핵탄두 다이어그램
미국 최초의 대량 생산 핵폭탄 - 리틀맨. 선체 덮개가 제거되고 주 충전이 있는 총신의 요소가 보입니다. 미 국방부 사진
XX 세기의 XNUMX 대에. 주요 국가의 과학자들이 최초의 핵 샘플을 개발했습니다. оружия. 실행 가능하고 전투 준비가 된 탄약을 만드는 것은 어려운 작업으로 판명되었습니다. 여러 복잡한 요구 사항을 충족하는 설계를 제안하고 구현해야 했습니다. 미래에 이러한 검색의 결과는 핵무기에 대한 몇 가지 다른 계획과 많은 옵션이었습니다. 그들 중 일부는 역사, 다른 사람들은 효과가 입증되었으며 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다.
대포 계획
실제 공격에 사용된 최초의 핵무기는 미국 제품인 Little Boy("Kid")였습니다. 6년 1945월 XNUMX일 일본의 히로시마 시를 상대로 사용되었습니다. 그것은 항공 실제 생산량이 64-15kt TNT인 18kg의 우라늄을 기반으로 한 탄두가 장착된 폭탄. 디자인을 단순화하고 생산 속도를 높이기 위해 소위에 따라 충전이 이루어졌습니다. 대포 또는 탄도 체계.
대포 회로의 충전은 상당히 단순한 디자인이었습니다. 그것은 길쭉한 관형 선체에 지어졌습니다. 충분한 구경의 포병 배럴이이 용량에 사용되었습니다. 배럴 본체 내부의 끝 부분에는 아 임계 우라늄 -235 블록 두 개가 놓여 있습니다. 그들 중 하나는 이동 가능하고 분말 충전 장치가 장착되어 있습니다. 탄약이 시작되었을 때이 블록은 문자 그대로 두 번째로 발사되었습니다. 중성자 공급원도 제공될 수 있습니다.
폭탄 "Kid" 총 체계의 개략도. 우라늄 블록은 빨간색으로 표시됩니다. 그래픽 위키미디어 공용
두 개의 블록이 연결되면 우라늄 전하가 초임계 질량을 획득하여 핵 연쇄 반응이 시작되었습니다. 작동의 신뢰성을 높이기 위해 별도의 중성자 소스가 필요했습니다. 반응을 개발하고 폭발력을 높이려면 첫 밀리 초 동안 우라늄을 함께 유지해야했습니다. 이 작업은 강력한 배럴과 분말 가스의 압력으로 인해 해결되었습니다.
대포 계획은 간단했지만 상당한 단점이 있었습니다. 우선 효율성이 낮다. 설계 특징으로 인해 폭발 중 주 충전의 상당 부분이 반응할 시간 없이 우주로 분사되었습니다. 따라서 반응의 "아기"에서 약. 1% 우라늄. 또한 전투 준비 제품이 자발적으로 폭발할 위험이 있었습니다.
그러나 핵력 개발 초기 단계에서 대포 계획이 적용되었습니다. 미국에서 그들은 Little Boy 제품의 소규모 생산을 마스터하고 35개의 그러한 장치를 조립했습니다. 또한 초기 핵 무장 포탄은 이 계획에 따라 제작되었습니다. 새롭고 더 발전된 디자인의 출현으로 대포 계획은 역사상 사라졌습니다.
테스트 타워에 Gadget 제품 설치, 1945년 XNUMX월. 미국 에너지부 사진
스퀴즈 효과
16년 1945월 239일 - "Kid"가 출시되기 몇 주 전 - 세계 최초의 핵무기 실험이 미국의 Alamogordo 실험장에서 이루어졌습니다. Gadget 코드를 사용한 실험적 충전은 플루토늄-XNUMX를 기반으로 이루어졌으며 소위에 따라 구축되었습니다. 폭발적인 계획. 플루토늄의 물리적 특성을 고려할 때 한 부분을 다른 부분으로 "사격"하는 대포 체계를 사용할 수 없었습니다.
내파 계획은 아 임계 질량의 구형 플루토늄 전하 핵의 사용을 제안했습니다. 내부에는 핵 반응을 시작하기 위해 금속 중성자 공급원이 있는 공동이 있었습니다. 바깥쪽에는 코어가 여러 겹의 "보통" 폭발물로 덮여 있었습니다. 결과 구체에는 많은 수의 개별 퓨즈가 장착되어 표면에 고르게 분포되어 있습니다. 또한 모든 퓨즈의 작동을 밀리초 이하의 편차로 동시에 제어하는 장치가 필요했습니다.
전체 재래식 전하의 동시 폭발은 코어를 압축하고 중앙 요소가 중성자를 방출하도록 합니다. 폭발의 압력은 또한 연쇄 반응의 첫 순간 동안 핵분열성 물질이 함께 유지되도록 했습니다.
Gadget 및 Fat Man 항목에 사용되는 내파 탄두 모델. 수많은 퓨즈 제어 와이어가 보입니다. Wikimedia Commons의 사진
내파 계획은 대포보다 복잡했지만 신뢰성과 효율성이 더 뛰어났습니다. 이 계획에 따라 1945년 XNUMX월 나가사키시에 투하된 플루토늄 폭탄 Fat Man("Fat Man")이 건설되었습니다. 나중에 미국에서는 다양한 전력과 다양한 디자인의 새로운 내파 전하 모델이 개발 및 도입되었습니다.
소련의 핵무기 개발은 폭발 계획에서 시작되었습니다. 미국 개발에 대한 정보에 접근할 수 있게 된 우리 물리학자들은 외국 경험을 고려했습니다. 그들은 실패한 대포 계획을 포기하고 즉시 폭발 계획을 위한 제품을 개발하기 시작했습니다. 최초의 RDS-1부터 시작하여 초기 국내 제품은 이 계획에 따라 정확하게 제작되었습니다.
이미 첫 번째 핵무기 실험 단계에 있는 다른 국가들은 내파 계획을 정확하게 사용했습니다. 또한 성능, 신뢰성 및 생산 복잡성의 성공적인 조합을 달성했습니다.
4년에 채택된 내파 계획의 소련 핵폭탄 RDS-1954. 세계 최초의 전술 핵무기. Wikimedia Commons의 사진
개발 옵션
구형 압축을 사용한 내파 방식은 건 방식에 비해 분명한 장점이 있었지만 단점도 있었습니다. 우선, 효율성은 낮게 유지되었습니다. 초기 샘플에서는 13-15% 이상 반응하지 않았습니다. 핵분열 물질. 따라서 새로운 아이디어와 솔루션에 대한 검색이 계속되었고 일부 새로운 계획이 실제로 구현되었습니다. 주요 초점은 핵 장치의 신뢰성과 안전성을 향상시키는 것이었습니다.
XNUMX년대 말, 소위 말하는 아이디어. 핵 부스터. 그런 다음 유사한 아이디어가 다른 국가에서 연구되었습니다. 이러한 계획은 일반적으로 내파적 계획과 유사하지만 소량의 열핵 연료(중수소, 삼중수소 또는 그 화합물)를 중성자 공급원으로 사용했습니다. 압축되면 이 물질은 에너지가 증가된 중성자를 생성하여 주 전하에서 보다 효과적으로 연쇄 반응을 시작합니다. 이것은 충전의 효율성과 달성 가능한 전력을 증가시킵니다. 또한 사용 직전에 중성자 소스를 충전하여 작동의 안전성을 높일 수 있습니다.
XNUMX 년대에 Swan (eng. "Swan")으로 알려진 계획이 나타났습니다. 백조의 구부러진 목을 연상시키는 탄두 어셈블리의 단면 때문에 이 이름을 받았습니다. 이러한 계획의 산물은 아 임계 질량의 구형 전하를 가지며 압축을 담당하는 기존 폭발물의 시작 전하가 복잡한 곡선 모양을 갖습니다. 주요 요금은 그러한 껍질의 가장자리에 대한 오프셋으로 배치됩니다.
김정은 북한 국무위원장이 핵탄두 모형을 시찰하고 있다. 형태로 보아 내파형 제품입니다. CTAC의 사진
"정상적인"충전을 약화시키는 것은 단일 퓨즈를 사용하여 수행되므로 설계가 단순화되고 여러 유사한 장치를 동기화 할 필요가 없습니다. 이 경우 초기 전하의 모양이 충격파를 전도하고 분배하여 플루토늄 구체의 압축이 최적의 방식으로 발생합니다. 이러한 회로의 충전에는 추가 퓨즈가 장착 될 수 있습니다. 트리거되면 충격파의 통과를 방해하고 연쇄 반응이 시작되는 것을 방지합니다.
근본적으로 새로운 기술
XNUMX년대와 XNUMX년대에 주요 국가의 과학자들은 몇 가지 기본 핵 충전 체계와 다양한 수정이 적용된 여러 가지 버전을 개발했습니다. 이러한 아이디어를 바탕으로 실제 탄약이 만들어졌으며 나중에 서비스에 채택되었습니다. 그러나 XNUMX년대 중반에 이르러 붕괴에 기반한 핵무기의 근본적인 개발과 갱신 과정은 당시 가능한 최대 결과에 도달했고 속도가 느려지기 시작했습니다.
동시에 원소 합성을 기반으로 한 열핵 전하 인 차세대 초강력 무기 제작에 대한 본격적인 작업이 시작되었습니다. 시간이 지남에 따라 과학자와 엔지니어의 모든 노력은 열핵 방향으로 정확하게 던져졌습니다. "재래식" 핵 전하는 이제 열핵 시스템의 첫 번째 단계로만 간주되었습니다.
스완형 탄약의 단면도. 플루토늄 코어는 녹색으로 표시되어 있고 트리거링을 담당하는 유일한 퓨즈는 빨간색으로 표시되어 있습니다. 그래픽 위키미디어 공용
공통 목표의 변화에도 불구하고 근본적으로 새로운 솔루션과 아이디어를 도입하지 않았지만 "재래식"핵 장치의 개발은 계속되었습니다. 알려진 데이터에 따르면 특정 프로젝트의 요구 사항을 충족하는 내파 방식의 다양한 변형이 주로 사용되었습니다. 이 접근 방식은 여전히 유지 관리할 수 있습니다. 작업 세트와 완전히 일치하며 필요한 특성을 가진 샘플을 만들 수 있습니다.
견고한 기초 위에
핵무기는 지난 세기 중반에 주요 국가의 무기고에 등장하여 끝났습니다. 동시에 과학자와 디자이너는 이러한 무기에 대한 다양한 디자인 옵션을 찾고 작업하여 모든 주요 특성을 높일 수 있었습니다. 이 프로세스는 성공을 거두었습니다. 이미 작업 첫해에 모든 주요 계획과 레이아웃이 발견되고 구현되었습니다.
어떤 형태로든 지난 세기 중반의 아이디어는 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 동시에 최근 수십 년 동안 이루어진 기술 및 재료의 개발로 오랫동안 제안된 계획의 잠재력을 보다 완전하게 사용할 수 있습니다. 결과적으로 다소 오래된 개발이 여전히 핵 방어막을 구축 및 개선하고 전략적 억지력을 제공하는 데 도움이 되고 있습니다.
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