Nanotechnologia - technika zbrojenia broń jądrowa IV generacji

Rozkład molekularnych materiałów wybuchowych charakteryzuje się dużo większymi mocami, ponieważ transport masy odbywa się w tym przypadku na bardzo krótkich odległościach – rzędu kilku długości wiązań chemicznych. Podstawowym ograniczeniem jest natomiast ilość energii, która może być zawarta w jednostce objętości takiego MW. Dotychczas otrzymano związki wybuchowe, dla których wartość tego parametru wynosi ok. 12,6 kJ/cm3, czyli zaledwie połowę ilości energii uzyskiwanej z najlepszych mieszanin wybuchowych. Ostre wymagania odnośnie stabilności chemicznej i bezpieczeństwa praktycznie uniemożliwiają dalsze zwiększanie gęstości związków wybuchowych oraz gromadzenie większej ilości atomów utleniacza w cząsteczce. W tej sytuacji optymalnym rozwiązaniem jest stworzenie układów wybuchowych łączących doskonałe charakterystyki termodynamiczne mieszanin wybuchowych z kinetyką reakcji chemicznych właściwą dla rozkładu molekularnych materiałów wybuchowych. Osiągnięcie tego celu jest możliwe po opracowaniu metod otrzymywania mieszanin utleniacz-paliwo jednorodnych w skali nanometrycznej. Znane, unikalne właściwości wszystkich nanostrukturalnych materiałów kompozytowych są bowiem rezultatem silnie rozwiniętej powierzchni kontaktu jego składników.

Zmniejszenie wymiarów cząstek powoduje zwiększenie powierzchni wzajemnego kontaktu paliwa i utleniacza, gdyż wzrasta wówczas liczba atomów lub cząsteczek tworzących powierzchnię ziarna. W przypadku gęsto upakowanych cząstek sferycznych zawierających tysiąc atomów, 40% atomów zlokalizowanych jest na powierzchni cząstki, natomiast cząstki zbudowane z miliona atomów mają zaledwie 4% atomów powierzchniowych. Jeżeli w reakcji chemicznej biorą udział wyłącznie atomy z powierzchni, nie tylko szybkość reakcji (szybkość uwalniania energii), ale również stopień przereagowania (ilość uwolnionej energii) będą bardzo gwałtownie wzrastały wraz ze zmniejszeniem wymiarów cząstek składników mieszaniny. Ponadto należy pamiętać, że atomy powierzchniowe są zasobniejsze w energie niż atomy z wnętrza cząstek, a to skutkuje zwiększeniem ich aktywności chemicznej. Malejąca wartość energii aktywacji reakcji chemicznych oznacza ostatecznie większą podatność mieszaniny na zainicjowanie przemiany wybuchowej.

Klasycznym sposobem wytwarzania stałych nanostrukturalnych materiałów wysokoenergetycznych jest mieszanie (mechaniczne lub ultradźwiękowe), w obecności rozpuszczalnika, wcześniej otrzymanych (w procesach chemicznych lub fizycznych) nanowymiarowych cząstek składników. Do tej grupy zaliczyć można mieszaniny pirotechniczne znane jako, tzw. metastabilne intermolekularne kompozyty (MIC) lub supertermity. Są to jednorodne mieszaniny dwóch lub więcej składników, z których przynajmniej dwa reagują ze sobą egzotermicznie, a każda cząstka kompozytu oddalona jest od innej, z którą wchodzi w reakcję, na odległość typową dla skali atomowej, tj. nie większą niż długość kilku wiązań chemicznych. Ponadto istnieje bariera, która chroni składniki przed spontaniczną niekontrolowaną reakcją.

Do najbardziej znanych supertermitów należą mieszaniny glinu z tlenkami molibdenu (MoO3), żelaza (Fe2O3), miedzi (CuO) i wolframu (WO3) o rozdrobnieniu nanometrowym. Poza tym proponuje się wykorzystanie manganianu(VII) potasu jako wyjątkowo reaktywnego utleniacza, ponieważ – w odróżnieniu od wcześniej wspomnianych tlenków – ulega rozkładowi już w ok. 300 oC. Wszystkie kompozyty MIC charakteryzują się dużymi gęstościami energii, wysoką wrażliwością na bodźce inicjujące oraz prędkościami spalania przekraczającymi 1000 m/s, a więc znacznie większymi niż prędkości spalania klasycznych termitów.
W ostatnich latach zaproponowano inną metodę, w której wzrost nanocząstek poszczególnych składników i formowanie nanokompozytu zachodzi podczas jednego procesu. Powszechnie wykorzystuje się do tego celu znaną od dawna technikę zol-żel. Synteza nanostrukturalnych materiałów metodą zol-żel przebiega w środowisku rozpuszczalnika. Wyjściowy zol (roztwór koloidalny) powstaje w wyniku hydrolizy i/lub polikondensacji prekursora tworząc nanometrowe, jednorodne pod względem kształtu i wymiarów cząstki, które początkowo poruszają się swobodnie w rozpuszczalniku. Żel tworzy się wówczas, gdy w układzie koloidalnym znajduje się tak dużo cząstek, że stykają się one lub łączą się z sobą w wielu punktach tworząc sztywną trójwymiarową sieć, która rozprzestrzenia się w całej objętości cieczy, uniemożliwiając przemieszczanie się cząstek fazy rozproszonej. Proces ten nazywa się koagulacją.

W przypadku żeli zbudowanych z polimerów koagulacja może też następować na skutek reakcji polimeryzacji, polikondensacji lub sieciowania. Tak więc strukturę żelu tworzą połączone kowalencyjnie (lub w inny sposób, np. za pomocą wiązań wodorowych, oddziaływań jonowych lub van der Walsa) wielofunkcyjne cząstki i włókna (zazwyczaj o wymiarach 0,1-20 nm) pomiędzy nimi występują zaś pory (10-50 nm) wypełnione rozpuszczalnikiem.

Zmieniając rozpuszczalnik, temperaturę, wskaźnik pH roztworu, rodzaj i stężenie reagentów można regulować wymiary cząstek zolu, czas żelowania i strukturę żelu oraz jego zachowanie podczas procesu suszenia. Powolne, kontrolowane odparowywanie rozpuszczalnika prowadzi do otrzymania kserożelu – litego optycznie materiału o dużej gęstości i wytrzymałości mechanicznej. Jeżeli natomiast zawarty w porach rozpuszczalnik jest ekstrahowany w warunkach nadkrytycznych (za pomocą CO2) powstaje aerożel – rodzaj sztywnej piany o wyjątkowo małej gęstości. W obydwu przypadkach są to materiały porowate, charakteryzujące się dużą powierzchnią właściwą (kilkaset m2/g) i jednorodnym rozmieszczeniem porów w przestrzeni. Wypełnienie tych porów substancją utleniającą lub redukującą (zależnie od natury szkieletu żelu) pozwala uzyskać wysokoenergetyczny kompozyt, homogeniczny w skali nanometrowej i dzięki temu zdolny do szybkich przemian wybuchowych.

Wprowadzenie drugiego składnika kompozytu może być zrealizowane w następujący sposób:

(i)   przez dodanie stałych cząstek – nanometrowe proszki utleniacza, reduktora lub związku wybuchowego miesza się z zolem lub żelem pierwszego składnika, a następnie usuwa rozpuszczalnik.
(ii)   przez dodanie roztworu – do roztworu/zolu pierwszego składnika dodaje się roztwór drugiego w tym samym lub kompatybilnym rozpuszczalniku, a po żelatynizacji rozpuszczalniki są odparowywane lub ekstrahowane.
(iii)   przez wymianę rozpuszczalnika – faza ciekła żelu pierwszego składnika jest wymieniana na inną ciecz, w której rozpuszczony jest drugi składnik.

Zaletą wszystkich wymienionych sposobów sporządzania NanoMW jest to, iż pozwalają one na precyzyjną kontrolę nie tylko składu i gęstości kompozycji, ale również morfologii i rozmiarów cząstek jej składników w skali nanometrycznej. Parametry te determinują z kolei najważniejsze charakterystyki użytkowe materiału, tj. jego wrażliwość oraz efekt energetyczny i moc przemiany wybuchowej. Mieszanin wybuchowe jednorodne w skali mikrometrowej nie pozwalają uzyskać optymalnego zestawu wspomnianych parametrów

Autor

http://www.nanonet.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1250&Itemid=65

Amerykańska myśl wojskowa jest ujeta w programie Departamentu obrony USA DoD

http://www.nano.gov/html/res/pdf/DefenseNano2007.pdf

Leżąc na skrzyżowaniu inżynierii, fizyki, chemii, biologii, nanotechnologii mogące mieć istotny wpływ na wszystkie dziedziny nauki i technologii. Jednak pewne jest, że w pobliżu najważniejszych wniosków termin nanotechnologia będzie w wojskowej domeny. W rzeczywistości jest pod nazwami "mikromechaniczny Engineering" i "microelectromechanical systemy (MEMS), że w dziedzinie nanotechnologii urodził się kilka lat temu - w laboratoriach broni jądrowej.

Podstawowym bodźcem do tworzenia takich systemów była potrzeba zbrojenia wyjątkowo stabilne i bezpieczne i uruchomienia mechanizmów broni jądrowej, takie jak atomowych pocisków artyleryjskich. W takich głowic, do wybuchu jądrowego i jego uruchomienia przejść skrajne przyspieszenie (10000 razy większa niż ciężar gdy uzbrojenie jest przez ciężki karabin). toire ISL / CNRS "Nanomatériaux pour les Systemes Sous Sollicitations skrajności" na francusko-niemiecki Instytut Badań SainO-Louis we Francji opisuje, że mają one przygotowane energiczny nanokompozytów z różnych form przez infiltracji porowatej matrycy tlenku chromu o wysokim wybuchowych rozpuszczony w acetonie ("Przygotowanie materiałów wybuchowych nanocząstek w porowatych chromu (III) tlenek matrycy: pierwsza próba kontroli reaktywności materiałów wybuchowych"). Naukowcy twierdzą, że ich metoda pozwala na uzyskanie i stabilizację kruszących cząstek w nanoskali.

Publikacja Nanotechnologia, gdzie naukowcy z Labora Nanotechnologia, czyli nauki o projektowaniu mikroskopijnych struktur, w jakich materiałów i ich relacje są obrabiane i kontrolowane przez atom-atom, zapowiada liczne zastosowania.
Link http://www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/19/28/285716/

Abstract. Niniejszy dokument z raportów pierwszych prób kontroli spalania i właściwości detonacji kruszących poprzez swoją strukturę. Porowaty chromu (III) matrycy jako tlenek produkowany przez spalanie dwuchromianu amonu stronę, do której przeniknęły heksahydro-1 ,3,5-trinitro-1 ,3,5-triazyna (RDX).

Struktura Cr₂O₃ Matryca była badana przez obie skanowania i mikroskopu elektronowego (SEM, TEM); Cr₂O₃/Nanokompozyty RDX cechowała adsorpcji azotu. Model matematyczny oparty na tych technik stosowanych w celu wykazania, że Cr₂O₃ Macierz osłania i stabilizuje cząsteczki RDX w nanoskali. Proces rozkładu nanokompozytów została zbadana przez mikroskopia sił atomowych (AFM).

BROŃ CZWARTEJ GENERACJI

Czwartej generacji broŃ jądrowA są nowe rodzaje jądrowych materiałów wybuchowych, które mogą być rozwijane w pełnej zgodności z Comprehensive Test Ban Treaty (CTBT) przy użyciu inercyjnego uwięzienia plazmy (ICF) udogodnień, takich jak NFI w USA i innych zaawansowanych technologii, które są pod aktywny rozwój we wszystkich głównych broni jądrowej
W skrócie, określając technikę czwartej generacji broni jądrowej jest to wyzwalanie - przez kilka zaawansowanych technologii, takich jak superlaser, kompresja magnetyczne, antymaterii itp. - na stosunkowo niewielkiej eksplozji termojądrowej, w której mieszanina deuteru i trytu jest spalany w urządzenia, których ciężar i wymiary nie większe niż kilka kilogramów i litrów..

Ponieważ zysk z tych głowic może przejść z części ton do dziesiątków ton wysoki ekwiwalent wybuchowy, dostarczenia ich przez precyzyjnie kierowanie amunicją lub w inny sposób doprowadzą do znaczącego zwiększenia siły ognia tych, którzy je posiadają - bez przekraczania progu stosowania Kiloton do Megaton broni jądrowej, a więc bez łamania tabu przed pierwszym użyciem broni masowego rażenia.

Ponadto, od tych nowych broni będzie używać żadnych (lub niewiele) materiałów rozszczepialnych, będą produkować praktycznie opad nie radioaktywy.

http://xmb.stuffucanuse.com/xmb/viewthread.php?tid=670

Publikacja polska Jerzego Kubowskiego zawiera garść informacji o nowej koncepcji broni jądrowej czwartej generacji, opartej na zasadzie uwalniania energii na drodze rozpadu izomeru hafnu. W rozwoju broni jądrowej można wyróżnić cztery generacje.
Link http://www.ekologika.pl/index.php/publikacje/45-energia-atomu/1765-nowa-koncepcja-broni-jdrowej.html

ROSYJSKIE PRÓBY Z NANO TECHNOLOGIĄ

http://www.youtube.com/watch?v=fd6l_EZKvPc

Na Uniwersytecie Państwowym w Petersburgu otwarto międzybranżowy ośrodek nanotechnologii. Jest to placówka szkoleniowo-naukowa. Do jej zadań należą poszukiwania nowych rozwiązań oraz systematyzacja prac naukowych w tej dziedzinie, szkolenie kadry o wysokich kwalifikacjach dla krajowego nanoprzemysłu.

To centrum Petersburskiego Uniwersytetu Państwowego zostało założone w ramach realizacji krajowego programu „Rozbudowa infrastruktury nanoprzemysłu”. Wyposażono go w najbardziej nowoczesny sprzęt, w tym także zainstalowano unikalny mikroskop ionowy, zbudowany w Niemczech specjalnie dla tej uczelni. Pozwoli to na optymizację badań w dziedzinie nanotechnologii, a także na znaczne podnoszenie efektywności prac naukowych na najróżniejszych kierunkach. Uczeni z Unwiersytetu Petersburskiego mają w swoim dorobku ciekawe osiągnięcia w wielu dziedzinach wiedzy, przygotowali oni program badań naukowych, na który składa się 80 ważnych projektów. Na przykład, nanostruktury w świecie minerałów badają pracownicy katedry krystalografii wydziału geologicznego. Jako pierwsi na świecie odkryli oni nanostruktury uranu w postaci nanorurek. Badania związków uranu prowadzone są za pomocą różnych metod, natomiast unikalny kompleks mikroskopów elektronicznych i ionowych Centrum Nanotechnologii, poza wszelką wątpliwością, zapewni nowe możliwości dla rozszerzania skali ich pracy naukowej.