Serg Ivanov: Все сообщения за 11 Сентября 2007 года

В порядке креатива- если ОДАБ рвануть, а в центре полая мишень схлопнется? Улучшит картину?
тут недавно по ящику показывали российскую- с Ту-160 кидали. При весе 7,1т тротиловый эквивалент - 44т. Впечатляет.

•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение

При уносе 0,5% делящегося на 1000т водорода в окружающую среду свиснет 5т америция и продуктов его деления...
Это примерно эквивалентно 2500-3000 взорванных плутониевых ядерных зарядов. Не вдаваясь в активность, которая вряд ли в пользу америция.
Такие вот блохи на газофазной рыбе.

•  1
•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение

Единственный выход - собрать где-нить в точке либрации. И вертаться тудаж.

•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение

НЕЙТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Проведем теперь количественную оценку воздействия нейтронного компонента ядерного
взрыва. Прежде всего, определим количество делений в ядерном заряде налетающей бое-
головки (конкретно, речь может идти об уране-235 или плутонии-239) в результате прохож-
дения нейтронного импульса. Эта величина N пропорциональна т.н. нейтронному флюенсу
Φ (нейтрон/см2), сечению деления нейтронами σ и числу ядер делящегося материала в ми-
шени μ (удобно вести расчеты для одного моля – тогда μ = 6⋅1023):
N = Φσμ
При каждом делении выделяется энергия, часть которой Q приводит к нагреванию де-
лящегося материала. В результате изменяется его энтальпия (теплосодержание) Н(Т), кото-
рая обычно выражается в единицах кДж/моль (в наших расчетах для одного моля энтальпия
будет просто выражаться в кДж). Отсюда вытекает очевидное равенство
NQ = ΔН = Н(Т) - Н(Т0)
или
6.1023QΦσ = ΔH
Теперь легко определить нейтронный флюенс, приводящий к нагреванию делящегося
материала до температуры Т.
Qσ
H
6.1023
Δ
Φ = (1)
При ядерном взрыве выделяются нейтроны деления с энергией в диапазоне 1-3 МэВ,
нейтроны от (d,d)-реакции с энергией 2,4 МэВ и нейтроны от (d,t)-реакции с энергией 14 МэВ.
Оказывается, что сечения деления урана и плутония в этом диапазоне энергий (1-14 МэВ)
мало отличаются друг от друга и к тому же незначительно изменяются с энергией.4 Для ра-
зумных оценок вполне можно принять значение величины σ, равное 2.10-24 см2 . Энергия, за-
4 Справочник по ядерной физике (под редакцией Л.А.Арцимовича), М.: ГИФМЛ, 1963,
стр.283, рис.10-10.
траченная на тепловой нагрев материала (уран или плутоний), составляет около 170 Мэв
(или 2.7.10-11 Дж) для каждого акта деления.
В таблице 1 приведены данные об изменении энтальпии плутония и урана в процессе
нагревания (учтены затраты энергии на соответствующие фазовые переходы).
Табл.1: Изменение энтальпии плутония и урана с температурой.5 В первой строке указана
абсолютная температура, а во второй – значение энтальпии Н(Т) в кДж.
Плутоний
Т в К 300 913 (плав.)
Н(Т) в кДж 6,9 38
Уран
Т в К 300 1408
Н(Т) в кДж 6,4 64,4
Следует также определить начальную температуру, при которой находилась боеголовка
до облучения нейтронным импульсом. Вопрос в том, насколько изменится эта температура
за время полета ракеты. Мы рассматриваем два варианта: боеголовка успевает охладиться
до температуры окружающего пространство (примерно 200К) или боеголовка сохраняется
при стартовой температуре (считаем ее близкой к комнатной, то есть 300К). Вообще говоря,
второй вариант кажется более предпочтительным, но в любом случае различие между зна-
чениями Н(200) и Н(300) не столь велико по сравнению со значениями Н(плав). В дальней-
шем для определенности мы будем использовать значение Т0 = 300К.
Теперь нам известны все величины, входящие в формулу (1). Рассмотрим два механиз-
ма нарушения запала боеголовки: плавление плутония и плавление урана. Соответствую-
щие значения ΔН составят 31,1 кДж и 58 кДж. Тогда минимальные значения нейтронного
флюенса равны, примерно, 1015 и 2⋅1015 (в единицах нейтрон/см2).
Чтобы оценить дальность поражения нейтронным импульсом, необходимо иметь пред-
ставление о полном количестве нейтронов, испущенных при ядерном взрыве. Эта величина
существенно зависит от конкретной конструкции ядерного устройства и может быть оценена
только для предельных упрощенных случаев.6
С одной стороны, рассмотрим чистый термоядерный взрыв, когда практически вся вы-
делившаяся энергия определяется (d,t)-реакцией, в результате которой образуются быстрые
нейтроны с энергией около 14 МэВ и альфа-частицы с энергией 3.6 Мэв. Таким образом,
нейтроны уносят 80% всей энергии, а остальная часть энергии делится между тепловым
рентгеновским излучением (16%) и кинетической энергией быстрых атомов материала кон-
струкции боеголовки (4%). Энергетический эквивалент взрыва мощностью в одну мегатонну
соответствует 4.2⋅1015 Дж, а при единичной (d,t)- реакции выделится 17.6 МэВ (2.8⋅10-12 Дж).
Отсюда следует, что при термоядерном взрыве c мощностью W (Мт) выделяется примерно
N0 = 1.5⋅1027W быстрых нейтронов.
С другой стороны, рассмотрим взрыв, где вся выделившаяся энергия определяется ис-
ключительно процессом деления. На долю нейтронов при этом приходится около 7 МэВ, что
составляет 4% от используемой во взрыве энергии деления (170 МэВ). На долю теплового
рентгена уходит 80% энергии взрыва и остаток (16%) падает на кинетическую энергию пото-
ка атомов (скорее, ионов) материала боеголовки. Поскольку энерговыделение на единичный
акт деления на порядок величины превышает удельное энерговыделение при синтезе, коли-
чество реакций деления при такой же полной мощности взрыва в соответствующее число
раз меньше. Но при делении выделяется около трех нейтронов. Правда, один нейтрон тра-
тится на поддержание цепной реакции. Поэтому полное число нейтронов, выделяющихся
при взрыве на процессе деления, в пять раз меньше, чем при термоядерном взрыве, то
есть, оно составит N0 = 3⋅1026W.
5 Термодинамические характеристики индивидуальных веществ, т.4, кн.2. М.: Наука, 1978.
6 D.Petrov, Ya.Kandiyev, G.Malashkin, O.Shubin, “The effect upon asteroid by the neutron
radiation of nuclear explosion”. Proceedings of the Planetary Defense Workshop, Lawrence
Livermore National Laboratory (Livermore, California), May 22-26, 1995.
http://www.llnl.gov/planetary/pdfs/interdiction/04-Petrov.pdf
Теперь, когда известны флюенс и полное число нейтронов, можно перейти к оценке
дальности поражения, воспользовавшись очевидным соотношением (напомним, что оно
подразумевает сферически симметричный разлет нейтронов):
R = (N0/4πΦ)1/2 (2)
Тогда дальность поражения нейтронами термоядерного взрыва при плавлении плутония
– 3.6W1/2 км, а при плавлении урана – около 2.5W1/2 км. Для нейтронов деления соответст-
вующая дальность будет примерно в 2.2 раза меньше.
Быстрые нейтроны способны выделять энергию в веществе не только в результате де-
ления ядер урана или плутония. Протоны отдачи в водороде (в результате упругого рассея-
ния) также будут обладать значительной энергией, среднее значение которой равно полови-
не энергии нейтронов. Естественно, что нейтроны термоядерного взрыва с энергией 14 МэВ
лучше подходят для подобных задач, нежели нейтроны деления (их средняя энергия со-
ставляет 2-3 МэВ). Одним из возможных применений такого нагрева могло бы стать уничто-
жение компонентов бактериологического оружия (например, спор сибирской язвы) непо-
средственно в космическом пространстве. Не имея конкретных данных о радиационной
стойкости тех или иных спор (или микробов), попытаемся провести косвенные оценки. До-
пустим, что эти споры растворены в воде. Тогда для их нейтрализации может оказаться не-
обходимым (и достаточным) просто подогреть воду до температуры кипения.
Расчеты по своей сути аналогичны тому, что было проведено ранее. Но в данном случае
удобнее проводить их для одного грамма воды. Число протонов в одном грамме воды со-
ставит 6⋅1023/9 = 7⋅1022. Полное сечение упругого (n,p)-рассеяния равно 7⋅10-25 см2, а средняя
энергия протонов отдачи составит 7 МэВ (около 10-12 Дж). Соответствующее энерговыделе-
ние равно 5⋅10-14 Дж⁄нейтрон. Однако, необходимо еще учесть взаимодействие быстрых ней-
тронов с ядрами кислорода. Существует много механизмов, приводящих к дополнительному
энерговыделению: кинетическая энергия ядра отдачи при упругом рассеянии, реакции типа
(n,α), (n,p), (n,d), неупругое рассеяние с возбуждением ядерных уровней и испусканием гам-
ма-квантов и т…

Дальше »»»

•  2
•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение

0,5% - это от расхода рабочего тела, а не количества делящегося вещества в активной зоне.
Система удержания так работает.
Или "ядерная лампа" из фантастических материалов.
В том-то и бессмысленность применения америция, что невозможно удержать магнитогидродинамической системой меньше десятых долей процента одного вещества от расхода другого.

•  5
•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение

Главная проблема всех газофазников отнюдь не создание активной зоны (хотя это тоже проблема), а сепарация в процессе работы делящихся от рабочего тела. Почитайте хоть у Гильзина. Замечательно, что америций дает такую бешенную удельную мощность во внешнем потоке нейтронов. Можем даже на время забыть куда девать прорву тепла от этого внешнего источника, чтоб он нахрен не расплавился.
Но как удержать граммы америция в потоке водорода в десятки кг/сек?
Выдует нах.
И у девайса как ни изощряйся есть внешние стенки, которые примут минимум (по оценкам из того же славного Гильзина) 10% всей энергии ввиде гаммы и нейтронов.
Будь они даже из вольфрама больше 30000К водород вы не нагреете, а значит Уи больше 30км/с не получить.
Это еще раз показывает всю бессмысленость разработки ядерных двигателей внутреннего действия.

•  1
•  инфо
•  инструменты
• Ответить на сообщение