Войти
"пушечный" метод сборки оружие деления пушечного типа - это ядерное оружие на основе деления , конструкция собирает их делящийся материал в сверхкритическую массу с помощью "пушечного" метода: выстреливая один кусок подкритического материала в другой. Хотя это иногда изображается как два подкритических полушария, соединенных вместе, чтобы образовать сверхкритическую сферу, обычно полый снаряд выстреливает на шип, который заполняет отверстие в его центре. Его название связано с тем, что он стреляет в материал через артиллерийский ствол, как если бы это был снаряд. Другие возможные схемы могут включать одновременный обстрел двух частей друг друга, хотя неизвестно, использовался ли этот подход в реальных конструкциях оружия.
Поскольку это относительно медленный метод сборки, плутоний нельзя использовать, если только это не изотоп 239. Производство плутония без примесей очень сложно и непрактично. Требуемое количество урана относительно велико, и, следовательно, общая эффективность относительно низкая.
Метод применялся в четырех известных программах. Во-первых, оружие «Маленький мальчик », которое было взорвано над Хиросимой, и несколько дополнительных единиц такой же конструкции, подготовленных после Второй мировой войны, в 40 бомбах Mark 8, а их замена - 40 бомб марки 11. И Mark 8, и Mark 11 предназначались для использования в качестве бомб проникающих через землю (см. ядерный бункерный взрыватель ), для чего конструкторы, которые были менее чем уверены, что какое-то время предпочитали пушечный метод. Раннее оружие взрывного типа могло успешно взорваться после удара. Вторая программа представляла собой семейство 11-дюймовых ядерных артиллерийских снарядов, W9 и его производных W19, а также переупакованный W19 в 16-дюймовом снаряде для Линкоры ВМС США, W23. Третьим семейством был 8-дюймовый артиллерийский снаряд W33. Позже Южная Африка также разработала шесть ядерных бомб, основанных на принципе пушечного типа, и работала над ракетными боеголовками, использующими ту же базовую конструкцию - см. Южная Африка и оружие массового уничтожения.
В настоящее время нет известных пушек. Тип оружия, находящегося на вооружении: государства с развитым ядерным оружием, как правило, отказывались от конструкции в пользу оружия имплозивного типа, оружия деления с усиленной реакцией и термоядерного оружия. Новые государства, обладающие ядерным оружием, стремятся разрабатывать только ядерное и термоядерное оружие. Все известные ядерные боеприпасы пушечного типа, ранее созданные во всем мире, были демонтированы.
Внутри Маленького мальчика оружие, использованное против Хиросимы. Уран-235 обозначен красным. "пушечный" метод примерно соответствует тому, как сработало оружие Little Boy, взорванное над Хиросимой, с использованием урана-235 в качестве его делящийся материал. В конструкции Little Boy «пуля» U-235 имела массу около 86 фунтов (39 кг), ее длину 7 дюймов (17,8 см) и диаметр 6,25 дюйма (15,9 см). Полая цилиндрическая форма делала его подкритическим. Он питался от заряда кордита. Шип урановой мишени весил около 57,3 фунта (26 кг). И пуля, и цель состояли из нескольких колец, сложенных вместе.
Использование «колец» имело два преимущества: оно позволяло пуле большего размера уверенно оставаться в докритическом состоянии (полая колонна служила для предотвращения слишком сильного контакта материала с другим материалом), и это позволяло сборки, подлежащие испытанию с использованием той же пули, но только с одним кольцом.
Цилиндр имел внутренний диаметр 6,5 дюйма (16,5 см). Его длина составляла 70,8 дюйма (1,8 м), что позволяло пуле разгоняться до конечной скорости около 1000 футов в секунду (300 м / с) перед тем, как войти в контакт с целью.
Когда пуля находится на расстоянии 9,8 дюйма (25 см), комбинация становится критической. Это означает, что некоторые свободные нейтроны могут вызвать цепную реакцию до того, как материал сможет полностью соединиться (см. ядерная цепная реакция ).
Обычно цепная реакция занимает менее 1 мкс (100 встряхиваний ), за это время пуля проходит всего 0,3 мм. Хотя цепная реакция протекает медленнее, когда надкритичность низкая, она все же происходит за такое короткое время, что пуля почти не перемещается за это время.
Это могло вызвать шипение, преддетонацию, которая разнесла бы материал на части до того, как создаст большую часть взрыва. Таким образом, важно, чтобы частота появления свободных нейтронов оставалась низкой по сравнению со временем сборки с этого момента. Это также означает, что скорость снаряда должна быть достаточно высокой; его скорость может быть увеличена, но для этого потребуется более длинный и тяжелый ствол.
В случае Маленького Мальчика, 20% U-238 в уране имело 70 спонтанных делений в секунду. Когда делящийся материал находился в сверхкритическом состоянии, каждый из них давал большую вероятность детонации: каждое деление создает в среднем 2,52 нейтрона, каждый из которых имеет вероятность более 1: 2,52 создания нового деления. В течение 1,35 мс сверхкритичности перед полной сборкой вероятность деления составляла 10% с несколько меньшей вероятностью преддетонации.
В июле 1944 года лаборатория отказалась от плутониевой бомбы пушечного типа («Тонкий человек, показано выше) и сосредоточилась почти полностью на проблеме взрыва. 
Эффекты оружия - Хиросима в руинах после взорвалась атомная бомба Little Boy Первоначально усилия манхэттенского проекта были направлены на создание огнестрельного оружия, в котором использовался плутоний в качестве источника делящегося материала, известного как «Thin Man "из-за его огромной длины. Считалось, что если удастся создать плутониевую бомбу пушечного типа, то урановую бомбу пушечного типа будет очень легко сделать по сравнению. Однако в апреле 1944 года было обнаружено, что плутоний из реактора (Pu-239 ) загрязнен другим изотопом плутония, Pu-240, который увеличивает скорость самопроизвольного высвобождения нейтронов в материале, что делает предварительную детонацию неизбежной. По этой причине считается, что бомба пушечного типа может использоваться только с бомбой из обогащенного урана.
После того, как было обнаружено, что программа «Тонкий человек» не увенчается успехом, Лос-Аламос перенаправил свои усилия на создание плутониевого оружия имплозивного типа: «Толстяк ». Программа орудия полностью перешла на разработку урановой бомбы.
Хотя в Little Boy было использовано 132 фунта (60 кг) 80% -ного U-235 (следовательно, 106 фунтов или 48 кг), минимум составляет от 44 до 55 фунтов (от 20 до 25 кг), против 33 фунтов (15 кг) для метода имплозии.
Ученые, которые разработали оружие «Маленький мальчик», были достаточно уверены в его успехе, поэтому они не проводили полевых испытаний конструкции, прежде чем использовать ее на войне (хотя такие ученые, как Луи Слотин, сделали это. выполнять неразрушающие испытания с подкритическими сборками, опасные эксперименты по прозвищу пощекотать хвост дракона ). В любом случае, его нельзя было протестировать перед развертыванием, поскольку было достаточно U-235 только для одного устройства. Несмотря на то, что конструкция никогда не подвергалась контрольным испытаниям, считалось, что не существует риска захвата устройства противником в случае его неисправности. Даже «выдох» полностью разрушил бы устройство, в то время как многочисленные дублирования, встроенные в конструкцию «Маленького мальчика», означали, что вероятность того, что устройство ударится о землю вообще не взорвется, была незначительной, если вообще была.
Для быстрого запуска цепной реакции в нужный момент используется нейтронный триггер / инициатор. Инициатор не является строго необходимым для эффективной конструкции орудия, если в конструкции используется «захват цели» (по сути, гарантия того, что две подкритические массы, будучи выпущены вместе, не могут разойтись, пока они не взорвутся). Учитывая 70 спонтанных делений в секунду, это вызывает задержку всего несколько раз в 1/70 секунды, что в данном случае не имеет значения. Инициаторы были добавлены в Little Boy только на поздней стадии разработки.
Что касается риска распространения и использования террористами, относительно простая конструкция вызывает беспокойство, так как это не требуют такой тонкой инженерии или производства, как другие методы. Имея достаточно высокообогащенного урана, страны или группы с относительно низким уровнем технологической сложности могут создать неэффективное, хотя и достаточно мощное, ядерное оружие пушечного типа.
Схема метода пушечного типа (вверху) и метода имплозионного типа (внизу). Для технологически продвинутых государств метод пушечного типа в настоящее время существенно устарел, по соображениям эффективности и безопасности (см. выше). Соединенные Штаты в значительной степени отказались от метода пушечного оружия, как только техника имплозии была усовершенствована, хотя какое-то время он сохранялся в специализированной роли ядерной артиллерии. Другие ядерные державы, такие как Соединенное Королевство и Советский Союз, никогда не создавали образец этого типа оружия. Помимо необходимости использования высокообогащенного U-235, этот метод имеет и другие серьезные ограничения. Техника имплозии намного лучше подходит для различных методов, используемых для уменьшения веса оружия и увеличения доли материала, который расщепляется. Южная Африка построила около пяти орудий пушечного типа и не произвела взрывного оружия. Позже они полностью отказались от своей программы создания ядерного оружия. Они были уникальны тем, что отказались от ядерного оружия и, вероятно, также создавали оружие пушечного типа, а не оружие имплозионного типа.
Существуют также проблемы с безопасностью огнестрельного оружия. Например, по своей природе опасно иметь оружие, содержащее делящийся материал такого количества и формы, который может образовать критическую массу в результате относительно простой аварии. Кроме того, если оружие сбрасывается с самолета в море, то сдерживающий эффект морской воды также может вызвать аварию с критичностью, даже если оружие физически поврежден. Ничего подобного не может произойти с оружием имплозивного типа, поскольку обычно делящегося материала недостаточно для образования критической массы без правильного взрыва линз взрывчатого вещества.
Апшот – Узел Грейбл, испытание ядерной артиллерии в 1953 году на испытательном полигоне в Неваде (на фото изображено 280-мм орудие и взрыв), использовались снаряд пушечного типа. Пушечный метод также применялся для ядерных артиллерийских снарядов, поскольку более простая конструкция может быть легче спроектирована, чтобы выдерживать быстрое ускорение и перегрузки, создаваемые артиллерийским орудием, и поскольку меньший диаметр конструкции пушечного типа может быть относительно легко приспособлен к снарядам, которые могут быть выпущены из существующей артиллерии.
Ядерное артиллерийское орудие американского пушечного типа W9 было испытано 25 мая 1953 года на полигоне в Неваде. Выпущенный в рамках Operation Upshot – Knothole под кодовым названием Shot GRABLE, 280-мм снаряд был выпущен на высоте 10 000 м и взорвался на высоте 160 м над землей с расчетной мощностью 15 килотонн. Это примерно такой же урожай , что и Little Boy, хотя вес W9 меньше 1/10 веса Little Boy (365 кг против 4000 кг или 805 фунтов против 8819 фунтов).). Снаряд имел длину 1384 мм.
Это был единственный ядерный артиллерийский снаряд, когда-либо выпущенный (из артиллерийского орудия) в программе испытаний США. Он был запущен из специально построенной артиллерийской установки по прозвищу Атомная Энни. С 1952 по 1953 год было выпущено 80 снарядов. Он был списан в 1957 году.
W19 также был 280-мм ядерным снарядом пушечного типа, более длинной версией W-9. Было произведено восемьдесят боеголовок, и система была снята с вооружения в 1963 году.
W33 представлял собой 8-дюймовый (203-мм) ядерный артиллерийский снаряд пушечного типа меньшего размера, который производился с 1957 года. в эксплуатации до 1992 года. Два прошли испытательные стрельбы (взорвали, а не стреляли из артиллерийского орудия), один висел под воздушным шаром на открытом воздухе и один в туннеле.
Более поздние версии были основаны на конструкции имплозии..
Бомбы
Артиллерия
Другое
