ZPĚT

Kapitola 4 - Ostatní

 

4.1 - Pojistné systémy jaderných bomb

Jaderné bomby mají obrovskou ničivou sílu a tedy zajistit bezpečnost jaderné bomby (např. při pádu na zem při přepravě a náhodné detonaci) je velmi důležitá věc. K ní slouží pojistné systémy. Je více druhů pojistných systémů, které se pro maximální bezpečnost jaderné bomby kombinují. Ty hlavní tu popíšu dále. Dále je nutné zabránit uniknutí nebezpečných (radioaktivních a velmi toxických materiálů /jako je např. plutonium/). Zde jsou uvedeny jak moderní systémy, které jsou využívány vyspělými zeměmi, tak i systémy zastaralé, které byly často spíše nouzové řešení.

 4.1.1 - Necitlivá trhavina

V dnešních moderních bombách je základem necitlivá trhavina. K iniciaci této trhaviny je potřeba silný podnět. Pokud ten silný podnět bude, exploduje spolehlivě. Nejpoužívanější trhavinou je triaminotrinitrobenzen. Tyto necitlivé trhaviny se nepoužívají samy o sobě, ale ve směsi s pojivem a flegmatizátorem, což je dělá ještě méně citlivé a usnadňuje slisování, vznikne tak trhavina typu PBX. Taková trhavina je například v hlavici W87. Hlavice, které nepoužívají necitlivé trhaviny (například W78 ), jsou považovány za potenciálně nebezpečné. Je nutno však podotknout, že necitlivé trhaviny obvykle nedosahují takových výkonů jako "citlivé" protějšky např. TATB vs. HMX. Pro představu, nikoliv však jako za vše hovořící, lze srovnat jejich RE faktory (TATB = 1,17, HMX = 1,7) Proto není možné tak minimalizovat hlavice, které obsahují necitlivou trhavinu. Citlivost těchto trhavin se měří v několika oblastech. Podle DOE (Department of energy - Ministerstvo energetiky USA) se citlivost těchto trhavin měří např. podle odolnosti proti vyšší teplotě, odolnost proti jiskře, odolnost proti tření, test na Kastově kladivu, odolnost proti výbuchu (trhavina není iniciována dostatečně silným podnětem - např. výbuch obyčejné rozbušky číslo 8 - , odolnost proti střelám, střepinám (jedná se o výstřel střelou z pušky do trhaviny). Test "Susan", kdy je hliníkový projektil naplněný trhavinou vystřelený proti ocelovému pancíři [62]. 

4.1.2 - Jednobodová bezpečnost

Je u dvoubodově iniciované imploze, především se jedná o pozdější typy (bomba Swan, 1956). Při iniciaci jednoho ze dvou bodů, nebo v kterémkoliv jiném místě, se nedosáhne ideálního stlačení plutoniového nebo uranového jádra a tudíž bomba nedetonuje nebo detonuje s velmi nízkou sílou. Takové bomby byly testovány např. v operaci Project 56

4.1.3 - Iniciace generátorem neutronů

Je to u pozdějších bomb. Pro správnou detonaci je potřeba iniciovat bombu v ideální okamžik. U prvních bomb, které používaly interní neutronový iniciátor, se iniciátor chtě nechtě inicioval za každých podmínek a bomba explodovala (byť třeba jen s malou sílou). U dnešních moderních bomb by nemělo dojít k detonaci, pokud se generátor neutronů neuvede v činnost.

4.1.4 - (Ne)napuštění směsi deuteria a tritia při posílení termonukleární fúzí

Posílení termonukleární fúzí značně zvyšuje sílu. U dnešních bomb, kde je toto posílení řešeno směsí deuteria a tritia, se tato směs napustí až při odjišťování a do té doby je bomba poměrně bezpečná. Tedy, pokud by se náhodou iniciovala bez tohoto posílení, síla by byla mnohem nižší. To by se v konečném důsledku projevilo u termonukleárních bomb ještě více sníženou silou, protože primární bomba by to nedokázala stlačit na ideální hustotu a tedy by byla síla o dost nižší, nicméně by byla i tak dost vysoká a proto se tento pojistný systém musí kombinovat s jinými. Toto není realizovatelné u těch bomb (především starší konstrukce), kde je posílení řešeno směsí deuteridu a tritidu lithného, což jsou pevné látky a nejdou napustit nebo vypustit.

4.1.5 - Naplnění dutého jádra látkou pohlcující neutrony

Je to hlavně u větších bomb, kde je před detonací uloženo více kritických množství, například lze zmínit bombu Ivy King. V takových bombách je materiál s obsahem boru-10, který pohlcuje neutrony a bomba je tedy bezpečná. To se v průběhu odjišťování vyjme a bomba se může odpálit. Toto však bylo ve starých bombách a v moderních se to již nevyskytuje. Takto to bylo řešeno u hlavic W47.

4.1.6 - Naplnění jádra inertní látkou

Je to podobné jak předchozí, jako inertní látku jde zmínit třeba ocelové kuličky (v anglických hlavicích Green Grass). Tenká vrstva štěpného materiálu se nemůže uformovat do koule, protože tam budou překážet kuličky. Stejně jako u předchozího, i zde se v průběhu odjišťování kuličky vyjmou a bomba může být odpálena. Dalším podobným technickým řešením je drát, který se postupně odmotává.

 Obrázek 32 - Pojistná metoda naplnění dutého jádra inertní látkou (nalevo zajištěná, napravo odjištěná) [63]

4.1.7 - Utěsněné jádro

 Zde je jádro obaleno vrstvou nějaké látky, která ho činí inertní vůči korozi, odolnější vůči požáru a zlepšuje další vlastnosti. Bývá použita nerezová ocel či beryllium, které je dobrý odražeč neutronů. Zde jsou však problém alfa částice z některých izotopů v jádře, které mohou produkovat při kontaktu s Be neutrony, bývá proto odděleno vrstvou nějakého materiálu, která tomu zabrání.

4.1.8 - Ohnivzdorné jádro

Ohnivzdorné jádro (Fire resistant pit "FRP") je jádro, které dokáže nějakou dobu vzdorovat zvýšené teplotě. Jako teplota je obvykle uvádí teplota hoření leteckého paliva - kolem 1000 stupňů Celsia. Ohnivzdorné jádro dokáže této teplotě vzdorovat několik hodin, aniž by se uvolnilo do okolí roztavené a velmi nebezpečné plutonium. Nutno však podotknout, že hoření raketového paliva produkuje vyšší teplotu, což ohnivzdorné jádro nemusí vydržet. Pokud však je jádro nějak fyzicky narušeno (třeba explozí), může se stát, že už nebude ohnivzdorné. Ohnivzodorná jádra mají např. hlavice W87 a bomby B83.

4.1.9 - Generátor neutronů neustále generující neutrony

Toto je vlastně uměle vyvolaná predetonace (v případě náhodného výbuchu konvenčních výbušnin). Generátor zde pořád generuje neutrony, a tedy by se bomba iniciovala brzo po dosažení jednoho kritického množství, a tudíž by síla byla velmi nízká.

4.1.10 - Vložení jádra bomby za letu

Vložení jádra za letu bylo realizováno u starších bomb a používalo se relativně dlouhou dobu. Toto bylo použito u bomb typu Mk-4 a Mk-5. U raných jaderných bomb by v případě náhodné detonace výbušnin došlo k jadernému výbuchu o síle i třeba několik kilotun. Tento pojistný systém to řeší tak, že v okamžik přepravy bomby je jádro odděleno od dalších komponentů bomby. Jádro se (případně s různými podpůrnými strukturami u levitujícího jádra) do bomby vloží až za letu v letadle, do té doby je bomba bezpečná proti jadernému výbuchu. Jádro je uchováváno před svržením mimo ostatní komponenty bomby v "Birdcage" - přeloženo něco jako ptačí klícka. Taky bylo řešeno toto vložení jádra za letu automaticky pomocí elektromotoru. Jádro tak bylo uchováváno mimo ostatní komponenty bomby.

4.1.11 - Strong link/weak link

V jaderné bombě jsou mechanismy určené k odjištění a odpálení bomby uzavřeny v tzv. exclusion zone. Okolo nich je bariéra, která je brání před různými vlivy okolí (třeba bouřka, statická elektřina, oheň), které by mohly ohrozit bezpečnost bomby. Mezi touto částí a vlastními detonátory popř. jinými komponenty bomby je tzv. strong link, což je něco jako silné spojení. Tato část spojuje tyto mechanismy potřebné k odpálení bomby spolu s detonátory. Tyto dvě části jsou za normálních podmínek od sebe odděleny, což zvyšuje bezpečnost bomby. Další část, tzv. weak link, což je něco jako slabé spojení, je mechanismus, který od určité míry působení potenciálně nebezpečných jevů (což může být třeba zvýšená teplota nebo mechanické poškození) znefukční strong link a bomba se tak stane nefunkční. Těchto slabých spojení může být v bombě i více.

4.1.12 - Pojištění proti zneužití neautorizovanými osobami

U jaderných zbraní je důležitou součástí taky něco, co zabrání zneužití zbraně neautorizovanými osobami (třeba teroristy). Takový systém se nazývá Permissive action link (PAL). Je to zařízení, které vyžaduje kód, aby byla bomba uschopněna a mohla být odpálena. V USA jsou PAL rozděleny do několika kategorií podle sofistikace A-F. Moderní PAL kategorie F má dvanáctimístný kód. Pokud se do PAL opakovaně zadají chybné kódy, jsou PAL nastaveny tak, že to bude mít za následek zničení elektrických obvodů a bomba bude muset být odborně opravena (od pozdějších verzí PAL kategorie B je omezený počet zadání kódu). U moderních PAL je taky two man rule (role dvou lidí). Toto je věc, která zabrání selhání jednotlivce, které by mohlo mít obrovské následky pro celé lidstvo. K úspěšnému odpálení zbraně obsahující jadernou bombu je zapotřebí minimálně dvou lidí.

PAL je napájen elektřinou z radioizotopového termoelektrického generátoru na bázi plutonia-238 - viz Obrázek 23. Toto řešení je vhodnější než baterie založené na chemických reakcích. Výkon je nízký, nicméně životnost tohoto zařízení je minimálně 25 až 30 let. Samotný generátor by mohl elektřinu vyrábět mnohem déle, nicméně helium, které je produktem rozpadu plutonia-238, způsobuje tlakování tohoto generátoru, což by mohlo po delší době vyústit v jeho prasknutí. Velikost tohoto generátoru je cca 5 až 7 cm v průměru a 9 cm délky, výkon je 4 nebo 4,5 Wattu.[65]

Obrázek 33 - Přístroj na ovládání PAL, zdroj: [64]

Obrázek 34 - pojistné systémy v moderní jaderné hlavici (Autor)

Jde o výřez z obrázku termojaderné hlavice W88, zde se zaměřím na pojistné systémy

4 - Je to dvoubodově iniciovaná imploze. Při iniciaci trhaviny v náhodném místě, jednom bodu určeném k iniciaci, či ve dvou bodech určených k iniciaci nesoučasně, nedojde k jadernému výbuchu. K jadernému výbuchu by nemělo dojít, ale exploze by rozmetala radioaktivní a silně toxické plutonium do okolí bomby

5 - Kanystr s tritiem pro posílení je uložen mimo bombu. Ve středu bomby se tak nezapálí termonukleární fúze a síla by byla podstatně nižší.

Další, které nejsou na obrázku:

 - iniciace generátorem neutronů. Pokud by přece jenom se plutonium nějak dostalo do nadkritičnosti, bylo by tam jen velmi krátkou dobu, a pak se rozpadlo do podkritické konfigurace, nebylo by tedy iniciováno a nedošlo by k jadernému výbuchu. Strong link/weak link. PAL - proti zneužití neautorizovanými osobami. Speciálně hlavice W88 není příliš bezpečná (ve srovnání s ostatními moderními jadernými zbraněmi), protože nemá ohni odolné jádro a  nepoužívá necitlivou trhavinu, takže je tam problém s náhodnou detonací výbušnin.

4.2 - Jaderné bomby s nastavitelnou sílou výbuchu

 Moderní technologie nastavení síly jaderného výbuchu existují cca od konce padesátých let dvacátého století. Je to důležitá věc pro taktické použití jaderných bomb. Může být použit jeden design bomby při různých situacích.

Za něco jako předchůdce nastavitelné síly výbuchu jaderné bomby můžeme považovat konstrukce používající vložení jádra do bomby za letu. Mohla se tak před svržením do bomby vložit různá jádra pro sílu např. od jedné do 31 kilotun s několika možnostmi (bomba Mk-4)

U moderních jaderných bomb je toto řešeno jinak, používány jsou následující možnosti:

4.2.1 - Načasování iniciace generátorem neutronů

Generátor neutronů "vpustí" neutrony do stlačeného jádra z U či Pu v okamžik největší komprese. Je však možné změnit toto vpuštění neutronů na jiný okamžik (před dosažením maximální hustoty či po něm). Je však k tomuto vyžadována velká přesnost externího neutronového iniciátoru (ENI). U bomb používajících neutronový iniciátor toto není realizovatelné. I když možná by to šlo vyřešit více typy neutronových iniciátorů, které by se vložily za letu. Každý by byl sestavený tak, aby vpustil neutrony při různých podmínkách stlačení. 

4.2.2 - Nastavení dodaného tritia do posílení termonukleární fúzí

U bomb posílených termonukleární fúzí jde, není-li použit deuterid a tritid lithný, regulovat sílu bomby. V průběhu odjišťování (obvykle pár sekund před odpalem bomby) se může do středu bomby, kde je už přítomné deuterium, napustit např. žádné tritium nebo 1/4, 1/3, 1/2 či všechno. Tím je možné dosáhnout různé síly exploze. 

4.2.3 - Zablokování funkce sekundární části

 Toto se realizovatelné u termonukleárních bomb. Je možné nějak zabránit přenosu záření nebo jinak zajistit, aby nemohla být stlačena sekundární část a bomba vybuchnout v plné síle. Vybuchla by tak pouze primární část (jaderná bomba posílená termonukleární fúzí či by se ani nemuselo napouštět tritium pro posílení). Mělo by to taky jít u třístupňových bomb, kde se zablokuje buďto terciální nebo sekundární s terciální částí, bomba tak může vybuchnout s třemi možnostmi síly.

4.3 - Zodolnění jaderných bomb proti jadernému výbuchu v okolí bomby

Bomby citlivé na predetonaci nesmí být odpáleny v krátkém intervalu po explozi jiné jaderné bomby v blízkosti, jinak by predetonovaly. Zabránit predetonaci jde obalením bomby látkou pohlcující neutrony (bor-10) a moderátorem.