Kleine kernkoppen 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 hen. 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 zeer gunstig uit tegen de achtergrond van de "Fat Man" met een gewicht van 4,6 ton, 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 regime van nucleaire non-proliferatie en beperking op het punt van uitputting lijkt te zijn, is het mogelijk om terug te keren naar de ontwikkeling van nieuwe soorten nucleaire ladingen die een nucleaire oorlog zouden kunnen diversifiëren.
Americium is de beste kandidaat
Plutonium als vulling van een nucleaire lading is goed voor iedereen, alleen maakt het geen echt compacte lading mogelijk, omdat het een vrij grote kritische massa heeft - 10,4 kg. Met een plutoniumdichtheid van 19,8 g per kubieke centimeter, zal het volume van de bol 525,2 kubieke meter zijn. cm, en de diameter is 10, 1 cm Bovendien moet men om te knallen niet één kritische massa nemen, maar iets meer, laten we zeggen 1, 2 of 1, 35 kritische massa. Dit komt doordat het detonatiesysteem en de neutronenzekering in een compacte lading niet zo goed zijn als in een luchtbom of raketkop, en om dit effect te bereiken moet men over een grotere voorraad splijtstof beschikken. Daarom gebruikten compacte plutoniumladingen meestal 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, bleken ladingen in het vermogensbereik van enkele honderden kg tot 10-15 kt TNT-equivalent. Maar er was een serieus bezwaar: waarom zou je kostbaar plutonium van wapenkwaliteit gebruiken voor een laag vermogen, als je 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 buiten gebruik stellen van kernladingen met een laag vermogen: niet te compacte afmetingen, waardoor het gebruik ervan moeilijk was, en militair-economische argumenten voor de irrationaliteit van het uitgeven van de waardevolle isotoop.
In de jaren vijftig was er niets dat uranium en plutonium als isotopen van wapenkwaliteit kon vervangen. Maar sindsdien is er enige tijd verstreken en er is een goede kandidaat verschenen - americium-242. Deze isotoop wordt gevormd tijdens het verval van plutonium-241 (gevormd tijdens de vangst van een neutron door uranium-238), en zit in plutoniumverwerkingsafval en verbruikte splijtstof (SNF). Na 26 jaar zal al het plutonium-241 vervallen tot americium-241, waarvan de halfwaardetijd veel langer is - 432,2 jaar. SNF dat eind jaren tachtig en begin jaren negentig uit reactoren werd gelost en opgeslagen, zou dus al een aanzienlijke hoeveelheid americium-241 moeten bevatten. Het isolement ervan levert, voor zover kan worden beoordeeld, geen bijzondere problemen op.
Als am-241 wordt bestraald met neutronen, krijg je een nog opmerkelijker isotoop van americium-242m. Omdat 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 gegeven. 1 gram am-242m wordt gevormd door bestraling van 100 gram am-241 (het werd verkregen in de nu ontmantelde BN-350-reactor in Shevchenko, Kazachstan), en om deze hoeveelheid te verkrijgen, is het voldoende om 200 kg verouderde SNF. We hebben veel van dit spul: ongeveer 20 duizend 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. Als we 1,35 van de kritische massa nemen, heeft de bal een diameter van 1,45 cm. Met een reflector en een straalsysteem, is het heel goed mogelijk om binnen het projectiel van 40 mm te blijven. De energieafgifte 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.
Een mengsel van am-241 en am-242m kan worden gebruikt. Met het gehalte van de laatste op 8%, zal de kritische massa 420 gram zijn. De diameter van de bal zal 3,8 cm zijn, het kan een nucleaire granaat zijn voor een RPG, een mijn voor een mortier van 82 mm, enzovoort. De energieafgifte zal ongeveer 2 ton TNT-equivalent bedragen.
Over het algemeen de beste kandidaat voor de vullende rol voor zeer compacte nucleaire ladingen, tot klein kaliber nucleaire projectielen. Americium is ook goed omdat het weinig warmte afgeeft tijdens 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 accumulatie van americium voor toekomstig gebruik mogelijk. Dergelijke munitie kan 30-40 jaar worden bewaard zonder significante veranderingen in hun kenmerken, terwijl plutonium na 10-15 jaar moet worden verzonden voor reiniging van vervalproducten.
De Amerikaanse lading kan op zichzelf worden gebruikt, evenals een nucleaire neutronenzekering voor krachtigere ladingen. Als blijkt dat een americiumlading een thermonucleaire reactie kan initiëren (wat heel goed kan), dan opent zich de mogelijkheid om zeer compacte en lichtgewicht, maar tegelijkertijd krachtige thermonucleaire ladingen te creëren.
Kernkop voor geleide raketten
Een belangrijke vraag is waar zo'n zeer compacte Amerikaanse lading voor kan worden gebruikt. We nemen bijvoorbeeld een lading die is uitgerust met ongeveer 500 gram americium en een energieafgifte van 2, 3-2, 5 ton TNT-equivalent. Het totale gewicht van dit product kan zo laag zijn als 2-3 kg. Waar en hoe kan het worden toegepast?
Luchtdoelraketten 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 zeker gevaarlijk (de belasting op de vleugel van de Su-35 kan bijvoorbeeld oplopen tot 0,06 kgf/cm2). 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 beginnen meestal een lading op een afstand van 3-5 meter van het doel, en in dit geval schijnt het doelvliegtuig absoluut niets goeds - gegarandeerde nederlaag! Fijne spetters metaal en een wolk van radioactieve dampen.
Anti-schip raketten. Kleine anti-scheepsraketten, zoals de Kh-35 en dergelijke, zijn het handigst in gebruik (er zijn vliegtuigen, helikopters, schepen, grond en zelfs containerwerpers), helaas zijn ze zo zwak dat ze niet kunnen zinken, maar zelfs serieus elk groot schip beschadigen. Dit is duidelijk te zien aan het afvuren op het buiten dienst 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 kernkop van de raketten 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 bovengenoemde kenmerken, wordt deze raket zelfs voor grote schepen veel gevaarlijker. Als een torpedobootjager van de Arleigh Burke-klasse door zo'n raket wordt geraakt, zijn er op zijn best langdurige fabrieksreparaties nodig. Maar men kan ook rekenen op zinken, aangezien een explosie van een dergelijke kracht de scheepsromp kan vernietigen.
Torpedo's. Over het algemeen maakt een lading met een capaciteit van 2,3 ton TNT, geïnstalleerd in een torpedo, zelfs niet de meest moderne, het tot een overtuigend argument tegen zelfs grote schepen en schepen.
ATGM. Als het gewicht van de gehele 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 5,5 km, wat het vrij veilig maakt om een compacte en energiezuinige nucleaire lading te gebruiken. Elke, zelfs de nieuwste en best beschermde tank, zal gegarandeerd worden vernietigd door zo'n raket.
Al uit dit zeer korte overzicht blijkt 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 er zoveel van te produceren, enkele honderden, misschien wel duizend stuks. Daarom moeten ze schieten op iets waardevols en belangrijks, dat op zijn minst economisch het gebruik ervan zal rechtvaardigen. Doelen: vliegtuigen, schepen, luchtverdedigingssystemen, radars, mogelijk ook de nieuwste (dus de duurste) tanks en zelfrijdende kanonnen. De combinatie van de precisie van geleide raketten met de veel hogere opbrengst van een Amerikaanse lading in vergelijking met standaard explosieven zou zo'n wapen zeer effectief maken.
