Vytisknout

Ulam – Tellerův princip

Hodnocení uživatelů:  / 0
NejhoršíNejlepší 

 

Představuje technické řešení konstrukce termonukleární zbraně, které znamenalo vývojový a generační skok ve vývoji jaderných zbraní. Takže o co jde. Nejprve pár všeobecně známých faktů. Termonukleární bomba (nazývaná vodíková) je založena na přeměně vodíku v helium pomocí jaderné fúze, čímž napodobuje probíhající výrobu energie ve hvězdách. Při tomto procesu se uvolní větší množství energie než při štěpení uranu. K zažehnutí termonukleární reakce je třeba přerazit (protunelovat) Coulombickou bariéru, což je odpudivá síla mezi jednotlivými atomy, která je dost silná. Jednotlivé atomy se musí dostat tak blízko k sobě, aby přitažlivé jaderné síly převládly nad tou odpudivou. K vytvoření podmínek, které tento jev umožní, potřebujeme energii, v našem případě ve formě tlaku a teploty. Italský fyzik Enrico Fermi už v r. 1941 navrhoval americkému fyzikovi Edwardu Tellerovi, budoucímu vývojovému šéfovi termonukleární bomby, aby jako roznětka pro fúzní reakci v deuteriu byla použita klasická štěpná bomba a tak mohla být vyrobena mnohem účinnější zbraň. O čtyři roky později Fermi uvažoval o tom, že použije magnetické pole ke snížení tepelných ztrát při zažehnutí termonukleární bomby, čím podstatně předběhl svou dobu. Během druhé světové války však vědce zaměstnával především projekt vývoje atomové zbraně. Po skončení druhé světové války se objevily zase pochybnosti, jestli je etické a nutné vyvíjet tak nebezpečnou zbraň. Teller vehementně obhajoval zkonstruování termonukleární bomby a stal se vedoucím celého amerického projektu jejího vývoje, který dostal zelenou poté, co Sověti začátkem padesátých let uskutečnili úspěšnou explozi první sovětské štěpné bomby a v Číně zvítězili komunisté.

Na zapálení fúzní reakce bylo potřeba fúzní palivo rychle ohřát na mimořádně vysokou teplotu. Brzy bylo zřejmé, že jediný způsob, jak toho docílit, je odpálit štěpnou bombu. Také bylo zřejmé, že nejsnadněji se zapálí směs deuteria a tritia. Jenže tritium se volně nevyskytuje a jeho výroba by narušila již běžící program výroby plutonia a byla by velmi drahá. Zkoumala se tedy možnost zapálit čisté deuterium nebo směs deuteria a lithia (deuterid lithia), které by se v bombě při hoření změnilo na tritium. Teller měl úmysl odpálit malou štěpnou bombu při ústí válce se zmraženým deuteriem. Potřeboval k tomu ale nerealistické množství tritia. Koncem roku 1950 navrhl ještě několik variant, ale ani jedna z nich základní problémy neřešila. Fyzik Stanislaw Ulam přišel s řešením, které bylo průlomové a Teller ho dále rozpracoval. Princip Ulam-Teller je tedy následovný:

250px-Teller-Ulam device 3D.svg

 

Štěpná roznětka je umístěna na jednom konci válcového pouzdra, které obsahuje fúzní palivo – deuterid litha-6 (izotopu lithia). Do fůzního paliva je vnořena tyč plutonia. Samotné fúzní palivo obklopuje materiál z uranu nebo wolframu jako tamper. Vnější vrstva od tamperu až ke stěně pouzdra je vyplněna plastickou pěnou, která působením rentgenového záření ze štěpné bomby, shoří a změní se na horké plazma. Plazma se začne vypařovat a vytvoří velký tlak působící dovnitř směrem na fúzní palivo. Plutonium tlakem vybuchne jako druhá štěpná bomba a tím vytvoří jakýsi tlakový svěrák fúzního paliva. Tato exploze zahřeje stlačené palivo na teplotu potřebnou pro zapálení fúzní reakce. Fúzní nálož vzplane směrem ven.

 Článek je doplněním prezentace Vývojové trendy JZ umístěné v sekci radiometrie a bakalářské práce Ing. Dušana Trefilíka umístěné v sekci Pracovní (vyžaduje registraci).

 

 

Uživatelské menu