水素爆彈

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水素爆彈 (水素爆彈, hydrogen bomb ), 所謂 水爆 (水爆, H-bomb )이란 一般 核爆彈을 起爆劑로 利用해 水素 核融合 을 일으켜 爆發力을 증가시킨 核爆彈 을 말한다. 熱核爆彈 (熱核爆彈, thermonuclear weapon ) 또는 核融合 爆彈 (核融合爆彈)이라고도 한다. [1]

水素 爆彈의 아버지인 에드워드 텔러 (Edward Teller; 1908-2003)는 1952年 스타니스와프 울람 (Stanisław Marcin Ulam; 1909-1984)과 함께 텔러-울람 設計 디자인의 多段階 熱核爆彈을 開發하였다. 이는 1段階 核爆發의 에너지를 2段階 核爆發의 에너지로 增幅시키는 方式이다. [2] 現在는 3段階 核爆彈人 W88 核彈頭 가 實戰配置되어 있다.

最初의 水幅實驗은 1952年 美國의 濕式이, 1953年 蘇聯의 건식이 成功하였으며, 實際로 爆破가 이루어진 水素 爆彈 中 가장 强力한 것은 1961年 蘇聯 의 차르 봄바 이다.

原理 [ 編輯 ]

<nowiki /> 이 部分의 本文은 텔러-울람 設計 입니다.

模樣과 配置 [ 編輯 ]

둥근 圓筒形 이나 回轉 楕圓體 形態의 炭殼 內의 둥근 側이나 윗 焦點에 核分裂 裝置, 卽 原子 爆彈 이 놓여진다. 圓筒 部分 또는 다른 焦點에는 外層에 탬퍼로서 우라늄-238 ( ), 中間層에 核融合 物質로서의 重水素化 리튬 , 中心에 追加的인 核分裂 反應員으로서의 플루토늄-239 ( ) 3層의 物質이 配置된다. 炭殼은 放射線의 反射材로서 機能시키기 爲해 베릴륨 (Be), 우라늄 , 텅스텐 (W) 等이 使用되며, 特히 이 部分에 나 우라늄235 ( )를 두껍게 使用한 것이 3F 爆彈 라고 불리는, 더욱 發生 에너지를 높인 水素爆彈이다. 核融合 部分과 炭殼 사이에는 폴리스티렌 等이 채워진다.

에드워드 텔러와 스타니스와프 울람이 設計한 繡幅의 基本 原理를 담은 模型이다. 그 때의 設計가 只今도 標準的인 繡幅의 基本 設計로 되어 있다. 于先, 圖面의 上部의 核分裂 爆彈(原爆)을 폭발시켜, 그 高溫 高壓을 利用하여 圖面의 下部의 水素 리튬 核物質에 核融合 反應을 일으킨다.

1段階: 原子爆彈의 旗幅과 核分裂에 依한 放射 [ 編輯 ]

原子爆彈이 起爆되면 그 核反應에 依해 放出된 强力한 X線 과 감마선 , 중성자선 이 直接 또는 炭殼의 球面에 反射되어 다른 核融合 部分에 調査된다. 調査된 X船은 核融合 物質 周邊의 스티렌 重合體 等을 瞬間的으로 플라즈마化시켜, 高溫 高壓이 되어 원통부의 中心에 位置하는 3層의 核融合 裝置를 壓縮한다. 우라늄 238이 促進效果로 核融合物質로서의 重水素化 리튬을 中心으로 壓縮한다. 中心部의 點火 플러그인 플루토늄 239度 壓縮되고, 239 Pu가 核分裂 反應을 開始함으로써 中心部에서도 重水素化 리튬을 壓縮한다.

2段階: 核融合 反應 發生 [ 編輯 ]

超高溫·超高密度로 壓縮된 重水素化 리튬은 以後 로슨 條件 을 만족시켜 核融合 反應을 일으킨다. 또한, 核融合에 依해 放出된 高速 中性子가 우라늄 合金制의 탬퍼에 到達하고, 追加의 核分裂 反應도 發生한다. 이러한 反應은 核爆發을 일으킨다. 核融合 裝置를 多段化함으로써, 核出力의 擴大를 圖謀할 수 있다.

核反應物質 [ 編輯 ]

核融合 爆彈의 主要 에너지源이 되는 것은 重水素 와 三重水素 이다. 重水素는 自然의 물속에 1/5000의 比率로 包含되어 있어 抽出이 比較的 容易하며, 三重水素의 原料가 되는 리튬 도 入手가 容易하다. 水爆에서는, 于先 起爆藥으로서의 原子爆彈에 依해 高溫 高壓의 環境을 만들고, 中性子에 依한 우라늄의 反應도 關與해, 重水素와 리튬의 混合物의 核融合을 이끄는 2段階의 方法을 取한다.

重水素와 함께 使用되는 리튬이 原子爆彈에서 發生하는 中性子에 依해 三重水素로 核種 變化하기 때문에, 重水素化 리튬을 使用한 水素爆彈에서는 三重水素는 不必要하게 된다. 리튬의 原子核에 中性子를 맞추면 헬륨-4 ( )와 三重水素의 原子核이 形成된다.

"깨끗한" 水素 爆彈 [3] [4] [ 編輯 ]

水素 融合 反應에서는 分裂 生成物과 같은 多量의 放射能이 發生되지 않으므로 水素 爆彈은 比較的 깨끗하다고 할 수 있지만 , 核分裂 過程에서 나오는 放射能 落塵이 存在하기 때문에 軍에서는 全體 에너지의 50% 未滿이 核分裂 反應에서 나올 때 "깨끗한" 水素爆彈이라고 말한다. 水素 爆彈의 周圍를 우라늄-238 로 싼 超우라늄 爆彈(3F 爆彈)은 繡幅의 融合反應에서 發生하는 高速 中性子에 依해 普通은 悲憤熱誠인 우라늄-238로 分裂反應을 일으키게 함으로써 보다 큰 爆發力과 함께 多量의 放射能을 發生하는 '더러운 水爆'이다.

原爆을 起爆劑로 使用하지 않는 純粹水爆 , 이른바 '깨끗한 水爆'의 硏究가 1952年부터 美國에서 行해졌지만, 1992年 美國은 純粹繡幅의 開發을 事實上 抛棄하고 硏究 데이터를 公開했다. 이는 旗幅에 原爆을 使用하지 않기 때문에 核分裂反應에 依한 放射性 落塵이 生成되지 않고 殘留放射能이 懸隔히 줄어든다는 構造이다. 單, 起爆市의 核反應으로 α, β, γ 및 中性子線 等의 放射線 , 核融合이나 그 불타는 나머지에서 생긴 水素 等의 放射性同位體는 적지 않게 放出된다. 2015年부터 美國 로렌스 리버모어 國立硏究所 에 있는 實驗施設 ' 國立點火施設 '에서 레이저에 依한 核融合이, 또 러시아의 核硏究施設 謁者머스 16 에서는 磁場에 依한 核融合( Z-핀치 方式 )이 各各 硏究되고 있다.

開發 樣相 [ 編輯 ]

現在까지 公式的으로 水素爆彈의 爆發規模試驗에 成功한 나라는 美國 , 러시아(蘇聯) , 英國 , 프랑스 , 中國 , 北韓 의 6個國으로 알려져있으며, 水素彈의 爆發 規模는 리히터 規模 6.1 以上에서 爆發力은 100kt 以上을 基準으로 하는 것으로 알려져있다.

美國 [ 編輯 ]

에드워드 텔러(1958)

작은 規模의 核分裂 爆彈( 原子爆彈 )에 依해 點火되는 水素爆彈이라는 아이디어는 엔리코 페르미 (Enrico Fermi; 1901-1954)가 1941年 9月에 그의 同僚인 에드워드 텔러 (Edward Teller; 1908-2003)에게 처음 提案하였다. [5] 에드워드 텔러는 以後 1942年 브릭스 委員會(Briggs committee)에서 勤務하면서 맨해튼 計劃 에 參加한다. [6] 第2次 世界 大戰 中, 로스 앨러모스 科學硏究所의 理論物理學部門에 所屬되어 核分裂을 利用하는 核爆彈에서 核融合을 利用하는 核爆彈(水素爆彈)으로의 發展이 當然한 手順이라고 强力히 主張한다. [7] 以後 맨해튼 프로젝트에도 함께 參與했던 폴란드 出身의 數學者 스태니슬로 울람(Stanisław Marcin Ulam; 1909-1984)으로부터 原子爆彈의 核分裂 에너지를 核融合의 起爆劑로 쓸 수 있다는 構想을 들은 텔러는 戰爭 後에 水素爆彈의 開發에 拍車를 加하였다. 結局 이른바 ‘텔러-울람’ 設計를 바탕으로 한 最初의 水素爆彈 아이비 마이크 (Ivy Mike)가 完成되었고, 1952年 서태평양 마셜諸島의 에네웨타크 環礁에서 爆發 實驗이 이루어졌다.

1952年 美國의 첫 水素 爆彈 아이비 마이크 實驗

以後 이는 곧 大陸間 彈道 미사일과 潛水艦 發射 彈道 미사일에 裝着할 수 있는 小型 水素 爆彈의 開發로 옮겨 갔다. 1960年代까지 W47 彈頭가 폴라리스 潛水艦 發射 彈道 미사일에 配置되면서 메가톤級 彈頭는 直徑 18인치(0.46m), 무게 720파운드(330kg)로 작아졌고, 1970年代 中盤에는 MIRV 미사일 의 끝에 10個 以上의 彈頭를 裝着할 수 있는 技術을 開發했다. [8]

實技幅 테스트가 있던 爆彈中 가장 크고 强力한 차르 봄바

蘇聯 [9] [ 編輯 ]

1949年에 안드레이 사하로프 (Андре?й Са?харов; 1921-1989)와 비탈리 긴즈부르크 (Вита?лий Ги?нзбург; 1916-2009)가 美國의 '텔러-울람' 設計와는 다른 構成의 '슬로이카'라는 蘇聯 最初의 核融合 設計를 開發하였고, 이는 核分裂性 物質 과 三重水素가 添加된 重水素化 리튬 核融合 燃料를 번갈아 燃料로 使用하였다. 以後 1953年에 사하로프와 야코프 젤圖비치( Я?ков Зельдо?вич; 1914-1987)에 依해 核分裂 爆彈의 X線 을 使用하여 核融合 前에 2次 爆彈을 壓縮하는 技術이 開發되고, 텔러 울람 設計가 蘇聯에도 알려지게 되며 2段階 水素 爆彈 開發이 完了되었다. 이는 1955年 11月에 1.6Mt(6.7PJ) 規模의 水素 爆彈인 " RDS-37 " 發射 試驗이 成功하면서 알려지게 되었다.

追加로 蘇聯은 1961年 10月 50Mt(210PJ) 規模의 水素 爆彈인, 그것도 에너지의 約 97%를 核融合 反應에서 끌어낸 차르 봄바 를 터뜨리며 全 世界에서 가장 큰 核武器를 開發하고 테스트한 國家가 되었다.

프랑스 [ 編輯 ]

프랑스領 폴리네시아의 Fangataufa 環礁

프랑스는 1968年부터 太平洋의 사람이 살지 않는 프랑스領 環礁에서 水素 爆彈 實驗을 進行하였다. 첫番째 實驗은 1968年 8月 24日 프랑스領 폴리네시아 의 Fangataufa 環礁에서 進行된 " 카노푸스 "實驗으로, 프랑스 最初의 2段階 水素爆彈 實驗이었다. 이는 520m(1,710ft)上空의 風船에서 暴發했으며, 實驗 結果 相當한 大氣 汚染을 불러일으켰다. [10]

프랑스가 카노푸스 實驗에서 2.6Mt(11PJ) 規模의 爆發을 일으켰다는 事實 外에는 프랑스의 텔러-울람 救助의 水素爆彈 開發에 對해 알려진 것이 거의 없다. 프랑스는 텔러-울람 救助 水素 爆彈의 初期 開發에 큰 어려움을 겪었지만 克服했으며, 結局 다른 主要 核 强國과 同等한 水準의 核武器를 保有하고 있는 것으로 알려져 있다. [11]

北韓 [ 編輯 ]

北韓은 2016年 1月 6日에 小型 水素爆彈을 試驗 했다고 主張하였으나, 北韓의 첫 세番의 核 實驗( 2006 , 2009 , 2013 )은 다른 國家의 境遇에 비해 相對的으로 적은 成果를 거뒀고, 水素爆彈에 關聯된 實驗으로 보지 않았다. 2013年 大韓民國 國防部 는 北韓이 水素爆彈을 開發하려고 試圖하고 있을 수 있으며, 試圖할 수 있다고 推測했지만 [12] [13] , 2016年 1月 實驗 當時 規模 5.1의 地震만 感知되었고 [14] , 이는 2013年 6~9kt(25~38J) 規模의 原子爆彈 實驗과 비슷한 規模였기 때문에 위 實驗이 核融合 實驗이 아님을 暗示한다. [15]

2017年 9月 3日, 北韓 言論 은 水素爆彈 實驗에서 "完璧한 成功"을 거두었다고 報道했고 [16] , 實際로 美國 地質調査局 (USGS)에 따르면 當時 實驗에 依한 爆發로 規模 6.3의 地震이 發生했으며 이는 北韓이 以前에 實施한 核實驗보다 10倍나 强力 [17] 했기 때문에 以後 美國 情報共同體에서는 推定 規模를 300kt을 超過할 수도 있다는 內容의 分析을 發表했다. [18]

같이 보기 [ 編輯 ]

各州 [ 編輯 ]

  1. ↑ Wragg, David W. (1973). 《A Dictionary of Aviation》 fir版. Osprey. 159쪽. ISBN   9780850451634 .  
  2. ↑ “北韓이 追求하는 水素爆彈이란? Archived 2015年 4月 3日 - 웨이백 머신 , 《뉴스韓國》, 2010.6.2
  3. ↑ De Geer, Lars?Erik (1991). "The radioactive signature of the hydrogen bomb". Science & Global Security . 2 (4): 351?363.
  4. ↑ Khariton, Yuli; Smirnov, Yuri; Rothstein, Linda; Leskov, Sergei (1993). "The Khariton Version". Bulletin of the Atomic Scientists . 49 (4): 20?31.
  5. ↑ Rhodes, Richard (1 August 1995). Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb . Simon & Schuster
  6. ↑ Teller, Edward; Ulam, Stanislaw (9 March 1951). On Heterocatalytic Detonations I. Hydrodynamic Lenses and Radiation Mirrors (Technical report). A. Los Alamos Scientific Laboratory.
  7. ↑ Young, Ken; Schilling, Warner R. (2020). Super Bomb: Organizational Conflict and the Development of the Hydrogen Bomb (1st ed.). Cornell University Press.
  8. ↑ "Complete List of All U.S. Nuclear Weapons". 1 October 1997. Retrieved 13 March 2006.
  9. ↑ Holloway, David (1994). Stalin and the Bomb: The Soviet Union and Atomic Energy, 1939?1956 (1st ed.). Yale University Press.
  10. ↑ ctbto (2017年 4月 15日). “24 August 1968 ? French 'Canopus' test: CTBTO Preparatory Commission” .  
  11. ↑ Younger, Stephen M. (2009). The Bomb: A New History (1st ed.). HarperCollins.
  12. ↑ Kim Kyu-won (7 February 2013). "North Korea could be developing a hydrogen bomb". The Hankyoreh . Retrieved 8 February 2013.
  13. ↑ Kang Seung-woo; Chung Min-uck (4 February 2013). "North Korea may detonate H-bomb". Korea Times . Retrieved 8 February 2013.
  14. ↑ M5.1 ? 21 km ENE of Sungjibaegam, North Korea (Report). USGS. 6 January 2016. Retrieved 6 January 2016.
  15. ↑ BBC News (2016年 1月 6日). “North Korea nuclear H-bomb claims met by scepticism” .  
  16. ↑ BBC News (2016年 1月 6日). “ " North Korea nuclear: State claims first hydrogen bomb test " ” .  
  17. ↑ "North Korea conducts sixth nuclear test, says developed H-bomb". Reuters . 3 September 2017. Retrieved 3 September 2017.
  18. ↑ Lewis, Jeffrey (13 September 2017). "SAR Image of Punggye-ri". Arms Control Wonk .

參考 文獻 [ 編輯 ]

  • Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb . Simon and Schuster, New York, (1986 ISBN 0-684-81378-5 )
  • Rhodes, Richard. Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb . Simon and Schuster, New York, (1995 ISBN 0-684-82414-0 )
  • Grace, S. Charles, Nuclear Weapons: Principles, Effects and Survivability (Land Warfare: Brassey's New Battlefield Weapons Systems and Technology, vol 10)
  • Cohen, Sam, The Truth About the Neutron Bomb: The Inventor of the Bomb Speaks Out , William Morrow & Co., 1983

外部 링크 [ 編輯 ]

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