Walidacja — gun-type vs implozja (historia i fizyka)
Little Boy: 64kg/16kt; Fat Man: 6.2kg/21kt; RGPu gun-type: predetonacja pewna; imp: 13× mniej masy.
| Stan | Asercja | Wynik | Oczekiwane |
|---|---|---|---|
| ✓ | mass(gun_heu, 16 kt) ≈ 64 kg U-235 [Little Boy, historyczny] Little Boy (1945): ~60-64 kg U-235, gun-type, 16 kt; yield_per_kg=0.25 kt/kg (historyczne dane jawne). |
64 kg | 64 kg |
| ✓ | mass(imp_pu, 21 kt) ≈ 6.37 kg Pu-239 [Fat Man ≈ 6.2 kg] Fat Man (1945): ~6.2 kg Pu-239, implozja, 21 kt; yield_per_kg=3.3 kt/kg (historyczne dane). |
6,3636 kg | 6,3636 kg |
| ✓ | yield_per_kg(imp_pu) > yield_per_kg(gun_heu): implozja wydajniejsza Implozja kompresuje Pu do ~3× gęstości → wyższa superkrytyczność → 13× wydajniejszy niż gun HEU. |
imp_pu=3.30 > gun_heu=0.25 kt/kg | imp_pu > gun_heu |
| ✓ | mass(gun_heu, 40kt) = 2 × mass(gun_heu, 20kt): liniowość z plonem mass = yield / yield_per_kg: plon rośnie liniowo z masą (uproszczony model jednorodnej fizyki). |
160 kg | 160 kg |
| ✓ | p_safe_wg > p_safe_rg: WGPu mniej podatny na predetonację niż RGPu WGPu: ~31500 n/s/kg (7% Pu-240); RGPu: ~113000 n/s/kg (25% Pu-240); wyższy SF → większe ryzyko predetonacji. |
p_safe(WGPu)=0.000000 > p_safe(RGPu)=0.000000 | p_safe(WG) > p_safe(RG) |
| ✓ | p_safe_rg ≈ 0: reaktorowe Pu w gun-type niemal na pewno predetonuje RGPu: N_expected neutronów >> 1 w oknie ~1ms → P(predetonacja) ≈ 1 (powód dla Fat Man: implozja). |
p_safe(RGPu, gun) = 0.00000000 ≈ 0 | ≈ 0 (pewna predetonacja) |
| ✓ | supercrit(imp_pu) > 1: masa rdzenia > skompresowana M_crit Implozja kompresuje Pu-239 do M_crit_compressed = 10/(3²) ≈ 1.11 kg; masa rdzenia >> M_crit_compressed. |
supercrit(imp_pu) = 5.727 > 1 | > 1 |
| ✓ | fission_eff_pct < 100%: efektywność rozszczepienia zawsze < 100% Little Boy: ~1.38% efektywność (16kt z ~1160kt teoretycznych); implosion Pu-239 lepiej ~17% (Fat Man). |
fission_eff(gun_heu, 16kt) = 1.4% | < 100% |
| ✓ | ratio_gun_imp >> 1: gun-type wymaga wielokrotnie więcej HEU niż implozja Pu Gun: 64kg/16kt; Implosja Pu: ~4.9kg/16kt → ratio=64/4.9≈13×; implosja wydajniejsza masowo. |
ratio(gun_heu/imp_pu) = 13.2× | > 5× |
| ✓ | BARE_CM_KG[pu239] = 10 kg (naga sfera Pu-239) Pu-239 naga sfera: M_crit ≈ 10 kg (ICSBEP Handbook; Glasstone §12.34; Sublette FAQ §4). |
10 kg | 10 kg |
Benchmarki pokazują, czy uproszczony model trafia w jawne punkty historyczne i zachowuje porządek zależności, które opisuje kalkulator.
| Benchmark | Wynik modelu | Punkt odniesienia | Ocena |
|---|---|---|---|
| Little Boy: klasa masy HEU przy 16 kt Benchmark historycznego punktu kalibracyjnego modelu gun-type. |
64.00 kg | około 60-64 kg U-235 w danych historycznych | Jakościowy ✓ |
| Fat Man: klasa masy Pu przy 21 kt Benchmark historycznego punktu kalibracyjnego modelu implozyjnego. |
6.36 kg | około 6,2 kg Pu-239 w danych historycznych | Jakościowy ✓ |
| Implozja Pu jest masowo wydajniejsza niż gun HEU w modelu Benchmark porównawczy, bez projektowania konkretnej konfiguracji. |
ratio = 13.2x | stosunek powinien być wielokrotnie większy od 1 | Jakościowy ✓ |
| Masa skaluje się liniowo z zadanym plonem w tym uproszczeniu Benchmark deklarowanego uproszczenia yield_per_kg. |
20 kt 80.00 kg, 40 kt 160.00 kg | M(40 kt) = 2 * M(20 kt) | Jakościowy ✓ |
| Punkt krytyczności Pu-239 w tabeli modelu Benchmark spójności z kalkulatorem geometrii krytycznej. |
10.00 kg | 10 kg jako punkt kalibracyjny gołej sfery w tej klasie modeli | Jakościowy ✓ |
Sprawdzone: Little Boy 64kg, Fat Man 6.2kg, imp>gun wydajność, liniowość z plon, WGPu>RGPu bezpieczeństwo, RGPu gun≈0, supercrit>1, eff<100%, ratio>>1, BARE_CM[pu]=10kg.
Dane źródłowe i granice precyzji
Kalkulatory broni i skutków wybuchu
Zakres wdrożenia dla tej grupy jest audytowy, nie operacyjny. Dopuszczalne zmiany to kontrola jednostek, jawne założenia, publiczne historyczne punkty odniesienia, ograniczanie liczby cyfr znaczących i sekcje „Audyt modelu”.
Nie są dodawane dane projektowe, parametry wykonawcze ani tryby zwiększające praktyczną użyteczność konstrukcyjną. Wyniki tej grupy należy traktować jako rząd wielkości albo porównanie scenariuszy; nadmiarowe cyfry znaczące nie oznaczają realnej dokładności modelu.
Audyt wdrożony: panele źródłowe i notatki modelowe mają wzmacniać opis założeń, jednostek, zakresu ważności i nieoperacyjnego charakteru narzędzi, zamiast rozwijać funkcje projektowe.