Históricamente, las ojivas nucleares pequeñas y de bajo rendimiento han tenido mala suerte. En aquellos tiempos bendecidos, cuando las cargas nucleares de todo tipo se desarrollaban y probaban activamente, no existía un isótopo adecuado para ellas. Solo se disponía de plutonio-239 y uranio-235, y no se podía hacer una carga nuclear compacta con ellos. Por supuesto, la ojiva estadounidense W54 que pesaba 23 kg se veía muy favorablemente en el contexto del "Fat Man" que pesaba 4,6 toneladas, pero todavía no era tan compacta como nos gustaría.
Esta ojiva, aparentemente, fue una de las últimas, que en realidad fue probada por una explosión nuclear. La posterior moratoria de los ensayos nucleares ralentizó drásticamente el trabajo, por lo que en el arsenal nuclear se mantuvieron principalmente productos potentes. Ahora que el régimen de limitación y no proliferación nuclear parece estar al borde de su agotamiento, es posible volver al desarrollo de nuevos tipos de cargas nucleares que podrían diversificar la guerra nuclear.
Americium es el mejor candidato
El plutonio como relleno de una carga nuclear es bueno para todos, solo que no permite crear una carga verdaderamente compacta, ya que tiene una masa crítica bastante grande: 10,4 kg. Con una densidad de plutonio de 19,8 g por centímetro cúbico, el volumen de la esfera será de 525,2 metros cúbicos. cm, y su diámetro es de 10, 1 cm. Además, para golpear, uno debe tomar no una masa crítica, sino un poco más, digamos, 1, 2 o 1, 35 masa crítica. Esto se debe al hecho de que el sistema de detonación y el fusible de neutrones en una carga compacta no son tan buenos como en una bomba aérea o ojiva de misiles, y para lograr este efecto, se debe tener una mayor cantidad de material fisible. Por lo tanto, las cargas compactas de plutonio generalmente usan 13-15 kg de plutonio (para 13 kg el diámetro de la bola es de 10,7 cm), formado en un núcleo en forma de huevo o cilíndrico.
En principio, aunque pesados, pero bastante adecuados para proyectiles de artillería de gran calibre, misiles y minas, resultaron cargas en el rango de potencia de varios cientos de kg a 10-15 kt de equivalente de TNT. Pero hubo una seria objeción: ¿por qué usar plutonio de calidad para armas precioso para una carga de baja potencia, si puede hacer una munición termonuclear con un poder incomparablemente mayor? Una ojiva de 400 kilotones logrará un efecto mucho mayor que 10-15 kt o incluso menor.
En general, hubo dos razones para el retiro de las cargas nucleares de baja potencia: dimensiones no demasiado compactas, lo que dificultaba su uso, y argumentos económico-militares para la irracionalidad de gastar el valioso isótopo.
En la década de 1950, no había nada que reemplazara al uranio y al plutonio como isótopos para armas. Pero ha pasado algún tiempo desde entonces y ha aparecido un buen candidato: el americio-242. Este isótopo se forma durante la desintegración del plutonio-241 (formado durante la captura de un neutrón por el uranio-238) y está contenido en los desechos del procesamiento de plutonio y el combustible nuclear gastado (SNF). Después de 26 años, todo el plutonio-241 se descompondrá en americio-241, cuya vida media es mucho más larga: 432,2 años. Por lo tanto, el SNF descargado de los reactores y almacenado a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990 ya debería contener una cantidad significativa de americio-241. Su aislamiento, hasta donde se puede juzgar, no presenta ninguna dificultad particular.
Si am-241 se irradia con neutrones, se obtendrá un isótopo aún más notable de americio-242m. Dado que en Obninsk se diseñó un reactor a base de americio-242, destinado a obtener radiación de neutrones con fines médicos, se dieron algunos datos sobre su producción. 1 gramo de am-242m se forma por irradiación de 100 gramos de am-241 (se obtuvo en el reactor BN-350 ahora desmantelado en Shevchenko, Kazajstán), y para obtener esta cantidad, es suficiente procesar 200 kg de SNF. Tenemos mucho de este material: unas 20 mil toneladas de combustible nuclear gastado y una producción anual de unas 200 toneladas más. El SNF acumulado es suficiente para producir alrededor de 1000 kg de am-242m.
¿Para qué sirve el AM-242M? Masa crítica extremadamente baja. El isótopo puro tiene una masa crítica de solo 17 gramos. Con una densidad de americio de 13,6 g por centímetro cúbico, será una bola con un diámetro de 1,33 cm, si tomamos 1,35 de la masa crítica, entonces la bola tendrá 1,45 cm de diámetro, con un reflector y un sistema de voladura, es muy posible mantenerse dentro del tamaño del proyectil de 40 mm. La liberación de energía de 1 g de am-242m corresponde aproximadamente a 4,6 kg de TNT, de modo que tal carga con 22,9 g del isótopo dará aproximadamente 105 kg de TNT.
Puede usarse una mezcla de am-241 y am-242m. Con el contenido de este último al 8%, la masa crítica será de 420 gramos. El diámetro de la bola será de 3.8 cm. Puede ser una granada nuclear para un RPG, una mina para un mortero de 82 mm, etc. La liberación de energía será de aproximadamente 2 toneladas de equivalente de TNT.
En general, el mejor candidato para el papel de relleno de cargas nucleares muy compactas, hasta proyectiles nucleares de pequeño calibre. El americio también es bueno porque emite poco calor durante la descomposición, casi no se calienta y, por lo tanto, el almacenamiento de municiones nucleares rellenas de americio no requiere refrigeradores. La vida media larga: am-241 - 433, 2 años, am-242m - 141 años, también permite la producción y acumulación de americio para uso futuro. Dicha munición se puede almacenar durante 30-40 años sin cambios significativos en sus características, mientras que el plutonio debe enviarse para su limpieza de los productos en descomposición después de 10-15 años.
La carga estadounidense se puede utilizar por sí sola, así como como un fusible de neutrones nucleares para cargas más potentes. Si resulta que una carga de americio puede iniciar una reacción termonuclear (que bien puede ser), entonces se abrirá la posibilidad de crear cargas termonucleares muy compactas y ligeras, pero al mismo tiempo poderosas.
Ojiva para misiles guiados
Una pregunta importante es para qué se puede utilizar una carga estadounidense tan compacta. Por ejemplo, tomaremos una carga equipada con unos 500 gramos de americio y una liberación de energía de 2, 3-2, 5 toneladas de TNT equivalente. El peso total de este producto puede ser tan bajo como 2-3 kg. ¿Dónde y cómo se puede aplicar?
Misiles tierra-aire y aire-aire, es decir, misiles antiaéreos y de aviación, diseñados para destruir aeronaves. Para un avión, una sobrepresión de 0,2 kgf / cm2 es definitivamente peligrosa (la carga en el ala del Su-35 puede, por ejemplo, alcanzar los 0,06 kgf / cm2). Una explosión de una carga nuclear compacta con una capacidad de 2,3 toneladas creará tal sobrepresión a una distancia de unos 210 metros, y una sobrepresión de 1,3 kgf / cm2, en la que seguramente se producirá la destrucción de la aeronave, creará una explosión. a una distancia de 60 metros. Los fusibles de proximidad de los misiles de aviones generalmente inician una carga a una distancia de 3-5 metros del objetivo, y en este caso, el avión objetivo definitivamente no brilla nada bueno: ¡derrota garantizada! Finas salpicaduras de metal y una nube de vapores radiactivos.
Misiles antibuque. Los pequeños misiles antibuque, como el Kh-35 y similares, los más convenientes de usar (hay aviones, helicópteros, barcos, terrestres e incluso lanzadores de contenedores), lamentablemente, son tan débiles que no pueden hundirse, pero ni siquiera en serio. dañar cualquier barco grande. Esto se ve claramente en los disparos contra el buque de desembarco de tanques USS Racine (LST-1191). Fue alcanzado por 12 misiles antibuque, similares al Kh-35, y el barco permaneció a flote. Terminaron con él solo con un torpedo. Esto no es sorprendente si la ojiva de los misiles tiene un peso de 150-250 kg y su potencia es relativamente baja. Equipar el misil X-35 con una carga nuclear estadounidense de las características anteriores hace que este misil sea mucho más peligroso incluso para barcos grandes. Si un destructor clase Arleigh Burke es alcanzado por un misil de este tipo, requerirá, en el mejor de los casos, largas reparaciones en fábrica. Pero también se puede contar con el hundimiento, ya que una explosión de tal poder bien podría destruir el casco del barco.
Torpedos. En general, una carga con una capacidad de 2,3 toneladas de TNT, instalada en un torpedo, incluso no el más moderno, lo convierte en un argumento convincente incluso contra barcos y barcos grandes.
ATGM. Si el peso de toda la munición está en el rango de 2-3 kg, entonces pueden equiparse con misiles para sistemas de misiles antitanque, por ejemplo, "Kornet". Tiene un buen alcance de disparo, hasta 5, 5 km, lo que hace que sea bastante seguro utilizar una carga nuclear compacta y de baja potencia. Cualquiera, incluso el último y más protegido tanque, tendrá la garantía de ser destruido por tal misil.
A partir de esta breve reseña, queda claro que el mejor portador para cargas nucleares tan compactas son varios tipos de misiles guiados. La carga americana resultará bastante cara y no será posible producir tantos de ellos, varios cientos, quizás hasta mil piezas. Por lo tanto, necesitan disparar a algo valioso e importante, que al menos económicamente justificará su uso. Objetivos: aviones, barcos, sistemas de defensa aérea, radares, posiblemente también los últimos (es decir, los más caros) tanques y cañones autopropulsados. La combinación de la precisión de los misiles guiados con el rendimiento mucho mayor de una carga estadounidense en comparación con los explosivos estándar haría que tal arma sea muy efectiva.
