초기의 핵폭탄에는
EBW
(Exploding BridgeWire Detonator, 폭발도선형 기폭관)
라는 기폭관이 사용되었다.
이렇게 완벽히 대칭적인 핵폭탄의 내파를 위해서는
정밀한 폭발 제어가 필수불가결한데,
기존의 뇌관만으로는
이러한 정밀한 폭발 제어가 힘들었기 때문이다.
이로 인해 내파형 핵무기를 개발하던
로스 알라모스(이후 LANL, Los Alamos National Laboratory가 된다.)의 과학자들은
정밀한 폭발 제어를 위해 EBW를 개발한다.
폭발물을 사랑하는 군붕이라면 익숙할
기존의 뇌관과 구조가 크게 다를바 없어보인다.
하지만 차이점은 bridgewire에 연결된
폭발물의 종류가 다르다.
기존의 뇌관은
bridgewire에 1종 폭발물이 연결된다.
1종 폭발물이란
적은 양의 열이나 압력에 의해 폭발할 수 있는
민감한 물질을 뜻한다.
그러니까 bridgewire에 전류가 흘러 가열되기만 하면
1종 폭발물이 터지고 이윽고 연결된
2종 폭발물이 터지는 것이다.
하지만 EBW는?
2종 폭발물인 PETN, 그것도 저밀도 PETN이
Bridgwire와 연결되어있다.
2종 폭발물이란 덜 민감하며 폭파하는 데 훨씬 더 많은 에너지가 필요한 폭발물을 말한다.
그럼 이녀석은 어떻게 폭발물을 격발시키냐?
바로 고전압 고전류 전원을 순간적으로 Bridgewire에
인가하면 이 Bridgwire가 순식간에 폭발적으로 기화되며
충격파를 일으키고,
이 충격파가 2차 폭발물을 바로 점화시키는 것이다.
다음은 Slapper Detonator라고도 불리는
EFI(Exploding Foil Initiator)는
폭발물의 기폭 장치이다.
LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory)
에서 최초로 개발했다.
구조는 다음과 같다.
metallic foil 위에 Plastic flyer film이 붙여져 있다.
Plastic flyer film에 들어가는 플라스틱은 주로 kapton이 쓰인다. 전자기기에 쓰이는 그 캡톤 맞다.
이 친구도 EBW와 작동방식이 약간 유사하다.
고전압, 고전류 전원이 metallic foli에 인가되어 전류가
bridge를 통과하면 bridge가 폭발적으로 기화되는것까진 EBW와 유사하다.
하지만,
이렇게 기화된 Bridge가 자기 자신 위에 덮여있는
plastic flyer film을 절단시키고, Bridge가 기화하며 플라즈마가 발생되어 절단된 plastic flyer film 비행편을
정말 엄청난 속도로 가속시킨다.
이렇게 절단된 플라스틱 비행편은
Barrel을 통과해 2차 폭발물에 직접 충돌하게 되고,
이로 인해 폭발물이 점화되게 된다.
EBW에 비해 EFI가 가지는 장점은
1.포일은 폭발물과 접촉하지 않으므로 포일의 부식,
포일과 폭발물 사이의 화학 반응으로 인해 불안정한 화합물을 생성하는 위험이 줄어들고,
이차적으로 폭발물의 우발적인 전기 발화 위험이
더욱 줄어든다.
2.기폭 장치에 요구되는 에너지가 EBW에 비해 매우 낮다.
3.EBW처럼 단일 지점이 아니라,
비행편이 폭발물에 충돌한 넓이만큼
기폭을 시작하는 점이 폭발을 시작하는 데
더 안정적이고 효율적이다.
4.폭발물은 더 높은 밀도로 압축될 수 있다.
5.매우 둔감한 폭발물을 직접 기폭시킬 수 있다.
6. 2종 폭발물을 직접 점화시키기 때문에 소형화와
단순화가 가능하다.
는 장점이 있다.
실제로 핵폭탄에 사용될때는
기계적 안전장치와 함께 사용된다.
사진에서 보이듯 안전 상태에서는 EFI의 포일+캡톤+Barrel과 둔감 고폭약(LX-16)이
정렬되어있지 않지만,
무장 상태(ARMED)에서는 이들이 모두 정렬되어
핵무기의 격발준비를 마친다.
물론 EBW/EFI는 핵폭탄에만 쓰이는 기술은 아니다.
우리의 청상어 경어뢰에도 사실은 EBW 기폭관이 쓰이려다가 EFI 기폭관으로 설계를 변경한 적이 있다.
또한 항공우주 분야에서 파이로테크닉의 기폭장치로 활용되기도 한다.
다음 정보글 미리보기:
이때 예고했던 2단계 핵분열-핵분열폭탄과 여러 참신한
핵무기 설계를 다루는
해당 글이 준비중인데
고민이 2가지임.
핵폭탄에 대한 기초적 상식을 언급하고
참신한 설계의 핵무기에대한 내용을 다룰지,
아님 다들 핵분열/핵융합/포신형 핵무기/내폭형 핵무기에 대해 안다고 가정하고 지금 그대로 글을 올릴지 고민임.
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