ZPĚT

 

Verze z 3. 4. 2019

 

Kapitola 1 - Základní principy, informace související s jadernými bombami 
Kapitola 2 - Design štěpných jaderných bomb a jejich modifikací
Kapitola 3 - Design termonukleární bomby 
Kapitola 4 - Ostatní 

 

Část Technologie jaderných zbraní byla sepsána pro lepší pochopení principů funkce a technických řešení jaderných zbraní. Spolu s touto částí souvisí části Testy jaderných zbraní a Konkrétní jaderné zbraně. Tyto tři části dávají základ těchto stránek. Snažil jsem se zmínit všechny základní typy jaderných zbraní a jejich součásti, jsou tu popsány jak klasické štěpné jaderné bomby, tak i bomby termonukleární. Jsou zde odkazy na ty testy jaderných zbraní, kdy byly otestovány jednotlivé typy bomb. Taky se tu nacházejí odkazy na konkrétní jaderné zbraně, které byly vyvinuty na základě technologií zde popsaných.

 

Tato část je rozdělena na 4 kapitoly. V první kapitole jsou základní principy, na kterých fungují jaderné a termonukleární zbraně, dále je tam pojednáno o materiálech, které se používají v jaderných bombách, jejich získávání. Taky jsou tam zmíněny důležité vlastnosti těchto materiálů, které se týkají jejich využití v jaderných bombách. V druhé sekci jsou popsány jednotlivé typy jaderných zbraní, pouze však klasických "štěpných" bomb a jejich derivací. Snažil jsem se zahrnout co nejvíce možností konstrukce bomb a ty podrobně rozebrat a popsat jejich jednotlivé části. Třetí část zahrnuje termonukleární bomby a jiné bomby založené na radiační implozi. Některé typy balancují mezi těmito kategoriemi, proto zařazení může být z některého pohledu nevhodné. Čtvrtá část obsahuje ostatní. Momentálně jsou tam pojistné systémy jaderných bomb a analýza výbuchu pomocí detekce radionuklidů. Jaderné bomby jsou pojištěny několika kroky, a to jak proti náhodné detonaci, tak proti zneužití neautorizovanými osobami. Dále je tam něco o nastavení síly výbuchu jaderných bomb - těch, u kterých je to možné. Díky tomu je možné jednu jadernou zbraň použít pro aplikace, kde je potřeba různá síla (aby např. nedošlo k zbytečnému zničení nežádouciho prostoru). V této sekci je hodně mých vlastních nákresů a jsou tu nějaké fotky pro ilustraci, jsou to fotky, které jsou public domain. Více mých nákresů jsou nákresy vytvořené pouze na základě popisů těchto designů bomby na internetu nebo v literatuře. Nikde na internetu, ani v literatuře, jsem nenašel přímo nákresy těchto typů bomb. Proto jsou tyto nákresy více či méně hypotetické a je tu vyšší riziko, že budou odporovat skutečnosti.

 

Průběžně doplňuji další informace a je možné, že tuto sekci v budoucnosti celkově přepracuji. Tato část je zatím ve výstavbě, proto jsou tu informace, které nejsou dostatečně ověřené a mohou se tu ve zvýšené míře vyskytovat věcné chyby, na to je potřeba brát ohled. Tato část stránek (a celkově tyto stránky), obsahují jen zlomek informací, které jsou na anglicky psaných stránkách. Pro hlubší studium a pochopení funkce jaderných bomb více do hloubky doporučuji nuclearweaponarchive.org - FAQ, které napsal Carey Sublette, je tam hodně fyzikálních vztahů, pomocí kterých si lze dost věcí teoreticky spočítat. Dále doporučuji knihy Swords of Armageddon od Chucka Hansena, kde jsou principy podle mě popsány tak, že jsou snáze pochopitelné. Na těchto stránkách jsem trochu podrobněji rozepsal obohacování uranu a výrobu plutonia (popř. jeho separaci z vyhořelého paliva), což u stránek úzce zaměřených na jaderné bomby není. Dále je možné hodně informací najít na anglické Wikipedii., tady je to popsáno též dost srozumitelně. 

 

 

Poznámky:

 

- jádrem označuji pouze štěpný materiál - tedy některé izotopy uranu či plutonia, které se rozštěpí a vydají velké množství energie

- systémem jádra označuji jádro s tím, co je okolo jádra, tedy např. obal jádra (tamper), odražeč neutronů, stlačovač

- systémem výbušnin označuji výbušniny, které jsou okolo systému jádra

- implozním systémem označuji komponenty kolem jádra spolu se systémem výbušnin

 

Některé anglické pojmy související s jadernými zbraněmi:

 

 

EMP - elektromagnetický puls - efekt provázející jaderný výbuch

ERW - enhanced radiation weapon - zbraň se zvýšenou radiací (neutronová bomba)

Fizzle - selhání (síla hluboko pod předpovídanou silou nebo úplné selhání)

Fallout - radioaktivní spad po výbuchu bomby

Fissile material - materiál štěpný jakýmikoliv neutrony (U-235, U-233, Pu-239)

Fissionable material - materiál štěpitelný neutrony o vyšší energii (U-238)

Fusion boosting - posílení termonukleární fúzí - viz. Kapitola 2

Weapons/Reactor grade plutonium - kvalita plutonia (zbraňová, reaktorová)

Half life - poločas rozpadu

HE - High Explosives - výbušniny

HEU - Highly enriched uranium - vysoce obohacený uran

IHE - Insensitive high explosives - necitlivé trhaviny

LEU - Low enriched uranium - nízko obohacený uran

Nuclear Bunker Buster - jaderné bomby určené ničení bunkrů. Bývají dlouhé, úzké a těžké. Dříve to byly GT bomby - viz kapitola 2, dnes jsou to implozní bomby - např jedna vezre bomby B61.

Oralloy - vysoce obohacený uran

Pit - štěpný materiál spolu s tamperem a odražečem neutronů. Je to ta část bomby, která je obalena systémem výbušnin

Primary - primární část termonukleární bomby - obvykle termonukleární fúzí posílená bomba

Preheating - předehřívání u termonukleárních zbraní, což má za následek snížení jejich síly - viz Kapitola 3

Secondary - sekundární část termonukleární bomby viz. Kapitola 3

Tracer - je to určené množství materiálu, který se působením jaderného výbuchu přemění na některé snadno detekovatelné izotopy, pomocí čehož je možné získat cenné poznatky

Tuballoy - přírodní uran

Wooden bomb - "dřevěná bomba". Jedná se o označení pro hypotetický design bomby, která by byla absolutně spolehlivá, nekonečně skladovatelná, nevyžadující speciální manipulaci či skladování. Termín pochází z fráze "Trouble free as a block of pine" tedy bezproblémová jako blok borovice.[66] 

Yield - síla jaderné bomby

 

 

 

 

Obsah:

 

 

 

Kapitola 1 - Základní principy, informace související s jadernými bombami

 

1.1 - Charakteristiky jaderných výbušnin

 

1.1.1 - Síla jaderného výbuchu, ekvivalent TNT

 

1.1.2 - Poměr síla/hmotnost u jaderných bomb

 

1.1.3 - Efektivita využití štěpného materiálu/fúzního paliva

 

1.2 - Jaderný a termojaderný výbuch

 

1.2.1 - Princip jaderného výbuchu

 

1.2.2 - Efekty jaderného výbuchu

 

1.3 - Vlastnosti materiálů používaných v jaderných bombách

 

1.3.1 - Fyzikální a chemické vlastnosti

 

1.3.2 - Kritické množství

 

1.3.3 - Neutronové pozadí

 

1.3.4 - Poločas rozpadu

 

1.4 - Materiály používané se v jaderných bombách

 

1.4.1 - Přírodní uran, obohacování uranu

 

1.4.1.1 - Obohacování uranu pomocí centrifugy

 

1.4.1.2 - Obohacování difúzí plynu

 

1.4.1.3 - Obohacování uranu calutronem

 

1.4.1.4 - Obohacování uranu laserem

 

1.4.1.5 - Aerodynamická separace

 

1.4.1.5.1 - Vírové trubice

 

1.4.1.5.2 - Separační tryska

 

1.4.1.6 - Ostatní metody

1.4.2 - Plutonium

1.4.3 - Uran-233

 

1.4.4 - Deuterium

 

1.4.5 - Tritium

 

1.4.6 - Lithium

 

1.4.7 - Polonium-210

 

1.4.8 - Transurany (kromě neptunia a plutonia)

 

1.4.9 - Hydrid a deuterid uranu

 

1.4.10 - Výbušniny v jaderných bombách

 

Kapitola 2 - Design štěpných jaderných bomb a jejich modifikací

 

2.1 - Základní informace o konstrukci jaderné bomby

 

2.2 - Komponenty společné pro GT bombu i implozní bombu

2.2.1 - Odražeče neutronů, neutronové reflektory, neutronová zrcadla

2.2.2 - Obaly jádra (Tampery)

 

2.2.3 - Jádra

 

2.2.4 - Iniciace štěpného materiálu u jaderné bomby

 

2.3 - GT bomba (Gun type bomb)/Bomba dělového typu

 

2.4 - Implozní bomba

2.4.1 - Základní informace k designu implozní bomby

2.4.2 - Jádra ze štěpného materiálu v implozních bombách

2.4.2.1 - Pevné jádro

2.4.2.2 - Levitující jádro

2.4.2.3 - Duté jádro

2.4.2.4 - Duté jádro s centrálním jádrem

2.4.2.5 - Nesférické jádro

2.4.3 - Nárazníky (pohlcovače, buffery)

2.4.4 - Stlačovače

2.4.5 Systémy výbušnin generující rázové vlny

2.4.5.1 - Vlastní systémy výbušnin

 2.4.5.1.1 - Mnohabodově iniciovaný systém

2.4.5.1.2 - Dvoubodově iniciovaný systém

2.4.5.1.3 - Jednobodově iniciovaný implozní systém

2.4.5.2 - Iniciace systému výbušnin

2.4.6 - Iniciace štěpného materiálu u implozní bomby

2.4.7 - Popis funkce implozní bomby znázorněné na animaci

2.5 - Alternativní konstrukce jaderných bomb

2.6 - modifikace jaderných bomb

2.6.1 - Bomba posílená termonukleární fúzí (boosted, fusion boosting)

2.6.2 -  Moderovaná jaderná bomba, zvláště pak bomba s hydridem nebo deuteridem uranu

2.6.3 - Bomba z plutonia reaktorové kvality

2.6.4 - Bomba s dvourozměrnou implozí

2.6.5 - Bomba používající hybridní techniky (GT bomba/imploze)

2.6.6 - Bikónická jaderná bomba

 Kapitola 3 - Termonukleární bomba

3.1 - Základní informace k termonukleární bombě

3.2 - Před "Classical Super"

3.3 - Super/Classical Super

3.4 - Design Slojka/Alarm clock

3.5 - Teller-Ulamova koncepce

3.5.1 - Principy Teller-Ulamovy koncepce

3.5.2 - Popis funkce Teller-Ulamovy koncepce na schématu

3.5.3 - Třístupňové bomby vs. bomby štěpení-fúze-štěpení

3.6 - Štěpný materiál stlačený pomocí jaderné bomby

3.7 - Neutronová bomba

3.8 - Čistě fúzní bomba

Kapitola 4 - Ostatní

4.1 - Pojistné systémy jaderných bomb

4.1.1 - Necitlivá trhavina

4.1.2 - Jednobodová bezpečnost

4.1.3 - Iniciace generátorem neutronů

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

4.1.5 - Naplnění dutého jádra látkou pohlcující neutrony

4.1.6 - Naplnění jádra inertní látkou

4.1.7 - Utěsněné jádro

4.1.8 - Ohni odolné jádro

4.1.9 - Generátor neutronů neustále generující neutrony

4.1.10 - Vložení jádra bomby za letu

4.1.11 - Strong link/weak link

4.1.12 - Pojištění proti zneužití neautorizovanými osobami

4.2 - Jaderné bomby s nastavitelnou sílou výbuchu

4.2.1 - Načasování iniciace generátorem neutronů

4.2.2 - Nastavení dodaného tritia do posílení termonukleární fúzí

4.2.3 - Zablokování funkce sekundární části

4.3 - Zodolnění jaderných bomb proti jadernému výbuchu v okolí bomby

 

 

 

 

 

Zdroje:

 

[1] http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Weapons/B41.html, staženo 28. 3. 2019

[2] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-9, vydavatelství Chuckelea, 2007

[3] Swords of Armageddon III, vydavatelství Chuckelea, 1995

[4] http://www.okieboat.com/How%20nuclear%20weapons%20work.html

[5] http://wordpress.mrreid.org/2015/04/18/the-nuclear-double-flash/, staženo 28. 3. 2019

[6] http://web.ead.anl.gov/uranium/about/index.cfm, staženo 30. 3. 2019

[7] http://www.cnfc.or.jp/e/proposal/reports/, staženo 30. 3. 2019

[8] http://nuclearweaponarchive.org/Iraq/andre/ISRI-95-03.pdf, staženo 30.3. 2019

[9] https://www.nrc.gov/docs/ML1204/ML12045A056.pdf, staženo 30. 3. 2019

[10] Vláda USA, staženo 30. 3. 2019 z: https://en.wikipedia.org/wiki/Calutron#/media/File:Diagram_of_uranium_isotope_separation_in_the_calutron.png

[11] James Edward Westcott, staženo 30. 3. 2019 z https://en.wikipedia.org/wiki/Calutron#/media/File:Y-12_Calutron_Alpha_racetrack.jpg

[12] http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-laser.htm, staženo 30. 3. 2019

[13] https://str.llnl.gov/str/Hargrove.html, staženo 30. 3. 2019

[14] http://www.google.com/patents/US9050550, staženo 30. 3. 2019

[15] Jaderná chemie, Navrátil a kol., strana 275, tabulka 10.4, Academia, Praha 1985

[16] Nuclear Weapons Frequently Asked Questions, autor Carey Sublette, staženo 31. 2. 2019 z: http://www.nuclearweaponarchive.org

[17] https://www.bnl.gov/magnets/staff/gupta/cryogenic-data-handbook/Section4.pdf

[18] http://fire.pppl.gov/fesac_dp_ts_willms.pdf, staženo 31. 3. 2019

[19] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-225, vydavatelství Chuckelea, 2007

[20] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-30, vydavatelství Chuckelea, 2007

[21] http://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-09-03488, staženo 31. 3. 2019

[22] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-221, vydavatelství Chuckelea, 2007

[23] T. R. Gibbs, A Popolato, J. F. Baytos, LASL Explosive Property Data, Berkeley, University of California Press, 1980

[24] http://www.jatm.com.br/papers/vol3_n1/JATMv3n1_p65-72_Synthesis_of_2_4_6_triamino_1_3_5-trinitrobenzene.pdf, staženo 31. 3. 2019

[25] http://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-09-03488, staženo 31. 3. 2019

[26] https://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/y/yellow-cake.htm, staženo 31. 3. 2019

[27] https://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-aerodynamic.htm, staženo 31. 3. 2019

[28] Capsule Storage and Density-Analog Techniques," LA-5930-MS/UC-46, H. C. Paxton

[29] https://en.wikipedia.org/wiki/Allotropes_of_plutonium#/media/File:Pu-phases.png, staženo 1. 4. 2019

[30] http://memory.loc.gov/pnp/habshaer/co/co0800/co0856/photos/316934pv.jpg, staženo 1. 4. 2019

[31] https://www.globalsecurity.org/wmd/systems/w48.htm, staženo 1. 4. 2019

[32] https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design#/media/File:U.S._Swan_Device.svg, staženo 1. 4. 2019

[33]  US Patent 3,040,6660 "L.H. Johnston, "Electric Initiator with Exploding Bridge Wire"

[34] https://www.scribd.com/document/102732391/Modelling-and-Simulation-of-Burst-Phenomenon-in-Electrically-Exploded-Foils, staženo 1. 4. 2019

[35] Hoddenson, L a kol., Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. New York: Cambridge University press,1993

[36] http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Tumblers.html, staženo 1. 4. 2019

[37] H. Derentowicz a kol.,Generation of fusion neutrons in a deuterium filled cone by means of explosive implosion of a polyethylene shell, Journal of Technical Physics, roč. 18, č. 4, 1977, s. 465-471.

[38] https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design#/media/File:Implosion_bomb_animated.gif, staženo 1. 4. 2019

[39] Vláda USA, dostupné k 1. 4. 2019 na https://commons.wikimedia.org/wiki/File:X-Ray-Image-HE-Lens-Test-Shot.gif

[40] Robert Serber, Los Alamos Primer, Los Alamos, 1943

[41] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-386, vydavatelství Chuckelea, 2007

[42] A. Gsponer, J. P. Hurni, Fourth Generation Nuclear Weapons, Independent Scientific Research Institute Box 30, CH-1211Geneva-12, Švýcarsko, září 2000, staženo z http://scilib-physics.narod.ru/4thGenNukes/contents.htm 2. 4. 2019

[43] http://www.nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Upshotk.html, staženo 2. 4. 2019

[44] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-220 - 238, vydavatelství Chuckelea, 2007

[45] Ministerstvo energetiky USA, staženo z https://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium-238#/media/File:Plutonium_pellet.jpg 2. 4. 2019

[46] Kaliski, S, Bistozkowa, profilowana kompresja wybuchowa materii, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej; r. 27(11); str. 3-8, 1978

[47] Für und Wider "Hitlers Bombe", Rainer Karlsch, str. 120

[48] http://www.nuclearweaponarchive.org/Library/Brown/index.html, staženo 2. 4. 2019

[49] A. Fitzpatrick, Igniting The Light Elements: The Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942-1952, dizertační práce,  Faculty of Virginia Polytechnic Institute and State University, 1999
[50] http://blog.nuclearsecrecy.com/2013/08/23/the-spy-the-human-computer-and-the-h-bomb/, staženo 2. 4. 2019

[51] Richard Rhodes, Dark Sun: The Making of The Hydrogen bomb, str. 461

[52] https://lasers.llnl.gov/science/icf/how-icf-works, staženo 2. 4. 2019

[53] http://www.nuclearnonproliferation.org/Nuclear%20Weapons%20Glossary.pdf, staženo 2. 4. 2019

[54] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-97-98, vydavatelství Chuckelea, 2007

[55]  Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-111, vydavatelství Chuckelea, 2007

[56] Britain and the H-Bomb, Lorna Arnold a Katherine Pyne, předmluva Lawrence Freedman, strana 165, ISBN 978-0-230-59977-2

[57] https://en.wikipedia.org/wiki/Inertial_confinement_fusion#/media/File:1995_Nova_Laser_Implosion_of_DT_hohlraum_target.jpg, staženo 2. 4. 2019

[58] https://www.scribd.com/document/105275904/1981-Thermo-Bomb-Book, staženo 2. 4. 2019

[59] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-402, vydavatelství Chuckelea, 2007, zde na stránkách autorem modifikováno tak, že terciální část je podstatně větší než sekundární

[60] Tabulka vytvořena podle grafu staženého 2. 4. 2019 z http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/395689.stm

[61] http://scienceandglobalsecurity.org/archive/sgs07jones.pdf, staženo 2. 4. 2019

[62] http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p004841.pdf, staženo 2. 4. 2019

[63] B. Burnell, Green grass safety method, staženo z https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design#/media/File:Steel_balls_png.png 2. 4. 2019

[64] Ministerstvo energetiky USA, http://www.osti.gov/, staženo 2. 4. 2019

[65] https://www.lanl.gov/orgs/nmt/nmtdo/AQarchive/94-95winter/surveillance.html, staženo 2. 4. 2019

[66] Hansen, Chuck, Swords of Armageddon, druhá edice, první díl, I-48, vydavatelství Chuckelea, 2007

[67] https://www.osti.gov/servlets/purl/1339208, staženo 2. 4. 2019