Вопрос по лития-6 и тритию Опции

[VBVB]

Возник вопрос такого рода.
Если некое государство, не обладающее ЯО, начинает производить литий-6 и предполагает его конвертировать в тритий, то насколько это законно по различным международным договорам?
Ведь и литий-6 и тритий относятся к контролируемым материалам (непонятно кем контролируемыми - то ли странами подписавшими договора о нераспространениия ЯО и оружейных материалов или МАГАТЭ?).

Сообщение отредактировал VBVB - 14.11.2011, 16:57

[VBVB]

Несколько лет подряд американцы проводят промышленную наработку трития для своих ядерных боезарядов из стержней с алюминатом лития-6 на АЭС Watts Bar (Unit 1) компании TVA. Производство трития планируется расширять далее на АЭС принадлежащих TVA.
В печати несколько раз появлялась информация, что TVA подавала заявки на использование будущего МОХ-топлива из избыточного американского оружейного плутония для своих АЭС.
Интересная ситуация получиться может, утилизируя один действительно избыточный ядерный оружейный материал (плутоний), будут одновременно нарабатывать крайне необходимый и расходуемый (5% распад ежегодно) другой оружейный материал (тритий).

Сообщение отредактировал VBVB - 10.1.2013, 1:05

[barvi7]

Интересная ситуация получиться может, утилизируя один действительно избыточный ядерный оружейный материал (плутоний), будут одновременно нарабатывать крайне необходимый и расходуемый (5% распад ежегодно) другой оружейный материал (тритий).

Если верить И-нету , то в термоядерных зарядах тритий получают непосредственно в "устройстве" в реакции нейтронов (от ядерного запала) с литием.
То же наблюдается и в термояде для ТОКАМАКов.

[VBVB]

Если верить И-нету , то в термоядерных зарядах тритий получают непосредственно в "устройстве" в реакции нейтронов (от ядерного запала) с литием.
То же наблюдается и в термояде для ТОКАМАКов.

Смысл инжекции дейтерий-тритиевой смеси в полость плутониевого/уранового заряда состоит в общем в следующем.
Простыми словами.
При ядерном делении по действием сверхвысоких температур в дейтерий-тритиевой плазме происходит реакция:
T + D -> 4He + n + 17,6 МэВ.
Энерговыход этой реакции, относительно энерговыхода реакции деления небольшой (энергия деления для урана-235 и плутония-239 грубо 200 МЭв), однако появляется добавочное количество нейтронов, которые могут успешно утилизоваться в оболочке боезаряда из обогащенного/обедненного урана и усиливать общее энерговыделение. Кроме того увеличенный нейтронный баланс системы за счет дейтерий-тритиевого бустирования позволяет увеличить процент деления первичного ядерного материала. Особенно это полезно для боезарядов на уране-235, у которых малый избыток нейтронов деления.
Без бустирования к примеру простой ядерный заряд с 5 кг плутония дает 25 килотонн, тогда как при полном ядерном делении должен дать около 95 кт. С бустированием становится возможным снять до 45-50 кт.
Боезаряд с 18 кг ВОУ урана-235 даст 12-15 кт, тогда как с бустированием до 35-45 кт.
Однако вклад термоядерной составляющей в общее энерговыделение не высок (2-3%), около 1,2-1,5 кт для использования впрыска 5-6 граммов трития, и бомба все таки ядерная. Сложно увеличить большое количество термоядерного вклада, по причине ограниченного размера полости в металлическом ядре боезаряда.
Меняя количество впрыскаваемой тритий-дейтериевой смеси, можно заранее регулировать мощность энерговыделения изделия, и в современных дизайнах уровень изменения мощности варьруется в десяток раз.

Другой вариант использовать для бустирования дейтерид лития-6, что СССР в свое время сделал.
Нейтрон от деления заряда-праймера, попадая в ядро Li-6, вызывает реакцию: n + Li6 -> Не4 + Т + 4,8 МэВ.
Образовавшийся тритий взаимодействует с ядром дейтерия по схеме: T + D -> 4He + n + 17,6 МэВ.
Т.о. в итоге нейтрон возвращается в среду реагирующих частиц.
Это уже более мощный вариант с энерговыделением на уровне 400-500 кт, и является термоядерным боезарядом, поскольку доля термоядерного вклада в общее энерговыделение уже достигает 20-30%. Однако мощность таких боезарядов за счет дальнейшего увеличения количества дейтерид лития-6 и и массы обогащенного урана в оболочке меняется слабо, тогда как общая масса и размеры резко возрастают.
Переход к водородным бомбам (по сути тоже термоядерным большой мощности), в которых ядерный боезаряд с дейтерий-тритиевым бустированием является праймером поджига термоядерной реакции позволил в итоге прийти к современным малогабаритными легковесным боезарядам.
В них контроль степени впрыска дейтерий-тритиевой смеси позволяет менять уровень общего энерговыделение до сотни раз, что крайне важно для военных.

Т.е. тритий крайне ценный, постоянно расходуемый из-за естественного распада, компонент современного парка ЯО развитых стран. И возможность ядерной державы осуществлять промышленную наработку трития позволяет говорить о том, что страна может иметь как термоядерные, так и водородные боезаряды (те же Индия и Пакистан).

Сообщение отредактировал VBVB - 11.1.2013, 19:34

[KTN]

Смысл инжекции дейтерий-тритиевой смеси в полость плутониевого/уранового заряда состоит в общем в следующем.
Простыми словами.
При ядерном делении по действием сверхвысоких температур в дейтерий-тритиевой плазме происходит реакция:
T + D -> 4He + n + 17,6 МэВ.
Энерговыход этой реакции, относительно энерговыхода реакции деления небольшой (энергия деления для урана-235 и плутония-239 грубо 200 МЭв), однако появляется добавочное количество нейтронов, которые могут успешно утилизоваться в оболочке боезаряда из обогащенного/обедненного урана и усиливать общее энерговыделение. Кроме того увеличенный нейтронный баланс системы за счет дейтерий-тритиевого бустирования позволяет увеличить процент деления первичного ядерного материала. Особенно это полезно для боезарядов на уране-235, у которых малый избыток нейтронов деления.

Не являясь специалистом по военному атому, не берусь утверждать о правильности тех или иных утверждений.
Просто на уровне идей некоторые комментарии.

Во-первых, предположим, в современных военных изделиях нет нужды сильно экономить делящиеся материалы, особенно уран-235. Их используется столько, сколько нужно для высоких характеристик в соответствии с замыслом схемы действия изделия.

Предположим, в изделии 60 кг U235 делится с КПД 40%, при eta=2.6 если все избыточные нейтроны поглотить с образованием трития, к моменту начала реакции синтеза будет полкилограмма трития. В десяток раз больше, чем изначально может храниться в центре схождения.
Значит если тритий в центр некоторых типов изделий складывают, то в основном для другой цели.
А именно, как доп.источник нейтронов синхронизированный с максимальным сжатием урана-235.

Экспериментально было обнаружено, что в центре схождения ударной волны, полученной даже от обычной взрывчатки /при давлениях на фронте волны уровня 4 Мегабар/ появляются нейтроны в количестве порядка 1e10. Засчёт того, что хвост функции распределения ионов дейтерия по энергии, полученный при распаде гидродинамических микронеустойчивостей, уже даёт термоядерные реакции.
Но этот эффект есть и на дейтерии, просто в 100 раз меньше нейтронов. Тритий для этого не обязателен, хоть с ним и лучше.

Без бустирования к примеру простой ядерный заряд с 5 кг плутония дает 25 килотонн, тогда как при полном ядерном делении должен дать около 95 кт. С бустированием становится возможным снять до 45-50 кт.
Боезаряд с 18 кг ВОУ урана-235 даст 12-15 кт, тогда как с бустированием до 35-45 кт.
Однако вклад термоядерной составляющей в общее энерговыделение не высок (2-3%), около 1,2-1,5 кт для использования впрыска 5-6 граммов трития, и бомба все таки ядерная. Сложно увеличить большое количество термоядерного вклада, по причине ограниченного размера полости в металлическом ядре боезаряда.

Не совсем понятно, почему должно быть именно 5 кг? Взорвать можно и меньшее количество: опыты со сжатием плутония магнитным потоком вместо взрывчатки, при импульсном магнитном поле до 2500 Тэсла, подтвердили принципиальную возможность 4-кратного сжатия по адиабате Гюгонио. И критмасса уменьшается с 16 кг до 1 кг. Однако военного значения это не имеет, слишком громоздкая и капризная конструкция получается.

Поэтому вторая идея.
Вот разрабатываем указанный Вами вариант, характеристики неважные, и доходим до мысли: второй околокритический кусок плутония, килограмм 10, около этой бомбы просто лежит. Вокруг радиационно-доминированное вещество с высокой изотропностью давления, т.к. рентгеновским излучнием это определяется.
Пусть он экранирован от внешних нейтронов, а в центре имеет дейтерированный полиэтилен или LiD в качестве синхронного сжатию источника нейтронов.
В момент срабатывания первого изделия, в этом куске плутония или урана-235 сжатие приблизится к четырехкратному, далее эффективная цепная реакция.

Меняя количество впрыскаваемой тритий-дейтериевой смеси, можно заранее регулировать мощность энерговыделения изделия, и в современных дизайнах уровень изменения мощности варьруется в десяток раз.

Нет нужды регулировать мегатоннаж стратегических зарядов. Они же работают по заранее составленному списку неподвижных целей, НП и т.п.

Другой вариант использовать для бустирования дейтерид лития-6, что СССР в свое время сделал.
Нейтрон от деления заряда-праймера, попадая в ядро Li-6, вызывает реакцию: n + Li6 -> Не4 + Т + 4,8 МэВ.
Образовавшийся тритий взаимодействует с ядром дейтерия по схеме: T + D -> 4He + n + 17,6 МэВ.
Т.о. в итоге нейтрон возвращается в среду реагирующих частиц.
Это уже более мощный вариант с энерговыделением на уровне 400-500 кт, и является термоядерным боезарядом, поскольку доля термоядерного вклада в общее энерговыделение уже достигает 20-30%. Однако мощность таких боезарядов за счет дальнейшего увеличения количества дейтерид лития-6 и и массы обогащенного урана в оболочке меняется слабо, тогда как общая масса и размеры резко возрастают.

Это относится только к Сахаровской "слойке", которая была испытана дважды и не пошла в серию.
Классические три идеи таковы:
первая идея = имплозия. Вторая идея = дейтерид лития. Третья идея = схема Улама-Теллера, она же "радиационная имплозия", заключается в том что для сжатия LiD в 10000 раз по отношению к нормальной плотности требуется только 1% той энергии, которая нужна, чтобы нагреть весь этот LiD до температуры зажигания.
А при равной массе и температуре, процент прореагировавшего LiD пропорционален плотности в степени (2/3). Если плотность увеличить в 1000 раз, энерговыход увеличится 100 раз.
Для эффективного сжатия LiD должен оставаться холодным.

Слойка всё это не использовала. Впервые двухступенчатая схема на основе третьей идеи опробована в виде изделия РДС-37 в 1955 году.

[VBVB]

Взорвать можно и меньшее количество: опыты со сжатием плутония магнитным потоком вместо взрывчатки, при импульсном магнитном поле до 2500 Тэсла, подтвердили принципиальную возможность 4-кратного сжатия по адиабате Гюгонио. И критмасса уменьшается с 16 кг до 1 кг. Однако военного значения это не имеет, слишком громоздкая и капризная конструкция получается.

Далеко за примером попыток максимального снижения боезаряда плутониевого в СССР ходить не надо.
http://pn64.livejournal.com/9333.html
Предполагается товарищами, что боезаряд с 0,8 кг плутония дал 1,6 кт...

У американцев похожие работы тоже долго велись и вроде как на испытаниях выходили они на достаточный уровень в 0,5-0,6 кг плутония в дейтерополиэтилене с субкилотонным энерговыходом.
Чисто эксперименты без особых перспектив практического использования на тот момент, однако для разработки компонента ПРО нынешнего вполне интересные эти результаты могут быть.
Причем за счет использования в боезарядах ПРО трития и конверсии большой части быстрого нейтроного потока в жесткий рентген, интересные малые по мощности и размеру, но зверские по уровням выжигания микроэлектроники девайсы могут получиться.