Små og lave avkastning atomvåpen har historisk sett vært uheldig. I de velsignede tidene, da kjernefysiske ladninger av alle typer ble aktivt utviklet og testet, var det ingen passende isotop for dem. Bare plutonium-239 og uran-235 var tilgjengelige, og du kunne ikke lage en kompakt kjernefysisk ladning ut av dem. Det amerikanske stridshodet W54 som veide 23 kg så selvfølgelig veldig gunstig ut på bakgrunnen til den 4,6 tonn fete mannen, men den var fremdeles ikke så kompakt som vi ønsker.
Dette stridshodet var tilsynelatende en av de siste som faktisk ble testet av en atomeksplosjon. Det påfølgende moratorium for kjernefysisk testing bremset arbeidet kraftig, noe som hovedsakelig kraftige produkter forble i det nukleære arsenalet. Nå som det nukleære sprednings- og begrensningsregimet ser ut til å være på grensen til dets utmattelse, er det mulig å komme tilbake til utviklingen av nye typer atomladninger som kan diversifisere atomkrig.
Americium er den beste kandidaten
Plutonium som fylling av en kjernefysisk ladning er bra for alle, bare det tillater ikke å skape en virkelig kompakt ladning, siden den har en ganske stor kritisk masse - 10,4 kg. Med en plutoniumtetthet på 19,8 g per kubikkcentimeter, vil sfærens volum være 525,2 kubikkmeter. cm, og dens diameter er 10,1 cm. I tillegg må man ikke ta en kritisk masse, men noe mer, for eksempel 1,2 eller 1,35 kritisk masse, for at den skal slå. Dette skyldes at detoneringssystemet og nøytronsikringen i en kompakt ladning ikke er like bra som i en luftbombe eller missilstridshode, og for å oppnå effekten er det nødvendig å ha en større tilførsel av spaltbart materiale. Derfor brukte kompakte plutoniumladninger vanligvis 13-15 kg plutonium (for 13 kg er diameteren på kulen 10,7 cm), dannet til en eggformet eller sylindrisk kjerne.
Selv om det er tungt, men ganske egnet for artillerieskall, missiler og gruver med stor kaliber, ble det i prinsippet oppnådd ladninger i kraftområdet fra flere hundre kg til 10-15 kt TNT-ekvivalent. Men det var en alvorlig innvending: hvorfor bruke dyrebart våpenklassig plutonium til en laveffektladning, hvis du kan lage en termonukleær ammunisjon med en makeløs større kraft? Et stridshode på 400 kilo vil oppnå en effekt som er mye større enn 10-15 kt eller enda mindre.
Generelt var det to grunner til avskjed med atomkraft med lav effekt: ikke for kompakte dimensjoner, noe som gjorde det vanskelig å bruke dem, og militærøkonomiske argumenter for irrasjonaliteten i å bruke den verdifulle isotopen.
På 1950-tallet var det ingenting som erstattet uran og plutonium som isotoper av våpenklasse. Men det har gått litt tid siden den gang, og en god kandidat har dukket opp - americium-242. Denne isotopen er dannet under forfallet av plutonium-241 (dannet under fangst av et nøytron av uran-238), og er inneholdt i plutonium-behandlingsavfall og brukt kjernebrensel (SNF). Etter 26 år vil alt plutonium-241 forfalle til americium-241, hvis halveringstid er mye lenger - 432,2 år. Dermed skulle SNF losset fra reaktorer og settes i lagring på slutten av 1980-tallet og begynnelsen av 1990-tallet allerede inneholde en betydelig mengde americium-241. Isolasjonen, så langt man kan bedømme, gir ingen spesielle vanskeligheter.
Salgsfremmende video:
Americium-241 brukes i industrien, for eksempel i apparater for kontinuerlig måling av tykkelsen på valset stål, slik som det som er vist på bildet.
Hvis am-241 bestråles med nøytroner, vil en enda mer bemerkelsesverdig isotop av americium-242m oppnås. Siden en reaktor basert på americium-242 ble designet i Obninsk, beregnet på å oppnå nøytronstråling til medisinske formål, ble det gitt noen data om dens produksjon. 1 gram am-242m dannes ved bestråling av 100 gram am-241 (det ble oppnådd ved den nå demonterte BN-350-reaktoren i Shevchenko, Kasakhstan), og for å oppnå denne mengden er det nok å bearbeide 200 kg gammel SNF. Vi har mye av dette: rundt 20 tusen tonn brukt kjernebrensel og en årlig produksjon på rundt 200 tonn mer. Den akkumulerte SNF er tilstrekkelig til å produsere omtrent 1000 kg am-242m.
Hva er AM-242M bra for? Ekstremt lav kritisk masse. Den rene isotopen har en kritisk masse på bare 17 gram. Med en tetthet på americium på 13,6 g per kubikkcentimeter, vil det være en ball med en diameter på 1,33 cm. Hvis vi tar 1,35 av den kritiske massen, så blir kulen 1,45 cm i diameter. Med en reflektor og sprengningssystem er det fullt mulig å holde seg i størrelsen 40 -mm prosjektil. Energigivningen på 1 g am-242m tilsvarer omtrent 4,6 kg TNT, slik at en slik ladning med 22,9 g av isotopen vil gi omtrent 105 kg TNT.
Du kan bruke en blanding av am-241 og am-242m. Med innholdet av sistnevnte på 8%, vil den kritiske massen være 420 gram. Kulens diameter vil være 3,8 cm. Det kan være en atomgranat for en RPG, en gruve for en 82 mm mørtel, og så videre. Energiutslippet vil være omtrent 2 tonn TNT-ekvivalent.
Generelt sett den beste kandidaten for å fylle veldig kompakte kjernefysiske ladninger, opp til kjernefysiske prosjektiler. Americium er også bra ved at den avgir lite varme under forfall, nesten ikke varmes opp, og derfor krever ikke lagring av atomvåpen fylt med americium kjøleskap. Den lange halveringstiden: am-241 - 433,2 år, am-242m - 141 år, tillater også produksjon og lagring av americium for fremtidig bruk. Slik ammunisjon kan lagres i 30-40 år uten vesentlige endringer i deres egenskaper, mens plutonium må sendes for rengjøring fra forråtnelsesprodukter etter 10-15 år.
Americium-ladningen kan brukes på egen hånd, og også som en atom-nøytronsikring for kraftigere ladninger. Hvis det viser seg at americium-ladningen kan sette i gang en termonukleær reaksjon (som kan være), vil muligheten for å skape veldig kompakt og lett, men samtidig kraftige termonukleære ladninger åpne seg.
Stridshode for guidede raketter
Et viktig spørsmål er hva en så kompakt americium-ladning kan brukes til. For eksempel vil vi ta en ladning utstyrt med omtrent 500 gram americium og en energiutgivelse på 2,3-2,5 tonn TNT-ekvivalent. Totalvekten av dette produktet kan være så lite som 2-3 kg. Hvor og hvordan kan den brukes?
Overflate-til-luft og luft-til-luft missiler, det vil si luftfartøy og luftfartøy raketter, designet for å ødelegge fly. For et fly er et overtrykk på 0,2 kgf / cm2 definitivt farlig (belastningen på vingen på Su-35 kan for eksempel nå 0,06 kgf / cm2). En eksplosjon av en kompakt kjernefysisk ladning med en kapasitet på 2,3 tonn vil skape et slikt overtrykk i en avstand på cirka 210 meter, og et overtrykk på 1,3 kgf / cm2, der flyets ødeleggelse sikkert vil oppstå, vil skape en eksplosjon i en avstand på 60 meter. Nærhetssikringer av flymissiler starter vanligvis en lading i en avstand på 3-5 meter fra målet, og i dette tilfellet lyser ikke målflyet definitivt - et garantert nederlag! Fin sprut av metall og en sky med radioaktive damper.
Anti-skip missiler. Små anti-skipsmissiler, som Kh-35 og lignende, de mest praktiske å bruke (det er luftfart, helikopter, skip, bakken og til og med containerskyttere), dessverre, er så svake at de ikke kan synke, men til og med seriøst skade ethvert stort skip. Dette sees tydelig i skytingen mot det nedlagte tanklandingsskipet USS Racine (LST-1191). Det ble truffet av 12 anti-skip-raketter, lignende Kh-35, og skipet forble flytende. De avsluttet med ham bare med en torpedo. Dette er ikke overraskende hvis raketthodet har en vekt på 150-250 kg og effekten deres er relativt lav. Å utstyre X-35-missilet med en amerikansk kjernefysisk ladning med de ovennevnte egenskapene, gjør dette missilet mye farligere selv for store skip. Hvis en ødelegger av Arleigh Burke-klassen blir rammet av et slikt missil, vil den på sitt beste kreve lange fabrikkreparasjoner. Men man kan også stole på å synke, siden en eksplosjon av slik kraft godt kan ødelegge skipets skrog.
USS Fitzgerald (DDG-62) etter kollisjon med et filippinsk containerskip 17. juni 2017. Ødeleggere av denne typen har en designfeil, på grunn av at skipet etter en kollisjon og et hull mistet hastigheten på grunn av oversvømmelsen av maskinrommet. Hvis en slik ødelegger blir truffet av en rakett med en amerikansk ladning, vil den sannsynligvis synke.
Torpedoer. Generelt sett vil en ladning med en kapasitet på 2,3 tonn TNT-ekvivalent installert i en torpedo, selv ikke den mest moderne, gjøre det til et gyldig argument mot selv store skip og skip.
ATGM. Hvis vekten på hele ammunisjonen er i området 2-3 kg, kan de utstyres med raketter for anti-tank missilsystemer, for eksempel "Kornet". Den har et godt skytefelt, opptil 5,5 km, noe som gjør det ganske trygt å bruke en kompakt og lite strømforsyning. Enhver, selv den siste og mest beskyttede tanken, vil garantert bli ødelagt av et slikt missil.
Allerede fra denne veldig korte oversikten er det tydelig at den beste transportøren for så veldig kompakte atomladninger er forskjellige typer guidede raketter. Den amerikanske avgiften vil vise seg å være ganske dyr, og det vil ikke være mulig å produsere så mange av dem, flere hundre, kanskje opp til tusen stykker. Derfor trenger de å skyte på noe verdifullt og viktig, som i det minste økonomisk vil rettferdiggjøre bruken. Mål: fly, skip, luftvernsystemer, radarer, muligens også de siste (det vil si de dyreste) tankene og selvgående kanoner. Kombinasjonen av presisjonen til guidede missiler med det mye høyere utbyttet av den amerikanske ladningen sammenlignet med standardeksplosiver ville gjøre et slikt våpen veldig effektivt.
Forfatter: Dmitry Verkhoturov
