Väikesed ja madala saagikusega tuumarelvad on ajalooliselt olnud õnnetud. Neil õnnistatud aegadel, kui igat tüüpi tuumalaenguid aktiivselt arendati ja katsetati, polnud nende jaoks sobivat isotoopi. Saadaval olid ainult plutoonium-239 ja uraan-235 ning te ei saanud neist kompaktset tuumalaengut teha. Muidugi nägi 4,6-tonnise Fat Mani taustal 23 kg kaaluvat ameerika W54 lahingugruppi, kuid see polnud ikkagi nii kompaktne, kui me tahaksime.
See sõjapea oli ilmselt üks viimastest, mida tuumaplahvatuse käigus tegelikult katsetati. Järgnenud tuumakatsetuste moratoorium aeglustas järsult tööd, mille tõttu peamiselt võimsad tooted jäid tuumaarsenali. Nüüd, kui tuumarelvade leviku tõkestamise ja piiramise režiim näib olevat selle ammendumise äärel, on võimalik naasta uut tüüpi tuumalaengute väljatöötamisse, mis võiksid mitmekesistada tuumasõda.
Parim kandidaat on Americium
Plutoonium kui tuumalaengu täidis on hea kõigile, ainult see ei võimalda luua tõeliselt kompaktset laengut, kuna sellel on üsna suur kriitiline mass - 10,4 kg. Kui plutooniumi tihedus on 19,8 g kuupsentimeetri kohta, on kera maht 525,2 kuupmeetrit. cm ja selle läbimõõt on 10,1 cm. Lisaks sellele, et see paugutaks, on vaja võtta mitte üks kriitiline mass, vaid mõnevõrra rohkem, näiteks 1,2 või 1,35 kriitiline mass. See on tingitud asjaolust, et detonatsioonisüsteem ja neutronkaitsmed kompaktses laengus pole nii head kui õhupommis või rakettide lahingumasinas ning efekti saavutamiseks peab olema suurem lõhustuvate materjalide pakkumine. Seetõttu kasutasid kompaktsed plutooniumilaengud tavaliselt 13-15 kg plutooniumi (13 kg puhul kuuli läbimõõt on 10,7 cm), mis moodustati munakujuliseks või silindriliseks südamikuks.
Põhimõtteliselt, kuigi raske, kuid üsna sobilik suurekaliibriliste suurtükivägede, rakettide ja miinide jaoks, saadi laengud võimsusega vahemikus mitmesaja kilogrammi kuni 10-15 kt TNT ekvivalenti. Kuid seal oli tõsine vastuväide: miks kasutada väikese võimsusega laadimiseks hinnalist relvakvaliteediga plutooniumi, kui saate teha võrreldamatult suurema võimsusega termotuumarelva laskemoona? 400-kilotonine lahingugrupp saavutab efekti, mis on palju suurem kui 10–15 kt või isegi vähem.
Üldiselt oli väikese energiatarbimisega tuumalaengute peatamiseks kahel põhjusel: mitte liiga kompaktsed mõõtmed, mis raskendasid nende kasutamist, ja sõjalis-majanduslikud argumendid väärtusliku isotoobi kulutamise irratsionaalsuse kohta.
1950ndatel ei asendanud miski relva klassi isotoopidena uraani ja plutooniumi. Kuid sellest ajast on möödunud mõni aeg ja ilmunud on hea kandidaat - americium-242. See isotoop moodustub plutooniumi-241 lagunemise ajal (moodustub uraan-238 poolt neutroni hõivamisel) ning see sisaldub plutooniumi töötlemise jäätmetes ja kasutatud tuumkütuses (SNF). 26 aasta pärast laguneb kogu plutoonium-241 ameerik-241-ks, mille poolestusaeg on palju pikem - 432,2 aastat. Seega peaks reaktoritest maha laaditud ja 1980. aastate lõpus ja 1990. aastate alguses lattu pandud SNF sisaldama juba märkimisväärses koguses ameerium-241. Selle isoleeritus, niipalju kui keegi võib järeldada, ei valmista erilisi raskusi.
Reklaamvideo:
Americium-241 kasutatakse tööstuses näiteks valtsitud terase paksuse pideva mõõtmise seadmetes, näiteks fotol.
Kui am-241 kiiritatakse neutronitega, siis saadakse veelgi tähelepanuväärsem ameerika-242m isotoop. Kuna Obninskis kavandati ameerium-242 baasil põhinev reaktor, mis oli ette nähtud neutronkiirguse saamiseks meditsiinilistel eesmärkidel, anti mõned andmed selle tootmise kohta. 1 grammi am-242m moodustatakse 100 grammi am-241 kiiritamisel (see saadi nüüd demonteeritud BN-350 reaktoris Shevtšenkos, Kasahstanis) ja selle koguse saamiseks piisab 200 kg vanuse SNF töötlemiseks. Seda kraami on meil palju: umbes 20 tuhat tonni kasutatud tuumkütust ja aastas umbes 200 tonni rohkem toodangut. Kogunenud SNF on piisav umbes 1000 kg am-242m tootmiseks.
Mis on AM-242M hea? Äärmiselt madal kriitiline mass. Puhta isotoobi kriitiline mass on vaid 17 grammi. Kui ameerika tihedus on 13,6 g kuupsentimeetri kohta, on sellest kuul, mille läbimõõt on 1,33 cm. Kui võtame kriitilisest massist 1,35, on kuuli läbimõõt 1,45 cm. Helkuri ja lõhkesüsteemiga on täiesti võimalik hoida suurus 40 -mm mürsk. Amg-242m 1 g energia vabanemine vastab umbes 4,6 kg TNT-le, nii et selline laadimine 22,9 g isotoobiga annab umbes 105 kg TNT-d.
Võite kasutada am-241 ja am-242m segu. Kui viimase sisaldus on 8%, on kriitiline mass 420 grammi. Kuuli läbimõõt on 3,8 cm. See võib olla RPG jaoks mõeldud tuumagranaat, 82 mm läbimõõduga miini jaoks jne. Energia eraldumine on umbes 2 tonni TNT ekvivalenti.
Üldiselt on parim kandidaat väga kompaktsete tuumalaengute täitmiseks kuni väikese kaliibriga tuumakuulideni. Ameerikium on hea ka selle poolest, et see eraldab kõdunemise ajal vähe soojust, peaaegu ei kuumene ja seetõttu ei vaja ameerikaga täidetud tuumalaskemoona hoidmine külmikuid. Pikk poolestusaeg: am-241 - 433,2 aastat, am-242m - 141 aastat, võimaldab ka ameerikumi tootmist ja ladustamist edaspidiseks kasutamiseks. Sellist laskemoona saab hoida 30–40 aastat ilma nende omaduste oluliste muutusteta, samas kui plutoonium tuleb saata lagunemissaadustest puhastamiseks 10–15 aasta pärast.
Ameerika laengut saab kasutada iseseisvalt ja ka tuuma-neutronikaitsena võimsamate laengute jaoks. Kui selgub, et ameerika laeng võib algatada termotuumareaktsiooni (mis võib ka olla), avaneb võimalus luua väga kompaktne ja kerge, kuid samal ajal võimas termotuumalaeng.
Laskepea rakettide jaoks
Oluline küsimus on, milleks sellist väga kompaktset ameerika laengut saab kasutada. Näiteks võtame laadimise, mis on varustatud umbes 500 grammi ameerikaga ja energia eraldumisega 2,3–2,5 tonni TNT ekvivalenti. Selle toote kogukaal võib olla nii väike kui 2-3 kg. Kus ja kuidas seda saab rakendada?
Õhk-õhk ja õhk-õhk raketid, see tähendab õhutõrje- ja lennundusraketid, mis on mõeldud õhusõidukite hävitamiseks. Lennuki jaoks on ülerõhk 0,2 kgf / cm2 kindlasti ohtlik (näiteks Su-35 tiibu koormus võib ulatuda 0,06 kgf / cm2). 2,3-tonnise mahuga kompaktse tuumalaengu plahvatus tekitab sellise ülerõhu umbes 210 meetri kaugusel ja ülerõhk 1,3 kgf / cm2, mille korral lennuk kindlasti hävib, tekitab plahvatuse 60 meetri kaugusel. Lennuki rakettmürskude lähikaitsmed algatavad tavaliselt laadimise sihtkohast 3-5 meetri kaugusel ja sellisel juhul sihtlennuk kindlasti ei paista - garanteeritud lüüasaamine! Metallist peened pritsmed ja radioaktiivsete aurude pilv.
Laevavastased raketid. Väikesed laevavastased raketid, näiteks Kh-35 ja sarnased, mis on kõige mugavamad kasutamiseks (seal on lennundus, helikopter, laeva-, maapealne ja isegi konteineriprogrammid), on kahjuks nii nõrgad, et ei saa uppuda, aga isegi tõsiselt kahjustada suurt laeva. See on selgelt näha mahajäetud tankide lossimislaeva USS Racine (LST-1191) tulistamisel. Seda tabas 12 laevavastast raketti, mis sarnanes Kh-35-ga, ja laev jäi pinnale. Nad lõpetasid temaga ainult torpeedo abil. See pole üllatav, kui raketipea on kaaluga 150–250 kg ja nende võimsus on suhteliselt väike. Raketi X-35 varustamine ülaltoodud omadustega Ameerika tuumalaenguga muudab selle raketi palju ohtlikumaks isegi suurte laevade jaoks. Kui selline rakett tabab Arleigh Burke'i klassi hävitajat, nõuab see parimal juhul pikka vabriku remonti. Kuid võib arvestada ka uppumisega, kuna sellise jõu plahvatus võib laeva kere hävitada.
USS Fitzgerald (DDG-62) pärast kokkupõrget Filipiinide konteinerlaevaga 17. juunil 2017. Seda tüüpi hävitajatel on konstruktsiooniviga, mille tõttu kaotas laev pärast kokkupõrget ja auku masinaruumi üleujutuse tõttu kiirust. Kui selline hävitaja satub ameeriklaste laenguga raketi alla, siis tõenäoliselt ta vajub.
Torpeedod. Üldiselt muudab torpeedosse paigaldatud laeng, mille maht on 2,3 tonni TNT ekvivalenti, isegi mitte kõige kaasaegsem, see mõjuvaks argumendiks isegi suurte laevade ja laevade vastu.
ATGM. Kui kogu laskemoona kaal on vahemikus 2–3 kg, siis saab neid varustada tankitõrjeraketisüsteemide rakettidega, näiteks "Kornet". Sellel on hea laskeulatus, kuni 5,5 km, mis teeb kompaktse ja väikese võimsusega tuumalaengu kasutamise üsna ohutuks. Mis tahes, isegi kõige uuem ja kõige paremini kaitstud tank, hävitatakse sellise raketiga.
Juba selle väga lühikese ülevaate põhjal on selge, et selliste väga kompaktsete tuumalaengute parimaks kandjaks on erinevat tüüpi juhitavad raketid. Ameerika laeng osutub üsna kalliks ja neid pole võimalik toota nii palju, mitusada, võib-olla kuni tuhat tükki. Seetõttu peavad nad tulistama midagi väärtuslikku ja olulist, mis vähemalt majanduslikult õigustab selle kasutamist. Sihtmärgid: lennukid, laevad, õhutõrjesüsteemid, radarid, võimalik, et ka kõige uuemad (st kõige kallimad) tankid ja iseliikuvad relvad. Juhitavate rakettide täpsuse ja Ameerika lõhkelaengu palju suurema saagise kombineerimine võrreldes tavaliste lõhkeainetega muudaks sellise relva väga tõhusaks.
Autor: Dmitri Verkhoturov
