeeffekte nicht beseitigt werden).

EGRWs werden genauer als unterdrückte Ertragswaffen beschrieben. Wenn die Ausbeute einer Atomwaffe weniger als ein Kiloton beträgt, ist ihr tödlicher Radius von der Explosion von 700 m (2.300 Fuß) geringer als die aus der Neutronenstrahlung. Die Explosion ist jedoch mehr als wirksam genug, um die meisten Strukturen zu zerstören, die weniger gegen Explosionseffekte resistent sind als selbst ungeschützte Menschen. Der Explosionsdruck von mehr als 20 psi sind überlebensfähig, während die meisten Gebäude mit einem Druck von nur 5 psi zusammenbrechen.

Diese Bomben (wie oben erwähnt) sind üblicherweise als Waffe, die die Bevölkerung töten und die Infrastruktur intaktt, immer noch sehr in der Lage sind, Gebäude über einen großen Radius zu bewerten. Die Absicht ihres Designs war es, Tankmannschaften zu töten - Tanks, die einen hervorragenden Schutz gegen Explosion und Hitze bieten und (relativ) sehr nahe an einer Detonation überleben. Angesichts der riesigen Panzerkräfte der Sowjets während des Kalten Krieges war dies die perfekte Waffe, um ihnen entgegenzuwirken. Die Neutronenstrahlung könnte eine Tankbesatzung sofort in ungefähr so ​​hochem Abstand, wie die Wärme und Explosion einen ungeschützten Menschen (je nach Design) außerhalb des gleichen Abstands ausführen. Das Tank-Chassis würde auch hoch radioaktiv gemacht, wodurch die Wiederverwendung durch eine frische Crew vorübergehend verhindert wird.

Neutronenwaffen waren jedoch auch für andere Anwendungen vorgesehen. Zum Beispiel sind sie bei Anti-Nuklear-Abwehrkräften wirksam-der Neutronenfluss kann einen eingehenden Sprengkopf in einem größeren Bereich als Wärme oder Explosion neutralisieren. Atomsprengköpfe sind sehr resistent gegen physische Schäden, sind jedoch sehr schwer gegen extremen Neutronenfluss zu härten.

Die EG-Thermonukleare waren zweistufige Thermonuklears, wobei alle nicht essentiellen Uranen entfernt wurden, um die Spaltausbeute zu minimieren. Fusion lieferte die Neutronen. Sie wurden in den 1950er Jahren entwickelt und wurden erstmals in den 1970er Jahren von US -Streitkräften in Europa eingesetzt. Die letzten wurden in den 1990er Jahren im Ruhestand gezogen.

Eine Neutronenbombe ist nur machbar, wenn die Ausbeute ausreichend hoch ist, dass eine effiziente Zündung des Fusionstadiums möglich ist. Wenn die Ausbeute niedrig genug ist, absorbiert die Falldicke nicht zu viele Neutronen. Dies bedeutet, dass Neutronenbomben einen Streckungsbereich von 1–10 Kilotons aufweisen, wobei der Spaltanteil von 50% bei 1 Kiloton bis 25% bei 10 Kiloten (alle aus der Primärstufe stammt) variiert. Der Neutronenausgang pro Kiloton ist dann 10–15 -mal höher als bei einer reinen Spalt -Implosionswaffe oder für einen strategischen Sprengkopf wie a W87 oder W88.^[70]

Waffengestaltung Laboratorien

Alle in diesem Artikel diskutierten Innovationen für Atomwaffendesign stammten aus den folgenden drei Labors in der beschriebenen Weise. Andere Nuklearwaffen-Designlabors in anderen Ländern duplizierten diese Designinnovationen unabhängig voneinander, haben sie aus der Fallout-Analyse umgekehrt oder durch Spionage erworben.^[71]

Lawrence Berkeley

Die erste systematische Erforschung von Konzepten für Atomwaffendesign fand Mitte 1942 am Universität von Kalifornien, Berkeley. Wichtige frühe Entdeckungen waren im angrenzenden Anteil gemacht worden Lawrence Berkeley Laboratory, wie die zyklotronengestaltete Produktion und Isolierung von Plutonium von 1940. Ein Berkeley -Professor, J. Robert Oppenheimer, war gerade eingestellt worden, um die geheimen Bombendesignanstrengung der Nation zu leiten. Sein erster Akt war die Einberufung der Sommerkonferenz von 1942.

Als er seine Operation in die neue geheime Stadt Los Alamos, New Mexico, im Frühjahr 1943 verlegte, bestand die angesammelte Weisheit des Atomwaffendesigns aus fünf Vorträgen von Berkeley Professor Robert Serber, transkribiert und verteilt als die Los Alamos Primer.^[72] Die Primer behandelte Spaltergie, Neutron Produktion und Erfassung, Kernkettenreaktionen, kritische Masse, Tampers, Predetonation und drei Methoden zur Zusammenstellung einer Bombe: Waffenbaugruppe, Implosion und "autokatalytische Methoden", der eine Ansatz, der sich als Sackgasse herausstellte.

Los Alamos

In Los Alamos wurde es im April 1944 von gefunden Emilio Segrè das die vorgeschlagen Dünner Mann Bombe vom Typ Waffenbaugruppe würde für Plutonium aufgrund von Predetonierungsproblemen nicht funktionieren PU-240 Verunreinigungen. So erhielt der dicke Mann, die Bombe vom Implosion, als die einzige Option für Plutonium. Die Berkeley -Diskussionen hatten theoretische Schätzungen der kritischen Masse erzeugt, aber nichts präzise. Der Hauptjob in Krieg in Los Alamos war die experimentelle Bestimmung der kritischen Masse, die warten musste, bis ausreichende Mengen an spaltbarem Material aus den Produktionsanlagen eintrafen: Uranium von Oak Ridge, Tennesseeund Plutonium aus dem Hanford Site in Washington.

Im Jahr 1945 haben Los Alamos -Techniker mit den Ergebnissen kritischer Massenexperimente Komponenten für vier Bomben hergestellt und zusammengestellt: die Dreieinigkeit Gadget, Kleiner Junge, dicker Mann und ein nicht verwendeter Ersatzer, dicker Mann. Nach dem Krieg kehrten diejenigen, die, einschließlich Oppenheimer, konnten, zu Lehrpositionen der Universität zurück. Diejenigen, die blieben, arbeiteten an schwebenden und hohlen Gruben und führten Waffeneffekttests wie durch Kreuzung Fähig und bäcker bei Bikini -Atoll 1946.

Alle wesentlichen Ideen für die Einbeziehung der Fusion in Atomwaffen stammten zwischen 1946 und 1952 in Los Alamos. Nach dem Teller-ulam Durchbruch der Strahlungsinplosion von 1951 wurden die technischen Auswirkungen und Möglichkeiten vollständig untersucht, aber Ideen, die nicht direkt relevant sind, um die größtmöglichen Bomben für Bomber mit langfristigen Luftwaffen zu schaffen, wurden zurückgestellt.

Wegen der ursprünglichen Position von Oppenheimer in der H-Bomb-Debatte, im Gegensatz zu großen thermonukleären Waffen und der Annahme, dass er trotz seiner Abreise immer noch Einfluss auf Los Alamos hatte, politische Verbündete von politischen Verbündeten von Edward Teller entschied, dass er sein eigenes Labor brauchte, um H-Bomben zu verfolgen. Bis es 1952 eröffnet wurde, in LivermoreKalifornien, Los Alamos hatte die Arbeit beendet, für die Livermore ausgelegt war.

Lawrence Livermore

Mit seiner ursprünglichen Mission, die nicht mehr verfügbar ist, versuchte das Livermore Lab radikale neue Designs, die fehlschlug. Die ersten drei Atomtests waren Sprudeln: 1953 zwei einstufige einstufige Spaltgeräte mit Uranhydridgrubenund 1954 ein zweistufiges thermonukleäres Gerät, bei dem sich die sekundäre vorzeitig erhitzte und zu schnell für die ordnungsgemäße Strahlungsimplosion erhitzte.

Livermore verlagerte sich für die Einnahme von Ideen Los Alamos und entwickelte sie für Armee und Marine. Dies führte dazu, dass Livermore sich auf taktische Waffen mit kleinem Durchmesser spezialisiert hat, insbesondere auf Zwei-Punkte-Implosionssysteme wie den Schwan. Taktische Waffen mit kleiner Durchmesser wurden vorbemerken für Sekundärs mit kleinem Durchmesser. Um 1960, als das Rennen der Supermacht zu einem ballistischen Raketenrennen wurde, waren die Livermore -Sprengköpfe nützlicher als die großen, schweren Los Alamos -Sprengköpfe. Los Alamos -Sprengköpfe wurden am ersten verwendet Ballistische Zwischenstreckenraketen, IRBMs, aber kleinere Livermore -Sprengköpfe wurden am ersten verwendet Interkontinentale ballistische Raketen, ICBMS und ballistische Raketen mit U-Boot, SLBMS sowie am ersten Multiple Sprenghead Systeme auf solchen Raketen.^[73]

In den Jahren 1957 und 1958 bauten und testeten beide Labors so viele Entwürfe wie möglich, in Erwartung, dass ein geplantes Testverbot von 1958 dauerhaft werden könnte. Bis zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme von Tests im Jahr 1961 waren die beiden Labore zu Duplikaten voneinander geworden, und Designjobs wurden mehr zu Arbeitsbelastungsüberlegungen als Laborspezialität zugewiesen. Einige Designs waren Pferdehandel. Zum Beispiel die W38 Sprengkopf für die Titan I Rakete begann als Livermore -Projekt, wurde Los Alamos gegeben, als es der wurde Atlas Raketensprengkopf und 1959 in Handel für die Livermore zurückgegeben W54 Davy Crockett Warhead, der von Livermore nach Los Alamos ging.

Warhead Designs nach 1960 übernahm den Charakter von Modelländerungen, wobei jede neue Rakete aus Marketinggründen einen neuen Sprengkopf erhielt. Bei der Hauptveränderung des Hauptsachens bestand das Verpacken von spaltbarerem Uranium-235 in die Sekundarstufe, da sie mit Fortsetzung erhältlich wurde Urananreicherung und die Ablagerung der großen hochrangigen Bomben.

Beginnend mit dem Nova Einrichtung in Livermore Mitte der 1980er Jahre wurde die Aktivität der Kernkonstruktion im Zusammenhang mit strahlungsgetriebener Implosion durch die Forschung mit der Forschung mit Bildung informiert Indirekter Laufwerk Laserfusion. Diese Arbeit war Teil der Bemühungen zu untersuchen Trägheitsfusion. Ähnliche Arbeiten werden mit den mächtigeren fortgesetzt Nationale Zündeinrichtung. Das Lagerbestands- und Managementprogramm auch von Forschungsarbeiten profitiert bei Nif.

Sprengprüfung

Atomwaffen sind größtenteils durch Versuch und Irrtum entworfen. Die Studie umfasst häufig die Testxplosion eines Prototyps.

Bei einer nuklearen Explosion aggregieren eine große Anzahl diskreter Ereignisse mit verschiedenen Wahrscheinlichkeiten in kurzlebige, chaotische Energieflüsse im Gerätsgehäuse. Komplexe mathematische Modelle sind erforderlich, um die Prozesse zu approximieren, und in den 1950er Jahren gab es keine Computer, die leistungsstark genug waren, um sie richtig auszuführen. Auch die heutigen Computer- und Simulationssoftware sind nicht ausreichend.^[74]

Es war leicht genug, zuverlässige Waffen für den Lagerbestand zu entwerfen. Wenn der Prototyp funktionierte, kann er waffen und massenproduziert werden.

Es war viel schwieriger zu verstehen, wie es funktioniert hat oder warum es fehlgeschlagen war. Die Designer sammelten so viele Daten wie möglich während der Explosion, bevor das Gerät sich selbst zerstörte, und verwendeten die Daten, um ihre Modelle zu kalibrieren, indem sie häufig Fudge -Faktoren in Gleichungen einfügten, damit die Simulationen den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen. Sie analysierten auch die Waffenabfälle in Fallout, um zu sehen, wie viel eine potenzielle nukleare Reaktion stattgefunden hatte.

Leichte Rohre

Ein wichtiges Instrument für die Testanalyse war das diagnostische Lichtrohr. Eine Sonde innerhalb eines Testgeräts könnte Informationen übertragen, indem ein Metallplatten auf Glühbirne erhitzt wird, ein Ereignis, das durch Instrumente am anderen Ende eines langen, sehr geraden Rohrs aufgezeichnet werden kann.

Das Bild unten zeigt das Shrimp -Gerät, das am 1. März 1954 in Bikini wie das detoniert wurde Castle Bravo Prüfung. Die 15-Megaton-Explosion war die größte aller Zeiten der Vereinigten Staaten. Die Silhouette eines Mannes wird für die Skala angezeigt. Das Gerät wird von unten an den Enden unterstützt. Die Rohre, die in die Schusskabinendecke gehen, die anscheinend unterstützt werden, sind tatsächlich diagnostische Lichtrohre. Die acht Rohre am rechten Ende (1) sendeten Informationen über die Detonation der Primäranlage. Zwei in der Mitte (2) markierten die Zeit, als Röntgenstrahlen aus der Primär den Strahlungskanal um die Sekundärstätte erreichten. In den letzten beiden Rohren (3) wurde festgestellt, dass die Zeitstrahlung das andere Ende des Strahlungskanals erreichte, wobei die Differenz zwischen (2) und (3) die Strahlungstransitzeit für den Kanal ist.^[75]

Aus der Schusskabine drehten sich die Rohre horizontal und reisten 2,3 km entlang eines Dammes, der auf dem Bikini-Riff gebaut wurde, zu einem ferngesteuerten Datenerfassungsbunker auf Namu Island.

Während Röntgenstrahlen normalerweise mit Lichtgeschwindigkeit durch ein Material mit niedriger Dichte wie dem Kunststoff-Schaumkanalfüller zwischen (2) und (3) wandern würden, erzeugt die Strahlungsintensität der explodierenden Primär Füllstoff, der wie ein langsam bewegender Logjam wirkt, um den Durchgang von zu verzögern Strahlungsenergie. Während die Sekundärin durch strahlungsinduzierte Ablation komprimiert wird, durchdringen Neutronen aus dem primären Aufforderung mit den Röntgenstrahlen in die Sekundär- und Züchtung von Tritium über die dritte Reaktion, die im ersten Abschnitt oben angegeben ist. Diese Li-6 + N-Reaktion ist exotherm und produziert 5 MeV pro Event. Die Zündkerze wurde noch nicht komprimiert und bleibt somit unterkritisch, sodass infolgedessen keine signifikante Spaltung oder Fusion stattfindet. Wenn jedoch genügend Neutronen eintreffen, bevor die Implosion des Sekundärs abgeschlossen ist, kann die entscheidende Temperaturdifferenz zwischen dem äußeren und inneren Teilen der Sekundärstätte abgebaut werden, was möglicherweise dazu führt, dass die Sekundärstätte nicht entzündet. Die erste von Livermore entworfene thermonukleäre Waffe, das Morgsenstern-Gerät, scheiterte auf diese Weise, als sie als getestet wurde Schloss Koon am 7. April 1954. Die primäre Zündete, aber die Sekundärin, die von der Neutronenwelle des Primars vorgewärmt wurde, litt das als als als bezeichnete als als als erteilte ineffiziente Detonation;^{[76]: 165} Somit wurde eine Waffe mit einer vorhergesagten Ein-Megaton-Ausbeute, die nur 110 Kilotons erzeugt, von denen nur 10 kT auf die Fusion zurückzuführen waren.^{[77]: 316}

Diese Timing-Effekte und alle Probleme, die sie verursachen, werden anhand von Lichtpflächendaten gemessen. Die mathematischen Simulationen, die sie kalibrieren, werden als Strahlungsflusshydrodynamik -Codes oder Kanalcodes bezeichnet. Sie werden verwendet, um die Auswirkungen künftiger Designänderungen vorherzusagen.

Aus der öffentlichen Aufzeichnung geht nicht hervor, wie erfolgreich die Garnelen -Lichtrohre waren. Der unbemannte Datenbunker war weit genug zurück, um außerhalb des Meilenweitkraters zu bleiben, aber die 15-Megaton-Explosion, zweieinhalb Mal so mächtig, wie erwartet, verletzte den Bunker, indem er seine 20-Tonnen-Tür von den Scharnieren und über den über die Innerhalb des Bunkers. (Die nächsten Leute waren 32 km weiter entfernt, in einem Bunker, der intakt überlebte.)^[78]

Fallout -Analyse

Die interessantesten Daten von Castle Bravo stammen aus der Funk-Chemical-Analyse von Waffenabfällen in Fallout. Aufgrund eines Mangels an angereichertem Lithium-6 war 60% des Lithiums in der Garnelensekundärer Lithium-7, das Tritium nicht so leicht züchtet wie Lithium-6. Aber es züchtet Lithium-6 als Produkt einer (n, 2n) Reaktion (ein Neutron in zwei Neutronen), eine bekannte Tatsache, jedoch mit unbekannter Wahrscheinlichkeit. Die Wahrscheinlichkeit stellte sich als hoch heraus.

Die Ausfallanalyse ergab den Designern, dass die Garnelenreaktion mit der (n, 2n) -Reaktion effektiv zweieinhalb Mal so viel Lithium-6 wie erwartet hatte. Das Tritium, die Fusionsausbeute, die Neutronen und die Spaltausbeute wurden entsprechend erhöht.^[79]

Wie oben erwähnt, teilte Bravos Fallout -Analyse auch der Außenwelt zum ersten Mal mit, dass thermonukleäre Bomben mehr Spaltgeräte als Fusionsgeräte sind. Ein japanisches Fischerboot, Daigo Fukuryū Maru, segelte mit genügend Folgen auf ihren Decks nach Hause, um Wissenschaftlern in Japan und anderswo zu ermöglichen, zu bestimmen und bekannt zu geben, dass der größte Teil des Fallouts von der Spaltung von U-238 durch mit Fusion produzierte 14 MeV-Neutronen stammte.

Unterirdische Tests

Absenktkrater an der Yucca Flat, Nevada Test Site.

Der globale Alarm gegen radioaktive Fallout, der mit dem Castle Bravo -Event begann, fuhr schließlich buchstäblich unter der Erde. Der letzte US-amerikanische oberirdische Test fand bei statt Johnston Island Am 4. November 1962. In den nächsten drei Jahrzehnten, bis zum 23. September 1992, führten die Vereinigten Staaten durchschnittlich 2,4 unterirdische Kernsexplosionen pro Monat durch, alle bis auf einige in der Nevada Test Site (NTS) Nordwestlich von Las Vegas.

Das Yucca flach Der Abschnitt der NTS ist mit Absenktkratern bedeckt, die sich aus dem Zusammenbruch des Geländes über radioaktive Höhlen ergeben, die durch nukleare Explosionen erzeugt wurden (siehe Foto).

Nach dem 1974 Schwellenwerttestvertragsvertrag (TTBT), die unterirdische Explosionen auf 150 Kilotons oder weniger begrenzt waren, mussten die Sprengköpfe wie der Halb-Megaton W88 mit weniger als vollständiger Ertrag getestet werden. Da der Primär mit vollem Ertrag detoniert werden muss, um Daten über die Implosion der Sekundarstufe zu generieren, musste die Verringerung der Ertragsrendite von der Sekundärstätte stammen. Das Ersetzen eines Großteils des Lithium-6-Deuterid-Fusion-Brennstoffs durch Lithium-7-Hydrid begrenzte das für die Fusion verfügbare Tritium und damit die Gesamtausbeute, ohne die Dynamik der Implosion zu ändern. Die Funktionsweise des Geräts könnte mit leichten Rohren, anderen Erfassungsgeräten und der Analyse von eingeschlossenen Waffenabfällen bewertet werden. Die volle Ausbeute der Lagerwaffe könnte durch Extrapolation berechnet werden.

Produktionsstätten

Als zweistufige Waffen in den frühen 1950er Jahren Standard wurden, bestimmte Waffendesign das Layout der neuen, weit verbreiteten US-Produktionsanlagen und umgekehrt.

Da Primäres tendenziell sperrig sind, insbesondere im Durchmesser, ist Plutonium das spaltbare Material der Wahl für Gruben mit Berylliumreflektoren. Es hat eine kleinere kritische Masse als Uran. Die Fely Flats Plant in der Nähe von Boulder, Colorado, wurde 1952 zur Grubenproduktion gebaut und wurde folglich zur Plutonium- und Beryllium -Herstellung.

Die Y-12-Pflanze in Eichenallee, Tennessee, wo Massenspektrometer genannt Kalutronen hatte Uran für die angereichert Manhattan -Projekt, wurde neu gestaltet, um Sekundärs zu machen. Fissile U-235 bildet die besten Zündkerzen, da seine kritische Masse größer ist, insbesondere in der zylindrischen Form der frühen thermonuklearen Sekundäre. Frühe Experimente verwendeten die beiden faltbaren Materialien in Kombination, als Verbundpu-Oy-Gruben und Zündkerzen, aber für die Massenproduktion war es einfacher, sich die Fabriken spezialisiert zu lassen: Plutoniumgruben in Vorwahlen, Uran-Zündkerzen und Schubs in Sekundärs.

Y-12 machte Lithium-6-Deuterid-Fusionstrecke und U-238-Teile, die anderen beiden Zutaten von Sekundärs.

Das Standort in Hanford in der Nähe von Richland WA betrieb während des Zweiten Weltkriegs und im Kalten Krieg die Plutoniumproduktion in Kernreaktoren und Trennungen. Dort wurden neun Plutoniumproduktionsreaktoren gebaut und betrieben. Der erste war der B-Reaktor, der im September 1944 den Betrieb begann, und der letzte der N-Reaktor, der im Januar 1987 die Operationen einstellte.

Das Savannah River Site in Aiken, South Carolina, ebenfalls 1952 erbaut, betrieben Kernreaktoren die U-238 für Gruben in PU-239 umgewandelt und Lithium-6 (produziert bei Y-12) in Tritium für Booster-Gas umgewandelt wurde. Da seine Reaktoren mit schwerem Wasser, Deuteriumoxid, moderiert wurden, bildete es auch Deuterium für Boostergas und für Y-12, um Lithium-6-Deuterid herzustellen.

Sicherheitsgründen des Sprengkopfdesigns

Da selbst niedrige nukleare Sprengköpfe eine erstaunliche zerstörerische Kraft haben, haben Waffendesigner immer die Notwendigkeit erkannt, Mechanismen und damit verbundene Verfahren einzubeziehen, um eine versehentliche Detonation zu verhindern.

Ein Diagramm der Grünes Gras Das Stahlkugelsicherheitsgerät von Warhead, links, gefüllt (sicher) und rechts, leer (lebend). Die Stahlkugeln wurden vor dem Flug in einen Trichter unter dem Flugzeug geleert und konnten mit einem Trichter durch Drehen der Bombe auf seinem Wagen und Erhöhen des Trichters erneut eingefügt werden.

Waffentyp

Es ist von Natur aus gefährlich, eine Waffe mit einer Menge und Form von spaltbarem Material zu haben, die durch einen relativ einfachen Unfall eine kritische Masse bilden kann. Wegen dieser Gefahr das Treibmittel in Little Boy (vier Taschen von Cordit) wurde kurz nach dem Start am 6. August 1945 in die Bombe eingeführt. Dies war das erste Mal, dass eine Atomwaffe vom Typ Waffen vollständig versammelt war.

Wenn die Waffe in Wasser fällt, die moderieren Wirkung des Wasser Kann auch a verursachen Kritikalitätsunfall, auch ohne die Waffe körperlich beschädigt wird. In ähnlicher Weise könnte ein Feuer, das durch ein Flugzeugabsturz verursacht wird, das Treibmittel leicht mit katastrophalen Ergebnissen entzünden. Waffenwaffen waren immer von Natur aus unsicher.

Pit-Insertion im Flug

Keine dieser Effekte ist wahrscheinlich mit Implosionswaffen, da normalerweise nicht genügend faltes Material vorhanden ist, um eine kritische Masse ohne die korrekte Detonation der Linsen zu bilden. Die frühesten Implosionswaffen hatten jedoch Gruben, die der Kritikalität waren, dass eine zufällige Detonation mit einiger nuklearer Ertrag ein Problem darstellte.

Am 9. August 1945 wurde Fat Man auf sein Flugzeug vollständig zusammengebaut, aber später, als schwebende Gruben einen Raum zwischen der Grube und dem Manipulator schafften, war es möglich, die Einfügung von Gruben im Flug zu verwenden. Der Bomber würde ohne spaltbares Material in der Bombe abheben. Einige ältere Waffen vom Implosions-Typ, wie die USA Markus 4 und Markus 5verwendete dieses System.

Das Einsetzen des Boxen in den Flug funktioniert nicht mit einer hohlen Grube, die mit seiner Manipulation in Kontakt steht.

Stahlkugelsicherheitsmethode

Wie im obigen Diagramm gezeigt, wurde eine Methode zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer versehentlichen Detonation verwendet Metallkugeln. Die Kugeln wurden in die Grube geleert: Dies verhinderte die Detonation durch Erhöhen der Dichte der Hohlgrube, wodurch bei einem Unfall symmetrische Implosion verhindert wurde. Dieses Design wurde in der grünen Graswaffe verwendet, auch als Interim -Megaton -Waffe bekannt, die in der verwendet wurde Violet Club und Gelbe Sonne Mk.1 Bomben.

Kettensicherheitsmethode

Alternativ kann die Grube durch ihren normalerweise hohlen Kern mit einem träge Material wie einer feinen Metallkette, möglicherweise aus feinem Metallkette, "geschützt" werden, möglicherweise aus Cadmium Neutronen absorbieren. Während sich die Kette in der Mitte der Grube befindet, kann die Grube nicht in eine geeignete Form für die Spaltung komprimiert werden. Wenn die Waffe bewaffnet werden soll, wird die Kette entfernt. In ähnlicher Weise könnte ein schwerwiegendes Feuer die Sprengstoffe detonieren, die Grube zerstören und Plutonium verbreiten, um die Umgebung zu kontaminieren wie in Mehrere WaffenunfälleEs konnte keine nukleare Explosion verursachen.

Ein-Punkte-Sicherheit

Während das Abfeuern eines Zünders von vielen nicht dazu führt, dass eine hohle Grube kritisch wird, insbesondere eine hohle Grube mit niedriger Masse, die eine Steigerung erfordert, machte die Einführung von Zwei-Punkte-Implosionssystemen diese Möglichkeit zu einem echten Problem.

In einem Zwei-Punkte-System wird eine ganze Hemisphäre der Grube wie entworfen, wenn ein Zünder feuert. Die hochexplosive Ladung, die die andere Hemisphäre umgibt, explodiert zunehmend vom Äquator zum entgegengesetzten Pol. Im Idealfall drückt dies den Äquator ein und drückt die zweite Hemisphäre von der ersten weg, wie Zahnpasta in einem Rohr. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Explosion sie umhüllt, wird ihre Implosion sowohl zeitlich als auch räumlich von der Implosion der ersten Hemisphäre getrennt. Die resultierende Hantelform, wobei jedes Ende zu einem anderen Zeitpunkt maximale Dichte erreicht, wird möglicherweise nicht kritisch.

Leider ist es nicht möglich, auf dem Zeichenbrett zu sagen, wie sich dies auswirken wird. Es ist auch nicht möglich, eine Dummy-Grube aus U-238- und Hochgeschwindigkeits-Röntgenkameras zu machen, obwohl solche Tests hilfreich sind. Für die endgültige Bestimmung muss ein Test mit echtem materiellem Material durchgeführt werden. Infolgedessen begannen beide Labors 1957, ein Jahr nach Swan, mit einem Punkt-Sicherheitstests.

Von 25 Ein-Punkte-Sicherheitstests, die 1957 und 1958 durchgeführt wurden, hatten sieben null oder leichte Kernertrag (Erfolg), drei hatten hohe Ausbeuten von 300 t bis 500 T (schweres Versagen), und der Rest hatte inakzeptable Ausbeuten zwischen diesen Extremen.

Von besonderer Sorge war Livermore's W47, was in einem Punkt-Test unannehmbar hohe Ausbeuten erzeugte. Um eine versehentliche Detonation zu verhindern, beschloss Livermore, mechanische Safing auf dem W47 zu verwenden. Das nachstehend beschriebene Drahtsicherheitsschema war das Ergebnis.

Bei der Wiederaufnahme des Tests im Jahr 1961 und drei Jahrzehnte lang gab es genügend Zeit, um alle Sprengkopfdesigns von Natur aus zu schützen, ohne dass eine mechanische Sicherung erforderlich war.

Drahtsicherheitsmethode

Im letzten Test vor dem Moratorium von 1958 wurde festgestellt, dass der W47-Sprengkopf für das Polaris SLBM nicht ein Punkt sicher ist und eine unannehmbar hohe nukleare Ausbeute von 180 kg TNT-Äquivalent (Hardtack II-Titania) erzeugt. Mit dem Testmoratorium gab es keine Möglichkeit, das Design zu verfeinern und es von Natur aus sicher zu schützen. Eine Lösung wurde aus a entwickelt Bor-Beamter Draht in die Hohlgrube der Waffe bei der Herstellung eingeführt. Der Sprengkopf wurde bewaffnet, indem der Draht auf einen von einem Elektromotor gefahrenen Spulen zurückgezogen wurde. Einmal zurückgezogen, konnte der Draht nicht erneut eingelöst werden.^[80] Der Draht hatte die Tendenz, während der Lagerung spröde zu werden und während des Bewaffnung zu brechen oder festzuhalten, wodurch die vollständige Entfernung verhindern und den Sprengkopf einen DUD machten.^[81] Es wurde geschätzt, dass 50–75% der Sprengköpfe scheitern würden. Dies erforderte einen vollständigen Wiederaufbau aller W47 -Vorwahlen.^[82] Das für die Schmierung des Draht verwendete Öl förderte auch die Korrosion der Grube.^[83]

Starkes Link/Schwaches Link

Unter dem starken Verbindungs-/schwachen Link -System werden "schwache Verbindungen" zwischen kritischen Atomwaffenkomponenten (den "harten Verbindungen") konstruiert. Im Falle eines Unfalls sollen die schwachen Verbindungen zuerst in einer Weise scheitern, die die Energieübertragung zwischen ihnen ausschließt. Wenn dann eine harte Verbindung in einer Weise fehlschlägt, die Energie überträgt oder freisetzt, kann Energie nicht in andere Waffensysteme übertragen werden, was möglicherweise eine nukleare Detonation startet. Harte Verbindungen sind in der Regel kritische Waffenkomponenten, die gehärtet wurden, um extreme Umgebungen zu überleben, während schwache Verbindungen beide Komponenten absichtlich in das System eingefügt werden können, um als schwache Verbindung und kritische nukleare Komponenten zu fungieren, die vorhersehbar ausfallen können.

Ein Beispiel für eine schwache Verbindung wäre ein elektrischer Stecker, der elektrische Drähte aus einer niedrigen Schmelzpunktlegierung enthält. Während eines Brandes würden diese Drähte jegliche elektrische Verbindung zerstören.

Zulässige Aktionsverbindung

A Zulässige Aktionsverbindung ist ein Zugangskontrolle Gerät entwickelt, um den unbefugten Gebrauch von Atomwaffen zu verhindern. Frühe Kumpels waren einfache elektromechanische Schalter und haben sich zu komplexen Streitsystemen entwickelt, die integrierte Ertragskontrolloptionen, Lockout-Geräte und Anti-Verhandlungsgeräte umfassen.

Verweise

Anmerkungen

Literaturverzeichnis

Externe Links

• Carey Sublettes Atomwaffenarchiv ist eine zuverlässige Informationsquelle und hat Links zu anderen Quellen.
  • Atomwaffen stellten häufig Fragen: Abschnitt 4.0 Engineering und Design von Atomwaffen
• Das Föderation der amerikanischen Wissenschaftler Bietet solide Informationen zu Massenvernichtungswaffen, einschließlich Atomwaffen und ihre Auswirkungen
• Globalsecurity.org Bietet eine gut geschriebene Grundierung in Atomwaffendesignkonzepten (Standortnavigation auf der rechten Seite).
• Weitere Informationen zum Design von zweistufigen Fusionsbomben
• Liste der militärisch kritischen Technologien (MCTL), Teil II (1998) (PDF) vom US -Verteidigungsministerium auf der Website der Federation of American Scientists.
• "Beschränkte Datenklassifizierungsentscheidungen von 1946 bis Gegenwart", Serie des Department of Energy Report, veröffentlicht von 1994 bis Januar 2001, in dem alle bekannten Klassifizierungsaktionen und deren Daten aufgeführt sind. Gastgeber von Federation of American Scientists.
• Die Holocaust -Bombe: eine Frage der Zeit ist ein Update des Gerichtsverfahrens von 1979 USA gegen Progressive, mit Links zur Unterstützung von Dokumenten zum Design von Atomwaffen.
• Annotierte Bibliographie zum Design von Atomwaffen aus der Alsos Digital Library für nukleare Probleme
• Das Nuclear Proliferation International History Project des Woodrow Wilson Centers oder NPIHP ist ein globales Netzwerk von Einzelpersonen und Institutionen, die durch Archivdokumente, mündliche Geschichteinterviews und andere empirische Quellen an der Untersuchung der internationalen Kerngeschichte tätig sind.