От Kartashov Sergey
К All
Дата 20.03.2005 22:56:59
Рубрики Прочее; Современность; Армия;

О разработке ядерного оружия ...

Привествую.

Пролистав "Ядерные испытания СССР" наткнулся на такой факт.

Изначально была принята болле сложная схема ядерного зарада. Плутоневая сфера обжимая взрывом обычного ВВ до критической плотности. Такой подход требовал сложной технологической цепочки: Уран - Обогащение - Ядерный реактор - извлечение плутония - сложная схема подрыва ВВ.

В то время как бомба на основе просто U235 значительно более простая, достаточно лишь извечь нужное количество изотопа из руды. В этом случии ядерные испытания действительно могли быть проведены раньше может быть в и в 48 году. И к 49 году уже можно было иметь несколько зарядов. А в тех условях острешего противостояния это очень существенно.

Понятно что ресурсов мало и оба проекта делать не получиться, так почему же был выбран более сложный ? Ведь информация была как об урановой так и о плутоневой бомбе.
Книга обнозначного ответа не дает ... в остальных источниках что мне попадались то же однозначеного ответа нет.
Кто что думает ?

С Уважением ...
От PK
К Kartashov Sergey (20.03.2005 22:56:59)
Дата 21.03.2005 13:10:08

Ежели владеете буржуйским наречием...




Категорически рекомендую. История создания ЯО - очень подробно, весьма занимательно, хоть и без математики.

Если найдёте перевод - пишите письма :-) Я на немецком читал (могу ПДФ выставить, больше 1000 страниц)
От СанитарЖеня
К Kartashov Sergey (20.03.2005 22:56:59)
Дата 21.03.2005 10:38:53

Re: О разработке

>Изначально была принята болле сложная схема ядерного зарада. Плутоневая сфера обжимая взрывом обычного ВВ до критической плотности. Такой подход требовал сложной технологической цепочки: Уран - Обогащение - Ядерный реактор - извлечение плутония - сложная схема подрыва ВВ.

1. Обогащение для строительства реактора, вообще говоря, не требуется.
2. Реактор существенно более простая конструкция, чем обогатительный завод.
3. Извлечение плутония - выполняется отлаженной химической процедурой.
4. Выбор имплозивного или пушечного типа бомбы обусловлен не типом делящегося вещества, а задачами. У имплозивного типа выше К.П.Д., а пушечная компактнее. То, что у американцев пушечная была на U235, а имплозивная на плутонии - почти случайность.

>В то время как бомба на основе просто U235 значительно более простая, достаточно лишь извечь нужное количество изотопа из руды. В этом случии ядерные испытания действительно могли быть проведены раньше может быть в и в 48 году. И к 49 году уже можно было иметь несколько зарядов. А в тех условях острешего противостояния это очень существенно.

Изотоп - он сам не извлекается.
Варианты:
1. Электромагнитное разделение. Чудовищная энергоемкость. Сперва надо построить ГЭС типа Красноярской, а уж потом циклотроны.
2. Газодиффузионное разделение. Порядка 1000 сложных химических агрегатов, несколько тысяч квалифицированных техников для обслуживания, крайне токсичные вещества.
3. Жидкостная термодиффузия. По энергозатратам несколько меньше (1), по сложности несколько проще (2).
4. Центрифугирование. Реальные схемы к 60-м.
5. Разделение при помощи лазера. Ну, если бы он был в 1945 в СССР...
http://nuclear-weapons.nm.ru/theory/isotopic_enrichment.htm

В общем, выбрана самая быстрая в реализации технология.

>Понятно что ресурсов мало и оба проекта делать не получиться, так почему же был выбран более сложный ? Ведь информация была как об урановой так и о плутоневой бомбе.

Кроме перечисленного - на плутоний нужно меньше урана, чем на U-235. (В природном его 0.7%)

От PK
К СанитарЖеня (21.03.2005 10:38:53)
Дата 21.03.2005 12:55:05

Кстати - линк мёртв.... (-)
От СанитарЖеня
К PK (21.03.2005 12:55:05)
Дата 21.03.2005 13:02:56

Re: Кстати -...

Только что проверил. Жив.
От PK
К СанитарЖеня (21.03.2005 13:02:56)
Дата 21.03.2005 13:12:28

Скажем так, "ожил" ;-)

Спасибо.
От Ертник С. М.
К СанитарЖеня (21.03.2005 10:38:53)
Дата 21.03.2005 12:14:13

Дополню малько...

САС!!!

>1. Обогащение для строительства реактора, вообще говоря, не требуется.
>2. Реактор существенно более простая конструкция, чем обогатительный завод.

Существенно менее материалоемкая. На 1-2 порядка. Более простой ее назвать нельзя. Вспомните проблему с водяным охлаждением, заменой топлилвных элементов, радиоактивностью и извлечением самого плутония. ИМХО отсюда и надо плясать. Даже после войны мы не могли сразу вбухать в строительство столько средств, сколько амеры во время нее. Сравните количество построенных реакторов.

>3. Извлечение плутония - выполняется отлаженной химической процедурой.

Не вполне верно. На момент начала работ хим. свойства плутония не были известны. Другое дело, что такое разделение должно было быть намного более простым, чем разделение изотопов.

>4. Выбор имплозивного или пушечного типа бомбы обусловлен не типом делящегося вещества, а задачами. У имплозивного типа выше К.П.Д., а пушечная компактнее. То, что у американцев пушечная была на U235, а имплозивная на плутонии - почти случайность.

>>В то время как бомба на основе просто U235 значительно более простая, достаточно лишь извечь нужное количество изотопа из руды. В этом случии ядерные испытания действительно могли быть проведены раньше может быть в и в 48 году. И к 49 году уже можно было иметь несколько зарядов. А в тех условях острешего противостояния это очень существенно.

Не факт. Урана у нас было мало. Едва наскребли на одну загрузку реактора. Африканских копей у нас не было...

>
>Изотоп - он сам не извлекается.
>Варианты:
>1. Электромагнитное разделение. Чудовищная энергоемкость. Сперва надо построить ГЭС типа Красноярской, а уж потом циклотроны.
>2. Газодиффузионное разделение. Порядка 1000 сложных химических агрегатов, несколько тысяч квалифицированных техников для обслуживания, крайне токсичные вещества.
>3. Жидкостная термодиффузия. По энергозатратам несколько меньше (1), по сложности несколько проще (2).
>4. Центрифугирование. Реальные схемы к 60-м.
>5. Разделение при помощи лазера. Ну, если бы он был в 1945 в СССР...

Немцы попытались использовать термодифузию. Без всякого успеха.

> http://nuclear-weapons.nm.ru/theory/isotopic_enrichment.htm

>В общем, выбрана самая быстрая в реализации технология.

Что ставится в несомненную заслугу И.В. Курчатову.

>>Понятно что ресурсов мало и оба проекта делать не получиться, так почему же был выбран более сложный ? Ведь информация была как об урановой так и о плутоневой бомбе.
>
>Кроме перечисленного - на плутоний нужно меньше урана, чем на U-235. (В природном его 0.7%)

Мы вернемся.
От PK
К СанитарЖеня (21.03.2005 10:38:53)
Дата 21.03.2005 11:04:32

Re: О разработке


>1. Обогащение для строительства реактора, вообще говоря, не требуется.

Обогащение урана вполне себе требуется, но в привычном металлургическом виде, а не в изотопном. Тоже далеко не самый простой процесс, учитывая бедность большинствы руд, но необходим для обеих бомб и поэтому на принятие решения не влияет.



>2. Реактор существенно более простая конструкция, чем обогатительный завод.

Изотопно-обогатительный. Не простая. скорее наоборот, теоретически более наукоёмкая :-) Но проще в реализации и дешевле по материалам

>3. Извлечение плутония - выполняется отлаженной химической процедурой.

Отлаженной американцами на тот момент :-/
не такая и простая эта процедура. Но исполнима

>4. Выбор имплозивного или пушечного типа бомбы обусловлен не типом делящегося вещества, а задачами. У имплозивного типа выше К.П.Д., а пушечная компактнее. То, что у американцев пушечная была на U235, а имплозивная на плутонии - почти случайность.

(?) Насколько я помню, "пушечная" бомба на плутонии невозможна именно из-за свойств плутония . Почему американцам и пришлось ломать себе голову, как бы взорвать плутоний, и причём удачно сломать...


>В то время как бомба на основе просто U235 значительно более простая, достаточно лишь извечь нужное количество изотопа из руды.

Как там? "Юпи! Просто добавь воды!"


>В общем, выбрана самая быстрая в реализации технология.

Именно.

>>Понятно что ресурсов мало и оба проекта делать не получиться, так почему же был выбран более сложный ? Ведь информация была как об урановой так и о плутоневой бомбе.

Как более перспективный в аспекте (быстрого) массового производства делящегося материала.

>Кроме перечисленного - на плутоний нужно меньше урана, чем на U-235. (В природном его 0.7%)

Ну, урана надо прибл. столько же :-) меньше надо урановой руды
От tevolga
К Kartashov Sergey (20.03.2005 22:56:59)
Дата 21.03.2005 10:00:11

Re: О разработке

Можно попробовать объяснить это так.

С точки зрения знергетической бомба на плутонии и на уране одинаковая - прмерно 200 мЭв на развал атома.
Для бомбы используется или плутоний 239 или уран 235

Урана 235 примерно 0.7 процента в природной смеси. Разделение в момент создания предполагалось центифугированием(запасной вариант) и газодиффузионный
Газодиффузионный завод сравним по структуре и размерам с современным нефтеперегонным заводом.
Газовая фаза, которая позволяет сделать эти процедуры гексофторид урана - штука посильнее "царской водки", т.е большая проблема с конструкционными материалами такого завода.
Второй момент - самого сырья(урана в любых его проявлениях) в СССР было мало - мы не Америка.

Прутоний получают из практически природного урана которого 99.3 процента в смеси.
Размер котла сравним с обычным цехом завода. Ферми своей котел построил под трибунами стадиона. Разделение очень просто осуществляется химическими методами, давно отработанными и известными.
Пробленмы конечно есть.
Во-первых. Необходима высокая чистота материалов сопровождения (графита).
Во вторых. Необходима наука под названием "физика котла".
В третих. Вопросы связанные с облучением - деградация материалов и опасность для персонала.

Но все эти задачи приходилось бы решать в ЛЮБОМ случае.

Есть еще интересный момент - плутониевая бомба это более наука(вернее это ее следующий шаг) чем урановая.

И наверное самое главное - СССР имел в 45-48 году в общей сложности в пересчете на металл не более тонны- двух урана.(собраных по всей стране, и всей подконтрольной Европе. Несколько раз я писал, что например нефть в Ухте нашли как побочный продукт, бурили совсем для других поисков) Это на все - на науку, эксперименты, разделение, производство испытания, создание запаса....

Так что Курчатов анализируя в том числе и разведданные принЯл единственно верное решение позволяющее хоть как-то уложиться в сроки, который и так сместились примерно на год от планируемых.

С уважением к сообществу.
От ILPetr
К tevolga (21.03.2005 10:00:11)
Дата 21.03.2005 15:32:19

Re: О разработке

>И наверное самое главное - СССР имел в 45-48 году в общей сложности в пересчете на металл не более тонны- двух урана.(собраных по всей стране, и всей подконтрольной Европе.

Крайне сомнительно - уран содержится в гранитах около 1%, в некоторых 5-7% (набережные Невы :-) ). Это, конечно, не половина, как в хороших рудах, но никаких великих проблем с выделением. В конце концов, соли урана входили в вираж для фотографий и продавались в 30-е годы в магазинах, о скупке виража были слова в воспоминаниях отцов-основателей :-) .
От tevolga
К ILPetr (21.03.2005 15:32:19)
Дата 21.03.2005 20:31:55

Re: О разработке

>>И наверное самое главное - СССР имел в 45-48 году в общей сложности в пересчете на металл не более тонны- двух урана.(собраных по всей стране, и всей подконтрольной Европе.
>
>Крайне сомнительно - уран содержится в гранитах около 1%, в некоторых 5-7% (набережные Невы :-) ). Это, конечно, не половина, как в хороших рудах, но никаких великих проблем с выделением.

Тогда почему до сих пор не топят камнями?:-)

В тонне гранита примерно 20-30 г урана, но для извлечения нужного 235 потребуется примерно на 1.5-2 ПОРЯДКА больше энергии, чем потом будет получено из этого урана...

С уважением к сообществу.
От СанитарЖеня
К ILPetr (21.03.2005 15:32:19)
Дата 21.03.2005 16:06:13

Re: О разработке

>>И наверное самое главное - СССР имел в 45-48 году в общей сложности в пересчете на металл не более тонны- двух урана.(собраных по всей стране, и всей подконтрольной Европе.
>
>Крайне сомнительно - уран содержится в гранитах около 1%, в некоторых 5-7% (набережные Невы :-) ). Это, конечно, не половина, как в хороших рудах, но никаких великих проблем с выделением. В конце концов, соли урана входили в вираж для фотографий и продавались в 30-е годы в магазинах, о скупке виража были слова в воспоминаниях отцов-основателей :-) .

По моим сведениям, Ваша оценка завышена по крайней мере в 100 раз.
Таблица 1. Содержание урана, тория и калия в граните, базальте и перидотите

% U. 10-4 Th. 10-4 K
Гранит 3,50 18,00 4,02
Базальт 0,50 3,00 1,24
Перидотит 0,003 0,005 0,38


http://www.science.sakhalin.ru/Geography/DVM/2003/3-2.html
От ILPetr
К СанитарЖеня (21.03.2005 16:06:13)
Дата 22.03.2005 07:09:46

Re: О разработке

>>>И наверное самое главное - СССР имел в 45-48 году в общей сложности в пересчете на металл не более тонны- двух урана.(собраных по всей стране, и всей подконтрольной Европе.
>>
>>Крайне сомнительно - уран содержится в гранитах около 1%, в некоторых 5-7% (набережные Невы :-) ). Это, конечно, не половина, как в хороших рудах, но никаких великих проблем с выделением. В конце концов, соли урана входили в вираж для фотографий и продавались в 30-е годы в магазинах, о скупке виража были слова в воспоминаниях отцов-основателей :-) .
>
>По моим сведениям, Ваша оценка завышена по крайней мере в 100 раз.
>Таблица 1. Содержание урана, тория и калия в граните, базальте и перидотите

> % U. 10-4 Th. 10-4 K
>Гранит 3,50 18,00 4,02
>Базальт 0,50 3,00 1,24
>Перидотит 0,003 0,005 0,38


> http://www.science.sakhalin.ru/Geography/DVM/2003/3-2.html

Ошибка там, весьма распространенная в И-нете - там не проценты укзаны, а доли, т.е. содержание в 100 раз больше :-) .
http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1183867&uri=33.html
А слова о том, что наличного урана только-только хватило на загрузку реактора на техническом языке звучит подругому - "было обеспечено в небходимых количествах" :-)
От ILPetr
К ILPetr (22.03.2005 07:09:46)
Дата 22.03.2005 07:42:21

Сорвалось

> http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1183867&uri=33.html
Читать со слова "Источники".
http://www.lib.vsu.ru/elib/texts/69.pdf
Указано содержание урана в гранитах СССР более килограмма на тонну, это ГОРАЗДО больше 4ррм. И, кроме того, это официальный документ, с сылками, а не И-нетовская трепотня :-) .
От PK
К ILPetr (22.03.2005 07:42:21)
Дата 22.03.2005 13:41:24

Re: Сорвалось



> http://www.lib.vsu.ru/elib/texts/69.pdf
>Указано содержание урана в гранитах СССР более килограмма на тонну, это ГОРАЗДО больше 4ррм. И, кроме того, это официальный документ, с сылками, а не И-нетовская трепотня :-) .

Килограмм на тонну - это не указанные вами 5 проц. или 50 кг..... ошибочка таки в 50 раз....

Еще раз: приведите пример промешленного извлечения урана из гранитов. Что он там есть все знают. А ещё уран в морской воде есть....
От PK
К ILPetr (21.03.2005 15:32:19)
Дата 21.03.2005 15:39:56

Re: О разработке


>Крайне сомнительно - уран содержится в гранитах около 1%, в некоторых 5-7% (набережные Невы :-) ). Это, конечно, не половина, как в хороших рудах, но никаких великих проблем с выделением.

"Содержится в" и "извлекается из" - разные понятия.
Приведите пром. цикл извлечения урана (или его оксида) из гранита, назовите предприятие сиим занимающееся в мире в пром. масштабах (сотни кг в год)
От PK
К Kartashov Sergey (20.03.2005 22:56:59)
Дата 21.03.2005 03:53:46

Прочтите мемуар Лесли Гровса на Милитере.

Многое станет понятно, особенно необходимый индастриальный масштаб работ.

Если вкратце: Разделение двух изотопов урана - намного более трудоёмкий и сложный процесс чем все ступери уран-плутониевого реакторного цикла вместе взятые....
От Игорь Абрамов
К Kartashov Sergey (20.03.2005 22:56:59)
Дата 20.03.2005 23:14:58

Re: О разработке

Вроде как, при наличии реактора, плутоний гораздо
проще добывать, чем выделять U235. Урановую то,
ведь сделали только в 52 ? У Холловея написано, что только
потому, что все это время нарабатывали нужное к-во
урана.
От Kartashov Sergey
К Игорь Абрамов (20.03.2005 23:14:58)
Дата 20.03.2005 23:31:47

А разве для реактора уран не надо обогощать ?

Привествую.

Т.е. те ресурсы что тратили на обогащение (завод строить так или иначе) можно было направить на извлечение U235, и сделали в 52 урановую может только потому, что ресурсы не резиновые или то или то ?

С Уважением ...
От Mike
К Kartashov Sergey (20.03.2005 23:31:47)
Дата 20.03.2005 23:34:46

надо, но не до такой степени, что легче и дешевле (-)
От Kartashov Sergey
К Mike (20.03.2005 23:34:46)
Дата 20.03.2005 23:52:17

А как же тогда остальные звенья ?

Привествую.

Надо строить завод по извлечению плутония, надо плутоний еще изучить как с ним работать. Кроме того нужно время на наработку плутония. Да еще надо реактор построить ну и т.д.

Т.е. вместо решения по сути только одной глобальной проблемы (строительство только завода по извлечению U235), решается сразу масса РАЗНЫХ проблем.
От Паршев
К Kartashov Sergey (20.03.2005 23:52:17)
Дата 21.03.2005 03:33:24

Понимаете,

Уран-235 - это изотоп, химически он от Урана-238 совсем не отличается, а плутоний - совсем другой элемент, его отделить от урана очень просто химическими методами, пусть его и совсем немного, из-за чего сейчас и хотят слаборазвитых лишить реакторов ввобще.
А реактор на недообогащённом уране сделать гораздо проще, чем бомбу на высокообогащенном.
И насчёт сложных схем - не факт, что те схемы ядерных боеприпасов, которые приводятся на плакатах по ГО - являются рабочими.
От Bigfoot
К Паршев (21.03.2005 03:33:24)
Дата 21.03.2005 10:57:18

Замечание. (+)

>его отделить от урана очень просто химическими методами
Совсем не очень просто. И даже весьма непросто, но можно, и уж точно, что гораздо проще, чем разделять изотопы.
От Паршев
К Bigfoot (21.03.2005 10:57:18)
Дата 21.03.2005 12:21:07

Я же не пишу,

что это "мне очень просто". А кому положено - тем не очень сложно.
От Bigfoot
К Паршев (21.03.2005 12:21:07)
Дата 21.03.2005 12:25:59

И кому положено, тоже совсем не просто. (+)

Вы знакомы с процедурой в деталях? Или хотя бы представляете характер различий химсвойств урана и плутония?
От Паршев
К Bigfoot (21.03.2005 12:25:59)
Дата 21.03.2005 12:59:49

Наверное, примерно такой же характер,

как между гольмием и тулием. А в деталях не знаю. Вам надо?
От ILPetr
К Паршев (21.03.2005 12:59:49)
Дата 22.03.2005 13:37:34

Re: Наверное, примерно...

>как между гольмием и тулием. А в деталях не знаю. Вам надо?

Тогда уж ближе неодим-самарий :-) .
Химическое разделение лантаноидов и актиноидов несложная штука, сложно было добиться "стабилизации" плутония - пресечение его излюбленных фазовых переходов, но этот вопрос решили разведданные, наши знали чем его легировать ДО того, как выработали первый отечественный плутоний (алюминий, галлий, индий, таллий). Американцы использовали галлий, наши, вроде как, индий-таллий.
От Bigfoot
К Паршев (21.03.2005 12:59:49)
Дата 21.03.2005 14:06:54

Мне - не надо.(+)

И что, велика разница между ними? ;-) Методы разделения достаточно изощренные, многостадийные, требуют специфических реагентов. Простыми их назвать нельзя.
От Serge1
К Kartashov Sergey (20.03.2005 23:52:17)
Дата 21.03.2005 00:27:15

Re: Цена вопроса

Здраствуйте


>Надо строить завод по извлечению плутония, надо плутоний еще изучить как с ним работать. Кроме того нужно время на наработку плутония. Да еще надо реактор построить ну и т.д.

>Т.е. вместо решения по сути только одной глобальной проблемы (строительство только завода по извлечению U235), решается сразу масса РАЗНЫХ проблем.

Цена вопроса имеет решающеее значение. Оказалось гораздо дешевле работать с плутонием нежели с ураном. Обогащение урана очень сложно и трудно. Вроде даже сейчас Иран вычислили по обогащению урана. Поэтому не разрешают кому попало перерабатывать отходы, содержащие плутоний.
С уважением