Americio-242. Por un cambio de guerra nuclear
Americii, que se discutirá en este artículo
Históricamente, las cargas nucleares de pequeño tamaño y baja potencia han tenido mala suerte. En aquellos tiempos bendecidos, cuando todos los tipos de cargas nucleares se desarrollaron y probaron activamente, no había un isótopo adecuado para ellos. Solo estaban disponibles plutonio-239 y uranio-235, y no se puede hacer una carga nuclear compacta con ellos. Por supuesto, la ojiva estadounidense W54 que pesaba 23 kg parecía muy rentable en el contexto del "Hombre gordo" que pesaba toneladas 4,6, pero aún así no era tan compacta como nos gustaría.
Esta ojiva, aparentemente, fue una de las últimas que realmente experimentó una explosión nuclear. La posterior moratoria sobre las pruebas nucleares ralentizó drásticamente el trabajo, debido a que principalmente productos potentes permanecieron en el arsenal nuclear. Ahora que el régimen de no proliferación y las restricciones nucleares armasparece estar a punto de morir, es posible volver al desarrollo de nuevos tipos de armas nucleares que puedan diversificar la guerra nuclear.
Americii es el mejor candidato
El plutonio como relleno de una carga nuclear es bueno para todos, solo que no permite crear una carga realmente compacta, ya que tiene una masa crítica bastante grande: 10,4 kg. A una densidad de plutonio en 19,8 g por centímetro cúbico, el volumen de la pelota será 525,2 cúbico. cm, y su diámetro es 10,1 cm. Además, para romper, es necesario tomar no una masa crítica, sino varias más, digamos, 1,2 o 1,35 de la 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 de aire o una ojiva de misiles, y para lograr el efecto, debe tener un suministro mayor de material fisible. Por lo tanto, las cargas compactas de plutonio generalmente se usan 13-15 kg de plutonio (para 13 kg el diámetro de la bola es 10,7 cm), que se forma en un núcleo cilíndrico o en forma de huevo.
En principio, resultó, aunque pesado, pero bastante adecuado para proyectiles de artillería de gran calibre, misiles y minas, cargas en el rango de potencia de varios cientos de kg a 10-15 ct de TNT equivalente. Pero hubo una seria objeción: ¿por qué usar el precioso plutonio de grado de armas con una carga de baja potencia, si es posible fabricar municiones termonucleares con un poder incomparablemente mayor? La ojiva 400-kiloton logrará un efecto mucho mayor que el 10-15 ct o incluso menos.
En general, hubo dos razones para el rechazo de las cargas nucleares de baja potencia: dimensiones no demasiado compactas, que las hicieron difíciles de usar, y argumentos económico-militares por la irracionalidad de gastar un valioso isótopo.
En los 1950 no había nada para reemplazar el uranio y el plutonio como isótopos de armas. Pero desde entonces ha pasado un tiempo y ha aparecido un buen candidato: America-242. Este isótopo se forma durante la descomposición del plutonio-241 (formado durante la captura de neutrones por el uranio-238), y está contenido en los desechos de reprocesamiento de plutonio y combustible nuclear gastado (SNF). Después de años 26, todo el plutonio-241 se descompondrá en americio-241, cuya vida media es mucho más larga: años 432,2. Por lo tanto, el combustible nuclear gastado descargado de los reactores y almacenado al final de los 1980, el comienzo de los 1990 ya debería contener una cantidad significativa de americio-241. Distinguirlo, hasta donde se puede juzgar, no es particularmente difícil.
Americium-241 se usa en la industria, por ejemplo, en dispositivos para medir continuamente el espesor del acero laminado, como el que se muestra en la foto
Si se irradia am-241 con neutrones, se obtendrá un isótopo aún más notable de americio-242m. Dado que Obninsk diseñó el reactor America-242, diseñado para recibir radiación de neutrones con fines médicos, se proporcionaron algunos datos sobre su producción. 1 gram am-242m se forma irradiando 100 gramos de am-241 (se obtuvo en el ahora desmantelado reactor BN-350 en Shevchenko, Kazajstán), y para obtener esta cantidad es suficiente para reprocesar 200 kg del SNF gastado. Tenemos una buena cantidad de este bien: alrededor de 20 mil toneladas de SNF y una producción anual de alrededor de 200 toneladas más. El SNF acumulado es suficiente para producir aproximadamente 1000 kg am-242m.
¿En qué soy bueno Xnumxm? Masa crítica extremadamente pequeña. El isótopo puro tiene una masa crítica de solo 242 gramos. A una densidad de americio en 17 g por centímetro cúbico, esta será una bola con un diámetro de 13,6 cm. Si toma 1,33 de masa crítica, la bola tendrá un diámetro de 1,35 cm. Con un reflector y un sistema de detonación, es posible encajar en las dimensiones de un proyectil 1,45-mm. La liberación de energía de 40 g am-1m corresponde aproximadamente a 242 kg de TNT, por lo que dicha carga con 4,6 g del isótopo producirá aproximadamente 22,9 kg de TNT.
Puede usar una mezcla de am-241 y am-242m. Con el contenido de este último en 8%, la masa crítica será 420 gramos. El diámetro de la bola será 3,8 cm. Puede ser una granada nuclear para juegos de rol, una mina para un mortero 82-mm, y así sucesivamente. La producción de energía será de aproximadamente 2 toneladas de TNT equivalente.
En general, el mejor candidato para el papel de llenar cargas nucleares muy compactas, hasta proyectiles nucleares de pequeño calibre. El americio también es bueno porque disipa poco calor durante la descomposición, apenas se calienta y, por lo tanto, el almacenamiento de municiones nucleares llenas de americio no requiere refrigeradores. Larga vida media: am-241 - 433,2 años, am-242m - 141 año, también le permite producir y acumular americio para su uso futuro. Dicha munición se puede almacenar 30-40 años sin un cambio significativo en sus características, mientras que el plutonio después de los años 10-15 debe enviarse para limpiar los productos de descomposición.
La carga estadounidense se puede usar sola, así como un fusible de neutrones nucleares para cargas más potentes. Si resulta que la 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 potentes.
Ojiva de misiles guiados
Una pregunta importante es por qué se puede usar una carga de americio tan compacta. Como ejemplo, tomaremos una carga equipada con aproximadamente 500 gramos de americio y una liberación de energía de toneladas 2,3-2,5 de TNT. El peso total de este producto puede estar en el rango de solo 2-3 kg. ¿Dónde y cómo se puede aplicar?
Misiles aire-aire y aire-aire, es decir, antiaéreos y aviacióndiseñado para destruir aviones. Para un avión, una sobrepresión de 0,2 kgf / cm2 es definitivamente peligrosa (la carga del ala en el Su-35 puede, por ejemplo, alcanzar 0,06 kgf / cm2). Dicha sobrepresión creará una explosión de una carga nuclear compacta con una capacidad de 2,3 toneladas a una distancia de aproximadamente 210 metros, y una sobrepresión de 1,3 kgf / cm2, a la que definitivamente se producirá la destrucción del avión, creará una explosión a una distancia de 60 metros. Los fusibles sin contacto de los misiles de los aviones generalmente inician una carga a una distancia de 3-5 metros del objetivo, y en este caso, el avión objetivo definitivamente no brilla: ¡una derrota garantizada! Pequeñas salpicaduras de metal y una nube de vapor radiactivo.
Misiles antibuque. Los misiles antibuque pequeños, como el X-35 y similares, más convenientes para su uso (hay aviones, helicópteros, barcos, tierra e incluso lanzadores de contenedores), desafortunadamente, son tan débiles que no pueden sino hundirse, pero incluso en serio Dañar cualquier barco grande. Esto se ve claramente en el disparo en el buque de desembarco del tanque USS Racine (LST-1191). Golpeó misiles antibuque 12 similares al X-35, mientras que el barco permaneció a flote. Solo un torpedo lo eliminó. Esto no es sorprendente si la ojiva de los misiles tiene un peso 150-250 kg y su potencia es relativamente pequeña. Equipar un 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 como Arleigh Burke es alcanzado por un misil similar, entonces, en el mejor de los casos, requerirá una larga reparación de fábrica. Pero puede contar con ahogarse, ya que una explosión de tal poder podría destruir el casco del barco.
El USS Fitzgerald (DDG-62) después de una colisión con un buque portacontenedores filipino 17 en junio 2017. Este tipo de destructor tiene un defecto estructural, por lo que después de la colisión y la brecha, el barco perdió velocidad debido a la inundación de la sala de máquinas. Si un misil con una carga estadounidense se mete en ese destructor, probablemente se hundirá
Torpedos En general, una carga de toneladas 2,3 de TNT instaladas en un torpedo, ni siquiera el más moderno, lo convierte en un argumento de peso contra incluso grandes barcos y barcos.
ATGM Si el peso de toda la munición está en el rango de kg 2-3, entonces pueden equipar misiles para sistemas de misiles antitanque, por ejemplo, el Cornet. Tiene un buen alcance de disparo, hasta 5,5 km, lo que hace que sea bastante seguro usar una carga nuclear compacta y de baja potencia. Cualquiera, incluso el tanque más nuevo y más protegido, será garantizado destruido por tal misil.
Ya desde esta breve descripción, se puede ver que el mejor portador para cargas nucleares tan compactas son varios tipos de misiles guiados. La carga estadounidense resultará bastante cara y pueden producirse no tanto, varios cientos, tal vez hasta mil piezas. Por lo tanto, necesitan fotografiar algo valioso e importante que, al menos económicamente, justifique 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 un poder mucho mayor de la carga de americio en comparación con los explosivos estándar hará que tal arma sea muy efectiva.
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