12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

В основе создания РДС-37 и следующих поколений термоядерных зарядов лежат фундаментальные научные представления физики высоких плотностей энергии. Приведем ряд направлений исследований физических процессов, связанных с принципом радиационной имплозии. Этот принцип предполагает:

выход значительной части энергии при взрыве ядерного заряда (первичного модуля) в виде рентгеновского излучения;

транспортировку энергии рентгеновского излучения к термоядерному модулю;

имплозию термоядерного модуля с помощью энергии «доставленного» рентгеновского излучения.

Взрыв ядерного заряда, в котором основная часть энергии выделяется в нейтронно-ядерных реакциях в делящемся веществе, сопровождается трансформацией этой энергии в рентгеновское излучение и тепловую энергию вещества, находящихся в локальном термодинамическом равновесии (а также в кинетическую энергию среды). В веществе осуществляется перенос рентгеновского излучения, которое испускается с поверхности делящегося материала, и далее распространяется внутри внешних областей первичного модуля. Этот механизм существенно зависит от фундаментальных характеристик — пробегов взаимодействия рентгеновских квантов с веществом. Для веществ типа урана определяющее значение имеют процессы фотопоглощения и дискретно-дискретные переходы.

Исследования этой стадии процесса в течение десятилетий проводились как в рамках приближения лучистой теплопроводности, так и в рамках спектральной кинетики. В РФЯЦ-ВНИИЭФ был создан целый ряд физико-математических моделей радиационной газодинамики, которые адаптировались к вычислительным возможностям своего времени. В настоящее время используются 3D-модели в приближении лучистой теплопроводности и 2D-модели на основе спектрального кинетического уравнения переноса излучения, объединенные с уравнениями газодинамики.

Работы по расчету пробегов излучения в различных средах в течение длительного времени выполнялись по заданиям ВНИИЭФ в Институте прикладной математики Академии наук. Сейчас применительно к новым вычислительным возможностям в РФЯЦ-ВНИИЭФ созданы прецизионные программы вычисления спектральных пробегов излучения для различных веществ и условий, а также алгоритмы вычисления групповых и усредненных пробегов в соответствии с потребностями моделей радиационной газодинамики.

Исследования процессов радиационной газодинамики позволили осуществить управление переносом рентгеновского излучения внутри первичного модуля и резко повысить качество модулей как источников энергии для радиационной имплозии, что было исключительно важно для практики.

Вторая часть принципа радиационной имплозии, в основном, связана с исследованиями в моделях радиационной газодинамики процессов отражения и прохождения рентгеновского излучения через слоистые конфигурации различных материалов, часто представляющих собой многоэлементные геометрические фигуры со сложной динамикой. Практическим результатом этих исследований являлось определение количества энергии, поступающей для радиационной имплозии термоядерных модулей. Если на первой стадии основное требование предполагает максимизацию количества энергии рентгеновского излучения, выходящего из первичного модуля, то на второй стадии таким требованием является минимизация потерь энергии.

Третья часть принципа радиационной имплозии связана с исследованиями трансформации энергии рентгеновского излучения в поле давления, обжимающего термоядерный модуль. Это поле является сложным результатом процесса распространения излучения в различных материалах и имеет осесимметричную структуру. Для получения приемлемых результатов сжатия термоядерного модуля необходимо преобразование осесимметричных граничных условий в симметричный характер имплозии. Решение этой задачи требует управления потоками излучения и газодинамическими потоками как высокотемпературной, так и низкотемпературной высокоплотной плазмы, что обеспечивается в рамках 2й-моделей радиационной газодинамики.

Следует отметить, что особенности «граничных условий» таковы, что имплозия термоядерного модуля может быть как относительно устойчивой, так и неустойчивой. Существуют важные практические приложения, когда процессы имеют трехмерный характер, и в этих целях в РФЯЦ-ВНИИЭФ развиты 30-модели радиационной газодинамики.

Основную роль в решении этих проблем играют методы физико-математического моделирования, что определяется особенностями информации, полученной при испытаниях термоядерных зарядов. Крупнейшим экспериментальным результатом явилось определение «зон устойчивости» радиационной имплозии термоядерных модулей, а также определение физических факторов, выводящих за пределы этих зон.

Подчеркнем, что реализация принципа радиационной имплозии представляет собой выдающийся пример того, как фундаментальная научная дисциплина обеспечила проектирование конструкций, в которых переплелись сложнейшие физические процессы, в отношении ключевых параметров которых экспериментальные данные были ограничены. Колоссальные практические достижения, полученные на основе радиационной газодинамики, сделали нас, безусловно, лидерами в этой области, по крайней мере, на одном уровне с исследованиями в США.

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

Сферическая камера мощной лазерной установки «Искра-5»

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

Вид строящегося города, 1956 г.

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

Проспект Мира, 1959 г.

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

Улица Курчатова

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

Улица Харитона

Похожие книги из библиотеки

Средний танк «Центурион»

В 1943 году британский генеральный штаб разработал тактико-технические требования к крейсерскому танку, способному бороться с новейшими представителями немецкого бронированного «зверинца». Толщина лобовой брони перспективной машины задавалась не менее 5 дюймов (125 мм) и определялась пробивной способностью снаряда 88-мм немецкой пушки. Толщина бортов должна была составлять 60% от лобовой брони. Предполагалось, что форма днища корпуса уменьшит поражающее действие противотанковых мин. Ходовую часть планировалось прикрыть фальшбортами для защиты от фаустпатронов. Кроме того, конструкторам предписывалось установить бензиновый двигатель «Метеор» — танковый вариант знаменитого авиационного мотора «Мерлин», которым оснащались легендарные «спитфайры». Танковая пушка в обязательном порядке должна была поражать «тигры», а в боекомплект— входить бронебойные подкалиберные снаряды. Подвижности машины на пересеченной местности придавалось большее значение, чем достижению высокой скорости движения по шоссе.

Приложение к журналу «МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР»

«ЯгдТИГР» и другие истребители танков

С первых дней Восточной кампании главной «головной болью» Вермахта стала советская бронетехника, на борьбу с которой гитлеровцы вынуждены были бросить все силы – танки и штурмовые орудия, пехоту и пикирующие бомбардировщики, противотанковую артиллерию и зенитки. Знаменитые «Тигры» и «Пантеры» также создавались в первую очередь как «убийцы» русских танков – не помогло. В итоге немцам пришлось разрабатывать целое семейство специализированных боевых машин – так называемых Jagdpanzer'oв («истребителей танков»), от легких «хетцеров» и средних Jagdpanzer IV до тяжелых «Ягдпантер» и сверхтяжелых «Ягдтигров», по праву считавшихся самой мощной противотанковой САУ Второй Мировой, – по бронированию боевой рубки JagdTiger превосходил даже легендарные «Фердинанды», а его чудовищное 128-мм орудие поражало любую бронетехнику на дистанции до 3 километров! Задуманный как очередное Wunderwaffe («чудо-оружие»), которое должно было изменить ход войны, «Ягдтигр» не оправдал возлагавшихся на него надежд, став такой же избыточной и фактически бесполезной боевой машиной, как и «Королевский Тигр»: «Целей, достойных 128-мм пушки, у противников гитлеровской Германии не было. Из металла же, необходимого для изготовления одного «Ягдтигра», можно было сделать четыре «хетцера» – лучших легких противотанковых САУ времен войны, от которых было куда больше толку!»

Книга о винтовочной кучности

Добро пожаловать в мир винтовочной кучности. Очень здорово наблюдать, как пуля за пулей влетают в одно и то же отверстие в мишени. Этого добивается стрелок на кучность. Идеальной кучности достичь невозможно. В этой книге автор подскажет, как читателю и его оборудованию показывать результаты, настолько близкие к идеалу, насколько позволяет сегодняшнее развитие технологий. Бенчрест стрелка окружает некоторый мистический ореол. Я учу нового стрелка не бояться этого. Техники, используемые для улучшения кучности стрельбы из винтовки, вполне в состоянии освоить практически любой.

Гвардейский крейсер «Красный Кавказ».

Книга посвящена строительству русского флота накануне и в период первой мировой войны. Она повествует о создании и боевых действиях легкого крейсера "Красный Кавказ" (бывший "Адмирал Лазарев") во время Великой Отечественной войны, а также кратко затрагивает историю однотипных кораблей – первых турбинных крейсеров русского флота. Книга является заключительной частью трилогии автора о кораблях, в которую вошли также "Эскадренный миноносец "Новик" и "Линкор "Октябрьская революция"". При подготовке рукописи широко использовались архивные документы и личные воспоминания участников событий – офицеров, старшин и матросов крейсера "Красный Кавказ".