원자핵무기

Thermonuclear weapon
열핵무기의 기본도.
참고: 일부 설계에서는 구형 보조 장치를 사용합니다.
  1. 핵분열 1기
  2. 핵융합 이차 단계
  1. 고폭렌즈
  2. 베릴륨 반사경을 가진 우라늄-238 ("탬퍼")
  3. 진공("승강 코어")
  4. 플루토늄 또는 우라늄 중공 코어 의 삼중수소 "부스트" 가스(파란색)
  5. 폴리스티렌 폼으로 채워진 방사선 채널
  6. 우라늄("푸셔/탬퍼")
  7. 리튬-6 중수소화물(퓨전 연료)
  8. 플루토늄("스파크 플러그")
  9. 방사선 케이스(반사에 의한 열선 X선 제한)

핵폭탄(H bomb)은 2세대 핵무기 설계를 의미합니다.더 큰 정교함은 1세대 핵폭탄보다 훨씬 더 큰 파괴력, 더 작은 크기, 더 작은 질량, 또는 이러한 이점들의 조합을 제공합니다.핵융합 반응의 특성은 비분열성 고갈 우라늄을 무기의 주 연료로 사용할 수 있게 하고, 따라서 235
우라늄-235 (U
)239
또는 플루토늄-239 (Pu)와
같은 부족한 핵분열 물질을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 합니다.
1952년 미국은 최초의 전면적인 열핵실험을 실시하였는데, 이 개념은 이후 세계 대부분의 핵보유국들이 그들의 [1]무기 설계에 사용해 왔습니다.

현대의 핵융합 무기는 기본적으로 핵분열 1차 단계(U 또는
Pu에 의해
연료화됨)와 열핵연료를 포함하는 별도의 핵융합 2차 단계(중수소 동위원소와 삼중수소 또는 현대 무기에서 리튬 중수소)로 구성됩니다.
이런 이유로, 열핵무기는 흔히 구어적으로 수소폭탄 또는 [note 1]H폭탄이라고 불립니다.

핵융합 폭발은 핵분열 1차 단계의 폭발과 함께 시작됩니다.이것의 온도는 약 1억 켈빈을 넘어서 치솟아, 이것이 열 엑스선으로 강렬하게 빛나게 합니다.이러한 X선은 방사선 케이스라고 불리는 인클로저 내에 배치된 1차 및 2차 어셈블리 사이의 공극(흔히 폴리스티렌 폼으로 채워진 "방사 채널")을 범람시켜 X선 에너지를 제한하고 외부 압력에 저항합니다.두 어셈블리 사이의 거리는 핵분열 1차 핵분열 파편 조각(X선 광자보다 훨씬 느리게 움직이는)이 핵융합 폭발이 완료되기 전에 2차 핵분열을 분해할 수 없도록 보장합니다.

외부 푸셔/탬퍼, 융합 연료 주입구 및 중앙 플루토늄 스파크 플러그로 구성된 2차 융합 단계는 푸셔/탬퍼에 충돌하는 X선 에너지에 의해 내삽됩니다.이는 전체 2차 단계를 압축하고 플루토늄 스파크 플러그의 밀도를 높입니다.플루토늄 연료의 밀도는 스파크 플러그가 초임계 상태로 구동될 정도로 증가하여 핵분열 연쇄 반응을 시작합니다.이 연쇄 반응의 핵분열 생성물은 매우 압축된 매우 밀도가 높은 열핵 연료를 약 3억 켈빈까지 가열하여 핵융합 연료 사이의 핵융합 반응을 유발합니다.리튬 중수소화물로 연료를 공급하는 현대 무기에서, 핵분열 플루토늄 스파크 플러그는 또한 리튬 핵과 충돌하여 열핵 연료의 삼중수소 성분을 공급하는 자유 중성자를 방출합니다.

비교적 큰 크기의 2차 변조기(폭발이 진행됨에 따라 외부 팽창에 저항)는 열 차단기 역할도 하여 핵융합 연료 주입구가 너무 뜨거워지는 것을 방지하고 압축을 손상시킵니다.우라늄, 농축 우라늄 또는 플루토늄으로 만들어진 변조기는 빠른 핵융합 중성자를 포획하여 핵분열 자체를 일으켜 전체 폭발 수율을 높입니다.또한, 대부분의 설계에서 방사선 케이스는 또한 빠른 열핵 중성자에 의해 구동되는 핵분열성 물질로 구성됩니다.이러한 폭탄은 2단계 무기로 분류되며, 현재 텔러-울람 설계는 대부분 핵분열-융합-핵융합 무기입니다.변조기와 방사선 케이스의 빠른 핵분열은 총 수율의 주요한 기여이며, 방사성 핵분열 생성물 [2][3]낙진을 생성하는 주요한 공정입니다.

미국의 첫 번째 무기 설계 실험인 아이비 마이크 이전에, 1951년 온실 작전은 열핵 무기의 개발로 이어진 원리를 실험한 첫 번째 미국 핵실험 시리즈였습니다.관련 핵융합 장치를 끌어올릴 수 있는 충분한 핵분열이 이루어졌고, 1년 안에 완전한 규모의 장치를 달성할 수 있는 충분한 학습이 이루어졌습니다.미국의 모든 현대 열핵무기의 설계는 1951년[4] 물리학자 노이만의 기여로 개발된 에드워드 텔러와 스타니스와프 울람을 위한 텔러-울람 구성으로 알려져 있습니다.소련, 영국, 프랑스, 중국,[5] 인도 등도 비슷한 장치를 개발했습니다.열핵 차르 봄바는 지금까지 [6]폭발한 폭탄 중 가장 강력했습니다.

TNT(210 TJ) 50킬로톤 이상의 수율을 갖는 무기에서 열핵무기는 무기 에너지 수율을 위한 가장 효율적인 설계이기 때문에, 오늘날 핵확산금지조약에 따라 5개 핵무기 보유국이 배치한 사실상 이 크기의 핵무기는 텔러-울람 설계[7]사용하는 열핵무기입니다.

핵무기 설계에 관한 공공지식

1958년 에드워드 텔러

핵분열과 핵융합 무기에 대한 자세한 지식은 거의 모든 산업화된 나라에서 어느 정도 분류되어 있습니다.미국에서 이러한 지식은 기본적으로 "제한된 데이터"로 분류될 수 있으며, 이는 "본래의 비밀"로 알려진 법적 교리에서 정부 직원이 아니거나 무기 프로그램과 관련된 사람들에 의해 생성된 경우에도 마찬가지입니다. (그러나 이 교리의 헌법적 지위는 때때로 의문이 제기되기도 합니다. 미국 대 P 참조)(주)로그레시브(Regressive, Inc.).모태의 비밀은 사적인 투기의 경우에는 거의 언급되지 않습니다.미국 에너지부의 공식 방침은 설계 정보 유출을 인정하지 않는 것이었습니다. 그러한 인정은 잠재적으로 정확한 정보를 확인할 수 있기 때문입니다.소수의 이전 사례에서, 미국 정부는 대중 언론에서 무기 정보를 검열하려고 시도했지만,[8] 성공은 거두지 못했습니다.뉴욕타임즈에 따르면 물리학자 케네스 W. 포드는 그의 저서 "H 폭탄 만들기: 개인사"에서 기밀정보를 삭제하라는 정부의 명령을 어겼다고 합니다.포드는 자신이 기존의 정보만을 사용했고 심지어 정부에 원고까지 제출했다고 주장하고 있습니다. 정부는 외국 국가들이 정보를 사용할 수 있다는 우려 때문에 이 [9]책의 전체 부분을 삭제하기를 원했습니다.

비록 많은 양의 모호한 데이터가 공식적으로 발표되었고, 더 많은 양의 모호한 데이터가 이전의 폭탄 설계자들에 의해 비공식적으로 유출되었지만, 핵무기 설계 세부사항에 대한 대부분의 공개적인 설명은 어느 정도 추측, 알려진 정보로부터의 역공학,또는 유사한 물리학 분야와의 비교(실질적 구속 융합이 주된 예입니다).이러한 과정들은 핵폭탄에 대한 미분류 지식을 낳았는데, 이는 공식적인 미분류 정보 공개 및 관련 물리학과 대체로 일치하며 내부적으로도 일관된 것으로 간주되지만, 여전히 공개된 것으로 간주되는 해석의 지점들도 있습니다.Teller-Ulam 설계에 대한 공공 지식의 상태는 대부분 아래 섹션에 설명된 몇 가지 특정 사건으로부터 형성되었습니다.

기본원리

텔러-울람 구조의 기본 원리는 열핵무기의 다른 부분들이 "단계"에서 함께 연결될 수 있다는 것이며, 각 단계의 폭발은 다음 단계를 점화시킬 에너지를 제공한다는 것입니다.이는 최소한 내폭형 핵분열 폭탄("트리거")으로 구성된 1차 구간과 핵융합 연료로 구성2차 구간을 의미합니다.일차가 방출하는 에너지는 방사선 내폭 과정을 통해 이차를 압축하고, 이때 이차는 가열되어 핵융합을 겪습니다.소련의 AN602 "차르 봄바"는 3단계 핵융합 장치였던 것으로 추정되며, 이 과정은 2차 핵융합에서 나오는 에너지로 계속될 수 있습니다.이론적으로 이 과정을 계속하면 임의로 높은 수율의 열핵무기를 [citation needed]만들 수 있습니다.이것은 실수로 초임계가 될 위험이 너무 커지기 전에 오직 너무 많은 핵분열 연료를 한 곳에 모을 수 있기 때문에 수확량이 제한되는 핵분열 무기와 대조됩니다.

텔러-울람(Teller-Ulam) 구성의 한 가지 가능한 버전

다른 구성 요소를 둘러싸는 것은 홀라움 또는 방사선 케이스로, 1단계 또는 1차 에너지를 일시적으로 내부에 가두는 용기입니다.일반적으로 폭탄의 외부 케이스이기도 한 이 방사선 케이스의 외부는 열핵폭탄 구성요소의 구성에 대해 공개적으로 사용할 수 있는 유일한 직접적인 시각적 증거입니다.다양한 열핵폭탄 외부의 수많은 사진들이 [10]기밀 해제되었습니다.

1차 핵분열탄은 표준적인 내폭 방식 핵분열 폭탄으로 간주되지만, 핵분열은 추가적인 효율을 위해 소량의 핵융합 연료(보통 50/50% 중수소/트리튬 가스)에 의해 촉진될 가능성이 있습니다. 핵융합 연료는 가열되고 압축될 때 과도한 중성자를 방출하여 추가적인 핵분열을 유도합니다.발사될 때, Pu
또는 U
폭발 렌즈 패턴으로 주변에 배열된 기존의 고폭발물의 특수 층에 의해 더 작은 구로 압축되어 기존의 "원자 폭탄"에 동력을 공급하는 핵 연쇄 반응을 시작합니다.

보조 장치는 일반적으로 여러 층으로 감싼 핵융합 연료 및 기타 구성 요소의 로 표시됩니다.기둥 주위에는 먼저 핵융합 연료를 압축하는 데 도움이 되는 우라늄-238(238
U
) 또는 납으로 된 무거운 층인 "푸셔-탬퍼"가 있습니다.
이 안에는 보통 리튬 중수소화물의 한 형태인 핵융합 연료 자체가 있는데, 이는 액화 삼중수소/중수소 가스보다 무기화하기가 쉽기 때문에 사용됩니다.이 건조한 연료는 중성자의 폭격을 받으면 혼합물에 존재하는 중수소와 함께 핵융합을 겪을 수 있는 수소의 무거운 동위원소인 삼중수소를 생성합니다.(핵융합 반응에 대한 보다 자세한 기술적 논의는 핵융합 관련 기사를 참조하십시오.연료 층 안에는 종종 중수소 가스에 의해 승압되는 핵분열성 물질(239
Pu
또는
U)의 속이 빈 기둥인 "스파크 플러그"가 있습니다.
스파크 플러그는 압축되었을 때 핵분열을 겪을 수 있습니다(모양 때문에 압축이 없는 임계 질량이 아닙니다).3차가 존재할 경우 2차 이하로 설정되며 동일한 [11][12]재료로 구성될 수 있습니다.

2차와 1차를 분리하는 것이 중간 단계입니다.핵분열 프라이머리는 1) 프라이머리를 붕괴시키는 높은 폭발 전하로부터 뜨거운 가스를 팽창시키는 것, 2) 원래 폭탄의 핵분열 물질이자 변조된 것인 과열된 플라즈마, 3) 전자기 방사선, 그리고 4) 프라이머리의 핵폭발로부터 나오는 중성자의 네 가지 종류의 에너지를 생산합니다.인터스테이지는 1차에서 2차로의 에너지 전달을 정확하게 조절하는 역할을 합니다.고온 가스, 플라즈마, 전자기 복사 및 중성자를 적절한 시간에 적절한 위치로 유도해야 합니다.최적이 아닌 단계 간 설계로 인해 보조 장치는 "fisile fizzle"로 알려진 여러 샷에서 완전히 작동하지 않게 되었습니다.캐슬 작전의 캐슬 샷이 좋은 예입니다. 작은 결함으로 인해 1차 중성자 플럭스가 2차 가열을 조기에 시작하여 핵융합을 방지할 수 있을 정도로 압축이 약해질 수 있습니다.

Teller와 Ulam이 1951년 3월 9일에 발표한 분류 논문: Heterocatalytic Detroctions I: Hydrodynamic Lens and Radiation Mirrors에서 그들은 혁명적인 단계의 내폭 아이디어를 제안했습니다.이 기밀 해제된 버전은 광범위하게 수정되었습니다.

인터스테이지의 메커니즘에 대한 상세한 정보는 공개된 문헌에 거의 없습니다.가장 좋은 자료 중 하나는 미국의 W80 탄두와 유사한 영국의 열핵 무기를 간략화한 도표입니다.그것은 그린피스에 의해 "[13]기술의 이중 사용"이라는 제목의 보고서에서 발표되었습니다.주요 구성요소와 구성요소의 배열은 다이어그램에 나와 있지만 세부사항은 거의 없습니다. 여기에 포함된 흩어져 있는 세부사항은 의도적으로 누락되거나 부정확할 가능성이 있습니다.전자는 239
U/Pu 스파크

플러그에 중성자를 공급하는 반면 후자는 X선 반사기(일반적으로 1차와 2차 양쪽 끝에 1차와 2차가 있는 우라늄과 같은 불투명한 물질로 만들어진 실린더)에 "End-cap and Neutron Focus Lens" 및 "Reflector Wrap"이라는 라벨이 붙어 있습니다.
이것은 거울처럼 반사되지 않고, 대신에 1차에서 나오는 X선 플럭스에 의해 높은 온도로 가열되고, 그리고 나서 2차로 이동하는 더 균일하게 퍼져있는 X선을 방출하여 방사선 내폭이라고 불리는 것을 야기합니다.아이비 마이크에서 금은 흑체 [14]효과를 높이기 위해 우라늄 위에 코팅으로 사용되었습니다.다음은 "반사경/중성자 총 운반차"입니다.반사판은 (중앙에 있는) 중성자 초점 렌즈와 주 케이스 근처의 외부 케이스 사이의 간격을 밀봉합니다.프라이머리와 세컨더리를 분리하여 이전 반사경과 동일한 기능을 수행합니다.(여기 Sandia National[15] Laboratories에서 볼 수 있는) 약 6개의 중성자 총이 각 섹션에서 한쪽 끝으로 반사판의 바깥쪽 가장자리를 통해 돌출되어 있습니다. 모두 캐리지에 고정되어 있으며 케이스 둘레에 어느 정도 균등하게 배치되어 있습니다.중성자 총은 기울어져 있으므로 각 총 끝의 중성자 방출 끝은 폭탄의 중심축을 향합니다.각 중성자 건에서 나오는 중성자는 플루토늄의 초기 핵분열을 촉진하기 위해 중성자 초점 렌즈에 의해 일차 중심으로 통과하고 포커싱됩니다.또한 "폴리스티렌 편광자/플라스마 소스"도 표시되어 있습니다(아래 참조).

중간 단계를 언급한 최초의 미국 정부 문서는 2004년 신뢰할 수 있는 대체 탄두 프로그램의 시작을 홍보하는 대중에게 최근에 공개되었습니다.그림에는 부품 수준별로 RRW의 잠재적 장점을 설명하는 블러브가 포함되어 있으며, 새로운 디자인이 "독성이 있고 부서지기 쉬운 재료"와 "가격이 비싼 '특수한' 재료"를 대체할 것이라고 단계 간 블러브는 말합니다.고유한 [16]설비가 필요합니다.""독성이고 부서지기 쉬운 물질"은 베릴륨으로 널리 추정되며, 이는 해당 설명에 적합하며 또한 1차로부터 중성자 흐름을 완화시킬 것입니다.특정 방식으로 X선을 흡수하고 재방사하기 위한 일부 재료도 [17]사용될 수 있습니다.

"특수 물질"의 후보 물질은 폴리스티렌과 미분류 암호명인 "포그뱅크"라는 물질입니다.포그뱅크의 조성물은 분류되어 있으나 에어로겔의 가능성이 제기되고 있습니다.처음에는 W76 열핵탄두로 열핵무기에 사용되었고, W76에 사용하기 위해 테네시주 오크리지Y-12 콤플렉스에 있는 공장에서 생산되었습니다.Fogbank의 생산은 W76 생산이 종료된 후에 종료되었습니다.W76 수명 연장 프로그램은 더 많은 포그뱅크를 만들어야 했습니다.이는 원래 포그뱅크의 특성이 완전히 문서화되지 않았기 때문에 복잡한 문제였고, 따라서 이 과정을 다시 고안하기 위해 많은 노력을 기울였습니다.새로운 공정에서는 기존 포그뱅크의 특성에 중요한 불순물이 누락되었습니다.신구 배치에 대한 면밀한 분석만이 그 불순물의 본질을 밝혀냈습니다.제조 공정은 아세토니트릴용매로 사용하였고, 이로 인해 2006년 포그뱅크 공장에서 최소 3명의 대피가 이루어졌습니다.석유 및 제약 산업에서 널리 사용되는 아세토니트릴은 인화성 및 독성이 있습니다.Y-12는 포그뱅크의 [18]유일한 생산자입니다.

요약

위의 설명을 간단히 요약하면 다음과 같습니다.

  1. "1차 핵분열 폭탄"으로 알려진 (상대적으로) 작은 핵분열 폭탄이 폭발합니다.
  2. 1차적으로 방출된 에너지는 2차적(또는 융합) 단계로 전달됩니다.이 에너지는 핵융합 연료와 스파크 플러그를 압축합니다. 압축된 스파크 플러그는 초임계가 되어 핵분열 연쇄 반응을 일으켜 핵융합을 유도할 수 있을 정도로 충분히 높은 온도로 압축된 핵융합 연료를 가열합니다.
  3. 핵융합 사건에 의해 방출된 에너지는 계속해서 연료를 가열하여 반응을 계속하게 합니다.
  4. 2차 단계의 핵융합 연료는 내부의 반응으로부터 중성자에 의해 부딪힐 때 핵분열을 겪는 추가 연료 층으로 둘러싸일 수 있습니다.이러한 핵분열 사건들은 전형적인 설계에서 방출되는 총 에너지의 약 절반을 차지합니다.

이차 압축

텔러-울람 배열의 기본 개념은 각 단계가 핵분열 또는 핵융합을 겪으며 에너지를 방출하고, 대부분의 에너지는 다른 단계로 전달되어 작동한다는 것입니다.에너지가 1차에서 2차로 정확히 어떻게 "전달"되는지가 공개 언론에서 일부 의견 차이의 대상이 되었지만, 핵분열 1차에서 방출되는 X선과 감마선을 통해 전달되는 것으로 생각됩니다.그런 다음 이 에너지를 사용하여 이차 전지를 압축합니다.X선이 압력을 생성하는 방법에 대한 중요한 세부 사항은 미분류 언론에서 남아있는 주요 논쟁점입니다.제안된 이론은 세 가지입니다.

복사압

닫힌 케이싱 내부의 대량의 X선 광자가 작용하는 복사 압력은 이차 전지를 압축하기에 충분할 수 있습니다.X선이나 빛과 같은 전자기 복사는 운동량을 운반하고 충돌하는 표면에 힘을 작용합니다.태양빛이 표면에 부딪히는 등 일상생활에서 볼 수 있는 강도에서 방사선의 압력은 보통 감지할 수 없지만, 열핵폭탄에서 발견되는 극도의 강도에서는 압력이 엄청납니다.

일반적인 크기와 주요 특성을 잘 이해하고 있는 두 개의 열핵폭탄인 아이비 마이크 시험폭탄과 W-61 설계의 최신 W-80 순항 미사일 탄두 변형의 경우, 방사 압력은 아이비 마이크 설계의 경우 73×610^ bar (7.3 TPa), W-80의 [19]경우 1,400×610^ bar (140 TPa)로 계산되었습니다.

폼 플라즈마 압력

플라스마 압력은 Chuck Hansen이 Progressive 사건에서 도입한 개념으로, 열핵무기의 방사선 케이스 내에서 특수 폼을 라이너 구성 요소로 나열한 기밀 해제 문서를 발견한 연구에 기반을 두고 있습니다.

(거품을 사용하여) 무기를 발사하는 순서는 다음과 같습니다.

  1. 1차 화재의 중심부를 둘러싸고 있는 높은 폭발물은 핵분열 물질을 초임계 상태로 압축시키고 핵분열 연쇄 반응을 시작합니다.
  2. 1차 핵분열은 열 X선을 방출하며, 이 X선은 케이스 내부를 따라 "반사"되어 폴리스티렌 폼을 조사합니다.
  3. 조사된 폼은 뜨거운 플라즈마가 되어 이차의 변조기를 밀어내고 단단히 압축한 후 스파크 플러그에서 핵분열 연쇄 반응을 시작합니다.
  4. 리튬 중수소화물 연료는 양쪽(1차 및 스파크 플러그)에서 밀려 열핵 온도까지 압축되고 가열됩니다.또한 중성자를 폭격함으로써 각 리튬-6(6Li) 원자는 하나의 삼중수소 원자와 하나의 알파 입자로 분열됩니다.그리고 나서 삼중수소와 중수소 사이의 핵융합 반응을 시작하여 더 많은 중성자와 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.
  5. 핵융합 반응을 하는 연료는 고에너지 중성자(17.6 MeV [2.82 pJ])의 많은 플럭스를 방출하고, 이는 U 탬퍼(또는 U 폭탄
    케이싱)를
    조사하여 전체 에너지의 약 절반을 제공하는 빠른 핵분열 반응을 일으키게 합니다.

이렇게 되면 핵분열-융합-핵분열 순서가 완성됩니다.핵분열과 달리 핵융합은 상대적으로 "깨끗한" 상태로, 에너지를 방출하지만 유해한 방사성 물질이나 다량의 핵 낙진은 없습니다.그러나 핵분열 반응, 특히 마지막 핵분열 반응은 엄청난 양의 핵분열 생성물과 낙진을 방출합니다.마지막 핵분열 단계를 생략하면 예를 들어 우라늄 변조기를 납으로 만든 것으로 대체함으로써 전체 폭발력은 약 절반으로 감소하지만 낙진의 양은 상대적으로 적습니다.중성자 폭탄은 의도적으로 얇은 변조기를 가진 수소 폭탄으로, 빠른 핵융합 중성자를 최대한 많이 탈출시킬 수 있습니다.

폼 플라즈마 메커니즘 발화 순서.
  1. 발사 전 탄두; 상부는 1차(핵분열 폭탄), 하부는 2차(융합 연료), 모두 폴리스티렌 폼에 현탁되어 있습니다.
  2. 플루토늄 핵을 초임계로 압축하고 핵분열 반응을 시작하는 1차 폭발 화재.
  3. 1차 핵분열은 케이스 내부를 따라 흩어져 있는 X선을 방출하여 폴리스티렌 폼을 조사합니다.
  4. 폴리스티렌 폼은 플라즈마가 되어 2차 압축되고 플루토늄 스파크 플러그는 핵분열을 시작합니다.
  5. 압축 가열된 리튬-6 중수소 연료는 삼중수소(3
    H
    )를 생성하고 핵융합 반응을 시작합니다.
    생성된 중성자 플럭스는 U개
    변조기를 핵분열시킵니다.
    불덩이가 생기기 시작합니다.

"거품 플라즈마 압력" 개념에 대한 현재의 기술적 비판은 그러한 플라즈마에 의해 생성되는 압력이 방사선 케이스 내의 기본 광자 압력의 작은 곱셈기에 불과할 것이라는 것을 나타내는 유사한 고에너지 물리학 분야의 미분류 분석에 초점을 맞추고 있습니다.또한 알려진 폼 재료는 본질적으로 1차에서 나오는 감마선X선 방사선의 흡수 효율이 매우 낮다는 것을 알 수 있습니다.생성된 에너지의 대부분은 방사선 케이스의 벽이나 이차 주변의 변조기에 의해 흡수됩니다.흡수된 에너지의 효과를 분석하는 것이 세 번째 메커니즘인 절제로 이어졌습니다.

변조-푸셔 절제술

보조 어셈블리의 외부 케이스를 "탬퍼 푸셔"라고 합니다.내폭 폭탄에서 변조기의 목적은 연료가 완전히 소모되고 폭발이 완료될 때까지 반응 연료 공급(매우 고온 밀도 플라즈마)의 팽창을 지연시키는 것입니다.외부 압력(이차의 표면적에 작용하는 힘)이 핵융합 연료의 질량으로 전달되는 매개체라는 점에서 동일한 변조 물질은 푸셔 역할도 합니다.

제안된 변조-푸셔 어블레이션 메커니즘은 열핵 이차의 변조-푸셔의 외부 층들이 1차적인 X-선 플럭스에 의해 매우 극단적으로 가열되어 격렬하게 팽창하고 팽창(플라이 오프)한다고 가정합니다.총 운동량이 보존되기 때문에, 이 고속 분출물의 질량은 변조기의 나머지 부분을 엄청난 힘으로 안쪽으로 반동시켜 융합 연료와 스파크 플러그를 분쇄합니다.탐퍼 푸시는 외부의 극심한 열로부터 융합 연료를 절연할 수 있을 정도로 견고하게 제작되어 있습니다. 그렇지 않으면 압축이 손상됩니다.

절제 메커니즘 발화 순서.
  1. 발사 전 탄두.맨 위에 중첩된 구체는 핵분열 1차이고, 아래의 실린더는 핵융합 2차 장치입니다.
  2. 핵분열 프라이머리의 폭발물이 폭발해 프라이머리의 핵분열 구덩이가 무너졌습니다.
  3. 프라이머리의 핵분열 반응이 끝날 때까지 계속되었고, 프라이머리는 이제 수백만도에 이르고 감마선과 하드 엑스레이를 방출하여 구멍 내부와 실드와 이차의 변조를 가열합니다.
  4. 경선의 반응은 일단락됐고 확대됐습니다.이제 2차용 푸셔의 표면이 너무 뜨거워져서 2차용 푸셔의 나머지 부분(탬퍼, 융합 연료 및 핵분열성 스파크 플러그)을 안쪽으로 밀어 넣거나 팽창하고 있습니다.스파크 플러그가 핵분열하기 시작합니다.설명되지 않음: 방사선 케이스도 팽창하여 바깥쪽으로 팽창합니다(그림의 명료성을 위해 생략).
  5. 2차 연료가 핵융합 반응을 시작하여 곧 연소됩니다.불덩이가 생기기 시작합니다.

기본적인 절제 효과에 대한 대략적인 계산은 비교적 간단합니다. 일차 에너지가 외부 방사선 케이스 내의 모든 표면에 고르게 분포되어 성분이 열평형에 도달한 다음 열 에너지의 영향을 분석합니다.에너지는 대부분 변조기/밀림기 외부 표면의 약 1 X선 광학 두께 내에 축적되며, 그 후 해당 층의 온도를 계산할 수 있습니다.표면이 바깥쪽으로 팽창하는 속도가 계산되고, 기본적인 뉴턴 운동량 균형으로부터 변조기의 나머지 부분이 안쪽으로 내삽하는 속도가 계산됩니다.

이러한 계산의 보다 상세한 형태를 Ivy Mike 장치에 적용하면 기화된 푸셔 가스 팽창 속도는 초당 290km(180mi/s), 내폭 속도는 약 400km/s(250mi/s)입니다. 전체 변조/변조기 질량의 +34로, 에너지 효율이 가장 높은 비율입니다.W-80의 경우 기체 팽창 속도는 약 410 km/s(250 mi/s), 내폭 속도는 570 km/s(350 mi/s)입니다.아이비 마이크 장치에서는 53억 바(530조 파스칼), W-80 [19]장치에서는 640억 바(6.4조 파스칼)로 팽창하는 물질로 인한 압력이 계산됩니다.

내폭 메커니즘 비교

제안된 세 가지 메커니즘을 비교해 보면 다음을 알 수 있습니다.

매커니즘 압력(TPa)
아이비 마이크 W80
복사압 7.3 140
플라즈마 압력 35 750
절제압 530 6400

계산된 절제 압력은 제안된 플라즈마 압력보다 1배 크고 계산된 방사선 압력보다 거의 2배 큰 크기입니다.방사선 케이스 벽과 2차 변조기에 에너지가 흡수되는 것을 피할 수 있는 메커니즘이 제시되지 않아 절제가 불가피해 보입니다.다른 메커니즘은 필요 없는 것 같습니다.

미국 국방부 공식 기밀 해제 보고서에 따르면 발포 플라스틱 소재는 방사선 케이스 라이너에 사용되거나 사용될 수 있으며, 직접 플라즈마 압력이 낮더라도 에너지가 균등하게 분배되고 충분한 분율이 이차의 변조기/[20]밀림기에 도달할 때까지 절제를 지연시키는 데 사용될 수 있습니다.

리처드 로즈(Richard Rhodes)의 책 다크 선(Dark Sun)은 구리 못을 사용하여 아이비 마이크(Ivy Mike) 강철 케이스 내부의 리드 라이너(lead liner)에 1인치 두께(25mm)의 플라스틱 폼 층을 고정했다고 밝혔습니다.Rhodes는 이 폭탄의 설계자들의 말을 인용하여 외부 케이스 내부의 플라스틱 발포층이 외부 케이스의 제거를 지연시켜 외부 케이스의 반동을 일으킨다고 설명했습니다. 발포층이 없다면 금속이 외부 케이스 내부에서 큰 충격으로 부풀어 올라 케이스가 외부로 빠르게 반동하게 된다는 것입니다.케이싱의 목적은 폭발을 최대한 오래 억제하여 2차단의 금속 표면을 X선으로 절제할 수 있도록 함으로써 2차단을 효율적으로 압축하여 융착 수율을 극대화하는 것입니다.플라스틱 폼은 밀도가 낮기 때문에 금속보다 [20]부풀어 오를 때 충격이 적습니다.

설계 변형

무기 설계의 변형 가능성은 다음과 같이 제시된 바 있습니다.

  • 변조기 또는 케이스는 최종 핵분열 자켓에서 U(고농축우라늄)로
    만들 것을 제안했습니다.

    훨씬 비싼 U는 고갈된 우라늄이나 천연 우라늄에서
    U와 같은 빠른 중성자로 핵분열이 가능하지만 핵분열 효율은 더 높습니다.
    이것은 U 원자핵이 238
    느린 중성자에 의해서도 핵분열을 하기
    때문입니다
    .(U 원자핵은 약 1메가전자볼트(0.16pJ)의 최소 에너지를 필요로 합니다.) 그리고 이러한 느린 중성자는 자켓 안의 다른 핵분열
    U 원자핵에 의해서 생성되기 때문입니다(즉, U
    핵 연쇄 반응을 지지하지만 U
    그렇지 않습니다.).
    또한 U자켓
    중성자 증식을 촉진하는 반면
    , U자켓은 고속 핵분열 과정에서 핵융합 중성자를 소비합니다.
    따라서 U
    최종 핵분열/화석 재킷을 사용하면 고갈된 우라늄 또는 천연 우라늄 재킷 위에 텔러-울람 폭탄의 산출량이 증가할 것입니다.
    이것은 현재 배치된 LGM-30 미니트맨 III ICBM으로 개조된 W87 탄두를 위해 특별히 제안된 것입니다.
  • 일부 설명에서, 2차측이 1차측으로부터 과도한 중성자를 받는 것으로부터 보호하기 위해 추가적인 내부 구조가 존재합니다.
  • 케이스 내부는 X선을 "반사"하도록 특수하게 가공될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.X-선 "반사"는 거울에서 반사되는 빛과 같지 않고, 반사체 물질이 X-선에 의해 가열되어 물질 자체가 X-선을 방출하고 2차 물질로 이동합니다.

아이비 마이크 실험에 사용된 극저온 냉각된 액체 중수소 장치와 원형(달걀 또는 수박 모양) 1차 및 타원형 2차를 가진 텔러-울람 구성의 소형 MIRVed 버전인 W88 핵탄두의 추정 설계가 다음 절에서 논의될 두 가지 특별한 변형이 있습니다.

대부분의 폭탄은 3차 "단계", 즉 3차 압축 단계가 없는 것으로 보이며, 즉 이전의 핵융합 단계에 의해 압축된 추가 핵융합 단계입니다.(대형 폭탄의 절반 정도의 수율을 제공하는 마지막 우라늄 덩어리의 핵분열은 이 용어에서는 "단계"로 간주되지 않습니다.)[citation needed]

미국은 여러 차례 폭발을 통해 3단계 폭탄을 시험했지만(레드윙 작전 참조), 핵분열 단계에 이어 핵융합 단계를 거쳐 최종적으로 또 다른 핵융합 단계를 압축하는 3차 모델을 단 한 개만 실전에 배치한 것으로 추정됩니다.이 미국의 설계는 무겁지만 매우 효율적인 25 Mt (100 PJ) B41 [21]핵폭탄이었습니다.소련은 50 Mt (210 PJ) (100 Mt (420 PJ)의 차르 봄바 (그러나 다른 폭탄들과 마찬가지로 핵분열성 재킷은 그러한 폭탄에서 납으로 대체될 수 있으며, 이번 폭탄에서는 시연을 위해)에 여러 단계 (하나 이상의 3차 핵융합 단계 포함)를 사용한 것으로 생각됩니다.만약 텔러-울람 설계를 기반으로 한 구성이 아닌 다른 구성으로 수소폭탄을 만든 적이 있다면, 그 사실은 공개적으로 알려지지 않았습니다. (이에 대한 가능한 예외는 소련의 초기 슬로이카 설계입니다.)[citation needed]

기본적으로 텔러-울람 구성은 최소한 두 가지 내폭이 발생하는 경우에 의존합니다. 첫째, 1차 폭발에서 기존의 (화학) 폭발물이 핵분열 코어를 압축하여 화학 폭발물이 단독으로 달성할 수 있는 것보다 몇 배나 더 강력한 핵분열 폭발을 초래합니다(1단계).둘째, 1차 핵분열에서 나오는 방사선은 2차 핵융합 단계를 압축하고 점화하는 데 사용되어 핵분열 폭발보다 몇 배나 더 강력한 핵융합 폭발을 일으킵니다.이 압축 연쇄는 임의 수의 3차 핵융합 단계로 계속될 수 있으며, 각 단계는 다음 단계에서[22]: 192–193 [23][better source needed] 더 많은 핵융합 연료를 점화할 수 있습니다(자세한 내용: 임의로 큰 수율 논쟁 참조).마지막으로, 효율적인 폭탄(이른바 중성자 폭탄은 아님)은 최종 천연 우라늄 변조기의 핵분열로 끝납니다. 이는 2차 또는 3차 단계에서 핵융합 반응에 의해 제공되는 중성자속 없이는 보통 달성할 수 없었던 것입니다.이러한 설계는 임의의 큰 수율(원하는 [22]: 192–193 [23][better source needed]만큼의 융합 단계가 있음)까지 확장할 수 있으며, 잠재적으로 "종말의 장치" 수준까지 확장할 수 있는 것으로 제안됩니다.그러나, 그러한 무기들은 보통 12 메가톤을 넘지 않았으며, 이는 일반적으로 가장 굳어진 실질적인 목표물(예를 들어, 샤이엔 산 단지와 같은 통제 시설)도 파괴할 수 있을 정도로 충분히 여겨졌습니다.심지어 그러한 대형 폭탄은 더 작은 수익률의 벙커버스터 형태의 핵폭탄으로 대체되었습니다(자세한 은 핵 벙커버스터[citation needed]참조하십시오).

위에서 논의한 바와 같이, 도시와 경화되지 않은 목표물의 파괴를 위해서는 단일 미사일 탑재체의 질량을 더 작은 MIRV 폭탄으로 분해하여 폭발의 에너지를 "팬케이크" 지역으로 확산시키는 것이 폭탄 에너지 단위당 면적 파괴 측면에서 훨씬 더 효율적입니다.순항미사일이나 폭격기와 같은 다른 시스템으로 운반할 수 있는 단일 폭탄에도 적용되어 미국 프로그램에서 대부분의 작전 탄두가 500kt(2,100TJ)[citation needed] 미만의 수율을 갖게 됩니다.

역사

미국

작은 핵분열 폭탄에 의해 점화되는 열핵융합폭탄의 아이디어는 1941년 [14]: 207 9월에 맨하탄 [4]프로젝트가 시작될 때 엔리코 페르미가 그의 동료 에드워드 텔러에게 처음으로 제안했습니다.텔러는 맨하탄 프로젝트의 많은 부분을 원자폭탄에 적용하는 것을 선호하면서 설계가 어떻게 작동하는지 알아내려고 노력했고, 프로젝트의 마지막 1년 동안은 그 [14]: 117, 248 일에만 전념했습니다.하지만 제2차 세계대전이 끝난 후,[24]: 202 당시 알려진 것처럼 슈퍼에 많은 자원을 쏟을 자극은 거의 없었습니다.

1949년 8월 소련에 의한번째 원자폭탄 실험은 미국인들이 예상했던 것보다 일찍 이루어졌고, 그 후 몇 달 동안 미국 정부, 군대, 그리고 과학계 내에서 훨씬 더 강력한 [25]: 1–2 슈퍼의 개발을 진행할 것인지에 대한 치열한 논쟁이 있었습니다.그 토론은 대안적으로 전략적이고 실용적이며 [25]: 16 도덕적인 문제들을 다루었습니다.일반 자문 위원회 보고서에서 로버트 오펜하이머와 동료들은 "[열핵 무기를 개발하는] 제안에 내재된 인류에 대한 극도의 위험은 어떤 군사적 이점보다 전적으로 더 크다"고 결론 내렸습니다.이의제기에도 불구하고, 1950년 1월 31일, 해리 S 대통령. 트루먼은 새로운 [24]: 212–214 무기의 개발을 진행하기로 결정했습니다.

캐슬 열핵실험, 캐슬 로미오 저격 작전

텔러와 다른 미국 물리학자들은 실용적인 [25]: 91–92 디자인을 찾는데 어려움을 겪었습니다.Teller의 공동 작업자인 Stanislaw Ulam은 실행 가능한 퓨전 디자인을 향한 첫 번째 주요 개념적 도약을 이루었습니다.핵융합 폭탄을 실용적으로 만든 울람의 두 가지 혁신은 극열 전에 열핵 연료를 압축하는 것이 핵융합에 필요한 조건으로 향하는 실용적인 길이라는 것과, 핵분열 주성분 외부에 별도의 열핵 성분을 배치하거나 배치하는 아이디어였습니다.그리고 어떻게든 일차를 이용해서 이차를 압축하는 겁니다.Teller는 1차적으로 생성된 [4]감마선과 X선 방사선이 2차적으로 충분한 에너지를 전달하여 성공적인 내폭 및 핵융합 연소를 일으킬 수 있음을 깨달았습니다.텔러와 그의 다양한 지지자들과 반대자들은 나중에 울람이 이 메커니즘의 기초가 되는 이론들에 기여한 정도에 대해 논쟁했습니다.

1951년 5월 9일에 있었던 온실 작전의 "조지" 촬영은 처음으로 매우 작은 규모로 기본 개념을 시험했습니다.225kt(940TJ)의 총 [26]수율 중 극히 일부를 차지하는 핵융합 에너지를 최초로 성공적으로 방출함으로써 이 개념이 작동할 것이라는 기대감을 거의 확실하게 높였습니다.

1952년 11월 1일, 텔러-울람 구조는 에뉴에타크 환초의 섬에서 발사된 아이비 마이크에서 10.4 Mt(44 PJ)의 수율로 시험되었습니다.소시지라고 불리는 이 장치는 초대형 핵분열 폭탄을 "트리거"로 사용하고 액체 중수소20단 톤의 극저온 장비로 액체 상태로 유지하는 것을 [citation needed]핵융합 연료로 사용했으며, 총 무게는 약 80단 톤(73톤)이었습니다.

아이비 마이크의 액체 중수소 연료는 배치 가능한 무기로는 비현실적이었고, 그 다음 발전은 고체 리튬 중수소 융합 연료를 사용하는 것이었습니다.1954년에 이것은 "캐슬 브라보"(장치는 암호명 새우) 사격에서 시험되었는데, 이것은 15 Mt (63 PJ)의 수율 (예상치의 2.5배)을 가졌고, 지금까지 시험된 미국의 폭탄 중 가장 큰 것입니다.

미국에서의 노력은 곧 대륙간 탄도 미사일과 잠수함 발사 탄도 미사일에 들어갈 수 있는 소형 텔러-울람 무기를 개발하는 쪽으로 옮겨갔습니다.1960년 W47 탄두가[27] 폴라리스 탄도 미사일 잠수함배치되면서 메가톤급 탄두는 직경 18인치(0.46m), 무게 720파운드(330kg) 정도로 작았습니다.1970년대 중반, 소형 MIRVed 미사일의 끝에 10개 이상의 탄두를 장착할 수 있는 텔러-울람(Teller-Ulam) 설계 버전이 개발되면서 탄두 소형화의 혁신이 이루어졌습니다(아래 [10]W88의 섹션 참조).

소비에트 연방

1949년 안드레이 사하로프비탈리 긴츠부르크가 개발한 최초의 소련 핵융합 디자인은 러시아의 층 케이크를 따서 슬로이카라고 불렸으며 텔러-울람 구성이 아니었습니다.그것은 핵분열 물질과 삼중수소와 함께 스파이크 된 리튬 중수소 융합 연료의 교대 층을 사용했습니다 (이것은 나중에 사하로프의 "첫 번째 아이디어"라고 불렸습니다).핵융합은 기술적으로 가능했을지 모르지만, 그것은 "단계적인" 무기와 같은 규모의 특성을 가지고 있지 않았습니다.따라서, 그러한 설계는 (당시 미국의 설계와는 달리) 임의로 폭발적인 수율을 크게 만들 수 있는 열핵 무기를 생산할 수 없었습니다.핵분열 코어를 감싸고 있는 핵융합층은 핵분열 에너지를 적당히 증가시킬 수 있을 뿐입니다(현대의 텔러-울람 설계는 핵분열 에너지를 30배로 증가시킬 수 있습니다).또한, 핵분열 코어와 함께 기존의 폭발물에 의해 핵융합 단계 전체가 붕괴되어 화학 폭발물의 필요량이 크게 증가해야 했습니다.

최초의 슬로이카 설계 시험인 RDS-6s는 1953년에 400 kt (1,700 TJ)에 해당하는 출력으로 폭발했습니다.슬로이카 설계를 사용하여 메가톤 범위 결과를 달성하려는 시도는 실현 불가능한 것으로 입증되었습니다.1952년 11월 미국이 "아이비 마이크" 열핵 장치를 시험한 후, 멀티메가톤 폭탄이 만들어질 수 있다는 것을 증명한 후, 소련은 대안적인 설계를 찾았습니다.사하로프가 회고록에서 언급한 "두 번째 아이디어"는 1948년 11월 긴츠부르크가 제안한 폭탄에 리튬 중수소를 사용하자는 것으로, 중성자의 폭격 과정에서 삼중수소와 자유 [28]: 299 중수소를 생성하는 것이었습니다.1953년 말, 물리학자 빅토르 다비덴코는 폭탄의 1차 부분과 2차 부분을 분리된 조각에 보관하는 최초의 돌파구를 마련했습니다.1954년 초, 사하로프와 야코프 젤도비치는 핵분열 폭탄의 X선을 이용하여 핵융합 전 2차 핵분열을 압축하는 것을 발견하고 발전시켰습니다.소련에서 텔러-울람 디자인으로 알려진 사하로프의 "제3의 아이디어"는 1955년 11월 RDS-37에서 1.6 Mt(6.7 PJ)의 수율로 테스트되었습니다.

소련은 1961년 10월 에너지의 거의 97%를 핵융합에서 유도한 50 Mt(210 PJ) 수소폭탄인 거대하고 다루기 힘든 차르 봄바를 폭발시키면서 "스테이지" 개념의 힘을 보여주었습니다.그것은 어떤 나라에서도 개발하고 실험한 가장 큰 핵무기였습니다.

영국

크리스마스 섬에서의 그래플 작전은 영국의 첫 수소폭탄 실험이었습니다.

1954년 올더마스턴에서 영국 핵융합 폭탄을 개발하기 위한 작업이 시작되었고 윌리엄 페니 경이 프로젝트를 담당했습니다.열핵융합폭탄을 만드는 방법에 대한 영국의 지식은 초보적인 것이었고, 그 당시 미국은 1946년 원자력법 때문에 어떠한 핵 지식도 교환하지 않고 있었습니다.그러나 영국군은 U.S. 캐슬 테스트를 관찰할 수 있도록 허용되었고 버섯 구름 속에서 표본 추출 항공기를 사용하여 방사선 [29]내폭에 의해 2차 단계에서 생성된 압축에 대한 명확하고 직접적인 증거를 제공했습니다.

이러한 어려움 때문에 1955년 영국의 앤서니 이든 총리는 앨더마스턴 과학자들이 핵융합 폭탄을 개발하는데 실패하거나 크게 지연된다면 그것은 매우 큰 핵분열 [29]폭탄으로 대체될 수 있는 비밀 계획에 동의했습니다.

1957년에 Grapple 작전 테스트가 수행되었습니다.첫 번째 실험인 Green Granite는 원형 핵융합 폭탄이었지만, 약 300kt (1,300TJ)을 달성하면서 미국과 소련에 비해 동등한 수확량을 내지 못했습니다.오렌지 헤럴드의 두 번째 실험은 개조된 핵분열 폭탄으로 720 kt (3,000 TJ)를 생산하여 역대 최대의 핵분열 폭발로 기록되었습니다.그 당시에 거의 모든 사람들이 (그 비행기를 떨어뜨린 조종사들을 포함하여) 이것이 핵융합 폭탄이라고 생각했습니다.이 폭탄은 1958년에 사용되었습니다.두 번째 핵융합 폭탄인 Purple Granite는 세 번째 실험에서 사용되었지만 약 150 kt (630 TJ)[29]만 생산했습니다.

두 번째 테스트가 예정되어 있었고 1957년 9월 테스트가 재개되었습니다.첫 번째 테스트는 "…새로운 단순한 디자인"을 바탕으로 진행되었습니다.훨씬 더 강력한 방아쇠를 당긴 2단계 열핵폭탄."이 테스트 Graffle X Round C는 11월 8일에 폭발했으며 약 1.8 Mt (7.5 PJ)을 산출했습니다.1958년 4월 28일 폭탄이 투하되어 영국에서 가장 강력한 시험인 3 Mt (13 PJ)이 발사되었습니다.1958년 9월 2일과 11일 두 차례의 마지막 공기폭발 실험에서 각각 [29]약 1 Mt (4.2 PJ)의 작은 폭탄을 투하했습니다.

미국 관찰자들은 이런 종류의 시험에 초대를 받았었습니다.영국이 메가톤급 장치를 성공적으로 폭발시킨 후(이에 따라 텔러-울람 설계에 대한 실질적인 이해를 보여준 것), 미국은 영국과 핵 설계의 일부를 교환하기로 합의하여 1958년 미국-영국 상호 방위 협정을 체결했습니다.영국군은 자체 설계를 계속하는 대신, 더 작은 미국 Mk 28 탄두의 설계를 이용할 수 있게 되었고,[29] 복제품을 제작할 수 있게 되었습니다.

영국은 맨하탄 프로젝트에 대해 미국과 긴밀히 협력했습니다.미국은 한때 소련의 스파이 활동에 대한 우려로 핵무기 정보에 대한 영국의 접근이 차단되기도 했습니다.비밀정보 등의 처리에 관한 협정이 [29][unreliable source?]체결될 때까지 완전한 협력관계가 재구축되지 않았습니다.

중국

마오쩌둥은 1954-1955년의 제1차 대만해협 위기 동안 중국의 핵무기 프로그램을 시작하기로 결정했습니다.중화인민공화국은 첫 핵분열 무기를 터뜨린 지 32개월 만인 1967년 6월 17일, 3.31Mt의 산출량으로 첫 번째 수소(열핵) 폭탄을 터뜨렸습니다. 이 폭탄은 [30]중국 북서부의 Lop Nor Test Site에서 발생했습니다.중국은 소련으로부터 핵 프로그램을 시작하기 위해 광범위한 기술적 도움을 받았지만, 1960년까지 소련과 중국 사이의 불화가 너무 심해져서 소련은 [31]중국에 대한 모든 지원을 중단했습니다.

윌리엄[32] 브로드가 쓴 뉴욕 타임즈의 한 기사는 1995년에 중국인 이중간첩으로 추정되는 사람이 정보를 전달했다고 보도했습니다. 중국이 미국의 W88 탄두에 대한 비밀스러운 세부사항들을 [33]알고 있었다는 것은 아마도 스파이를 통해서였다는 것입니다.(이 수사는 결국 이원호 재판의 실패로 이어졌습니다.)

프랑스.

프랑스의 핵실험 장소는 사람이 살지 않는 태평양의 프랑스 환초로 옮겨졌습니다.1968년 8월 24일 프랑스령 폴리네시아팡가타우파 환초에서 실시된 카노푸스 실험이 최초의 다단계 열핵무기 실험이었습니다.그 폭탄은 520미터 (1,710 피트) 높이의 풍선에서 터졌습니다.이 테스트의 결과는 상당한 대기 [34]오염이었습니다.프랑스가 카노푸스 시험에서 2.6 Mt(11 PJ) 장치를 폭발시킨 것 외에 텔러-울람 설계에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.프랑스는 초기 텔러-울람 설계 개발에 큰 어려움을 겪었지만 이후 이를 극복하고 다른 주요 [29]핵보유국들과 정교함 면에서 동등한 핵무기를 보유한 것으로 알려졌습니다.

프랑스와 중국은 대기, 수중, 우주 공간에서의 핵실험 폭발을 금지하는 1963년 부분 핵실험 금지 조약에 서명하거나 비준하지 않았습니다.1966년과 1996년 사이에 프랑스는 190개 이상의 [34]핵실험을 실시했습니다.프랑스의 마지막 핵실험은 1996년 1월 27일에 이루어졌고, 그 후 프랑스는 폴리네시아의 핵실험장들을 해체했습니다.프랑스는 같은 해 포괄적 핵실험 금지 조약에 서명하고 2년 안에 이 조약을 비준했습니다.

프랑스의 트라이앵트급 핵무장 잠수함 중 하나인 르 테메레르(Le Téméraire, S617)

프랑스는 2015년 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 전투기 폭격기가 탑재한 300여 개의 탄두를 보유하고 있다고 확인했습니다.프랑스는 트리앵트급 탄도미사일 잠수함 4척을 보유하고 있습니다.탄도미사일 잠수함 1척이 심해에 배치돼 있지만, 모두 3척이 상시 운용돼야 합니다.구형 잠수함 3척은 16기의 M45 미사일로 무장하고 있습니다.2010년에 취역한 신형 잠수함 르 데레블은 TN 75 열핵탄두를 탑재할 수 있는 M51 미사일을 탑재하고 있습니다.비행대대는 4개 기지에 4개 중대가 있습니다.핵탄두 [35]탑재가 가능한 미라지 2000N 항공기는 23대, 라팔은 20대입니다.M51.1 미사일은 2016년부터 M51.[35]1보다 사거리가 3000km(1,900m) 큰 신형 M51.2 탄두로 대체될 예정입니다.

프랑스도 TN 80/TN 81 탄두를 탑재한 60여 발의 공중 발사 미사일을 보유하고 있으며, 각각 300kt(1,300TJ)의 수율을 보이고 있습니다.프랑스의 핵 프로그램은 수십 년 후에도 [29][unreliable source?]이 무기들이 사용될 수 있도록 신중하게 설계되었습니다.현재 프랑스는 플루토늄과 농축우라늄 등 중요한 대량 물질을 의도적으로 생산하지 않고 있지만,[36] 여전히 푸를 부산물로 하여
원자력에 전력을 의존하고 있습니다.

인디아

샤크티-1

1998년 5월 11일 인도는 샤크티 작전에서 [37][38]열핵폭탄을 터뜨렸다고 발표했습니다.파키스탄의 핵물리학자 사마르 무바라크만드는 샤크티-I가 열핵실험을 했다면 이 장치는 [39]발사되지 않았다고 주장했습니다.하지만 해롤드 M. 로스앨러모스 국립연구소의 전 소장인 애그뉴는 단계별 열핵폭탄을 터뜨렸다는 인도의 주장은 [5]믿을 만하다고 말했습니다.인도는 케톨라이 마을이 약 5km(3.1mi)로 근접해 있어 열핵 장치가 45kt(190TJ)로 제어된 수율로 실험돼 마을 주택이 큰 [40]피해를 입지 않도록 했다고 밝혔습니다.또 다른 이유는 45킬로톤 이상의 산출량에서 방출된 방사능이 완전히 [40]억제되지 않았을 수 있다는 것이었습니다.인도 원자력 위원회의 전 의장인 라자고팔라 치담바람은 포크란-II 핵실험 후 인도는 [5]어떤 양보도 할 수 있는 핵폭탄을 만들 수 있는 능력을 가지고 있다고 말했습니다.

인도의 수소폭탄 실험 결과는 인도 과학계와 국제 학자들 [41]사이에서 여전히 논란의 여지가 높습니다.인도 과학자들 사이의 정치화와 논쟁의 문제는 그 [42]문제를 더욱 복잡하게 만들었습니다.

1998년 시험장 준비 책임자였던 K. Santham은 2009년 8월 인터뷰에서 열핵 폭발의 발생률이 예상보다 낮았으며 따라서 인도가 CTBT에 서둘러 서명해서는 안 된다고 주장했습니다.이 실험에 참여한 다른 인도 과학자들은 K에 대해 이의를 제기했습니다.산탄의 주장은 과학적이지 않다고 주장하는 [38]산탄의 [43]주장입니다.영국의 지진학자 로저 클라크(Roger Clarke)는 진도가 인도가 발표한 TNT 56킬로톤(230TJ)[44]과 일치하는 60킬로톤의 TNT(250TJ)의 총 수율을 나타냈다고 주장했습니다.미국의 지진학자 잭 에버든은 정확한 산출량 추정을 위해서는 '시험 장소 [40]간의 지질학적, 지진학적 차이를 적절히 고려해야 한다'고 주장했습니다.

인도는 공식적으로 샤크티-1 [40][45]열핵실험을 바탕으로 200kt(840TJ) 정도의 다양한 수율의 열핵무기를 만들 수 있다고 주장하고 있습니다.

이스라엘

이스라엘은 텔러-울람 [46]설계의 열핵무기를 보유하고 있는 것으로 알려졌지만, 1979년 벨라 사건이 이스라엘과 남아프리카 공화국의 공동 [47][48]: 271 [49]: 297–300 핵실험이었을 것이라는 추측이 우세하지만, 어떤 핵장치도 실험하지 않은 것으로 알려져 있습니다.

에드워드 텔러가 약 20년간 [50]: 289–293 일반적인 핵 문제에 대해 이스라엘의 설립을 조언하고 지도했다는 은 확실합니다.1964년부터 1967년까지 텔아비브 대학에서 이론물리학의 [51]일반적인 주제에 대해 강의한 이스라엘을 6번 방문했습니다.그가 CIA에게 이스라엘의 능력을 설득하는 데 1년이 걸렸고, 마침내 1976년 CIA의 칼 더켓은 이스라엘의 [49]: 297–300 핵 능력에 대해 "미국 과학자"(텔러)로부터 믿을 만한 정보를 받은 후 미국 의회에서 증언했습니다.1990년대에 텔러는 결국 1960년대에 이스라엘이 [49]: 297–300 핵무기를 소유하고 있다는 결론을 내린 것이 자신의 방문 중이라는 추측을 언론에서 확인했습니다.보도에 따르면 텔러는 이 문제를 미국 정부의 고위층에 전달한 후 "그들은 (이스라엘이) 그것을 가지고 있고, 그들의 연구를 신뢰할 만큼 충분히 영리했고, 실험을 하지 않았다, 그들은 실험을 하는 것이 그들을 [49]: 297–300 곤경에 빠뜨릴 것이라는 것을 알고 있습니다"라고 말했습니다.

북한

북한은 2016년 1월 6일 소형화된 열핵폭탄을 실험했다고 주장했습니다.북한의 첫 세 차례 핵실험(2006년, 2009년, 2013년)은 상대적으로 수확량이 낮았고, 열핵무기 설계는 아니었던 것으로 보입니다.2013년, 한국 국방부는 북한이 "수소 폭탄"을 개발하려고 시도하고 있고 그러한 장치가 북한의 다음 무기 [52][53]실험일 수 있다고 추측했습니다.2016년 1월, 북한은 수소폭탄 [54]실험에 성공했다고 주장했지만,[55] 실험 당시 2013년 6~9kt(25~38TJ) 원자폭탄 실험과 비슷한 규모인 규모 5.1의 지진만 감지됐습니다.이런 지진 기록들은 수소폭탄 실험을 했다는 북한의 주장에 의문을 제기하며, 핵융합이 아닌 [56]핵실험임을 시사합니다.

2017년 9월 3일, 국영 언론은 수소 폭탄 실험이 "완벽한 성공"을 거두었다고 보도했습니다.미국 지질조사국(USGS)에 따르면, 이번 폭발은 [57]북한이 실시한 이전의 핵실험보다 10배 더 강력한 진도 6.3의 지진에 해당하는 에너지를 방출했습니다.미국 정보당국은 수익률 추정치를 140kt(590TJ),[58] 불확실성 범위는 70~280kt(290~1,170TJ)[59]로 조기 평가했습니다.

9월 12일, NORSAR는 폭발 규모의 추정치를 CTBTO와 일치하는 6.1로 수정했지만 USGS의 추정치인 6.3보다는 작았습니다.수익률 추정치는 250kt(1,000TJ)로 수정되었으며, 추정치에 다소 불확실성과 공개되지 않은 [60][61]오차 한계가 있음을 언급했습니다.

9월 13일, 시험장에 대한 합성천공 레이더 위성사진 분석 결과가 발표되었는데, 이는 시험이 900미터(3,000피트)의 암석 아래에서 일어났으며, 산출량은 "300킬로톤을 [62]초과할 수 있었다"는 것을 시사합니다.

공공지식

텔러-울람 설계는 수년 동안 최고의 핵 기밀 중 하나로 여겨졌으며, 오늘날까지도 분류의 울타리 뒤에서 기원을 가진 공식 간행물에서는 자세히 논의되지 않습니다.미국 에너지부(DOE)의 정책은 유출된 것으로 추정되는 정보의 정확성을 인정하는 것이기 때문에 언제 "유출"이 발생하는지를 인정하지 않고 있으며, 지금도 계속되고 있습니다.탄두 케이스의 이미지를 제외하고, 이 설계에 대한 공개 영역의 대부분의 정보는 DOE에 의한 몇 가지 간결한 진술과 몇 명의 개별 조사관들의 작업으로 밀려납니다.

W80 핵탄두와 같은 탄두 탄두의 사진들은 미국 핵무기의 1차 핵탄두와 2차 핵탄두의 상대적인 크기와 모양에 대한 추측을 가능하게 합니다.

실험계획법 문

1972년 미국 정부는 "1차 핵분열 '1차 핵분열'은 '2차 핵분열'로 불리는 핵연료에서 TN반응을 일으키는 데 사용된다"는 문서를 기밀 해제했고, 1979년에는 "1차 핵분열 '1차 핵분열'은 '2차 핵분열'로 불렸습니다.핵분열 폭발물에서 나오는 방사선은 열핵연료를 포함하는 물리적으로 분리된 구성요소를 압축하고 점화하기 위해 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있습니다."이 후반부 문장에 대해 미국 정부는 "이 성명에 대한 자세한 내용[note 2]기밀로 할 것"이라고 명시했습니다.1991년에 스파크 플러그와 관련된 유일한 정보는 "핵분열성 또는 핵분열성 물질이 일부 2차 물질에 존재한다는 사실, 물질이 식별되지 않음, 위치가 특정되지 않음, 사용처가 특정되지 않음, 무기가 지정되지 않음"으로 분류 해제되었습니다.1998년 DOE는 "물질이 채널에 존재할 수 있다는 사실과 '채널 충전제'라는 용어는 별도의 설명 없이 존재할 수 있다"는 진술을 기밀 해제했습니다. 이는 폴리스티렌 폼(또는 유사 물질)[63]을 지칭할 수 있습니다.

이러한 진술이 위에 제시된 모델의 일부 또는 전부를 입증하는지 여부는 해석의 여지가 있으며, 핵무기의 기술적 세부사항에 대한 미국 정부의 공식 발표는 과거에 의도적으로 모호해 왔습니다(예: Smyth Report 참조).일부 초기 무기에 사용된 연료의 종류와 같은 다른 정보는 기밀 해제되었지만, 정확한 기술 정보는 없었습니다.

프로그레시브 케이스

텔러-울람 디자인에 대한 현재 아이디어의 대부분은 에너지부(DOE)가 1979년 "수소 폭탄의 비밀"에 대한 미국의 대무기 운동가 하워드 몰랜드의 잡지 기사를 검열하려고 시도한 후에 대중에게 알려지게 되었습니다.1978년, 몰랜드는 이 "마지막 남은 비밀"을 발견하고 폭로하는 것이 군비 경쟁에 관심을 집중시키고 시민들이 핵무기와 [citation needed]핵 비밀의 중요성에 대한 공식적인 성명에 의문을 제기할 수 있는 권한을 가질 수 있도록 할 것이라고 결정했습니다.무기가 어떻게 작동하는지에 대한 몰랜드의 아이디어는 대부분 접근성이 높은 자료들로부터 수집되었습니다. 그의 접근 방식에 가장 영감을 준 그림들은 다름 아닌 아메리카나 [citation needed]백과사전에서 나왔습니다.몰랜드는 또한 (종종 비공식적으로) 많은 전직 로스앨러모스 과학자들(텔러와 울람을 포함하여)과 인터뷰를 하였고, 그들로부터 정보적인 반응을 이끌어내기 위해 다양한 대인관계 전략을 사용했습니다 (즉, 그들은 여전히 스파크 플러그를 사용합니까?)." 후단 용어가 구체적으로 무엇을 [64]지칭하는지 알지 못하였다고 하더라도).

몰랜드는 결국 1차2차가 분리된 상태로 유지되고 1차에서 나오는 복사압2차를 점화하기 전에 압축시킨 것이 "비밀"이라고 결론지었습니다.<프로그레시브>에 게재될 논문의 초기 초안이 몰랜드의 목표에 반대하는 교수의 손에 넘어간 뒤 DOE에 보내지자 DOE는 해당 논문을 게재하지 말 것을 요청하며 가처분 신청을 압박했습니다.DOE는 몰랜드의 정보가 (1) 분류된 출처에서 파생되었을 가능성이 높고, (2) 분류된 출처에서 파생되지 않았을 경우, 1954년 원자력법의 "본래 비밀" 조항에 따라 "비밀" 정보로 계산되었으며, (3) 위험하고 핵 확산을 조장할 것이라고 주장했습니다.

몰랜드와 그의 변호사들은 모든 점에 대해 의견이 일치하지 않았지만, 이 사건의 판사가 미국 미국에서 했던 것처럼, 금지 명령을 승인하고 몰랜드 등이 항소할 수 있도록 하는 것이 더 안전하다고 생각했기 때문에 금지 명령은 승인되었습니다. 진보주의자 (1979).

더 복잡한 여러 가지 상황을 통해, DOE 사건은 그들이 "비밀"이라고 주장하려고 했던 데이터의 일부가 몇 년 전에 학생들의 백과사전에 출판되었다는 것이 명백해지자 줄어들기 시작했습니다.다른 H-bomb 투기꾼 Chuck Hansen이 위스콘신 신문에 "비밀"(몰랜드의 것과는 매우 다른)에 대한 그만의 생각을 가진 후, DOE는 Progressive 사건이 무미건조하다고 주장했고 소송을 취하했으며 1979년 11월에 그 잡지가 기사를 게재하도록 허용했습니다.그러나 그 때까지 몰랜드는 폭탄이 어떻게 작동하는지에 대한 자신의 의견을 바꾸었고, 방사선 압력이 아닌 발포 매질(폴리스티렌)이 이차를 압축하는 데 사용되었고, 이차에는 핵분열성 물질의 스파크 플러그도 있었다고 제안했습니다.그는 이러한 변화를 항소 재판 절차에 따라 한 달 후 [65]<진보>에 짧은 에라툼으로 실었습니다.1981년, 몰랜드는 그의 경험에 대한 책을 출판했고, 그가 "비밀"[64][66]에 대한 결론을 내리게 한 일련의 생각을 자세히 묘사했습니다.

몰랜드의 연구는 최소한 부분적으로 옳은 것으로 해석되는데, 왜냐하면 DOE가 그것을 검열하려고 노력했기 때문인데, 그들이 공개된 "비밀" 자료를 인정하지 않는 그들의 통상적인 접근법을 위반한 몇 번 중 하나이기 때문입니다. 그러나 그것이 어느 정도의 정보가 부족하거나 잘못된 정보를 가지고 있는지는 전혀 확신할 수 없습니다.텔러-울람 설계를 개발하는 데 많은 국가가 어려움을 겪었기 때문에 (영국과 같이 설계를 분명히 이해했을 때도), 간단한 정보만으로 열핵무기를 제조할 수 있는 능력이 있다고 보기는 어렵습니다.그럼에도 불구하고 1979년 몰랜드가 제시한 아이디어는 텔러-울람 디자인에 대한 현재의 모든 추측의 기초가 되었습니다.

핵감축

1986년 1월 소련 지도자 미하일 고르바초프는 20세기 [67]말까지 세계 핵무기를 폐기하기 위한 3단계 계획을 공개적으로 제안했습니다.안드레이 사하로프가 1989년 사망하기 2년 전, 과학자 포럼에서 한 발언은 미국과 소련의 무기고에서 수천 발의 핵탄도미사일을 제거하는 작업을 시작하는 데 도움이 되었습니다.사하로프 (1921–1989)는 박사학위를 마친지 1년 후인 1948년 소련의 핵무기 프로그램에 징집되었습니다.1949년, 미국은 소련의 핵분열 폭탄 첫 실험을 감지했고, 두 나라는 천 배 더 강력한 열핵 수소 폭탄을 설계하기 위한 필사적인 경쟁에 착수했습니다.사하로프는 미국의 다른 국가들과 마찬가지로 상대국의 독점 달성의 위험성을 지적함으로써 자신의 H-폭탄 작업을 정당화했습니다.하지만 맨해튼 계획에 참여했던 일부 미국 과학자들처럼,[68] 그는 핵무기의 위험성에 대해 자국의 정치 지도층과 더 나아가 더 넓은 세계에 알려야 할 책임감을 느꼈습니다.정책에 영향을 미치려는 사하로프의 첫 번째 시도는 H-폭탄 [69][full citation needed]실험에서 방출된 중성자의 엄청난 흐름에 의해 질소-14로부터 대기에서 생성된 오래 지속된 방사성 탄소-14로 인한 유전적 손상에 대한 그의 우려에서 비롯되었습니다.1968년, 한 친구가 사하로프에게 세계 문제에서 지성의 역할에 대한 에세이를 쓰라고 제안했습니다.당시 소련에서 승인받지 않은 원고를 퍼뜨리는 방법은 자체 출판이었습니다.많은 독자들이 탄소 종이를 끼워 넣은 여러 장의 종이를 타이핑하여 여러 장의 복사본을 만들 것입니다.사하로프의 에세이 '진보, 평화공존, 지적 자유에 대한 성찰' 1권이 소련에서 밀반출돼 뉴욕타임스에 의해 출간됐습니다.1968년에서 1969년 사이에 1,800만 건 이상의 재인쇄본이 제작되었습니다.이 논문이 발표된 후, 사하로프는 핵무기 프로그램에 복귀하는 것이 금지되었고 [68]모스크바에서 연구직을 맡았습니다.1980년, 그가 소련의 아프가니스탄 침공을 비난했던 뉴욕 타임즈와의 인터뷰 이후, 정부는 그와 그의 아내를 고리키로 추방함으로써 그를 서방 언론의 범위 밖에 두었습니다.1985년 3월 고르바초프는 소련 공산당 총서기가 되었습니다.그로부터 1년 반이 넘게 지난 뒤 당 집행위원회인 정치국을 설득해 사하로프와 보너가 모스크바로 돌아갈 수 있도록 했습니다.사하로프는 1989년 소련 인민대표대회의 야당 의원으로 선출되었습니다.그 해 말에 그는 심장 부정맥을 앓았고 그의 아파트에서 사망했습니다.그는 민주주의와 [69]인권을 강조하는 새로운 소련 헌법 초안을 남겼습니다.

주목할 만한 사고

1958년 2월 5일, B-47이 비행하는 훈련 임무 중에, 타이비 폭탄이라고도 알려진 마크 15 핵폭탄조지아주 서배너 근처타이비 섬 해안에서 사라졌습니다.미 공군은 이 폭탄이 비무장 상태였고,[70] 핵폭발을 일으키는 데 필요한 플루토늄 노심이 들어있지 않았다고 주장하고 있습니다.그 폭탄은 에너지부에 의해 와소 [71]사운드 바닥의 몇 피트 흙 밑에 묻혀 있다고 생각되었습니다.

1966년 1월 17일, 스페인 팔로마레스 상공에서 KC-135 스트라토탱커와 B-52G 간의 치명적인 충돌 사고가 발생했습니다.Mk28형 수소폭탄 2발에 있던 재래식 폭발물은 지면과 충돌하면서 터졌고, 플루토늄을 인근 농장에 분산시켰습니다.세 번째 폭탄은 팔로마레스 근처에 온전한 상태로 떨어졌고 네 번째 폭탄은 해안에서 12마일(19km) 떨어진 지중해에 떨어졌다가 몇 달 [72]후 회수되었습니다.

1968년 1월 21일, B-52G 1대와 B28 4대를 탑재.그린란드 [73]툴레 공군기지에 비상 착륙을 시도하던 중, 크롬작전의 일환으로 탑승하고 있던 핵폭탄 다섯 개가 북극성 만의 얼음 위추락했습니다.그 결과 발생한 화재는 광범위한 [74]방사능 오염을 야기시켰습니다.정화 작업에 참여한 직원들은 3개의 폭탄에서 잔해를 모두 회수하지 못했고, 1개의 폭탄은 [75]회수되지 않았습니다.

변주곡

아이비 마이크

저자 Richard Rhodes는 1995년 저서 Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb에서 "Ivy Mike" 소시지 장치를 조립한 과학자들과 엔지니어들과의 광범위한 인터뷰를 통해 얻은 정보를 바탕으로 "아이비 마이크" 소시지 장치의 내부 구성 요소에 대해 자세히 설명합니다.Rhodes에 따르면, 2차 압축을 위한 실제 메커니즘은 위에서 설명한 복사 압력, 폼 플라즈마 압력 및 변조-푸셔 절제 이론의 조합이었습니다; 1차에서 나온 복사는 케이싱의 폴리에틸렌 폼 라이닝을 플라즈마로 가열한 다음 복사를 2차의 p로 재방사했습니다.어셔(Usher)는 표면을 팽창시키고 안쪽으로 구동시켜 2차 압축, 스파크 플러그 점화 및 융착 반응을 일으키는 역할을 합니다.이 원칙의 일반적인 적용 가능성은 [14]불분명합니다.

W88

1999년 새너제이 머큐리 뉴스의 한 기자는 트라이던트 II SLBM에 사용된 작은 MIRVed 탄두인 미국의 W88 핵탄두가 특별한 모양을 가진 방사선 케이스 안에 원형 모양의 (코드명 코모도) 1차 (코드명 코모도)와 구형의 2차 (코드명 커사)를 가지고 있다고 보도했습니다.달걀 모양의 핵탄두의 가치는 MIRV 탄두가 핵탄두의 지름에 의해 제한된다는 사실에 있는 것으로 보입니다. 만약 핵탄두가 제대로 작동하도록 만들 수 있다면, MIRV 탄두는 상당히 작으면서도 여전히 높은 수율의 폭발을 일으킬 수 있습니다. W88 탄두는 최대 475 킬로톤의 TNT(1,990 TJ)를 얻을 수 있습니다.물리학 패키지는 길이 68.9인치(1,750mm), 최대 직경 21.8인치(550mm), 무게 175~360kg(386~[76]794lb)의 다양한 추정치에 의해 제작되었습니다.더 작은 탄두는 더 많은 탄두를 단 하나의 미사일에 장착할 수 있게 해주고 속도와 [77]사거리와 같은 기본적인 비행 특성을 향상시킵니다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 오해의 소지가 있는 용어인 수소 폭탄은 1954년 캐슬 브라보 테스트의 핵분열 생성물 낙진이 핵분열에 의존하는 정도를 드러내기 전에 이미 널리 사용되었습니다.
  2. ^ 독창적인 것을 강조함

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