Взрывная линза , используемая, например, в ядерном оружии , представляет собой узкоспециализированный кумулятивный заряд . В общем, это устройство, состоящее из нескольких зарядов взрывчатого вещества . Эти заряды расположены и сформированы с целью контролировать форму проходящей через них детонационной волны. Взрывная линза концептуально похожа на оптическую линзу , фокусирующую световые волны. Заряды, составляющие линзу взрывчатого вещества, выбираются с разной скоростью 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 превратить сферически расходящийся фронт в плоский, форма границы должна быть гиперболоидом и так далее. Для уменьшения аберраций (отклонений от заданной формы) конечного волнового фронта можно использовать несколько границ .
Как упоминал Ганс Бете , изобретение взрывного линзового устройства было предложено и разработано Джоном фон Нейманом . [1]
В ядерном оружии массив взрывных линз используется для преобразования нескольких расходящихся детонационных волн примерно сферической формы в одну сферическую сходящуюся. Сходящаяся волна затем используется для разрушения различных оболочек (тампера, отражателя, толкателя и т. д.) и, наконец, сжимает ядро ( ямку ) делящегося материала до быстрого критического состояния. Обычно они изготавливаются из взрывчатого вещества, связанного с пластиком, и инертной вставки, называемой волнообразователем, которая часто представляет собой плотную пену или пластик , хотя можно использовать и многие другие материалы. Другие, в основном более старые взрывные линзы, не содержат формирователя волны, а используют два типа взрывчатых веществ, которые имеют существенно разные скорости детонации (СД), находящиеся в диапазоне от 5 до 9 км/с. Использование низко- и высокоскоростной взрывчатки снова приводит к образованию сферической сходящейся детонационной волны, сжимающей физический пакет. В оригинальном устройстве «Гаджет », использованном в испытаниях «Тринити » и «Толстяке» , сброшенном на Нагасаки , использовался Баратол в качестве взрывчатого вещества с низким содержанием VoD, а в качестве быстродействующего — состав B , но можно использовать и другие комбинации. [2]
На рисунке слева показано поперечное сечение сегмента многоугольного клина. Клинья соединяются вместе, образуя сферическое устройство. Детонатор с взрывающейся проволокой в крайнем левом углу вызывает полусферическую детонационную волну через высокоскоростное внешнее взрывчатое вещество. (Он имеет полусферическую форму, поскольку взрывающийся мостик действует как точечный детонатор.) Когда волна передается внутреннему взрывчатому веществу точной формы, образуется новая сферическая волна с центром на объекте. Успешное функционирование этого устройства зависит от одновременного возникновения волны в каждом сегменте, равномерности и точности скорости волны, а также правильности и точности формы границы раздела 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 стала серия экспериментов РаЛа .
Первоначально использовалась 32-точечная сборка (каждая из которых имела по паре взрывающихся проволочных детонаторов).
Позже была опробована сборка из 92 «точек» с целью получить сборку меньшего размера с улучшенными характеристиками.
Наконец, после успеха испытания ядерного взрывного устройства «Свон », двухточечная сборка стала возможной. Свон использовал систему «воздушных линз» в дополнение к кумулятивным зарядам и стал основой всех последующих разработок США , как ядерных, так и термоядерных, и отличался небольшими размерами, легким весом, исключительной надежностью и безопасностью, а также использованием наименьшего количества стратегический материал любого дизайна.
Линзы, использующие альтернативные методы проектирования и производящие плоские волны на выходе, используются для экспериментов по физике высоких переходных процессов и материаловедению. [3]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )