बढ़ाया विखंडन हथियार

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"Fission-fusion-fission" redirects here. For the term as applied to multistage H-bombs, see Thermonuclear weapon.
पहले ड्यूटेरियम-ट्रिटियम बूस्टेड हथियार का ग्रीनहाउस आइटम परमाणु परीक्षण

एक बढ़ा हुआ विखंडन हथियार आमतौर पर एक प्रकार के परमाणु बम को संदर्भित करता है जो दर को बढ़ाने के लिए परमाणु संलयन ईंधन की एक छोटी मात्रा का उपयोग करता है, और इस प्रकार परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया की उपज देता है। संलयन प्रतिक्रियाओं द्वारा जारी न्यूट्रॉन विखंडन के कारण जारी न्यूट्रॉन में जुड़ जाते हैं, जिससे अधिक न्यूट्रॉन-प्रेरित विखंडन प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। विखंडन की दर इस प्रकार बहुत बढ़ जाती है कि प्लूटोनियम कोर विस्फोटक रूप से अलग होने से पहले बहुत अधिक विखंडनीय सामग्री विखंडन से गुजरने में सक्षम होती है। संलयन प्रक्रिया स्वयं प्रक्रिया में केवल थोड़ी मात्रा में ऊर्जा जोड़ती है, शायद 1%।[1]

वैकल्पिक अर्थ एक अप्रचलित प्रकार का सिंगल-स्टेज परमाणु बम है जो तेजी से न्यूट्रॉन बनाने के लिए बड़े पैमाने पर थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन का उपयोग करता है जो कि घटे हुए यूरेनियम में विखंडन का कारण बन सकता है, लेकिन जो परमाणु हथियार डिजाइन नहीं है#दो-चरण थर्मोन्यूक्लियर हथियार|दो- स्टेज उदजन बम इस प्रकार के बम को एडवर्ड टेलर द्वारा अलार्म क्लॉक और आंद्रेई सखारोव द्वारा स्लोइका या लेयर केक के रूप में संदर्भित किया गया था (टेलर और सखारोव ने इस विचार को स्वतंत्र रूप से विकसित किया, जहां तक ​​ज्ञात है)।[2]


विकास

बूस्टिंग का विचार मूल रूप से 1947 के अंत और 1949 के अंत में लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी में विकसित किया गया था।[3] बूस्टिंग का प्राथमिक लाभ परमाणु हथियारों का और लघुकरण है क्योंकि यह एक सुपरक्रिटिकल परमाणु विस्फोट के लिए आवश्यक न्यूनतम जड़त्वीय परिरोध समय को कम कर देता है, इससे पहले कि महत्वपूर्ण द्रव्यमान खुद को अलग कर ले, तेज न्यूट्रॉन का अचानक प्रवाह प्रदान करता है। यह एक एल्यूमीनियम पुशर और यूरेनियम छेड़छाड़ की आवश्यकता को समाप्त कर देगा और उन्हें और विखंडनीय सामग्री को सुपरक्रिटिकल अवस्था में धकेलने के लिए आवश्यक विस्फोटक। जबकि बल्की फैट मैन का व्यास 5 feet (1.5 m) और अंतःस्फोट के लिए 3 टन उच्च विस्फोटक की आवश्यकता होती है, थर्मोन्यूक्लियर सेकेंडरी को प्रज्वलित करने के लिए एक छोटे परमाणु वारहेड (जैसे W88) पर एक बढ़ाया विखंडन प्राथमिक लगाया जा सकता है।

आधुनिक परमाणु हथियारों में गैस बूस्टिंग

एक विखंडन बम में, विखंडनीय ईंधन को एक समान गोलाकार अंतःस्फोट विस्फोटक लेंस द्वारा जल्दी से इकट्ठा किया जाता है, जिससे एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान (परमाणु) उत्पन्न होता है। इस अवस्था में, एक नाभिक के विखंडन द्वारा जारी किए गए कई न्यूट्रॉन ईंधन द्रव्यमान में अन्य नाभिकों के विखंडन को प्रेरित करेंगे, साथ ही अतिरिक्त न्यूट्रॉन भी जारी करेंगे, जिससे एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होगी। यह प्रतिक्रिया बम के फटने से पहले अधिकतम 20% ईंधन की खपत करती है, या संभवतः बहुत कम अगर स्थितियाँ आदर्श नहीं हैं: छोटा लड़का (गन टाइप मैकेनिज्म) और फैट मैन (इम्प्लोज़न टाइप मैकेनिज्म) बमों की क्षमता 1.38% थी और क्रमशः 13%।

ट्रिटियम और ड्यूटेरियम गैस की शुरूआत से फ्यूजन बूस्टिंग हासिल की जाती है। कुछ मामलों में ठोस लिथियम ड्यूटेराइड-ट्रिटाइड का भी उपयोग किया गया है, लेकिन गैस अधिक लचीलेपन की अनुमति देती है (और बाहरी रूप से संग्रहीत की जा सकती है) और विखंडन ईंधन के गोले के केंद्र में एक खोखले गुहा में या एक बाहरी के बीच की खाई में इंजेक्ट किया जा सकता है। परत और एक उत्तोलित आंतरिक कोर, अंतःस्फोट से कुछ समय पहले। जब तक लगभग 1% विखंडन ईंधन का विखंडन हो जाता है, तब तक तापमान काफी अधिक बढ़ जाता है जिससे थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन होता है, जो अपेक्षाकृत बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन पैदा करता है, श्रृंखला प्रतिक्रिया के बाद के चरणों को गति देता है और इसकी दक्षता को लगभग दोगुना कर देता है।[clarification needed].

ड्यूटेरियम-ट्रिटियम फ्यूजन न्यूट्रॉन अत्यधिक ऊर्जावान होते हैं, औसत विखंडन न्यूट्रॉन की तुलना में सात गुना अधिक ऊर्जावान[citation needed], जो उन्हें विखंडनीय सामग्री में कैद होने और विखंडन की ओर ले जाने की अधिक संभावना बनाता है। यह कई कारणों से है:

  1. जब ये ऊर्जावान न्यूट्रॉन एक विखंडनीय नाभिक पर प्रहार करते हैं, तो विखंडन द्वारा बहुत अधिक संख्या में द्वितीयक न्यूट्रॉन निकलते हैं (उदाहरण के लिए पु-239 के लिए 4.6 बनाम 2.9)।
  2. विखंडन परमाणु क्रॉस सेक्शन निरपेक्ष रूप से बड़ा है, और बिखरने और न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन के अनुपात में है।

इन कारकों को ध्यान में रखते हुए, प्लूटोनियम में डी-टी संलयन न्यूट्रॉन के लिए अधिकतम अल्फा मान (घनत्व 19.8 ग्राम/सेमी3) औसत विखंडन न्यूट्रॉन (2.5.3) की तुलना में लगभग 8 गुना अधिक है×109बनाम 3×108).

फ्यूजन बूस्टिंग के संभावित योगदान की भावना यह देखकर प्राप्त की जा सकती है कि ट्रिटियम (3 ग्राम) के एक मोल (यूनिट) और ड्यूटेरियम के एक मोल (2 ग्राम) के पूर्ण संलयन से एक मोल न्यूट्रॉन (1 ग्राम) का उत्पादन होगा। जो, पल भर के लिए नुकसान से बचने और बिखरने की उपेक्षा करते हुए, प्लूटोनियम के एक मोल (239 ग्राम) को सीधे विखंडित कर सकता है, जिससे 4.6 मोल द्वितीयक न्यूट्रॉन का उत्पादन होता है, जो बदले में प्लूटोनियम के 4.6 मोल (1,099 ग्राम) का विखंडन कर सकता है। पहली दो पीढ़ियों में इस 1,338 ग्राम प्लूटोनियम का विखंडन 23 जारी करेगा[4] टीएनटी समकक्ष (97 टेराजूल) ऊर्जा के किलोटन, और 4.5 किलोग्राम प्लूटोनियम (एक विशिष्ट छोटा विखंडन ट्रिगर) वाले बम के लिए 29.7% दक्षता का परिणाम होगा। 5 ग्राम संलयन ईंधन के संलयन से निकलने वाली ऊर्जा स्वयं 1,338 ग्राम प्लूटोनियम के विखंडन द्वारा जारी ऊर्जा का केवल 1.73% है। बड़ी कुल पैदावार और उच्च दक्षता संभव है, क्योंकि फ्यूजन बूस्टिंग के बाद चेन रिएक्शन दूसरी पीढ़ी से आगे भी जारी रह सकता है।[5] फ्यूजन-बढ़ाए गए विखंडन बमों को पास के परमाणु विस्फोटों से न्यूट्रॉन विकिरण के लिए प्रतिरक्षा भी बनाया जा सकता है, जो उच्च उपज प्राप्त किए बिना खुद को उड़ाते हुए अन्य डिजाइनों को पूर्व-धमाकेदार बना सकता है। उपज और विकिरण के प्रति प्रतिरोधकता के संबंध में कम वजन के संयोजन ने यह सुनिश्चित किया है कि अधिकांश आधुनिक परमाणु हथियार संलयन-बढ़ाए गए हैं।

संलयन प्रतिक्रिया दर आमतौर पर 20 से 30 मेगाकेल्विन पर महत्वपूर्ण हो जाती है। यह तापमान बहुत कम दक्षता पर पहुँचता है, जब 1% से कम विखंडनीय सामग्री विखंडित होती है (सैकड़ों टन टीएनटी की सीमा में उपज के अनुरूप)। चूँकि अंतःस्फोट हथियारों को डिज़ाइन किया जा सकता है जो इस सीमा में पैदावार प्राप्त करेंगे, भले ही न्यूट्रॉन क्रांति के क्षण में मौजूद हों, फ्यूजन बूस्टिंग कुशल हथियारों के निर्माण की अनुमति देता है जो कि पूर्वनिर्धारण के प्रति प्रतिरक्षित हैं। बूस्टिंग का उपयोग करने में इस खतरे का उन्मूलन एक बहुत ही महत्वपूर्ण लाभ है। ऐसा प्रतीत होता है कि अमेरिकी शस्त्रागार में अब हर हथियार एक बढ़ा हुआ डिजाइन है।[5]

एक हथियार डिजाइनर के अनुसार, 1945 के बाद से विखंडन हथियारों की दक्षता में उल्लेखनीय 100 गुना वृद्धि के लिए मुख्य रूप से जिम्मेदार है।[6]


कुछ शुरुआती गैर-चरणबद्ध थर्मोन्यूक्लियर हथियार डिजाइन

प्रारंभिक थर्मोन्यूक्लियर हथियार डिजाइन जैसे जो -4, सोवियत लेयर केक (स्लोइका, Russian: Слойка), यूरेनियम-238 -238 परमाणुओं में विखंडन को प्रेरित करने के लिए बड़ी मात्रा में संलयन का उपयोग किया जो कि कम यूरेनियम बनाते हैं। इन हथियारों में एक विखंडनीय कोर था जो लिथियम 6 ड्यूटेराइड की एक परत से घिरा हुआ था | लिथियम -6 ड्यूटेराइड, बदले में घटिया यूरेनियम की एक परत से घिरा हुआ था। कुछ डिजाइनों (लेयर केक सहित) में इन सामग्रियों की कई वैकल्पिक परतें थीं। सोवियत लेयर केक अमेरिकन अलार्म क्लॉक (परमाणु उपकरण) डिज़ाइन के समान था, जिसे कभी नहीं बनाया गया था, और ब्रिटिश हरा बाँस डिज़ाइन, जिसे बनाया गया था लेकिन कभी परीक्षण नहीं किया गया था।

जब इस प्रकार का बम फटता है, तो अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम या प्लूटोनियम कोर का विखंडन न्यूट्रॉन बनाता है, जिनमें से कुछ लिथियम -6 के परमाणुओं से बचकर निकलते हैं और ट्रिटियम बनाते हैं। कोर में विखंडन द्वारा बनाए गए तापमान पर, ट्रिटियम और ड्यूटेरियम उच्च स्तर के संपीड़न के बिना थर्मोन्यूक्लियर संलयन से गुजर सकते हैं। ट्रिटियम और ड्यूटेरियम का संलयन 14 MeV की ऊर्जा के साथ एक न्यूट्रॉन का उत्पादन करता है - न्यूट्रॉन के 1 MeV की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा जिसने प्रतिक्रिया शुरू की। इस तरह के हथियार में संलयन का मुख्य उद्देश्य ऊर्जा उपज के बजाय उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन का निर्माण है। यह 14 एमईवी न्यूट्रॉन तब यूरेनियम -238 के एक परमाणु से टकराता है, जिससे विखंडन होता है: इस संलयन चरण के बिना, यूरेनियम -238 के एक परमाणु से टकराने वाला मूल 1 मेव न्यूट्रॉन शायद अभी अवशोषित हो गया होगा। यह विखंडन तब ऊर्जा और न्यूट्रॉन भी छोड़ता है, जो फिर शेष लिथियम -6 से अधिक ट्रिटियम बनाते हैं, और इसी तरह एक सतत चक्र में। यूरेनियम -238 के विखंडन से ऊर्जा हथियारों में उपयोगी है: दोनों क्योंकि कम यूरेनियम अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम की तुलना में बहुत सस्ता है और क्योंकि यह महत्वपूर्ण द्रव्यमान (परमाणु) नहीं जा सकता है और इसलिए एक भयावह दुर्घटना में शामिल होने की संभावना कम है।

इस तरह के थर्मोन्यूक्लियर हथियार संलयन से अपनी उपज का 20% तक उत्पादन कर सकते हैं, शेष विखंडन से आ रहा है, और उपज में टीएनटी (4 उड़ जाना) समकक्ष के एक टीएनटी समकक्ष से कम तक सीमित है। जो-4 से 400 किलोटन टीएनटी (1.7 पीजे) निकला। इसकी तुलना में, एक असली हाइड्रोजन बम ज़ार बॉम्बा तक उत्पादन कर सकता है | इसकी उपज का 97% संलयन से उत्पन्न होता है, और इसकी विस्फोटक उपज केवल उपकरण के आकार से सीमित होती है।

गैस वर्धित परमाणु हथियारों का रखरखाव

ट्रिटियम 12.355 वर्षों के आधे जीवन के साथ एक रेडियोधर्मी समस्थानिक है। इसका मुख्य क्षय उत्पाद हीलियम -3 है, जो न्यूट्रॉन कैप्चर के लिए सबसे बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले न्यूक्लाइड्स में से एक है। इसलिए, समय-समय पर हथियार को अपने हीलियम कचरे को बाहर निकाल देना चाहिए और इसकी ट्रिटियम आपूर्ति को रिचार्ज करना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि हथियार की ट्रिटियम आपूर्ति में कोई भी हीलियम -3 हथियार के विस्फोट के दौरान न्यूट्रॉन जहर के रूप में कार्य करेगा, न्यूट्रॉन को अवशोषित करने का मतलब इसके विखंडन ईंधन के नाभिक से टकराना होगा।[7] ट्रिटियम का उत्पादन करना अपेक्षाकृत महंगा है क्योंकि प्रत्येक ट्राइटन - ट्रिटियम न्यूक्लियस (ट्राइटन (भौतिकी)) के उत्पादन के लिए कम से कम एक मुक्त न्यूट्रॉन के उत्पादन की आवश्यकता होती है जिसका उपयोग फीडस्टॉक सामग्री (लिथियम -6, ड्यूटेरियम, या हीलियम -3) पर बमबारी करने के लिए किया जाता है। दरअसल, नुकसान और अक्षमताओं के कारण, उत्पादित प्रत्येक ट्राइटन के लिए आवश्यक मुक्त न्यूट्रॉन की संख्या दो के करीब है (और ट्रिटियम तुरंत क्षय करना शुरू कर देता है, इसलिए संग्रह, भंडारण और उत्पादन सुविधा से हथियारों के क्षेत्र में परिवहन के दौरान नुकसान होता है। .) मुक्त न्यूट्रॉन के उत्पादन के लिए ट्रिटियम उत्पादन सुविधा को समर्पित एक ब्रीडर रिएक्टर या एक कण त्वरक (एक स्पैलेशन लक्ष्य के साथ) के संचालन की आवश्यकता होती है।[8][9]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "Facts about Nuclear Weapons: Boosted Fission Weapons", Indian Scientists Against Nuclear Weapons Archived July 8, 2008, at the Wayback Machine
  2. ↑ Rhodes, Richard, No label or title -- debug: Q105755363, Wikidata Q105755363 – via Internet Archive
  3. ↑ Bethe, Hans A. (28 May 1952). Chuck Hansen (ed.). "थर्मोन्यूक्लियर प्रोग्राम के इतिहास पर ज्ञापन". Federation of American Scientists. Retrieved 19 May 2010.
  4. ↑ "Nuclear Weapon Archive: 12.0 Useful Tables".
  5. ↑ 5.0 5.1 "Nuclear Weapon Archive: 4.3 Fission-Fusion Hybrid Weapons".
  6. ↑ Olivier Coutard (2002). बड़े तकनीकी प्रणालियों का शासन. Taylor & Francis. p. 177. ISBN 9780203016893.
  7. ↑ "Section 6.3.1.2 Nuclear Materials Tritium". High Energy Weapons Archive FAQ. Carey Sublette. Retrieved June 7, 2016.
  8. ↑ "Section 6.3.1.2 Nuclear Materials Tritium". High Energy Weapons Archive FAQ. Carey Sublette. Retrieved June 7, 2016.
  9. ↑ "Section 4.3.1 Fusion Boosted Fission Weapons". High Energy Weapons Archive FAQ. Carey Sublette. Retrieved June 7, 2016.
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