A.s.>> Скажем, если сфера урана с 40% обогщением массой 200 кг еще не критична, значит и любая иная форма из 200 кг 40%-го урана (скажем полая сфера с любой толщиной стенки) будет подкритичной.
Vanguard1802> Такой тампер с 40% обогащением какой кпд в кт/кг будет иметь?
Это непростой вопрос.
Смотрите. Тэмпер, ловя нейтроны из термоядерного "ядра" ПРЕЖДЕ ВСЕГО работает как бланкет.
Плюс, все-таки в стенке рождаются вторичные нейтроны. Но они почти все летят мимо.
Поэтому мы можем потом учесть эти вторичные как поправку (скажем, удвоив число делений).
Главное понять как много нейтронов задержались в бланкете?
Сначала мы рассматриваем обычную "стенку", которая поглощает нейтронное излучение.
Как посчитать коэффициент ослабления потока нейтронов?
Это же обычная задача из учебника ЗОМП:
здесь l- толщина стенки (бланкета или тэмпера в нашем случае),
n - концентрация вещества:
N
A - число Авогадро
p - плотность материала.
M
m - молярная масса
e - сечение деления с термоядерными нейтронами.
Если у вас 238-й уран это берется по графику (для энергии нейтронов). Но если вы разбавляете его 235-м то усредненное e увеличится. Скажем считается как:
f - фракция 235-го в 238-м уране. Степень обогащения.
Зная толщину стенки, вы узнаете какая доля нейтронов, пролетевшая через стенку в ней задержалась.
Ну а зная диаметр сборки (то есть поверхность) умножив на толщину (объем бланкета-темпера) и разделив на концентрацию вы получите массу. В общем посчитаете ДОЛЮ разделенных атомов на килограмм.
Умножив долю на калорийность (17.6) вы получите МИНИМАЛЬНУЮ калорийность вашего темпера.
К этому надо добавить поправку на вновь рожденные в темпере нейтроны.
В сущности, вам нужно проделать то же самое. Но теперь надо знать сколько родилось нейтнонов нужной энергии и по-сути посчитать ветки цепочек для разных энергий. Если у вас это только 238-уран, то у вас будет меенее 1 нейтрона с подобной энергией (процесс явно затухающий) и по-сути вы мало ошибетесь, если умножите предыдуший результат тупо на 1.5-2.
Но если у вас 235-й уран, то все сложней. Этот уран делится любыми нейтронами. И тут нужно оценить затухающий цепной процесс в несколько итераций что бы не ошибиться. Именно он и дает заметную прибавку выхода в бланкете, обогащенного 235-м.
Это большая работа. Я не готов ее вам проделать на вскидку.
Меня вообще мало интересовали "грязные" заряды...
Но я видел тут когда-то что-то подобное считал Виверн. Прадва для термоядерного гибридного реактора (та же задача!)
Так что я бы для начала предложил бы вам решить задачу для 238-го урана.
Задачу попроще как базу рассуждений (отправную точку).
Скажем, решите задачу оценки толщины l для половинного (k=0,5) ослабления исходного нейтроного потока:
Я сам не считал, но вообще говоря я всегда был уверен, что итоговая эффективность тэмпера в реакции Джекила-Хайда ЯВНО ниже или сопоставима с эффективностью при делении обычной бомбы без бустинга. Получается не бог весть какая от максимально возможной. Ну там делится 1-10% ядер. Не более. Вряд ли больше (хотя я не проверял. могу ошибаться). То есть от 20 кт/кг, 1-2 кт/кг. Ну 3-4 кт/кг в лучшем случае. Так где-то и получается судя по суммарной калорийности современных грязных термоядерных головок типа W-88.
Кстати. Может возникнуть вопрос, а какую брать плотность и толщину слоя? Сжатую или нет?
Тонкий вопрос.
Главное. В КЛАССИЧЕСКОЙ (тупой) водородной бомбе толщина стенки тампера корень кубический от мощности. То есть отношение радиуса термоядерного заряда R (если это сфера) к h (толщине тэмпера) - константа.
Если вы из 5 Мт (где хорошо ловит нейтроны 238) переходите к 500 кт (мощность упала в 10 раз), то у вас в кубический корень из 10, в 2.15 раз упала толщина стенки h. И это падение приходится затыкать более обогащенным ураном.
Почему?
Первая тут формула. Экспонента в степени 2.15, это... 8,6
То есть у вас толщина стенки упала вдвое, но прозрачность стенки возросла почти 10 раз!
Улавливаете?
А если заряд уменьшить в 100 раз (50 кт) то прозрачность стенки возрастет в 100 раз!
Кстати так и была изобретена нейтронная бомба.
Именно из-за проблем с масштабированием вниз обычных мегатонных термоядерных зарядов со стенкой из бросового 238-го урана.
Физики поняли, что могут уменьшить термоядерный заряд до "карманных" размеров (развивая это они дошли до идеи лазерного УТС) но... проблема была в том что нейтроны улетали сквозь стенку темпера с 238-м ураном у маломощных зарядов. Тут то и появилась идея с этим не бороться, а напротив это использовать. Улетают? Ну и прекрасно! Будут главным поражающим фактором!