Обновить

Считаем ударную волну ядерного взрыва: простая симуляция на Python по формуле Седова

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение14 мин
Охват и читатели6.2K
Всего голосов 8: ↑7 и ↓1+7
Комментарии13

Комментарии 13

ЗакрепленныеЗакреплённые комментарии

Эти бомбардировки, по мнению ряда историков, были абсолютно избыточными (часть из них считала, что с учётом неизбежности начала Маньчжурской операции СССР Япония и так стояла на грани поражения). 

А по мнению другого ряда историков Япония собиралась биться до последнего. Фанатично преданные императору бойцы (об этом намекают множество бойцов в джунглях давно после окончания войны, да и существование камикадзе также намекает).

И по их мнению уничтожение Хиросимы намекнуло, то так будет и далее с городами Японии и сопротивление бесполезно. А не будь ядерки - Япония бы еще положила на фронте миллион другой своих бойцов (и я молчу сколько тысяч советских, американских бойцов)

И конечно многие не знают и возможно вы , что только одна (!) бомбардировка Токио 10 марта 1945 года положила 100 тыщ мирняка. Думаете они бы прекратились?

Т.е. другой ряд историков считают что намек Хиросимой спас миллионы

Моделировать ядерный взрыв на компьютере звучит как задача из фантастического фильма

Моделирование ядерного взрыва - это моделирование процессов расщепления радиоактивных материалов. Трудность в том, чтобы обеспечить полное расщепление материала. Чтобы радиоактивное вещество не разбросало, и его энергия была полностью использована. Для этого нужны были сложные расчеты на мощных компьютерах.

В тексте прописано, что математическая модель намеренно упрощена, чтобы её можно было запустить на обычном ноутбуке.

А там в принципе далеко не полное расщепление, потому что нейтроны ввиду отсутствия заряда легко покидают зону реакции, плюс там нет и не может быть замедлителя, что ещё делает энергию нейтронов не оптимальной для деления. Для усиления бомб с определённого момента начали использовать термоядерное усиление в простейшем случае представляющее ампулу с дейтерием или дейтерий-тритиевой смесью в центре шарика из крана или плутония, в более сложном случае - это шарик из дейтерида лития. Плюс вокруг сферы делящегося материала делают нейтронное зеркало - карбид вольфрама, бериллий и т.д. с одной стороны, отражает нейтроны, а с другой ещё и ударную волну, обеспечения более равномерное обжатие делящегося материала ударной волной. Ну и в итоге это дошло до полноценных термоядерных зарядов - сначала в виде цистерны с дейтерием, а потом и схемы Теллера-Улама и слойки Сахарова.

Спасибо за дополнение! Всё верно — эффективность расщепления в чисто ядерном заряде ограничена, и пути её повышения в общих чертах известны из открытой литературы. В статье я сознательно ограничился внешней баллистикой ударной волны — углубление в конструкцию заряда это уже совершенно другой уровень, в том числе с точки зрения законодательства.

из крана

из урана

Все попытки увеличить мощность имплозивной схемы сводятся к простому принципу: как можно дольше удержать делящийся материал с той целью, чтобы прореагировало побольше. Есть и теоретический предел - около 1.5 Мт энерговыделения, на практике же было ну максимум 1.2. С той же целью для возникновения начального потока нейтронов и были т.н ёжики из бериллия, а дальше и ампулы с DT (термоядерное бустирование). Все что выше мощностью - это уже двух- и трехфазные боеприпасы, где имплозивная сборка служит только запалом термоядерной реакции.

Впрочем, чтобы рассчитать взрыв чисто как бабах и ударную волну, эти детали необязательно учитывать, а просто принять к сведению основные факторы развития огненного шара. Вот ничего не было а потом у нас внезапно появилась область с огромным давлением и температурой. Потому что она за миллисекунды возникает, а ударная волна движется намного медленнее.

«Спасибо! Последний абзац — это, по сути, лучшее обоснование того, почему модель Седова работает: для ударной волны неважно, как именно выделилась энергия — важно, что она выделилась практически мгновенно в точке, размер которой много меньше радиуса волны. Что и есть условие точечного взрыва из Таблицы 1.»

Для очень мощных зарядов возникают резонные ограничения, обозначенные в статье (зависимость плотности от высотылучистый перенос, ионизация и т. д.).

Но с другой стороны, замедление требует времени, и неуправляемая ядерная реакция с замедлителем будет развиваться, если верить одному учебнику, за время порядка 10^-3 секунд. А это для взрыва слишком долго - устройство успеет разрушиться и вместо взрыва получится хлопок в несколько тонн, в лучшем случае десятков тонн в тротиловом эквиваленте. Реакцию на быстрых нейтронах сознательно делали, чтобы бумкнуло

Точно. Замедлитель в бомбе — это как тормоза: технически работает, но мешает достичь нужной скорости. Поэтому в ядерном заряде сознательно идут на реакцию на быстрых нейтронах — чтобы успеть выделить максимум энергии до разрушения конструкции заряда.

Трудность в том, чтобы обеспечить полное расщепление

Скорее максимально возможном. Насколько известно из литературы, о полном расщеплении точно никто не мечтал. Изначально знали, что к этому даже близко приблизиться не получится

Это как пытаться сжечь полено целиком за одну вспышку искры: даже если пламя очень горячее, часть древесины просто не успеет прогореть. Так и с ядерным зарядом: реакция идёт настолько быстро, что физически не все ядра успевают расщепиться.

Иллюстративный график к комментарию.
Иллюстративный график к комментарию.

Эти бомбардировки, по мнению ряда историков, были абсолютно избыточными (часть из них считала, что с учётом неизбежности начала Маньчжурской операции СССР Япония и так стояла на грани поражения). 

А по мнению другого ряда историков Япония собиралась биться до последнего. Фанатично преданные императору бойцы (об этом намекают множество бойцов в джунглях давно после окончания войны, да и существование камикадзе также намекает).

И по их мнению уничтожение Хиросимы намекнуло, то так будет и далее с городами Японии и сопротивление бесполезно. А не будь ядерки - Япония бы еще положила на фронте миллион другой своих бойцов (и я молчу сколько тысяч советских, американских бойцов)

И конечно многие не знают и возможно вы , что только одна (!) бомбардировка Токио 10 марта 1945 года положила 100 тыщ мирняка. Думаете они бы прекратились?

Т.е. другой ряд историков считают что намек Хиросимой спас миллионы

Вы правы, что это сложный и до сих пор дискуссионный вопрос, как и история с ботинком. Действительно, СССР вступил в войну, выполняя договорённости Ялтинской конференции(см. https://history.state.gov/historicaldocuments/frus1945Malta/d503) лишь в день бомбардировки Нагасаки. Но Япония до бомбардировок уже просила СССР выступить посредником в переговорах с США о мирном урегулировании, см.:https://history.state.gov/historicaldocuments/frus1945Berlinv01/ch11subsubch1

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Публикации