Pienet ja vähätuottoiset ydinkärjet ovat historiallisesti olleet epäonnisia. Siihen aikaan, kun kaikenlaisia ydinvarauksia kehitettiin ja testattiin aktiivisesti, niille ei ollut sopivaa isotooppia. Saatavilla oli vain plutonium-239 ja uraani-235, eikä niistä voinut tehdä pienikokoista ydinvarausta. Tietenkin amerikkalainen W54 -sotapää, joka painoi 23 kg, näytti erittäin suotuisalta 4,6 tonnin painoisen "Fat Man" -taustaa vasten, mutta se ei silti ollut niin kompakti kuin haluaisimme.
Tämä taistelukärki oli ilmeisesti yksi viimeisistä, joka todella testattiin ydinräjähdyksellä. Myöhempi ydinkokeiden lykkääminen hidasti jyrkästi työtä, minkä vuoksi ydinaseisiin jäi pääasiassa voimakkaita tuotteita. Nyt, kun ydinaseiden leviämisen ja rajoittamisen järjestelmä näyttää olevan uupumuksen partaalla, on mahdollista palata uuden tyyppisten ydinvoimalaitteiden kehittämiseen, jotka voisivat monipuolistaa ydinsotaa.
Americium on paras ehdokas
Plutonium ydinvarauksen täyteaineena on hyvä kaikille, mutta se ei salli todella kompaktin varauksen luomista, koska sen kriittinen massa on melko suuri - 10,4 kg. Kun plutoniumtiheys on 19,8 g / cm3, pallon tilavuus on 525,2 kuutiometriä. cm ja sen halkaisija on 10, 1 cm. Lisäksi paukkua varten ei tarvitse ottaa yhtä kriittistä massaa, vaan hieman enemmän, esimerkiksi 1, 2 tai 1, 35 kriittistä massaa. Tämä johtuu siitä, että räjähdysjärjestelmä ja neutronisulake eivät ole kompaktissa latauksessa yhtä hyviä kuin ilmapommissa tai ohjuskärjessä, ja tämän vaikutuksen saavuttamiseksi on oltava suurempi halkeamiskelpoisen materiaalin tarjonta. Siksi kompakteissa plutoniumpanoksissa käytettiin yleensä 13-15 kg plutoniumia (13 kg: lle pallon halkaisija on 10,7 cm), joka muodostettiin munanmuotoiseksi tai lieriömäiseksi ytimeksi.
Periaatteessa, vaikka ne ovat raskaita, mutta sopivia suurikaliiberisille tykinkuorille, ohjuksille ja kaivoksille, tehot vaihtelevat useista sadoista kiloista 10-15 kt TNT-ekvivalenttiin. Mutta oli vakava vastalause: miksi käyttää arvokasta aselaatuista plutoniumia pienitehoiseen lataukseen, jos voit valmistaa vertaamattoman suurella teholla ydinaseita? 400 kilotonin taistelupäällä saavutetaan paljon suurempi vaikutus kuin 10-15 kt tai jopa vähemmän.
Yleensä pienitehoisten ydinmaksujen poistamiselle oli kaksi syytä: ei liian pienet mitat, jotka vaikeuttivat niiden käyttöä, ja sotilaallis-taloudelliset perustelut arvokkaan isotoopin käyttämisen järjettömyydelle.
1950-luvulla mikään ei korvannut uraania ja plutoniumia aseetason isotoopeina. Mutta siitä on kulunut jonkin aikaa ja hyvä ehdokas on ilmestynyt - americium -242. Tämä isotooppi muodostuu plutonium-241: n hajoamisen aikana (muodostuu uraani-238: n neutronin talteenoton aikana), ja se sisältyy plutoniumin käsittelyjätteeseen ja käytettyyn ydinpolttoaineeseen (SNF). 26 vuoden kuluttua kaikki plutonium-241 hajoaa americium-241: ksi, jonka puoliintumisaika on paljon pidempi-432,2 vuotta. Näin ollen reaktorista puretun ja varastoon 1980-luvun lopulla ja 1990-luvun alussa ladatun SNF: n pitäisi sisältää jo merkittävä määrä americium-241: tä. Sen eristäytyminen ei, niin pitkälle kuin voidaan arvioida, aiheuttaa erityisiä vaikeuksia.
Jos am-241 säteilytetään neutroneilla, saadaan vielä merkittävämpi americium-242m-isotooppi. Koska amerikium-242-pohjainen reaktori suunniteltiin Obninskissa ja se oli tarkoitettu neutronisäteilyn saamiseen lääketieteellisiin tarkoituksiin, sen tuotannosta annettiin joitakin tietoja. 1 gramma am-242m: tä muodostuu säteilyttämällä 100 grammaa am-241: tä (se saatiin nyt puretusta BN-350-reaktorista Ševtšenkossa, Kazakstanissa), ja tämän määrän saamiseksi riittää 200 kg vanhan SNF. Meillä on paljon tätä tavaraa: noin 20 tuhatta tonnia käytettyä ydinpolttoainetta ja vuosituotanto noin 200 tonnia enemmän. Kertynyt SNF riittää tuottamaan noin 1000 kg am-242m.
Mihin AM-242M sopii? Erittäin alhainen kriittinen massa. Puhtaan isotoopin kriittinen massa on vain 17 grammaa. Kun americium -tiheys on 13,6 g / kuutiosenttimetri, se on pallo, jonka halkaisija on 1,33 cm, jos otamme 1,35 kriittisestä massasta, pallon halkaisija on 1,45 cm., on täysin mahdollista pitää kokoa 40 mm. 1 g am-242m: n energiavapautus vastaa noin 4,6 kg TNT: tä, joten 22,9 g isotooppia sisältävä varaus tuottaa noin 105 kg TNT: tä.
Voidaan käyttää seosta am-241 ja am-242m. Kun jälkimmäisen pitoisuus on 8%, kriittinen massa on 420 grammaa. Pallon halkaisija on 3,8 cm. Se voi olla ydinkranaatti RPG: lle, kaivos 82 mm: n laastille ja niin edelleen. Energian vapautuminen on noin 2 tonnia TNT -ekvivalenttia.
Yleisesti ottaen paras ehdokas erittäin kompaktien ydinvarausten täyttörooliin, pienikokoisiin ydinaseisiin saakka. Americium on hyvä myös siinä mielessä, että se päästää vähän lämpöä hajoamisen aikana, melkein ei kuumene, ja siksi americiumilla täytettyjen ydinaseiden varastointi ei vaadi jääkaappeja. Pitkä puoliintumisaika: am-241-443, 2 vuotta, am-242m-141 vuotta, mahdollistaa myös americiumin tuottamisen ja keräämisen tulevaa käyttöä varten. Tällaisia ampumatarvikkeita voidaan säilyttää 30-40 vuotta ilman merkittäviä muutoksia niiden ominaisuuksissa, kun taas plutonium on lähetettävä puhdistettavaksi hajoamistuotteista 10-15 vuoden kuluttua.
Amerikkalaista varausta voidaan käyttää yksinään sekä ydin-neutronisulakkeena tehokkaampiin varauksiin. Jos käy ilmi, että amerikiumvaraus voi käynnistää ydinreaktion (joka voi hyvinkin olla), niin mahdollisuus luoda erittäin kompakteja ja kevyitä, mutta samalla voimakkaita lämpöydinvarauksia avautuu.
Taistelupää ohjattuja ohjuksia varten
Tärkeä kysymys on, mihin tällaista erittäin pienikokoista amerikkalaista varausta voidaan käyttää. Otamme esimerkiksi latauksen, joka on varustettu noin 500 grammalla amerikiumia ja energian vapautumisella 2, 3-2, 5 tonnia TNT-ekvivalenttia. Tämän tuotteen kokonaispaino voi olla jopa 2-3 kg. Missä ja miten sitä voidaan soveltaa?
Ilma-ilma- ja ilma-ilma-ohjukset eli ilma- ja ilmaohjukset, jotka on suunniteltu tuhoamaan lentokoneita. Lentokoneelle ylipaine 0,2 kgf / cm2 on ehdottomasti vaarallinen (Su-35: n siiven kuormitus voi esimerkiksi nousta 0,06 kgf / cm2). Kompaktin 2,3 tonnin ydinvarauksen räjähdys aiheuttaa tällaisen ylipaineen noin 210 metrin etäisyydelle ja 1,3 kgf / cm2: n ylipaine, jossa lentokone tuhoutuu varmasti, aiheuttaa räjähdyksen 60 metrin etäisyydellä. Lentokoneohjusten läheisyyssulakkeet yleensä aloittavat latauksen 3-5 metrin etäisyydellä kohteesta, ja tässä tapauksessa kohdelentokone ei todellakaan loista mitään hyvää - taattu tappio! Hienot metalliroiskeet ja radioaktiivisten höyryjen pilvi.
Laivan vastaiset ohjukset. Pienet alusten vastaiset ohjukset, kuten Kh-35 ja vastaavat, joita on kätevin käyttää (on lentokoneita, helikoptereita, aluksia, maata ja jopa konttienheittimiä), ovat valitettavasti niin heikkoja, että ne eivät voi upota, mutta jopa vakavasti vahingoittaa suurta alusta. Tämä näkyy selvästi käytöstä poistetun USS Racine -aluksen laskeutumisaluksen (LST-1191) ampumisessa. Se osui 12 Kh-35: n kaltaiseen aluksenvastaiseen ohjukseen, ja alus pysyi pinnalla. He päättivät hänen kanssaan vain torpedolla. Tämä ei ole yllättävää, jos ohjusten taistelupään paino on 150–250 kg ja niiden teho on suhteellisen pieni. Jos X-35-ohjus varustetaan amerikkalaisella ydinvarauksella, jolla on edellä mainitut ominaisuudet, tämä ohjus on paljon vaarallisempi jopa suurille aluksille. Jos tällainen ohjus osuu Arleigh Burke -luokan hävittäjään, se vaatii parhaimmillaan pitkiä tehdaskorjauksia. Mutta voi myös luottaa uppoamiseen, koska tällaisen voiman räjähdys voi tuhota aluksen rungon.
Torpedot. Yleensä 2,3 tonnin TNT -kapasiteetti, joka on asennettu torpedoon, ei edes nykyaikaiseen, muuttaa sen pakottavaksi argumentiksi jopa suuria aluksia ja aluksia vastaan.
ATGM. Jos koko ampumatarvikkeiden paino on alueella 2-3 kg, ne voidaan varustaa ohjuksilla panssarintorjuntajärjestelmille, esimerkiksi "Kornet". Sillä on hyvä ampumaetäisyys, jopa 5,5 km, mikä tekee kompaktin ja pienitehoisen ydinvarauksen käytön melko turvalliseksi. Mikä tahansa, jopa uusin ja suojatuin säiliö, tuhoutuu tällaisella ohjuksella.
Jo tästä hyvin lyhyestä katsauksesta on selvää, että paras kantaja tällaisille erittäin kompakteille ydinvarauksille ovat erityyppiset ohjatut ohjukset. Amerikkalainen maksu tulee melko kalliiksi, eikä niitä voida tuottaa niin paljon, useita satoja, ehkä jopa tuhat kappaletta. Siksi heidän on ammuttava jotain arvokasta ja tärkeää, mikä ainakin taloudellisesti oikeuttaa sen käytön. Kohteet: lentokoneet, alukset, ilmatorjuntajärjestelmät, tutkat, mahdollisesti myös uusimmat (eli kalleimmat) säiliöt ja itseliikkuvat aseet. Ohjattujen ohjusten tarkkuuden ja amerikkalaisen varauksen paljon suuremman tuoton yhdistelmä tavanomaisiin räjähteisiin verrattuna tekisi tällaisesta aseesta erittäin tehokkaan.