Die UnMuseum - Wie baue ich eine H-Bombe
Das erste Kern Gerät, das jemals zur Detonation gebracht: Mike 1952 Ivy.
Bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges war es möglich, Atombomben zu bauen, mit Spaltung (die Spaltung von Atomen), die Explosionen gleich mehrere hundert Tonnen TNT schaffen könnte. Wissenschaftler vermuten jedoch, dass noch mächtige Waffen könnten durch Erzwingen Atom zusammen gebaut werden, einen Effekt namens Fusion. Die Vereinigten Staaten getestet die erste dieser Mega-Waffen im Jahr 1952 mit einer Explosion gleich 10,4 Millionen Tonnen TNT. Wie werden diese Kernsuperbomben gebaut?
Fission vs. Fusion
Atomwaffen produzieren jedoch Energie aus der Spaltung auseinander (Spaltung) und die Kombination von Atomen (Fusion). Kernreaktionen können mindestens eine Million Mal stärker als chemische Reaktionen sein. Je leichter diese beiden Kernreaktionen zu verwenden Spaltung. Dies wurde verwendet, um die ersten Atombomben zu machen (Weitere Informationen zur Spaltung und Atombomben in unserem Artikel zum Thema „Wie eine Atombombe bauen“).
Erzwingen Atome zusammen als ein Weg, um Energie freizusetzen, wird Fusion genannt. Es ist die Quelle der Kraft für die Sterne, einschließlich unserer Sonne. Sterne meist Kugeln von Wasserstoffgas sind, die einfachste aller Elemente (die Atome bestehen aus nur einem Proton und ein Elektron und manchmal einige Neutronen). Normalerweise Atome nicht gerne fusionieren, aber unter dem enormen Drücke und Temperaturen im Innern eines Sterns, es passiert. Typischerweise werden die Kerne (die Zentren) von sechs Wasserstoffatome durch eine Reihe von Reaktionen gehen und wie zwei Heliumatome, zwei Wasserstoffatome, ein paar Positronen (Elektronen mit einer positiven Ladung) entstehen und, was am wichtigsten ist, Energie in Form von gamma Strahlen.
Wenn Wissenschaftler dachten zuerst über Energie freigesetzt durch Wasserstoffatom verschmolzen hatte sie ein echtes Problem: Es gab auf der Erde keine Möglichkeit, die Wärme und Druck zu erzeugen, der notwendig die Wasserstoff verursachen zu verschmelzen. Mit der Erfindung der Atombombe, jedoch erkannten sie, dass sie jetzt ein Gerät hatte, dass diese Energien erzeugen konnte. Aus diesem Grund nutzt jede Fusion Bombe eine Atombombe als Auslöser.
Fast alle thermo Bomben sind mehrstufigen Waffen. Dies bedeutet, dass die Energie aus den früheren Stufen verwendet, um die späteren Stufen zu triggern. Die erste Stufe in einer solchen Bombe ist eine herkömmliche Spaltvorrichtung: im wesentlichen eine Kugel aus Uran-235 oder Plutonium-239 von Sprengstoffen umgeben. Bei einer Detonation, komprimieren die Sprengstoffe die Uran oder Plutonium, bis eine überkritische Reaktion (die Aufspaltung von Atomen, die Neutronen hoher Energie freisetzt, die noch mehr Atome aufgespalten) stattfindet, befreienden Energie in Form von Gammastrahlen mit einer Flut von hochenergetischen Neutronen.
Die Energie aus dieser ersten Stufe würde dann verwendet werden, drücken, und den Wasserstoff in der zweiten Stufe bis zu dem Punkt, wo die Wärme-Atome verschmelzen miteinander Helium zu bilden und Energie freisetzen. Genau wie die Energie aus der ersten Stufe in die zweite Stufe zu lenken war wahrscheinlich das schwierigste Problem in dieser Art von Bombe Gestaltung jedoch.
Zur gleichen Zeit die erste Stufe Spaltung strahlt große Mengen an hochenergetischen Neutronen. Diese wird durch einen Teil der Bombe konzentriert sich die „Neutron Fokus-Linse“ auf die zweite Stufe bezeichnet. Die „Zündkerze“ in der Mitte der zweiten Stufe aus spaltbarem Material (entweder Uran-235 oder Plutonium-239), und da diese hochenergetischen Neutronen es betreten, die von diesen Neutronen getroffen Atome beginnen, in der „Zündkerze aufzuspalten, "Freisetzung von Energie. Die Zündkerze ist, zur gleichen Zeit, durch den Wasserstoff-Brennstoff komprimiert wird. Die Kompression hilft auch bei der Spaltung der Zündkerze, das explodiert und beginnt nach außen zu schieben.
Eine der Funktionen des „Pusher / manipulations“ ist gerade nicht nach innen auf den Wasserstoff als Kraftstoff zu drücken, aber die Bewegung nach außen zu widerstehen, wie sie zu explodieren beginnt (weshalb es auch eine „manipulieren“ genannt wird). Je länger der Wasserstoff komprimiert gehalten wird, nimmt die weitere Fusion Ort, so dass die Bombe mächtiger.
Eines der Probleme, die die Designer der Bombe bedrängt war der Fusionsbrennstoff. Während Sterne, die Fusionsreaktion oben beschrieben verwenden, realisierten Wissenschaftler wäre es praktischer sein, in einer Bombe eine Form einer Fusionsreaktion zu verwenden, das Deuterium (ein Wasserstoffatom mit einem Neutron) mit Tritium (ein Wasserstoffatom mit zwei Neutronen) verschmelzen würde. Diese Reaktion, die zusätzlich zu einem Heliumatom Herstellung und einige Gammastrahlen, erzeugte auch eine freie, hochenergetischer Neutronen.
Während die oben die grundlegenden Funktionen eines thermonuklearen Gerät beschreibt, fast alle diese Bomben auch bestimmte zusätzliche Funktionen, die die Ausbeute an der Waffe zu erhöhen.
Verstärken einer Bombe
Edward Teller mit Stanislaw Ulam kam mit einem tragfähigen Entwurf für die erste Wasserstoffbombe auf.
Die Ausgabe kann auch in der zweiten Stufe erhöht werden, indem die Führung in dem Schieber ersetzen / manipulations mit Uran-238. Uran-238 ist nicht in der Regel „spaltbare“ Material angesehen, weil es nicht die hochenergetischen Neutronen produziert, benötigt Atome aufzuspalten. Wenn jedoch Uran-238 auf den Fusionsbrennstoff setzen nächstes wird, kann seine Atome durch die hochenergetischen Neutronen gespalten kommen aus der Fusionsreaktion. In der Tat ist dieser Mechanismus so effektiv, es die Kraft der Bombe verdoppeln kann mehr seltenes spaltbares Material ohne Zusatz.
Weil sie so effizient bei der Erhöhung der Leistung der Bombe, erste Stufe Förderung und Verwendung von Uran für den Schieber sind / manipulations sind Standard für nahezu alle thermo Geräte. Die einzige große Ausnahme ist die sogenannte Neutronenbombe. In den 80er und 90er Jahren die amerikanischen Planer waren besorgt über die große Zahl der Panzer im Militär Warschauer-Pakt-Staaten, die verwendet werden könnten, die NATO-Staaten zu erobern. Soldaten in diesen Tanks relativ gut wurden von nuklearen Explosionen geschützt, so dass die Designer der Explosion und langfristigen Folgen der Bombe zu minimieren gesucht, während der hochenergetischen Neutronen frei zu erhöhen. tut ziemlich wenig Schaden die Land der Verteidigung der Nation und Infrastruktur Da diese Neutronen leicht Tank Rüstung eindringen können, wie eine Bombe konnte die Panzerbesatzung außer Gefecht, während. Einer der Schlüssel, um die Neutronenbombe Arbeit zu machen war einen Bleischieber verwenden / manipulations, um den Strahleffekt reduziert, ohne dass die Leistung von hochenergetischen Neutronen zu reduzieren.
Drei Bühnen Bomben
Obwohl in der Theorie ist es möglich, Waffen mit einer nahezu unbegrenzten Anzahl von Stufen (und damit mit unbegrenzter Macht), die größten Bomben immer nur drei Stufen hatten gebaut zu bauen (ein Beispiel ist die so genannte „Zar Bombe“, ein russisches Gerät, das könnte eine 100-megaton Explosion produzieren, aber immer nur bei 50 Megatonnen) getestet wurde. In Wirklichkeit gibt es wenig militärische Notwendigkeit gigantische Bomben mit mehr als zwei Stufen zu bauen. Im Allgemeinen ist es effektiver, eine Reihe kleinerer Bomben zu verwenden, um ein Ziel zu vervollständigen, statt einem großen.
F ortunately, sind thermonuklearen Waffen schwer zu machen und nur wenige Nationen diese Fähigkeit beherrschen. Es ist nicht, dass die Konstruktion so kompliziert ist, aber die Uran-235 oder Plutonium-239 benötigt, um die erste Stufe zu bauen, ist selten, schwierig herzustellen und sehr streng bewacht. Es ist auch, warum die nukleare Proliferation dieser Materialien ein solches Anliegen in der ganzen Welt ist.