Questão:
Como a ogiva termonuclear aumenta com o tamanho?
Shalvenay
2015-02-18 08:05:22 UTC
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A Tsar Bomba reuniu uma produção de 50 megatons em um pacote de 2,1 m de diâmetro por 8 m de comprimento. Supondo que a modificação de sabotagem de chumbo não foi usada (o que aumenta o rendimento do projeto do Czar Bomba para 100 megatons), quanto seria a escala de rendimento como uma ogiva termonuclear de múltiplos estágios (suponha que estágios extras sejam adicionados conforme necessário) foi dimensionado para cima, digamos 3,5 m de diâmetro e 20 m de comprimento?

Você provavelmente estaria olhando para a lei do cubo quadrado aqui.
@MontyWild - Acho que sim, mas nesse caso, não jogaria a meu favor? (ou seja, meu pensamento é que o rendimento é proporcional ao volume de material fusível disponível)
Enquanto o 'rendimento' em megatons pode aumentar como cubo-quadrado, o raio da explosão aumenta apenas com a raiz cúbica do rendimento. É por isso que MIRV etc são mais eficientes; 100MT de distribuição de rendimento entre 100 bombas de 1MT causarão muito mais destruição do que uma única bomba de 100MT (a menos que você tenha como alvo bunkers subterrâneos muito profundos).
Dois respostas:
#1
+5
Olek Wojnar
2015-02-19 08:58:54 UTC
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Isenção de responsabilidade: não sou um engenheiro nuclear.

Pelo que li, o projeto de armas nucleares é uma ciência muito complexa. Não acho que você possa descrever de forma confiável uma regra de escala. O que você poderia fazer é olhar alguns dados históricos e extrapolar a partir deles. No entanto, a extrapolação é perigosa ™ e você não deve presumir que algo continuará a ser escalonado da mesma forma que o fez para seus pontos de dados existentes.

Visto que (esperançosamente) provavelmente não obteremos dados empíricos de uma detonação de mais de 50 megatons, a extrapolação é o melhor que podemos fazer. A Wikipedia contém algumas informações que podemos usar para realizar esses cálculos. Eles não listam dimensões, mas listam uma série de massas. Eles também fornecem números de rendimento por massa (6 MT / ton ou 25 TJ / kg teórico, 5,2 MT / ton prático). Com base na página que você citou, a Tsar Bomba teve um rendimento por massa de 8,89 TJ / kg. Isso está claramente significativamente abaixo do máximo teórico. Como acontece com muitos dispositivos de engenharia, é provável que na escala de 50 MT você não consiga alcançar nada próximo da eficiência máxima teórica.

Se você presumir que pode manter esse nível de eficiência para um dispositivo de tamanho maior (e, portanto, uma massa maior), você pode multiplicar 8,89 vezes a massa em kg do dispositivo hipotético e isso daria a você um WAG razoável em relação ao rendimento. Eu imagino que sua eficiência continuará diminuindo, então você pode explicar isso arredondando sua resposta para torná-la um pouco mais precisa.

Espero que ajude!

#2
+3
Loren Pechtel
2015-02-19 10:00:09 UTC
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Eu também não sou um engenheiro nuclear, mas aqui estão meus pensamentos sobre isso:

Minha impressão é que você pode ter problemas para escalar uma arma em uma dimensão arbitrária, mas que eles deveriam escalar basicamente linearmente com a massa assumindo uma configuração aceitável da arma.

Na prática, você atinge um tamanho máximo para a sua bomba H com base na energia de entrada disponível e em vários mecanismos que eles tentam manter em segredo. No entanto, para detonar uma bomba H você simplesmente precisa de um fluxo de energia adequado, a fonte desse fluxo de energia é irrelevante. Na prática, é uma bomba de fissão porque nada menos do que isso pode fornecer a energia necessária. No entanto, não há nada sobre a parte de fissão que seja realmente necessário - um detonador de fusão funciona ainda melhor. (Além disso, o estágio de fusão de uma bomba H contém, na verdade, um dispositivo de fissão simplificado em seu coração - há uma haste de Pu-239 lá, depois que o fluxo de energia esmagou as laterais do dispositivo de fusão, então o resultado é esmagado longitudinalmente, transformando a haste em uma massa crítica e disparando o desutrido de lítio triturado.)

Assim, você pode simplesmente empilhar os estágios de fusão das bombas h, um após o outro, o fluxo de energia de um dispara o Próximo. Você também pode organizar vários dispositivos de fusão ao redor do gatilho de fissão. Observe sua configuração para não destruir um estágio antes de ser disparado.



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