Нейтронная имплозия и сахаровская слоистость в УТС.

[Король Альтов]

Основное отличие атомной бомбы от атомного реактора состоит в том, что в бомбе создаются все условия для того, чтобы максимально ускорить и увеличить нейтронный поток, чтобы достичь максимально быстрого и максимального полного выгорания всего урана, а в реакторе все с точностью наоборот направлено на создание стационарного и небольшого нейтронного потока, обеспечивающего стабильное и длительное горение ядерного топлива и выделение энергии, соответсвующей номинальному режиму работы реактора.
С другой стороны в термоядерной бомбе посредством радиационной имплозии, то-есть обжатия термоядерного топлива электромагнитным излучением, создаются условия для максимально быстрого и высокого поднятия температы необходимой для зажигания термоядерной реакции, причем с максимально полным и быстрым выгоранием всего термоядерного топлива.
Казалось бы в термоядерном реакторе по аналогии следует создавать условия максимально медленного и плавного поднятия и поддержания температуры термоядерного топлива необходимой для протекания реакции энерговыделения. Однако сделать это невозможно, во-первых, в виду нестабильности плазменного сгустска термоядерного топлива и, во-вторых, недостаточной вследствие этого температуры для зажигания термояда. В итоге все термоядерные установки работают в импульсном режиме, а также в вакуумной среде, в которой обеспечивается бесконтактное удержание плазмы с помощью электромагнитного поля. Отсюда вытекают все неразрешимые проблемы УТС - проблема теплоотвода и создание режима устойчивого и постоянного горения термоядерного топлива.
Тут приходит на память информация о знаменитой сахаровской слойке - то-есть смешанной ураново-термоядерной бомбе, в которой ядерное и термоядерное топливо распологаются между собой чередующимися слоями. Сразу возникает вопрос. Если удалось создать ураново-термоядерную слоистую бомбу, то почему нельзя создать такой же реактор, в котором уран и термоядерное топливо расположены в чередующихся между собой слоях?
Схема может выглядеть следующим образом - берется обычный урановый реактор, в котором в середине между топливными сборками по переферии находятся стержни с термоядерным топливом. При этом достигается, во-первых, биологическая защита от термоядерных нейтронов топливными сборками с ураном и водой-теплоносителем, которая одновременно решает и задачу теплосьема со сборок термоядерным топливом. Во-вторых, создается высокая но недостаточная температура в термоядерном топливе, что создает условия неприемлемые для термоядерного взрыва. В-третьих, имплозивное обжатие для достижения необходимых температур может достигаться с помощью тепловых урановых нейтронов, которое будет локально-точечным и сможет породить только фрагментарные термоядерные микровспышки причем в стационарно-стохастическом режиме. Этим самым мы сможем добиться стационарного и постоянного горения термоядерного топлива. Конечно реактор при этом получится супергрязным, но зато работающем на неисчерпаемых запасах термоядерного топлива. Самое главное, что по-видимому при этом может быть решена проблема управляемого термоядерного синтеза со всеми ее неразрешимыми проблемами.
PS. Возможно я некорректен но может быть возможно создать термоядерное топливо, которое было бы смешано с теплоносителем. Это открыло бы очень интересные возможности по удалению из активной зоны продуктов отработанного топлива и одновременно большие возможности по подаче свежего термоядерного топлива в активную зону.

[Король Альтов]

Так термоядерный процесс по идее должен идти в виде фрагментарных термоядерных микровспышек причем в стационарно-стохастическом режиме. Ну это вполне соответствует работе обычного ядерного реактора, где локально возникают микрообласти со сверхвысокой температурой, но общая картина вполне стабильна и находится на уровне номинальных температур порядка 300-400градусов по цельсию, если я не ошибаюсь.
А извиняюсь это температуры теплоносителя, а топливо не разогревается выше 2000 градусов по цельсию.

[Король Альтов]

Академик Сахаров еще 40 лет назад предложил свой вариант использования термоядерной энергии для выработки электричества. Он был настолько реальный, что никаких научных исследований проводить не требовалось, а можно было начинать рисовать рабочие чертежи и строить действующую ТЯЭС.
Он просил для этого несколько миллиардов долларов. Но дело в том, что АЭС на обычном урановом топливе тоже стоит те же самые несколько млрд. долл. при той же самой мощности.
Но это было до Чернобыля, а тогда было сильно урановое лобби. Союз готовился строить РМБК-1000 не только в своей стране, но и везде в мире и на этом зарабатывать деньги.
Проект Сахарова был отвергнут и на него накинули одеяло умолчания. Сейчас никто даже и не помнит об этом проекте. А кто знает, тот молчит. И в первую очередь молчат ученые, которые работают в области термоядерных исследований - ведь тогда все они немедленно лишаться куска хлеба.
А ведь тогда появились первые данные анализа лунного грунта, доставленного советскими аппаратами, показавшие, что на Луне много гелия-3.
Так вот этот гелий-3 ну просто очень подходил для сахаровской ТЯЭС!
То есть не стоит переживать, что кончится газ и уголь и все мы замерзнем.   

[Король Альтов]

Проект Труба!

13.03.48 в руки советской разведки попал, по существу, весь проект "классический супер" по состоянию примерно на начало 1947 г., включая значения сечений реакции взаимодействия ядер дейтерия и трития, общую конструкцию бомбы на принципе радиационной имплозии и устройство блока зажигания.
10 Июня 1948 года вышло постановление Совмина "О дополнении плана работ КБ-11". Согласно нему в Физическом институте академии наук организовывалась группа по дейтерию (руководитель - И. Е. Тамм, в состав входят А. Д. Сахаров, В.Л.Гинзбург, Ю.А.Романов, С.Э.Беленький). Руководителем всего проекта изучения ядерной детонации дейтерия назначен Я. Б. Зельдович.

Исходный проект, "труба", виделся как цилиндр с жидким дейтерием, термоядерное горение в нем инициируется атомным зарядом, окруженным дейтерий-тритиевой смесью. Однако имелась одна проблема - до начала непосредственно конструкторских изысканий необходимо показать принципиальную возможность взрывного горения в таком цилиндре и на этом основании определить параметры изделия. Вот с этим-то и возникли трудности - доказать такую возможность никак не удавалось, не было доказательства и в американских источниках.

Тем не менее мучения с "трубой" в группе Я.Б.Зельдовича продолжались еще довольно долго. Забегая вперед, скажем, что только в начале 1954 г. совещание в Минсредмаше (с участием И.В.Курчатова, И.Е.Тамма, А.Д.Сахарова, Я.Б.Зельдовича и Л.Д.Ландау) признало полную бесперспективность работ по "трубе". По образному выражению Ю.Б.Харитона и В.Б.Адамского это были "похороны трубы по первому разряду".

Если труба не подходит для термоядерной бомбы то нельзя ли ее использовать для УТС13.03.48 в руки советской разведки попал, по существу, весь проект "классический супер" по состоянию примерно на начало 1947 г., включая значения сечений реакции взаимодействия ядер дейтерия и трития, общую конструкцию бомбы на принципе радиационной имплозии и устройство блока зажигания.
10 Июня 1948 года вышло постановление Совмина "О дополнении плана работ КБ-11". Согласно нему в Физическом институте академии наук организовывалась группа по дейтерию (руководитель - И. Е. Тамм, в состав входят А. Д. Сахаров, В.Л.Гинзбург, Ю.А.Романов, С.Э.Беленький). Руководителем всего проекта изучения ядерной детонации дейтерия назначен Я. Б. Зельдович.

Исходный проект, "труба", виделся как цилиндр с жидким дейтерием, термоядерное горение в нем инициируется атомным зарядом, окруженным дейтерий-тритиевой смесью. Однако имелась одна проблема - до начала непосредственно конструкторских изысканий необходимо показать принципиальную возможность взрывного горения в таком цилиндре и на этом основании определить параметры изделия. Вот с этим-то и возникли трудности - доказать такую возможность никак не удавалось, не было доказательства и в американских источниках.

Тем не менее мучения с "трубой" в группе Я.Б.Зельдовича продолжались еще довольно долго. Забегая вперед, скажем, что только в начале 1954 г. совещание в Минсредмаше (с участием И.В.Курчатова, И.Е.Тамма, А.Д.Сахарова, Я.Б.Зельдовича и Л.Д.Ландау) признало полную бесперспективность работ по "трубе". По образному выражению Ю.Б.Харитона и В.Б.Адамского это были "похороны трубы по первому разряду".

Если проект труба не подходит для термоядерной бомбы, то нельзя ли использовать ее для УТС?

[Король Альтов]

Очень кратко суть водородной бомбы!

Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Именно тогда, вскоре после появления атомных бомб, Э. Теллер сформулировал идею „супербомбы“. Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения (детонации) в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое (незатухающее) горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли?
В 1951 году, когда Феоктистов Л. П. после окончания Московского университета оказался в группе Я.Б. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой (отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса). Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д. Хирта и У. Мэтьюза, что за проблемы переживали американские учёные в связи с „супербомбой“, поражаешься, насколько они были сходны с нашими!
Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения?
Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер (радиус детонационного шнура) , ниже которого устойчивого режима не существует. Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса.
Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Однако при небольшом размере „трубы“ большая часть фотонов, не набрав равновесной энергии, покидает горячую область, и энергобаланс оказывается с двинутым в пользу материи. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого.
Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения.
В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. Согласно сведениям из (I) , „к концу 1950 г. Э. Теллер был в отчаянии, потеряв надежду на создание работоспособной конструкции водородной бомбы “. И здесь же: „Осознание того факта, что „классическая супербомба“ нереальна, пришло в считанные месяцы после того, как Трумэн объявил программу, обязывающую учёных сделать такую бомбу “.
К аналогичному выводу в группе Я.Б. Зельдовича пришли к концу 1953 года.
То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия.
„ Замечательные способы получения чрезвычайно высоких сжатий дейтерия впервые пришли в голову Уламу, когда он размышлял над проблемами повышения эффективности атомных бомб, основанных на делении тяжёлых элементов. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия.
Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия. В совместном отчёте Улам и Теллер ссылаются на эти схемы сжатия как на фокусировку энергии атомного устройства с помощью „гидродинамических линз и зеркал для излучения атомного взрыва “.
„ Схема Улама-Теллера, использующая радиацию взрыва с целью сжатия и инициирования отдельно расположенного компонента бомбы, содержащего термоядерное топливо, ознаменовала полный отказ от классической концепции супербомбы Теллера “