Фотонна бомба

Фотонна бомба, яка складається з алюмінієвого корпусу, свинцевого корпусу, оболонки з урану U-238, вибухової речовини (наприклад шару тротилу або іншої), з берилієвого рефлектора, плутонію, детонаторів, оболонки з дейтериду літію, кадмієво-свинцевих кілець, які гальмують яде рну реакцію, яка відрізняється тим, що як вибуховий матеріал використовується антиводень і гелій-4, які при вибуху дають основну частину вибухової енергії, при цьому виділяється теплова енергія, ударна енергія, енергія випромінювання, а також додатково вводять лазерну пастку, яка утримує твердий антиводень в центрі пристрою, систему керування лазерами, урановий каркас, на якому кріпляться лазери, а також систему живлен Корисна модель відноситься до військового виробництва, а саме термоядерних бомб, що забезпечує оборону держави. Відомі атомна, ядерна, термоядерна бомби, які використовуються у військових арсеналах США, Росії, Великобританії, Франції, Китаю та інших держав. Відомі пристрої - воднева бомба тип зброї масового ураження, руйнуюча сила якого базується на використанні енергії реакції ядерного синтезу легких елементів в більш важкі (наприклад, синтезу двох ядер атомів дейтерію (важкого водню) в одно ядро атома гелію, при якій виділяється колосальна кількість енергії. Воднева бомба, яка діє по принципу ТеллераУлама, складається із двох ступеней: тригера і контейнера з термоядерним паливом. Тригер - це невеликий плутонієвий ядерний заряд з термоядерним підсилювачем потужністю в декілька кілотонн. Задача тригера - створити необхідні умови для розпалення термоядерної реакції - високу температуру і тиск. Контейнер з термоядерним паливом - основний елемент бомби. Він виготовлений із урану238-речовина, розпадається під дією швидких нейтронів (14,1 МеВ), які виділяються при реакції синтезу і поглинаючим повільні нейтрони. Може бути виготовлений із свинцю. Контейнер покривається шаром нейтронного поглинача (сполук бора) для попередження передчасного розігріву термоядерного палива потоком нейтронів від тригера, що може помішати його ефективному стиску. В контейнері знаходиться термоядерне паливо дейтерід літію-6 і розташований по осі контейнера плутонієвий стержень, який грає роль запалу термоядерної реакції. Розташований співвісно тригер і контейнер заливають спеціальним пластиком, який проводить випромінення від тригера до контейнера, і поміщають в корпус бомби, виготовлений із сталі або алюмінію [1]. Термоядерна бомба Сахарова-ЛаврентєваГінзбурга-Зельдовича складається із шарів розчіпляючого матеріалу плутоній (уран-235) з шарами палива синтезу дейтеріда літію з тритієм. При цьому використовувались рентгенівське випромінення реакції ділення для стиску дейтеріда літію перед синтезом ("променева імплозія"). Подальший розвиток цієї ідеї підтвердив практичну відсутність принципових обмежень на потужність термоядерних зарядів [1]. Недоліком такої бомби є те, що термоядерна бомба має меншу потужність в порівнянні з фотонною бомбою. І фотонну бомбу можна використати для руйнування великих метеоритів та астероїдів, які можуть зіштовхнутись з Землею і завдати її шкоди. За прототип приймається останній аналог. В основу винаходу покладається завдання збільшити потужність термоядерної бомби в 100-1000 раз. В фотонній бомбі основна вибухова речовина 4 є антиводень і гелій 2 He , при взаємодії яких ця енергія в 100-1000 раз більша від термоядерної, (19) UA (11) 63707 (13) U 4 ня пристрою, при цьому 2 He (ізотоп гелію-4) утворюється при термоядерній реакції. 3 63707 4 якщо використовувати стільки ж речовини по масі. З одного кубічного сантиметра антиводню при взаємодії з гелієм 4 2 He 4 2 He , який утворюється при термоядерній реакції і знаходиться в іншій сфері, яка покриває лазерну пастку. І подається в цю пастку під високим тиском, в тій кількості, яка необхідна для повної анігіляції антиводню, який знаходиться в лазерній пастці. При анігіляції проходять наступні реакції [5]. В роботі [5] розглядається приклад, зв’язаний з дослідженням амплітуди народження лептонних пар в анігіляції повільних антипротонів в дейтерії, тобто процес p  d  eiei  ns (тут n s - нейтрон"наглядач"). Інтерес до цієї реакції обумовлений, головним чином, тим, що знання амплітуди елементарного процесу p  p  ei  ei (  p  протон, зв’язаний в ядрі), фактично, фактично еквівалентно дослідженню електромагнітного форфактора протона в нефізичній області, тобто 2, 2 q  4 m де q - чотирьохмірний імпульс систе  i i ми e e , m - маса нуклона. Амплітуда такого процесу відповідає нескінченому ряду діаграм на фіг. 2а, в яких між двома послідовними p  p  - перерозсіюваннями протон дейтрона пересіюється на нейтроні. В простішому з них-діаграму імпульсного наближення (полюсну діаграму) входять наступні вирази (амплітуда віртуального процесу pd  in ) :   M0  d ps  Gu , (1) Тут d ps  - хвильова функція дейтрона; p s - імпульс нейтрона-спектора; Gu - амплі туда анігіляції p  p  i при енергії u , тобто формфактор. Величини u : k  p   p u s 4  m 2 s 2 p  s    s   , (2) m m відповідає u  q2  2  m , тобто повній енергії системи eiei за виключенням двох нуклонних мас ( k - імпульс налітаючого протона) sз , (3) 4 m  - кінетична енергія центра мас вільних p і можна одержати енергію еквівалентну 9  1016 Дж. Для одержання антиводню можна використовувати прискорювачі і накопичувальні кільця і ще інший метод, запропонований в роботі [7]. В яких з антипротонів і позитронів можна одержати антиводень. За допомогою лазерного охолодження можна антиводень сконцентрувати в лазерній пастці. Схема лазерної пастки подається (фіг. 1): береться n-на кількість лазерів, які монтуються в сферу (матеріал сфери підбирається так, щоб в прозорий, вогнетривкий, міцний і вибуховий при певній температурі). За допомогою лазерної пастки, охолоджений до температури 3 °К і менше, антиводень знаходиться в центрі лазерної пастки. Для анігіляції антиводню використовують гелій k  p  2  p ,  d - енергія зв'язку дейтрона. В роботах [3, 6], використовуючи метод додавання фейманівських діаграм з урахуванням проміжних перерозсіювань, було показано, що амплі туда переходу pd  in , відповідає сумі всіх діаграм на фіг. 2, буде рівна   M  M0  M1  M2    d ps  G  (4) Порівняння формул (1) і (4) показує, що додавання до полюсної діаграми фіг. 2.а нескінченого ряду діаграм (дві діаграми із цього ряду показані на фіг. 2.б) приводять до нетривіального результату. Сума всіх діаграм фіг. 3 співпадає з полюсною діаграмою фіг. 2.а, але зсунутим в порівнянні з (1) аргументом формфактора G . Замість формфактора Gu , якому відповідає анігіляція p  p  i і який залежить від енергії u , здатній приймати підпорогові значення, в результат входить цей же формфактор при енергії  , який відповідає анігіляції на вільному протоні. Перерозсіювання, яке враховується, як би виштовхує енер гію в системі p p із-під порогу. При виводі формули (4) використовувалась та обставина, що взаємодія p p в початковому стані, який визначає амплітуду p p  eiei і формфактор p p  i (фіг. 3), дається тією ж динамікою, що і p p - перерозсіювання в середині дейтрона. Амплітуда t на pp фіг. 2 і 3 і та же амплітуда. Діаграми, описують анігіляцію p p  eiei , t p p - амплітуда пружного p p - розсіювання, яка входить також і в діаграми 2. Зупинимося ще на одному процесі - взаємодії p з ядром He4 . Виконаний на LEAR експеримент [2, 4], включає виміри повних перерізів і взаємодію заряджених частинок [2] вимірювання відносної ймовірності виходу 3 He в 4 He - взаємодії [4]. Великий інтерес представляють також нові експериментальні дані по виході складних частинок   , , K 0 в анігіляції антипротонів в складних ядрах [9]. Ці виходи є значно більшими (в декілька раз), чим в анігіляції на протоні. Пристрій пояснюється кресленнями фіг. 1-4. На фіг. 1 показана схема лазерної пастки, а на фіг. 2а і 2б показано метод додавання фейнманівських діаграм з урахуванням проміжних перерозсіювань. На фіг. 3а і 3б показані фейнманівські діаграми, які визначають амплітуду p p  eiei і формфактор p p   . На фіг. 4 показане схема фотонної бомби і її компоненти. На основі викладеної теорії можна створити фотонну бомбу, яка буде складатися з таких елементів: 5 1) алюмінієвий корпус; 2) свинцевий корпус; 3) оболонка з урану U-238; 4) вибухова оболонка (тротил); 5) берилієвий рефлектор; 6) детонатори; 7) лазерна пастка; 8) твердий антиводень; 9) заряд з плутонію; 10) оболонка з дейтериду літію 6 Li2 H ; 3 1 11) система керування лазерами; 12) кадмієво-свинцеві кільця, які гальмують ядерну реакцію; 13) система керування детонаторами; 14) лазери; 15) система живлення пристрою; 16) урановий каркас з отворами, на якому кріпляться лазери; 17) шар чистого бору. 18) заглушки з чистого бору, які закривають отвори в урановому каркасі і при ядерних реакціях n10 B7 Li    2,72 МеВ , 5 3 p7 Li4 He  4 He  22,1МеВ 3 2 2 4 перетворюються в 2 He (гелій-4), коли відбувається реакція синтезу в зоні 10, 19) полістирольна радіаційна зона. Принцип дії фотонної бомби. При запалені детонаторів вибухає тротилова оболонка. Після того, як розплавляться кадмієво-свинцеві кільця в зоні 9 239 стискується плутоній 94 Pu і виникає ядерна реакція поділу плутонію. При діленні плутонію виникає енергія близько 200 МеВ. Ця енергія складається з кінетичної енергії осколків ділення - 162 МеВ, кінетичної енергії нейтронів ділення - 5 МеВ, енергії гамма випромінення, яке супроводжує захват нейтронів - 10 МеВ, енергія гамма-випромінення продуктів ділення - 6 МеВ, енергія  -випромінення продуктів ділення - 6 МеВ, енергія, яка виноситься нейтрино - 11 МеВ. На нейтрони діють гамма кванти і відбувається реакція   n  p  i , при якій утворюється протон і пі-мезон. М’які рентгенівські промені і гамма кванти, які утворюються при поділі плутонію і взаємодії швидких електронів з берилієм, стискують дейтерид літію 6 Li2 H . На дейтерид літію діють нейтрони, які 3 1 взаємодіють з 6 Li2 H і утворюють з 6 Li тритій 3 H 3 1 3 1 n6 Li2 H3 H 4 He  E . 3 1 1 2 Дейтерій взаємодіє з тритієм і літієм і при цьому виділяється велика енергія 2 3 4 1H 1H2 He  n  17,6 МеВ , 2 6 4 4 1H 3 Li2 He  2 He  22,4 МеВ і т.д. Шар чистого бору В (17) служить для того, щоб захистити дейтерид літію від перегріву при цьому відбувається ядерна реакція n10 B7 Li    2,79 МеВ , 5 3 63707 6 і утворюється 7 Li , який потім при реакції син3 тезу взаємодіє з протоном p7 Li4 He  4 He  17,5 МеВ . 3 2 2 При ядерному вибуху виникає висока температура і високий тиск, відповідно: десь біля 5  107 градусів по Кельвіну і 1000 атмосфер. Швидкі нейтрони і протони проходять через отвори в урановому каркасі (16) і взаємодіють з антиводнем, а потім з антиводнем, який знаходиться в центрі лазерної пастки і який непровзаємодіяв з протонами і нейтронами, взаємодіють швидкі ядра гелію 4 2 He , які також проходять через отвори в 4 урановому каркасі. При взаємодії гелію 2 He і протонів з антиводнем проходять анігіляційні процеси, які описані вище. Переріз взаємодії антипротона з зв'язаним протоном становить 240 мілібари, а для зв'язаного нейтрона 200 мілібарн при енергії антипротона -46,8 МеВ і при зменшені енергії антипротона збільшується [7]. По занижених підрахунках у взаємодію вступає десь біля 10 % антиводню, який взаємодіє з нейтронами і протонами, енергія, 4 яких становить 14,1 МеВ і з гелієм 2 He , який має енергію 3,5 МеВ. В кращому випадку в анігіляційну реакцію вступає 10-100 % антиводню. Весь процес ядерних реакцій в бомбі триває сотні наносекунд. Запропонована бомба технічно може бути виготовлена, тому що може бути виготовлена з відомих матеріалів за відомими технологіями. Застосування фотонної бомби забезпечує стратегічну перевагу у війні і вирішення військового конфлікту на свою користь. А також може застосовуватись при знищені космічних об'єктів-великих метеоритів та астероїдів, які можуть зіштовхнутися із Землею або змінити орбіту її руху. Джерела інформації: 1. http://ru.wikipedia.org./Термоядерное оружие 2 Balestra F., Batusov Yu. A., Bendiscioli G., e.a. //Proceedings of the VII Eur. Symp. Antiproton interactions, Durham, 1981, p. 251-258. Mul. Phys.1986, Vol. А452 p. 573-590; Phys. Lett. 1985. В 165. p.265-269. 3. Dalkarov O. D., Kolybanov V. M., Ksenzov V. G. // Nucl. Phys. A. 1983. Vol. 397, p. 498-518. 4. Батусов Ю. А.., и др. //Краткие сообщения ОИЯИ № 6-85, Дубна, 1985, с. 11-26. 5. Далькаров О. Д., Карманов О. А. "Взаимодействие антипротонов низких энергий с ядрами". // ФЭЧАЯ, 1987, Т. 18, с. 1399-1439. 6. Далькаров О. Д., Кзензов В. Г. // ЯФ, 1980, Т. 32, с. 1439-1453. 7. Грэхем Коллинз "Получение холодного антивещества".// "В мире науки", 2005, № 9. 8. Фрауэнфельд Г. " Субатомная физика", М.: Мир, 1979, с. 736. 9. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. "Справочное руководство по физике. Для поступающих в вузы и для самообразования" - М.: "Наука", 1989, 576 с. 7 63707 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 63707 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601