Små og lave udbytter atomvåben har historisk set været uheldige. I de velsignede tider, hvor nuklearladninger af alle typer blev aktivt udviklet og testet, var der ingen passende isotop til dem. Kun plutonium-239 og uranium-235 var tilgængelige, og du kunne ikke lave en kompakt atomladning ud af dem. Naturligvis så det amerikanske W54 stridshoved, der vejer 23 kg meget gunstigt ud på baggrund af den 4,6 ton Fat Man, men det var stadig ikke så kompakt, som vi gerne ville.
Dette stridshoved var tilsyneladende en af de sidste, der faktisk blev testet af en atomeksplosion. Det efterfølgende moratorium for nukleare forsøg bremsede arbejdet kraftigt ned, hvilket skyldes, at der hovedsageligt var kraftfulde produkter i kernearsenalet. Nu hvor det nukleare ikke-sprednings- og begrænsningsregime ser ud til at være på randen af dets udmattelse, er det muligt at vende tilbage til udviklingen af nye typer nukleare afgifter, der kan diversificere atomkrig.
Americium er den bedste kandidat
Plutonium som fyldning af en nuklear ladning er godt for alle, kun det tillader ikke at skabe en virkelig kompakt ladning, da den har en ret stor kritisk masse - 10,4 kg. Med en plutoniumdensitet på 19,8 g pr. Kubikcentimeter vil kuglens volumen være 525,2 kubikmeter. cm, og dens diameter er 10,1 cm. Derudover er det nødvendigt at tage ikke en kritisk masse, men noget mere, siger 1,2 eller 1,35 kritisk masse, for at det skal smadre. Dette skyldes det faktum, at detonationssystemet og neutronsikringen i en kompakt ladning ikke er så god som i en luftbombe eller missilstridshoved, og for at opnå effekten er det nødvendigt at have en større forsyning med fissilt materiale. Derfor anvendte kompakte plutoniumladninger normalt 13-15 kg plutonium (for 13 kg kuglens diameter er 10,7 cm), dannet til en ægformet eller cylindrisk kerne.
Selvom tunge, men ganske velegnede til artillerieskaller, missiler og miner i stor kvalitet blev der i princippet opnået ladninger i effektområdet fra flere hundrede kg til 10-15 kt TNT-ækvivalent. Men der var en alvorlig indvending: hvorfor bruge dyrebare våbenklasse-plutonium til en lav strømafgift, hvis du kan lave en termonuklear ammunition med en uforlignelig større magt? Et stridshoved på 400 kiloton vil opnå en effekt, der er meget større end 10-15 kt eller endnu mindre.
Generelt var der to grunde til fratræden af nukleare afgifter med lav effekt: ikke for kompakte dimensioner, hvilket gjorde det vanskeligt at bruge dem, og militærøkonomiske argumenter for irrationelheden ved at bruge den værdifulde isotop.
I 1950'erne var der intet, der erstattede uran og plutonium som isotoper af våbenkvalitet. Men der er gået nogen tid siden da, og en god kandidat er dukket op - americium-242. Denne isotop dannes under henfaldet af plutonium-241 (dannet under indfangningen af et neutron af uran-238) og er indeholdt i plutonium-behandlingsaffald og brugt nukleart brændstof (SNF). Efter 26 år nedbrydes al plutonium-241 til americium-241, hvis halveringstid er meget længere - 432,2 år. SNF, der blev losset fra reaktorer og lagt i oplagring i slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne, skulle således allerede indeholde en betydelig mængde americium-241. Dets isolering, så vidt man kan dømme, udgør ingen særlige vanskeligheder.
Salgsfremmende video:
Americium-241 bruges i industrien, fx i apparater til kontinuerlig måling af tykkelsen på valset stål, såsom det der er vist på billedet.
Hvis am-241 bestråles med neutroner, opnås en endnu mere bemærkelsesværdig isotop af americium-242m. Da en reaktor baseret på americium-242 blev designet i Obninsk, beregnet til at opnå neutronstråling til medicinske formål, blev der givet nogle data om dens produktion. 1 gram am-242m dannes ved bestråling af 100 gram am-241 (det blev opnået ved den nu nedtagne BN-350-reaktor i Shevchenko, Kasakhstan), og for at opnå denne mængde er det nok at behandle 200 kg ældet SNF. Vi har meget af dette: omkring 20 tusind tons brugt nukleart brændstof og en årlig produktion på omkring 200 tons mere. Den akkumulerede SNF er tilstrækkelig til at producere ca. 1000 kg am-242m.
Hvad er AM-242M god til? Ekstremt lav kritisk masse. Den rene isotop har en kritisk masse på kun 17 gram. Med en tæthed på americium på 13,6 g pr. Kubikcentimeter vil det være en kugle med en diameter på 1,33 cm. Hvis vi tager 1,35 af den kritiske masse, så bliver kuglen 1,45 cm i diameter. Med en reflektor og sprængningssystem er det meget muligt at holde sig inden for størrelsen 40 -mm projektil. Energifrigivelsen på 1 g am-242m svarer til ca. 4,6 kg TNT, så en sådan ladning med 22,9 g af isotopen vil give ca. 105 kg TNT.
Du kan bruge en blanding af am-241 og am-242m. Med sidstnævnte indhold på 8% vil den kritiske masse være 420 gram. Kuglens diameter vil være 3,8 cm. Det kan være en nukleær granat til en RPG, en mine til en 82 mm mørtel og så videre. Energifrigivelsen vil være ca. 2 ton TNT-ækvivalent.
Generelt er den bedste kandidat til at udfylde meget kompakte nukleare afgifter op til småkaliber nukleare projektiler. Americium er også godt, idet det udsender lidt varme under henfald, næsten ikke opvarmes, og derfor kræver opbevaring af nuklear ammunition fyldt med americium ikke køleskabe. Den lange halveringstid: am-241 - 433,2 år, am-242m - 141 år, muliggør også produktion og opbevaring af americium til fremtidig brug. Sådan ammunition kan opbevares i 30-40 år uden væsentlige ændringer i deres egenskaber, mens plutonium skal sendes til rengøring fra henfaldsprodukter inden for 10-15 år.
Americium-ladningen kan bruges alene og også som en nukleær-neutron sikring til mere kraftfulde ladninger. Hvis det viser sig, at en americium-ladning kan indlede en termonuklear reaktion (hvilket godt kan være), åbnes muligheden for at skabe meget kompakte og lette, men samtidig kraftige termonukleære ladninger.
Stridshoved til guidede missiler
Et vigtigt spørgsmål er, hvad en så kompakt americium-ladning kan bruges til. F.eks. Tager vi en ladning udstyret med ca. 500 gram americium og en energiudslip på 2,3-2,5 ton TNT-ækvivalent. Den samlede vægt af dette produkt kan være så lidt som 2-3 kg. Hvor og hvordan kan det anvendes?
Overflade-til-luft og luft-til-luft-missiler, det vil sige anti-fly og luftfartøjs missiler, designet til at ødelægge fly. For et fly er et overtryk på 0,2 kgf / cm2 bestemt farligt (belastningen på vingen på Su-35 kan for eksempel nå 0,06 kgf / cm2). En eksplosion af en kompakt atomladning med en kapacitet på 2,3 ton vil skabe et sådant overtryk i en afstand af ca. 210 meter, og et overtryk på 1,3 kgf / cm2, hvor flyets ødelæggelse helt sikkert vil forekomme, vil skabe en eksplosion i en afstand af 60 meter. Nærhedssikringer af flymissiler starter normalt en opladning i en afstand af 3-5 meter fra målet, og i dette tilfælde skinner målflyet bestemt ikke - et garanteret nederlag! Fine sprøjter af metal og en sky af radioaktive dampe.
Anti-skibets missiler. Små anti-skibsmissiler, såsom Kh-35 og lignende, de mest bekvemme til brug (der er luftfart, helikopter, skib, jord og endda containerbugtere), desværre er de så svage, at de ikke kan synke, men endda alvorligt skade ethvert stort skib. Dette ses tydeligt i skyderiet på det nedlagte tanklandingsskib USS Racine (LST-1191). Det blev ramt af 12 anti-skibets missiler, svarende til Kh-35, og skibet forblev flydende. De sluttede kun med ham med en torpedo. Dette er ikke overraskende, hvis missilstridshovedet har en vægt på 150-250 kg, og deres effekt er relativt lav. Udstyret af X-35-missilet med en amerikansk nuklear opladning af ovennævnte egenskaber gør dette missil meget farligere, selv for store skibe. Hvis en destruktør af Arleigh Burke-klassen bliver ramt af et sådant missil, vil den på sit bedste kræve lange fabriksreparationer. Men man kan også stole på at synke, da en eksplosion af sådan magt godt kan ødelægge skibets skrog.
USS Fitzgerald (DDG-62) efter kollision med et filippinsk containerskib den 17. juni 2017. Ødelæggere af denne type har en designfejl, som skibet efter en kollision og et hul mistede hastigheden på grund af oversvømmelsen af maskinrummet. Hvis en sådan ødelæder bliver ramt af en raket med en amerikansk ladning, vil den sandsynligvis synke.
Torpedoer. Generelt gør en afgift med en kapacitet på 2,3 tons TNT-ækvivalent installeret i en torpedo, selv ikke den mest moderne, det til et gyldigt argument mod endda store skibe og skibe.
ATGM. Hvis vægten af hele ammunitionen ligger i området 2-3 kg, kan de udstyres med missiler til anti-tank missilsystemer, for eksempel "Kornet". Den har et godt skydeområde op til 5,5 km, hvilket gør det ganske sikkert at bruge en kompakt og lavt strømforsyning med nukleare opladninger. Enhver, selv den nyeste og mest beskyttede tank, vil blive garanteret at blive ødelagt af et sådant missil.
Allerede fra denne meget korte oversigt er det tydeligt, at den bedste transportør til så meget kompakte nukleare afgifter er forskellige typer guidede missiler. Den amerikanske afgift vil vise sig at være ret dyr, og det vil ikke være muligt at fremstille så mange af dem, flere hundrede, måske op til tusind stykker. Derfor er de nødt til at skyde på noget værdifuldt og vigtigt, som i det mindste økonomisk retfærdiggør brugen. Mål: fly, skibe, luftforsvarssystemer, radarer, muligvis også de nyeste (dvs. de dyreste) tanke og selvkørende kanoner. Kombinationen af præcisionen af styrede missiler med det meget højere udbytte af den amerikanske ladning sammenlignet med standardeksplosiver ville gøre et sådant våben meget effektivt.
Forfatter: Dmitry Verkhoturov