Ứng dụng hạt nhân trong quân sự và dân sự

[SSX]

@SSX  Có thể hiểu 2 đoạn trên là 2 đoạn mô tả phản ứng phân hạch dây truyền được dập tắt bằng tay không hả bác?  

Đúng vậy, trong tình thế nguy hiểm họ liều chết và đã dập được phản ứng. Nếu không chắc chắn có vụ nổ bom.

Tia xanh lóe lên là hiện tượng hay hiệu ứng/bức xạ Cherenkov. Khi phản ứng mạnh lên các tia thoát ra tạo hiệu ứng này. Nó báo hiệu phản ứng đang xảy ra mạnh.

Tìm Cherenkov Radiation trên google bạn sẽ thấy cả loạt lò phản ứng hay bể ngâm nhiên liệu màu xanh lè. Tuy nhiên chúng ta hay nhầm lẫn tới hạn (Critical) ở trạng thái ổn định như các lò phản ứng đang chạy và quá tới hạn hay siêu tới hạn, là trạng thái bom sẽ nổ (superCritical).

[Giangtvx]

@SSX  Có thể hiểu 2 đoạn trên là 2 đoạn mô tả phản ứng phân hạch dây truyền được dập tắt bằng tay không hả bác?  

Đúng vậy, trong tình thế nguy hiểm họ liều chết và đã dập được phản ứng. Nếu không chắc chắn có vụ nổ bom.

Sao người Liên Xô không áp dụng cách này để chặn vụ nổ ở Chec nô bưn nhỉ?

[qtdc]

@SSX  Có thể hiểu 2 đoạn trên là 2 đoạn mô tả phản ứng phân hạch dây truyền được dập tắt bằng tay không hả bác?  

Đúng vậy, trong tình thế nguy hiểm họ liều chết và đã dập được phản ứng. Nếu không chắc chắn có vụ nổ bom.

Sao người Liên Xô không áp dụng cách này để chặn vụ nổ ở Chec nô bưn nhỉ?

Chernobưn nó là cái lò phản ứng thì chịu rồi, nhưng trên tàu ngầm của người Nga hồi Chiến tranh Lạnh thì có đấy. Bác Giangtvx hóm ra phết.

[Giangtvx]

Em tính toán và ước lượng (quá choáng nên hơi ngu) thế này: Giả sử

- Mắt nhà bác học cách quả bom 60cm
- Tay nhà bác học cách quả bom 30cm

Khi phản ứng dây chuyền bùng nổ, tạo ra anh sáng xanh. Ánh sáng xanh đi từ tâm nổ tới mắt nhà bác học mất 2 ns. Tay nhà bác học phản ứng tức thì phóng ra (giả sử nhanh bằng tốc độ ánh sáng) khi chạm vào quả bom cũng mất 1 ns nữa. Vậy khi quả bom đã nổ ít nhất được 3 ns rồi thì chỗ đó còn cái gì để cứu nữa không (đấy là chưa kể mắt nhận được ánh sáng xanh gửi tín hiệu lên não, não phân tích xử lý thông tin truyền tín hiệu tới cơ tay,  sự trễ của cơ tay, ...)  

[Giangtvx]

Em dân ngoại đạo không biết nên hỏi thật, bác cứ đùa!

[meo-u]

Đánh giá khách quan mà nói. Mỹ và Nga đều là siêu cường về hạt nhân cả. Kiến thức và kinh nghiệm của 2 vị đó lớn đến mức nào thì chúng ta không phải bàn cãi rồi. Cái giá về tiền bạc, kỹ thuật, nhân lực, môi trường cả 2 bỏ ra đều khổng lồ để có được vài dòng ngắn ngủi cho học sinh cấp 3 học ngày nay hay là những công thức chuyên sâu hơn ở các bậc học lớn hơn.

Theo em các bác nên đưa nhận xét về một hệ quy chiếu. Đó là trình độ thực tế VN hiện nay. Xem thế giới họ hơn ta những gì, bao xa.
Nếu chỉ thuần túy tranh luận hàng Mỹ hơn hay Nga hơn thì chẳng khác nào đi so xe tăng M1A2 với T90. Thằng nào hơn không biết, chỉ biết rằng Việt đang dùng T62

Cái nhỏ như nguyên liệu hạt nhân cho nhà máy điện ta cũng không làm được. Vậy ta không nên nghĩ rằng từ thập kỷ 40 thế kỷ XX. Mỹ chế được Uranium và Plutonium cấp độ vũ khí là một việc đơn giản. Mỹ nó thừa tiền để có nguyên liệu cho các nhà khoa học nghiên cứu đấy ạ.

Theo Pro Nga: Mỹ có 2 ưu điểm hơn Nga
- Rất nhiều tiền - đương nhiên rồi. Tiền đủ để làm cả vũ khí xịn lẫn vũ khí rởm đốt ngân sách.
- Có nhiều ý tưởng tiên phong (xét đến việc làm ra và đưa vào sử dụng thực tế): bom nguyên tử, súng M79, tên lửa, máy bay tàng hình ....Luôn gây được ưu thế bất ngờ về công nghệ cho phần còn lại của thế giới. Tất nhiên cái gì ra đầu cũng có nhiều khiếm khuyết. Nhưng ưu thế là không thể chối cãi.
Một điểm chung của siêu cường là trình độ kỹ thuật rất ổn. Hàng đầu thế giới. Nói ví dụ động cơ Mỹ không ai chê cả.
Một lợi thế nữa là Mỹ có rất nhiều đồng minh là cường quốc trên thế giới. Khi cần, Mỹ có thể mua lại công nghệ mà mình chưa có một cách dễ dàng. Nga thì phải tự thân vận động rồi.

Nga có ưu điểm đối chọi lại là:
-  Đi sau vì nghèo nên rút được rất nhiều kinh nghiệm của Mỹ. Và vũ khí thiên về khắc chế vũ khí Mỹ
- Có khoa học quân sự chuẩn dựa trên các nghiên cứu khách quan kinh nghiệm chiến trường. Vũ khí làm ra để sử dụng, không phải dòng vua đẻ non, đốt ngân sách, quảng cáo....
Nghĩa là ngân sách ít hơn nhưng khả năng không thua kém. Đều là siêu cường cả.

Lan man tí để đánh giá khách quan. Còn cụ thể về hạt nhân thì Việt mình cũng có cơ sở để mà hi vọng.
Đi học kiến thức hạt nhân ở Nga. Nhưng cái lò hạt nhân duy nhất vận hành lại là lò Mỹ
Chuẩn bị nhập ồ ạt lò lởm khởm về do nạn phong bì bồi lưỡi bồi mõm thì có ngay vụ nổ lò ở Nhật. Làm sáng mắt ra khá nhiều người.

Em tin rằng ở Việt có rất nhiều người có đủ kiến thức và thực tế để đánh giá khách quan ưu khuyết điểm của 2 hệ lò Mỹ và Nga. Từ đó tỉnh táo nhập công nghệ cần thiết cho Việt.
Và có nhiều bác trên diễn đàn này có đủ kiến thức, tâm huyết giải ngố cho dân đen chúng em.

Em luôn chờ các bài phân tích khách quan về kỹ thuật, kinh tế, chính trị trong chuyên mục hết sức khó hiểu, lẫn lộn, mù mờ mà cũng vô cùng thú vị này.
Chúc các bác luôn khỏe mạnh, kinh tế phát đạt để có thời gian quan tâm đến topic.

[Thóc]

Nga hay Mĩ thì đều rất đỉnh trong lĩnh vực này, thảo luận là để thấy được càng nhiều càng tốt cái hay của họ.

Nhiên liệu lò phản ứng không phải nước nào muốn làm cũng "được" làm đâu bác ạ.

Lò Đà Lạt thì Mĩ xây nhưng sau khi Thống nhất thì Liên Xô nâng cấp.

Nguồn nhân lực được cử đi Nga bây giờ nhằm mục đích trước mắt là để vận hành nhà máy điện sắp xây dựng. Còn để phát triển bền vững, đầy đủ về công nghệ hạt nhân thì nước ta phải tự làm thôi. Không ai làm cho cả.
Hiện giờ đang lên quy hoạch xây dựng 6 trung tâm đào tạo về các vấn đề của Công nghệ Hạt Nhân trên cả nước, 3 ở Miền Bắc, 3 còn lại ở miền Trung và Nam. Mình sẽ cố gắng tập trung tất cả các nguồn lực về vấn đề này. Kinh phí cũng kha khá.

Ta đa dạng hóa các đối tác cho dự án điện Hạt nhân (Nga, Nhật, Hàn và sẽ còn nhiều nhiều sắp tới) mục đích là để học hỏi được nhiều nhất. Mỗi nước nó chỉ truyền cho ta vài trục phần trăm công nghệ thôi, chứ không bao giờ truyền hết cả.

Nhật bị dính vụ động đất sóng thần, nên việc cử người sang học ở Nhật sẽ chỉ bắt đầu sau vài năm nữa. Ngoài ra còn các nguồn đi Pháp, Mĩ, Thụy Sĩ...vv

[Giangtvx]

@SSX  Có thể hiểu 2 đoạn trên là 2 đoạn mô tả phản ứng phân hạch dây truyền được dập tắt bằng tay không hả bác?  

Đúng vậy, trong tình thế nguy hiểm họ liều chết và đã dập được phản ứng. Nếu không chắc chắn có vụ nổ bom.

Tia xanh lóe lên là hiện tượng hay hiệu ứng/bức xạ Cherenkov. Khi phản ứng mạnh lên các tia thoát ra tạo hiệu ứng này. Nó báo hiệu phản ứng đang xảy ra mạnh.

Tìm Cherenkov Radiation trên google bạn sẽ thấy cả loạt lò phản ứng hay bể ngâm nhiên liệu màu xanh lè. Tuy nhiên chúng ta hay nhầm lẫn tới hạn (Critical) ở trạng thái ổn định như các lò phản ứng đang chạy và quá tới hạn hay siêu tới hạn, là trạng thái bom sẽ nổ (superCritical).

@SSX Thôi thì đã chót hỏi rồi thì bác cho em hỏi nốt câu nữa: Nếu như em nhớ không nhầm (học lâu quá rồi) thì hiệu ứng/bức xạ Cherenkov chỉ có thể quan sát thấy ở môi trường có chiết suất n>1 (như nước ở trong lò phản ứng nước nặng/nhẹ). Nó được hình thành khi các hạt điện tích chuyển động trong môi trường có chiết suất n>1 và có vận tốc v của hạt thỏa mãn v>c/n (c là vận tốc ánh sáng). Ở 2 trường hợp "cứu thua" của các nhà bác học Mỹ kể trên, theo mô tả thì chắc chắn họ làm trong không khí (có n~1) vậy làm thế nào để xuất hiện hiệu ứng/bức xạ Cherenkov được?

[SSX]

Phòng thí nghiệm nghiên cứu trạng thái tới hạn Los Alamos hiện đại như một xó ga ra tỉnh lẻ.


Các bạn thử tính xem, ngay cả trình độ cơ khí năm 1945, một thiết bị điều khiển cơ khí hạ dần nửa cầu beryllium xuống, kéo nó lên nhanh khi có sự cố. Còn người thì đứng sau vách kính chì điều khiển. Liệu có khó lắm không? Tốn kém lắm không?
 
Các khối Pu-239 như trong bức ảnh được gọi lóng là demon core. Chúng sau đó được đem ráp vào bom và thử liên tiếp ở đảo san hô Atol trên Thái Bình Dương.

Vì vậy đừng nói chúng không thể nổ với tai nạn của Slotin. Nhưng sẽ nổ nhỏ thôi, chậm thôi, đủ để biến cả cái cả cái Los Alamos thành nghĩa địa.

- Khối Pu-239 demon core này nặng 6,2 kg, đường kính 89mm, cùng cỡ với khối Pu-239 ở quả bom fat man. Nhưng phản ứng ở chỗ Slotin chậm hơn nhiều so với 1 quả bom. Đâu là khác biệt?

- Giống ở vỏ phản xạ neutron, đó là nửa cầu beryllium thường, Cacbit Vomphram hay vỏ U-238 ở bom fat man. Những vật liệu đó không bắt neutron thường, chúng chặn neutron và khi đập vào đó, neutron quay lại khối Pu-239, kích thích phân rã sinh nhiều neutron hơn. Hoàn toàn có thể gọi 3 vật liệu trên là gương neutron.

Trên youtube có khá nhiều thí nghiệm dò neutron có vật chắn, kiểu như thế này:

http://www.youtube.com/watch?v=uQ8vwevCq8Q

- Không giống ở chỗ không có nhân mồi neutron là vật liệu Polonium-Beryllium phân rã. Và phản ứng đã xảy ra chậm hơn không tính bằng micro-giây mà tính bằng giây. Do đó, Slotin đã có đủ thời gian gạt văng nửa cầu beryllium.

Chúng ta xem tiếp cấu tạo của quả bom dạng fat man. Trên google có rất nhiều sơ đồ sai, mà một trong những cái sai là vẽ phần vỏ U-238 mỏng dính hoặc không vẽ. Cấu tạo đúng của nó thế này, nhân Polonium-Beryllium phân rã đường kính 2cm. Dưới tác dụng sóng xung kích gây ra từ vụ nổ thường, 2 thứ này trộn vào nhau, Po-210 phân rã anpha sinh tia gama, Be bắt gama phân rã sinh neutron là neutron mồi ban đầu. Cái vỏ U238 được mô tả: có đường kính 23 cm, nặng 120 kg, tức là nặng hơn nhiều quả cầu Pu-239. Trừ đi đường kính quả cầu Pu-239 là 8,9 cm thì có độ dầy hơn 11,5 cm. Đó là độ dầy đủ để chặn phần lớn neutron thường, bắt nó quay ngược vào trong.

Các vụ nổ về lý thuyết phần lớn đều tuân theo quá trình giãn nở đoạn nhiệt. Vì thế, để có công suất nổ mạnh, pha đầu cần có nhiệt độ và áp suất lớn. Chất nổ thường đạt được điều đó bằng sinh nhiệt và áp cao từ phản ứng hóa học rất nhanh. Càng nhanh càng giống với quá trình đoạn nhiệt lý thuyết bởi không kịp trao đổi nhiệt với bên ngoài.

Tương ứng với nhiệt và áp cao, ở bom hạt nhân người ta theo ít nhất mấy biện pháp:

1. Dùng nguồn neutron mồi Polonium-Beryllium.
2. Dùng gương neutron chắn ngoài đỡ hao neutron.
3. Dùng thuốc nổ hóa nén ép khối fission ban đầu.

Vụ nổ hóa bao giờ cũng để lại vật liệu nổ không phản ứng hết, căn cứ vào đó, người ta biết đó là chất nổ gì như ở các vụ điều tra tội phạm. Vụ nổ bom A cũng vậy, vật liệu nổ không phản ứng hết, chỉ một số % nhỏ có phản ứng phân rã.

Để tính được bao nhiêu % đã tham gia phản ứng, phải gọi ông địa chấn học vác máy đo seimic đến rồi tính ngược trở lại, 1 nguyên tử Pu-239 phân rã sinh ra 207.1 MeV. Đó là con số được khẳng định bằng thực nghiệm, trùng với phép tính E=(m1-m2)*C^2 trên bảng tuần hoàn.

Nhưng không phải như thế đã là xong. Rắc rối ở cái vỏ U-238 gọi là tamper.



Với neutron nhanh cỡ 1 MeV trở lên sinh ra từ vụ nổ, thì U-238 lại bắt neutron và phân rã+năng lượng.

Bác học Mỹ tuyên quả fat man có 17% Pu-239 đã phân rã. Viện ra Anhxtanh. Nhưng lờ tịt đi chuyện U-238 đã phân rã. Sách vở tin cậy được tính ở quả fat man, có ít nhất 20% năng lượng là từ U-238 phân rã nhanh. Do vậy con số 17% kia thực sự là thấp hơn nhiều, chỉ 13%.

Các nhà tây học bảo thể nào là bom bẩn? Thế nào là bom sạch? 80-90% U-235, Pu-239 còn nguyên xi, cộng thêm U-238 phân rã, cộng 20-10% phân rã thành bã lại còn tởn hơn. Thế nào là bẩn thế nào là sạch nhể?

Ông già Anhxtanh chẳng biết gì về bom được lôi ra che đậy cái vụ này. Để quả Ivy Mike là nhiệt hạch, trong khi thực tế, nhiệt hạch đã không xảy ra, chỉ thuần phân rã, còn đánh giá lạc quan nhất cũng chỉ được vài % nhiệt hạch tham gia. Và cứ thế, mề đay lủng lẳng trên ngực, tiền đóng thuế chảy ào ào...

[SSX]

Ngày ông Bush lên ngôi, tiếp tục một chiến dịch đồ sộ mua sạch sách vở tử tế cất kho, sách vở vớ vẩn nhảm nhí đóng đủ các loại dấu Harvard, Princenton, Los Alamos, NASA... tung đầy rẫy miễn phí trên mạng.

Nhưng thật may, sách vở tử tế vẫn còn một ít. Ví như tìm một lúc thì đấy ở đây, cho dù không phải tất cả trong đó đều đúng nhưng tạm tin được:

http://www.cartage.org.lb/en/themes/sciences/chemistry/nuclearchemistry/nuclearweapons/firstchainreaction/FirstNuclWeapons/DesignGadget.htm

Có thể thấy cấu tạo lớp ngoài fat man kể từ lớp U-238 tamper, là pusher. Nó là vật liệu nhôm composite pha lẫn boron (Composition B), có tác dụng điều hòa sóng xung kích từ chất nổ hóa và hấp thụ neutron từ U-238 tự sinh thoát ra ngoài.

Đáng chú ý là lớp chất nổ thường, tổng khối lượng đến 2,5 tấn, chiều dầy đến 47 cm. Đó là phần nặng nhất của quả bom A. 32/64 ngòi nổ điện mà Mỹ gọi là "thấu kính hội tụ" nổ nén/sụp vào trong gây áp lực lên toàn bộ phía trong nó, từ Comp. B, Tamper U-238, Pu-239.

Từ nguồn Liên Xô biết rằng khối thuốc nổ lớn này tạo ra áp suất lớn cỡ 1000 at. Còn nguồn trên có đoạn: Khi bị nén bởi nổ nén vào trong (khối Pu-239) đến 2,5 lần mật độ ban đầu, khối Pu-239 trở thành bộ phận quá tới hạn 4-5 lần.

Như vậy khe hở 2 nửa cầu chẳng có nghĩa lý gì. Mà đến từ lý do thuần túy cơ học. Quả bom Gadget, anh em với fat man người ta quên làm gờ định vị 2 nửa để chúng úp khít vào sau và đến fat man thì sửa lại, vát chéo đi.

Vì cái sai đó, và vì lo ngại rừng kíp điện kích nổ không đồng thời nên mạ vàng vào khe hở. Tránh khi bị kíp nổ không đều, tạo sóng xung kích đi trước luồn qua khe xông thẳng vào khối Po-Be kích hoạt phản ứng, trong khi khối Pu-239 vẫn chưa đạt đến độ nén cần thiết.

Vát chéo của fat man tránh sóng tốt nên không cần mạ vàng nữa. Tóm lại, chung qui cũng vì lo cái rừng kíp điện bị hỏng một vài cái bất cứ lúc nào. Sau bỏ rừng kíp đi thì không cần nữa.

Nguyên văn đoạn đó: However a thin gold gasket (about 0.1 mm thick) between the hemispheres was a necessary feature of the design in any case to prevent premature penetration of shock wave jets between the hemispheres that could have prematurely activated the initiator.

Lý do thuần túy cơ học như vậy, lại được chính bác học Mỹ suy luận lung tung vớ vẩn, viết trong các sách và tạp chí "uy tín", giảng dạy trong trường ĐH thế này:

Khắc phục khó khăn giửa kẻ hở giáp nối của hai mảnh Pu
Trước khi vào chi tiết về bộ phận “đệm/phản xạ neutron - U-238”. Chúng ta cần phải hình dung được hình dạng cơ bản của lỏi Plutonium.



Với khối trụ được vặn ra để bỏ ngòi Po-Be vào, như vậy sẽ tiện cho việc thay ngòi khi Polonium gần quá hạn xử dụng.

Và dưới đây là mặt cắt của trái bom “Fat Man” căn bản.



Chổ giáp nối này sẽ tạo ra những rắc rối đáng kể.

Chúng ta hảy hình dung mặt cắt nơi giáp mối giửa hai mảnh lỏi lỏi bán cầu Pu-239 như hình trên. Hình bên phải kẻ hở tuy rất, rất nhỏ, đối với chúng ta. Nhưng đối với hạt neutron thì cả một đại lộthênh thang rộng lớn. Khi quả bom bị ép lên quá hạn. Một lượng lớn neutron sẽ thoát ra theo kẻ hở như hình bên phải. Chúng nó hầu hết sẽ bị va chạm và tạo phản ứng phân hạch ngay chổ nối. Nhiệt độ tăng, sức phản ứng phân hạch sẽ đẩy hai mảnh khối bán cầu Pu tách rời ra trước khi khối bom kịp đốt một lượng nguyên liệu đáng kể. Tạo ra vụ nổ lép.

Để khắc phục vấn đề này, khi họ thử trái “Gadget”, là anh em sinh đôi với “Fat Man”. Họ đả bọc một lớp vàng và kẽm lên chổ nối. Theo lời miêu tả của ông Robert F. Batcher, trưởng nhóm chế tạo Gadget của Los Alamos.

Hiệu quả thật khả quan. Họ đả khắc phục được vấn đề này. Trái Trinity tạo ra một vụ nổ khoảng 20 kilotonsTNT, trên xa mạc.

Nhưng ông Batcher lại cho rằng, khi chế “Fat Man” họ đã đổi cấu trúc, không cần bọc vàng ở phần nối nửa. Họ chế phần giửa thành một vòng có mặt cắt tam giác ở giửa hai mảnh Pu.

Như vậy thì vẫn chưa được, chúng ta có đến gấp đôi lần vấn đề nan giải ban đầu. Đến hai cái hành lang khổng lồ.

A ha, đây rồi. Neutron không thể thoát ra ngoài ở kẻ hở. Và đây là hình dạng lõi Pu-239 của trái “Fat Man”