참신한 설계의 핵무기들-2편 > 인기 게시물

그리고 이제 진정한 의미의 수소폭탄이 등장할 차례가 되었다.

열핵폭탄(수소폭탄)의 원리는 기밀이고,

위 사진과 같은 구조와

"원자폭탄에서 나오는 연-X선(Soft X-ray)를 주 압축 에너지로

이용한다는 것이 알려져 있다.

(1차 폭탄: 수소폭탄의 뇌관 역할을 하는 원자폭탄/증폭핵분열탄)

(2차 핵융합 폭탄: 진짜 핵융합 반응을 일으키는 폭탄)

그리고 이 구조가 작동하는 원리를 설명하는 모델이 2가지가 있다.

그중 하나가 국내에 잘 알려진 위 사진의 "발포" 원리이다.

하지만 이 설명은 틀렸을 가능성이 매우 높다.

이 책에 따르면,

원자폭탄/증폭핵분열탄 에서 나오는 에너지중,

연 X-선(Soft X-ray)가 가지는 비중이 높은데,

이를 이용한 방식으로 원자폭탄/증폭핵분열탄의 폭발로 연 X-선이 방출되면

이 연 X-선이

2차 핵융합 템퍼의 겉부분을 매우 높은 온도로 가열해

핵융합 템퍼의 표면이 격렬하게 증발한다.

이 증발하는 기체의 압력이 로켓처럼 추진력을 제공해

내부에 있는 핵융합 연료와 핵융합 연료 가운데에 있는

우라늄-235/플루토늄-239로 이뤄진 "점화 플러그"를

수천 Mbar(메가바)의 어머어마한 압력으로 내파시키고

템퍼는 초속 수백km/s의 속력으로 중심부를 향해 강하게 내파되며

"점화플러그"와 핵융합 연료를 고도로 압축시킨다.

핵융합 연료 가운데에 있는 "점화 플러그"는 핵분열 반응을 시작하는데,

이렇게 되면 자그마한 원자폭탄이

고도로 압축된 핵융합 연료 가운데서 폭발하는 모양새가 된다.

이로 인해 핵융합 연료가 마침내 가열되고,

핵융합 연료끼리의 열핵융합이 일어나면서

수소폭탄, 그러니까 열핵폭탄의 진정한 위력이 방출되기 시작한다.

이러한 설계를 텔러-울람 설계라 한다.

이 설계는 위 사진과 같이 여러개의

2차 핵융합 폭탄을 다단으로 배치할 수 있고,

작은 2차 핵융합 폭탄으로 더 큰 2차 핵융합 폭탄을 터트릴 수 있다.

이렇기 때문에 수소폭탄의 폭발력에는 한계가 없다.

이러한 수소폭탄의 설계를 조금만 응용해보면....

2차 핵융합 폭탄을 이렇게 원형으로 만들 수 있다.

또 위에 나온 공극 설계를 적용하면....

이렇게 설계가 가능하고,

증폭 핵분열 기술을 다시 동원한다면

증폭 핵분열탄도 삼중수소-중수소 가스로 부스팅받고,

2차 핵융합장치 내부의 "점화 플러그"도

다시 부스팅을 하는 "더블 부스팅" 설계가 가능하다.

다시 특이한 설계의 핵무기를 또 알아보자.

바로 핵분열-핵분열 폭탄이다.

텔러-울람 설계의 X-선 내파 원리를 이용해 2차 수소폭탄 대신,

2차 핵분열 폭탄을 X-선 내파시키는 것이다.

그 구조는 다음과 같다.

여기서는 템퍼가 중성자 반사재 역할도 겸하기 때문에,

천연우라늄/열화우라늄으로 플루토늄을 감싼다.

물론 이 설계 역시 기술적인 어려움이 존재한다.

1차 핵분열 폭탄에서 방출되는 중성자가

2차 핵분열 폭탄으로 유입되어 2차 핵분열 폭탄이

제대로 충분히 압축되기 이전에 핵분열 반응이 시작되는 현상이 발생한다.

이렇게 되면 핵분열성 물질이 최대 초임계치에 다다르기

이전에 핵분열이 시작되어 발생한 에너지로 인해

핵분열성 물질이 흩어져버리며

핵분열성 물질이 낼 수 있는 최대 핵출력을 내지 못하고

핵폭탄의 사전 폭발이 일어나 폭탄이 "피식" 하고 꺼져버리게 된다.

이를 사전폭발이라 한다.

다만 이 설계는 핵물질의 최대 압축까지 걸리는 시간이 짧고(수 나노초),

내파에 들어가는 에너지가 어마어마하기 때문에

핵분열 연쇄반응으로 인해 핵물질이 흩어지려고 할 때

이를 상쇄할 만큼 내파력이 매우 강하다는 장점이 있다.

또한 위에서 언급한 중성자로 인한 사전폭발 문제는

방사선에 반투명한 방사선 디퓨저에

강력한 중성자 흡수재, 예를 들면 붕소같은

중성자 흡수재의 첨가로 해결할 수 있다.

이러한 설계는 내부 핵분열 물질의 배열에 따라서

수 메가톤급의 위력을 쉽게 낼 수 있다고 한다.

그리고 이를 조금만 응용해 증폭핵분열탄의 기술을 짬뽕한다면....

다음과 같이 2차 핵분열 폭탄을 증폭 핵분열시키는 설계 또한 가능하다.