Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
Так как центральные части в оружейном арсенале стареют, следует значительно повысить качество его сопровождения. Поэтому необходимо разрабатывать новые, более сложные методики неразрушающего контроля для оценки изменений, вызванных старением. Вновь разрабатываемые диагностические методики могут обеспечить раннее обнаружение изменений и позволить прогнозировать срок службы центральных частей. Нас интересует несколько вопросов, связанных со старением плутония. К их числу относятся изменения поверхности, вызываемые коррозией, и изменения размеров вследствие возможной фазовой нестабильности. Кроме того, плутоний претерпевает постоянный радиоактивный распад, в процессе которого он сам испытывает превращение. Радиоактивный распад ведет к изменению химического состава за длительный период, а также к постоянному повреждению в результате самооблучения. Чтобы оценить влияние этих сложных факторов на сверхчувствительную решетку плутония, необходимо получить более глубокое фундаментальное представление о плутонии.
Другой важнейшей задачей является производство новых центральных частей из плутония. В США уже 12 лет не производятся резервные плутониевые центральные части на случай войны. Поскольку завод в Роки Флэте уже не функционирует, производство новых центральных частей будет осуществляться в Лос-Аламосе новыми людьми, на новом оборудовании и с использованием некоторых новых технологий. Подтверждение того, что такие центральные части функционально эквивалентны первоначально произведенным и испытанным, является одной из основных задач сопровождения арсенала ядерного оружия.
Когда ядерные испытания были разрешены, мы имели возможность уточнять неясные вопросы в отношении плутония, проводя испытания. Теперь мы сначала должны изучить плутоний, затем испытать его всевозможными разрешенными способами и, наконец, подтвердить характеристики сравнением новых расчетных результатов с результатами, которые хранятся в архивах. Лучшее понимание предполагает обязательный учет влияния микроструктуры на поведение материала. Следовательно, если в физические программы расчета конструкций придется включать модели материалов на уровне микроструктуры, требования к расчетам возрастут на несколько порядков. В связи с таким усложнением исследований поведения материалов в основном и возникла необходимость в реализации Инициативы ускоренных стратегических расчетов (ASCI) Министерства энергетики США.
26
Los Alamos Science Number 26 2000
Исторический обзор
— _ “ *' Комплекс штолен U1A на полигоне Невада (вверху) в настоящее время используется для исследования влияния ударного нагружения на сплавы плутония. Результаты применяются при математическом моделировании процессов имплозии в ядерном оружии. Экспериментальные боксы для проведения таких экспериментов и диагностический бокс (вверху справа) находятся под землей на глубине около 1000 футов
Задача
Технической задачей является поддержание безопасности и надежности оружия в арсенале без проведения ядерных испытаний. Чтобы прогнозировать срок службы существующих центральных частей или вновь их производить с учетом требований безопасности и надежности, потребуется развитие более глубоких представлений о процессах старения плутония и влиянии микроструктуры на его поведение. Для выполнения такой задачи, связанной с сопровождением ядерного арсенала, необходимо соединить воедино результаты углубленного изучения плутония, значительно увеличенные вычислительные мощности и проведение всех разрешенных экспериментов. Для расширения представлений о фундаментальных свойствах плутония по-прежнему необходимо тесно сотрудничать с академическим международным научным сообществом в обла-
сти науки об актиноидах. Несомненно, нужно продолжать привлекать и поддерживать лучших и талантливейших ученых и инженеров следующего поколения.
С политической и общественной точки зрения американское правительство должно сдерживать всех потенциальных противников нашей страны меньшим количеством ядерного оружия. Мы, работающие в ядерных оружейных лабораториях, должны быть способны убедить наших руководителей в том, что оружие, созданное нами и оставленное в арсенале, будет работать надежно, если его когда-либо придется использовать. ¦
Линия формирования импульсов для быстрой передачи энергии от конденсатора к ускорителю
Конденсатор
Пучок
электроно!
Высоковольтные электрические соединения
Ускоритель
RAGE, трехмерный код, разработанный в рамках Инициативы ускоренных научных вычислений ASCI, позволяет моделировать рост неустойчивостей, вызванных ударной волной
DARHT (фото внизу), двухосная рентгеновская установка, сооружаемая в настоящее время в Лос-Аламосе, позволит получать трехмерное цифровое рентгеновское изображение при неядерных гидродинамических испытаниях. Импульсный пучок электронов с энергией 20 МэВ при токе 4 ООО А от мощного ускорителя (диаграмма внизу слева) создает интенсивные рентгеновские импульсы наносекундной длительности, которые обеспечивают получение изображений детонации и имплозии с очень высоким разрешением. Национальная установка зажигания NIF в Ливерморской национальной лаборатории им.Лоуренса позволит получать высокие плотности энергии, перекрывающие плотности энергии, которые создаются в ядерном оружии, и со временем будет использоваться для обжатия небольших капсул для синтеза. Импульсный ускоритель Z в Сандийских национальных лабораториях, самый мощный в мире лабораторный источник рентгеновского излучения, в настоящее время используется для изучения свойств материалов и явлений переноса излучения при очень высоких плотностях и температурах
