Tweet
Bom Nguyên Tử
Phạm Văn Bản
Tôi mỉm cười trả lời rằng, bom nguyên tử là gì và tại sao mình lại phải sợ bom nguyên tử?
Bom nguyên tử còn gọi là bom hạt nhân, nhiệt hạch hay khinh khí... mà ngày trước, khi tôi còn là phi công tác chiến đã thường đi thả Bom H (Hydrogen) chính là thiết kế vũ khí nguyên tử thế hệ thứ hai. Độ sát hại của bom H tinh vi cao hơn, sức công phá lớn hơn so với bom nguyên tử của thế hệ đầu tiên. Kích thước bom H nhỏ gọn hơn, khối lượng thấp hơn, hoặc kết hợp các đặc tính lợi ích của loại vũ khí nguyên tử cộng lại.
Các đặc điểm của phản ứng tổng hợp hạt nhân cho phép xử dụng Uranium cạn kiệt, không phân hạch làm nhiên liệu chính của vũ khí. Do đó cho phép xử dụng hiệu quả hơn vật liệu khan hiếm như Uranium 235 (235U) và Plutonium 239 (239PU).
Vụ thử nghiệm bom nhiệt hạch quy mô đầu tiên được Hoa Kỳ thực hiện vào năm 1952. Và khái niệm này đã được hầu hết các cường quốc hạt nhân trên thế giới học hỏi và xử dụng trong việc thiết kế vũ khí của họ.
Vũ khí nhiệt hạch về cơ bản bao gồm hạt nhân của hai thành phần chính, là giai đoạn sơ cấp phân hạch, được cung cấp bởi 235U hoặc 239PU, và giai đoạn thứ cấp phản ứng tổng hợp hạt nhân riêng biệt có chứa nhiên liệu nhiệt hạch đồng vị Hydro nặng là Deuterium và Tritium, hoặc trong vũ khí hiện đại là Lithium Deuteride. Vì lý do này, vũ khí nhiệt hạch thường được gọi một cách thông dụng là Bom Khinh Khí hoặc là Bom H.
Một vụ nổ nhiệt hạch bắt đầu với sự phát nổ của giai đoạn sơ cấp phân hạch. Nhiệt độ của nó tăng vọt lên trên khoảng 100 triệu Kelvin, khiến nó phát sáng mạnh mẽ với các tia X nhiệt. Những tia X này làm ngập khoảng trống khu bức xạ thường chứa đầy bọt Polystyrene giữa các cụm sơ cấp và thứ cấp được đặt trong một vỏ bọc được gọi là trường hợp bức xạ, hạn chế năng lượng tia X và chống lại áp suất bên ngoài của nó.
Khoảng cách tách biệt hai tổ hợp bảo đảm rằng các mảnh vỡ từ hạt sơ cấp phân hạch di chuyển chậm hơn nhiều so với các Photon tia X, không thể tách rời tổ hợp thứ cấp trước khi vụ nổ nhiệt hạch kết thúc.
Giai đoạn nhiệt hạch thứ cấp bao gồm bộ đẩy hay bộ đẩy bên ngoài, bộ nạp nhiên liệu nhiệt hạch và Bugi Plutonium ở trung tâm được phát nổ bởi năng lượng tia X tác động vào bộ đẩy hay bộ xáo trộn của nó. Điều này nén toàn bộ giai đoạn thứ cấp và tăng mật độ của Bugi Plutonium.
Mật độ của nhiên liệu Plutonium tăng đến mức Bugi bị chuyển sang trạng thái siêu giới hạn, và nó bắt đầu phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân. Các sản phẩm phân hạch của phản ứng dây chuyền này đốt nóng nhiên liệu nhiệt hạch có độ nén cao, và do đó siêu đặc bao quanh Bugi đến khoảng 300 triệu Kelvin, kích hoạt phản ứng nhiệt hạch giữa các hạt nhân nhiên liệu nhiệt hạch.
Trong vũ khí hiện đại được cung cấp nhiên liệu bởi Lithium Deuteride, Bugi Plutonium phân hạch cũng phát ra Neutron tự do va chạm với hạt nhân Lithium và cung cấp thành phần Tritium của nhiên liệu nhiệt hạch.
Bộ đệm tương đối lớn của thứ cấp, chống lại sự giãn nở ra bên ngoài khi vụ nổ xảy ra, cũng đóng vai trò như một rào cản nhiệt để giữ cho bộ nạp nhiên liệu nhiệt hạch không trở nên quá nóng, điều này sẽ làm hỏng quá trình nén.
Nếu được làm bằng Uranium, Uranium hoặc Plutonium đã được làm giàu, bộ giả bắt được Neutron nhiệt hạch nhanh và tự nó trải qua quá trình phân hạch, làm tăng năng suất nổ tổng thể.
Ngoài ra, trong hầu hết các thiết kế, trường hợp bức xạ cũng được cấu tạo bằng vật liệu phân hạch trải qua quá trình phân hạch do các Neutron nhiệt hạch điều khiển nhanh.
Những quả bom như vậy được phân loại là vũ khí hai giai đoạn, và hầu hết các thiết kế hiện tại của Teller-Ulam là vũ khí phân hạch hợp nhất phân hạch như vậy. Sự phân hạch nhanh của bộ giả và trường hợp bức xạ là đóng góp chính vào tổng năng suất và là quá trình chính yếu là tạo ra bụi phóng xạ sản phẩm phân hạch.
Trước Ivy Mike, Chiến Dịch Nhà Kính năm 1951 là loạt thử nghiệm hạt nhân đầu tiên của Hoa Kỳ nhằm kiểm tra các nguyên tắc dẫn đến sự phát triển của vũ khí nhiệt hạch. Sự phân hạch đủ đã đạt được để thúc đẩy thiết bị nhiệt hạch liên quan, và đủ để đạt được một thiết bị quy mô đầy đủ trong vòng một năm.
Thiết kế của tất cả các vũ khí nhiệt hạch hiện đại ở Hoa Kỳ được gọi là cấu hình Teller – Ulam cho hai người đóng góp chính – Edward Teller và Stanislaw Ulam là những người đã phát triển nó vào năm 1951 cho Hoa Kỳ, với một số khái niệm nhất định được phát triển với đóng góp của nhà vật lý John von Neumann.
Các thiết bị tương tự được phát triển bởi Liên Xô, Vương quốc Anh, Pháp, Trung Quốc... Bom nhiệt hạch là quả bom mạnh nhất từng được thử nghiệm.
Vì vũ khí nhiệt hạch đại diện cho thiết kế hiệu quả nhất cho năng lượng vũ khí trong vũ khí có năng suất trên 50 Kiloton TNT (210 TJ), hầu như tất cả vũ khí hạt nhân cỡ này được triển khai bởi 5 quốc gia có vũ khí hạt nhân theo Hiệp Ước Không Phổ Biến Vũ Khí Hạt Nhân ngày nay. Vũ khí nhiệt hạch xử dụng thiết kế Teller – Ulam.
Kiến thức chi tiết về vũ khí phân hạch và nhiệt hạch được phân loại ở một mức độ nào đó ở hầu hết mọi quốc gia công nghiệp. Ở Hoa Kỳ, theo mặc định, những kiến thức như vậy có thể được phân loại là “Dữ Liệu Bị Hạn Chế,” ngay cả khi nó được tạo ra bởi những người không phải là nhân viên chính phủ hoặc có liên quan đến các chương trình vũ khí.”
Trong một học thuyết pháp lý được gọi là “Bí Mật Bẩm Sinh" mặc dù hiến pháp lập trường của học thuyết này đã đôi khi bị đặt câu hỏi. (Xem United States v. Progressive, Inc). Bí mật sinh ra hiếm khi được viện dẫn cho các trường hợp đầu cơ tư nhân. Chính sách chính thức của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ là không thừa nhận việc rò rỉ thông tin thiết kế, vì việc xác nhận như vậy có khả năng xác nhận thông tin là chính xác.
Trong một số ít trường hợp trước đây, chính phủ Hoa Kỳ đã cố gắng kiểm duyệt thông tin vũ khí trên báo chí công cộng, nhưng thành công hạn chế. Theo New York Times, nhà vật lý Kenneth W. Ford đã bất chấp lệnh của chính phủ để xóa thông tin mật khỏi cuốn sách của ông, Building the H Bomb: A Personal History. Ford tuyên bố ông chỉ xử dụng thông tin có sẵn và thậm chí đã nộp bản thảo cho chính phủ, chính phủ muốn xóa toàn bộ các phần của cuốn sách vì lo ngại rằng các nước ngoài có thể xử dụng thông tin này.
Mặc dù số lượng lớn dữ liệu mơ hồ đã được chính thức công bố và số lượng lớn dữ liệu mơ hồ hơn đã bị rò rỉ không chính thức bởi các nhà thiết kế bom trước đây, hầu hết các mô tả công khai về chi tiết thiết kế vũ khí hạt nhân đều dựa vào suy đoán, thiết kế ngược từ thông tin đã biết hoặc so sánh với các lĩnh vực vật lý tương tự, phản ứng tổng hợp giam giữ quán tính là ví dụ chính.
Các quá trình như vậy đã dẫn đến một lượng kiến thức chưa được phân loại về bom hạt nhân, thường phù hợp với các thông tin chính thức chưa được phân loại, vật lý liên quan và được cho là nhất quán nội bộ, mặc dù có một số điểm giải thích vẫn được coi là mở. Trạng thái hiểu biết của công chúng về thiết kế Teller – Ulam chủ yếu được hình thành từ một vài sự cố cụ thể được nêu trong phần bên dưới.
Nguyên tắc cơ bản của cấu hình Teller – Ulam là ý tưởng rằng các bộ phận khác nhau của vũ khí nhiệt hạch có thể được liên kết với nhau theo giai đoạn, với việc kích nổ ở mỗi giai đoạn sẽ cung cấp năng lượng để đốt cháy giai đoạn tiếp theo.
Ở mức tối thiểu, điều này ngụ ý phần chính bao gồm bom phân hạch kiểu nổ “bộ kích hoạt” và phần thứ cấp bao gồm nhiên liệu nhiệt hạch. Năng lượng được giải tỏa bởi năng lượng sơ cấp nén năng lượng thứ cấp thông qua một quá trình được gọi là “vụ nổ bức xạ,” tại thời điểm đó nó được đốt nóng và trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Quá trình này có thể được tiếp tục, với năng lượng từ tầng thứ cấp đốt cháy giai đoạn nhiệt hạch thứ ba; AN602 “Tsar Bomba” của Nga được cho là một thiết bị nhiệt hạch phân hạch ba giai đoạn. Về mặt lý thuyết, bằng cách tiếp tục quá trình này, vũ khí nhiệt hạch có năng suất cao tùy ý có thể được chế tạo.
Điều này trái ngược với vũ khí phân hạch có năng suất hạn chế vì chỉ có thể tích tụ rất nhiều nhiên liệu phân hạch ở một nơi trước khi nguy cơ vô tình trở thành siêu tới hạn quá tuyệt vời.
Một phiên bản có thể có của cấu hình Teller – Ulam
Bao quanh các thành phần khác là một vỏ bọc Hohlraum hoặc bức xạ, một vật chứa tạm thời giữ năng lượng của giai đoạn đầu hoặc sơ cấp bên trong. Bên ngoài của trường hợp bức xạ này, cũng thường là vỏ bên ngoài của quả bom, là bằng chứng trực quan duy nhất được công bố công khai về cấu hình của bất kỳ thành phần nào của bom nhiệt hạch.
Nhiều bức ảnh chụp bên ngoài bom nhiệt hạch khác nhau đã được giải mật.
Loại chính được cho là bom phân hạch theo phương pháp nổ tiêu chuẩn, mặc dù có thể có lõi được tăng cường bởi một lượng nhỏ nhiên liệu nhiệt hạch, thường là 50/50% khí Deteri / Triti để tăng hiệu suất. Nhiên liệu nhiệt hạch giải tỏa Neutron dư thừa khi bị đốt nóng và nén, tạo ra sự phân hạch bổ sung.
Khi bị sa thải, chiếc 239Pu hoặc 235U lõi sẽ được nén thành một hình cầu nhỏ hơn bởi các lớp chất nổ cao thông thường đặc biệt được sắp xếp xung quanh nó theo hình thấu kính nổ, bắt đầu phản ứng dây chuyền hạt nhân cung cấp năng lượng cho “bom nguyên tử” thông thường.
Loại thứ cấp thường được thể hiện dưới dạng một cột nhiên liệu nhiệt hạch và các thành phần khác được bao bọc trong nhiều lớp. Xung quanh cột đầu tiên là một “máy đẩy Tamper,” một lớp Uranium 238 nặng (238U) hoặc chì giúp nén nhiên liệu nhiệt hạch và trong trường hợp của Uranium, cuối cùng có thể tự phân hạch.
Bên trong nó là nhiên liệu nhiệt hạch, thường là một dạng Lithium Deuteride, được sử dụng vì nó dễ vũ khí hóa hơn khí Tritium / Deuterium hóa lỏng. Nhiên liệu khô này, khi bị bắn phá bởi Neutron, tạo ra Tritium, một đồng vị nặng của Hydro có thể trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân, cùng với Deuterium có trong ỗn hợp.
Bên trong lớp nhiên liệu là Bugi, một cột rỗng bằng vật liệu phân hạch 239Pu hoặc 235U thường được thúc đẩy bởi khí Deteri. Bugi, khi bị nén, bản thân nó có thể trải qua quá trình phân hạch hạt nhân vì hình dạng, nó không phải là khối lượng tới hạn nếu không bị nén. Phần thứ ba, nếu có mặt, sẽ được đặt bên dưới phần thứ cấp và có thể được tạo thành từ các vật liệu giống nhau.
Tách trường trung học với trường chính là đường liên bang. Sơ cấp phân hạch tạo ra bốn dạng năng lượng: 1) làm nở các khí nóng từ các điện tích nổ cao làm phát nổ sơ cấp; 2) Plasma quá nhiệt ban đầu là vật liệu phân hạch của bom và chất giả mạo của nó; 3) bức xạ điện từ; và 4) các Neutron từ vụ nổ hạt nhân của sơ cấp.
Đường liên bang chịu trách nhiệm điều chỉnh chính xác việc truyền năng lượng từ năng lượng sơ cấp sang năng lượng thứ cấp. Nó phải hướng các khí nóng, Plasma, bức xạ điện từ và Neutron đến đúng nơi vào đúng thời điểm.
Thiết kế giữa các đường liên bang ít hơn tối ưu đã dẫn đến việc thứ cấp không hoạt động hoàn toàn trên nhiều bức ảnh, được gọi là rãnh phân hạch. Cảnh quay Castle Koon của Chiến dịch Castle là một ví dụ, một lỗ hổng nhỏ cho phép thông lượng Neutron từ sơ cấp đến sớm bắt đầu đốt nóng thứ cấp, làm suy yếu sức nén đủ để ngăn chặn bất kỳ phản ứng tổng hợp nào.
Có rất ít thông tin chi tiết trong tài liệu mở về cơ chế của đường liên bang. Một trong những nguồn tốt nhất là sơ đồ đơn giản hóa vũ khí nhiệt hạch của Anh Quốc tương tự như đầu đạn W80 của Hoa Kỳ.
Nó được Greenpeace đưa ra trong một báo cáo có tiêu đề “Công nghệ hạt nhân sử dụng kép.” Các thành phần chính và sự sắp xếp của chúng có trong sơ đồ, mặc dù các chi tiết hầu như không có, những chi tiết phân tán mà nó bao gồm có thể có sự thiếu sót hoặc không chính xác có chủ ý.
Chúng được dán nhãn “Ống kính đầu cuối và ống kính tiêu cự Neutron” và "Gói phản xạ” các giòng cũ của Neutron đến 235U/ 239 Pu. Bugi trong khi cái thứ hai đề cập đến một phản xạ tia X, thường là một hình trụ được làm từ vật liệu không trong suốt bằng tia X như Uranium với đầu chính và thứ cấp ở hai đầu.
Nó không phản chiếu như một tấm gương; thay vào đó, nó bị nung nóng đến nhiệt độ cao bởi thông lượng tia X từ tia sơ cấp, sau đó nó phát ra các tia X trải đều hơn truyền tới tia thứ cấp, gây ra cái được gọi là vụ nổ bức xạ.
Ở Ivy Mike, vàng được sử dụng làm lớp phủ bên ngoài uranium để nâng cao hiệu ứng vật đen. Tiếp theo là “Vận chuyển súng phản xạ / Neutron.” Tấm phản xạ bịt kín khe hở giữa Thấu kính tiêu điểm Neutron, ở giữa và vỏ bên ngoài gần ống kính chính.
Nó ngăn cách cái chính và cái thứ cấp và thực hiện chức năng tương tự như tấm phản xạ trước đó. Có khoảng sáu khẩu Neutron được nhìn thấy ở đây từ Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Sandia, mỗi khẩu nhô ra qua mép ngoài của tấm phản xạ với một đầu ở mỗi phần, tất cả được kẹp vào hộp và sắp xếp ít nhiều đều xung quanh chu vi của vỏ.
Các súng Neutron được đặt nghiêng để đầu phát ra Neutron của mỗi đầu súng hướng về trục trung tâm của bom. Các hạt Neutron từ mỗi khẩu Neutron đi qua và được thấu kính hội tụ Neutron hội tụ về phía trung tâm của hạt sơ cấp để thúc đẩy sự phân hạch ban đầu của Plutonium.
Một "Bộ phân cực Polystyrene / Nguồn Plasma" cũng được hiển thị.
Tài liệu đầu tiên của chính phủ Hoa Kỳ đề cập đến tuyến đường Liên Bang mới chỉ được công bố gần đây nhằm thúc đẩy việc khởi xướng Chương Trình Đầu Đạn Thay Thế Đáng Tin Cậy năm 2004.
Một hình ảnh bao gồm các đoạn mờ mô tả lợi thế tiềm năng của RRW ở từng cấp độ từng phần, với lời giới thiệu giữa các Tiểu Bang nói rằng một thiết kế mới sẽ thay thế “vật liệu độc hại, giòn” và “vật liệu" đặc biệt đắt tiền” ... đòi hỏi “cơ sở vật chất độc đáo.”
“Vật liệu độc hại, giòn” được nhiều người giả định là Berili phù hợp với mô tả đó và cũng sẽ điều chỉnh thông lượng Neutron khỏi chất chính. Một số vật liệu để hấp thụ và tái bức xạ tia X theo một cách cụ thể cũng có thể được xử dụng.
Các ứng cử viên cho "vật liệu đặc biệt" là Polystyrene và một chất được gọi là Fogbank, một tên mã chưa được phân loại. Thành phần của Fogbank được phân loại, mặc dù Aerogel đã được đề xuất như một khả năng.
Lần đầu tiên nó được xử dụng trong vũ khí nhiệt hạch với đầu đạn nhiệt hạch W76, và được sản xuất tại một nhà máy trong Tổ hợp Y-12 ở Oak Ridge, Tennessee để xử dụng cho W76.
Hoạt động sản xuất của Fogbank mất hiệu lực sau khi quá trình sản xuất W76 kết thúc. Chương trình Mở rộng Tuổi thọ W76 yêu cầu thêm Fogbank được thực hiện.
Điều này rất phức tạp bởi thực tế là các tài sản ban đầu của Fogbank không được ghi lại đầy đủ, vì vậy một nỗ lực lớn đã được thực hiện để phát minh lại quy trình. Một tạp chất quan trọng đối với các tài sản của Fogbank cũ đã được bỏ qua trong quá trình mới.
Chỉ phân tích kỹ lô cũ và mới mới tiết lộ bản chất của tạp chất đó. Quá trình sản xuất sử dụng Acetonitril làm dung môi, dẫn đến ít nhất ba lần sơ tán nhà máy Fogbank vào năm 2006. Được xử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu khí và dược phẩm, Acetonitril dễ cháy và độc hại. Y-12 là nhà sản xuất duy nhất của Fogbank.
Kết Luận: Một bản tóm tắt đơn giản của giải thích trên là:
- Một quả bom phân hạch nhỏ, tương đối được gọi là “chính” phát nổ.
- Năng lượng giải phóng trong sơ cấp được chuyển sang giai đoạn thứ cấp hoặc nhiệt hạch. Năng lượng này nén nhiên liệu nhiệt hạch và Bugi đánh lửa, Bugi nén trở nên siêu tới hạn và trải qua phản ứng dây chuyền phân hạch, tiếp tục đốt nóng nhiên liệu nhiệt hạch nén đến nhiệt độ đủ cao để tạo ra phản ứng tổng hợp.
- Năng lượng được giải phóng bởi các sự kiện nhiệt hạch tiếp tục làm nóng nhiên liệu, giữ cho phản ứng tiếp tục.
- Nhiên liệu nhiệt hạch của giai đoạn thứ cấp có thể được bao quanh bởi một lớp nhiên liệu bổ sung trải qua quá trình phân hạch khi bị các neutron từ các phản ứng bên trong tác động.
- Các sự kiện phân hạch này chiếm khoảng một nửa tổng năng lượng được giải phóng trong các thiết kế điển hình.
Phạm Văn Bản
Nghiên cứu Bom Nguyên Tử
Phạm Văn Bản
Nghe Tổng Thống Nga Vladimir Putin tuyên bố sẽ cho nổ bom nguyên từ ở quốc gia Ukraine mà ông đang xâm lăng, và Tổng Thống Hoa Kỳ Joe Biden nói rằng đừng sợ! Va có người hỏi tôi rằng có sợ bom nguyên tử chăng?
Tôi mỉm cười trả lời rằng, bom nguyên tử là gì và tại sao mình lại phải sợ bom nguyên tử?
Bom nguyên tử còn gọi là bom hạt nhân, nhiệt hạch hay khinh khí... mà ngày trước, khi tôi còn là phi công tác chiến đã thường đi thả Bom H (Hydrogen) chính là thiết kế vũ khí nguyên tử thế hệ thứ hai. Độ sát hại của bom H tinh vi cao hơn, sức công phá lớn hơn so với bom nguyên tử của thế hệ đầu tiên. Kích thước bom H nhỏ gọn hơn, khối lượng thấp hơn, hoặc kết hợp các đặc tính lợi ích của loại vũ khí nguyên tử cộng lại.
Các đặc điểm của phản ứng tổng hợp hạt nhân cho phép xử dụng Uranium cạn kiệt, không phân hạch làm nhiên liệu chính của vũ khí. Do đó cho phép xử dụng hiệu quả hơn vật liệu khan hiếm như Uranium 235 (235U) và Plutonium 239 (239PU).
Vụ thử nghiệm bom nhiệt hạch quy mô đầu tiên được Hoa Kỳ thực hiện vào năm 1952. Và khái niệm này đã được hầu hết các cường quốc hạt nhân trên thế giới học hỏi và xử dụng trong việc thiết kế vũ khí của họ.
Vũ khí nhiệt hạch về cơ bản bao gồm hạt nhân của hai thành phần chính, là giai đoạn sơ cấp phân hạch, được cung cấp bởi 235U hoặc 239PU, và giai đoạn thứ cấp phản ứng tổng hợp hạt nhân riêng biệt có chứa nhiên liệu nhiệt hạch đồng vị Hydro nặng là Deuterium và Tritium, hoặc trong vũ khí hiện đại là Lithium Deuteride. Vì lý do này, vũ khí nhiệt hạch thường được gọi một cách thông dụng là Bom Khinh Khí hoặc là Bom H.
Một vụ nổ nhiệt hạch bắt đầu với sự phát nổ của giai đoạn sơ cấp phân hạch. Nhiệt độ của nó tăng vọt lên trên khoảng 100 triệu Kelvin, khiến nó phát sáng mạnh mẽ với các tia X nhiệt. Những tia X này làm ngập khoảng trống khu bức xạ thường chứa đầy bọt Polystyrene giữa các cụm sơ cấp và thứ cấp được đặt trong một vỏ bọc được gọi là trường hợp bức xạ, hạn chế năng lượng tia X và chống lại áp suất bên ngoài của nó.
Khoảng cách tách biệt hai tổ hợp bảo đảm rằng các mảnh vỡ từ hạt sơ cấp phân hạch di chuyển chậm hơn nhiều so với các Photon tia X, không thể tách rời tổ hợp thứ cấp trước khi vụ nổ nhiệt hạch kết thúc.
Giai đoạn nhiệt hạch thứ cấp bao gồm bộ đẩy hay bộ đẩy bên ngoài, bộ nạp nhiên liệu nhiệt hạch và Bugi Plutonium ở trung tâm được phát nổ bởi năng lượng tia X tác động vào bộ đẩy hay bộ xáo trộn của nó. Điều này nén toàn bộ giai đoạn thứ cấp và tăng mật độ của Bugi Plutonium.
Mật độ của nhiên liệu Plutonium tăng đến mức Bugi bị chuyển sang trạng thái siêu giới hạn, và nó bắt đầu phản ứng dây chuyền phân hạch hạt nhân. Các sản phẩm phân hạch của phản ứng dây chuyền này đốt nóng nhiên liệu nhiệt hạch có độ nén cao, và do đó siêu đặc bao quanh Bugi đến khoảng 300 triệu Kelvin, kích hoạt phản ứng nhiệt hạch giữa các hạt nhân nhiên liệu nhiệt hạch.
Trong vũ khí hiện đại được cung cấp nhiên liệu bởi Lithium Deuteride, Bugi Plutonium phân hạch cũng phát ra Neutron tự do va chạm với hạt nhân Lithium và cung cấp thành phần Tritium của nhiên liệu nhiệt hạch.
Bộ đệm tương đối lớn của thứ cấp, chống lại sự giãn nở ra bên ngoài khi vụ nổ xảy ra, cũng đóng vai trò như một rào cản nhiệt để giữ cho bộ nạp nhiên liệu nhiệt hạch không trở nên quá nóng, điều này sẽ làm hỏng quá trình nén.
Nếu được làm bằng Uranium, Uranium hoặc Plutonium đã được làm giàu, bộ giả bắt được Neutron nhiệt hạch nhanh và tự nó trải qua quá trình phân hạch, làm tăng năng suất nổ tổng thể.
Ngoài ra, trong hầu hết các thiết kế, trường hợp bức xạ cũng được cấu tạo bằng vật liệu phân hạch trải qua quá trình phân hạch do các Neutron nhiệt hạch điều khiển nhanh.
Những quả bom như vậy được phân loại là vũ khí hai giai đoạn, và hầu hết các thiết kế hiện tại của Teller-Ulam là vũ khí phân hạch hợp nhất phân hạch như vậy. Sự phân hạch nhanh của bộ giả và trường hợp bức xạ là đóng góp chính vào tổng năng suất và là quá trình chính yếu là tạo ra bụi phóng xạ sản phẩm phân hạch.
Trước Ivy Mike, Chiến Dịch Nhà Kính năm 1951 là loạt thử nghiệm hạt nhân đầu tiên của Hoa Kỳ nhằm kiểm tra các nguyên tắc dẫn đến sự phát triển của vũ khí nhiệt hạch. Sự phân hạch đủ đã đạt được để thúc đẩy thiết bị nhiệt hạch liên quan, và đủ để đạt được một thiết bị quy mô đầy đủ trong vòng một năm.
Thiết kế của tất cả các vũ khí nhiệt hạch hiện đại ở Hoa Kỳ được gọi là cấu hình Teller – Ulam cho hai người đóng góp chính – Edward Teller và Stanislaw Ulam là những người đã phát triển nó vào năm 1951 cho Hoa Kỳ, với một số khái niệm nhất định được phát triển với đóng góp của nhà vật lý John von Neumann.
Các thiết bị tương tự được phát triển bởi Liên Xô, Vương quốc Anh, Pháp, Trung Quốc... Bom nhiệt hạch là quả bom mạnh nhất từng được thử nghiệm.
Vì vũ khí nhiệt hạch đại diện cho thiết kế hiệu quả nhất cho năng lượng vũ khí trong vũ khí có năng suất trên 50 Kiloton TNT (210 TJ), hầu như tất cả vũ khí hạt nhân cỡ này được triển khai bởi 5 quốc gia có vũ khí hạt nhân theo Hiệp Ước Không Phổ Biến Vũ Khí Hạt Nhân ngày nay. Vũ khí nhiệt hạch xử dụng thiết kế Teller – Ulam.
Kiến thức chi tiết về vũ khí phân hạch và nhiệt hạch được phân loại ở một mức độ nào đó ở hầu hết mọi quốc gia công nghiệp. Ở Hoa Kỳ, theo mặc định, những kiến thức như vậy có thể được phân loại là “Dữ Liệu Bị Hạn Chế,” ngay cả khi nó được tạo ra bởi những người không phải là nhân viên chính phủ hoặc có liên quan đến các chương trình vũ khí.”
Trong một học thuyết pháp lý được gọi là “Bí Mật Bẩm Sinh" mặc dù hiến pháp lập trường của học thuyết này đã đôi khi bị đặt câu hỏi. (Xem United States v. Progressive, Inc). Bí mật sinh ra hiếm khi được viện dẫn cho các trường hợp đầu cơ tư nhân. Chính sách chính thức của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ là không thừa nhận việc rò rỉ thông tin thiết kế, vì việc xác nhận như vậy có khả năng xác nhận thông tin là chính xác.
Trong một số ít trường hợp trước đây, chính phủ Hoa Kỳ đã cố gắng kiểm duyệt thông tin vũ khí trên báo chí công cộng, nhưng thành công hạn chế. Theo New York Times, nhà vật lý Kenneth W. Ford đã bất chấp lệnh của chính phủ để xóa thông tin mật khỏi cuốn sách của ông, Building the H Bomb: A Personal History. Ford tuyên bố ông chỉ xử dụng thông tin có sẵn và thậm chí đã nộp bản thảo cho chính phủ, chính phủ muốn xóa toàn bộ các phần của cuốn sách vì lo ngại rằng các nước ngoài có thể xử dụng thông tin này.
Mặc dù số lượng lớn dữ liệu mơ hồ đã được chính thức công bố và số lượng lớn dữ liệu mơ hồ hơn đã bị rò rỉ không chính thức bởi các nhà thiết kế bom trước đây, hầu hết các mô tả công khai về chi tiết thiết kế vũ khí hạt nhân đều dựa vào suy đoán, thiết kế ngược từ thông tin đã biết hoặc so sánh với các lĩnh vực vật lý tương tự, phản ứng tổng hợp giam giữ quán tính là ví dụ chính.
Các quá trình như vậy đã dẫn đến một lượng kiến thức chưa được phân loại về bom hạt nhân, thường phù hợp với các thông tin chính thức chưa được phân loại, vật lý liên quan và được cho là nhất quán nội bộ, mặc dù có một số điểm giải thích vẫn được coi là mở. Trạng thái hiểu biết của công chúng về thiết kế Teller – Ulam chủ yếu được hình thành từ một vài sự cố cụ thể được nêu trong phần bên dưới.
Nguyên tắc cơ bản của cấu hình Teller – Ulam là ý tưởng rằng các bộ phận khác nhau của vũ khí nhiệt hạch có thể được liên kết với nhau theo giai đoạn, với việc kích nổ ở mỗi giai đoạn sẽ cung cấp năng lượng để đốt cháy giai đoạn tiếp theo.
Ở mức tối thiểu, điều này ngụ ý phần chính bao gồm bom phân hạch kiểu nổ “bộ kích hoạt” và phần thứ cấp bao gồm nhiên liệu nhiệt hạch. Năng lượng được giải tỏa bởi năng lượng sơ cấp nén năng lượng thứ cấp thông qua một quá trình được gọi là “vụ nổ bức xạ,” tại thời điểm đó nó được đốt nóng và trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Quá trình này có thể được tiếp tục, với năng lượng từ tầng thứ cấp đốt cháy giai đoạn nhiệt hạch thứ ba; AN602 “Tsar Bomba” của Nga được cho là một thiết bị nhiệt hạch phân hạch ba giai đoạn. Về mặt lý thuyết, bằng cách tiếp tục quá trình này, vũ khí nhiệt hạch có năng suất cao tùy ý có thể được chế tạo.
Điều này trái ngược với vũ khí phân hạch có năng suất hạn chế vì chỉ có thể tích tụ rất nhiều nhiên liệu phân hạch ở một nơi trước khi nguy cơ vô tình trở thành siêu tới hạn quá tuyệt vời.
Một phiên bản có thể có của cấu hình Teller – Ulam
Bao quanh các thành phần khác là một vỏ bọc Hohlraum hoặc bức xạ, một vật chứa tạm thời giữ năng lượng của giai đoạn đầu hoặc sơ cấp bên trong. Bên ngoài của trường hợp bức xạ này, cũng thường là vỏ bên ngoài của quả bom, là bằng chứng trực quan duy nhất được công bố công khai về cấu hình của bất kỳ thành phần nào của bom nhiệt hạch.
Nhiều bức ảnh chụp bên ngoài bom nhiệt hạch khác nhau đã được giải mật.
Loại chính được cho là bom phân hạch theo phương pháp nổ tiêu chuẩn, mặc dù có thể có lõi được tăng cường bởi một lượng nhỏ nhiên liệu nhiệt hạch, thường là 50/50% khí Deteri / Triti để tăng hiệu suất. Nhiên liệu nhiệt hạch giải tỏa Neutron dư thừa khi bị đốt nóng và nén, tạo ra sự phân hạch bổ sung.
Khi bị sa thải, chiếc 239Pu hoặc 235U lõi sẽ được nén thành một hình cầu nhỏ hơn bởi các lớp chất nổ cao thông thường đặc biệt được sắp xếp xung quanh nó theo hình thấu kính nổ, bắt đầu phản ứng dây chuyền hạt nhân cung cấp năng lượng cho “bom nguyên tử” thông thường.
Loại thứ cấp thường được thể hiện dưới dạng một cột nhiên liệu nhiệt hạch và các thành phần khác được bao bọc trong nhiều lớp. Xung quanh cột đầu tiên là một “máy đẩy Tamper,” một lớp Uranium 238 nặng (238U) hoặc chì giúp nén nhiên liệu nhiệt hạch và trong trường hợp của Uranium, cuối cùng có thể tự phân hạch.
Bên trong nó là nhiên liệu nhiệt hạch, thường là một dạng Lithium Deuteride, được sử dụng vì nó dễ vũ khí hóa hơn khí Tritium / Deuterium hóa lỏng. Nhiên liệu khô này, khi bị bắn phá bởi Neutron, tạo ra Tritium, một đồng vị nặng của Hydro có thể trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân, cùng với Deuterium có trong ỗn hợp.
Bên trong lớp nhiên liệu là Bugi, một cột rỗng bằng vật liệu phân hạch 239Pu hoặc 235U thường được thúc đẩy bởi khí Deteri. Bugi, khi bị nén, bản thân nó có thể trải qua quá trình phân hạch hạt nhân vì hình dạng, nó không phải là khối lượng tới hạn nếu không bị nén. Phần thứ ba, nếu có mặt, sẽ được đặt bên dưới phần thứ cấp và có thể được tạo thành từ các vật liệu giống nhau.
Tách trường trung học với trường chính là đường liên bang. Sơ cấp phân hạch tạo ra bốn dạng năng lượng: 1) làm nở các khí nóng từ các điện tích nổ cao làm phát nổ sơ cấp; 2) Plasma quá nhiệt ban đầu là vật liệu phân hạch của bom và chất giả mạo của nó; 3) bức xạ điện từ; và 4) các Neutron từ vụ nổ hạt nhân của sơ cấp.
Đường liên bang chịu trách nhiệm điều chỉnh chính xác việc truyền năng lượng từ năng lượng sơ cấp sang năng lượng thứ cấp. Nó phải hướng các khí nóng, Plasma, bức xạ điện từ và Neutron đến đúng nơi vào đúng thời điểm.
Thiết kế giữa các đường liên bang ít hơn tối ưu đã dẫn đến việc thứ cấp không hoạt động hoàn toàn trên nhiều bức ảnh, được gọi là rãnh phân hạch. Cảnh quay Castle Koon của Chiến dịch Castle là một ví dụ, một lỗ hổng nhỏ cho phép thông lượng Neutron từ sơ cấp đến sớm bắt đầu đốt nóng thứ cấp, làm suy yếu sức nén đủ để ngăn chặn bất kỳ phản ứng tổng hợp nào.
Có rất ít thông tin chi tiết trong tài liệu mở về cơ chế của đường liên bang. Một trong những nguồn tốt nhất là sơ đồ đơn giản hóa vũ khí nhiệt hạch của Anh Quốc tương tự như đầu đạn W80 của Hoa Kỳ.
Nó được Greenpeace đưa ra trong một báo cáo có tiêu đề “Công nghệ hạt nhân sử dụng kép.” Các thành phần chính và sự sắp xếp của chúng có trong sơ đồ, mặc dù các chi tiết hầu như không có, những chi tiết phân tán mà nó bao gồm có thể có sự thiếu sót hoặc không chính xác có chủ ý.
Chúng được dán nhãn “Ống kính đầu cuối và ống kính tiêu cự Neutron” và "Gói phản xạ” các giòng cũ của Neutron đến 235U/ 239 Pu. Bugi trong khi cái thứ hai đề cập đến một phản xạ tia X, thường là một hình trụ được làm từ vật liệu không trong suốt bằng tia X như Uranium với đầu chính và thứ cấp ở hai đầu.
Nó không phản chiếu như một tấm gương; thay vào đó, nó bị nung nóng đến nhiệt độ cao bởi thông lượng tia X từ tia sơ cấp, sau đó nó phát ra các tia X trải đều hơn truyền tới tia thứ cấp, gây ra cái được gọi là vụ nổ bức xạ.
Ở Ivy Mike, vàng được sử dụng làm lớp phủ bên ngoài uranium để nâng cao hiệu ứng vật đen. Tiếp theo là “Vận chuyển súng phản xạ / Neutron.” Tấm phản xạ bịt kín khe hở giữa Thấu kính tiêu điểm Neutron, ở giữa và vỏ bên ngoài gần ống kính chính.
Nó ngăn cách cái chính và cái thứ cấp và thực hiện chức năng tương tự như tấm phản xạ trước đó. Có khoảng sáu khẩu Neutron được nhìn thấy ở đây từ Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Sandia, mỗi khẩu nhô ra qua mép ngoài của tấm phản xạ với một đầu ở mỗi phần, tất cả được kẹp vào hộp và sắp xếp ít nhiều đều xung quanh chu vi của vỏ.
Các súng Neutron được đặt nghiêng để đầu phát ra Neutron của mỗi đầu súng hướng về trục trung tâm của bom. Các hạt Neutron từ mỗi khẩu Neutron đi qua và được thấu kính hội tụ Neutron hội tụ về phía trung tâm của hạt sơ cấp để thúc đẩy sự phân hạch ban đầu của Plutonium.
Một "Bộ phân cực Polystyrene / Nguồn Plasma" cũng được hiển thị.
Tài liệu đầu tiên của chính phủ Hoa Kỳ đề cập đến tuyến đường Liên Bang mới chỉ được công bố gần đây nhằm thúc đẩy việc khởi xướng Chương Trình Đầu Đạn Thay Thế Đáng Tin Cậy năm 2004.
Một hình ảnh bao gồm các đoạn mờ mô tả lợi thế tiềm năng của RRW ở từng cấp độ từng phần, với lời giới thiệu giữa các Tiểu Bang nói rằng một thiết kế mới sẽ thay thế “vật liệu độc hại, giòn” và “vật liệu" đặc biệt đắt tiền” ... đòi hỏi “cơ sở vật chất độc đáo.”
“Vật liệu độc hại, giòn” được nhiều người giả định là Berili phù hợp với mô tả đó và cũng sẽ điều chỉnh thông lượng Neutron khỏi chất chính. Một số vật liệu để hấp thụ và tái bức xạ tia X theo một cách cụ thể cũng có thể được xử dụng.
Các ứng cử viên cho "vật liệu đặc biệt" là Polystyrene và một chất được gọi là Fogbank, một tên mã chưa được phân loại. Thành phần của Fogbank được phân loại, mặc dù Aerogel đã được đề xuất như một khả năng.
Lần đầu tiên nó được xử dụng trong vũ khí nhiệt hạch với đầu đạn nhiệt hạch W76, và được sản xuất tại một nhà máy trong Tổ hợp Y-12 ở Oak Ridge, Tennessee để xử dụng cho W76.
Hoạt động sản xuất của Fogbank mất hiệu lực sau khi quá trình sản xuất W76 kết thúc. Chương trình Mở rộng Tuổi thọ W76 yêu cầu thêm Fogbank được thực hiện.
Điều này rất phức tạp bởi thực tế là các tài sản ban đầu của Fogbank không được ghi lại đầy đủ, vì vậy một nỗ lực lớn đã được thực hiện để phát minh lại quy trình. Một tạp chất quan trọng đối với các tài sản của Fogbank cũ đã được bỏ qua trong quá trình mới.
Chỉ phân tích kỹ lô cũ và mới mới tiết lộ bản chất của tạp chất đó. Quá trình sản xuất sử dụng Acetonitril làm dung môi, dẫn đến ít nhất ba lần sơ tán nhà máy Fogbank vào năm 2006. Được xử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu khí và dược phẩm, Acetonitril dễ cháy và độc hại. Y-12 là nhà sản xuất duy nhất của Fogbank.
Kết Luận: Một bản tóm tắt đơn giản của giải thích trên là:
- Một quả bom phân hạch nhỏ, tương đối được gọi là “chính” phát nổ.
- Năng lượng giải phóng trong sơ cấp được chuyển sang giai đoạn thứ cấp hoặc nhiệt hạch. Năng lượng này nén nhiên liệu nhiệt hạch và Bugi đánh lửa, Bugi nén trở nên siêu tới hạn và trải qua phản ứng dây chuyền phân hạch, tiếp tục đốt nóng nhiên liệu nhiệt hạch nén đến nhiệt độ đủ cao để tạo ra phản ứng tổng hợp.
- Năng lượng được giải phóng bởi các sự kiện nhiệt hạch tiếp tục làm nóng nhiên liệu, giữ cho phản ứng tiếp tục.
- Nhiên liệu nhiệt hạch của giai đoạn thứ cấp có thể được bao quanh bởi một lớp nhiên liệu bổ sung trải qua quá trình phân hạch khi bị các neutron từ các phản ứng bên trong tác động.
- Các sự kiện phân hạch này chiếm khoảng một nửa tổng năng lượng được giải phóng trong các thiết kế điển hình.
Phạm Văn Bản
Nghiên cứu Bom Nguyên Tử
Comment