Implozia de radiații este principiul compresiei în impulsuri a unei sarcini nucleare folosind energie de raze X , care este eliberată în timpul exploziei unei arme nucleare apropiate și este transmisă printr-un canal special (interstage). În acest caz, compresia este efectuată de plasmă, în care umplutura se transformă în timpul sublimării sale . Implozia cu radiații este utilizată în armele termonucleare , adică în arme nucleare în două etape (două faze) [1] .
Termenul „implozie de radiație” poate fi folosit și în legătură cu orice proces în care fluxul de energie de radiație electromagnetică către suprafața unui corp este utilizat pentru a-l comprima mecanic. Se studiază utilizarea acestei idei pentru problemele energetice în fuziunea termonucleară inerțială controlată .
Implozia de radiații a fost dezvoltată pentru prima dată de Klaus Fuchs și John von Neumann în SUA, ca parte a lucrării lor la ideea unei bombe cu hidrogen numită „Super clasic”. Ca urmare a acestei lucrări, în 1946 a fost depusă o cerere de brevet secretă, iar această informație a fost ulterior transmisă de către Fuchs Uniunii Sovietice , ca parte a spionajului său nuclear. Cu toate acestea, acest design nu a fost folosit în configurația finală a bombei H și nici SUA și nici URSS nu au reușit să traducă ideile lui Fuchs într-o adevărată bombă H. O versiune modificată a ideii Fuchs-Neumann a fost folosită în studiile „George” ale Operațiunii Greenhouse din 8 mai 1951.
Lucrând cu grupul lui Edward Teller de la Laboratorul Los Alamos cu privire la posibile opțiuni pentru crearea unei bombe cu hidrogen, în ianuarie 1951 [2] Stanislav Ulam a prezentat ideea de a utiliza unda de șoc hidrodinamică a unei arme nucleare pentru a comprima o altă porțiune de material fisionabil la o densitate incredibilă pentru a crește randamentul unei explozii nucleare la câteva megatoni, adică ideea unei bombe nucleare în două etape. Mai târziu și-a dat seama că aceeași abordare ar putea fi folosită pentru a iniția o reacție termonucleară. I-a prezentat ideea lui Edward Teller , care și-a dat seama rapid că, în loc de unda de șoc mecanic a unei explozii nucleare, ar fi mult mai rapid și mai eficient să folosești raze X , eliberate dintr-o explozie nucleară, pentru a comprima. Această combinație de idei a fost numită mai târziu schema Teller-Ulam .
Primul dispozitiv termonuclear experimental bazat pe acest principiu a fost testat la 1 noiembrie 1952 ( testul Evie Mike ).
În URSS, o schemă similară a fost dezvoltată independent până în 1955 și, de asemenea, a stat la baza tehnologiei armelor termonucleare (produsul RDS-37 ). În același timp, contribuția științifică a lui Viktor Davidenko , Andrei Saharov și Yakov Zel'dovich [1] [3] a fost semnificativă .
Cea mai mare parte a energiei din explozia unei bombe atomice este eliberată sub formă de raze X. Spectrul de emisie coincide aproximativ cu spectrul unui corp negru la o temperatură de 50.000.000 Kelvin (de puțin mai mult de trei ori mai mare decât temperatura din miezul Soarelui - 15 milioane K). Amplitudinea poate fi reprezentată ca un impuls trapezoid cu timp de creștere de 1 microsecundă, platou de 1 microsecundă și timp de cădere de 1 microsecundă. Pentru o bombă atomică de 30 de kilotone, energia totală de raze X este de 100 terajouli .
În schema Teller-Ulam, obiectul care este expus la radiații este numit „etapa secundară”. Obiectul conține combustibil de fuziune, cum ar fi hidrură de litiu , iar învelișul său exterior este realizat dintr-un material impermeabil la raze X, cum ar fi plumbul sau uraniul-238.
Pentru a transfera razele X de la suprafața etapei primare (adică, bomba atomică) la suprafața etapei secundare, se folosește un sistem de „reflectori de raze X”.
Reflectorul este de obicei un cilindru, cum ar fi uraniul. Etapa primară este situată la un capăt al cilindrului, iar treapta secundară se află la celălalt. Interiorul cilindrului este de obicei umplut cu spumă transparentă cu raze X, cum ar fi Styrofoam .
Termenul „reflector” este confuz, deoarece s-ar putea crede că dispozitivul funcționează ca o oglindă pentru raze X. O mică parte a razelor este, desigur, împrăștiată, dar cea mai mare parte a transferului de energie are loc într-un proces în două etape: „reflectorul” este încălzit la o temperatură ridicată de radiația de la explozia bombei atomice și apoi emite el însuși X. -razele, care cad pe stadiul secundar. Eficiența acestui proces poate fi îmbunătățită prin metode care sunt secrete de stat .
Unele documente chineze spun că oamenii de știință chinezi au folosit o metodă diferită pentru a produce implozie cu radiații. Potrivit acestor documente, în prima lor bombă termonucleară, în loc de un „reflector” pentru a transfera energie din stadiul primar în cel secundar, au folosit o lentilă cu raze X.
Termenul „implozie de radiație” implică faptul că treapta secundară a bombei este comprimată de presiunea radiației, dar calculele arată că, deși această presiune este într-adevăr mare, presiunea exercitată de materialele care se evaporă o depășește cu mult. Învelișul exterior al etapei secundare devine atât de fierbinte încât începe să se evapore și se împrăștie cu viteză mare. Acest lucru creează o presiune care este cu câteva ordine de mărime mai mare decât presiunea radiației. Astfel, implozia de radiații în armele termonucleare nu este altceva decât o evaporare implozivă cauzată de radiații.