Eksplosiv linse - Explosive lens
En eksplosiv linse - som for eksempel brukt i atomvåpen - er en høyt spesialisert formet ladning . Generelt er det en enhet som består av flere eksplosive ladninger . Disse ladningene er arrangert og dannet med den hensikt å kontrollere formen på detonasjonsbølgen som passerer gjennom dem. Den eksplosive linsen er konseptuelt lik en optisk linse , som fokuserer lysbølger. Ladningene som utgjør den eksplosive linsen er valgt for å ha forskjellige detonasjonshastigheter. For å konvertere en sfærisk ekspanderende bølgefront til en sfærisk konvergerende ved hjelp av bare en grense mellom de eksplosive bestanddelene, må grenseformen være en paraboloid ; på samme måte, for å konvertere en sfærisk divergerende front til en flat, må grenseformen være en hyperboloid , og så videre. Flere grenser kan brukes for å redusere avvik (avvik fra tiltenkt form) av den endelige bølgefronten.
Oppfinnelse
Som nevnt av Hans Bethe , ble oppfinnelsen av den eksplosive linseenheten bidratt og designet av John von Neumann
Bruk i atomvåpen
I et atomvåpen brukes en rekke eksplosive linser for å endre de tilnærmet sfæriske divergerende detonasjonsbølgene til en enkelt sfærisk konvergerende. Den konvergerende bølgen brukes deretter til å kollapse de forskjellige skallene (sabotasje, reflektor, pusher, etc.) og komprimerer til slutt kjernen ( gropen ) av spaltbart materiale til en kritisk tilstand. De er vanligvis bearbeidet av et plastbundet eksplosiv og en inert innsats, kalt en bølgeformer, som ofte er et tett skum eller plast , selv om mange andre materialer kan brukes. Andre, hovedsakelig eldre eksplosive linser inkluderer ikke en bølgeformer, men bruker to eksplosive typer som har vesentlig forskjellige detonasjonshastigheter (VoD), som er i området fra 5 til 9 km/s. Bruken av lav- og høyhastighetssprengstoffene resulterer igjen i en sfærisk konvergerende detonasjonsbølge for å komprimere fysikkpakken. Den originale gadgetenheten som ble brukt i Trinity-testen og Fat Man droppet Nagasaki brukte Baratol som lav-VoD-eksplosivet og komposisjon B som hurtig, men andre kombinasjoner kan brukes.
Illustrasjonen til venstre representerer et tverrsnitt gjennom et segment av en polygonal kile. Kilene er montert sammen for å danne en sfærisk enhet. Den eksploderende brotråd-detonator ved den utløser helt til venstre en halvkuleformet detonasjonsbølgen gjennom med høy hastighet ytre sprengstoff. (Den er halvkuleformet fordi eksploderende brotråd fungerer som en punkt-detonator.) Når bølgen overføres til det presist formede indre eksplosivet, dannes en ny sfærisk bølge-sentrert på objektet. Den vellykkede funksjonen til denne enheten er avhengig av samtidig initiering av bølgen i hvert segment, ensartethet og presisjon i hastigheten på bølgen, og korrekthet og nøyaktighet i form av grensesnittet mellom de to eksplosivene.
En serie eksperimenter ble utført i 1944 og 1945 under Manhattan -prosjektet for å utvikle linsene for en tilfredsstillende implosjon. En av de viktigste testene var serien RaLa Experiments .
Opprinnelig ble det brukt en 32 "punkt" forsamling (som hver hadde et par detonatorer som eksploderte bridgewire).
Senere ble en 92 "punkt" forsamling prøvd, med det formål å få en mindre forsamling med forbedret ytelse.
Til slutt, med suksessen til Swan -enheten, ble en to -punkts samling mulig. Swan brukte et "luftlinse" -system i tillegg til formede ladninger og ble grunnlaget for alle amerikanske etterfølgerdesigner, både kjernefysiske og termonukleære, og inneholdt liten størrelse, lett vekt og eksepsjonell pålitelighet og sikkerhet, i tillegg til å bruke minst mulig mengde strategiske materialer av enhver design.
Andre bruksområder
Linser som bruker alternative designteknikker og produserer flate "plane wave" -utganger, brukes til fysiske og materialvitenskapelige eksperimenter med høyt forbigående trykk.