Drukowanie 3D Części zamienne do głowicy jądrowej

Głowica, po odnowieniu, zostanie połączona z nowym pociskiem samosterującym opracowanym przez US Air Force. Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) jest wiodącą agencją zajmującą się projektami jądrowymi i współpracuje z Sandia National Laboratories, wiodącą niemiecką agencją projektową. Prace nad głowicą mają zaspokoić wymagania wojskowe dotyczące sparowania głowicy z nowym systemem dostarczania i poprawy bezpieczeństwa broni, bezpieczeństwa i logistyki operacyjnej, a także utrzymania skuteczności bez potrzeby przeprowadzania dodatkowych testów wybuchowych. Pierwsza produkcja W80-4 jest zaplanowana na 2025.

Krajowe laboratoria skupiają się teraz na upewnieniu się, że W80-4 spełnia wymagania. Kolejnym krokiem jest szczegółowy raport kosztów opracowania broni.

"Koszty są dla nas bardzo duże", powiedziała Alicia Williams, kierownik projektu LLNL dla LEP. "Dokonujemy szczegółowych przeglądów kosztów związanych z naszym zakresem, aby pomóc kierownictwu w podejmowaniu świadomych decyzji dotyczących konieczności korekty kursu. Wynik netto z tym kamieniem milowym był potwierdzeniem, że jesteśmy na dobrej drodze. "

Z odnową głowicy wiążą się pewne wyzwania. Niektóre starzone komponenty i materiały nie mogą być zastąpione w ten sam sposób, w jaki zostały pierwotnie wyprodukowane. Główny ładunek wybuchowy wymaga na przykład wymiany, ale oryginalne materiały wybuchowe są niedostępne i muszą zostać zrekonstytuowane. Kilka części zamiennych jest drukowanych w 3D, aby poprawić jakość i obniżyć koszty - nie po raz pierwszy drukowanie 3D zostało użyte do budowy głowic. Naukowcy z laboratoriów są inżynierskimi właściwymi materiałami w tych częściach zamiennych, kontrolując mikrostrukturę materiału drukowanego 3D.

Aby sprawdzić, czy wydrukowane części 3D działają zgodnie z oczekiwaniami, naukowcy wykonali już parę Eksperymenty hydrodynamiczne (na pełną skalę niejądrową) już w 2016 r. Dane uzyskane z tych testów są wykorzystywane do zapewnienia, że ​​symulacje superkomputerów dokładnie odzwierciedlają rzeczywistość. Przeprowadzane są również dokładne eksperymenty w zakresie starzenia materiałów i kompatybilności, aby zapewnić, że drukowany materiał 3D będzie spełniał wymagania dotyczące wydajności przez cały okres eksploatacji systemu.

Symulacje superkomputerów i inne eksperymenty niejądrowe mają kluczowe znaczenie dla sukcesu programu. Oprócz odnowienia głowicy, naukowcy muszą upewnić się, że jest ona bezpieczna i nie będziesame się wyłączają, bezpieczne, ponieważ nie mogą być uruchamiane bez formalnych uprawnień i skuteczne - a wszystko to bez przeprowadzenia wybuchowej próby jądrowej na pełną skalę. Superkomputer o nazwie Sierra znajduje się w LLNL i odegra ważną rolę w certyfikowaniu głowicy zastępczej. Postępy w kodowaniu umożliwiły również przejście z modelowania 2D na 3D, ze szczególnym naciskiem na kwantyfikację niepewności, zmniejszając zależność od przybliżenia, jaka była wymagana podczas ery testów jądrowych. Setki testów i eksperymentów są obecnie prowadzone na LLNL i jego stronie testów eksperymentalnych, Site 300.

"Ten LEP napędza znaczącą innowację w LLNL", powiedział Des Pilkington, dyrektor ds. Fizyki broni i projektowania. "Widzę, że naprawdę twórcza praca w opcjach, skupiona na spełnieniu ustalonych wymagań dotyczących wydajności i zminimalizowania kosztów, zawsze z myślą o tym, co ostatecznie możemy poświadczyć, zadziała. I tu wkraczają eksperymentalne i kodowe innowacje, które wprowadziliśmy w ramach programu Stockpile Stewardship. Będą kluczowe dla powodzenia naszego planu certyfikacji. "

Pięć z 25 głównych kamieni milowych w LEP jest do tej pory kompletnych. Wymagania są udoskonalane przez DoD i NNSA, opracowano koncepcje projektowe, wprowadzono systemy biznesowe do śledzenia harmonogramu i budżetu, a NNSA zainwestowała w infrastrukturę LLNL, która będzie potrzebna do certyfikacji głowicy. Ponadto LLNL kieruje wysiłkiem na rzecz odtworzenia zdolności do produkcji wymaganych niewrażliwych materiałów wybuchowych. Produkcja nowych materiałów wybuchowych w skali produkcyjnej przebiega zgodnie z harmonogramem.

Program W80-4 ma wejść w fazę inżynierii rozwoju w 2019 r. W tej fazie naukowcy przetestują poszczególne komponenty, aby zapewnić że spełnią wymagania wojskowe. Kolejne fazy to inżynieria produkcji, pierwsza produkcja i produkcja na pełną skalę. Aby sprostać potrzebom programu, LLNL podjęło znaczące starania o zatrudnienie; Ponad 100 naukowców, inżynierów i techników zostało zatrudnionych już w 2018 roku.

"Nawet w przypadku naszych pracowni zatrudniających nas w przyspieszonym tempie, a nawet z ulepszeniami infrastruktury, które NNSA opracowała tutaj, nigdy nie moglibyśmy ukończyć tego LEP-u sam "- powiedział Tom Horrillo, menedżer LEP W80-4. "Nasze laboratorium siostrzane po drugiej stronie ulicy (Sandia National Laboratories) odgrywa główną rolę w tym procesie, podobnie jak zakłady produkcyjne produkujące komponenty w całejkraj. Siły Powietrzne był świetnym partnerem w definiowaniu wymagań, a NNSA była niezbędna w pomagając nam rozwałkować infrastruktury i procesów musimy zadanie. Nie zawracam sobie głowy sytuacjami, kiedy mówię, że nie byłoby LEP-u bez wkładu wszystkich członków zespołu. "

LEP to współpraca pomiędzy DoD i NNSA, z LLNL pracującym ze wszystkimi Laboratoria NNSA i zakłady produkcyjne, a także siły powietrzne i ich dostawcy rakiet. Współpracowników, m.in. Sandia National Security Kansas City Campus, kompleksu Y-12 Bezpieczeństwa Narodowego, Pantex Plant, Savannah River Site, Los Alamos National Laboratory, NNSA Livermore polowego Office, Albuquerque NNSA W80-4 Biuro Programu, Biuro Programu pocisk w Eglin Air Force podstawa i broń jądrowa Centrum Kirtland Air Force base.

„to jest tak ważne, że nam się uda z W80-4 LEP,” powiedział Williams. "Ta broń musi być niesamowicie bezpieczna, bezpieczna i skuteczna. Musimy sprostać tym oczekiwaniom tak samo, jak potrzebujemy spełnić oczekiwania dotyczące kosztów i harmonogramu. W sumie, nie mogę pomóc, ale czuję, że jest to bardzo ekscytujący czas na pracę w laboratorium.” CD3D .