Kleine Atomsprengköpfe mit geringer Ausbeute hatten in der Vergangenheit kein Glück. In diesen gesegneten Zeiten, in denen Atomladungen aller Art aktiv entwickelt und getestet wurden, gab es dafür kein geeignetes Isotop. Nur Plutonium-239 und Uran-235 waren verfügbar, und man konnte daraus keine kompakte Kernladung machen. Der 23 kg schwere amerikanische Sprengkopf W54 sah vor dem Hintergrund des 4,6 Tonnen schweren „Fat Man“natürlich sehr günstig aus, war aber dennoch nicht so kompakt, wie wir es gerne hätten.
Dieser Sprengkopf war anscheinend einer der letzten, der tatsächlich durch eine nukleare Explosion getestet wurde. Das anschließende Moratorium für Atomtests verlangsamte die Arbeit stark, wodurch hauptsächlich leistungsstarke Produkte im Atomarsenal verblieben. Jetzt, da das nukleare Nichtverbreitungs- und Beschränkungsregime am Rande seiner Erschöpfung zu stehen scheint, ist es möglich, zur Entwicklung neuer Arten von Nuklearladungen zurückzukehren, die einen Atomkrieg diversifizieren könnten.
Americium ist der beste Kandidat
Plutonium als Füllung einer Kernladung ist für jeden gut, nur ermöglicht es keine wirklich kompakte Ladung, da es eine ziemlich große kritische Masse hat - 10,4 kg. Bei einer Plutoniumdichte von 19,8 g pro Kubikzentimeter beträgt das Volumen der Kugel 525,2 Kubikmeter. cm und sein Durchmesser beträgt 10, 1 cm Außerdem muss man, um zu schlagen, nicht eine kritische Masse nehmen, sondern etwas mehr, sagen wir 1, 2 oder 1, 35 kritische Masse. Dies liegt daran, dass das Detonationssystem und der Neutronenzünder in einer kompakten Ladung nicht so gut sind wie in einer Fliegerbombe oder einem Raketensprengkopf, und um diesen Effekt zu erzielen, muss man über einen größeren Vorrat an spaltbarem Material verfügen. Daher verwendeten kompakte Plutoniumladungen normalerweise 13-15 kg Plutonium (für 13 kg beträgt der Durchmesser der Kugel 10,7 cm), die zu einem eiförmigen oder zylindrischen Kern geformt wurden.
Im Prinzip zwar schwer, aber durchaus geeignet für großkalibrige Artilleriegeschosse, Raketen und Minen, stellten sich Ladungen im Leistungsbereich von mehreren hundert kg bis 10-15 kt TNT-Äquivalent heraus. Aber es gab einen ernsthaften Einwand: Warum wertvolles waffenfähiges Plutonium für eine Low-Power-Ladung verwenden, wenn Sie eine thermonukleare Munition mit einer unvergleichlich größeren Leistung herstellen können? Ein 400-Kiloton-Sprengkopf wird eine Wirkung von viel mehr als 10-15 kt oder sogar weniger erzielen.
Im Allgemeinen gab es zwei Gründe für die Stilllegung von Atombomben mit geringer Leistung: nicht zu kompakte Abmessungen, die ihre Verwendung erschwerten, und militärökonomische Argumente für die Irrationalität der Ausgabe des wertvollen Isotops.
In den 1950er Jahren gab es nichts, was Uran und Plutonium als waffenfähige Isotope ersetzen konnte. Aber seitdem ist einige Zeit vergangen und ein guter Kandidat ist aufgetaucht - Americium-242. Dieses Isotop wird während des Zerfalls von Plutonium-241 (gebildet während des Einfangens eines Neutrons durch Uran-238) gebildet und ist in Plutoniumverarbeitungsabfällen und abgebranntem Kernbrennstoff (SNF) enthalten. Nach 26 Jahren zerfällt das gesamte Plutonium-241 in Americium-241, dessen Halbwertszeit viel länger ist - 432,2 Jahre. Daher sollte SNF, das Ende der 1980er und Anfang der 1990er Jahre aus Reaktoren entladen und eingelagert wurde, bereits eine beträchtliche Menge Americium-241 enthalten. Seine Isolierung bereitet, soweit beurteilt werden kann, keine besonderen Schwierigkeiten.
Bestrahlt man am-241 mit Neutronen, so erhält man ein noch bemerkenswerteres Isotop von Americium-242m. Da in Obninsk ein Reaktor auf der Basis von Americium-242 entworfen wurde, der Neutronenstrahlung für medizinische Zwecke gewinnen sollte, wurden einige Daten zu seiner Produktion angegeben. 1 Gramm am-242m wird durch Bestrahlung von 100 Gramm am-241 gebildet (es wurde im inzwischen stillgelegten BN-350-Reaktor in Shevchenko, Kasachstan gewonnen), und um diese Menge zu erhalten, reicht es aus, 200 kg gealterte SNF. Wir haben eine Menge davon: etwa 20.000 Tonnen abgebrannter Kernbrennstoff und eine Jahresproduktion von etwa 200 Tonnen mehr. Das angesammelte SNF reicht aus, um etwa 1000 kg am-242m zu produzieren.
Wofür ist AM-242M gut? Extrem niedrige kritische Masse. Das reine Isotop hat eine kritische Masse von nur 17 Gramm. Mit einer Dichte von Americium von 13,6 g pro Kubikzentimeter wird es eine Kugel mit einem Durchmesser von 1,33 cm sein. Wenn wir 1,35 der kritischen Masse nehmen, dann hat die Kugel einen Durchmesser von 1,45 cm. Mit einem Reflektor und einem Strahlsystem, ist es durchaus möglich, innerhalb der Größe 40-mm-Projektil zu bleiben. Die Energiefreisetzung von 1 g am-242m entspricht ca. 4,6 kg TNT, so dass eine solche Ladung mit 22,9 g des Isotops ca. 105 kg TNT ergibt.
Es kann eine Mischung aus am-241 und am-242m verwendet werden. Bei einem Gehalt an letzterem von 8% beträgt die kritische Masse 420 Gramm. Der Durchmesser der Kugel beträgt 3,8 cm und kann eine Nukleargranate für ein RPG, eine Mine für einen 82-mm-Mörser usw. sein. Die Energiefreisetzung wird etwa 2 Tonnen TNT-Äquivalent betragen.
Im Allgemeinen der beste Kandidat für die Füllrolle für sehr kompakte Nuklearladungen bis hin zu kleinkalibrigen Nukleargeschossen. Americium ist auch insofern gut, als es beim Zerfall wenig Wärme abgibt, sich fast nicht erwärmt und daher die Lagerung von mit Americium gefüllter Nuklearmunition keine Kühlschränke erfordert. Die lange Halbwertszeit: am-241 - 433, 2 Jahre, am-242m - 141 Jahre, ermöglicht auch die Produktion und Akkumulation von Americium für die zukünftige Verwendung. Solche Munition kann 30-40 Jahre ohne wesentliche Änderungen ihrer Eigenschaften gelagert werden, während Plutonium nach 10-15 Jahren zur Reinigung von Fäulnisprodukten geschickt werden sollte.
Die amerikanische Ladung kann sowohl allein als auch als Nuklear-Neutronen-Zünder für stärkere Ladungen verwendet werden. Wenn sich herausstellt, dass eine Americium-Ladung eine thermonukleare Reaktion auslösen kann (was durchaus sein kann), dann eröffnet sich die Möglichkeit, sehr kompakte und leichte, aber gleichzeitig leistungsstarke thermonukleare Ladungen zu erzeugen.
Sprengkopf für Lenkflugkörper
Eine wichtige Frage ist, wofür solch eine sehr kompakte amerikanische Ladung verwendet werden kann. Zum Beispiel nehmen wir eine Ladung, die mit etwa 500 Gramm Americium und einer Energiefreisetzung von 2, 3-2, 5 Tonnen TNT-Äquivalent ausgestattet ist. Das Gesamtgewicht dieses Produkts kann nur 2-3 kg betragen. Wo und wie kann es angewendet werden?
Boden-Luft- und Luft-Luft-Raketen, d. h. Flugabwehr- und Luftfahrtraketen, die dazu bestimmt sind, Flugzeuge zu zerstören. Für ein Flugzeug ist ein Überdruck von 0,2 kgf / cm2 definitiv gefährlich (die Tragflächenbelastung der Su-35 kann beispielsweise 0,06 kgf / cm2 erreichen). Eine Explosion einer kompakten Nuklearladung mit einer Kapazität von 2,3 Tonnen erzeugt einen solchen Überdruck in einer Entfernung von etwa 210 Metern, und ein Überdruck von 1,3 kgf / cm2, bei dem die Zerstörung des Flugzeugs sicherlich auftritt, wird eine Explosion verursachen in einer Entfernung von 60 Metern. Näherungszünder von Flugzeug-Raketen initiieren normalerweise eine Ladung in einer Entfernung von 3-5 Metern vom Ziel, und in diesem Fall glänzt das Zielflugzeug definitiv nichts Gutes - garantierte Niederlage! Feine Metallspritzer und eine Wolke radioaktiver Dämpfe.
Anti-Schiffs-Raketen. Kleine Anti-Schiffs-Raketen wie die Kh-35 und ähnliche, die am bequemsten zu verwenden sind (es gibt Flugzeug-, Hubschrauber-, Schiffs-, Boden- und sogar Containerwerfer), sind leider so schwach, dass sie nicht sinken können, aber sogar ernsthaft jedes große Schiff beschädigen. Deutlich zu sehen ist dies beim Beschuss des stillgelegten Panzerlandungsschiffes USS Racine (LST-1191). Es wurde von 12 Anti-Schiffs-Raketen getroffen, ähnlich der Kh-35, und das Schiff blieb über Wasser. Sie beendeten ihn nur mit einem Torpedo. Dies ist nicht verwunderlich, wenn der Sprengkopf der Raketen ein Gewicht von 150-250 kg hat und ihre Leistung relativ gering ist. Die Ausrüstung der X-35-Rakete mit einer amerikanischen Atomladung der oben genannten Eigenschaften macht diese Rakete selbst für große Schiffe viel gefährlicher. Wenn ein Zerstörer der Arleigh-Burke-Klasse von einer solchen Rakete getroffen wird, erfordert er bestenfalls langwierige Werksreparaturen. Aber man kann auch mit einem Untergang rechnen, denn eine solche Explosion kann den Schiffsrumpf zerstören.
Torpedos. Im Allgemeinen macht eine Ladung mit einer Kapazität von 2,3 Tonnen TNT, eingebaut in einen Torpedo, auch nicht den modernsten, ihn zu einem überzeugenden Argument auch gegen große Schiffe und Schiffe.
ATGM. Wenn das Gewicht der gesamten Munition im Bereich von 2-3 kg liegt, können sie mit Raketen für Panzerabwehr-Raketensysteme, beispielsweise "Kornet", ausgestattet werden. Es hat eine gute Schussreichweite von bis zu 5,5 km, was die Verwendung einer kompakten Atomladung mit geringer Leistung recht sicher macht. Jeder, selbst der neueste und am besten geschützte Panzer, wird garantiert von einer solchen Rakete zerstört.
Schon aus diesem sehr kurzen Überblick wird klar, dass der beste Träger für solch sehr kompakte Nuklearladungen verschiedene Arten von Lenkflugkörpern sind. Die amerikanische Ladung wird sich als ziemlich teuer herausstellen und es wird nicht möglich sein, so viele davon herzustellen, mehrere hundert, vielleicht bis zu tausend Stück. Daher müssen sie auf etwas Wertvolles und Wichtiges schießen, das zumindest wirtschaftlich seine Verwendung rechtfertigt. Ziele: Flugzeuge, Schiffe, Luftverteidigungssysteme, Radare, möglicherweise auch die neuesten (d. h. teuersten) Panzer und Selbstfahrlafetten. Die Kombination der Präzision von Lenkflugkörpern mit der viel höheren Ausbeute einer amerikanischen Ladung im Vergleich zu Standardsprengstoffen würde eine solche Waffe sehr effektiv machen.
