נשק ראש נפץ תרמי

ראש נפץ תרמו-גרעיני, המכונה גם ראש נפץ גרעיני, פצצה תרמו-גרעינית (היתוך) שתוכנן להתאים בתוך טיל. בתחילת שנות החמישים פיתחו ארצות הברית וגם ברית המועצות ראשי נפץ גרעיניים שהיו קטנים וקלים מספיק לפריסת טילים, ובסוף שנות החמישים פיתחו שתי המדינות טילים בליסטיים בין יבשתיים (ICBM) המסוגלים לספק ראשי נפץ תרמו-גרעיניים ברחבי העולם.

תכנון בסיסי דו-שלבי

ראש נפץ תרמו-גרעיני טיפוסי עשוי להיבנות על פי תכנון דו-שלבי, הכולל ביקוע או ביקוע מוגבר (נקרא גם ההדק) ורכיב נפרד פיזית הנקרא המשני. הן הראשוני והן המשני נמצאים בתוך מארז מתכת חיצוני. קרינה מפיצוץ הביקוע של הראשי מכילה ומשמשת להעברת אנרגיה כדי לדחוס ולהצית את המשני. חלק מהקרינה הראשונית מהפיצוץ הראשוני נספג על ידי פני השטח הפנימיים של המארז, העשוי מחומר בצפיפות גבוהה כמו אורניום. ספיגת קרינה מחממת את פני השטח הפנימיים של המארז, והופכת אותו לגבול אטום של אלקטרונים ויונים חמים. קרינה עוקבת מהראשון מוגבלת ברובה בין גבול זה לבין המשטח החיצוני של הקפסולה המשנית. קרינה ראשונית, משתקפת ומוקרנת מחדש שנלכדת בתוך חלל זה נספגת על ידי חומר בצפיפות נמוכה יותר בתוך החלל, והופכת אותו לפלזמה חמה של אלקטרונים וחלקיקי יון הממשיכים לספוג אנרגיה מהקרינה המוגבלת. הלחץ הכולל בחלל - סכום התרומה של החלקיקים האנרגטיים והתרומה הקטנה בדרך כלל מהקרינה - מופעל על המעטפת החיצונית של הקפסולה המשנית (המכונה דחף) ובכך דוחס את המשני.

בדרך כלל, בתוך הדחיפה ישנו חומר היתוך, כגון לוטריום -6 deuteride, סביב "מצת" של חומר מתפוצץ בעל ביקוע נפץ (בדרך כלל אורניום -235) במרכז. כאשר הביקוע העיקרי מייצר תשואה נפיצה בטווח הקילוטון, דחיסת המשנה גדולה בהרבה ממה שניתן להשיג באמצעות חומרי נפץ גבוהים כימיים. דחיסת המצת מביאה לפיצוץ ביקוע שיוצר טמפרטורות הדומות לאלה של השמש והיצע רב של נויטרונים למיזוג הסובבים, וכעת דחוסים, תרמו-גרעיניים. לפיכך, תהליכי הביקוע וההתמזגות המתרחשים בשני הם בדרך כלל יעילים בהרבה מאלה שמתרחשים ראשוניים.

במכשיר יעיל ומודרני דו-שלבי - כמו ראש נפץ טילים בליסטי ארוך טווח - הראשוני מוגבר על מנת לשמור על נפח ומשקל. פריימריז מוגבר בכלי נשק תרמו-גרעיניים מודרניים מכילים כ- 3 עד 4 ק"ג פלוטוניום, בעוד שעיצובים פחות מתוחכמים עשויים להשתמש בכמות כזו או יותר. המשני בדרך כלל מכיל קומפוזיציה של חומרי היתוך וחדקים המותאמים בקפידה בכדי למקסם את יחס התפוקה למשקל או התפוקה לנפח של ראש הקרב, אם כי ניתן לבנות משניים מחומרים קרקעיים או היתוך בלבד.