مخططات الرؤوس الحربية النووية

أول قنبلة نووية أمريكية منتجة بكميات كبيرة - الرجل الصغير. تتم إزالة غطاء البدن ، وتظهر عناصر ماسورة البندقية ذات الشحنة الرئيسية. تصوير وزارة الدفاع الأمريكية

في الأربعينيات من القرن العشرين. طور علماء من الدول الرائدة العينات الأولى من الأسلحة النووية أسلحة. تبين أن إنشاء ذخيرة عملية وجاهزة للقتال مهمة صعبة. كان من الضروري وضع وتنفيذ تصميم يلبي العديد من المتطلبات المعقدة. كانت نتيجة عمليات البحث هذه في المستقبل عدة مخططات مختلفة للأسلحة النووية وعدد من خياراتها. بقي بعضهم في قصص، بينما أثبت البعض الآخر فعاليته ولا يزال يستخدم حتى اليوم.

مخطط مدفع

أول سلاح نووي تم استخدامه في ضربة حقيقية كان المنتج الأمريكي Little Boy ("Kid"). في 6 أغسطس 1945 ، تم استخدامه ضد مدينة هيروشيما اليابانية. كان طيران قنبلة برأس حربي يرتكز على 64 كجم من اليورانيوم بعائد فعلي يبلغ 15-18 كيلوطن من مادة تي إن تي. لتبسيط التصميم وتسريع الإنتاج ، تم بناء الشحنة وفقًا لما يسمى. مدفع أو مخطط باليستي.

كان لشحنة دائرة المدفع تصميم بسيط إلى حد ما. تم بناؤه في هيكل أنبوبي ممدود - تم استخدام براميل المدفعية ذات العيار الكافي بهذه السعة. داخل جسم البرميل ، في نهاياته ، تم وضع كتلتين من اليورانيوم 235 دون الحرج. كان أحدهم متحركًا ومجهزًا بشحنة مسحوق: عندما بدأت الذخيرة ، تم إطلاق هذه الكتلة حرفيًا على الثانية. يمكن أيضًا توفير مصدر للنيوترونات.

رسم تخطيطي لقنبلة "كيد" مخطط بندقية. يتم تمييز كتل اليورانيوم باللون الأحمر. رسومات ويكيميديا ​​كومنز

عندما تم توصيل كتلتين ، اكتسبت شحنة اليورانيوم كتلة فوق الحرجة ، مما أدى إلى إطلاق تفاعل نووي متسلسل. كان من المفترض أن يزيد مصدر نيوتروني منفصل من موثوقية العملية. لتطوير التفاعل وزيادة قوة الانفجار ، كان من الضروري الحفاظ على اليورانيوم معًا لأولى أجزاء من الثانية - تم حل هذه المهمة بسبب البرميل القوي وضغط غازات المسحوق.

كان مخطط المدفع بسيطًا ، لكن كان له عيوب كبيرة. بادئ ذي بدء ، إنها كفاءة منخفضة. نظرًا لخصائص التصميم ، تم رش جزء كبير من الشحنة الرئيسية أثناء الانفجار في الفضاء دون وجود وقت للرد. لذلك ، عند "Baby" في رد الفعل ، فقط تقريبًا. 1٪ يورانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، كان هناك خطر حدوث تفجير تلقائي لمنتج جاهز للقتال.

ومع ذلك ، في المراحل الأولى من تطوير القوات النووية ، وجد مخطط المدفع تطبيقًا. في الولايات المتحدة ، أتقنوا الإنتاج الصغير لمنتجات Little Boy وقاموا بتجميع 35 من هذه الأجهزة. بالإضافة إلى ذلك ، تم بناء قذائف مدفعية مسلحة نوويًا في وقت مبكر وفقًا لهذا المخطط. مع ظهور تصاميم جديدة وأكثر تقدمًا ، دخل مخطط المدفع في التاريخ.

تركيب منتج Gadget على برج اختبار ، يوليو 1945. تصوير وزارة الطاقة الأمريكية

تأثير الضغط

16 يوليو 1945 - قبل أسابيع قليلة من إطلاق "كيد" - أُجري أول اختبار لسلاح نووي في العالم في موقع الاختبار الأمريكي ألاموغوردو. تم إجراء شحنة تجريبية باستخدام كود Gadget على أساس البلوتونيوم 239 وتم بناؤها وفقًا لما يسمى. مخطط الانفجار. نظرًا للخصائص الفيزيائية للبلوتونيوم ، فإنه لم يسمح باستخدام مخطط مدفع مع "طلقة" من جزء من الشحنة إلى جزء آخر.

اقترح مخطط الانفجار الداخلي استخدام نواة شحنة بلوتونيوم كروية للكتلة دون الحرجة. بداخله كان هناك تجويف بمصدر معدني للنيوترونات لبدء تفاعل نووي. في الخارج ، كان القلب مغطى بعدة طبقات من المتفجرات "العادية". تم تجهيز الكرة الناتجة بعدد كبير من الصمامات المنفصلة ، الموزعة بالتساوي على سطحها. يتطلب أيضًا جهاز تحكم في وقت واحد ، مع انحراف لا يزيد عن ميلي ثانية ، لتشغيل جميع الصمامات.

يؤدي التفجير المتزامن للشحنة التقليدية بأكملها إلى ضغط اللب ، كما يتسبب في إطلاق العنصر المركزي للنيوترونات. كفل الضغط الناتج عن الانفجار أيضًا أن تكون المادة الانشطارية متماسكة معًا خلال اللحظات الأولى من التفاعل المتسلسل.

نموذج للرأس الحربي الانفجار الداخلي المستخدم في عناصر Gadget و Fat Man. يمكن رؤية العديد من أسلاك التحكم في الصمامات. الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

كان مخطط الانفجار الداخلي أكثر تعقيدًا من المدفع ، لكنه تميز بمزيد من الموثوقية والكفاءة. ووفقًا لهذا المخطط ، تم بناء قنبلة البلوتونيوم فات مان ("فات مان") ، التي أُسقطت في أغسطس 1945 على مدينة ناغازاكي. في وقت لاحق في الولايات المتحدة ، تم تطوير وتقديم نماذج جديدة من الشحنات المتفجرة ذات القوة المختلفة والتصميمات المختلفة.

بدأ تطوير الأسلحة النووية السوفيتية مع مخطط الانفجار الداخلي. بعد الوصول إلى معلومات حول التطورات الأمريكية ، أخذ الفيزيائيون لدينا في الاعتبار الخبرة الأجنبية. لقد تخلوا عن مخطط المدفع الفاشل وبدأوا على الفور في تطوير منتجات لمخطط الانفجار الداخلي. تم بناء المنتجات المحلية المبكرة ، بدءًا من أول RDS-1 ، وفقًا لهذا المخطط تمامًا.

دول أخرى ، في مرحلة التجارب الأولى للأسلحة النووية ، استخدمت بدقة مخطط الانفجار الداخلي. تمكنوا أيضًا من تحقيق مزيج ناجح من الأداء والموثوقية وتعقيد الإنتاج.

القنبلة النووية السوفيتية RDS-4 من مخطط الانفجار الداخلي ، تم تبنيها للخدمة في عام 1954. أول سلاح نووي تكتيكي في العالم. الصورة من ويكيميديا ​​كومنز

خيارات التطوير

كان لمخطط الانفجار الداخلي مع الضغط الكروي مزايا واضحة على مخطط البندقية ، ولكن لم يكن بدون عيوب. بادئ ذي بدء ، ظلت الكفاءة منخفضة - في العينات المبكرة ، لم يتفاعل أكثر من 13-15 في المائة. المواد الانشطارية. لذلك ، استمر البحث عن أفكار وحلول جديدة ، وتم تنفيذ بعض المخططات الجديدة عمليًا. كان التركيز الرئيسي على تحسين موثوقية وسلامة الأجهزة النووية.

في نهاية الأربعينيات ، كانت فكرة ما يسمى ب. الداعم النووي. ثم تمت دراسة أفكار مماثلة في بلدان أخرى. يشبه هذا المخطط عمومًا المخطط الانفجاري ، لكنه استخدم كمية صغيرة من الوقود النووي الحراري - الديوتيريوم والتريتيوم أو مركباتهما - كمصدر نيوتروني. عند الضغط ، تنتج هذه المادة نيوترونات ذات طاقة متزايدة ، مما يؤدي بشكل أكثر فاعلية إلى بدء تفاعل متسلسل في الشحنة الرئيسية. هذا يزيد من كفاءة الشحن ومعه القوة القابلة للتحقيق. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال وضع مصدر النيوترونات في موضع الشحن مباشرة قبل الاستخدام ، من الممكن زيادة أمان العملية.

في الخمسينيات ، ظهر مخطط معروف باسم Swan (المهندس "Swan"). حصل على هذا الاسم بسبب المقطع العرضي لمجموعة الرؤوس الحربية ، التي تذكرنا برقاب البجع المنحنية. منتج مثل هذا المخطط له شحنة كروية للكتلة دون الحرجة ، والشحنة البادئة للمتفجر التقليدي ، المسؤولة عن الانضغاط ، لها شكل منحني معقد. يتم وضع الشحنة الرئيسية مع إزاحة على حافة هذه القذيفة.

زعيم كوريا الشمالية كيم جونغ أون يتفقد نموذج رأس حربي نووي. انطلاقا من الشكل ، هذا منتج من نوع الانفجار الداخلي. تصوير CTAC

يتم تقويض الشحن "العادي" باستخدام فتيل واحد ، مما يبسط التصميم ويلغي الحاجة إلى مزامنة العديد من الأجهزة المتشابهة. في هذه الحالة ، يقوم شكل الشحنة البادئة بتوصيل وتوزيع موجة الصدمة بحيث يحدث ضغط كرة البلوتونيوم بالطريقة المثلى. يمكن تجهيز شحنة هذه الدائرة بصمامات إضافية: عند تشغيلها ، فإنها تعطل مرور موجة الصدمة وتمنع بدء التفاعل المتسلسل.

تقنيات جديدة في الأساس

في الأربعينيات والخمسينيات ، طور علماء من الدول الرائدة العديد من مخططات الشحن النووية الأساسية ، بالإضافة إلى عدد من إصداراتها مع تعديلات مختلفة. على أساس هذه الأفكار ، تم إنشاء ذخيرة حقيقية ، والتي تم اعتمادها لاحقًا للخدمة. ومع ذلك ، بحلول منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، وصلت عملية التطوير الأساسي وتجديد الأسلحة النووية على أساس التحلل إلى أقصى قدر ممكن من النتائج في ذلك الوقت وبدأت في التباطؤ.

في الوقت نفسه ، بدأ العمل على نطاق واسع لإنشاء جيل جديد من الأسلحة فائقة القوة - شحنات نووية حرارية تعتمد على توليف العناصر. بمرور الوقت ، تم إلقاء كل جهود العلماء والمهندسين على وجه التحديد في الاتجاه النووي الحراري. تعتبر الشحنات النووية "التقليدية" الآن فقط كمرحلة أولى من نظام نووي حراري.

عرض مقطعي للذخيرة من نوع Swan. تم تمييز قلب البلوتونيوم باللون الأخضر ، والمصهر الوحيد المسؤول عن التشغيل محدد باللون الأحمر. رسومات ويكيميديا ​​كومنز

على الرغم من التغيير في الأهداف المشتركة ، استمر تطوير الأجهزة النووية "التقليدية" ، على الرغم من عدم تقديم حلول وأفكار جديدة بشكل أساسي. وفقًا للبيانات المعروفة ، تم استخدام أنواع مختلفة من مخطط الانفجار الداخلي بشكل أساسي ، لتلبية متطلبات مشاريع محددة. لا يزال من الممكن الحفاظ على هذا النهج - فهو متوافق تمامًا مع مجموعة المهام ويسمح لك بإنشاء عينات بالخصائص المطلوبة.

على أساس متين

ظهرت الأسلحة النووية وانتهى بها المطاف في ترسانات الدول الرائدة في منتصف القرن الماضي. في الوقت نفسه ، كان العلماء والمصممين يبحثون عن خيارات تصميم مختلفة لهذه الأسلحة ويعملون عليها ، مما جعل من الممكن زيادة جميع الخصائص الرئيسية. توجت هذه العملية بالنجاح - بالفعل في السنوات الأولى من العمل ، تم العثور على جميع المخططات والتخطيطات الرئيسية وتنفيذها.

لا تزال أفكار منتصف القرن الماضي بشكل أو بآخر مستخدمة حتى اليوم. في الوقت نفسه ، فإن تطوير التقنيات والمواد التي حدثت في العقود الأخيرة يجعل من الممكن استخدام إمكانات المخططات المقترحة منذ فترة طويلة بشكل كامل. ونتيجة لذلك ، لا تزال التطورات القديمة تساعد في بناء وتحسين الدرع النووي وتوفير الردع الاستراتيجي.

Comments

[نوفوكو]

لم يذكر أي شيء في المقال عن "نفخة ساخاروف". على سبيل المثال هنا- https://www.mk.ru/science/velikiye-atomshchiki/2020/08/17/sloyka-sakharova.html

[Eule]

اقتباس من novoku

لم يذكر شيء في المقال عنه

وكان هوترمان أول من قام بالحسابات في ألمانيا عام 1942. أنه اقترح خطة انفجار داخلي لليورانيوم، باعتباره أكثر كفاءة من حيث الكفاءة، ومع بادئ البولونيوم.
ولم يتم ذكر فون أردين، الذي كان أول من اخترع فاصل النظائر الكهرومغناطيسية. على العموم النص ضعيف جداً.

[فريتاسكيراندي]

في الخمسينيات ، ظهر مخطط معروف باسم Swan (المهندس "Swan"). حصل على هذا الاسم بسبب المقطع العرضي لمجموعة الرؤوس الحربية ، التي تذكرنا برقاب البجع المنحنية. منتج مثل هذا المخطط له شحنة كروية للكتلة دون الحرجة ، والشحنة البادئة للمتفجر التقليدي ، المسؤولة عن الانضغاط ، لها شكل منحني معقد. يتم وضع الشحنة الرئيسية مع إزاحة على حافة هذه القذيفة.

لا توجد "أعناق البجع المنحنية" في حشوة البجعة.

Swan هو الاسم التقليدي لشحنة نووية تجريبية يُراد استخدامها كمحفز (فتيل) لصنع قنبلة نووية حرارية.
وهي تتألف من عدستين بيضاويتين مع فتيلتين (!). خلال اختبارات الإنكا في 21 يونيو 1956 في Enewetak Atoll ، أنتجت الشحنة 15 كيلو طن وتقرر استخدامها لتطوير الرأس الحربي النووي التكتيكي XW-45.
الرسم التوضيحي في المقال بعنوان عرض مقطعي للذخيرة من نوع Swan لا علاقة له بالواقع ، مثل هذا التصميم لم يكن موجودًا من قبل. هذه تخيلات من موقع المدون الخاص بـ Darel Rex Finley ، وهو مبرمج سابق.

[فاديم س]

المثير للاهتمام ، هل صحيح أن هناك قنابل تم وضعها في يد دبلوماسي؟ سواء كانت هذه أسطورة من أسطورة الحرب الباردة ، فإنهم لم يأتوا بها من الصفر.

[بوباندوس]

هل صحيح ان هناك قنابل تم وضعها في دبلوماسي؟

وضعوها في صدفة من عيار 152 مم ، السؤال مختلف - لماذا؟
هذا بالفعل سلاح للتخريب أو الإرهابيين.

[فاديم س]

ما تقصد ب لماذا؟ للتسليم إلى قلب معسكر العدو ، فقط للأعلى!

[ln_ln]

ضع في اعتبارك الوزن. تم صنع الأجهزة المحمولة على الظهر.

[82]

اقتباس من: ln_ln

ضع في اعتبارك الوزن. تم صنع الأجهزة المحمولة على الظهر.

RJ 6 - 25 كجم شاملاً حاوية الشحن

[نيميز]

أنا أعرف حتى أين تم تصنيعها، لكن هذا سر عسكري.

[BAI]

نوع من حقيبة الظهر. لذلك أطلقوا عليها - شحنة حقيبة. لكن هذا كان منذ وقت طويل جدا

[ديس]

بالتأكيد مقال مثير للاهتمام ، حيث يوجد مؤلف لا يخجل.

[82]

تأرجح سيريل في موضوع واسع إلى حد ما ولم يستطع ذلك الذي كان متوقعا

[BAI]

آخر النماذج (30-40 سنة) لم يذكر المؤلف بحكمة.
أنا أيضًا لن أتألق مع سعة الاطلاع التي يتم تلقيها أثناء الخدمة

[نيل واردنهارت]

شكرًا لك ، مثير للاهتمام!) بقدر ما أتذكر ، صممت الولايات المتحدة في البداية ما يصل إلى ثلاثة أنواع من القنابل - بالإضافة إلى المتفجرات والمدافع ، كان هناك تصميم آخر.

[شمسي]

لا، في البداية تم عمل مخططين فقط بالتوازي، وفي الواقع غير مرتبطين، في أماكن مختلفة. واحد بسيط - تم تصنيع مدفع بشحنة اليورانيوم مع توقع التشغيل المضمون، ولم يتم اختباره مسبقًا، وتم استخدامه على الفور في القتال، وهي حالة نادرة إلى حد ما لنوع معقد جديد من الأسلحة. كان العيب هو أن هناك حاجة إلى 64 كجم من اليورانيوم 235 عالي النقاء، وهو ما كان متعة باهظة الثمن في ذلك الوقت؛ حيث يتطلب تخصيب اليورانيوم بطريقة الانتشار كمية هائلة من الكهرباء، وبسبب انخفاض كفاءة القنبلة، كان هناك الكثير جدًا. كان مطلوبا من اليورانيوم.
بالنسبة لقنبلة البلوتونيوم الثانية الأكثر تعقيدًا والتي تستخدم تصميم الانفجار الداخلي، كانت هناك حاجة إلى 6 كجم فقط من البلوتونيوم، على الرغم من أن القنابل تتمتع بقدرات مماثلة. وكانت المشكلة هي إنتاج البلوتونيوم في المفاعل. كان المخطط أكثر تعقيدًا ويتطلب التحقق الأولي.
ومن المثير للاهتمام أن الاتحاد السوفييتي صنع قنبلة متوسطة اليورانيوم باستخدام تصميم الانفجار الداخلي.
وصادف أن المصدر السوفييتي الرئيسي للمعلومات عن المشروع الذري في الولايات المتحدة الأمريكية، الشيوعي الألماني كلاوس فوكس، الذي كان أول من انجلترا، شارك في المجموعة التي طورت طريقة تخصيب اليورانيوم بالانتشار الغازي في إطار المشروع الذري البريطاني "لجنة مود" ، وبعد ذلك في الولايات المتحدة عمل في هذا الجزء من المشروع، الذي كان يعمل في تصميم دائرة الانفجار الداخلي بشحنة البلوتونيوم.
في الاتحاد، تم دمج المعلومات الواردة منه باستخدام المعلومات المتعلقة بالانتشار الغازي التي أنشأها البريطانيون (في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى المعلومات المتعلقة بالانتشار الغازي التي ينقلها البريطانيون، تم أيضًا استخدام الفصل الكهرومغناطيسي والانتشار الحراري لتخصيب اليورانيوم) والمعلومات حول مخطط الانفجار الداخلي الواردة من نفس Fuchs في إطار مشروع أمريكي بالفعل.

[زامبوليت]

سيكون من المثير للاهتمام ملاحظة أن الصواعق ليست عادية، لأن... لا توفر المزامنة اللازمة وبدلاً من الانفجار "العادي" لن يكون هناك سوى زيادة في الطاقة، بل انفجار جسر.
وللسيطرة عليها، كانت هناك حاجة إلى "مصابيح" قوية - ثغرات شرارة، لا يزال تصديرها يخضع لقيود في كل من الولايات المتحدة والاتحاد الروسي. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الأمر ليس كذلك

وكان الجزء الخارجي من القلب مغطى بعدة طبقات من المتفجرات "العادية".

وكانت هناك شرائح بها طبقات من المتفجرات بسرعات تفجير مختلفة تشكل ما يسمى ب. العدسة، في جوهرها، عبارة عن شحنات ذات شكل متخصص تحيط بشحنة من المواد الانشطارية.

في 21 يونيو 1956، في جزيرة إنيويتوك المرجانية، أنتجت الشحنة 15 كيلو طن وتقرر استخدامها لتطوير الرأس الحربي النووي التكتيكي XW-45.

أتساءل ما هو نوع XW-45 وأين تم استخدامه؟ يبدو أنها W45 في ليتل جون والآثار الأخرى.
ولكي لا يساء فهمهم، سأوضح: أصبح سوان أيضًا مفجرًا - لقد تم اختبارهم بنجاح هناك في 2 يوليو بشحنة 360 كيلو طن.
لسنوات عديدة كان بمثابة الشحنة المبدئية لـ W38 في Atlas وTitan، وكذلك لـ W47 في Polaris.

[فريتاسكيراندي]

أتساءل ما هو نوع XW-45 وأين تم استخدامه؟

في البداية، تم إعطاء اسم W45 لبرنامج إنشاء الرؤوس الحربية Nike I وLittle John وTerrier. في البداية، تم تضمين ASROC في هذا البرنامج، ولكن منذ أغسطس 1956، تم فصل هذه الأعمال إلى برنامج منفصل W44. وبناء على ذلك، تم تسمية الرؤوس الحربية التي تم إنشاؤها في إطار هذه البرامج بـ XW-44 وXW-45. كان منفذ برنامج W44 هو مختبرات سانديا الوطنية، W45 - مختبر لورانس ليفرمور الوطني.
التالي كان خيار XW-45-X1. وفقط في عام 1963 تحولوا إلى التصنيف W45 الذي يشير إلى النموذج.

[AllBiBek]

ماذا كان المؤلف يدخن؟ (سؤال بلاغي).
استخدم تصميم المدفع كرة ذات علامة تشبه منصة "نجمة الموت" سيئة السمعة من حرب النجوم.
طارت رصاصة كروية مصنوعة من نفس اليورانيوم المخصب إلى التجويف. لقد أطلقوا النار من تكيف يعتمد على مدفع رشاش براوننج، مع برميل ممل إلى حالة ناعمة.
و هذا كل شيء.
ماذا بحق الجحيم "نصفان يطيران باتجاه بعضهما البعض؟" هذه قنبلة ذرية، وليست الموعد الأول للمراهقين الذين التقوا في تيندر.
مقال رهيب، ولا يصل حتى إلى مستوى ويكيبيديا فيما يتعلق بالقضايا المطروحة.

[إنسيلادوس]

هناك قناة إعلامية إلى حد ما على موقع يوتيوب تسمى Radiation Hazard (هذه في نسخة أعيدت تسميتها)

لكن الشخص كان يعاني من صحته منذ عامين. يبدو أنه حي، على حد علمي، لكن هذا غير مؤكد، لأن... تم التخلي عن القناة. ولكن هناك الكثير من المعلومات المفيدة.

[ريد هنتر]

مقالة ضعيفة . لم يُقال أي شيء عن دائرة الانفجار الداخلي ذات القلب "المرتفع"، أو دائرة المدفع المزدوج مع ضغط إضافي (قذيفة W33)، أو البادئات النيوترونية النبضية، التي حلت محل مصادر النيوترونات Po-210. من الأفضل مشاهدة قناة خطر الإشعاع. هناك يتحدث الناس بالتفصيل عن الأسلحة النووية والطاقة النووية

[الكسندر أودينتسوف]

وعلى الصعيد العالمي، لا يوجد سوى مخطط واحد، وهو خلق كتلة حرجة. تتميز جميع المخططات بكفاءة استخدام التفاعل المتسلسل. تعتبر الشحنات النووية الحرارية أقوى بكثير، لكن الدوائر أكثر تعقيدًا على مرحلتين.

[Cybersaurus]

مقالة مفيدة جدا. آمل أن يكتب المؤلف قريبًا عن كيفية تخصيب اليورانيوم في المنزل.