Come funziona una bomba nucleare di lavoro?
Una bomba nucleare usa una reazione nucleare per produrre energia (il calore irradiato e particelle). L'energia è liberata milioni o, in alcuni casi, miliardi di tempo più forte di TNT; l'intero processo si svolge in un tempo molto breve, fornendo enorme potere distruttivo.
Ci sono due tipi di reazioni nucleari, fissione e fusione. Durante la fissione nucleo sono rotto di là e in fusione, che crollo uno verso l'altro. Elementi estremamente pesante come l'uranio e il plutonio sono utilizzate bombe a fissione e l'idrogeno (l'elemento più leggero) è usato per la fusione.
Diversi modelli di bomba nucleare sono stati sviluppati nel corso del tempo, con l'obiettivo di massimizzare l'efficienza. La ricerca di efficienza ha un duplice scopo, da un lato a massimizzare la sua potenza distruttiva, d'altro lato a ridurre aftereffects distruttivo. Moderna fusione bombe sono più puliti e più efficienti di quelli più anziani bombe a fissione. In una bomba a fissione in cui l'efficienza è bassa (come le bombe utilizzate negli Stati Uniti d'America dal Giappone nella seconda guerra mondiale), la reazione nucleare non si esaurisce con l'esplosione della bomba; il restante nucleo pesante degrado a mantenere la sua normale tasso di avvelenamento tutto circa con radiazioni per milioni di anni (il suo tempo di dimezzamento di U-235 è 7,1 x 10 alla potenza 8o anni).
Una bomba nucleare ha tre elementi fondamentali:
- Un serbatoio per contenere la bomba progettata per massimizzare l'efficienza
- A innescare
- Combustibile nucleare
Il modo in cui diversi elementi sono risolti conduce a diversi modelli di bombe.
Bombe fissione
Per creare la reazione a catena che si concluderà nella esplosione della bomba è necessario per raggiungere una massa supercritici. Il combustibile nucleare deve essere mantenuto in sub-critical stato fino al momento della detonazione. Le prime bombe raggiunto la massa supercritici da fuoco due accuse di uranio a un altro in una piccola camera. In aggiornato disegni, un pesante nucleo è circondato da esplosivo ad alto cambiamenti destinati a comprimere il nucleo su detonazione, la compressione è la seconda strada per raggiungere gli dello Stato supercritico.
Limitazioni di fissione Bombe: L'efficienza di bombe a fissione è basso, anche nel migliore dei disegni (circa 25%). Sono molto pesante e difficile utilizzare gli elementi per produrre o lasciare. Essendo l'elemento di base di natura instabile, la manipolazione è pericolosa rendendo l'intero processo molto costoso.
Per scopi storici ci accingiamo ad andare oltre tre versioni di bombe a fissione: bambino (utilizzato in Hiroshima), uomo grasso (utilizzato a Nagasaki) e una versione moderna di fissione bomba.
Little Boy
Little Boy è stato attivato un cannone bomba a fissione.
La shell: La shell è stato un lungo tubo che termina in una sfera con il combustibile nucleare su un lato ed il grilletto sull'altro lato. La serie completa di sfere è noto come il "manomettere".
Il trigger: il grilletto è stato un piccolo punto di U-235 e una grande carica di esplosivi normale. Lo scopo degli esplosivi è stato quello di spingere la U-235 puntino verso il combustibile nucleare.
Combustibile nucleare: U-235 è stato collocato in una sfera attorno al generatore di neutroni. E 'stato progettato per comprimere quando è giunta la U-235 puntino.
Efficienza: 1,5%
Fat Man
Fat Man è stato uno Implosion Azionata fissione Bomba
La Shell: La shell è consistita in due sfere che circondano l'un l'altro.
Il Trigger: Il trigger si trova nello spazio tra le due sfere. Essa è consistita in plutonio-239 circondata da cariche esplosive.
Il Carburante: Il carburante è stato l'uranio-235 situata all'interno della sfera interna.
Efficienza: 17%. La progettazione ha permesso tramite la compressione del nucleo che una buona quantità di materiale combustibile ha reagito la prima esplosione.
"Moderna" fissione Bombe
Moderno design sono le versioni di migliorato Fat Man. Sono inoltre attivato Implosion-fissione Bombe.
La Shell: Due sfere concentriche costituiscono ancora una volta la guscio.
Il trigger: Plutonio pezzi assialmente distribuiti intorno al nucleo sono proiettate come proiettili verso il nucleo attraverso detonazione esplosiva.
Il Carburante: Il carburante, in questo caso è una combinazione di berillio - polonio.
Efficienza: circa il 25%.
Esplosivo lenti: Implosion innescato disegni uso di esplosivi per avviare l'onda d'urto che si comprimere il nucleo. Il esplosivi non può essere semplice se gli oneri distribuiti intorno alla manomissione, sono organi a forma di esplosivi per massimizzare l'efficienza noto come esplosivi lenti.
Fusione bombe
Fusione bombe utilizzare materiali leggeri: deuterio e trizio (due isotopi di idrogeno), come i carburanti. Il processo di fusione è più sicuro e più pulito, ma può essere conseguito solo a temperature estremamente elevate e pressioni. Questo fatto è responsabile del loro vocazione termonucleare bombe. Tutti i modelli di fusione bombe finora uso di fissione in quanto parte del processo, una pura fusione bomba non è stato ancora raggiunto.
Ci sono due tipi di bombe che utilizzano la fusione:
- Potenziato fusione bomba
- Teller Uman-design
Da loro, solo il secondo usa la fusione come il principale processo ed è uno chiamato termonucleare. Le informazioni circa le bombe di fusione non è stata completamente declassificati, ma è conosciuto abbastanza per avere un buon idea di come il modello originale di lavori.
Tutto ci accingiamo a parti si basa su documenti declassificati e scientifici ipotesi di sviluppo del cerchio.
Potenziato fusione bomba
L'impulso fusione bomba è essenzialmente una bomba a fissione che utilizza la fusione come parte del processo di accendere.
La Shell: Il doppio sferico modello si applica ancora, ma il nucleo è riempito da fusibili, mentre il materiale combustibile è di fissione in camera circostante.
Il trigger: Vi è un insieme di processi che determinano a vicenda.
- Detonatore lenti avviare il processo di fissione,
- Il processo di fissione comprime il nucleo che è sufficiente la temperatura e la pressione per generare la fusione,
- I neutroni espulsi nel processo di fusione attacco fissible il restante materiale che non si accendono in reazione iniziale.
Questa doppia reazione a catena si verificano molto veloce che consente migliori prestazioni di un tradizionale bomba a fissione.
Il carburante: nel disegno di base la fusione del combustibile è il trizio e il combustibile da fissione è il plutonio.
Vi è un secondo modello di innesco che riprende la stessa idea, ma l'aggiunta di più strati di fissione-fusione camere. È noto come "Sveglia" negli Stati Uniti o "Layer Cake" in URSS.
Queste bombe sono essenzialmente le armi di fissione in quanto il solo l'1% dell 'esplosione è prevista la fusione da parte. L'inclusione del processo di fusione aumenta notevolmente l'efficienza; quasi tutti i presenti fissione armi includono il rafforzamento in un modo o nell'altro.
Efficienza: 40%
Teller-Uman idrogeno bombe
Questi sono conosciuti anche come "in scena termonucleare armi" o "bombe a idrogeno". La reazione principale in questo tipo di bomba è la fusione, che utilizza una bomba a fissione come detonatore. L'intero processo segue una serie di passi o fasi di ottenere grandi esplosioni.
La Shell: La bomba consiste in una testa sferica contenente un impulso bomba, e un corpo cilindrico con Litio-6 deuteride come combustibile inserita da altri due cilindri: uranio-238 (cilindro esterno) e plutonio (cilindro interno). Entrambi i contenitori sono di nuoto in polistirene espanso (un'altra linea di ricerca ritiene che la schiuma non è necessario) all'interno di un caso riflettente.
Il trigger: Ogni parte lavora come attivazione del passo successivo. Il primo limite è l'impulso bomba nella testa. La maggior parte delle radiazioni di rafforzare le bombe è in raggi X, sono il riflesso da pareti telaio in metallo e costretti a convergere verso l'esterno cilindro di fusione e di trasformare la schiuma in un plasma allo stesso tempo, il cilindro esterno implodes con grande forza , Sia i materiali di fissione entrare in contatto e raggiungere la massa critica detonazione di una seconda bomba a fissione. Questa esplosione fornisce l'alta pressione e temperature necessarie per avviare il processo di fusione del deuterio, che si trasforma in elio e neutroni che emette. Questi neutroni rafforzare la fissione parte della bomba di sollevamento ancor più la temperatura e un altro ondata di fissione-fusione ricominciare.
Il Carburante: Mostra "La Shell".
Efficienza: la maggior parte delle esplosioni energia è fornita dalla fusione fase finale. L'intero processo dura circa 20-40 ns. La più grande bomba detonate raggiunto i 50 milioni di tonnellate, il che implica una potenza pari a 1% della potenza esterna del sole.
Per saperne di più su come le bombe nucleari di lavoro, visitare la guerra nucleare pagina.
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