Кіріспе
Бөлінуге негізделген ядролық қару. Қарулы типтегі бөліну қарулары – бөлінуге негізделген ядролық қарулар, олардың конструкциясы бөлінгіш материалды «пушка» әдісін қолдану арқылы суперкритикалық массаға біріктіреді: бір субкритикалық материалды екіншісіне ату арқылы. Бұл кейде екі субкритикалық жарты шардың бірігіп, суперкритикалық сфераны құратыны ретінде бейнеленгенімен, әдетте қуыс снаряд тікенекке атылып, оның ішіндегі тесікті толтырады. Атының себебі – материалды артиллерия добы сияқты атып жіберуі. Бөлінудің салыстырмалы түрде баяу әдісі болғандықтан, плутонийді пайдалануға болады, егер ол таза 239 изотопы болса ғана. Таза емес плутонийді өндіру өте қиын және тиімсіз. Қажетті уран мөлшері салыстырмалы түрде көп, сондықтан жалпы тиімділігі төмен. Бұл себебінің бірі – уран металлы имплозиялық конструкция сияқты сығылмайды (және тығыздығы арта қоймайды). Оның орнына, қарулы типтегі бомбалар суперкритикалық массаны құру үшін үлкен мөлшерде уранды жинап, қыз нейтрондары жүруі керек жалпы қашықтықтың орташа еркін жолдарының саны соншалықты көп етеді, нәтижесінде көптеген нейтрондар суперкритикалық массадан шығуға үлкермес бұрын уран ядроларымен соқтығысады. Қарулы типтегі қаруды алғаш рет талқылау 1941 жылғы британдық MAUD есебінде болды, ол әлемдегі алғашқы ядролық бомбаны әзірлеу бағдарламасының бөлігі еді. MAUD есебінде «шамамен 25 фунт активті материалдан тұратын тиімді уран бомбасының 1800 тонна тротилге тең бұзу күші болады» делінген. Бұл бомба екі жартысын жоғары жылдамдықпен біріктіру үшін қарулы типтегі конструкцияны қолдануды көздеді, «осы мақсатқа жұмсақ жарылғыш зарядтармен бірге екі пушкада ату арқылы қол жеткізіледі». Бұл әдіс АҚШ-тағы төрт бағдарламада қолданылды. Біріншісі – Хиросимада жарылған «Little Boy» қаруы және Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін дайындалған 40 Mark 8 бомбасы, сондай-ақ оларды алмастырған 40 Mark 11 бомбасы. Mark 8 және Mark 11 конструкциялары жерге енетін бомба ретінде пайдалануға арналған (ядролық бункерді бұзушыны қараңыз), және дизайнерлер ерте имплозиялық қарулар соққыдан кейін сәтті жарылатынына толық сенімді болмағандықтан, қарулы типті әдіс осы мақсатқа артықшылық берді. Екінші бағдарлама – 11 дюймдік (280 мм) ядролық артиллериялық снарядтары, W9 және оның туындысы W19, сондай-ақ АҚШ Әскери-теңіз күштерінің соғыс кемелері үшін 16 дюймдік (406 мм) снарядқа қайта жиналған W19, W23. Үшінші отбасы – 8 дюймдік (203 мм) артиллериялық снаряд, W33. Оңтүстік Африка да қарулы типті принципке негізделген алты ядролық бомбаны жасады және сол негізгі конструкцияны пайдалана отырып, зымыран оқтұмсықтарын жасау жұмыстарын жүргізіп жатты. Қазіргі уақытта қарулы типтегі қарулар қолданыста жоқ: дамыған ядролық державалар имплозиялық қаруларға, күшейтілген бөліну қаруларына және термоядролық қаруларға көшуге бейім. Жаңа ядролық державалар күшейтілген бөліну және термоядролық қаруларды ғана дамытуға бейім. Әлемде бұрын жасалған барлық қарулы типтегі ядролық қарулар бөлшектелді.
Gun type fission weapons are fission based nuclear weapons whose design assembles their fissile material into a supercritical mass by the use of the "gun" method: shooting one piece of sub critical material into another. Although this is sometimes pictured as two sub critical hemispheres driven together to make a supercritical sphere, typically a hollow projectile is shot onto a spike, which fills the hole in its center. Its name is a reference to the fact that it is shooting the material through an artillery barrel as if it were a projectile. Since it is a relatively slow method of assembly, plutonium cannot be used unless it is purely the 239 isotope. Production of impurity free plutonium is very difficult and is impractical. The required amount of uranium is relatively large, and thus the overall efficiency is relatively low. The main reason for this is the uranium metal does not undergo compression (and resulting density increase) as does the implosion design. Instead, gun type bombs assemble the supercritical mass by amassing such a large quantity of uranium that the overall distance through which daughter neutrons must travel has so many mean free paths it becomes very probable most neutrons will find uranium nuclei to collide with, before escaping the supercritical mass. The first time gun type fission weapons were discussed was as part of the British Tube Alloys nuclear bomb development program, the world's first nuclear bomb development program. The British MAUD Report of 1941 laid out how "an effective uranium bomb which, containing some 25 lb of active material, would be equivalent as regards destructive effect to 1,800 tons of T. N. T". The bomb would use the gun type design "to bring the two halves together at high velocity and it is proposed to do this by firing them together with charges of ordinary explosive in a form of double gun". The method was applied in four known US programs. First, the "Little Boy" weapon which was detonated over Hiroshima and several additional units of the same design prepared after World War II, in 40 Mark 8 bombs, and their replacement, 40 Mark 11 bombs. Both the Mark 8 and Mark 11 designs were intended for use as earth penetrating bombs (see nuclear bunker buster), for which the gun type method was preferred for a time by designers who were less than certain that early implosion type weapons would successfully detonate following an impact. The second program was a family of 11 inch (280 mm) nuclear artillery shells, the W9 and its derivative W19, plus a repackaged W19 in a 16 inch (406 mm) shell for US Navy battleships, the W23. The third family was an 8 inch (203 mm) artillery shell, the W33. South Africa also developed six nuclear bombs based on the gun type principle, and was working on missile warheads using the same basic design – See South Africa and weapons of mass destruction. There are currently no known gun type weapons in service: advanced nuclear weapon states tended to abandon the design in favor of the implosion type weapons, boosted fission weapons, and thermonuclear weapons. New nuclear weapon states tend to develop boosted fission and thermonuclear weapons only. All known gun type nuclear weapons previously built worldwide have been dismantled.
Кішкентай бала
"Пистолет" әдісі Хиросимада жарылған "Литтл Бой" қаруының жұмыс істеу принципіне ұқсас, ол уран-235-ті бөлінетін материалы ретінде пайдаланды. "Литтл Бой" жобасында U-235 "оғының" массасы шамамен 1 кг болды, ұзындығы 1 метрге жуық, ал диаметрі 1 кг болды. Ішкі қуыс цилиндрлік пішін оны субкритикалық күйде ұстады. Ол кордит зарядымен қозғалтылды. Уран нысанасының ұзындығы шамамен 0,7 метр болды. Оқ және нысана екі бөлікке бөлінген сақиналардан тұрды. "Сақиналарды" пайдаланудың екі артықшылығы болды: ол үлкен оқтың сенімді түрде субкритикалық күйде қалуын қамтамасыз етті (ішкі қуыс бағана материалдың басқа материалмен тым көп жанасуын болдырмады), сондай-ақ сол оқты, бірақ тек бір сақинамен пайдаланып, субкритикалық жиынтықтарды сынауға мүмкіндік берді. Оқтың ішкі диаметрі 0,7 метр болды. 0,7 метрлік ұзындығы оққа "мақсатты ұстау" принципі қолданылғанда, шамамен 300 м/с соңғы жылдамдыққа дейін үдеуге мүмкіндік берді (яғни, екі субкритикалық масса атылғаннан кейін жарылғанша бөлініп кетпеуін қамтамасыз ету). Секундына 70 спонтандық бөлінуді ескерсек, бұл тек 1/70 секундқа шамалы кешігу тудырады, бұл жағдайда маңызды емес. Бастауыштар "Литтл Бой" қаруының жобасының соңғы кезеңінде ғана қосылды.
Жаппай таралу және терроризм
Террористер тарапынан таралу және қолдану қаупіне байланысты, салыстырмалы түрде қарапайым конструкция алаңдату тудырады, себебі ол басқа әдістерге қарағанда дәлдік инженерлік еңбек немесе өндіріс талап етпейді. Жеткілікті мөлшерде жоғары байытылған уран болған жағдайда, технологиялық даму деңгейі төмен елдер немесе топтар тиімсіз, бірақ бәрібір өте күшті, мылтық типті ядролық қару жасауға қабілетті.
Имплозия әдісімен салыстыру
Технологиялық жағынан дамыған мемлекеттер үшін қару түріндегі әдіс тиімділік және қауіпсіздік себептерімен (жоғарыда талқыланды) қазіргі уақытта қолданылмайды. АҚШ қару түріндегі әдістен имплозия техникасы жетілдірілгеннен кейін бас тартты, бірақ ол біраз уақытқа дейін ядролық артиллерияның арнайы түрі ретінде сақталды. Ұлыбритания және Кеңес Одағы сияқты басқа ядролық державалар мұндай қаруды жасаған емес. Бұл техника жоғары тотыққан U-235 қолдануды қажет ететінімен қатар, басқа да көптеген кемшіліктері бар. Имплозия техникасы қарудың салмағын азайту және бөлінуге қабілетті материалдың үлесін арттыру үшін қолданылатын әртүрлі әдістерге көбірек мүмкіндік береді. Оңтүстік Африка шамамен бес қару түріндегі қару жасады, бірақ имплозиялық қару жасаған жоқ. Кейіннен олар ядролық қару бағдарламасын толығымен тоқтатты. Олар ядролық қарудан бас тартудағы ерекшелігімен және имплозиялық емес, қару түріндегі қару жасауымен де ерекшеленді. Қару түріндегі қарулардың қауіпсіздігіне қатысты да мәселелер бар. Мысалы, салыстырмалы түрде қарапайым оқиға салдарынан сынды массасын құрай алатын сынық материалдың мөлшері мен пішіні бар қарудың болуы қауіпті. Сонымен қатар, егер қару ұшақтан теңізге түсірілсе, теңіз суының әсерінен қару физикалық зақымданбастан-ақ сынды жағдай тууы мүмкін. Бұл имплозиялық қаруларда болмайды, себебі жарылғыш линзалардың дұрыс жұмыс істемеген жағдайында сынды массаны құру үшін жеткілікті бөлінуге қабілетті материал болмайды.
АҚШ ядролық артиллериясы
Қару әдісі ядролық артиллериялық снарядтарға да қолданылды, себебі қарапайым конструкциясы артиллериялық қарудың жылдам үдеуіне және G күштеріне төтеп беруге оңай жаратылуы мүмкін, сондай-ақ қару түрінің кіші диаметрі қолданыстағы артиллериядан атылатын снарядтарға салыстырмалы түрде оңай орнатылуы мүмкін. АҚШ-тың ядролық артиллериялық қаруы W9 1953 жылдың 25 мамырында Невада сынақ алаңында сынақтан өтті. "Operation Upshot–Knothole" операциясының аясында атылған және "Shot GRABLE" кодосымен белгіленген 280 мм снаряд 10 000 метрге атылып, жер бетінен 160 метр биіктікте жарылды, оның күші шамамен 15 килотонға бағаланды. Бұл "Little Boy" бомбасының күшімен шамалас, бірақ W9 салмағы "Little Boy" салмағының 1/10-нан кем (365 кг-ға қарсы 4000 кг, немесе 805 фунтқа қарсы 8819 фунт). Снарядтың ұзындығы 1384 мм болды. Бұл АҚШ-тың сынақ бағдарламасында артиллериялық қарудан атылған жалғыз ядролық артиллериялық снаряд болды. Атыс арнайы жасалған "Atomic Annie" деген лақап аты бар артиллериялық құралдан жасалды. 1952-1953 жылдары 80 снаряд өндірілді. 1957 жылы ол қызметтен шығарылды. W19 сонымен қатар 280 мм-лік қару түріндегі ядролық снаряд, W9-дың ұзартылған нұсқасы болды. 80 дана оқ-дәрі өндіріліп, жүйе 1963 жылы қызметтен шығарылды. W33 кішкентай, 8 дюймдік (203 мм) қару түріндегі ядролық артиллериялық снаряд болды, ол 1957 жылдан бастап өндіріліп, 1992 жылға дейін қолданылды. Екі снаряд сынақтан өтті (жарылды, артиллериялық қарудан атылмады), біреуі ашық ауада шарға ілінді, екіншісі туннельде жарылды. Кейінгі нұсқалары имплозиялық конструкцияға негізделген.