방사선 파열
Radiation implosion | 이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다.– · · 책· · (2011년 5월)(이 |
방사선 붕괴는 높은 수준의 전자기 방사선을 사용하여 표적을 압축하는 것이다. 이 기술의 주요 용도는 핵융합 폭탄과 관성 구속 핵융합 연구에 있다.
역사
방사능 붕괴는 최초의 "클래식 슈퍼" 수소 폭탄 설계에 대한 작업의 일부로 미국의 클라우스 푸흐스와 존 폰 노이만에 의해 처음 개발되었다. 그들의 연구는 1946년에 비밀 특허를 출원했고, 후에 Fuchs에 의해 그의 핵 스파이 활동의 일부로 소련에 넘겨졌다. 그러나 이들의 계획은 최종 수소폭탄 설계에 사용된 것과 같지 않았고, 미국이나 소련 프로그램도 수소폭탄 개발에 직접 활용할 수 없었다(사실이 있은 후에야 그 가치가 명백해질 것이다). Fuchs-von Neumann의 계획의 수정된 버전이 Operation General의 "George" 샷에 통합되었다.[1]
1951년 스타니슬라브 울람은 메가톤급 2단 핵분열폭탄을 만들기 위해 핵분열 무기의 유체역학적 충격을 사용하여 더 많은 핵분열성 물질을 믿을 수 없는 밀도로 압축하는 아이디어를 얻었다. 그리고 나서 그는 이 접근법이 열핵 반응을 시작하는 데 유용할 수 있다는 것을 깨달았다. 그는 방사선 압축이 기계적 충격보다 빠르고 효율적일 것이라는 것을 깨달은 에드워드 텔러에게 이 아이디어를 제시했다. 핵융합 연료 내부에 내장된 핵분열 "스파크플러그"와 함께 이러한 아이디어의 조합은 수소폭탄을 위한 텔러-울람 설계라고 알려진 것이 되었다.
핵분열 폭탄 방사선원
핵분열 폭탄에 의해 방출되는 에너지의 대부분은 X선의 형태다. 스펙트럼은 대략 5천만 켈빈(태양의 중심 온도의 3배가 조금 넘는 온도)의 검은 몸의 스펙트럼이다. 진폭은 1마이크로초 상승시간, 1마이크로초 고원, 1마이크로초 하강시간을 갖는 사다리꼴 펄스로 모델링할 수 있다. 30킬로톤 핵분열 폭탄의 경우, 총 X선 출력량은 100테라줄일 것이다.
방사선 운송
텔러-울람 폭탄에서 파열될 물체를 "2차"라고 부른다. 중수소 리튬과 같은 핵융합 물질을 함유하고 있으며, 외층부는 납이나 우라늄-238과 같이 X선에 불투명한 물질이다.
1차 표면인 핵분열 폭탄에서 2차 표면으로 x선을 가져오기 위해 "x선 반사체"의 시스템이 사용된다.
반사체는 일반적으로 우라늄과 같은 물질로 만들어진 실린더다. 1차는 실린더의 한쪽 끝에 위치하며 2차는 다른 쪽 끝에 위치한다. 실린더의 내부는 폴리스티렌과 같이 X선에 대부분 투명한 거품으로 채워진다.
반사체라는 용어는 독자들에게 장치가 거울처럼 작동한다는 생각을 심어주기 때문에 오해의 소지가 있다. 일부 X선은 확산되거나 산란되지만, 대부분의 에너지 전달은 2단계 프로세스에 의해 발생한다: X선 반사체는 1차에서 나오는 유동성에 의해 높은 온도로 가열되고, 그 후 2차선으로 이동하는 X선을 방출한다. 다양한 분류 방법을 사용하여 반사 프로세스의[citation needed] 성능을 향상시킨다.
일부 중국 문서는 중국 과학자들이 방사능 붕괴를 이루기 위해 다른 방법을 사용했음을 보여준다. 이들 문서에 따르면, 중국 최초의 수소폭탄 제조 과정에서 반사체가 아닌 X선 렌즈를 사용하여 에너지를 1차에서 2차로 전달하였다.[2]
핵폭발 과정
"방사선 붕괴"라는 용어는 이차적인 압력이 방사선 압력에 의해 압착된다는 것을 시사하며, 계산 결과 이 압력은 매우 크지만 방사선에 의해 기화된 물질의 압력은 훨씬 더 크다는 것을 보여준다. 2차 층의 바깥 층은 너무 뜨거워져서 기화하여 빠른 속도로 표면에서 날아가게 된다. 이 표면층 방출로부터의 반동은 단순한 방사선 압력보다 강한 크기의 압력을 생성한다. 그러므로 열핵무기에 있는 소위 방사선 붕괴는 방사선에 의한 절연 추진식 붕괴로 생각된다.
레이저방사선폭발
소량의 핵융합 물질을 점화하기 위해 대형 레이저를 사용하는 것에 많은 관심이 있어 왔다. 이 과정을 관성구속융합(ICF)이라고 한다. 그 연구의 일부로서, 방사선 파괴 기술에 대한 많은 정보가 기밀 해제되었다.
광학 레이저를 사용할 때는 "직접 드라이브"와 "간접 드라이브" 시스템을 구분한다. 직접 구동 시스템에서는 레이저 빔이 대상 쪽으로 향하며, 레이저 시스템의 상승 시간이 어떤 종류의 압축 프로필을 달성할지 결정한다.
간접 구동 시스템에서 대상은 셀레늄과 같은 일부 중간 Z 물질의 껍질(일명 호흘라움)에 둘러싸여 있다. 레이저는 이 껍질을 X선을 방출할 정도로 가열하고, 이 X선은 핵융합 표적 위로 운반된다. 간접 구동은 방사선 스펙트럼에 대한 제어 능력 향상, 시스템 크기 축소(일반적으로 2차 방사선은 드라이버 레이저보다 100배 작은 파장을 가지고 있음), 압축 프로필에 대한 보다 정밀한 제어 등 다양한 장점을 가지고 있다.
