Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně1 Úvod do termojaderné fúze Jan Mlynář 4. Termonukleární zbraně Štěpná bomba jako roznětka, booster, Teller-Ullam,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně1 Úvod do termojaderné fúze Jan Mlynář 4. Termonukleární zbraně Štěpná bomba jako roznětka, booster, Teller-Ullam,"— Transkript prezentace:

1 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně1 Úvod do termojaderné fúze Jan Mlynář 4. Termonukleární zbraně Štěpná bomba jako roznětka, booster, Teller-Ullam, Mike, Sloyka, testy – USA, SSSR, UK, Čína, Francie, atomový hřib, spadová stopa, účinky, miniaturizace, neutronová a kobaltová bomba, moratoria, náklady, otázky svědomí, mírové využití?

2 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně2 Termonukleární zbraně Myšlenka: fúze může být spuštěná explozí štěpné bomby 1 kg TNT (rozumí se „ekvivalent TNT“ i když to není přesně ekvivalent) je totéž co megakalorie (ohřeje tunu vody o jeden stupeň), tj. 4,184 MJ. Budeme mluvit o megatunách, 1 Mt TNT ~ PJ, což odpovídá např. elektrickému výkonu Temelína (2GW) po dobu 2 miliónů sekund ~ 23 dní, nebo cca veškerá energetická spotřeba lidstva za sedm minut... Utajení: a) Niijak se nekomentují úniky informací, takže se nikdy neví, zda jde o únik nebo o smyšlenku. b) „Born secret“ filozofie (pokud to vymyslíš správně, podléháš automaticky utajení)  Veřejné informace jsou založeny na zpětných výpočtech a rozhovorech s vědci. DOE výjimečně a dodatečně utrousí nějakou perlu: “ Fact that fissile and/or fissionable materials are present in some secondaries, material unidentified, location unspecified, use unspecified, and weapons undesignated.”

3 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně3 Štěpná bomba Hirošima (Little Boy) kT, 235 U Nagasaki (Fat Man) kT, 239 Pt (Největší konvenční bomba ve výzbroji U.S. má 25 T ekviv. TNT) Jaderná nálož se stlačí na nadkritické množství chemickou explozí, a iniciuje neutronovým zdrojem.

4 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně4 T-boosted, Super I relativně malé množství fúzních reakcí může znásobit množství štěpných reakcí (produkcí rychlých neutronů) „booster“ První nápady Tellera: Super (přímé zapálení DT „prskavky“), Ullam zjišťuje že to nevychází (mj. neutrony a nízká hustota); Alarm Clock jako Sloyka, Tellerovi se ale nelíbí, že má nízký podíl fúze, dál se v USA nevyvíjí Super 235 U DTDT

5 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně5 Teller-Ullam 2 stage bomb První stupeň: štěpná nálož, druhý stupeň: separovaná termojaderná nálož (dokonce stíněná). Pokud je obálka 2. stupně z uranu, vyvolá výbuch štěpení přírodního uranu „fission – fusion – fission“ Teller

6 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně6 Teller-Ullam 2 stage bomb Na termonukleární nálož působí 3 tlaky: záření, plazmatu (z výplně) a odpařujícího se obalu 2. stupně (ablace). Posledně jmenovaný tlak je zdaleka největší (tisíce TPa) (poměr tlaků cca 0,02:0,11:1, ale různé fyzikální role) V 2. stupni se zřejmě používá štěpná „prskavka“

7 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně7 Teller-Ullam 2 stage bomb

8 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně8 Potřeba výpočtů - ENIAC Zároveň vznikají první vyšší programovací jazyky

9 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně9 Operation Ivy, Mike 1st November 1952, 10,9 Mt Enewetak atoll, Marshall Islands pozemní lednička (kapalné D,T)

10 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně10 Sloyka (layer cake) Střídání vrstev štěpného a fúzního paliva - Ztěžuje odpálení konvenční explozí D-T není „ignited“ + jednoduché, a nějaký efekt je zaručen Sacharov

11 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně11 Sloyka (layer cake) II RDS-6s čili „Joe 4“, 400 kt, 20% DT + fission boost 12. srpna 1953, Semipalatinsk, Kazachstán Sacharovova „první myšlenka“ ~ Tellerův (nepoužitý) „Alarm Clock“ a „druhá myšlenka“ – použití deuteridu lithia (!) První „deployable“, tj. transportovatelná

12 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně12 U.S. testy „deployable H-bombs“ Operation Castle, Bravo 1st March 1954, Bikini, 15 Mt (místo předpovězených 6 Mt...) Romeo, 27 March 1954, 11 Mt (natural Lithium)

13 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně13 SSSR – super, bomba car Super = RDS-37, 22/11/1955, 1,6 Mt, Semipalatinsk “Sacharovova třetí myšlenka“ ~ Tellerovo-Ullamovo schéma. První shozená z letadla... špionážní aféry (Fuchs)... Царь-бомба 30/10/1961 Nová Země Mt – největší, 3-stage (účinek snížen pomocí olova)

14 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně14 Další země s H bombou Spojené království, operation Grapple : první 15. května 1957 Malden Island se nepovedl (300 kt) 8. listopadu 1957 Christmas Island Grapple X 1,8 Mt ale náročné na kvalitní 235U 28. dubna 1958 Grapple Y 3 Mt 1958 US-UK dohoda o spolupráci Francie, operace Canopus 24. srpna 1968, Fangataufa atol, 2,6 Mt Čína: 17. července 1967, Lop Nur, 3,3 Mt (ani ne 3 roky po první čínské A bombě) hlavní princip možná odvodili ze studií spadu Indie: tvrdí, že podzemní, 11. května 1998, nejisté (max 45kT)  veřejné informace jsou neúplné?

15 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně15 „atomový hřib“ a produkty Videa… Měření spadu (fallout) : ve vzduchu (letadla) i na povrchu Země, měří se relativní i absolutní zastoupení aktivních izotopů tj. hmotnostní spektroskopie či s trochou štěstí jen měření intenzity záření vzorků. Ze spadu po výbuchu H-bomby lze odvodit jaké byly neutronové toky ve výbuchu, a mnozí argumentují, že právě to (a nikoli špionáž) dává dostatečný návod k tomu, jak bombu postavit. Nezávislá švédská zpráva (1981, publikována 1991): ano, pokud se měří také uran a plutonium, z jejich izotopů lze evidentně odvodit fakt, že bomba je dvoustupňová.

16 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně16 Ničivé účinky Tlaková vlna – 40-60% energie - statické poškození (přetlak, podtlak) - dynamické poškození (vichr) Tepelné záření – % energie Ionizující záření (+ elektromagnetický puls) Záření spadu a indukované záření

17 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně17 Výbuchy nad atmosférou Starfish Prime, Operation Dominic, 1.4 Mt, 400km, 9. července 1962 Elektromagnetický puls aj. Např. sledování rychlých elektronů či stopového Cd-109

18 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně18 „Miniaturizace“ Všimněte si: druhý stupeň může být kulový

19 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně19 Neutronová a kobaltová bomba Neutron bombs = enhanced radiation bombs = termonukleární bomby ve kterých je místo uranové obálky (tamper) něco, co propouští neutrony (Cr, Ni ?) tj. fúzní neutrony unikají jako smrtící radiační impuls, exploze je menší (nedochází k druhému štěpení). Spekuluje se i o štěpných bombách se zdrojem rentgenového záření (použití wolframu) Opak: Cobalt bombs = salted bombs = neutrony zachytává 59 Co, vzniká 60 Co,  rozpad vede na silné  záření. „dirty bomb“ Navrhl Leó Szilárd, který jinak jaderné zbraně nesnášel, s dovětkem „tuto bombu můžete vyzkoušet přímo u sebe v pracovně“

20 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně20 Testy a moratoria

21 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně21 Testy a moratoria Partial Test Ban Treaty 10. října 1963 Outer Space Treaty 10. října 1967 „...bars States Parties to the Treaty from placing nuclear weapons or any other weapons of mass destruction in orbit of Earth, installing them on the Moon or any other celestial body, or to otherwise station them in outer space.“ „... Seeking to achieve the discontinuance of all test explosions of nuclear weapons for all time, determined to continue negotiations to this end, and desiring to put an end to the contamination of man's environment by radioactive substances...“

22 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně22 Náklady na vývoj Estimated Minimum Icurred Costs of U.S. Nuclear Weapons Programs Pozor, anglicky bilión je česky miliarda „Lze srovnat jen s rozpočty klasického zbrojení a sociálních výdajů; je to více než státní podpora školství či zdravotnictví.“ Tj dnes už to bude 6 biliónů dolarů ~ 1000x ITER Většina šla do vývoje raket, vývoj a stavba bomb cca 409 miliard ~ 70x ITER a to je jen jediná velmoc

23 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně23 Poselství příběhu (?) Řada kapacit věří, že jaderné zbraně znemožnily další světovou válku Jisté je, že nás dostaly na pokraj katastrofy (říjen 1962, karibská krize) Z hlediska chápání přírodních zákonů šlo o mimořádnou výzvu a je fakt, že technicky vzato je bomba fantastickým úspěchem. Nicméně, fyzikové, kteří se na tomto výzkumu tak či onak podíleli, měli později velmi často vážné názorové střety, doprovázené osobními problémy jak pracovními, tak ohledně svědomí (Einstein, Oppenheimer, Teller, Sacharov...)  vědeckou práci (zvláště její řízení) nelze brát jen racionálně a bez ohledu na realitu společnosti, zodpověst nelze delegovat problém, se kterým dnes bojuje hlavně biologie, zítra možná nanotechnologie, potom možná AI... Když vznikne skutečně napjatá situace, peníze se vždycky najdou, a v úplně jiných řádech než jsme zvyklí počítat.  nikdy se nenechte strhnout k žabomyším válkám mezi vědci o pár miliónů. Realita je taková, že výzkum jako celek potřebujeme silnější.

24 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně24 Poselství příběhu (?) „It is an evil thing considered in any light“ Enrico Fermi, Isidor Rabi

25 Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně25 Mírové využití, aplikace v energetice? U.S.: Project Plowshare U.S.S.R.: „Nuclear Explosions for the National Economy“... Převážně geologické práce, hloubení, vytváření podzemních prostor, průlivů, seismický a geologický průzkum... Sedan crater, Nevada Energetika: U.S. Project PACER – úvaha: opakované výbuchy malých H bomb ve velkém podzemním 30x100 m železném válci, zčásti naplněným chladicí kapalinou (fluoridové soli?), výměník, turbíny potíže – radiační bezpečnost, výroba bomb ve velkém, nebezpečí proliferace, vliv na zemskou kůru? jeden tomu věnovaný výbuch GNOME (1961, New Mexico) se moc nepovedl (únik radiace trhlinami) Nuclear Pulse Propulsion Projekt Orion - na malých modelech fungovalo! Dodnes přežívá (spíše ale s ICF)


Stáhnout ppt "Úvod do termojaderné fúze4: Termonukleární zbraně1 Úvod do termojaderné fúze Jan Mlynář 4. Termonukleární zbraně Štěpná bomba jako roznětka, booster, Teller-Ullam,"

Podobné prezentace


Reklamy Google