열핵 충전. 수소 폭탄, 장치, 열핵무기 폭발의 작동 원리 및 결과, 소련과 미국에서 첫 번째 테스트
많은 독자들은 수소폭탄을 훨씬 더 강력한 원자폭탄과 연관시킵니다. 사실, 이것은 근본적으로 새로운 무기로, 생성을 위해 불균형적으로 큰 지적 노력이 필요하고 근본적으로 다른 물리적 원리에 따라 작동합니다.
열핵 자극의 원리는 다릅니다. 그러나 포괄적 핵실험 금지 조약 기구의 사무총장 라시나 제르보(Lassina Zerbo)는 다음과 같이 확인했습니다. 북한가장 강력하게 자리 잡았다 핵실험그녀의 이야기에서 “폭발의 성격은 현 단계에서 판단할 수 없습니다. 현재 지진 효과에 대해 이야기하고 있으며 방사성 동위원소 흔적은 없지만 나타날 수 있습니다."
미들버리 국제문제연구소(Middlebury Institute of International Studies)의 핵방어 분석가인 캐서린 딜(Catherine Dill) 역시 그 비밀은 북한 정권의 붕괴로 풀릴 수 있다고 믿고 있다. 이 값은 대략적으로 예측된 열 생산량의 하한에 해당합니다. 핵무기- 기본적으로 2세대 핵무기는 다른 폭탄이 발사하는 폭탄과 함께 두 단계로 작동하여 더 큰 폭발을 일으킵니다. 어떤 핵무기가 테스트되었는지는 아직 명확하지 않지만 지진 신호에 따르면 이번 테스트의 결과는 확실히 이전 테스트 결과보다 훨씬 더 높습니다.
"퍼프"
현대 폭탄
원자폭탄과 수소폭탄의 유일한 공통점은 둘 다 원자핵에 숨겨진 엄청난 에너지를 방출한다는 것입니다. 이는 우라늄이나 플루토늄과 같은 무거운 핵을 더 가벼운 핵으로 나누거나(분열 반응), 가장 가벼운 수소 동위원소를 강제로 병합하는(융합 반응) 두 가지 방법으로 수행될 수 있습니다. 두 반응의 결과로 생성되는 물질의 질량은 항상 원래 원자의 질량보다 작습니다. 그러나 질량은 흔적 없이 사라질 수 없습니다. 아인슈타인의 유명한 공식 E=mc2에 따르면 질량은 에너지로 변합니다.
비교를 위해 히로시마는 약 15kg이었습니다. 지난 9월 북한의 최근 시험발사량은 10~30킬로톤으로 추산됐다. 이를 식별하기 위해 지진의 규모를 테스트의 추정 파워로 변환하는 방정식이 있습니다. 핵 장치, 이는 기본적으로 폭탄의 위력입니다. 그러나 발생하는 지진은 시험 장소의 지질학적 특성과 터널의 깊이에 따라 달라집니다. 이 모든 정보가 누락되어 실제로 무슨 일이 일어났는지 이해할 수 없습니다.
윌은 핵실험장 터널에 대한 소식이 매우 유용할 수 있으며, 북한이 무엇을 해야 하는지 이해하는 또 다른 방법은 핵 반응의 산물이며 북한으로 방출되는 방출된 방사성 핵종의 구성을 확인하는 것이라고 확신합니다. 분위기. 테스트가 진행된 터널이 밀봉되어 있었기 때문에 테스트는 정말 좋았습니다. 그러므로 지난 몇 년우리는 분석할 것이 많지 않습니다. 그런데 이번 폭발은 엄청났고, 터널의 일부도 무너진 것 같습니다.
원자폭탄
원자폭탄을 만들기 위해서는 핵분열성 물질을 충분히 확보하는 것이 필요충분조건이다. 이 작업은 상당히 노동 집약적이지만 지적 수준이 낮고 고급 과학보다는 광산업에 더 가깝습니다. 그러한 무기를 만드는 데 필요한 주요 자원은 거대한 우라늄 광산과 농축 공장을 건설하는 데 사용됩니다. 장치의 단순성에 대한 증거는 첫 번째 폭탄에 필요한 플루토늄 생산과 소련의 첫 번째 핵폭발 사이에 한 달도 채 지나지 않았다는 사실입니다.
미국도 중국과 마찬가지로 이번 사건을 캐비티 붕괴로 평가했다. Sill은 아마도 터널이 그 정도 규모의 폭발을 감당할 만큼 충분히 잘 건설되지 않았을 것이라고 대답합니다. 또한 그들이 의도적으로 이 충돌을 일으켰을 가능성도 있습니다. 이것은 방사성 핵종의 방출을 통한 진정한 테스트였다는 것을 세상에 알리는 방법으로, 큰 진전입니다. 말하기에는 너무 이르다. 하지만 폭탄 터널이 실제로 무너졌다면, 이는 우리가 이를 분석할 수 있는 정보를 갖게 될 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 핵폭발시험장 산 아래에서 무슨 일이 일어났는지 확인하기 위해.
학교 물리학 과정에서 알려진 그러한 폭탄의 작동 원리를 간략하게 기억해 보겠습니다. 이는 우라늄과 일부 초우라늄 원소(예: 플루토늄)가 붕괴 중에 하나 이상의 중성자를 방출하는 특성을 기반으로 합니다. 이들 원소는 자연적으로 붕괴되거나 다른 중성자의 영향으로 붕괴될 수 있습니다.
방출된 중성자는 떠날 수 있다 방사성 물질, 다른 원자와 충돌하여 또 다른 핵분열 반응을 일으킬 수 있습니다. 물질의 특정 농도(임계 질량)가 초과되면 원자핵의 추가 분열을 일으키는 신생 중성자의 수가 붕괴되는 핵의 수를 초과하기 시작합니다. 붕괴하는 원자의 수가 눈사태처럼 늘어나기 시작하여 새로운 중성자가 생성되는, 즉 연쇄반응이 일어난다. 우라늄-235의 경우 임계질량은 약 50kg, 플루토늄-239의 경우 5.6kg이다. 즉, 5.6kg보다 약간 작은 무게의 플루토늄 공은 단지 따뜻한 금속 조각일 뿐이며, 약간 더 큰 질량은 몇 나노초만 지속됩니다.
그들이 우리에게 제공하는 정보는 헤드라인의 구성이 무엇인지 알려줄 수 있습니다. 얼마나 많은 핵분열성 물질이 있었으며 어떤 종류의 플루토늄이나 고농축 우라늄이었습니까? 북한은 두 가지 모두를 생산하고 있으며 두 가지 모두를 이용할 수 있습니다. 북한의 6차 핵실험은 확실히 지진파만을 위한 열핵무기는 아니지만, 이 순간이것은 고려된 가능성인 것 같습니다. 비록 이 테스트의 규모가 현재 순간의 중력에 대한 강력한 참고 자료이기는 하지만 이러한 진전은 놀라운 일이 아닙니다.
정부 지진학자에 따르면 대한민국, 이번 테스트는 이전 테스트보다 5~6배 더 강력했습니다. 다음에 무슨 일이 일어날지는 미국이 어떻게 대응하느냐에 달려 있다. 제임스 매티스 미 국방장관은 “우리는 북한에 대해 많은 군사적 옵션을 갖고 있으며 괌을 포함한 국가에 대한 모든 위협에 대해 심각한 군사적 대응이 있을 것”이라고 말했다. 우리는 북한을 전복할 생각은 없지만 그렇게 할 수 있는 옵션은 많습니다.
폭탄의 실제 작동은 간단합니다. 각각 임계 질량보다 약간 작은 두 개의 우라늄 또는 플루토늄 반구를 가져와 45cm 거리에 배치하고 폭발물로 덮어 폭발시킵니다. 우라늄이나 플루토늄은 초임계 덩어리로 소결되고 핵반응이 시작됩니다. 모두. 핵 반응을 시작하는 또 다른 방법은 강력한 폭발로 플루토늄 조각을 압축하는 것입니다. 원자 사이의 거리가 줄어들고 반응은 더 낮은 임계 질량에서 시작됩니다. 모든 현대 원자폭탄은 이 원리에 따라 작동합니다.
실을 비롯한 몇몇 분석가들은 “북한은 이 새로운 폭탄이 실제로 IBM을 향해 날아갈 수 있다는 것을 증명해야 할 것”이라고 우려하고 있다. 북한은 실사격이나 심지어 금지된 대기권 핵실험을 시도하려고 할 수도 있습니다. 이것은 경기장 테스트에서 할 수 있는 가장 도발적인 제스처 중 하나가 될 것이라고 Sill은 경고합니다. 이 테스트의 시기는 정치적으로 다소 중요할 수 있습니다.
최근 한미 연합훈련이 마무리됐다. 북한은 올해 안에 핵실험을 실시할 수 있다고 밝혔습니다. 정확한 시간이 테스트는 아마도 기술적인 이유, 아닌 정치적 이유. 그리고 그들이 유용한 정보를 수집하고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 기술적 인 정보이 테스트를 통해 향후에도 작동하는지 확인하기 위해 약간의 조정을 할 수 있습니다.
원자폭탄의 문제는 폭발력을 높이고 싶은 순간부터 시작된다. 단순히 핵분열성 물질을 늘리는 것만으로는 충분하지 않습니다. 질량이 임계 질량에 도달하자마자 폭발합니다. 예를 들어, 두 부분이 아닌 여러 부분으로 폭탄을 만들기 위해 다양한 독창적인 계획이 발명되었습니다. 이로 인해 폭탄은 터진 오렌지색처럼 보이기 시작한 다음 한 번의 폭발로 하나의 조각으로 조립하지만 여전히 강력한 힘을 가지고 있습니다. 100킬로톤이 넘는 문제는 극복할 수 없게 되었습니다.
핵 전문가들은 이번 시험이 리히터에서 진도 5가 아닌 약 7의 지진을 일으킬 것이라는 데 회의적이다. 1. 북한은 지도자 김정은이 소형 수소폭탄을 시험한 지 몇 주 후에 이 무기를 개발했다고 자랑한다. 대부분의 전문가들은 이러한 주장을 의심하지만 북한이 실제로 그러한 핵폭탄을 만들 수 있다면 고립된 공산주의 국가의 무기 능력이 크게 향상될 것입니다.
소형 수소폭탄은 북한 주변국에는 위협이 될 수 있지만, 장거리 미사일의 탄두에 장착될 수 있기 때문에 전 세계 국가에는 위협이 될 수 있다. 그리고 북한은 그러한 미사일을 개발하고 있다. 수소폭탄은 가장 복잡하고 생산하기 어려운 핵무기로, 원자폭탄보다 훨씬 더 복잡하며, 2단계 과정이 필요합니다. 즉, 핵융합 사슬을 활성화하는 데 필요한 에너지를 생산하는 최초의 핵분열입니다. 그 차이는 상당합니다. 원자폭탄은 종종 수십 킬로톤에 달하는 반면, 수소는 메가톤 범위에 있습니다.
수소폭탄
그러나 열핵융합 연료에는 임계질량이 없습니다. 여기에 열핵 연료로 가득 찬 태양이 머리 위에 매달려 있습니다. 내부에는 이미 수십억 개가 있습니다. 세월이 흐르다열핵 반응 - 아무것도 폭발하지 않습니다. 또한 중수소와 삼중수소(수소의 중중 및 초중 동위원소) 등의 합성 반응에서는 같은 질량의 우라늄-235를 연소할 때보다 4.2배 더 많은 에너지가 방출됩니다.
많은 핵 전문가들은 북한의 주장에 회의적이다. 호주 전문가 Crispin Rovier는 리히터에서 발생한 진도 5.1의 지진이 너무 약하다고 믿고 있습니다. 수소폭탄. “핵실험이 성공한 것으로 보이지만 2단계는 수소 폭발성공하지 못했다”고 말했다. 그리고 다른 전문가들도 이 의견에 동의합니다. Rand Corporation의 Bruce Bennett은 열에 대한 성공적인 테스트가 있었다면 다음과 같이 믿었습니다. 핵폭탄, 결과적으로 떨림은 리히터 척도에서 약 7점의 값을 가져야 합니다.
원자폭탄을 만드는 것은 이론적인 과정이라기보다는 실험적인 과정이었습니다. 수소폭탄을 만들기 위해서는 완전히 새로운 물리적 학문, 즉 고온 플라즈마와 초고압의 물리학이 등장해야 했습니다. 폭탄 제작을 시작하기 전에 별의 중심부에서만 일어나는 현상의 본질을 철저히 이해하는 것이 필요했습니다. 여기에는 어떤 실험도 도움이 될 수 없습니다. 연구원의 도구는 이론 물리학과 고등 수학뿐이었습니다. 열핵무기 개발에서 엄청난 역할이 수학자(Ulam, Tikhonov, Samarsky 등)에게 속한다는 것은 우연이 아닙니다.
북한은 세 차례의 핵실험 이후 수소폭탄을 개발하고 있는 것으로 보인다. 지난 9월 워싱턴 과학연구소와 국제 안보경고한다 핵복합체영변에는 다음과 같은 새로운 시설을 건설합니다. 위성 이미지이 동위원소 분리 공장이 삼중수소를 생산할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 이 수소 동위원소는 수소폭탄을 만드는 열쇠이다.
전 세계의 핵무기고에는 일반적으로 두 가지 유형의 핵무기, 즉 핵폭탄과 훨씬 더 강력한 수소폭탄이 포함되어 있습니다. 안전보장이사회의 5개 상임이사국은 미국, 러시아, 중국, 영국, 프랑스입니다. 인도와 이스라엘이 그러한 무기를 테스트했다는 제안이 있지만 이는 입증되지 않았습니다. 파키스탄은 일련의 핵실험을 거쳐 그러한 폭탄을 만들 가능성이 있는 것으로 여겨진다.
클래식 슈퍼
1945년 말, 에드워드 텔러(Edward Teller)는 "클래식 슈퍼(classic super)"라고 불리는 최초의 수소폭탄 설계를 제안했습니다. 핵융합 반응을 시작하는 데 필요한 엄청난 압력과 온도를 생성하려면 기존의 원자 폭탄을 사용해야 했습니다. "클래식 슈퍼" 자체는 중수소로 채워진 긴 실린더였습니다. 중수소-삼중수소 혼합물이 포함된 중간 "점화" 챔버도 제공되었습니다. 중수소와 삼중수소의 합성 반응은 더 낮은 압력에서 시작됩니다. 불과 유사하게 중수소는 장작, 중수소와 삼중수소의 혼합물(휘발유 한 잔, 원자폭탄)의 역할을 하도록 되어 있었습니다. 이 계획은 한쪽 끝에 원자 라이터가 달린 일종의 시가인 "파이프"라고 불렸습니다. 소련의 물리학자들도 같은 계획을 사용하여 수소폭탄을 개발하기 시작했습니다.
미국과 소련이 그러한 무기를 시험한 지 불과 1년 만입니다. 그 아버지는 소련 물리학자 Igor Kurchatov와 Andrei Sakharov에 의해 고려됩니다. 소련은 인간이 만든 폭발물 중 가장 강력한 58메가톤 수소폭탄을 북극의 노바야젬랴 섬 상공에서 폭발시켰다. 불덩이반경은 4.6km, 온도는 천만도에 도달했으며 "원자 스폰지"의 직경은 95km였습니다.
"차르 봄바"를 팽창시키면서 역풍을 일으킵니다. 새로운 지구지구 궤도를 세 바퀴 돌고 대기 중 이온화를 유도해 40분간 무선 통신을 교란시켰다. 수소폭탄은 원자폭탄보다 방사능 오염을 덜 유발하지만 여전히 심각한 수준이기 때문에 최초의 폭발성 폭탄이 지하에서 폭발한 것입니다. 지금까지 그러한 폭탄은 분쟁에 사용되지 않았습니다.
그러나 수학자 Stanislav Ulam은 일반적인 계산자를 사용하여 "슈퍼"에서 순수한 중수소의 융합 반응이 일어나는 것이 거의 불가능하며 혼합물을 생성하려면 삼중수소의 양이 필요하다는 것을 Teller에게 증명했습니다. 미국에서 무기급 플루토늄 생산을 실질적으로 중단하는 것이 필요합니다.
설탕을 곁들인 퍼프
1946년 중반에 텔러는 또 다른 수소폭탄 설계인 "알람시계"를 제안했습니다. 그것은 우라늄, 중수소, 삼중수소의 구형 층이 교대로 구성되어 있습니다. 플루토늄 중심 전하의 핵폭발 중에 폭탄의 다른 층에서 열핵 반응을 시작하는 데 필요한 압력과 온도가 생성되었습니다. 그러나 "알람시계"에는 고출력 원자 개시자가 필요했고 미국(소련도 포함)은 무기급 우라늄과 플루토늄을 생산하는 데 문제가 있었습니다.
후자는 수소 원리에 따른 소위 중성자 폭탄이며, 주요 차이점은 적용 범위에 있습니다. 전하가 적지 만 일부 금속의 방사선 에너지는 중성자의 강렬한 흐름을 분리합니다. 그는 목숨을 끊었지만 인프라는 보존합니다. 중요한 요소이것은 코발트 덩어리였는데 폭발 후 방사능이 높은 코발트로 변했습니다.
수소폭탄은 수소의 두 가지 무거운 동위원소인 중수소와 삼중수소를 사용하고 헬륨을 융합시켜 엄청난 양의 에너지를 방출하고 수백만 도의 온도에 도달합니다. 동일한 원리가 우리 태양과 같은 에너지 별을 생성합니다. 물에서 수소를 추출할 수 있고 반응으로 방출되는 헬륨은 환경을 오염시키지 않기 때문에 지금까지 상대적으로 저렴하고 환경 친화적인 에너지를 제공하는 핵융합을 제어하는 방법을 아무도 찾지 못했습니다.
1948년 가을, 안드레이 사하로프(Andrei Sakharov)도 비슷한 계획을 세웠습니다. 소련에서는 이 디자인을 "슬로이카(sloyka)"라고 불렀습니다. 무기급 우라늄-235와 플루토늄-239를 충분한 양으로 생산할 시간이 없었던 소련에게 사하로프의 퍼프 페이스트는 만병통치약이었다. 그것이 바로 그 이유입니다.
재래식 원자폭탄에서 천연 우라늄-238은 쓸모가 없을 뿐만 아니라(붕괴 중 중성자 에너지는 핵분열을 시작하기에 충분하지 않음) 2차 중성자를 탐욕스럽게 흡수하여 속도를 늦추기 때문에 해롭습니다. 연쇄 반응. 따라서 무기급 우라늄의 90%는 동위원소인 우라늄-235로 구성되어 있습니다. 그러나 열핵융합으로 생성된 중성자는 핵분열 중성자보다 에너지가 10배 더 강하며, 이러한 중성자를 조사한 천연 우라늄-238은 훌륭하게 핵분열을 시작합니다. 새로운 폭탄산업 폐기물로 분류됐던 우라늄-238을 폭발물로 사용할 수 있게 됐다.
오늘날 사람들은 이미 지구에서 일어나는 합성 반응을 재현할 수 있습니다. 사실, 두 가지 뉘앙스가 있습니다. 수소 폭탄이 폭발하는 동안 반응이 발생하고 완전히 제어할 수 없거나 특수 설비에 도입하려고 하면 방출되는 에너지가 폐기물 에너지보다 훨씬 적습니다.
이 과학적인 대규모 프로젝트는 여러 국가에서 자금을 지원받습니다. 유럽 연합, 중국, 일본, 한국, 인도, 미국 및 러시아. 많은 물리학자들은 반응기 매개변수를 매우 심각하게 받아들이고 있으며, 이는 발전소를 운영하는 데 필요한 것보다 더 큰 규모에서 반응을 더 에너지 효율적으로 만듭니다.
Sakharov의 "퍼프 페이스트리"의 하이라이트는 급성 결핍된 삼중수소 대신 백색광 결정질 물질인 중수소리튬 6LiD를 사용했다는 것입니다.
위에서 언급한 바와 같이, 중수소와 삼중수소의 혼합물은 순수한 중수소보다 훨씬 더 쉽게 발화됩니다. 그러나 삼중수소의 장점은 여기서 끝나고 단점만 남습니다. 정상 상태에서 삼중수소는 가스이므로 저장이 어렵습니다. 삼중수소는 방사성이며 안정한 헬륨-3으로 붕괴하여 매우 필요한 고속 중성자를 적극적으로 소비하므로 폭탄의 유효 기간이 몇 달로 제한됩니다.
그러나 이것은 아직 발전소가 아닙니다. 접근 가능하고 깨끗하며 저렴한 핵융합 에너지로 가는 길. 언뜻 보기에 문제는 궁극적으로 물, 증기 배출 및 터빈을 운반하는 원자로 튜브 본체에 있는 것처럼 보입니다. 또한 주어진 가능한 타이밍문제 해결.
노동자 핵융합로는 소형의 별이지만 이러한 유형의 원자로(토카막)의 공 대신 1억 5천만도까지 가열된 플라즈마 비료가 자기장에 "걸려" 있습니다. 작업실의 물질 밀도는 낮지만 방사선은 매우 다르기 때문에 여기의 온도는 그렇게 끔찍하지 않습니다.
비방사성 중수소리튬은 느린 핵분열 중성자로 조사되면(원자 퓨즈 폭발의 결과) 삼중수소로 변합니다. 따라서 1차 방사선은 원자 폭발추가 열핵 반응을 위해 즉시 충분한 양의 삼중수소를 생성하며, 중수소는 초기에 중수소리튬에 존재합니다.
본격적인 열핵반응을 수행하고 이 과정을 제어하는 것은 엄청난 어려움을 안겨줍니다. 그 이유는 핵융합 에너지를 생산하기 위해서는 수억 도의 온도, 고온 플라즈마를 수용할 수 있는 능력, 마지막으로 장기간 플라즈마를 봉쇄할 수 있는 조건이라는 세 가지 조건을 충족해야 하기 때문이다. 열핵융합 반응은 일정 시간이 지나야 시작됩니다.
중성자와 감마선이 강하게 흐르는 최고의 스텐트라도 구조가 바뀌고 금속의 강도가 떨어지며 균열이 발생할 수 있습니다. 물론, 강철 제조법에는 단순히 금속 조합을 찾는 것 이상의 것이 포함됩니다. 즉, "탄소만큼의 철을 취하고, 몰리브덴과 약간의 바나듐을 첨가하는 것"입니다. 여기에는 맹목적인 것이 아니라 합금의 구조, 변형, 결정 성장 등에 대한 기본 지식이 포함된 용융 및 표면 처리를 위한 특수 조건이 포함될 수 있습니다.
1953년 8월 12일 세미팔라틴스크 시험장 타워에서 성공적으로 시험된 것은 바로 RDS-6s 폭탄이었습니다. 폭발 위력은 400킬로톤에 달했고, 실제인지 여부는 아직도 논란이 되고 있다. 열핵폭발또는 초강력 원자. 결국, Sakharov 퍼프 페이스트의 열핵 융합 반응은 전체 충전 전력의 20%를 넘지 않았습니다. 폭발의 주요 원인은 빠른 중성자로 조사된 우라늄-238의 붕괴 반응에 의해 이루어졌으며, 덕분에 RDS-6는 소위 "더러운" 폭탄 시대를 열었습니다.
사실 주요 방사성 오염은 붕괴 생성물(특히 스트론튬-90 및 세슘-137)에서 비롯됩니다. 본질적으로 Sakharov의 "퍼프 페이스트리"는 거대했습니다. 원자 폭탄, 열핵 반응에 의해 약간만 향상되었습니다. 단 한 번의 "퍼프 페이스트리" 폭발로 인해 스트론튬-90의 82%와 세슘-137의 75%가 생성된 것은 우연이 아닙니다. 이 세슘-137은 세미팔라틴스크 시험장의 전체 역사 동안 대기에 유입되었습니다.
미국 폭탄
그러나 수소폭탄을 최초로 터뜨린 것은 미국인이었다. 1952년 11월 1일 Elugelab Atoll에서 태평양 10메가톤의 출력을 가진 마이크 열핵 장치가 성공적으로 테스트되었습니다. 74톤짜리 미국산 장치를 폭탄이라고 부르기는 어려울 것이다. "마이크"는 크기가 큰 장치였습니다. 2층집, 절대 영도에 가까운 온도에서 액체 중수소로 채워져 있습니다 (Sakharov의 "퍼프 페이스트리"는 완전히 운송 가능한 제품이었습니다). 그러나 "마이크"의 하이라이트는 크기가 아니라 열핵폭발물을 압축하는 독창적인 원리였습니다.
수소폭탄의 주요 아이디어는 핵폭발을 통해 핵융합 조건(초고압 및 온도)을 만드는 것이라는 점을 상기해보자. "퍼프" 패턴으로 핵전하중앙에 위치하므로 중수소를 압축하지 않고 바깥쪽으로 흩뿌립니다. 열핵 폭발물의 양을 늘려도 전력이 증가하지 않으며 단순히 폭발할 시간이 없습니다. 이것이 바로 이 계획의 최대 출력을 제한하는 요소입니다. 1957년 5월 31일 영국군에 의해 폭파된 세계에서 가장 강력한 "퍼프"인 Orange Herald는 720킬로톤에 불과했습니다.
내부에서 원자 신관을 폭발시켜 열핵 폭발물을 압축할 수 있다면 이상적일 것입니다. 하지만 어떻게 해야 할까요? Edward Teller는 기계적 에너지와 중성자 플럭스가 아닌 1차 원자 퓨즈의 방사선을 사용하여 열핵연료를 압축하는 훌륭한 아이디어를 내놓았습니다.
텔러의 새로운 설계에서는 초기 원자 단위가 열핵 단위에서 분리되었습니다. 원자 전하가 촉발되었을 때 엑스레이 방사선이 앞서있었습니다. 충격파원통형 몸체의 벽을 따라 퍼지면서 폭탄 몸체의 폴리에틸렌 내부 라이닝이 증발하여 플라즈마로 변합니다. 플라즈마는 차례로 우라늄-238 내부 실린더의 외부 층인 "푸셔"에 흡수된 부드러운 X선을 다시 방출했습니다. 층이 폭발적으로 증발하기 시작했습니다(이 현상을 절제라고 함). 뜨거운 우라늄 플라즈마는 초강력 로켓 엔진의 제트와 비교할 수 있으며, 그 추진력은 중수소가 있는 실린더로 향합니다. 우라늄 실린더가 붕괴되고 중수소의 압력과 온도가 임계 수준에 도달했습니다. 동일한 압력으로 중앙의 플루토늄 튜브가 임계 질량까지 압축되어 폭발했습니다. 플루토늄 신관이 내부에서 중수소를 눌렀을 때 폭발하면서 열핵 폭발물이 더욱 압축되고 가열되어 폭발했습니다. 강렬한 중성자 흐름이 "푸셔"의 우라늄-238 핵을 분열시켜 2차 붕괴 반응을 일으킵니다. 이 모든 일은 1차 핵폭발로 인한 폭발파가 열핵 장치에 도달하기 전에 일어났습니다. 수십억 분의 1초에 발생하는 이 모든 사건을 계산하려면 지구상에서 가장 강력한 수학자들의 두뇌 능력이 필요했습니다. "Mike"의 제작자는 10메가톤 폭발로 인한 공포가 아니라 형언할 수 없는 기쁨을 경험했습니다. 현실 세계별의 핵심에만 접근할 뿐만 아니라 지구에 자신의 작은 별을 설치하여 실험적으로 이론을 테스트합니다.
브라보
디자인의 아름다움에서 러시아인을 능가한 미국인은 장치를 소형으로 만들 수 없었습니다. 그들은 Sakharov의 분말 리튬 중수소 대신 액체 과냉각 중수소를 사용했습니다. Los Alamos에서 그들은 Sakharov의 "퍼프 페이스트리"에 약간의 부러움을 느꼈습니다. "러시아인들은 생우유 한 통이 담긴 거대한 소 대신 분유 한 봉지를 사용합니다." 그러나 양측은 서로에게 비밀을 숨기지 못했습니다. 1954년 3월 1일 비키니 환초 근처에서 미국인들은 리튬 중수소화물을 사용한 15메가톤 폭탄 "브라보"를 시험했고, 1955년 11월 22일에는 세미팔라틴스크 시험장에서 소련 최초의 2단 폭탄이 폭발했습니다. 열핵폭탄 1.7 메가톤 용량의 RDS-37은 테스트 사이트의 거의 절반을 파괴했습니다. 그 이후로 열핵폭탄의 설계는 약간의 변경을 거쳐(예를 들어, 초기 폭탄과 주폭탄 사이에 우라늄 보호막이 나타남) 표준이 되었습니다. 그리고 이토록 화려한 실험으로 풀 수 있는 대규모 자연의 신비는 세상에 더 이상 남아 있지 않습니다. 아마도 초신성의 탄생일 것이다.
1963년 1월 16일, 전성기 시절 냉전, 니키타 흐루쇼프세상에 그렇게 말했어 소련그의 무기고에 새로운 무기가 있습니다 대량 살상- 수소폭탄. 1년 반 전에는 소련이 가장 많은 것을 생산했습니다. 강력한 폭발세계의 수소 폭탄 - Novaya Zemlya에서 50 메가톤 이상의 힘을 가진 충전물이 폭발했습니다. 여러 면에서, 세계가 인종의 추가 확대에 대한 위협을 깨닫게 만든 것은 소련 지도자의 이 발언이었습니다. 핵무기: 이미 1963년 8월 5일 모스크바에서는 대기권, 우주공간, 수중에서의 핵무기 실험을 금지하는 협정이 체결되었습니다.
창조의 역사
열핵융합을 통해 에너지를 얻을 수 있는 이론적 가능성은 제2차 세계 대전 이전에도 알려져 있었지만, 이 반응을 실제로 생성하기 위한 기술적 장치를 만드는 문제가 제기된 것은 전쟁과 그에 따른 군비 경쟁이었습니다. 1944년 독일에서는 재래식 폭발물을 사용하여 핵연료를 압축하여 열핵융합을 시작하는 작업이 수행되었지만 필요한 온도와 압력을 얻을 수 없었기 때문에 성공하지 못한 것으로 알려져 있습니다. 미국과 소련은 40년대부터 열핵무기를 개발해 왔으며, 50년대 초반에 최초의 열핵무기 장치를 거의 동시에 테스트했습니다. 1952년 미국은 에니웨타크 환초(나가사키에 투하된 폭탄보다 450배 더 강력함)에서 10.4메가톤의 출력을 가진 폭약을 폭발시켰고, 1953년 소련은 400킬로톤의 출력을 가진 장치를 테스트했습니다.첫 번째 디자인 열핵 장치실제 전투에 적합하지 않았습니다. 예를 들어, 1952년 미국에서 테스트한 장치는 2층 건물 높이에 무게가 80톤이 넘는 지상 구조물이었습니다. 거대한 냉동 장치를 사용하여 액체 열핵 연료가 저장되었습니다. 그러므로 앞으로도 대량 생산열핵무기는 고체 연료인 리튬-6 중수소화물을 사용하여 수행되었습니다. 1954년 미국은 비키니 환초에서 이를 기반으로 한 장치를 테스트했으며, 1955년에는 세미팔라틴스크 테스트 사이트에서 새로운 소련 열핵폭탄이 테스트되었습니다. 1957년 영국에서 수소폭탄 실험이 실시됐다. 1961년 10월, 소련의 Novaya Zemlya에서 58메가톤의 출력을 가진 열핵폭탄이 폭발했습니다. 강력한 폭탄"차르 봄바(Tsar Bomba)"라는 이름으로 역사에 기록된 인류의 시험을 받은 적이 있습니다.
추가 개발은 탄도미사일로 목표물에 전달되도록 수소폭탄의 설계 크기를 줄이는 것을 목표로 했습니다. 이미 60년대에는 장치의 질량이 수백 킬로그램으로 줄어들었고, 70년대에는 탄도미사일동시에 10개 이상의 탄두를 운반할 수 있습니다. 이는 여러 개의 탄두를 가진 미사일이며, 각 부품은 자체 목표를 타격할 수 있습니다. 오늘날 미국, 러시아, 영국은 열핵무기를 보유하고 있으며, 열핵폭탄 시험은 중국(1967년)과 프랑스(1968년)에서도 수행되었습니다.
수소폭탄의 작동 원리
수소폭탄의 작용은 경핵의 열핵융합 반응 중에 방출되는 에너지의 사용에 기초합니다. 초고온과 엄청난 압력의 영향으로 수소 핵이 충돌하여 더 무거운 헬륨 핵으로 합쳐지는 별의 깊은 곳에서 일어나는 것이 바로 이 반응입니다. 반응 중에 수소핵 질량의 일부가 많은 수의에너지 - 덕분에 별은 엄청난 양의 에너지를 지속적으로 방출합니다. 과학자들은 수소 동위원소인 중수소와 삼중수소를 사용하여 이 반응을 모방하여 “수소 폭탄”이라는 이름을 붙였습니다. 처음에는 액체 수소 동위원소를 사용하여 전하를 생성했으며 나중에는 중수소와 리튬 동위원소의 고체 화합물인 리튬-6 중수소화물을 사용했습니다.
리튬-6 중수소화물은 열핵연료인 수소폭탄의 주성분이다. 이미 중수소를 저장하고 있으며, 리튬 동위원소는 삼중수소 형성의 원료 역할을 합니다. 열핵융합 반응을 시작하려면 다음을 생성해야 합니다. 높은 온도압력과 리튬-6에서 삼중수소를 분리하는 데도 사용됩니다. 이러한 조건은 다음과 같이 제공됩니다.
열핵연료 용기의 껍질은 우라늄-238과 플라스틱으로 만들어졌으며, 수 킬로톤의 출력을 갖는 기존의 핵전하가 용기 옆에 배치됩니다. 이를 수소폭탄의 방아쇠 또는 개시자 전하라고 합니다. 강력한 X선 방사선의 영향으로 플루토늄 개시제 전하가 폭발하는 동안 컨테이너 껍질은 플라즈마로 변하여 수천 번 압축되어 필요한 것을 생성합니다. 고압그리고 엄청난 온도. 동시에 플루토늄에서 방출된 중성자는 리튬-6과 상호작용하여 삼중수소를 형성합니다. 중수소와 삼중수소 핵은 초고온과 압력의 영향으로 상호작용하여 열핵 폭발을 일으킵니다.
우라늄-238과 리튬-6 중수소화물을 여러 층으로 만들면 각각 폭탄 폭발에 자체 힘이 추가됩니다. 즉, 이러한 "퍼프"를 사용하면 폭발의 힘을 거의 무제한으로 높일 수 있습니다. 덕분에 수소폭탄은 거의 모든 전력으로 만들 수 있고, 같은 전력의 기존 핵폭탄보다 가격이 훨씬 저렴해진다.
