Какова скорость детонации плутония 239?

Fantask

У октогена это 8 км в секунду, у тротила- 6 км в секунду..
А у урана 235 и 238? У дейтерида лития? У плутония 239?

Получается так, что деление и синтез протекают в то время пока разгагается ещё барратол... Во время начала фугасного взрыва протекает взрыв атомный, секундой позже- начинается деление, и ещё чуть позже- синтез..
Ядерная реакция происходит тогда, когда корпус снаряда ещё цел? Или тогда, когда он уже испарился? Дайте микро хронологию ядерного взрыва..

Иди же 80% фугасной взрывчатки так и не успевает взорваться, ибо тут же оказывается испарённой?

Тогда какой же смысл в источнике неитронов, если тот тоже испаряется в начале взрыва..

Корпус снаряда разрушается фугасным взрывом или его испаряет излучение реакции?

SRL

ИМХО, поскольку я не специалист.

Получается так, что деление и синтез протекают в то время пока разгагается ещё барратол... Во время начала фугасного взрыва протекает взрыв атомный, секундой позже- начинается деление, и ещё чуть позже- синтез..

Во время взрыва (фугасного в пушечной ЯС и бризантного в имплозивной ЯС) протекает и деление и и синтез. Уже во время. Видимо и продукты химического взрыва еще не начинают расширяться толком.

Иди же 80% фугасной взрывчатки так и не успевает взорваться, ибо тут же оказывается испарённой?

Успевает. Это еще в 1940 г, вычислил папа АБ Рудольф Пайерлс с Отто Фришем.
Это было основное вычисление наряду с расчетом критического сечения захвата нейтронов. Если память не изменяет это называется время удержания ЯС до начала цепной реакции.

Тогда какой же смысл в источнике неитронов, если тот тоже испаряется в начале взрыва..

Смысл дать избыток нейтронов т.е. "подогреть" воду до начала основной варки супа. Он естествено испаряется как основная масса и ядерного и водородного заряда. Они никогда полностью не реагируют вследствие ИМХО уменьшения плотности и уменьшения вероятности деления. На собственно взрыв идет весьма малое (проценты) всего ядерного топлива.

Корпус снаряда разрушается фугасным взрывом или его испаряет излучение реакции?

Думаю, что уже теплом ядерной реакции.

Какова же скорость детонации т.е. ядерной ударной волны в заряде? Физики нужны. Но ИМХО не намного выше чем в обычных ВВ. Хотя теоретически видимо может быть гораздо выше.

SRL

Прикинул и вроде входит что скорость распространения реакции деления в уране составит примерно 13-15 км/c. Такую скорость в принципе можно считать "скоростью детонации". Т.е. время за которое деление охватывает весь усредненный объем ЯС.
Скорость по моему разумению, получается, что зависит и от размеров ЯС т.е. количества ядерного материала. Однако его количество в ядерной бомбе по идее должно быть гранично, поскольку в противном случае видимо произойдет бессмысленная трата делящегося материала.
Для плутония скорость детонации должна быть слегка выше. Ну может 15-17 км/c.
Теперь хорошо бы чтобы физики посчитали, интересно насколько я ошибся.
Или на худой конец хотя бы Donkey прикинул. Он справиться уверен.

Echo

Чего-то я не пойму ... Какая может быть "чскорость детонации" у ядерного заряда ? Цепная реакция начинается во всём объёме , а не в какой-то одной точке .

Или я не прав ?

13mm

Сдается мне, что если у ядерной взрывчатки и есть что-то типа детонации, то она равна скорости нейтронов.

SRL

Чего-то я не пойму ... Какая может быть "чскорость детонации" у ядерного заряда ? Цепная реакция начинается во всём объёме , а не в какой-то одной точке .

Или я не прав ?

Не прав. Реакция то "цепная" :-)

Сдается мне, что если у ядерной взрывчатки и есть что-то типа детонации, то она равна скорости нейтронов.

Нет, не такая элементарная зависимость :-)

Ждем физика.

avryabov

SRL
ИМХО, поскольку я не специалист.


Какова же скорость детонации т.е. ядерной ударной волны в заряде? Физики нужны. Но ИМХО не намного выше чем в обычных ВВ. Хотя теоретически видимо может быть гораздо выше.

Я тоже не спец но где-то в инете вполне подробно читал.
Значица так: скорость распространения реакции зависит от ядерного горючего.
У урана она одна, у плутония - другая. Причем у разных изотопов плутония - разная.

И что забавно, чем больше эта скорость - тем хуже. Ибо на большой скорости успевает сжаться слишком малое количество вещества, прежде чем их раскидает начавшаяся ядерная реакция.

У урана 235 - где-то около 2 Км/с, если я не ошибаюсь. Что позволяет сделать "пушечную" схему, когда одним куском урана стреляют в другой.
у плутония 239 - поболее, около 10, если я не ошибаюсь. "Пушка" здесь не пройдет, но зато плутоний можно переплавить в "рыхлой" фазе в шар, а потом взрывом со всех сторон сжать в "плотную" фазу. Поскольку при внешнем взрыве скорости ударных волн складываются, то получается что 10<2*6 и бомба срабатывает как надо.
Но есть еще плутоний 240, который реагирует быстрее. Если его получается много при синтезе плутония (а такое вполне возможно), то такая бомба не сработает - развалится быстрее, чем прореагирует основная масса вещества. "Шипучка" получится.
Потому плутоний надо чистить от слишком "быстрых" примесей. Что тоже совсем не просто.

SRL

ИМХО, путаница в понятии время удержание ЯС в сверхкритичном состоянии и "скорость детонации ядерного топлива". Кавычки не случайны. В обычном ВВ существует граница распространения химических реакций. В ядерном топливе такого понятия видимо нет. Единичное деление через микросекунды охватывает делением весь обьем топлива (заряда), поэтому говорить о "распространении фронта ядерного горения" нельзя. Скорость же детонации для ядерного горючего вероятно есть всего-то коэффициент размножения нейтронов, который может показать за какое время весь объем ядерного топлива будет охвачен делением. И вот в тот момент когда силы удержания (т.е. давление газов взрыва) ядерной сборки в сверхкритичном состоянии станут меньше чем внутренние силы расширения ЯС от тепла ядерной реакции, начнется взрыв в той форме в которой он принимается для ВВ. Делящийся материал продолжает разпадаться еще несколько (микросекунд или даже на порядок меньше ИМХО)после начала расширения продуктов взрыва ЯГ, но поскольку плотность уменьшается деления происходят все реже и основная часть ЯГ фактически разлетается бессмысленно. Короче я считаю "ядерной детонацией" ту скорость, которая равно как бы первичному делению в центре сферы из ЯГ и дохождения этого деления до наружной поверхности сферы. Естественно не имея реальных габаритов изделия я взял от балды шарик диаметром 16-18 см, из урана и прикинул скорость. Получились цифры приведенные выше.
У меня большие сомнения что скорость распространения реакции (какой?) для урана 2 км/c. ИМХО путаница в терминах время удержания ЯС в сверхритичном состоянии и скорости "полного охвата массы горючего делением".

Физик нужен!

Echo

SRL
Не прав. Реакция то "цепная" :-)

Да , но начинается она не с единичного акта деления ! А со многих , которые спонтанно возникают по всему объёму .
Иными словами - распространения чётко выраженного фронта реакции нету . Весь объём начинает "вскипать" локальными очагами цепных реакций .

Вяз

В ниже приведенной сылке озвучиваются мнения эксперта о приминении США и Израилем в боевой обстановке ядерного оружия малой мощности выполненого по схеме, которая практически исключает радиоактивное заражение местности."Чистая бомба".Оставив в стороне вопросы обсуждаемой в стетье операции ВВС Израиля, хотел бы услышать ваше мнение по поводу скамой возможности создания такого оружия и насколько эфективней оно должно быть в сравнениии с обычными фугасными и обьемно-детонирующими зарядами. http://www.vko.ru/DesktopModules/Articles/ArticlesView.aspx?tabID=320&ItemID=236&mid=2869&wversion=Staging

SRL

Да , но начинается она не с единичного акта деления ! А со многих , которые спонтанно возникают по всему объёму .
Иными словами - распространения чётко выраженного фронта реакции нету . Весь объём начинает "вскипать" локальными очагами цепных реакций

А вот в этом большие сомнения ИМХО. Начинается (по теории вероятности) все с единичного деления. Т.е. первого. Все последующие деления после первого. Естественно, что они видимо вносят вклад в цепную реакцию но реально с единого деления реакция пойдет если соблюдены условия попадания первичных нейтронов деления в ядра делящегося материала. Задача создания сверкритичной сборки и урчина как раз и есть, начать, поймать это деление и создать такие условия чтобы вторичные нейтроны как можно более эффективно нашли свою цель.
Весь объем и так "вскипит" от вторичных нейтронов первых размножений нейтронов.
Хотя нейтроны и так есть в делящемся материале... мда-с... Возможно все же и множественные очаги начала реакции...
Физик АУ!!

Metanol

какие единичные нейтроны, поток нейтронов естейственный хоть и невелик но есть в плутонии, плюс инициатор

так что при имплозии нейтронов дай бог, обьемная реакция, там не тепловые нейтроны а быстрые, плюс отражатели

это не дейтериевый заряд, где в реакции участвует не так много в процентах изза падения плотности

SRL

Вы удивитесь если узнаете что цепную реакцию взрывных ядерных устройств считают именно от центра шара.... :-) и.... с единичного деления... :-)
И еще более интересно что скорость сближения подкритических масс в первой атомной бомбе было всего... 330 m/c.

Varnas

Физик нужен!
ну я физик но такие тонкости мы непроходили....
так что при имплозии нейтронов дай бог, обьемная реакция, там не тепловые нейтроны а быстрые, плюс отражатели
Врядли быстрые - у них сечение захвата малое. Просто при имплозии изза возросшей плотности уменьшаетса критическая масса.

Echo

SRL
А вот в этом большие сомнения ИМХО. Начинается (по теории вероятности) все с единичного деления. Т.е. первого. Все последующие деления после первого.
Разумеется , где-то будет ПЕРВОЕ деление . Но ! При таком плотном потоке нейтронов практически одновременно будут и другие , не связанные с первым . Так что , первенство какого-то отдельного акта деления в данном случае будет чистой формальностью .
Как раз и нужны первичный источник нейтронов и "бустер" для мгновенного вовлечения в реакцию как можно большего числа ядер , дабы прореагировать успело как можно больше по всему объёму до тех пор , пока заряд есчо находится в сверхкритическом состоянии .

Хотя нейтроны и так есть в делящемся материале... мда-с... Возможно все же и множественные очаги начала реакции...
Именно . Особенно в плутонии , особенно при срабатывании нейтронного стартёра и особенно , при срабатывании "бустера" 😊 Нейтронами сборка будет просто напичкана по самое "не балуй" .

И еще более интересно что скорость сближения подкритических масс в первой атомной бомбе было всего... 330 m/c.
Так там уран , да вдобавок "мишень" была в форме бублика ( с сечением близким к прямоугольному ) и заткнутого поглотителем . И заряд был крайне неэффективным , хотя масса урана была примерно втрое больше критической ( для сборки ) .

SRL

Echo, частично я с Вами согласен, однако есть особые соображения. Чисто ИМХО.

Разумеется , где-то будет ПЕРВОЕ деление . Но ! При таком плотном потоке нейтронов практически одновременно будут и другие , не связанные с первым . Так что , первенство какого-то отдельного акта деления в данном случае будет чистой формальностью .
Как раз и нужны первичный источник нейтронов и "бустер" для мгновенного вовлечения в реакцию как можно большего числа ядер , дабы прореагировать успело как можно больше по всему объёму до тех пор , пока заряд есчо находится в сверхкритическом состоянии .

С одной стороны первое деление чистая формальность. С другой же стороны к.п.д, ЯБ зависит от количества актов деления успевающих произойти с начала ПЕРВОГО деления. Например, насколько я помню увеличение мощности взрыва в 100 раз! с 1 кт до 100 кт, происходит всего то с пяти лишних поколений делящихся ядер. Таким образом задача повышения мощности решается созданием условий (а имено временем удержания ЯС в надкритичном состоянии) всего то на десятки, много сотни миллисекунд. Но поколения считаются то с единичного деления! А не с "общей каши". Видимо потому, что ВТОРИЧНЫЕ деления (независимые от первичного) т.е. произошедшие в других местах кроме центра, смысла особого вообще не имеют. Поскольку они не в центре вероятность размножения этих нейтронов до поглощения или отражения "в ту степь" исчезающе мала. Вторичные деления (я бы из назвал "вторичные пусковые деления")не будут иметь достаточного коэффициента размножения в то время как первичное размножение даст уже столько поколений нейтронов что можно будет считать, что вся масса запущена именно этим делением! И 99% энергии выйдет именно от первичного деления а не от множества "вторичных пусковые делений". Задача урчина увеличить ВЕРОЯТНОСТЬ начала первичного деления в примерно геометрическом центре ЯС. Такое мое ИМХО.
А что такое кстати "бустер"? Я не знаю, обьясните если не в лом.

Echo

В общем и целом - тоже согласен .

"Бустер" - небольшой заряд дейтерида лития-6 в центре плутониевой сферы ( либо вообще тритий-дейтерий ) . Его задача дать дополнительный нейтронный импульс и тем самым повысить КПД заряда ( практически все современные заряды - бустерные , ибо без них даже за сотню килотонн перешагнуть тяжело ) . Причём срабатывает он как термоядерный , но с огромной оговоркой - условия в нём недостаточны для полноценного термояда ( даже близко ) . В реакцию вступают только те атомы , что имеют температуру "выше среднего" ( распределение атомов по энергии ) , вот они и дадут нейтронную вспышку в самом начале ядерного взрыва .

Varnas

нможет быть - но овт очень толковая статья о первых бомбах http://ruatom.ru/milit/littleboy-fatman.htm
тут и про инициатор написано.

Varnas

кстати - если прочитать там про иплозию, то начинавеш удивлятса что во время войны кумулятивные заряды развивалиь сравнительно медленно. По сравнению с взрывчатым зарядом имплозиевой бомбы, линзы в кумулятивных зарядав детская кустарщина...

SRL

"Бустер" - небольшой заряд дейтерида лития-6

Не совсем понял, а чем он собственно отличается от урчина?

SRL

Varnas, спасибо большое за ссылку! Не встречал пока столь обстоятельной статьи еще.

Varnas

SRL

Не совсем понял, а чем он собственно отличается от урчина?

Дейтерид лития ето матерял для реакций синтерза. А урчин дополнительный источник неутронов. При смешивании бериля с альфа радиоктивным изотопом протекают ядерные реакции с излучением неутронов. Когда при воздействии взрывной волны смешиваетса полоний с берилем создаетса всплеск неутронов.

Varnas, спасибо большое за ссылку! Не встречал пока столь обстоятельной статьи еще.
+++++++++++++++++++++
да не за что 😊

Новгородец

Спасибо!

Varnas

на здоровье 😊. Из тойже оперы -про термоядерные бомбы
Слоенная бомба http://ruatom.ru/milit/sloika.htm
схема Теллера-Улама http://ruatom.ru/milit/teller-ulam.htm
нейтроная бомба http://ruatom.ru/milit/neutron_bomb.htm

SRL

Ну спасибочки!!!

Varnas

да бросьте - тамже в левом верхнем углу есть надпись теория 😊. Там все есть.

Змеюка

IMHO скорость детонации применительно к атомному заряду можно считать равной скорости нейтронов, "разносящих" реакцию по заряду, то есть фактически скорости света.

Varnas

Господи.... Тепловые нейтроны -слышали? Скорость их того порядка что и молекул водорода. Да и быстрые быстрее 20 -30 кмв секндунду нелетает 😊.
Дале - если всплеск неутронов небольшой то реакция может и идти медленне фронта нейтронов. есть же такое понятие - сечение захвата.