PSS> Что-то плутония неожиданно мало в РДС-5.. А ведь всего 4 года развития. Более того, упоминается что ее заряд полой конструкции
Ценный документ.
Но судя по реальной
хронологии наших испытаний, испытания с 0.8 кг плутония были перенесены на следующий год.
Ведь смотрите. В 1953-м помимо "слойки" все "Татьяны" (тактические бомбы РДС-4) выдали вполне себе номинальный выход. Ну разве что 08.09.1953 - 1.6 кт.
Это кандидат на эти 0.8 кг. Но вряд ли.
А вот в следующем году с 29.09.1954 по 05.10.1954 проводились испытания РДС-4М, "Модификация РДС-4 с минимальным использованием плутония". Выход очень похожий на правду: 0.2, 0.03, 4 кт.
РДС-4М не -5, как указано в документе. Это все запутывает.
Но РДС-5 - окончательно (по началу были случаи когда разные конструкции назывались одинаково и порой наоборот) была версией "Танечки", отличие которой в основном в композитном (плутоний-урановый) пите. По всей видимости минимизация плутониевого ядра как раз для уточнения пита для РДС-5 и проводились.
Из этих соображений можно предположить, что полое 0.8 кг плутониевое ядро при опытах на минимум окружалось толстым-толстым слоем тэмпера из U-238 (а в номинальной мощности РДС-5 вместо него использовался 235) и достаточно сильно сжимался.
Насколько сильно?
Это надо прикидывать.
Говорят сильней чем 4 раза сжать тяжелый метал обычным ВВ нельзя. Но эту мантру так часто повторяют, что создается впечатление что это "неправда понятая правда". Нельзя ОБЫЧНЫМИ РЕШЕНИЯМИ.
В конце-концов есть же эмпирическая формула от Феоктистова для скорости схопывающейся оболочки:
v [км/с] ~ 1.6*k, k - степень сжатия (отношение плотностей на пике сжатия к нормальной плотности).
Конечно, границы применимости этой аппроксимации нам неизвестны. Но опираясь на нее легко прикинут, что для того чтобы получить для плутония критическую массу в 200 грамм (4 крит массы при закладке 0.8 кг в оболочку) без учета отражателя нужно сжать пит чуть больше чем в 7 раз.
То есть скорость оболочки при схолопывании должна быть порядка 11,2 км/с (как при отлете на Луну!).
Понятно, что обычными методами это не получить.
Да еще и в такой худенькой "Танечке"!
Но Забабахин и Альштуллер еще в конце 1940-х уже во всю игрались с "многоступенчатым" сжатием где получить 12 км/с вполне было можно.
Факты ложаться так, что видимо уже тогда рекордные сжатия были получены в тактических бомбах.
И заметьте, мы тут совсем не учитываем пока отражатель. А отражатель снизит в разы оцененную выше степень сжатия и необходимую скорость схлопывания оболочки.
Отмечу, что примерно в это же время в США Тэд Тэйлор провел похожую серию опытов на базе штатных имплозивных сборок (но скорей всего усовершенствованных) в которых Агенство Энергетики пыталось найти (и таки нашло!) минимальную массу плутония при которой цепной процесс происходит, но выход энергии становится меньше, чем энергия химического ВВ, сжимающего сборку. Позже Тэд в одном из своих интервью подытоживая те свои опыты, сказал что установил, мол, для минимальной бомбы нужно "чуть меньше килограмма плутония". Из этих "меньше килограмма" и исходили в дальнейшем проектировщики "Ориона" собираясь на Марс и Сатурн к 1970-му году.
Все это хорошо (почти идеально) согласуется с приведенным выше документом.
То есть картина маслом, пазл складывается.
Чисто физически (насколько я сейчас понимаю) проблема тут даже не в достижении надкритичности (как из примерно килограмма плутония получить 2-4 крит массы?), а в том что в этом состоянии сборка находится слишком короткое время и поэтому цепной процесс не успевает как следует развиться. Отсюда такие малые выходы мощностей даже в удачных испытаниях - менее килотонны (как правило).
Но вообще говоря, толстый-толстый отражатель тут не только уменьшает крит. массу, но и замедляет разлет (в корень от отношения масс. То есть если у вас отражатель в 10 раз более массивный чем ядро, вы в 3 раза удлиняете интервал разлета ядра).
Для меня в этих опытах загадкой остается не столько схема сжатия (она давно приведена в открытой печати) сколько отражатель. Какой там использовался? Все еще уран или уже бериллий?
А может урано-берилиевый композит (слойка)? Возможно в трех испытаниях и использовались 0.8 кг но с разными отражателями?
Вообще то бериллий как отражатель в бомбе для меня остается загадкой. Есть подозрение что его чудесные свойства (какой из легкого металла отражатель? это замедлитель скорей всего!) не до конца открыты "широкой общественности" хотя слух о его чудесных свойствах ушел в массы чуть ли не первым "секретом".
Вообще говоря, его использовали как отражатель в лабораторных опытах на критичность еще в ходе Манхэттена но использовать как отражатель в бомбе начали уже только в 50-х годах. То есть изначально он себя "не проявил"...
Да, из всех легких металлов (алюминий, бериллий, титан) он вроде как один размножает нейтроны.
Но только ли это его делает лучшим отражателем, чем первоначально назначенные на это вольфрам и уран?
Выше мы говорили о суперотражателе. Помнит еще кто?
Который любую массу плутония или урана сделает критической.
А еще мы знаем из NWFAQ эмпирическую формулу что при сжатии сборки с отражателем критическая масса (с учетом вклада уже отражателя) уменьшается не в квадрат от сжатия, а всего в степени 1.7.
Меньше. И объясняется это тем, что отражатель, который на перефирии сборки из чисто гидродинамических соображений сжимается хуже чем ядро.
Сразу мысль: а если он сжат лучше? Тогда показатель степени будет >2?
Я подумал, что все-таки наверное эту эмпирику нам слили не сказав, что это касается только случая, когда отражатель имеет ту же плотность и Z что и ядро. То есть уран или вольфрам. Но легкие металлы (вплоть до железа!) по-идее должны при одном и том же давлении (в ударной волне) сжиматься сильней. А значит бериллий (не всегда, но можно это добиться если к этому стремиться) в принципе должен быть в нужный момент схлопывания (на пике надкритичнсти) быть сжат в заметно больше число раз чем сжато само ядро с его чудовищным Z.
Во всяком случае у Andre Gsponer в его "реконструкции" бустированого пита это так:
Актиноид в центре сжат в
x= 2.5, а тэмпер на переферии из железа (с куда меньшим Z и плотностью) в 3 раза. Очевидно будь тэмпер-отражатель такой же плотности как и уран, фиг бы он так сжался.
То есть, легкий отражатель - более плотный отражатель.
А что такое более плотный отражатель?
Это ПРИБЛИЖЕНИЕ к тому самому "пленочному" чудо-отражателю которого нет в природе.
Конечно какая угодно крит. масса тут невозможна, но вот показатель 2.2 или 2.3 вместо 2 при расчете критичности - вполне можно ожидать как результат.
Может быть?
Вполне.
В любом случае это еще один кандидат на ребус-раскопки для клуба боНбы.