3. Основные принципы действия и конструкции термоядерного взрывного устройства. Роль радиационного обжатия рентгеновским излучением инициатора ( с количественной оценкой энергии излучения)

Термоя́дерное ору́жие — тип оружия массового поражения, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжёлые (например, синтеза двух ядер атомов дейтерия (тяжелого водорода) в одно ядро атома гелия), при которой выделяется колоссальное количество энергии. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия, термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым».

Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития — дейтериду лития-6. (про тритий вопрос 50)

Первая модель имплозивной бомбы( U и Pu как куски пирога) требовала большого количества хим взрывчатки для схлопывания кусков U и Pu, из-за чего была огромного размера-музейный непригодный урод)) проекты в Арзамасе, в Америке-King 450 кт, Майк- энергии хим взрывчатк не хватает- инициатор – атомная бомба

Имплозия,

t_{разрыва}= 10 ^-6с но она успевает выпустить ренгеновское излучение

λТ=b , T=10⁷ К, λ= 2πс/ω ,ωЋ= E_γ , Ћ-пост планка, E_γ≈100 мэв – мягкий рентген он выходит за пределы конструкции за 10 ^-8 сек,

вышедшее излучение разогревает конструкцию изнутри-все излучение устремляется на шар, время сжатия шара 2*10 ^-8 c , а термоядерная реакция начинается 10 ^-7 → порядок в запасе

Термоя́дерная реа́кция— разновидность ядерной реакции, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые ядра.

 Для срабатывания этой схемы крайне важны условия симметрии заряда и точного соблюдения условий эффективной лучевой имплозии.

Билет 18

1. Макроскопические сечения и коэффициент размножения в бесконечной размножающей среде Теория размножающих систем

Вводим понятие макроскопического сечения

ς(сигма)- микроскоп - характеристика вероятности взаимодействия ядра с n, чтобы реакция пошла по какому-то каналу (в зависимости от En)

Σ f- макроскоп сечение (сигма с индексом суммирования- сумма) – чтобы описать многокомпонентную смесь ( в единице V содержится несколько ядер моноизотопных элементов

ρ_i- концентрация ядер (для U i=2 – 2 изотопа)

Условие нормировки: ²_i=1 Σρ_i = 1

_{для энергии}

_% ²³⁸U _{в природе U, нормир-й на 1}

Σ f^(En)=0,007 ς _f^(En)(²³⁵U) + 0,993ς _f^(En)+(²³⁸U)

Σ с = --//-- (только вместо f -> c)

Общий вид: Σ j^(En) = iΣ ρ_i ς _ij ^(En)

(j- индекс типа реакции)

(n, f), δ_f(En) – хорошая реакция: возникает некоторое число вторичных n

_

υ = 2, 41

_{индекс ядра}

υ = iΣ υ_iρ_i ς_fi

^{у средненная}

Σ _f (= ρ_i ς_fi)

(Кол-во вторичных n при делении U)

Не все пойдут в реакцию, часть их отловит реакция (n, j)

k _эф - эффект – коэф. размножения

_ Σ f

k _эф = υ Σ f + Σ c

//

Σ _α(для n низких энергий роли не играет)

= iΣ υ_i ρ_iς_if

Σ f + Σ c

Σ f

k _эф = υ

Σ f +Σ c

_{кол-во n испущенных ядром при делении фактор, который характеризует убыток n в}

_{материале из-за радиационного захвата}

k _эф > 1 => n > 1

k _эф = 1 => на каждый n пущеный образуется 1n (количество делений в единицу t остается

постоянным)

k _эф < 1 => на 100 n, сначала 90, потом 80 -> реакция будет затухать (коробки одновременно толкали с др стороны)

N (t) = No exp (k _эф - 1) t

Число n в материале T_ж – t жизни поколения n (t при

после того как на него подействовали которой n, испускающийся

Инициатором пучком n при делении захватывается

если число n = const => exp=1 при 0 ядром и снова вызывает

как только k эф уменьшилось, exp=0 -> деление)

реакция затухает

Коэф ( k _эф - 1) может менять слабо.

Т_ж мы можем менять на много порядков ( коробки в воздухе и в воде, приблизительно на 4 порядка). Для бомбы это важнейшее обстоятельство!

Для развития цепной реакции деления нужна критическая масса и чтобы вещество было делимо (на 1 n на входе, было n не меньше 1)

В железе цепную реакцию вызвать нельзя.

Каким параметром характеризовать способность вызывать цепную реакцию? – исключить утечку n ( υ должен быть бесконечным)

k _эф ^(∞) – коэффициент размножения для бесконечного υ

= k_∞ < k _эф (так как здесь есть утечка)

Система const

барн υ ς_f, барн ς_c,

^235U	2,3	1,2	0,12
^238U	2,3	0,02	0,12

n не замедл (огромный пучок U)

k _эф = υ 1

1 + Σ c

Σ f

k_(∞) = 2,3

= 2,3 = 0,5

1 + 0,12 – 100

1,2 *1 + 0,002 * 100 1+4

Реально k _эф будет меньше

В естественном U (металлич) цепная реакция не развивается

2 пути:

1) замедление n _0,025эВ

Система const для тепл обл ( En = 1 МэВ)

υ ς_f ς_c

^235U	2,41	586	100
^238U

Если откуда-то k _эф = 1,5

^{Взяли тепл n}

Это путь к реактору