Små kärnstridsspetsar med låg avkastning har historiskt sett haft otur. I de välsignade tiderna, när kärnkraftsladdningar av alla slag aktivt utvecklades och testades, fanns det ingen lämplig isotop för dem. Endast plutonium-239 och uran-235 var tillgängliga, och du kunde inte göra en kompakt kärnkraftsladdning av dem. Naturligtvis såg det amerikanska W54 -stridsspetsen som vägde 23 kg mycket positivt ut mot bakgrunden av "Fat Man" som vägde 4,6 ton, men det var fortfarande inte så kompakt som vi skulle vilja.
Denna stridsspets var uppenbarligen en av de sista, som faktiskt testades av en kärnkraftsexplosion. Det efterföljande moratoriet för kärnkraftsprov bromsade arbetet kraftigt, på grund av vilket främst kraftfulla produkter fanns kvar i kärnvapenarsenalen. Nu när regimen för icke -spridning och begränsning av kärnvapen verkar vara på väg att bli utmattad, är det möjligt att återgå till utvecklingen av nya typer av kärnkraftsavgifter som kan diversifiera kärnkriget.
Americium är den bästa kandidaten
Plutonium som fyllning av en kärnkraftsladdning är bra för alla, bara det tillåter inte att skapa en riktigt kompakt laddning, eftersom den har en ganska stor kritisk massa - 10,4 kg. Med en plutoniumdensitet på 19,8 g per kubikcentimeter blir sfärens volym 525,2 kubikmeter. cm, och dess diameter är 10, 1 cm. Dessutom, för att slå, måste man inte ta en kritisk massa, men lite mer, säg 1, 2 eller 1, 35 kritisk massa. Detta beror på att detonationssystemet och neutronsäkringen i en kompakt laddning inte är lika bra som i en flygbomb eller missilstridsspets, och för att uppnå denna effekt måste man ha ett större utbud av klyvbart material. Därför används vanligtvis kompakta plutoniumladdningar 13-15 kg plutonium (för 13 kg är bollens diameter 10,7 cm), formad till en äggformad eller cylindrisk kärna.
I princip visade sig laddningar i effektområdet från flera hundra kg till 10-15 kt TNT-ekvivalent i princip, även om de var tunga, men ganska lämpliga för storskaliberartilleri, missiler och gruvor. Men det fanns en allvarlig invändning: varför använda dyrbart vapen av hög kvalitet plutonium för en lågeffektladdning, om du kan göra en termonukleär ammunition med en makalöst större kraft? Ett 400 kiloton stridsspets kommer att uppnå en effekt som är mycket större än 10-15 kt eller ännu mindre.
I allmänhet fanns det två anledningar till att lågkraftsavgifter upphör att gälla: inte alltför kompakta dimensioner, vilket gjorde det svårt att använda dem, och militärekonomiska argument för att det är irrationellt att spendera den värdefulla isotopen.
På 1950-talet fanns det inget som kunde ersätta uran och plutonium som isotoper av vapen. Men en tid har gått sedan dess och en bra kandidat har dykt upp - americium -242. Denna isotop bildas under sönderfallet av plutonium-241 (bildas under avlägsnandet av en neutron med uran-238) och finns i plutoniumbehandlingsavfall och använt kärnbränsle (SNF). Efter 26 år kommer allt plutonium-241 att förfalla till americium-241, vars halveringstid är mycket längre-432,2 år. Således skulle SNF lossas från reaktorer och lagras i slutet av 1980-talet och början av 1990-talet bör redan innehålla en betydande mängd americium-241. Dess isolering, såvitt kan bedömas, medför inga särskilda svårigheter.
Om am-241 bestrålas med neutroner, kommer en ännu mer anmärkningsvärd isotop av americium-242m att erhållas. Eftersom en reaktor baserad på americium-242 konstruerades i Obninsk, avsedd att erhålla neutronstrålning för medicinska ändamål, gavs vissa uppgifter om dess produktion. 1 gram am-242m bildas genom bestrålning av 100 gram am-241 (det erhölls vid den nu demonterade BN-350-reaktorn i Shevchenko, Kazakstan), och för att erhålla denna mängd är det tillräckligt att bearbeta 200 kg åldrad SNF. Vi har mycket av det här: cirka 20 tusen ton använt kärnbränsle och en årlig produktion på cirka 200 ton mer. Den ackumulerade SNF är tillräcklig för att producera cirka 1000 kg am-242m.
Vad är AM-242M bra för? Extremt låg kritisk massa. Den rena isotopen har en kritisk massa på endast 17 gram. Med en densitet på americium på 13,6 g per kubikcentimeter blir det en boll med en diameter på 1,33 cm. Om vi tar 1,35 av den kritiska massan kommer bollen att vara 1,45 cm i diameter. Med en reflektor och ett sprängsystem, det är fullt möjligt att hålla sig inom projektilen i storlek 40 mm. Energiutsläppet på 1 g am-242m motsvarar ungefär 4,6 kg TNT, så att en sådan laddning med 22,9 g av isotopen ger cirka 105 kg TNT.
En blandning av am-241 och am-242m kan användas. Med halten av den senare på 8%blir den kritiska massan 420 gram. Bollens diameter kommer att vara 3,8 cm. Det kan vara en kärnkraftsgranat för en RPG, en gruva för en 82 mm murbruk, och så vidare. Energiutsläppet kommer att vara cirka 2 ton TNT -ekvivalent.
I allmänhet den bästa kandidaten för fyllnadsrollen för mycket kompakta kärnkraftsavgifter, upp till småkalibriga kärnkraftsprojektiler. Americium är också bra i och med att det avger lite värme under sönderfallet, nästan inte värms upp, och därför kräver lagring av kärnvapen ammunition fylld med americium inte kylskåp. Den långa halveringstiden: am-241-433, 2 år, am-242m-141 år, tillåter också produktion och ackumulering av americium för framtida bruk. Sådan ammunition kan lagras i 30-40 år utan väsentliga förändringar i deras egenskaper, medan plutonium ska skickas för rengöring från sönderfallsprodukter efter 10-15 år.
Den amerikanska laddningen kan användas på egen hand, liksom en kärn-neutronsäkring för kraftfullare laddningar. Om det visar sig att en americium -laddning kan initiera en termonukleär reaktion (vilket mycket väl kan vara), så öppnas möjligheten att skapa mycket kompakta och lätta, men samtidigt kraftfulla termonukleära laddningar.
Stridshuvud för guidade missiler
En viktig fråga är vad en så kompakt amerikansk laddning kan användas till. Till exempel tar vi en laddning utrustad med cirka 500 gram americium och en energiframställning på 2, 3-2, 5 ton TNT-ekvivalent. Den totala vikten av denna produkt kan vara så låg som 2-3 kg. Var och hur kan den appliceras?
Yt-till-luft och luft-till-luft-missiler, det vill säga luftvärns- och luftfartsraketter, avsedda att förstöra flygplan. För ett flygplan är ett övertryck på 0,2 kgf / cm2 definitivt farligt (belastningen på vingen på Su-35 kan till exempel nå 0,06 kgf / cm2). En explosion av en kompakt kärnkraftsladdning med en kapacitet på 2,3 ton kommer att skapa ett sådant övertryck på ett avstånd av cirka 210 meter, och ett övertryck på 1,3 kgf / cm2, där förstörelsen av flygplanet säkert kommer att inträffa, kommer att skapa en explosion på 60 meters avstånd. Närhetssäkringar för flygplanmissiler initierar vanligtvis en laddning på ett avstånd av 3-5 meter från målet, och i detta fall lyser målflygplanet definitivt inget bra - garanterat nederlag! Fina stänk av metall och ett moln av radioaktiva ångor.
Antifartygsmissiler. Små missfartygsmissiler, till exempel Kh-35 och liknande, de mest praktiska att använda (det finns flygplan, helikopter, fartyg, mark och till och med containeruppskjutare) är tyvärr så svaga att de inte kan sjunka, men till och med allvarligt skada alla stora fartyg. Detta syns tydligt vid skjutningen mot det avvecklade tanklandningsfartyget USS Racine (LST-1191). Det träffades av 12 missfartygsmissiler, liknande Kh-35, och fartyget förblev flytande. De slutade med honom bara med en torpedo. Detta är inte förvånande om rakets stridsspets har en vikt på 150-250 kg och deras effekt är relativt låg. Att utrusta X-35-missilen med en amerikansk kärnkraftsavgift med ovanstående egenskaper gör denna missil mycket farligare även för stora fartyg. Om en förstörare av Arleigh Burke-klass drabbas av en sådan missil, kommer den i bästa fall att kräva långa fabriksreparationer. Men man kan också räkna med att sjunka, eftersom en explosion av sådan kraft mycket väl kan förstöra fartygets skrov.
Torpedon. I allmänhet förvandlar en avgift med en kapacitet på 2,3 ton TNT, installerad i en torpedo, inte ens den mest moderna, den till ett övertygande argument mot även stora fartyg och fartyg.
ATGM. Om hela ammunitionens vikt ligger i intervallet 2-3 kg, kan de utrustas med missiler för anti-tank missilsystem, till exempel "Kornet". Den har en bra skjutsträcka, upp till 5, 5 km, vilket gör det ganska säkert att använda en kompakt och lågkraftig kärnkraftladdning. Vilken som helst, även den senaste och mest skyddade tanken, kommer garanterat att förstöras av en sådan missil.
Redan från denna mycket korta översyn är det klart att den bästa bäraren för sådana mycket kompakta kärnkraftsavgifter är olika typer av styrda missiler. Den amerikanska avgiften kommer att visa sig vara ganska dyr och det kommer inte att vara möjligt att producera så många av dem, flera hundra, kanske upp till tusen stycken. Därför måste de skjuta på något värdefullt och viktigt, som åtminstone ekonomiskt kommer att motivera dess användning. Mål: flygplan, fartyg, luftförsvarssystem, radarer, möjligen också de senaste (det vill säga de dyraste) stridsvagnarna och självgående vapen. Kombinationen av precisionen hos styrda missiler med det mycket högre utbytet av en amerikansk laddning jämfört med vanliga sprängämnen skulle göra ett sådant vapen mycket effektivt.
