Radiační imploze je princip pulzního stlačování jaderné nálože pomocí rentgenové energie , která se uvolňuje při výbuchu těsně umístěné jaderné zbraně a je přenášena speciálním kanálem (mezistupněm). V tomto případě je komprese prováděna plazmou, do které se plnivo proměňuje při své sublimaci . Radiační imploze se používá v termonukleárních , tedy ve dvoustupňových (dvoufázových) jaderných zbraních [1] .
Termín "radiační imploze" může být také použit ve vztahu k jakémukoli procesu, ve kterém se tok energie elektromagnetického záření k povrchu těla používá k jeho mechanickému stlačení. Studuje se využití této myšlenky pro energetické problémy při řízené inerciální termonukleární fúzi .
Radiační implozi poprvé vyvinuli Klaus Fuchs a John von Neumann v USA jako součást jejich práce na myšlence konstrukce vodíkové bomby nazvané „Classical Super“. V důsledku této práce byla v roce 1946 podána tajná patentová přihláška a tuto informaci později Fuchs v rámci své jaderné špionáže předal Sovětskému svazu . Tato konstrukce však nebyla použita ve finální konfiguraci H-bomby a ani USA, ani SSSR nebyly schopny převést Fuchsovy nápady do skutečné H-bomby. Upravená verze Fuchs-Neumannovy myšlenky byla použita v „George“ zkouškách operace Skleník 8. května 1951.
Ve spolupráci se skupinou Edwarda Tellera v Los Alamos Laboratory na možných možnostech vytvoření vodíkové bomby v lednu 1951 [2] Stanislav Ulam předložil myšlenku využít hydrodynamickou rázovou vlnu jaderné zbraně ke stlačení další části štěpný materiál na neuvěřitelnou hustotu, aby se zvýšil výtěžek jaderného výbuchu na několik megatun, tedy myšlenka dvoustupňové jaderné bomby. Později si uvědomil, že stejný přístup lze použít k zahájení termonukleární reakce. Předložil nápad Edwardu Tellerovi , který si rychle uvědomil, že místo mechanické rázové vlny jaderného výbuchu by bylo mnohem rychlejší a efektivnější použít ke kompresi rentgenové paprsky , uvolněné z jaderného výbuchu. Tato kombinace nápadů byla později nazývána Teller-Ulam schéma .
První experimentální termonukleární zařízení založené na tomto principu bylo testováno 1. listopadu 1952 ( Evie Mike test ).
V SSSR bylo podobné schéma nezávisle vyvinuto v roce 1955 a také vytvořilo základ pro technologii termonukleárních zbraní (produkt RDS-37 ). Zároveň byl významný vědecký přínos Viktora Davidenka , Andreje Sacharova a Jakova Zel'doviče [1] [3] .
Většina energie z výbuchu atomové bomby se uvolňuje ve formě rentgenového záření . Emisní spektrum se zhruba shoduje se spektrem černého tělesa při teplotě 50 000 000 Kelvinů (o něco více než třikrát vyšší než teplota v jádru Slunce – 15 milionů K). Amplituda může být reprezentována jako lichoběžníkový puls s dobou náběhu 1 mikrosekundu, 1 mikrosekundou plató a 1 mikrosekundou dobou poklesu. U 30kilotunové atomové bomby je celková energie rentgenového záření 100 terajoulů .
Ve schématu Teller-Ulam se objekt, který je vystaven záření, nazývá "sekundární stupeň". Objekt obsahuje fúzní palivo, jako je lithium hydrid , a jeho vnější plášť je vyroben z materiálu nepropustného pro rentgenové záření, jako je olovo nebo uran-238.
Pro přenos rentgenového záření z povrchu primárního stupně (tedy atomové bomby) na povrch sekundárního stupně se používá systém "rentgenových reflektorů".
Reflektorem je obvykle válec, např. uran. Primární stupeň je umístěn na jednom konci válce a sekundární stupeň je na druhém konci. Vnitřek válce je obvykle vyplněn rentgenově transparentní pěnou, jako je polystyren .
Pojem "reflektor" je matoucí, protože by se mohlo zdát, že zařízení funguje jako zrcadlo pro rentgenové záření. Malá část paprsků je samozřejmě rozptýlena, ale většina přenosu energie probíhá ve dvoustupňovém procesu: „reflektor“ se zahřeje na vysokou teplotu zářením z výbuchu atomové bomby a poté sám vyzáří X -paprsky, které dopadají na sekundární stupeň. Efektivitu tohoto procesu lze zlepšit metodami, které jsou státním tajemstvím .
Některé čínské dokumenty říkají, že čínští vědci použili k vytvoření radiační imploze jinou metodu. Podle těchto dokumentů ve své první termonukleární bombě místo „reflektoru“ pro přenos energie z primárního stupně na sekundární použili rentgenovou čočku.
Termín "radiační imploze" znamená, že sekundární stupeň bomby je stlačen radiačním tlakem, ale výpočty ukazují, že ačkoli je tento tlak skutečně vysoký, tlak vyvíjený odpařováním materiálů jej daleko převyšuje. Vnější plášť sekundárního stupně se tak zahřeje, že se začne vypařovat a rozptyluje velkou rychlostí. To vytváří tlak, který je o několik řádů vyšší než jen tlak záření. Radiační imploze v termonukleárních zbraních tedy není nic jiného než implozivní vypařování způsobené radiací.