Kleine kernwapens en kernwapens met een laag rendement hebben historisch gezien pech gehad. In die gezegende tijden, toen alle soorten nucleaire ladingen actief werden ontwikkeld en getest, was er geen geschikte isotoop voor. Alleen plutonium-239 en uranium-235 waren beschikbaar, en je kon er geen compacte nucleaire lading van maken. Natuurlijk zag de Amerikaanse W54-kernkop met een gewicht van 23 kg er erg gunstig uit tegen de achtergrond van de 4,6 ton zware Fat Man, maar hij was nog steeds niet zo compact als we zouden willen.
Deze kernkop was blijkbaar een van de laatste die daadwerkelijk werd getest door een nucleaire explosie. Het daaropvolgende moratorium op kernproeven vertraagde het werk sterk, waardoor vooral krachtige producten in het nucleaire arsenaal bleven. Nu het nucleaire non-proliferatie- en beperkingsregime op het punt van uitputting lijkt te staan, is het mogelijk om terug te keren naar de ontwikkeling van nieuwe soorten nucleaire ladingen die de nucleaire oorlog zouden kunnen diversifiëren.
Americium is de beste kandidaat
Plutonium als vulling van een nucleaire lading is goed voor iedereen, maar het maakt het niet mogelijk om een echt compacte lading te creëren, omdat het een vrij grote kritische massa heeft - 10,4 kg. Met een plutoniumdichtheid van 19,8 g per kubieke centimeter is het volume van de bol 525,2 kubieke meter. cm, en de diameter is 10,1 cm. Om het te laten knallen, is het bovendien nodig om niet één kritische massa te nemen, maar iets meer, laten we zeggen, 1,2 of 1,35 kritische massa. Dit komt door het feit dat het detonatiesysteem en de neutronenzekering in een compacte lading niet zo goed zijn als in een luchtbom of raketkop, en om het effect te bereiken, moet men over een grotere voorraad splijtstof beschikken. Daarom gebruikten compacte plutoniumladingen gewoonlijk 13-15 kg plutonium (voor 13 kg is de diameter van de bal 10,7 cm), gevormd tot een eivormige of cilindrische kern.
In principe, hoewel zwaar, maar redelijk geschikt voor artilleriegranaten, raketten en mijnen van groot kaliber, werden ladingen in het vermogensbereik van enkele honderden kg tot 10-15 kt TNT-equivalent verkregen. Maar er was een ernstig bezwaar: waarom zou je kostbaar plutonium van wapenkwaliteit gebruiken voor een lading met laag vermogen, als je een thermonucleaire munitie kunt maken met een onvergelijkbaar groter vermogen? Een kernkop van 400 kiloton zal een effect bereiken dat veel groter is dan 10-15 kt of zelfs minder.
Over het algemeen waren er twee redenen voor het aftreden van energiezuinige nucleaire ladingen: niet te compacte afmetingen, waardoor het moeilijk was ze te gebruiken, en militair-economische argumenten voor de irrationaliteit van het uitgeven van de waardevolle isotoop.
In de jaren vijftig was er niets om uranium en plutonium als isotopen van wapenkwaliteit te vervangen. Maar sindsdien is er enige tijd verstreken en is er een goede kandidaat verschenen - americium-242. Deze isotoop wordt gevormd tijdens het verval van plutonium-241 (gevormd tijdens het vangen van een neutron door uranium-238), en bevindt zich in plutoniumverwerkingsafval en verbruikte splijtstof (SNF). Na 26 jaar vervalt al het plutonium-241 tot americium-241, waarvan de halfwaardetijd veel langer is - 432,2 jaar. Daarom zou SNF dat uit reactoren werd gelost en eind jaren tachtig en begin jaren negentig werd opgeslagen, al een aanzienlijke hoeveelheid americium-241 moeten bevatten. Zijn isolement levert, voor zover men kan beoordelen, geen bijzondere moeilijkheden op.
Promotie video:
Americium-241 wordt bijvoorbeeld in de industrie gebruikt in apparaten voor het continu meten van de dikte van gewalst staal, zoals op de foto.
Als am-241 wordt bestraald met neutronen, wordt een nog opmerkelijker isotoop van americium-242m verkregen. Aangezien in Obninsk een reactor op basis van americium-242 werd ontworpen, bedoeld voor het verkrijgen van neutronenstraling voor medische doeleinden, werden enkele gegevens over de productie ervan verstrekt. 1 gram am-242m wordt gevormd door bestraling van 100 gram am-241 (het werd verkregen bij de nu ontmantelde BN-350-reactor in Shevchenko, Kazachstan), en om deze hoeveelheid te verkrijgen, volstaat het om 200 kg verouderd SNF te verwerken. We hebben veel van dit spul: ongeveer 20.000 ton verbruikte splijtstof en een jaarlijkse productie van ongeveer 200 ton meer. De geaccumuleerde SNF is voldoende om ongeveer 1000 kg am-242m te produceren.
Waar is AM-242M goed voor? Extreem lage kritische massa. De zuivere isotoop heeft een kritische massa van slechts 17 gram. Met een dichtheid van americium van 13,6 g per kubieke centimeter wordt het een bal met een diameter van 1,33 cm. Nemen we 1,35 van de kritische massa, dan is de bal 1,45 cm in diameter. Met een reflector en een straalsysteem is het goed mogelijk om binnen maat 40 te blijven -mm projectiel. De energievrijgave van 1 g am-242m komt ongeveer overeen met 4,6 kg TNT, zodat een dergelijke lading met 22,9 g van de isotoop ongeveer 105 kg TNT zal opleveren.
U kunt een mengsel van am-241 en am-242m gebruiken. Met een gehalte van 8% aan de laatste is de kritische massa 420 gram. De diameter van de bal is 3,8 cm. Het kan een nucleaire granaat zijn voor een RPG, een mijn voor een 82 mm mortier, enzovoort. De energie die vrijkomt zal ongeveer 2 ton TNT-equivalent zijn.
Over het algemeen de beste kandidaat voor het vullen van zeer compacte nucleaire ladingen, tot nucleaire projectielen van klein kaliber. Americium is ook goed omdat het weinig warmte afgeeft tijdens het verval, bijna niet opwarmt, en daarom zijn er geen koelkasten nodig voor de opslag van nucleaire munitie gevuld met americium. De lange halfwaardetijd: am-241 - 433,2 jaar, am-242m - 141 jaar, maakt ook de productie en opslag van americium voor toekomstig gebruik mogelijk. Dergelijke munitie kan 30-40 jaar worden opgeslagen zonder significante veranderingen in hun kenmerken, terwijl plutonium na 10-15 jaar moet worden gereinigd van vervalproducten.
De americium-lading kan op zichzelf worden gebruikt, maar ook als een nucleair-neutronenzekering voor krachtigere ladingen. Als blijkt dat de americium-lading een thermonucleaire reactie kan initiëren (wat best mogelijk is), dan ontstaat de mogelijkheid om zeer compacte en lichtgewicht, maar tegelijkertijd krachtige thermonucleaire ladingen te creëren.
Kernkop voor geleide raketten
Een belangrijke vraag is waarvoor zo'n zeer compacte americium-lading kan worden gebruikt. We nemen bijvoorbeeld een lading die is uitgerust met ongeveer 500 gram americium en een energievrijgave van 2,3-2,5 ton TNT-equivalent. Het totale gewicht van dit product kan slechts 2-3 kg bedragen. Waar en hoe kan het worden toegepast?
Grond-lucht- en lucht-luchtraketten, dat wil zeggen luchtafweer- en luchtvaartraketten, ontworpen om vliegtuigen te vernietigen. Voor een vliegtuig is een overdruk van 0,2 kgf / cm2 beslist gevaarlijk (de belasting op de vleugel van de Su-35 kan bijvoorbeeld 0,06 kgf / cm2 bereiken). Een explosie van een compacte nucleaire lading met een capaciteit van 2,3 ton zal een dergelijke overdruk creëren op een afstand van ongeveer 210 meter, en een overdruk van 1,3 kgf / cm2, waarbij de vernietiging van het vliegtuig zeker zal plaatsvinden, zal een explosie veroorzaken op een afstand van 60 meter. Nabijheidszekeringen van vliegtuigraketten starten meestal een lading op een afstand van 3-5 meter van het doelwit, en in dit geval schijnt het doelvliegtuig absoluut niet - een gegarandeerde nederlaag! Fijne spetters metaal en een wolk van radioactieve dampen.
Anti-scheepsraketten. Kleine anti-scheepsraketten, zoals de Kh-35 en dergelijke, het handigst in gebruik (er zijn luchtvaart-, helikopter-, schip-, grond- en zelfs containerlanceerders), zijn helaas zo zwak dat ze niet kunnen zinken, maar zelfs serieus schade aan een groot schip. Dit is duidelijk te zien aan het afvuren op het buiten gebruik gestelde tanklandingsschip USS Racine (LST-1191). Het werd geraakt door 12 anti-scheepsraketten, vergelijkbaar met de Kh-35, en het schip bleef drijven. Ze eindigden met hem alleen met een torpedo. Dit is niet verwonderlijk als de raketkop een gewicht heeft van 150-250 kg en hun vermogen relatief laag is. Door de X-35-raket uit te rusten met een Amerikaanse nucleaire lading met de bovenstaande kenmerken, is deze raket zelfs voor grote schepen veel gevaarlijker. Als een torpedobootjager uit de Arleigh Burke-klasse door een dergelijke raket wordt geraakt, zal deze op zijn best langdurige fabrieksreparaties vereisen. Maar men kan ook op zinken rekenen, aangezien een explosie van een dergelijke kracht de scheepsromp kan vernietigen.
USS Fitzgerald (DDG-62) na aanvaring met een Filippijns containerschip op 17 juni 2017. Destroyers van dit type hebben een ontwerpfout, waardoor het schip na een aanvaring en een gat snelheid verloor door het vollopen van de machinekamer. Als zo'n torpedobootjager wordt geraakt door een raket met een Amerikaanse lading, zal hij waarschijnlijk zinken.
Torpedo's. Over het algemeen maakt een lading met een capaciteit van 2,3 ton TNT-equivalent geïnstalleerd in een torpedo, zelfs niet de modernste, er een geldig argument van, zelfs tegen grote schepen en schepen.
ATGM. Als het gewicht van de volledige munitie in het bereik van 2-3 kg ligt, kunnen ze worden uitgerust met raketten voor antitankraketsystemen, bijvoorbeeld "Kornet". Het heeft een goed schietbereik, tot wel 5,5 km, wat het redelijk veilig maakt om een compacte en energiezuinige nucleaire lading te gebruiken. Elke, zelfs de nieuwste en meest beschermde tank, zal gegarandeerd worden vernietigd door zo'n raket.
Reeds uit dit zeer beknopte overzicht wordt duidelijk dat de beste drager voor zulke zeer compacte nucleaire ladingen verschillende soorten geleide raketten zijn. De Amerikaanse lading zal behoorlijk duur blijken te zijn en het zal niet mogelijk zijn om er zo veel, honderden, misschien wel duizend stuks te produceren. Daarom moeten ze schieten op iets waardevols en belangrijks, wat het gebruik ervan op zijn minst economisch rechtvaardigt. Doelen: vliegtuigen, schepen, luchtverdedigingssystemen, radars, mogelijk ook de nieuwste (dat wil zeggen de duurste) tanks en zelfrijdende kanonnen. De combinatie van de precisie van geleide raketten met de veel hogere opbrengst van de Amerikaanse lading in vergelijking met standaard explosieven zou zo'n wapen zeer effectief maken.
Auteur: Dmitry Verkhoturov
