Взрывная линза — например, используемая в ядерном оружии — представляет собой узкоспециализированный кумулятивный заряд . В общем, это устройство, состоящее из нескольких взрывных зарядов . Эти заряды располагаются и формируются с целью управления формой проходящей через них волны детонации. Взрывная линза концептуально похожа на оптическую линзу , которая фокусирует световые волны. Заряды, составляющие взрывную линзу, выбираются так, чтобы иметь разные скорости детонации. Чтобы преобразовать сферически расширяющийся волновой фронт в сферически сходящийся, используя только одну границу между составляющими взрывчатыми веществами, форма границы должна быть параболоидом ; аналогично, чтобы преобразовать сферически расходящийся фронт в плоский, форма границы должна быть гиперболоидом и так далее. Несколько границ могут быть использованы для уменьшения аберраций (отклонений от предполагаемой формы) конечного волнового фронта.
Как упоминал Ганс Бете , изобретение взрывного линзового устройства было разработано и внесено Джоном фон Нейманом . [1]
В ядерном оружии массив взрывных линз используется для изменения нескольких приблизительно сферических расходящихся детонационных волн в одну сферическую сходящуюся. Затем сходящаяся волна используется для схлопывания различных оболочек (тампера, отражателя, толкателя и т. д.) и, наконец, сжимает ядро ( ямку ) делящегося материала до быстрого критического состояния. Обычно они изготавливаются из связанного пластиком взрывчатого вещества и инертной вставки, называемой формирователем волн, которая часто представляет собой плотную пену или пластик , хотя могут использоваться и многие другие материалы. Другие, в основном старые взрывные линзы не включают формирователь волн, но используют два типа взрывчатых веществ, которые имеют существенно разные скорости детонации (VoD), которые находятся в диапазоне от 5 до 9 км/с. Использование низко- и высокоскоростных взрывчатых веществ снова приводит к сферической сходящейся детонационной волне для сжатия физического пакета. В оригинальном устройстве Gadget, использованном в тесте Trinity и Fat Man, сброшенном на Нагасаки, в качестве взрывчатого вещества с низким содержанием VoD использовался Baratol , а в качестве быстрого — Composition B , но могут использоваться и другие комбинации. [2]
Иллюстрация слева представляет собой поперечное сечение сегмента многоугольного клина. Клинья соединены вместе, образуя сферическое устройство. Детонатор с взрывающейся перемычкой в крайнем левом углу запускает полусферическую детонационную волну через высокоскоростное внешнее взрывчатое вещество. (Она полусферическая, потому что взрывающаяся перемычка действует как точечный детонатор.) Когда волна передается на точно сформированное внутреннее взрывчатое вещество, образуется новая сферическая волна — с центром на объекте. Успешное функционирование этого устройства зависит от одновременного инициирования волны в каждом сегменте, однородности и точности скорости волны, а также правильности и точности формы интерфейса между двумя взрывчатыми веществами.
В 1944 и 1945 годах в рамках Манхэттенского проекта была проведена серия экспериментов по разработке линз для удовлетворительной имплозии. Одним из важнейших испытаний была серия экспериментов RaLa .
Первоначально использовалась сборка из 32 «точек» (каждая из которых имела пару взрывающихся мостиковых детонаторов).
Позднее была опробована сборка из 92 «точек» с целью получения меньшей сборки с улучшенными характеристиками.
Наконец, с успехом испытания ядерного взрывного устройства Swan , двухточечная сборка стала осуществимой. Swan использовала систему «воздушной линзы» в дополнение к кумулятивным зарядам и стала основой всех последующих проектов США , как ядерных, так и термоядерных, и отличалась малым размером, малым весом и исключительной надежностью и безопасностью, а также использованием наименьшего количества стратегических материалов из всех проектов.
Линзы, использующие альтернативные методы проектирования и создающие плоские выходные сигналы « плоской волны », используются для экспериментов по физике высоких переходных давлений и материаловедению. [3]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )