Le testate nucleari piccole ea basso rendimento sono state storicamente sfortunate. In quei tempi benedetti, quando le cariche nucleari di tutti i tipi erano attivamente sviluppate e testate, non c'era un isotopo adatto per loro. Erano disponibili solo il plutonio-239 e l'uranio-235 e non si poteva ricavarne una carica nucleare compatta. Naturalmente, la testata americana W54 del peso di 23 kg sembrava molto favorevole sullo sfondo del "Fat Man" del peso di 4,6 tonnellate, ma non era ancora così compatta come vorremmo.
Questa testata, a quanto pare, è stata una delle ultime, che è stata effettivamente testata da un'esplosione nucleare. La successiva moratoria sui test nucleari ha fortemente rallentato il lavoro, a causa del quale prodotti principalmente potenti sono rimasti nell'arsenale nucleare. Ora che il regime di non proliferazione e limitazione nucleare sembra essere sull'orlo del suo esaurimento, è possibile tornare allo sviluppo di nuovi tipi di cariche nucleari che potrebbero diversificare la guerra nucleare.
Americio è il miglior candidato
Il plutonio come riempimento di una carica nucleare va bene per tutti, solo che non consente di creare una carica veramente compatta, poiché ha una massa critica piuttosto grande - 10,4 kg. Con una densità di plutonio di 19,8 g per centimetro cubo, il volume della sfera sarà di 525,2 metri cubi. cm, e il suo diametro è 10, 1 cm Inoltre, per sbattere, non si deve prendere una massa critica, ma un po' di più, diciamo, 1, 2 o 1, 35 massa critica. Ciò è dovuto al fatto che il sistema di detonazione e la fusione di neutroni in una carica compatta non sono buoni come in una bomba aerea o in una testata missilistica e per ottenere questo effetto è necessario disporre di una maggiore quantità di materiale fissile. Pertanto, le cariche di plutonio compatte usavano solitamente 13-15 kg di plutonio (per 13 kg il diametro della sfera è di 10,7 cm), formato in un nucleo a forma di uovo o cilindrico.
In linea di principio, sebbene pesanti, ma abbastanza adatti per proiettili di artiglieria di grosso calibro, missili e mine, si sono rivelate cariche nella gamma di potenza da diverse centinaia di kg a 10-15 kt di equivalente TNT. Ma c'era un'obiezione seria: perché usare il prezioso plutonio per armi per una carica a bassa potenza, se si può realizzare una munizione termonucleare con una potenza incomparabilmente maggiore? Una testata da 400 chilotoni otterrà un effetto molto maggiore di 10-15 kt o anche meno.
In generale, c'erano due ragioni per il ritiro delle cariche nucleari a bassa potenza: dimensioni non troppo compatte, che ne rendevano difficile l'uso, e argomenti economico-militari per l'irrazionalità della spesa del prezioso isotopo.
Negli anni '50, non c'era nulla che potesse sostituire l'uranio e il plutonio come isotopi per armi. Ma da allora è passato del tempo ed è apparso un buon candidato: l'americio-242. Questo isotopo si forma durante il decadimento del plutonio-241 (formato durante la cattura di un neutrone da parte dell'uranio-238) ed è contenuto nei rifiuti di lavorazione del plutonio e nel combustibile nucleare esaurito (SNF). Dopo 26 anni, tutto il plutonio-241 decadrà in americio-241, la cui emivita è molto più lunga - 432,2 anni. Pertanto, l'SNF scaricato dai reattori e immagazzinato alla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90 dovrebbe già contenere una quantità significativa di americio-241. Il suo isolamento, per quanto si può giudicare, non presenta particolari difficoltà.
Se am-241 viene irradiato con neutroni, si otterrà un isotopo ancora più notevole di americio-242m. Poiché a Obninsk è stato progettato un reattore a base di americio-242, destinato a ottenere radiazioni di neutroni per scopi medici, sono stati forniti alcuni dati sulla sua produzione. 1 grammo di am-242m è formato dall'irradiazione di 100 grammi di am-241 (è stato ottenuto nel reattore BN-350 ora smantellato a Shevchenko, in Kazakistan), e per ottenere questa quantità è sufficiente trattare 200 kg di SNF. Abbiamo un sacco di questa roba: circa 20mila tonnellate di combustibile nucleare esaurito e una produzione annua di circa 200 tonnellate in più. Il SNF accumulato è sufficiente per produrre circa 1000 kg di am-242m.
A cosa serve AM-242M? Massa critica estremamente bassa. L'isotopo puro ha una massa critica di soli 17 grammi. Con una densità di americio di 13,6 g per centimetro cubo, sarà una palla con un diametro di 1,33 cm. Se prendiamo 1,35 della massa critica, allora la palla avrà un diametro di 1,45 cm. Con un riflettore e un sistema di sabbiatura, è del tutto possibile mantenere la dimensione del proiettile da 40 mm. Il rilascio di energia di 1 g di am-242m corrisponde approssimativamente a 4,6 kg di TNT, per cui una tale carica con 22,9 g di isotopo darà circa 105 kg di TNT.
È possibile utilizzare una miscela di am-241 e am-242m. Con il contenuto di quest'ultimo all'8%, la massa critica sarà di 420 grammi. Il diametro della palla sarà di 3,8 cm, può essere una granata nucleare per un gioco di ruolo, una mina per un mortaio da 82 mm e così via. Il rilascio di energia sarà di circa 2 tonnellate di TNT equivalente.
In generale, il miglior candidato per il ruolo di riempimento per cariche nucleari molto compatte, fino a proiettili nucleari di piccolo calibro. L'americio è anche buono in quanto emette poco calore durante il decadimento, quasi non si riscalda e quindi lo stoccaggio di munizioni nucleari imbottite di americio non richiede frigoriferi. La lunga emivita: am-241 - 433, 2 anni, am-242m - 141 anni, consente anche la produzione e l'accumulo di americio per usi futuri. Tali munizioni possono essere conservate per 30-40 anni senza cambiamenti significativi nelle loro caratteristiche, mentre il plutonio dovrebbe essere inviato per la pulizia dai prodotti di decadimento dopo 10-15 anni.
La carica americana può essere utilizzata da sola, così come una miccia nucleare-neutrone per cariche più potenti. Se si scopre che una carica di americio può avviare una reazione termonucleare (che potrebbe essere), allora si aprirà la possibilità di creare cariche termonucleari molto compatte e leggere, ma allo stesso tempo potenti.
Testata per missili guidati
Una domanda importante è per cosa può essere utilizzata una carica americana così compatta. Ad esempio, prenderemo una carica dotata di circa 500 grammi di americio e un rilascio di energia di 2, 3-2, 5 tonnellate di tritolo equivalente. Il peso totale di questo prodotto può arrivare fino a 2-3 kg. Dove e come può essere applicato?
Missili terra-aria e aria-aria, ovvero missili antiaerei e aerei, progettati per distruggere gli aerei. Per un aereo, una sovrapressione di 0,2 kgf/cm2 è decisamente pericolosa (il carico sull'ala del Su-35 può, ad esempio, raggiungere 0,06 kgf/cm2). Un'esplosione di una carica nucleare compatta con una capacità di 2,3 tonnellate creerà una tale sovrapressione a una distanza di circa 210 metri e una sovrapressione di 1,3 kgf / cm2, alla quale si verificherà sicuramente la distruzione dell'aeromobile, creerà un'esplosione ad una distanza di 60 metri. I fusibili di prossimità dei missili aerei di solito avviano una carica a una distanza di 3-5 metri dal bersaglio e, in questo caso, l'aereo bersaglio non fa assolutamente brillare nulla di buono - sconfitta garantita! Spruzzi fini di metallo e una nuvola di vapori radioattivi.
Missili antinave. Piccoli missili antinave, come il Kh-35 e simili, i più convenienti da usare (ci sono aerei, elicotteri, navi, terra e persino lanciatori di container), purtroppo sono così deboli che non possono affondare, ma anche seriamente danneggiare qualsiasi nave di grandi dimensioni. Questo è chiaramente visibile nel fuoco contro la nave da sbarco di carri armati dismessa USS Racine (LST-1191). Fu colpito da 12 missili antinave, simili al Kh-35, e la nave rimase a galla. Hanno finito con lui solo con un siluro. Ciò non sorprende se la testata dei missili ha un peso di 150-250 kg e la loro potenza è relativamente bassa. Dotare il missile X-35 di una carica nucleare americana delle caratteristiche di cui sopra rende questo missile molto più pericoloso anche per navi di grandi dimensioni. Se un cacciatorpediniere di classe Arleigh Burke viene colpito da un missile del genere, nel migliore dei casi richiederà lunghe riparazioni in fabbrica. Ma si può anche contare sull'affondamento, poiché un'esplosione di tale potenza potrebbe benissimo distruggere lo scafo della nave.
Siluri. In generale, una carica con una capacità di 2,3 tonnellate di TNT, installata in un siluro, anche non il più moderno, lo trasforma in un argomento convincente contro anche grandi navi e navi.
ATGM. Se il peso dell'intera munizione è nell'intervallo di 2-3 kg, possono essere equipaggiati con missili per sistemi missilistici anticarro, ad esempio "Kornet". Ha un buon raggio di tiro, fino a 5, 5 km, il che rende abbastanza sicuro l'uso di una carica nucleare compatta e a bassa potenza. Qualsiasi, anche il carro armato più recente e più protetto, sarà garantito per essere distrutto da un tale missile.
Già da questa brevissima recensione è chiaro che il miglior vettore per cariche nucleari così compatte sono vari tipi di missili guidati. La carica americana risulterà piuttosto costosa e non sarà possibile produrne così tante, diverse centinaia, forse fino a mille pezzi. Pertanto, hanno bisogno di sparare a qualcosa di prezioso e importante, che almeno economicamente ne giustifichi l'uso. Obiettivi: aerei, navi, sistemi di difesa aerea, radar, forse anche gli ultimi (cioè i più costosi) carri armati e cannoni semoventi. La combinazione della precisione dei missili guidati con la resa molto più alta di una carica americana rispetto agli esplosivi standard renderebbe un'arma del genere molto efficace.
