Kleine und ertragsschwache Atomwaffen hatten historisch gesehen Pech. In jenen gesegneten Zeiten, als Kernladungen aller Art aktiv entwickelt und getestet wurden, gab es kein geeignetes Isotop für sie. Es waren nur Plutonium-239 und Uran-235 verfügbar, und man konnte daraus keine kompakte Kernladung machen. Natürlich sah der amerikanische W54-Sprengkopf mit einem Gewicht von 23 kg vor dem Hintergrund des 4,6 Tonnen schweren Fat Man sehr gut aus, aber er war immer noch nicht so kompakt, wie wir es gerne hätten.
Dieser Sprengkopf war anscheinend einer der letzten, die tatsächlich durch eine nukleare Explosion getestet wurden. Das anschließende Moratorium für Atomtests verlangsamte die Arbeit erheblich, weshalb im Atomarsenal hauptsächlich leistungsstarke Produkte verblieben. Jetzt, da das nukleare Nichtverbreitungs- und Begrenzungsregime kurz vor seiner Erschöpfung zu stehen scheint, ist es möglich, zur Entwicklung neuer Arten von nuklearen Ladungen zurückzukehren, die den Atomkrieg diversifizieren könnten.
Americium ist der beste Kandidat
Plutonium als Füllung einer Kernladung ist gut für alle, nur erlaubt es nicht, eine wirklich kompakte Ladung zu erzeugen, 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. Zusätzlich ist es notwendig, dass es nicht eine kritische Masse nimmt, sondern etwas mehr, beispielsweise 1,2 oder 1,35 kritische Masse. Dies liegt an der Tatsache, dass das Detonationssystem und die Neutronensicherung in einer kompakten Ladung nicht so gut sind wie in einer Luftbombe oder einem Raketengefechtskopf, und um den Effekt zu erzielen, muss ein größerer Vorrat an spaltbarem Material vorhanden sein. Daher werden bei kompakten Plutoniumladungen üblicherweise 13 bis 15 kg Plutonium verwendet (für 13 kg beträgt der Durchmesser der Kugel 10,7 cm), die zu einem eiförmigen oder zylindrischen Kern geformt sind.
Obwohl schwer, aber für großkalibrige Artilleriegeschosse, Raketen und Minen durchaus geeignet, wurden im Prinzip Ladungen im Leistungsbereich von mehreren hundert kg bis 10-15 kt TNT-Äquivalent erhalten. Aber es gab einen ernsthaften Einwand: Warum wertvolles waffenfähiges Plutonium für eine Ladung mit geringer Leistung verwenden, wenn Sie eine thermonukleare Munition mit einer unvergleichlich höheren Leistung herstellen können? Ein 400-Kilotonnen-Sprengkopf erzielt einen Effekt von viel mehr als 10-15 kt oder sogar weniger.
Im Allgemeinen gab es zwei Gründe für den Rücktritt von Nuklearladungen mit geringer Leistung: nicht zu kompakte Dimensionen, 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 könnte. Aber seitdem ist einige Zeit vergangen und ein guter Kandidat ist erschienen - americium-242. Dieses Isotop entsteht beim Zerfall von Plutonium-241 (gebildet beim Einfangen eines Neutrons durch Uran-238) und ist in Abfällen aus der Plutoniumverarbeitung und abgebrannten Brennelementen (SNF) enthalten. Nach 26 Jahren zerfällt alles 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 erhebliche Menge an Americium-241 enthalten. Ihre Isolation bereitet, soweit man das beurteilen kann, keine besonderen Schwierigkeiten.
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Americium-241 wird in der Industrie beispielsweise in Vorrichtungen zur kontinuierlichen Messung der Dicke von Walzstahl verwendet, wie auf dem Foto gezeigt.
Wenn am-241 mit Neutronen bestrahlt wird, wird ein noch bemerkenswerteres Isotop von Americium-242m erhalten. Da in Obninsk ein auf Americium-242 basierender Reaktor zur Gewinnung von Neutronenstrahlung für medizinische Zwecke entworfen wurde, wurden einige Daten zu seiner Herstellung angegeben. 1 g am-242 m wird durch Bestrahlung von 100 g am-241 gebildet (es wurde im jetzt zerlegten BN-350-Reaktor in Shevchenko, Kasachstan, erhalten), und um diese Menge zu erhalten, reicht es aus, 200 kg gealterten SNF zu verarbeiten. Wir haben viel davon: ungefähr 20.000 Tonnen abgebrannte Brennelemente und eine jährliche Produktion von ungefähr 200 Tonnen mehr. Der akkumulierte SNF reicht aus, um etwa 1000 kg am-242 m zu produzieren.
Wofür ist AM-242M gut? Extrem niedrige kritische Masse. Das reine Isotop hat eine kritische Masse von nur 17 Gramm. Mit einer Americium-Dichte von 13,6 g pro Kubikzentimeter ist es eine Kugel mit einem Durchmesser von 1,33 cm. Wenn wir 1,35 der kritischen Masse nehmen, hat die Kugel einen Durchmesser von 1,45 cm. Mit einem Reflektor und einem Strahlsystem ist es durchaus möglich, innerhalb der Größe 40 zu bleiben -mm Projektil. Die Energiefreisetzung von 1 g am-242 m entspricht ungefähr 4,6 kg TNT, so dass eine solche Ladung mit 22,9 g Isotop ungefähr 105 kg TNT ergibt.
Sie können eine Mischung aus am-241 und am-242m verwenden. Bei einem Gehalt an letzterem von 8% beträgt die kritische Masse 420 g. Der Durchmesser der Kugel beträgt 3,8 cm. Es kann sich um eine Atomgranate für ein Rollenspiel, eine Mine für einen 82-mm-Mörser usw. handeln. Die Energiefreisetzung wird etwa 2 Tonnen TNT-Äquivalent betragen.
Im Allgemeinen der beste Kandidat für das Befüllen sehr kompakter Nuklearladungen bis hin zu kleinkalibrigen Nuklearprojektilen. Americium ist auch insofern gut, als es während des Zerfalls wenig Wärme abgibt, sich fast nicht erwärmt und daher für die Lagerung von mit Americium gefüllter Kernmunition keine Kühlschränke erforderlich sind. Die lange Halbwertszeit: am-241 - 433,2 Jahre, am-242m - 141 Jahre ermöglicht auch die Herstellung und Lagerung von Americium für die zukünftige Verwendung. Diese Munition kann 30 bis 40 Jahre ohne wesentliche Änderung ihrer Eigenschaften gelagert werden, während Plutonium nach 10 bis 15 Jahren zur Reinigung von Fäulnisprodukten geschickt werden muss.
Die Americium-Ladung kann allein und auch als Kern-Neutronensicherung für stärkere Ladungen verwendet werden. Wenn sich herausstellt, dass die Americiumladung eine thermonukleare Reaktion auslösen kann (was durchaus sein kann), eröffnet sich die Möglichkeit, sehr kompakte und leichte, aber gleichzeitig starke thermonukleare Ladungen zu erzeugen.
Gefechtskopf für Lenkflugkörper
Eine wichtige Frage ist, wofür eine so sehr kompakte Americiumladung verwendet werden kann. Zum Beispiel werden wir eine Ladung nehmen, die mit etwa 500 Gramm Americium und einer Energiefreisetzung von 2,3 bis 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, dh Flugabwehr- und Luftfahrtraketen, die zur Zerstörung von Flugzeugen entwickelt wurden. Für ein Flugzeug ist ein Überdruck von 0,2 kgf / cm2 definitiv gefährlich (die Belastung des Flügels der Su-35 kann beispielsweise 0,06 kgf / cm2 erreichen). Eine Explosion einer kompakten Kernladung mit einer Kapazität von 2,3 Tonnen führt in einer Entfernung von etwa 210 Metern zu einem solchen Überdruck, und ein Überdruck von 1,3 kgf / cm2, bei dem die Zerstörung des Flugzeugs mit Sicherheit eintreten wird, führt in einer Entfernung von 60 Metern zu einer Explosion. Näherungssicherungen von Flugzeugraketen lösen normalerweise eine Ladung in einer Entfernung von 3 bis 5 Metern vom Ziel aus, und in diesem Fall leuchtet das Zielflugzeug definitiv nicht - eine 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 bedienen sind (es gibt Flugzeuge, Hubschrauber, Schiffe, Boden- und sogar Containerwerfer), sind leider so schwach, dass sie nicht sinken können, sondern sogar ernsthaft beschädige jedes große Schiff. Dies zeigt sich deutlich beim Schießen auf das stillgelegte Panzerlandungsschiff USS Racine (LST-1191). Es wurde von 12 Anti-Schiffs-Raketen getroffen, ähnlich der Kh-35, und das Schiff blieb über Wasser. Sie beendeten mit ihm nur mit einem Torpedo. Dies ist nicht überraschend, wenn der Raketengefechtskopf ein Gewicht von 150 bis 250 kg hat und ihre Leistung relativ gering ist. Die Ausrüstung der X-35-Rakete mit einer amerikanischen Nuklearladung 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, sind im besten Fall langwierige Reparaturen im Werk erforderlich. Man kann aber auch mit dem Untergang rechnen, da eine Explosion dieser Kraft den Schiffsrumpf zerstören kann.
USS Fitzgerald (DDG-62) nach Kollision mit einem philippinischen Containerschiff am 17. Juni 2017. Zerstörer dieses Typs weisen einen Konstruktionsfehler auf, aufgrund dessen das Schiff nach einer Kollision und einem Loch aufgrund der Überflutung des Maschinenraums an Geschwindigkeit verlor. Wenn ein solcher Zerstörer von einer Rakete mit amerikanischer Ladung getroffen wird, sinkt er wahrscheinlich.
Torpedos. Im Allgemeinen wird eine Ladung mit einer Kapazität von 2,3 Tonnen TNT-Äquivalent, die in einem Torpedo installiert ist, auch wenn dies nicht der modernste ist, zu einem gültigen Argument gegen selbst 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 ausgerüstet werden, beispielsweise "Kornet". Es hat eine gute Schussreichweite von bis zu 5,5 km, was die Verwendung einer kompakten Kernladung mit geringem Stromverbrauch recht sicher macht. Jeder, selbst der neueste und am besten geschützte Panzer, wird garantiert von einer solchen Rakete zerstört.
Bereits aus dieser sehr kurzen Übersicht geht hervor, dass der beste Träger für solch sehr kompakte Kernladungen verschiedene Arten von Lenkflugkörpern sind. Die amerikanische Ladung wird sich als ziemlich teuer herausstellen und es wird nicht möglich sein, so viele davon zu produzieren, mehrere hundert, vielleicht bis zu tausend Stück. Daher müssen sie auf etwas Wertvolles und Wichtiges schießen, was zumindest wirtschaftlich seine Verwendung rechtfertigt. Ziele: Flugzeuge, Schiffe, Luftverteidigungssysteme, Radargeräte, möglicherweise auch die neuesten (dh teuersten) Panzer und selbstfahrende Geschütze. Die Kombination der Präzision von Lenkflugkörpern mit der viel höheren Ausbeute der amerikanischen Ladung im Vergleich zu Standardsprengstoffen würde eine solche Waffe sehr effektiv machen.
Verfasser: Dmitry Verkhoturov
