От Паршев
К All
Дата 26.04.2011 00:14:37
Рубрики Прочее; Современность;

Вопрос по ядерной физике

Вроде бы есть элементы, которые не поддерживают цепную реакцию, но могут расщепляться при облучении нейтронами. Торий, например, говорят, что и другие тяжелые, чуть не до свинца. А не было ли идей увеличивать мощность ядерных устройств такими вот "условно расщепляющимися" материалами?
От bedal
К Паршев (26.04.2011 00:14:37)
Дата 26.04.2011 08:16:09

Это одна из самых перспективных схем ТЯЭС

термояд лупит нейтронами в уран-238, и тепло снимается уже от его расщепления. Заодно уран снижает проблему нейтронной стойкости конструкции.

Правда, уходит потенциальная чистота работы ТЯЭС, так что эту схему могут и не применить.
От john1973
К bedal (26.04.2011 08:16:09)
Дата 26.04.2011 22:54:49

Re: Это одна...

>термояд лупит нейтронами в уран-238, и тепло снимается уже от его расщепления. Заодно уран снижает проблему нейтронной стойкости конструкции.
Еще можно вспомнить литиевые компоненты таких бланкетов. Тут уже экономика включается - наработка трития для реакторов с "низкотемпературной плазмой".
>Правда, уходит потенциальная чистота работы ТЯЭС, так что эту схему могут и не применить.
Я не специалист.. но разве мощнейшее нейтронное поле не приведет в сильной наведенной радиоактивности конструкций реактора.. чистый, или гибридный, все равно. Биозащита потребуется, имхо
От PAV605
К Паршев (26.04.2011 00:14:37)
Дата 26.04.2011 05:13:59

Re: Вопрос по...

>Вроде бы есть элементы, которые не поддерживают цепную реакцию, но могут расщепляться при облучении нейтронами.

Например, Уран-238 сам не делится, но при его облучении нейтронами образуется Плутоний-239, который в свою очередь способен к цепной реакции. Собственно доля плутониевой энергии(а по сути энергии не поддерживающего цепную реакцию урана-238)обычно составляет десятки процентов в тепловых реакторах.
От U235
К PAV605 (26.04.2011 05:13:59)
Дата 26.04.2011 05:55:39

Это чисто для реакторов фишка

Для атомных бомб это неактуально, т.к. процесс превращения поглотившего нейтрон урана-238 в плутоний занимает несколько дней: период полураспада урана-239 - 20 минут, период полураспада нептуния-239 - 2 с лишним дня, и только после этих двух распадов получается плутоний-239. Там используется именно вынужденное деление U-238. Этот изотоп не делится нейтронами получающимися при делении собственного ядра, поэтому не способен давать цепную реакцию, но делится более энергичными нейтронами получающимися в термоядерных реакциях
От U235
К Паршев (26.04.2011 00:14:37)
Дата 26.04.2011 04:26:05

Да. Это давно применяется

Большинство современных термоядерных зарядов имеют усиление за счет корпуса из урана-238, дабы нейтроны от термоядерного синтеза не пропадали всуе и добавляли мощности за счет деления ядер урана-238. А еще есть так называемая схема "будильник", она же "слойка" Сахарова, где слоями расположены термоядерное горючее и уран-238: термоядерное горючее дает нейтроны для деления урана-238, а делящийся уран-238 выделяет энергию и обжимает термоядерное горючее обеспечивая условия для термоядерного синтеза.

Это называется заряды типа деление-синтез-деление
От Паршев
К U235 (26.04.2011 04:26:05)
Дата 26.04.2011 12:35:27

Re: Да. Это...

Слойка вроде бы не прижилась. Но там как раз и использовался тот факт, что просто цепная реакция в У238 невозможна, а вот высокоэнергетичными нейтронами он разбивается с ходу, без цепи превращений. Так вот интересно, рассматривались ли ещё материалы для этого, кроме у238 и тория.
От U235
К Паршев (26.04.2011 12:35:27)
Дата 26.04.2011 18:55:28

Еще как прижилась

Только как не самостоятельная конструкция, а как вторая ступень, обжимаемая внешним инициирующим ядерным зарядом

Найди, что называется, три отличия между сахаровской слойкой и второй ступенью W88 :)

http://ru.wikipedia.org/wiki/W88
От Паршев
К U235 (26.04.2011 18:55:28)
Дата 27.04.2011 01:38:29

Re: Еще как...

>Только как не самостоятельная конструкция, а как вторая ступень, обжимаемая внешним инициирующим ядерным зарядом

>Найди, что называется, три отличия между сахаровской слойкой и

по-моему, сахаровская слойка - это теллеровский будильник?
От U235
К Паршев (27.04.2011 01:38:29)
Дата 27.04.2011 07:33:28

Да. Именно так.

Вполне идентичные схемы пришедшие в голову спецам по обе стороны "железного занавеса". Только нашим первым пришло в голову использовать дейтерид лития, причем обогащенный по литию-6, что сделало данную схему практически осуществимой. Американцы же в то время курили в основном сжиженный дейтерий, даже на вооружение В-52ых бомбы заправляемые сжиженным дейтерием какое-то время стояли. Правда зато американцы сразу сосредоточились на двухступенчатых термоядерных зарядах, чему не в малой степени способствовало их прежнее увлечение двухступенчатыми зарядами деления, где один заряд деления обжимал другой.
От U235
К U235 (26.04.2011 04:26:05)
Дата 26.04.2011 04:34:17

А еще есть обратная фишка...

Так называемое "термоядерное усиление", когда в центр обычного заряда деления помещают небольшую капсулу с дейтерием или тритием. При ядером взрыве эта капсула, обжимаясь, дает изрядную дополнительную порцию нейтронов, обеспечивая более быстрое и качественное "сгорание" делящегося заряда, все равно что кружку бензина в горящую печь плеснуть. Это очень неплохо повышает мощность и КПД заряда, используется сейчас наверно практически на всех современных зарядах деления.
От john1973
К U235 (26.04.2011 04:34:17)
Дата 26.04.2011 10:12:53

Re: А еще

>Так называемое "термоядерное усиление", когда в центр обычного заряда деления помещают небольшую капсулу с дейтерием или тритием.
Дейтерид лития.
От tsa
К Паршев (26.04.2011 00:14:37)
Дата 26.04.2011 00:26:36

Re: Вопрос по...

Здравствуйте !

Усиливать выгоднее не расщепляющимися, а сливающимися элементами. Термоядерная бомба выходит.

С уважением, tsa.
От Иван Уфимцев
К tsa (26.04.2011 00:26:36)
Дата 27.04.2011 09:12:23

Странно.

Доброго времени суток, tsa.
> Усиливать выгоднее не расщепляющимися, а сливающимися элементами. Термоядерная бомба выходит.
>

Сабж.
Последне ..надцать лет думал шо термоядерная бомба с активной оболочкой имеет оболочку именно из U-238. Вполне себе делящегося после
поглощения быстрого нейтрона. ЕМНИП радиевый ряд, начинается испусканием альфа-частицы и заканчивается свинцом-206. Энергия распада
около 4МэВ.


--
CU, IVan.
От KAO
К Иван Уфимцев (27.04.2011 09:12:23)
Дата 28.04.2011 09:22:30

Оболочка не для этого.

Иван, оболочка из урана-238 не для этого. Когда происходит радиационное обжатие надо соблюсти однородность оного с очень высокой степенью. Если прямо обжимать излучением - будет плохо и за счёт неустойчивости Релэя-Тейлора заметное количество вещества уйдёт из зоны реакции. Поэтому в реальности обжатие гидродинамическое: излучение мгновенно испаряет и полностью ионизирует уран. Таким образом вместо одного атома получается ядро и 92 электрона. Дальше можно понять по формуле Менделеева-Клайперона (для неидеального газа просто коэффициент численный надо поправить): PV ~ Nu R T. Здесь Nu - количество вещества в молях. Т.е. число частиц нормированное на число Авогадро. Так вот, количество вещества возрастает на два порядка, соответственно возрастает и давление. А газо(гидро)динамическое обжатие гораздо равномернее и потому эффективнее.
http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Weapons/W87.html
Почему не срабатывает генерация нейтронов как вы предлагаете? Потому, что обжатие идёт гамма и рентгеновским излучением, нейтроны долететь ещё не успели, не говоря уже о реакции. А вот шарик урана-235 внутри термоядерного заряда - вот он усилитель-дожигатель, т.к. весь заряд обжимается на него.

Кстати, когда спрашивал у кого надо почему в NIF ( http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility) в качестве оболочки для мишени используется пластик, а не уран-238, ответ был именно про экологию. Не хотят грязнить всяким гумном потенциально чистый термояд.
От Иван Уфимцев
К KAO (28.04.2011 09:22:30)
Дата 28.04.2011 11:17:07

Согласен, не совсем правильно выразился.

Доброго времени суток, KAO.

... тем более шо писал по памяти, а в буквари и конспекты заглядывал давненько.
> Иван, оболочка из урана-238 не для этого. Когда происходит радиационное обжатие надо соблюсти однородность оного с очень высокой степенью. Если прямо обжимать излучением - будет плохо и за счёт неустойчивости Релэя-Тейлора заметное количество вещества уйдёт из зоны реакции.

Ну это и ежу понятно, шо не ядерным взрывом доудерживают. Ядерная реакция там начинается уже потом.

хъ

> Почему не срабатывает генерация нейтронов как вы предлагаете? Потому, что обжатие идёт гамма и рентгеновским излучением, нейтроны долететь ещё не успели, не говоря уже о реакции. А вот шарик урана-235 внутри термоядерного заряда - вот он усилитель-дожигатель, т.к. весь заряд обжимается на него.

Нейтронами оболочка вполне себе разбивается, и вполне себе с выделением энергии. Не через плутоний, да, но тоже достаточно эффективно.

И вообще, схема с сайта к действительности отношение имеет весьма условное, насколколько мне склероз не изменяет.

--
CU, IVan.
От KAO
К Иван Уфимцев (28.04.2011 11:17:07)
Дата 29.04.2011 08:58:47

Re: Согласен, не...

Я ещё раз повторю, видимо не вполне ясно выразился:

>> Почему не срабатывает генерация нейтронов как вы предлагаете? Потому, что обжатие идёт гамма и рентгеновским излучением, нейтроны долететь ещё не успели, не говоря уже о реакции. А вот шарик урана-235 внутри термоядерного заряда - вот он усилитель-дожигатель, т.к. весь заряд обжимается на него.

Таким образом вот это:
> Нейтронами оболочка вполне себе разбивается, и вполне себе с выделением энергии. Не через плутоний, да, но тоже достаточно эффективно.

теоретически может быть, но не в случае современных термоядерных зарядов. Просто потому, что нейтроны ещё долететь не успели (они не со скоростью света летят, в отличие от гамма- или рентгеновского излучения), а уже всё обжали излучением и реакция синтеза пошла.

>И вообще, схема с сайта к действительности отношение имеет весьма условное, насколколько мне склероз не изменяет.

Я не могу оценивать схему с сайта лично, но вот это там написано (сразу под схемой):
... But what should be at least as disturbing is that the Cox report presents a beautiful
multicolored diagram (see graphic) that details the workings
and components of this highly classified warhead. That is, the Cox
report provides an extremely useful blueprint for use by Pakistan or India.

Вкратце: вояки пеняют, что эта суперсекретная на тот момент схема головы предоставляет чрезвычайно полезные сведения для Пакистана и Индии. Т.е. скорее всего не полная туфта точно.

Вообще, если интересно, вот тут есть некоторое обсуждение вопроса:
источник:
http://cooler-online.com/cl240805.html
архив:
http://cooler-online.com/pic22/ab.zip
Я не могу утверждать, что там всё верно, но основные идеи есть. Особенно интересно про физику плутониевого подрыва.
От Паршев
К tsa (26.04.2011 00:26:36)
Дата 26.04.2011 00:36:43

Re: Вопрос по...

>Здравствуйте !

>Усиливать выгоднее не расщепляющимися, а сливающимися элементами. Термоядерная бомба выходит.

Да я не про выгодность. А кроме тория и урана 238 ничего официально нет?
От Иван Уфимцев
К Паршев (26.04.2011 00:36:43)
Дата 27.04.2011 09:12:32

Курить на тему "ряды распада" до просветления. (-)
От Паршев
К Иван Уфимцев (27.04.2011 09:12:32)
Дата 27.04.2011 11:06:00

Не то советуете


там про естественную радиоактивность, а вопрос о разложении ядер нейтронами. Говорят, всё что угодно можно так разбить, всё дело в волшебных пузырьках (пороговых значениях энергии потребных нейтронов)