핵탄두 다이어그램

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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.
22 의견
정보
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  1. +5
    28 7 월 2023 05 : 51
    "Sakharov의 퍼프"에 대한 기사에는 아무 말도 없습니다. 예를 들어 여기- https://www.mk.ru/science/velikiye-atomshchiki/2020/08/17/sloyka-sakharova.html
    1. 0
      5 11 월 2023 10 : 32
      Novoku의 인용문
      에 관한 기사에는 아무 말도 없습니다.

      Houtermans는 1942년 독일에서 최초로 계산을 수행했습니다. 그는 효율성 측면에서 더 효율적이고 폴로늄 개시제를 사용하는 우라늄 내파 계획을 제안했습니다.
      전자기 동위원소 분리기를 최초로 발명한 폰 아르덴도 언급되지 않았습니다. 일반적으로 텍스트가 매우 약합니다.
  2. +11
    28 7 월 2023 06 : 32
    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.

    백조 돌격에는 "굽은 백조의 목"이 없습니다.



    스완은 생성되는 열핵폭탄의 방아쇠(퓨즈)로 사용하기 위한 실험용 핵 장약의 일반적인 이름입니다.
    그것은 두 개의 (!) 신관이 있는 두 개의 타원형 내파 렌즈로 구성되었습니다. 21년 1956월 15일 Enewetak Atoll에서 잉카가 테스트하는 동안 충전량은 45킬로톤을 생산했으며 이를 XW-XNUMX 전술 핵탄두 개발에 사용하기로 결정했습니다.
    기사 제목의 삽화 스완형 탄약의 단면도 현실과 무관한, 그런 디자인은 존재한 적이 없습니다. 이것은 전 프로그래머였던 특정 Darel Rex Finley의 블로거 사이트에서 가져온 환상입니다.
  3. +1
    28 7 월 2023 07 : 32
    흥미롭게도 외교관에게 설치된 폭탄이 있었다는 것이 사실입니까? 이것이 냉전의 신화인지 처음부터 생각해 내지 않았을 것입니다.
    1. +4
      28 7 월 2023 08 : 07
      외교관에게 설치된 폭탄이 있었다는 것이 사실입니까?

      그들은 그것을 152mm 구경의 포탄에 넣었습니다. 질문은 다릅니다-왜?
      이것은 이미 사보타주 또는 테러리스트의 무기입니다.
      1. +1
        28 7 월 2023 12 : 59
        왜요?은 무슨 뜻인가요? 순전히 정상을 위해 적 진영의 심장부에 배달하기 위해!
    2. +2
      28 7 월 2023 11 : 55
      무게를 고려하십시오. 배낭 장치가 만들어졌습니다.
      1. 댓글이 삭제되었습니다.
      2. +2
        28 7 월 2023 13 : 05
        인용: ln_ln
        무게를 고려하십시오. 배낭 장치가 만들어졌습니다.

        RJ 6 - 배송 컨테이너 포함 25kg
      3. 0
        28 7 월 2023 18 : 42
        어디에서 만들어졌는지도 알지만 이건 군사기밀입니다.
    3. 0
      28 7 월 2023 13 : 16
      배낭의 일종. 그래서 그들은 그것을 배낭 충전이라고 불렀습니다. 하지만 그건 아주 오래 전 일이야.
  4. +1
    28 7 월 2023 09 : 52
    부끄러워하지 않는 저자가 있는 흥미로운 기사입니다.
  5. +5
    28 7 월 2023 10 : 37
    Cyril은 다소 광범위한 주제를 다루었고 할 수 없었습니다. 의뢰 예상했던 것입니다.
  6. 0
    28 7 월 2023 13 : 14
    저자가 신중하게 인용하지 않은 마지막 모델 (30-40 세).
    나도 당직에서 받은 학식으로 빛나지 않겠다
  7. +1
    28 7 월 2023 14 : 23
    고마워요, 흥미 롭군요!) 제가 기억하는 한 처음에 미국은 폭발물과 대포 외에도 세 가지 유형의 폭탄을 설계했습니다.
    1. 0
      29 7 월 2023 00 : 51
      아니오, 처음에는 서로 다른 장소에서 두 개의 계획만 병렬로 만들어졌고 실제로는 관련이 없었습니다. 하나의 간단한 것-우라늄 충전이있는 대포는 보장 된 작동을 기반으로 만들어졌으며 먼저 테스트조차하지 않았고 즉시 적대 행위에 사용했으며 새로운 복잡한 유형의 무기에는 다소 드문 경우입니다. 단점은 64kg의 고순도 우라늄-235가 필요하다는 점이었다. 많이 필요했습니다.
      두 번째, 더 복잡한 내파 플루토늄 폭탄의 경우, 폭탄의 생산량은 비슷했지만 6kg의 플루토늄만 필요했습니다. 문제는 원자로에서 플루토늄 생산이었다. 계획은 훨씬 더 복잡했고 예비 검증이 필요했습니다.
      흥미롭게도 소련에서는 폭발적인 계획에 따라 중간 우라늄 폭탄을 만들었습니다.
      미국의 원자 프로젝트에 대한 소련의 주요 정보원 인 독일 공산주의자 Klaus Fuchs는 영국 원자 프로젝트 "MAUD Committee"에서 기체 확산으로 우라늄을 농축하는 방법을 개발 한 그룹에 영국에 처음 참여했습니다. " 그리고 나중에 미국에서 그는 플루토늄 충전으로 내파 회로 계획 설계에 참여한 프로젝트의 해당 부분에서 일했습니다.
      연합에서는 그에게서 받은 정보를 영국인이 만든 가스확산 정보를 이용해 결합했다. ) 및 이미 미국 프로젝트의 틀에서 동일한 Fuchs로부터 받은 내파 계획에 대한 정보.
  8. +1
    28 7 월 2023 16 : 17
    기폭 장치가 기존의 것이 아니라는 점에 주목하는 것이 흥미로울 것입니다. 필요한 동기화를 제공하지 않으며 "정상적인" 폭발 대신 전력 서지가 있지만 브리지된 것입니다.
    그리고 그들을 제어하기 위해 강력한 "램프"가 필요했습니다. 스파크 갭은 미국과 러시아 연방 모두에서 수출에 여전히 제한이 있습니다. 뿐만 아니라
    외부에서 코어는 여러 층의 "일반" 폭발물로 덮여있었습니다.
    , 그러나 소위를 형성하는 폭발 속도가 다른 폭발물 층이있는 세그먼트가있었습니다. 렌즈는 사실 핵분열성 물질을 둘러싼 특수한 형태의 전하입니다.

    잉카는 21년 1956월 15일 Enewetak Atoll에서 45킬로톤을 생산하여 XW-XNUMX 전술 핵탄두 개발에 사용하기로 결정했습니다.

    어떤 종류의 XW-45이고 어디에 사용되었는지 궁금합니다. Little John 및 기타 유물의 W45 인 것 같습니다.
    그리고 오해하지 않기 위해 분명히 밝힐 것입니다. Swan도 기폭 장치가되었습니다. 2 월 360 일 XNUMXkt 충전으로 성공적으로 테스트되었습니다.
    수년 동안 그는 Atlas 및 Titan의 W38과 Polaris의 W47에 대한 시작 책임을 맡았습니다.
    1. +2
      28 7 월 2023 19 : 12
      어떤 종류의 XW-45이고 어디에 사용되었는지 궁금합니다.

      처음에 Nike I, Little John, Terrier 탄두 프로그램의 이름은 W45였습니다. 처음에는 ASROC도 이 프로그램에 포함되었으나 1956년 44월부터 이러한 작업은 별도의 W44 프로그램으로 분리되었습니다. 따라서 이러한 프로그램에 따라 생성된 탄두는 XW-45 및 XW-44라는 명칭을 받았습니다. W45 프로그램의 실행자는 Sandia National Laboratories, WXNUMX - Lawrence Livermore National Laboratory였습니다.
      다음은 XW-45-X1 변형입니다. 그리고 1963년부터 모델을 나타내는 W45라는 명칭으로 전환했습니다.
  9. -2
    28 7 월 2023 18 : 03
    저자는 무엇을 피웠습니까? (수사학적 질문).
    대포 계획은 스타워즈의 악명 높은 "죽음의 별" 플랫폼과 유사한 표시가 있는 구를 사용했습니다.
    동일한 농축 우라늄의 구형 총알이 움푹 패인 곳으로 날아갔습니다. 배럴이 매끄러운 상태로 지루한 브라우닝 기관총을 기반으로 한 적응에서 발사되었습니다.
    그게 전부입니다.
    서로를 향해 날아가는 두 개의 반쪽은 대체 뭐지? 이것은 틴더에서 만난 XNUMX대들의 첫 데이트가 아닌 원자폭탄이다.
    제기 된 문제에 대한 Wikipedia 수준에도 미치지 못하는 끔찍한 기사입니다.
  10. +1
    28 7 월 2023 20 : 32
    YouTube에는 다소 유익한 채널인 Radiation Hazard(이름이 변경된 버전임)가 있습니다.

    그러나 몇 년 전에 그 건강을 가진 사람. 내가 아는 한 살아있는 것 같지만 정확히는 그렇지 않기 때문이다. 채널이 버려졌습니다. 그러나 유용한 정보가 많습니다.
  11. 0
    29 7 월 2023 08 : 22
    약한 기사. Po-33 중성자 소스를 대체하는 펄스형 중성자 이니시에이터인 추가 압축(W210 발사체)이 있는 이중 대포 방식인 "부상" 코어가 있는 내파 방식에 대해서는 언급된 바가 없습니다. 방사선 위험 채널을 확인하는 것이 좋습니다. 사람들은 핵무기와 원자력에 대해 자세히 이야기합니다.
  12. 0
    29 7 월 2023 16 : 40
    전 세계적으로 임계 질량 생성이라는 단 하나의 계획이 있습니다. 모든 계획은 연쇄 반응을 사용하는 효율성으로 구별됩니다. 열핵 전하는 훨씬 더 강력하지만 계획은 두 단계로 더 복잡합니다.
  13. 0
    6 10 월 2023 19 : 47
    매우 유용한 기사입니다. 저자가 집에서 우라늄을 농축하는 방법에 대해 곧 글을 쓸 수 있기를 바랍니다.