Budowa

Wysokościomierz[1]
W zwykłym wysokościomierzu lotniczym stosuje się aneroid barometryczny, który mierzy zmiany od wysokości ciśnienia. Jednakże wpływ pogody na ciśnienie zwiększa błąd odczytu wysokości. Do wyznaczania pozomu zerowego bomby wygodniejszy w użyciu jest wysokościomierz radarowy lub radiowy.
Wysokościomierz z falą ciągłą o modulowanej częstotliwości (FM CW) jest bardziej skomplikowany, znacznie jednak przewyższa inne rodzaje wysokościomierzy. Jak w zwykłych systemach inmpulsowych, sygnały emitowane przez antenę radarową bomby po odbiciu się od ziemi zostają odebrane przez wysokościomierz. Systemy impulsowe są stosowane w bardziej zaawansowanych wysokościomierzach, tylko sygnał jest ciągły o wysokiej częstotliwości około 4200 MHz. Częstotliwość ta jest stopniowo zwiększana co 200 MHz , po czym spada do wielkości początkowej. Gdy bomba zaczyna się obniżać nadajnik wysokościomierza nadajnik wysokościomierza wysyła impuls zaczynając od częstotliwości około 4200 MHz. W momencie powrotu odbitego impulsu nadajnik wysokościomierza nadaje już na wyższej częstotliwości. Różnica zależy od drogi przebytej przez sygnał. Gdy te dwie częstotliwości zostaną elektronicznie "zmieszane" pojawi się nowa częstotliwość, będąca ich różnicą. Zostaje ona zmierzona, jest bowiem wprost proporcjonalna do drogi przebytej przez impuls jest miarą aktualnej wysokości. W praktyce typowy obecnie radar dokonuje 120 pomiarów na sekundę. Jego zasięg wynosi do 3000 m nad lądem i do 6000 m nad morzem, ponieważ odbicie od powierzchni wody jest wyraźniejsze. Dokładność tych wysokościomierzy wynosi przy większych wysokościach około 1,5 m. Za optymalną wysokość eksplozji bomb atomowych często uważa się 600 m, więc błąd ten nie ma praktycznie żadnego znaczenia.
Duży koszt takich wysokościomierzy utrudnia ich użycie w zwykłych zastosowaniach, jednak wobec stale malejących cen podzespołów elektronicznych niedługo będą konkurować z barometrycznymi.

Detonator cisnieniowy[1]
Detonator czuły na ciśnienie powietrza może być mechanizmem bardzo skomplikowanym, ale do celów praktycznych stosuję się najczęściej prostszy rodzaj. Ciśnienie powietrza na dużych wysokościach jest niższe. W miarę zmniejszania się ciśnienie powietrza wzrasta. Jako detonator ciśnieniowy może zostać bardzo cienki skrawek namagnesowanego metalu. W środku tego paska musi zostać wprasowany wzgórek z bardzo cienkiego metalu, a środek powinien być umieszczony bezpośrednio pod stykiem elektrycznym, który wyzwoli eksplozję materiału wybuchowego klasycznego. Przed wmontowaniem paska trzeba go wepchnąć tak, by się odwrócił. Gdy ciśnienie powietrza osiągnie wymagany poziom, wzgórek przeskoczy na swoje początkowe położenie, zewrze styki i zainicjuje wybuch.

Głowica detonacyjna[1]
Głowica detonacyjna (lub głowice), umieszczona w konwencjonalnym materiale wybuchowym jest podobna do zwyczajnej spłonki. Służy po prostu jako katalizator głównego wybuchu. Bardzo ważna jest kalibracja tego urządzenia. Za mała głowica detonacyjna może stać się przyczyną kolosalnego niewypału, który może być podwójnie niebiezpieczny, ktoś bowiem mógłby bombę rozbroić i wyposażyć w inną głowicę detonacyjną. Dodatkowym zmartwieniem jest też świadomość, że ładunek konwencjonalny może wybuchnąć z siłą zbyt małą do zespolenia materiału rozszczepialnego, co mogłoby utworzyć masę bliską krytycznej, mogącą w każdej chwili eksplodować. Głowica detonacyjna otrzyma impuls elektryczny z detonatora ciśnieniowego lub z wysokościomierza radarowego, zależnie od użytego typu. Francuska firma Du Pont produkuje doskonałe spłonki, które dadzą się łatwo modyfikować w zależności od potrzeb.

Konwencjonalne ładunki wybuchowe[1]

Ładunek ten jest potrzebny do wstrzelenia (i zespolenia) wewnątrz obudowy bomby mniejszej części uranu z częścią większą. Ciśnienie potrzebne do tego nie jest znane i prawdopodobnie uznane jest przez rząd Stanów Zjednoczonych jako tajne ze względu na bezpieczeństwo narodowe. Do tego celu najlepiej nadaje się plastyczny materiał wybuchowy, można bowiem go dowolnie kształtować, zależnie od potrzeby do bomby uranowej lub plutonowej.

Reflektor neutronów[1]

Reflektor neutronów składa się z czystego U-238. Jest nie tylko nierozszczepialny, ale ma właściwość zawracania neutronów z powrotem. Wykonany z U-238 reflektor neutronów służy do dwóch celów. W bombie uranowej służy on jako dodatkowe zabezpieczenie przed powstaniem masy nadkrytycznej z dwóch oddzielnych części U-235. W bombie plutonowej reflektor zmniejsza straty neutronów w segmentach plutonu przez zawracanie ich w stronę centralnej części urządzenia.

Uran i pluton[1]
Wydzielenie U-235 jest bardzo trudne. Z każdych 25.000 ton wydobytej rudy uzyskuje się tylko 50 ton metalicznego uranu, z czego 99,3 % stanowi U-238, nie nadający się do eksplozji jądrowych. Co gorsza, do separacji tych dwóch izotopów nie nadaje się żadna chemiczna metoda ekstrakcji, ich właściwości chemiczne są bowiem identyczne. W praktyce do rozdzielenia ich nadają się jedynie metody mechaniczne.
U-235 jest odrobinę lżejszy od U-238. Do ich wstępnej separacji jest stosowany system dyfuzji gazowej. W tym systemie uran jest wiązany z fluorem, tworząc gazowy sześciofluorek uranu. Gaz ten jest następnie za pomocą niskociśnieniowych pomp przeciskany przez szereg niezmiernie subtelnych porowatych przepon. Atomy U-235 są lżejsze, więc ich migracja jest szybsza niż atomów U-238. W rezultacie po przejściu przez każdą kolejną przeponę zawartość U-235 w gazie jest większa. Po sforsowaniu wielu tysięcy przepon otrzymuje się stosunkowo dużą zawartość U-235, 2% dla paliwa reaktorowego, a dalsza rafinacja mogłaby doprowadzić do zawartości 95 % nadającego się w użytku do bomby atomowej. Dalsze wzbogacanie uranu odbywa się metodą separacji magnetycznej. Polega ona na przepuszczeniu przez słaby elektromagnes naładowanego gazowego czterochlorku uranu. Oddziaływanie magnetyczne jest słabsze na lżejsze cząsteczki z U-235, więc są one stopniowo wydzielane z przepływającego strumienia gazu. Po dwóch pierwszych stosuje się trzeci proces wzbogacania w wirówkach gazowych, w których do separacji cząsteczek o różnej masie służy siła odśrodkowa.
Po zakończeniu separacji pozostaje tylko właściwe ukształtowanie segmentów uranu i umieszczenie ich w głowicy w sposób umożliwiający zainicjowanie eksplozji jądrowej. Krytyczna masa czystego U-235 wynosi 110 funtów - 50 kg.
Zależnie od użytych procesów wzbogacania U-235, rodzaju mechanizmów detonacyjnych i wysokości, na której następuje wybuch, siła wybuchowa bomby atomowej może wynieść od 1 KT ( kilotony TNT) do 20 MT (megaton TNT), mocy najmniejszych ze strategicznych głowic, jakie obecnie istnieją. Jeden z atomowych okrętów podwodnych klasy Trident jest wyposażony w siły niszczące odpowiadające 25 drugim wojnom światowym.
Uran jest idealnym materiałem rozszczepialnym, nie jest jednak jedynym. W bombie atomowej można również użyć plutonu. Umieszczony przez dłuższy czas w reaktorze jądrowym U-238 pochłania neutrony i stopniowo przekształca się w pluton. Pluton jest rozszczepialny, choć nie tak łatwo ja U-235. Uran daje się zdetonować jak proste urządzenie z dwóch wstrzeliwanych do siebien części, ale pluton, ułożony w formie bardziej złożonej, 32-częściowej komory implozyjnej, trzeba detonować silniejszym konwencjonalnym materiałem wybuchowym, o większej szybkości reagowania. Zaś mechanizm detonujący ten materiał musi zapewniać równoczesność zapłonu wszystkich jego fragmentów. Oprócz tej detonacji potrzebna jest jeszcze czysta mieszanina polonu z berylem.
Krytyczna masa plutonu wynosi 16 kg. W przypadku otoczenia plutonu reflektorem z U-238 masa ta wynosi 10 kg.

Detonator uranu[1]
Składa się z dwóch części. Większa ma kształt kulisty z wnęką. Kształt mniejszej odpowiada kształtowi wnęki. Zdetonowanie ładunku konwencjonalnego powoduje gwałtownego wbicie mniejszej masy w większa i ich zespolenie. Zostaje przekroczona masa krytyczna i w ciągu jednej milionowej sekundy rozwija się reakcja łańcuchowa rozszczepiania.

Detonator plutonu[1]
Składa się z 32 oddzielnych segmentów, razem tworzących wydrążoną kulę, obejmująca mieszaninę plonu z berylem. Kształty i masa wszystkich segmentów muszą być jednakowe. Kształt detonatora przypomina piłkę. Detonacja materiału konwencjonalnego musi doprowadzić do jednoczesnego scalenia wszystkich 32 sekcji z mieszaniną polonu z berylem w przeciągu jednej dziesięciomilionowej części sekundy.

Osłona ołowiana[1]
Jedynym zadaniem osłony ołowianej jest ochrona mechanizmów bomby przed radioaktywnościa ładunku. Gęstość strumienia neutronów ładunku wystarcza do wywoływania zwarć wewnętrznych obwodów elektronicznych i spowodowania przedwczesnego przypadkowego wybuchu.