Взрывная линза - Explosive lens

Современные фугасные линзы. Цветные области - это быстрое взрывчатое вещество, а белые области - медленное взрывчатое вещество.
В ядерном оружии имплозивного типа многоугольные линзы расположены вокруг сферического ядра бомбы. Показаны тридцать две «точки». В других конструкциях используется до 96 или всего лишь две таких точки.

An взрывная линза—Как используется, например, в ядерное оружие - узкоспециализированный кумулятивный заряд. В общем, это устройство, состоящее из нескольких заряды взрывчатого вещества. Эти заряды расположены и сформированы с целью контролировать форму проходящей через них волны детонации. Взрывная линза концептуально похожа на оптическая линза, который фокусирует световые волны. Заряды, составляющие линзу взрывчатого вещества, выбираются так, чтобы иметь разную скорость детонации. Чтобы преобразовать сферически расширяющийся волновой фронт в сферически сходящуюся с использованием только одной границы между составляющими взрывчатыми веществами, форма границы должна быть параболоид; аналогично, чтобы преобразовать сферически расходящийся фронт в плоский, форма границы должна быть гиперболоид, и так далее. Для уменьшения аберраций (отклонений от заданной формы) окончательного волнового фронта можно использовать несколько границ.

Изобретение

Как упоминалось Ганс Бете, изобретение устройства взрывной линзы было внесено и разработано Джон фон Нейман [1]

Использование в ядерном оружии

В ядерном оружии набор взрывных линз используется для преобразования нескольких примерно сферических расходящихся детонационных волн в одну сферическую сходящуюся волну. Затем сходящаяся волна используется для сжатия различных оболочек (тампера, отражателя, толкателя и т. Д.) И, наконец, сжатия сердечника (яма ) из расщепляющийся материал к срочный критический государственный. Обычно их изготавливают из пластиковое взрывчатое вещество и инертная вставка, называемая волноводом, которая часто бывает плотной мыло или же пластик, хотя можно использовать и многие другие материалы. Другие, в основном более старые взрывчатые линзы не включают формирователя волны, но используют два типа взрывчатых веществ, которые имеют существенно разные скорости детонации (VoD), которые находятся в диапазоне от 5 до 9 км / с. Использование низко- и высокоскоростных взрывчатых веществ снова приводит к сходящейся сферической детонационной волне, которая сжимает физический пакет. Оригинал Гаджет устройство, используемое в Тринити-тест и Толстяк упал на Нагасаки использовал Баратол как взрывчатое вещество с низким VoD и Состав B как быстрый, но можно использовать и другие комбинации.[2]

Поперечное сечение Гаджет "Троица". Чередующиеся сильные и медленные взрывчатые вещества (фиолетовые) представляют собой взрывную линзу, которая заставляет сферическую основной сжать в срочная критичность.

На рисунке слева показано поперечное сечение сегмента многоугольного клина. Клинья соединяются вместе, образуя сферический устройство. В взрывной детонатор крайний левый запускает полусферический детонационная волна через высокоскоростное внешнее взрывчатое вещество. (Он полусферический, потому что взрывающаяся проволока действует как точечный детонатор.) Когда волна передается на внутреннее взрывчатое вещество точно определенной формы, образуется новая сферическая волна с центром на объекте. Успешное функционирование этого устройства зависит от одновременного инициирования волны в каждом сегменте, единообразия и точности скорости волны, а также правильности и точности формы границы раздела между двумя взрывчатыми веществами.

Серия экспериментов была проведена в 1944 и 1945 гг. Манхэттенский проект разработать линзы для удовлетворительного взрыва. Одним из самых важных испытаний была серия РаЛа Эксперименты.

Первоначально использовалась 32-точечная сборка (каждая из которых имела по паре взрывающихся мостиковых детонаторов).

Позже был опробован 92-точечный узел с целью получения узла меньшего размера с улучшенными характеристиками.

Наконец, с успехом Лебедь устройства, стала возможна двухточечная сборка. В дополнение к кумулятивным зарядам Лебедь использовала систему «воздушной линзы» и стала основой всех НАС. последующие конструкции, как ядерные, так и термоядерные, и отличались небольшими размерами, малым весом, исключительной надежностью и безопасностью, а также использовали наименьшее количество стратегические материалы любого дизайна.

Другое использование

Линзы, использующие альтернативные методы проектирования и производящие плоские "плоские волны" на выходе, используются для экспериментов по физике высоких переходных давлений и материаловедению.[3]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Документальный фильм Джона фон Неймана. Математическая ассоциация Америки. 1966 г.
  2. ^ Костер-Маллен, Джон (2012). Атомные бомбы: Совершенно секретная внутренняя история Маленького мальчика и Толстяка. Вокеша, штат Висконсин. КАК В  B0006S2AJ0.
  3. ^ Пимбли; Мадер; Боуэн (октябрь 1982 г.). Расчеты генератора плоских волн (Технический отчет). Национальные лаборатории Лос-Аламоса. LA-9119.