Väikesed ja madala tootlikkusega tuumalõhkepead on ajalooliselt olnud õnnetud. Neil õnnistatud aegadel, mil igat tüüpi tuumalaenguid aktiivselt arendati ja katsetati, polnud neile sobivat isotoopi. Saadaval olid ainult plutoonium-239 ja uraan-235 ning kompaktset tuumalaengut neist teha ei saanud. Muidugi nägi Ameerika W54 lõhkepea, mis kaalus 23 kg, 4,6 tonni kaaluva "Paksu mehe" taustal väga soodsalt, kuid see polnud siiski nii kompaktne, kui me tahaksime.
See lõhkepea oli ilmselt üks viimaseid, mida tegelikult katsetati tuumaplahvatusega. Järgnenud tuumakatsetuste moratoorium aeglustas järsult tööd, mille tõttu tuumaarsenali jäid peamiselt võimsad tooted. Nüüd, mil tuumarelva leviku tõkestamise ja piiramise režiim näib olevat ammendumise äärel, on võimalik naasta uut tüüpi tuumatasude väljatöötamise juurde, mis võiksid tuumasõda mitmekesistada.
Americium on parim kandidaat
Plutoonium kui tuumalaengu täiteaine sobib kõigile, ainult 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 peab paugutamiseks võtma mitte ühe kriitilise massi, vaid natuke rohkem, näiteks 1, 2 või 1, 35 kriitilist massi. Selle põhjuseks on asjaolu, et detonatsioonisüsteem ja kompaktlaenguga neutronkaitsmed pole nii head kui õhupommis või raketi lõhkepeas ning selle efekti saavutamiseks peab olema suurem lõhustuvate materjalide varu. Seetõttu kasutati kompaktsetes plutooniumi laengutes tavaliselt 13-15 kg plutooniumi (13 kg jaoks on kuuli läbimõõt 10,7 cm), mis on vormitud munakujuliseks või silindriliseks tuumaks.
Põhimõtteliselt osutus laenguks võimsusvahemikus mitusada kg kuni 10-15 kt TNT ekvivalenti, kuigi see oli raske, kuid üsna sobiv suure kaliibriga suurtükiväe, rakettide ja miinide jaoks. Kuid oli tõsine vastuväide: miks kasutada väikese võimsusega laadimiseks väärisrelvade klassi plutooniumi, kui saate valmistada võrreldamatult suurema võimsusega termotuumarelva? 400-kilotonine lõhkepea saavutab efekti, mis on palju suurem kui 10-15 kt või isegi väiksem.
Üldiselt oli väikese võimsusega tuumalaengute kaotamiseks kaks põhjust: mitte liiga kompaktsed mõõtmed, mis raskendasid nende kasutamist, ja sõjalis-majanduslikud argumendid väärtusliku isotoobi kulutamise ebaratsionaalsusele.
1950. aastatel ei asendanud uraani ja plutooniumi miski relvaklassi isotoopidena. Kuid sellest ajast on möödunud mõni aeg ja ilmunud on hea kandidaat - americium -242. See isotoop moodustub plutooniumi-241 lagunemise ajal (moodustub neutraani hõivamisel uraan-238 poolt) ning see sisaldub plutooniumi töötlemisjäätmetes ja kasutatud tuumkütuses (SNF). 26 aasta pärast laguneb kogu plutoonium-241 ameerika-241-ks, mille poolväärtusaeg on palju pikem-432,2 aastat. Seega peaks reaktoritest maha laaditud ja 1980. aastate lõpus ja 1990. aastate alguses ladustatud SNF sisaldama juba märkimisväärses koguses ameerika-241. Selle isoleerimine, niivõrd kui seda saab hinnata, ei tekita erilisi raskusi.
Kui am-241 kiiritatakse neutronitega, saadakse veelgi tähelepanuväärsem ameerika-242m isotoop. Kuna Obninskis konstrueeriti americium-242 baasil reaktor, mis oli ette nähtud meditsiinilistel eesmärkidel neutronkiirguse saamiseks, esitati mõned andmed selle tootmise kohta. 1 gramm am-242m moodustub 100 grammi am-241 kiiritamisel (see saadi Kasahstanis Ševtšenkos praegu lammutatud reaktoris BN-350) ja selle koguse saamiseks piisab 200 kg vananenud töötlemisest SNF. Meil on seda kraami palju: umbes 20 tuhat tonni kasutatud tuumkütust ja aastane toodang umbes 200 tonni rohkem. Kogunenud SNF-st piisab umbes 1000 kg am-242m tootmiseks.
Milleks sobib AM-242M? Äärmiselt madal kriitiline mass. Puhta isotoobi kriitiline mass on vaid 17 grammi. Kui ameerika tihedus on 13,6 g kuupsentimeetri kohta, on see 1,33 cm läbimõõduga pall. Kui võtame kriitilisest massist 1,35, on kuul 1,45 cm läbimõõduga., on täiesti võimalik hoida 40 -mm mürsku. 1 g am-242m energia vabanemine vastab ligikaudu 4,6 kg TNT-le, nii et selline laeng koos 22,9 g isotoobiga annab ligikaudu 105 kg TNT.
Kasutada võib segu am-241 ja am-242m. Kui viimase sisaldus on 8%, on kriitiline mass 420 grammi. Kuuli läbimõõt on 3,8 cm, see võib olla tuumagranaat RPG jaoks, miin 82 mm mördi jaoks jne. Energia vabaneb umbes 2 tonni TNT ekvivalenti.
Üldiselt parim kandidaat väga kompaktsete tuumalaengute täitmiseks, kuni väikese kaliibriga tuumamürsud. Americium on hea ka selle poolest, et see eraldab lagunemise ajal vähe soojust, peaaegu ei kuumene ja seetõttu ei vaja ameerikaga täidetud tuumamoonade ladustamine külmikuid. Pikk poolväärtusaeg: am-241-433, 2 aastat, am-242m-141 aastat, võimaldab samuti toota ja koguda ameerikumi edaspidiseks kasutamiseks. Sellist laskemoona saab säilitada 30–40 aastat ilma selle omadusi oluliselt muutmata, plutooniumi tuleks aga lagunemisproduktidest puhastamiseks saata 10–15 aasta pärast.
Ameerika laengut saab kasutada nii iseseisvalt kui ka tuuma-neutronkaitsmena võimsamate laengute jaoks. Kui selgub, et ameerika laeng võib käivitada termotuumareaktsiooni (mis võib juhtuda), avaneb võimalus luua väga kompaktseid ja kergeid, kuid samal ajal võimsaid termotuumalaenguid.
Lõhkepea juhitavate rakettide jaoks
Oluline küsimus on, milleks saab sellist väga kompaktset Ameerika laadimist kasutada. Näiteks võtame laengu, mis on varustatud umbes 500 grammi ameerikumi ja 2, 3-2, 5 tonni TNT ekvivalendiga. Selle toote kogumass võib ulatuda 2-3 kg-ni. Kus ja kuidas saab seda rakendada?
Õhk-õhk ja õhk-õhk raketid, see tähendab õhutõrje- ja lennurakettid, mis on ette nähtud õhusõidukite hävitamiseks. Lennuki jaoks on ülerõhk 0,2 kgf / cm2 kindlasti ohtlik (Su-35 tiiva koormus võib näiteks ulatuda 0,06 kgf / cm2). 2,3 tonni mahuga kompaktse tuumalaengu plahvatus tekitab umbes 210 meetri kaugusel sellise ülerõhu ja 1,3 kgf / cm2 ülerõhk, mille korral lennuk kindlasti hävib, tekitab plahvatuse. 60 meetri kaugusel. Lennukrakettide läheduskaitsmed käivitavad tavaliselt laadimise 3-5 meetri kaugusel sihtmärgist ja sel juhul ei paista sihtlennuk kindlasti midagi head - garanteeritud lüüasaamine! Peened metallipritsmed ja radioaktiivsete aurude pilv.
Laevavastased raketid. Väikesed laevavastased raketid, nagu Kh-35 jms, on kõige mugavamad kasutada (on olemas lennukid, helikopterid, laevad, maapealsed ja isegi konteinerite kanderaketid), kahjuks on nii nõrgad, et ei saa uppuda, kuid isegi tõsiselt kahjustada kõiki suuri laevu. Seda on selgelt näha maha lastud tankide maandumislaeva USS Racine (LST-1191) tulistamisel. Seda tabas 12 laevavastast raketti, sarnaselt Kh-35-ga, ja laev jäi vee peale. Nad lõpetasid temaga ainult torpeedoga. See pole üllatav, kui rakettide lõhkepea kaal on 150–250 kg ja nende võimsus on suhteliselt väike. Raketi X-35 varustamine ülaltoodud omadustega Ameerika tuumalaenguga muudab selle raketi palju ohtlikumaks isegi suurtele laevadele. Kui selline rakett tabab Arleigh Burke-klassi hävitajat, nõuab see parimal juhul pikka tehase remonti. Kuid võib loota ka uppumisele, sest sellise võimsusega plahvatus võib laeva kere hävitada.
Torpeedod. Üldiselt muudab 2,3 tonni TNT mahutav laeng, mis on paigaldatud torpeedosse, isegi mitte kõige moodsamasse, kaalukaks argumendiks isegi suurte laevade ja laevade vastu.
ATGM. Kui kogu laskemoona kaal jääb vahemikku 2-3 kg, siis saab need varustada tankitõrjeraketisüsteemide rakettidega, näiteks "Kornet". Sellel on hea laskeulatus, kuni 5, 5 km, mis teeb kompaktse ja väikese võimsusega tuumalaengu kasutamise üsna ohutuks. Igasugune, isegi uusim ja kõige kaitstum tank, on sellise raketi poolt hävitatud.
Juba selle väga lühikese ülevaate põhjal on selge, et selliste väga kompaktsete tuumalaengute parim kandja on erinevat tüüpi juhitavad raketid. Ameerika laadimine osutub üsna kalliks ja neid pole võimalik nii palju toota, mitusada, võib -olla kuni tuhat tükki. Seetõttu peavad nad tulistama millegi väärtusliku ja olulise pihta, mis vähemalt majanduslikult õigustab selle kasutamist. Sihtmärgid: lennukid, laevad, õhutõrjesüsteemid, radarid, võimalik, et ka uusimad (see tähendab kõige kallimad) tankid ja iseliikuvad relvad. Juhitavate rakettide täpsuse ja Ameerika laengu palju suurema saagikuse kombinatsioon võrreldes tavaliste lõhkeainetega muudaks sellise relva väga tõhusaks.
