کلاهک های هسته ای کوچک و کم بازده در طول تاریخ بدشانس بوده اند. در آن دوران پر برکت ، زمانی که بارهای هسته ای از همه نوع به طور فعال توسعه و آزمایش می شد ، ایزوتوپ مناسبی برای آنها وجود نداشت. فقط پلوتونیوم -239 و اورانیوم -235 در دسترس بودند و نمی توان از آنها یک بار هسته ای جمع و جور ساخت. البته ، کلاهک W54 آمریکایی با وزن 23 کیلوگرم در پس زمینه "مرد چاق" با وزن 4.6 تن بسیار مطلوب به نظر می رسید ، اما هنوز آنطور که ما دوست داریم جمع و جور نبود.
ظاهراً این کلاهک یکی از آخرین کلاهک ها بود که در واقع با انفجار هسته ای آزمایش شد. توقف بعدی آزمایشات هسته ای به شدت کار را کند کرد ، به همین دلیل محصولات اصلی عمدتا در زرادخانه هسته ای باقی ماند. اکنون که به نظر می رسد رژیم منع گسترش و محدودیت های هسته ای در آستانه فرسودگی است ، می توان به توسعه انواع جدیدی از اتهامات هسته ای بازگشت که می تواند جنگ هسته ای را متنوع کند.
Americium بهترین نامزد است
پلوتونیوم به عنوان یک پر کردن یک بار هسته ای برای همه خوب است ، فقط اجازه ایجاد یک بار واقعاً فشرده را نمی دهد ، زیرا دارای یک جرم بحرانی نسبتاً بزرگ - 10.4 کیلوگرم است. با چگالی پلوتونیوم 19.8 گرم در سانتی متر مکعب ، حجم کره 525.2 متر مکعب خواهد بود. سانتی متر ، و قطر آن 10 ، 1 سانتی متر است. علاوه بر این ، برای انفجار ، باید نه یک جرم بحرانی ، بلکه کمی بیشتر ، مثلاً 1 ، 2 یا 1 ، 35 جرم بحرانی را بگیرید. این به این دلیل است که سیستم انفجار و فیوز نوترونی در یک بار جمع و جور به خوبی یک بمب هوایی یا کلاهک موشک نیستند و برای دستیابی به این اثر ، باید مقدار بیشتری مواد شکافت پذیر داشته باشید. بنابراین ، بارهای پلوتونیوم جمع و جور معمولاً از 13-15 کیلوگرم پلوتونیوم (برای 13 کیلوگرم قطر توپ 10.7 سانتی متر) استفاده می شود که به شکل یک هسته تخم مرغی یا استوانه ای شکل در آمده است.
در اصل ، اگرچه سنگین ، اما برای گلوله های توپخانه با کالیبر بزرگ ، موشک ها و مین ها بسیار مناسب است ، اما بارهای در محدوده قدرت از چند صد کیلوگرم تا 10-15 کیلو تن معادل TNT معلوم شد. اما یک اعتراض جدی وجود داشت: چرا می توانید از پلوتونیوم درجه یک سلاح های گران قیمت برای شارژ کم استفاده کنید ، اگر می توانید مهمات هسته ای با قدرت غیر قابل مقایسه بیشتر بسازید؟ یک کلاهک 400 کیلوتنی به اثری بسیار بیشتر از 10-15 کیلو تن یا حتی کمتر دست می یابد.
به طور کلی ، دو دلیل برای بازنشستگی اتهامات هسته ای کم مصرف وجود داشت: ابعاد نه چندان جمع و جور ، که استفاده از آنها را مشکل می کرد ، و استدلال های نظامی-اقتصادی برای غیر منطقی بودن هزینه ایزوتوپ با ارزش.
در دهه 1950 ، هیچ چیز جایگزین اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان ایزوتوپ های درجه سلاح نشد. اما مدتی از آن زمان می گذرد و نامزد خوبی ظاهر می شود - americium -242. این ایزوتوپ در حین پوسیدگی پلوتونیوم -241 (که در زمان جذب نوترون توسط اورانیوم -238 ایجاد شده است) ایجاد می شود و در ضایعات پردازش پلوتونیوم و سوخت هسته ای مصرف شده (SNF) وجود دارد. پس از 26 سال ، تمام پلوتونیوم -241 تبدیل به آمریکیوم -241 می شود که نیمه عمر آن بسیار طولانی تر است-432.2 سال. بنابراین ، SNF تخلیه شده از راکتورها و ذخیره سازی در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 باید دارای مقدار قابل توجهی آمریکیوم 241 باشد. انزوای آن ، تا آنجا که می توان قضاوت کرد ، هیچ مشکل خاصی ایجاد نمی کند.
اگر am-241 با نوترونها تابش شود ، ایزوتوپ قابل توجه تری از آمریکیوم -242m بدست می آید.از آنجا که یک راکتور بر اساس americium-242 در Obninsk طراحی شده است که برای به دست آوردن اشعه نوترونی برای اهداف پزشکی طراحی شده است ، برخی از اطلاعات مربوط به تولید آن ارائه شد. 1 گرم am-242m با تابش 100 گرم am-241 (در راکتور BN-350 در حال حاضر برچیده شده در شوچنکو ، قزاقستان به دست آمده است) ایجاد می شود و برای به دست آوردن این مقدار ، 200 کیلوگرم سن کافی است. SNF ما مقدار زیادی از این مواد داریم: حدود 20 هزار تن سوخت هسته ای مصرفی و تولید سالانه حدود 200 تن بیشتر. SNF انباشته شده برای تولید حدود 1000 کیلوگرم am-242m کافی است.
AM-242M برای چیست؟ جرم بحرانی بسیار کم جرم ایزوتوپ خالص تنها 17 گرم است. با چگالی آمریکیوم 13.6 گرم در سانتی متر مکعب ، یک توپ با قطر 1.33 سانتی متر خواهد بود. اگر 1.35 از جرم بحرانی را بگیریم ، توپ 1.45 سانتی متر قطر خواهد داشت. با بازتابنده و سیستم انفجار ، این امکان وجود دارد که در اندازه 40 میلیمتری پرتابه نگهداری شود. انتشار انرژی 1 گرم am-242m تقریباً معادل 4.6 کیلوگرم TNT است ، به طوری که چنین بار با 22.9 گرم ایزوتوپ تقریباً 105 کیلوگرم TNT می دهد.
می توان از مخلوط am-241 و am-242m استفاده کرد. با محتوای دومی در 8 mass ، جرم بحرانی 420 گرم خواهد بود. قطر توپ 3.8 سانتی متر خواهد بود.می تواند نارنجک هسته ای برای RPG ، مین برای خمپاره 82 میلی متری و … باشد. آزادسازی انرژی حدود 2 تن معادل TNT خواهد بود.
به طور کلی ، بهترین نامزد برای تکمیل بارهای هسته ای بسیار فشرده ، تا پرتابه های هسته ای با کالیبر کوچک. Americium همچنین از این نظر خوب است که در حین پوسیدگی گرمای کمی از خود ساطع می کند ، تقریبا گرم نمی شود و بنابراین ذخیره مهمات هسته ای پر شده با آمریکیوم نیازی به یخچال ندارد. نیمه عمر طولانی: am-241-433 ، 2 سال ، am-242m-141 سال ، همچنین امکان تولید و تجمع آمریکیوم را برای استفاده در آینده فراهم می کند. چنین مهماتی را می توان به مدت 30-40 سال بدون تغییرات قابل توجه در ویژگی های آنها ذخیره کرد ، در حالی که پلوتونیوم باید پس از 10-15 سال برای تمیز کردن از محصولات پوسیدگی ارسال شود.
شارژ آمریکایی می تواند به تنهایی و همچنین فیوز هسته ای-نوترونی برای بارهای قوی تر مورد استفاده قرار گیرد. اگر معلوم شود که یک بار آمریکایی می تواند یک واکنش حرارتی هسته ای را آغاز کند (که ممکن است باشد) ، در این صورت امکان ایجاد بارهای هسته ای بسیار فشرده و سبک اما در عین حال قوی باز می شود.
کلاهک برای موشک های هدایت شونده
یک سوال مهم این است که چنین شارژ بسیار جمع و جور آمریکایی می تواند برای چه چیزی استفاده شود. به عنوان مثال ، ما شارژ مجهز به حدود 500 گرم آمریكیم و ترشح انرژی 2 ، 3-2 ، 5 تن معادل TNT را دریافت می كنیم. وزن کل این محصول می تواند تا 2-3 کیلوگرم باشد. کجا و چگونه می توان آن را اعمال کرد؟
موشک های سطح به هوا و هوا به هوا ، یعنی موشک های ضد هوایی و هوانوردی ، برای نابودی هواپیماها طراحی شده اند. برای هواپیما ، فشار بیش از حد 0.2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع قطعاً خطرناک است (برای مثال بار روی بال Su-35 می تواند به 0.06 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع برسد). انفجار یک بار هسته ای فشرده با ظرفیت 2.3 تن باعث ایجاد چنین فشار بیش از حد در فاصله 210 متر می شود و فشار بیش از حد 1.3 kgf / cm2 ، که مطمئناً در آن تخریب هواپیما رخ می دهد ، انفجار ایجاد می کند. در فاصله 60 متری فیوزهای مجاورتی موشک های هواپیما معمولاً در فاصله 3-5 متری از هدف شروع به بارگیری می کنند ، و در این مورد ، هواپیمای هدف قطعاً چیز خوبی نمی درخشد - شکست تضمینی! پاشش های ریز فلز و ابری از بخارات رادیواکتیو.
موشک های ضد کشتی. موشک های کوچک ضد کشتی ، مانند Kh-35 و مشابه ، مناسب ترین برای استفاده (هواپیما ، هلیکوپتر ، کشتی ، زمینی و حتی پرتاب کننده کانتینر وجود دارد) ، متأسفانه ، آنقدر ضعیف هستند که نمی توانند غرق شوند ، اما حتی به طور جدی به هر کشتی بزرگ آسیب برساند این به وضوح در شلیک به کشتی فرود مخزن خارج شده USS Racine (LST-1191) مشاهده می شود. 12 موشک ضد کشتی شبیه به Kh-35 مورد اصابت قرار گرفت و کشتی روی آب باقی ماند. آنها فقط با اژدر با او کار کردند.اگر کلاهک موشک ها دارای وزنی بین 150 تا 250 کیلوگرم باشد و قدرت آنها نسبتاً کم باشد ، تعجب آور نیست. مجهز شدن موشک X-35 به بار هسته ای آمریکایی با ویژگی های فوق این موشک را حتی برای کشتی های بزرگ بسیار خطرناک تر می کند. اگر یک ناوشکن کلاس Arleigh Burke مورد اصابت چنین موشکی قرار گیرد ، در بهترین حالت به تعمیرات طولانی کارخانه نیاز دارد. اما می توان روی غرق شدن نیز حساب کرد ، زیرا انفجار چنین قدرتی ممکن است بدنه کشتی را از بین ببرد.
اژدرها. به طور کلی ، یک بار با ظرفیت 2.3 تن TNT ، نصب شده در اژدر ، حتی مدرن ترین آن ، آن را به یک استدلال قانع کننده علیه حتی کشتی ها و کشتی های بزرگ تبدیل می کند.
دستگاه خودپرداز اگر وزن کل مهمات در محدوده 2-3 کیلوگرم باشد ، می توان آنها را برای موشک های سیستم های موشکی ضد تانک ، به عنوان مثال "کورنت" مجهز کرد. برد شلیک خوبی تا 5 ، 5 کیلومتر دارد که استفاده از شارژ هسته ای جمع و جور و کم مصرف را کاملاً ایمن می کند. هر گونه ، حتی جدیدترین و محافظت شده ترین تانک ، تضمین می شود که چنین موشکی منهدم شود.
در حال حاضر از این بررسی بسیار کوتاه روشن است که بهترین حامل برای چنین بارهای هسته ای بسیار فشرده انواع مختلف موشک های هدایت شونده است. هزینه آمریکا بسیار گران خواهد بود و تولید تعداد زیادی از آنها ، چند صد ، شاید تا هزار قطعه امکان پذیر نخواهد بود. بنابراین ، آنها باید به چیزی ارزشمند و مهم شلیک کنند که حداقل از نظر اقتصادی استفاده از آن را توجیه می کند. اهداف: هواپیماها ، کشتی ها ، سیستم های دفاع هوایی ، رادارها ، احتمالاً جدیدترین (یعنی گران ترین) تانک ها و اسلحه های خودران. ترکیب دقت موشک های هدایت شونده با بازده بسیار بیشتر از یک بار آمریکایی در مقایسه با مواد منفجره استاندارد ، چنین سلاحی را بسیار مثر می سازد.
