A kis és alacsony hozamú nukleáris robbanófejek történelmileg nem voltak szerencsések. Azokban az áldott időkben, amikor minden típusú nukleáris töltést aktívan fejlesztettek és teszteltek, nem volt számukra megfelelő izotóp. Csak plutónium-239 és urán-235 volt elérhető, és nem lehetett kompakt nukleáris töltést készíteni belőlük. Természetesen a 23 kg súlyú amerikai W54 robbanófej nagyon kedvezően nézett ki a 4,6 tonna súlyú "Kövér ember" hátterében, de még mindig nem volt olyan kompakt, mint szeretnénk.
Ez a robbanófej nyilvánvalóan az utolsók egyike volt, amelyet valójában nukleáris robbanás tesztelt. Az ezt követő nukleáris kísérletekre vonatkozó moratórium élesen lelassította a munkát, aminek következtében főként erőteljes termékek maradtak a nukleáris arzenálban. Most, hogy a nukleáris fegyverek elterjedésének megakadályozását és korlátozását célzó rendszer a kimerülése küszöbén áll, lehetséges visszatérni az új típusú nukleáris töltetek kifejlesztéséhez, amelyek diverzifikálhatják a nukleáris háborút.
Az Americium a legjobb jelölt
A plutónium, mint egy nukleáris töltet töltése, mindenkinek jó, csak nem teszi lehetővé az igazán kompakt töltés létrehozását, mivel meglehetősen nagy kritikus tömege van - 10,4 kg. 19,8 g / cm3 plutónium -sűrűség esetén a gömb térfogata 525,2 köbméter lesz. cm, átmérője pedig 10, 1 cm, ráadásul ahhoz, hogy dörömböljön, nem egy kritikus tömeget kell venni, hanem egy kicsivel többet, mondjuk 1, 2 vagy 1, 35 kritikus tömeget. Ez annak köszönhető, hogy a robbanórendszer és a neutronbiztosíték kompakt töltésben nem olyan jó, mint egy légi bombában vagy rakéta robbanófejben, és ennek a hatásnak az eléréséhez nagyobb mennyiségű hasadóanyaggal kell rendelkeznie. Ezért a kompakt plutónium-töltésekhez általában 13-15 kg plutóniumot használtak (13 kg-ra a golyó átmérője 10,7 cm), amelyet tojás alakú vagy hengeres maggá formáltak.
Elvileg, bár nehéz, de nagy kaliberű tüzérségi lövedékekhez, rakétákhoz és aknákhoz alkalmas, a több száz kg-tól 10-15 kt-ig terjedő TNT-ekvivalens töltések alakultak ki. De volt egy komoly ellenvetés: miért kell értékes fegyver minőségű plutóniumot használni kis teljesítményű töltéshez, ha összehasonlíthatatlanul nagyobb teljesítményű termonukleáris lőszert lehet készíteni? Egy 400 kilotonnás robbanófej sokkal nagyobb hatást ér el, mint 10-15 kt vagy még kevesebb.
Általánosságban elmondható, hogy két oka volt az alacsony teljesítményű nukleáris töltések visszavonásának: nem túl kompakt méretek, amelyek megnehezítették azok használatát, és katonai-gazdasági érvek az értékes izotóp elköltésének ésszerűtlensége mellett.
Az 1950-es években semmi sem helyettesítette az uránt és a plutóniumot, mint fegyver minőségű izotópokat. De azóta eltelt egy kis idő, és megjelent egy jó jelölt - americium -242. Ez az izotóp a plutónium-241 bomlása során keletkezik (amely a neutron urán-238 által történő elfogása során keletkezik), és benne van a plutónium-feldolgozási hulladékban és a kiégett nukleáris üzemanyagban (SNF). 26 év után az összes plutónium-241 bomlik americium-241-re, amelynek felezési ideje sokkal hosszabb-432,2 év. Így a reaktorokból kirakott és a nyolcvanas évek végén és az 1990-es évek elején tárolt SNF-nek már jelentős mennyiségű americium-241-et kell tartalmaznia. Elszigeteltsége, amennyire megítélhető, nem jelent különösebb nehézségeket.
Ha az am-241-et neutronokkal besugározzuk, akkor még figyelemre méltóbb americium-242m izotópot kapunk. Mivel az americium-242 alapú reaktort Obninskben tervezték, amelyet orvosi célból neutron-sugárzás előállítására szántak, néhány adatot közöltek a gyártásáról. 1 gramm am-242m 100 gramm am-241 besugárzásával keletkezik (ezt a most leszerelt BN-350 reaktorban, Sevcsenko, Kazahsztán) szerezték be, és ennek a mennyiségnek a megszerzéséhez elegendő 200 kg öregített feldolgozása SNF. Sok ilyen anyagunk van: körülbelül 20 ezer tonna kiégett nukleáris üzemanyag és körülbelül 200 tonnával több éves termelés. A felhalmozott SNF körülbelül 1000 kg am-242m előállítására elegendő.
Mire jó az AM-242M? Rendkívül alacsony kritikus tömeg. A tiszta izotóp kritikus tömege mindössze 17 gramm. Az americium sűrűsége 13,6 g / köbcentiméter, ez egy golyó, amelynek átmérője 1,33 cm. Ha 1,35 -et veszünk a kritikus tömegből, akkor a labda 1,45 cm átmérőjű lesz., teljesen lehetséges 40 mm -es lövedékben tartani. 1 g am-242m energia leadása körülbelül 4,6 kg TNT-nek felel meg, így egy 22,9 g izotópot tartalmazó töltés körülbelül 105 kg TNT-t eredményez.
Az am-241 és az am-242m keveréke használható. Ez utóbbi 8%-os tartalmával a kritikus tömeg 420 gramm lesz. A golyó átmérője 3,8 cm lesz, lehet RPG-hez atomgránát, 82 mm-es habarcshoz akna, stb. Az energialeadás körülbelül 2 tonna TNT -ekvivalens lesz.
Általánosságban elmondható, hogy a legjobb jelölt a nagyon kompakt nukleáris töltések betöltésére, egészen a kis kaliberű nukleáris lövedékekig. Az Americium abban is jó, hogy a bomlás során kevés hőt bocsát ki, szinte nem melegszik fel, ezért az americiummal töltött nukleáris lőszer tárolása nem igényel hűtőszekrényt. A hosszú felezési idő: am-241-433, 2 év, am-242m-141 év, lehetővé teszi az americium előállítását és felhalmozását a későbbi felhasználásra. Az ilyen lőszereket 30-40 évig lehet tárolni anélkül, hogy jellemzőik jelentősen megváltoznának, míg a plutóniumot 10-15 év után el kell küldeni tisztításra a bomlástermékekből.
Az amerikai töltés önmagában is használható, valamint nukleáris-neutron biztosítékként az erősebb töltésekhez. Ha kiderül, hogy az americium töltés termonukleáris reakciót indíthat el (ami lehet, hogy az is), akkor lehetőség nyílik a nagyon kompakt és könnyű, de ugyanakkor erőteljes termonukleáris töltések létrehozására.
Robbanófej irányított rakétákhoz
Fontos kérdés, hogy mire használható egy ilyen nagyon kompakt amerikai töltés. Például töltünk egy töltést, amely körülbelül 500 gramm americiummal és 2, 3-2, 5 tonna TNT-ekvivalens energiával rendelkezik. A termék össztömege akár 2-3 kg is lehet. Hol és hogyan alkalmazható?
Felszíni-levegő és levegő-levegő rakéták, azaz légvédelmi és repülésrakéták, amelyeket repülőgépek megsemmisítésére terveztek. Egy repülőgép esetében a 0,2 kgf / cm2 túlnyomás mindenképpen veszélyes (a Su-35 szárnyának terhelése például elérheti a 0,06 kgf / cm2 értéket). A 2,3 tonna kapacitású kompakt nukleáris töltet robbanása körülbelül 210 méteres távolságban hoz létre ilyen túlnyomást, és 1,3 kgf / cm2 túlnyomás, amelynél a repülőgép biztosan megsemmisül, robbanást okoz. 60 méter távolságban. A repülőgép -rakéták közelségi biztosítékai általában töltést indítanak a céltól 3-5 méterre, és ebben az esetben a célrepülőgép biztosan nem fénylik semmi jót - garantált vereség! Finom fémcseppek és radioaktív gőzök felhője.
Hajó elleni rakéták. A legkisebb hajó elleni rakéták, mint például a Kh-35 és hasonlók, a legkényelmesebbek a használathoz (vannak repülőgépek, helikopterek, hajók, földek és akár konténerek is), sajnos annyira gyengék, hogy nem tudnak elsüllyedni, de még komolyan is megrongál minden nagy hajót. Ez jól látszik a USS Racine (LST-1191) leszerelt tartályleszálló hajó lövésein. 12 hajó elleni rakéta találta el, hasonlóan a Kh-35-höz, és a hajó felszínen maradt. Csak torpedóval végeztek vele. Ez nem meglepő, ha a rakéták robbanófejének súlya 150-250 kg, és teljesítményük viszonylag alacsony. Az X-35 rakéta felszerelése a fenti jellemzőkkel rendelkező amerikai nukleáris töltéssel sokkal veszélyesebbé teszi ezt a rakétát még a nagy hajók számára is. Ha egy Arleigh Burke osztályú rombolót eltalál egy ilyen rakéta, akkor a legjobb esetben is hosszas gyári javítást igényel. De lehet süllyedésre is számítani, mivel egy ilyen erejű robbanás tönkreteheti a hajótestet.
Torpedók. Általában egy 2,3 tonna TNT kapacitású töltet, amelyet egy torpedóba telepítettek, még ha nem is a legmodernebb, meggyőző érvvé teszi még nagy hajók és hajók ellen is.
ATGM. Ha a teljes lőszer súlya 2-3 kg, akkor felszerelhetők rakétákkal páncéltörő rakétarendszerekhez, például "Kornet". Jó lőtávolsággal rendelkezik, akár 5, 5 km-ig, ami meglehetősen biztonságossá teszi a kompakt és kis teljesítményű nukleáris töltés használatát. Bármelyik, még a legújabb és legvédettebb tank is garantáltan megsemmisül egy ilyen rakétával.
Már ebből a nagyon rövid áttekintésből is kiderül, hogy az ilyen nagyon kompakt nukleáris töltések legjobb hordozói a különböző típusú irányított rakéták. Az amerikai töltés meglehetősen drága lesz, és nem lehet majd ennyit előállítani belőle, több százat, talán ezer darabot. Ezért valami értékesre és fontosra kell lőniük, ami legalább gazdaságilag indokolja használatát. Célpontok: repülőgépek, hajók, légvédelmi rendszerek, radarok, esetleg a legújabb (vagyis a legdrágább) tankok és önjáró fegyverek is. Az irányított rakéták pontosságának és az amerikai töltés jóval nagyobb hozamának kombinációja a szokásos robbanóanyagokhoz képest nagyon hatékony lenne.
