Marianergraven + Tsarbomben

Under det första kärnvapentesten efter kriget, Crossroads Able och Baker, ville den amerikanska flottan undersöka effekten av ett kärnvapen på fartyg av olika storlekar, bland annat med avseende på vågbildning. Under Baker placerade de därför en laddning på ca 23 kT på 27 meters djup (bottendjupet på platsen var 55 m) och omgav detonationsplatsen med ett stort antal skepp på olika avstånd, vissa med bredsidan mot centrum och andra med för eller akter mot centrum. Ni har nog sett de spektakulära bilderna, men totalt sjönk bara 10 fartyg och nästan alla av dessa på grund av att skroven hade skadats svårt av stötvågen i vattnet. Utanför det avstånd där fronten blev subsonisk klarade sig fartygen i princip mer eller mindre oskadda. Inget av fartygen sänktes (troligen) av ytvågen som bildades.

den svar nämner inte den viktig detalj.mariana graven är inte 580 meter bred på botten.och boten är extrem dense.result blir en studs chock våg...

https://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_charge

Ok, men skulle inte den extrema värmen bryta sönder vattnet till väte och syre som skulle ha bubblat upp?

Var den bara 27 m under ytan? Jag trodde den låg flera hundra meter under ytan...
https://www.youtube.com/watch?v=zTk0IH_Y0iY

En tredje test, Charlie, var inplanerad där det var tänkt att placeras en laddning på större djup, men den ställdes in efter det att skeppen (de som skulle mäta och observera) hade blivit så svårt kontaminerade av Baker och saneringen drog ut på tiden. Man övade även på att sanera skepp som så att säga skulle förbrukas och som låg närmare centrum för att lära sig inför WW3, och då fick personalen, flottister som var kommenderade och som saknade utbildning och skydd, på kort tid så höga dosbelastningar att de inte längre fick arbeta eller vistas i området.

Om man detonerar en laddning på ett stort djup så att den primära bubbelbildningen inte når ytan, som i Baker, kommer trycket i bubblan av förångat vatten (snarast plasma av H, O och rester av laddningen) tränga undan det omgivande vattnet tills det att en jämvikt uppnås. Exakt hur stor bubblan blir beror på laddningsstyrkan, djupet och vattnets temperatur. Ganska snabbt kommer bubblan att kollapsa av vattentrycket vilket gör att gastrycket ökar tills man får en "studs" och bubbelvolymen ökar igen. Under hela förloppet kommer bubblan att kylas ner och trycket minskar, samtidigt som bubblan stiger uppåt och det omgivande vattentrycket minskar. Det är relativt enkelt att lösa de ingående transport- och Eulerekvationerna om man bara känner till hur effektivt värmen överförs från den heta gasen till det kalla vattnet.

Verkansbibeln The Effects of Nuclear Weapons skriver en del om både vågbildning och stötvågor, men mest inriktat på grunda vatten. Den närmaste mätpunkten vid Baker var 330 yards från centrum och där var vågorna 33 fot höga. På djupt vatten blir våghöjden (från botten till toppen) H~(40500*W^0.54)*R (H i fot och radien R i fot, utbytet W i kT). Bubblan vid detonation i ytvatten blir som störst, i fot, 256*W^0.25 och minskar med djupet. I grunda vatten blir lösningen för vågorna lite mer komplicerad på grund av reflekterade stötvågor och det avtagande djupet, men H~(150*d*W^0.25)/R, där d är vattendjupet i fot, fungerar som en första approximation.

Det ska givetvis var /R i den första formeln och inte *R

Ja, det är riktigt, kärnvapen behöver en extremt god timing för att fungera, det är inte möjligt att lägga dem intill varandra och tro att de smäller av samtidigt. Jag tror inte heller att det är möjligt att koppla ihop laddningarna på ett sådant sätt att de går av samtidigt. Den extremt kraftiga strålningen förstör kretsarna och tändanordningen i den andra. Jag minns ej vilket säkerhetsavstånd som måste beaktas för att vara säkert. Problemet finns beskrivet om de sk MIRV-missilerna men minns inte deras slutsatser som dras i de rapporterna.

Även själva EMP-pulsen kan förstöra tändanordningen i ett annat kärnvapen. Det är kort sagt inte möjligt att skydda denna, eftersom det då behövs åtminstone metertjock väldigt välarmerad betong och liknande.

Den sk Fat Man bomben över Nagasaki och i Trinity testet var en sk implosionsbomb som komprimerade Plutoniumkärnan. Den byggde på ett stort antal tändhattar. Som var speciellt byggda för att tända väldigt exakt, jag har för mig att de hade en typ av gnistgap istället för en glödtråd.

Sedan 1970-talet är dock alla kärnvapen byggda med den sk explosiva linstekniken så där detonationsvågen komprimeras och fokuseras på den klyvbara delen.

Att två laddningar skulle detonera tillräckligt samtidigt utanför en kontrollerad labmiljö (om man nu kan tala om det i frågan om kärnladdningar) är nog högst osannolikt, men i försök har man faktiskt gjort det. I ett sovjetiskt fysikexperiment placerade man två kärnladdningar i var sin vinkelrät relativ kort gång så att neutronflödet från de två laddningarna kunde korsa varandra där gångarna möttes för att man skulle kunna mäta tvärsnittet för neutron-neutron-växelverkan (försvinnande litet så det krävs enorma mängder neutroner, precis som man får från kärnvapen). Jag har tyvärr inte mina referenser där jag är just nu, men om jag minns rätt blev resultatet rätt skralt på grund av att mätutrustningen inte klarade av den tuffa miljön och gick utanför sitt mätområde.

Numera borde det gå bättre med timingen med tex laserljus som fokuseras på en liten pärla som hänger precis ovanför tändhattens laddning. Pärlan kan vara vad som helst bara den förångas genast.

Ja, det var ju en fiffig metod - jag läst om liknande experiment med kärnladdningar och mycket riktigt att utrustningen blir förstörd och man får ha tur om man kan utvinna någon information.
Tex så hade man ju otur med många av kamerorna som skulle filma detonationerna, antingen brändes filmen sönder eller det blev något annat tok.

Å andra sidan så finns det en uppenbar fördel med fotografisk film jämfört med en CCD-kamera, CCDn tar permanent skada av för mycket strålning och kan då inte fortsätta att fotografera. Det blir för mycket brus. Men med filmen så är det ju bara att dra fram en ny ruta.

Det krävs ju dock inte mycket av materialet för att det faktiskt skall bli ett ordenligt energibyte. Om jag inte minns helt fel så var det mindre än 2% av U som faktiskt övergick i fission. Reaktionen är såklart inte 100% effektiv, det är inte materia-antimateria utan det skulle förvåna mig (utan att orka sätta mig och faktiskt räkna just nu) om mer än 5% blir till energi.