Inżynieria i projektowanie broni jądrowej

Sekcja 4.0 Inżynieria i projektowanie broni jądrowej

Nuclear Weapons Frequently Asked Questions

Wersja 2.20: 13 marca 2019

Ten artykuł jest dziełem pochodnym (tłumaczeniem na język polski wzbogaconym o szereg dodatkowych materiałów z polskich uczelni technicznych) znakomitego Nuclear Weapons FAQ autorstwa Carey Sublette. Oto pełne zastrzeżenie licencyjne oryginalnej wersji angielskiej:

COPYRIGHT CAREY SUBLETTE

This material may be excerpted, quoted, or distributed freely provided that attribution to the author (Carey Sublette) and document name (Nuclear Weapons Frequently Asked Questions or NWFAQ) is clearly preserved. I would prefer that the user also include the URL of the source.

Only authorized host sites may make this document publicly available on the Internet through the World Wide Web, anonymous FTP, or other means.

Unauthorized host sites are expressly forbidden. This restriction is placed to allow me to maintain version control.

The only authorized host site for the NWFAQ in English is the Nuclear Weapons Archive:
http://nuclearweaponsarchive.org

4.0 Inżynieria i projektowanie broni jądrowej

Ta sekcja zbiera materiały dostępne w literaturze jawnej, aby przedstawić spójny przegląd technologii broni jądrowej. Wszystko, co znajduje się w tej części, pochodzi z domeny publicznej, co nie zawsze jest tym samym co formalna niejawność, albo stanowi rozsądną ekstrapolację czy spekulację opartą na materiałach publicznie dostępnych. Tekst został przygotowany bez dostępu do jakichkolwiek informacji o broni jądrowej spoza domeny publicznej. Duża część źródeł znajduje się w obiegu publicznym od dziesięcioleci. Żeby uniknąć zarzutu, że tekst dostarcza instrukcji budowy bomb atomowych, trzeba podkreślić, że omawiany materiał ma charakter ogólny i nigdzie nie opisuje szczegółowych projektów. Rzeczywista budowa nawet prostego urządzenia wymaga konkretnych wymiarów, mas i dokładnych parametrów składu. Tego rodzaju danych tutaj nie ma.

Przygotowanie realnego projektu broni, bez szerokiego eksperymentowania z prawdziwymi materiałami wybuchowymi i jądrowymi, wymaga również znacznych obliczeń numerycznych dotyczących hydrodynamiki i transportu neutronów. Ta część nie omawia samych technik obliczeniowych, przede wszystkim po to, by nie rozrastać nadmiernie warstwy technicznej. Same metody nie są jednak utajnione i można je znaleźć w standardowych podręcznikach.

Jeśli użyć metafory architektonicznej, informacje zebrane tutaj można porównać do ogólnego opisu technik budowlanych. Do rzeczywistego wzniesienia budynku potrzebne są jednak szczegółowe plany architektoniczne. Przegląd technik budowy daje pojęcie o tym, jakie rodzaje konstrukcji są w ogóle możliwe, a także pozwala szacować ilość materiałów, ich rodzaj i koszty. Nie dostarcza natomiast wiedzy potrzebnej do rzeczywistego zbudowania obiektu.

Brak wiedzy sam w sobie nigdy nie był główną przeszkodą dla państw rozwijających broń jądrową. Problemem jest raczej zdobycie odpowiednich narzędzi i materiałów. Nic z tego, co znajduje się w tym rozdziale, nie ma realnej wartości praktycznej dla państwa prowadzącego program zbrojeń jądrowych. Nieco inaczej wygląda sytuacja, jeśli chodzi o terrorystów, ale również w tym przypadku realna budowa broni wymaga rodzaju informacji, którego ten tekst nie zawiera, a przede wszystkim wymaga dostępu do odpowiednich materiałów. Ograniczanie dostępu do takich materiałów jest jedyną rzeczywistą drogą ograniczania proliferacji. Tłumienie dyskusji o informacjach jawnych lub publicznie dostępnych daje tylko złudzenie bezpieczeństwa.

Co ciekawe, rząd Stanów Zjednoczonych przeprowadził kontrolowany eksperyment znany jako Nth Country Experiment, którego celem było sprawdzenie, jak dużo wysiłku naprawdę potrzeba, aby od zera opracować realny projekt broni rozszczepieniowej. W eksperymencie, zakończonym 10 kwietnia 1967 roku, trzej świeżo upieczeni absolwenci fizyki mieli opracować szczegółowy projekt broni, korzystając wyłącznie z informacji publicznie dostępnych. Projekt zakończył się sukcesem, to znaczy powstał wykonalny projekt opisany później w utajnionym raporcie UCRL-50248, po około trzech osobolatach pracy rozłożonych na dwa i pół roku. Od tamtego czasu do domeny publicznej trafiło znacznie więcej informacji, więc wymagany poziom wysiłku musiał jeszcze spaść.

Eksperyment ten wyznaczył górną granicę nakładu pracy potrzebnego do dojścia do wykonalnego projektu i pokazał, że nadzieja, iż sam brak informacji zapewnia choćby minimalną ochronę przed proliferacją, jest daremna.

Materiał z tej sekcji był pokazywany osobom zorientowanym w tej dziedzinie, które zgadzały się z oceną, że nie stanowi on ryzyka proliferacyjnego. Autor deklarował też gotowość przekazania tekstu do przeglądu Departamentowi Energii USA w celu sprawdzenia, czy nie zawiera on treści mogących tworzyć takie ryzyko, ale propozycja ta najwyraźniej nie została podjęta, ponieważ nie nadeszła żadna odpowiedź.

Spis treści rozdziału 4

4.1 Elementy projektowania broni rozszczepieniowej
4.1.1 Czynniki skali przestrzennej i czasowej
4.1.2 Własności jądrowe materiałów rozszczepialnych
4.1.3 Rozkład strumienia i energii neutronów w rdzeniu
4.1.4 Historia eksplozji rozszczepieniowej
4.1.5 Sprawność broni rozszczepieniowej
4.1.5.1 Równania sprawności
4.1.5.2 Wpływ tamperów i reflektorów na sprawność
4.1.5.3 Predetonacja
4.1.6 Metody składania rdzenia
4.1.6.1 Metoda działowa
4.1.6.2 Metoda implozyjna
4.1.6.3 Hybrydowe techniki składania
4.1.7 Zasady projektowania jądrowego
4.1.7.1 Materiały rozszczepialne
4.1.7.2 Rdzenie kompozytowe
4.1.7.3 Tampery i reflektory
4.1.8 Techniki inicjacji rozszczepienia
4.1.9 Testy
4.2 Projekty broni rozszczepieniowej
4.2.1 Konstrukcje niskotechnologiczne
4.2.2 Bronie o wysokiej sprawności
4.2.3 Bronie małej mocy
4.2.4 Bronie dużej mocy
4.2.5 Zastosowania specjalne
4.2.6 Projektowanie broni a ukryta proliferacja
4.3 Hybrydowe bronie rozszczepieniowo-fuzyjne
4.3.1 Bronie rozszczepieniowe ze wzmocnieniem fuzyjnym
4.3.2 Bomby neutronowe
4.3.3 Konstrukcja Alarm Clock / Layer Cake
4.4 Elementy projektowania broni termojądrowej
4.4.1 Rozwój koncepcji broni termojądrowej
4.4.2 Schemat urządzenia termojądrowego
4.4.3 Implozja radiacyjna
4.4.3.1 Rola promieniowania
4.4.3.2 Nieprzezroczystość materiałów w projektowaniu termojądrowym
4.4.3.3 Proces ablacji
4.4.3.4 Zasady sprężania
4.4.3.5 Zapłon
4.4.3.6 Spalanie i dezintegracja układu
4.4.4 Układy implozyjne
4.4.5 Fizyka jądrowa i projekt stopnia fuzyjnego
4.4.5.1 Izotopy zdolne do syntezy
4.4.5.2 Reakcje neutronowe
4.4.5.3 Paliwa fuzyjne
4.4.5.4 Tampery fuzyjne
4.5 Projekty broni termojądrowej
4.5.1 Główne typy konstrukcji
4.5.2 Bronie „brudne” i „czyste”
4.5.3 Maksymalny stosunek mocy do masy
4.5.4 Konstrukcje o minimalnym promieniowaniu resztkowym
4.5.5 Konstrukcje broni radiologicznej
4.6 Projektowanie systemów uzbrojenia
4.6.1 Bezpieczeństwo broni
4.6.2 Konstrukcje o zmiennej mocy
4.6.3 Inne nowoczesne cechy
4.7 Spekulacyjne projekty broni
4.8 Symulacja i testowanie

Struktura dalszych części

Ten artykuł jest tylko wprowadzeniem i indeksem do pełnego rozdziału 4. W oryginale dalszy materiał został rozbity na pliki:

Nfaq4-1.html - część 4.1
Nfaq4-2.html - część 4.2
Nfaq4-3.html - część 4.3
Nfaq4-4.html - część 4.4
Nfaq4-5.html - części 4.5-4.8

W kolejnych krokach te części będą tłumaczone osobno i podpinane jako następne artykuły w sekcji NW FAQ.