Thermonukleare Sprengkopfwaffe

Thermonuklearer Sprengkopf, auch als nuklearer Sprengkopf bekannt, thermonukleare (Fusions-) Bombe, die in eine Rakete passt. In den frühen 1950er Jahren hatten sowohl die Vereinigten Staaten als auch die Sowjetunion Atomsprengköpfe entwickelt, die klein und leicht genug für den Raketeneinsatz waren, und in den späten 1950er Jahren hatten beide Länder Interkontinentalraketen (ICBMs) entwickelt, die thermonukleare Sprengköpfe auf der ganzen Welt liefern konnten.

Grundlegendes zweistufiges Design

Ein typischer thermonuklearer Sprengkopf kann gemäß einem zweistufigen Design konstruiert sein, das eine Primärspaltung mit Spaltung oder verstärkter Spaltung (auch als Auslöser bezeichnet) und eine physikalisch separate Komponente, die als Sekundärkomponente bezeichnet wird, aufweist. Sowohl Primär- als auch Sekundärteil sind in einem äußeren Metallgehäuse enthalten. Die Strahlung der Spaltungsexplosion des Primärteils ist enthalten und wird zur Energieübertragung verwendet, um das Sekundärteil zu komprimieren und zu entzünden. Ein Teil der anfänglichen Strahlung der Primärexplosion wird von der Innenfläche des Gehäuses absorbiert, das aus einem Material mit hoher Dichte wie Uran besteht. Die Strahlungsabsorption erwärmt die Innenfläche des Gehäuses und verwandelt es in eine undurchsichtige Grenze heißer Elektronen und Ionen. Die nachfolgende Strahlung von der Primärkapsel ist weitgehend zwischen dieser Grenze und der Außenfläche der Sekundärkapsel begrenzt. Anfängliche, reflektierte und erneut bestrahlte Strahlung, die in diesem Hohlraum eingeschlossen ist, wird von Material geringerer Dichte im Hohlraum absorbiert und in ein heißes Plasma aus Elektronen und Ionenteilchen umgewandelt, die weiterhin Energie aus der eingeschlossenen Strahlung absorbieren. Der Gesamtdruck in der Kavität - die Summe des Beitrags der sehr energetischen Partikel und des im Allgemeinen geringeren Beitrags der Strahlung - wird auf die Schwermetall-Außenhülle der Sekundärkapsel (als Drücker bezeichnet) ausgeübt, wodurch die Sekundärkapsel komprimiert wird.

Typischerweise ist in dem Drücker ein Schmelzmaterial wie Lithium-6-Deuterid enthalten, das eine "Zündkerze" aus explosiv spaltbarem Material (im Allgemeinen Uran-235) in der Mitte umgibt. Da das Spaltprimär eine Explosionsausbeute im Kilotonnenbereich erzeugt, ist die Kompression des Sekundärteils viel größer als dies mit chemisch hochexplosiven Stoffen erreicht werden kann. Die Kompression der Zündkerze führt zu einer Spaltungsexplosion, die Temperaturen erzeugt, die mit denen der Sonne vergleichbar sind, und zu einer reichlichen Zufuhr von Neutronen zur Fusion der umgebenden und jetzt komprimierten thermonuklearen Materialien. Somit sind die Spalt- und Fusionsprozesse, die im Sekundärbereich stattfinden, im Allgemeinen viel effizienter als diejenigen, die im Primärbereich stattfinden.

In einem effizienten, modernen zweistufigen Gerät - wie einem Sprengkopf mit ballistischen Langstreckenraketen - wird der Primärkopf verstärkt, um Volumen und Gewicht zu sparen. Verstärkte Primärfarben in modernen thermonuklearen Waffen enthalten etwa 3 bis 4 kg Plutonium, während weniger anspruchsvolle Designs die doppelte Menge oder mehr verwenden können. Die Sekundärseite enthält typischerweise einen Verbund aus Schmelz- und spaltbaren Materialien, die sorgfältig zugeschnitten sind, um das Verhältnis von Ausbeute zu Gewicht oder Ausbeute zu Volumen des Gefechtskopfs zu maximieren, obwohl es möglich ist, Sekundärteile aus rein spaltbaren oder Schmelzmaterialien zu konstruieren.