Les armes nucléaires de petite taille et de faible puissance ont toujours été malchanceuses. En ces temps bénis, lorsque les charges nucléaires de tous types étaient activement développées et testées, il n'y avait pas d'isotope approprié pour elles. Seuls le plutonium-239 et l'uranium-235 étaient disponibles, et vous ne pouviez pas en faire une charge nucléaire compacte. Bien sûr, l'ogive américaine W54 pesant 23 kg était très favorable dans le contexte du Fat Man de 4,6 tonnes, mais elle n'était toujours pas aussi compacte que nous le souhaiterions.
Cette ogive, apparemment, était l'une des dernières à avoir été réellement testée par une explosion nucléaire. Le moratoire qui a suivi sur les essais nucléaires a fortement ralenti les travaux, en raison desquels des produits principalement puissants sont restés dans l'arsenal nucléaire. Maintenant que le régime de non-prolifération et de limitation nucléaires semble au bord de son épuisement, il est possible de revenir au développement de nouveaux types de charges nucléaires susceptibles de diversifier la guerre nucléaire.
L'américium est le meilleur candidat
Le plutonium en tant que remplissage d'une charge nucléaire est bon pour tout le monde, mais il ne permet pas de créer une charge vraiment compacte, car il a une masse critique assez importante - 10,4 kg. Avec une densité de plutonium de 19,8 g par centimètre cube, le volume de la sphère sera de 525,2 mètres cubes. cm, et son diamètre est de 10,1 cm En outre, pour qu'il frappe, il est nécessaire de prendre non pas une masse critique, mais un peu plus, disons, 1,2 ou 1,35 masse critique. Cela est dû au fait que le système de détonation et le fusible à neutrons dans une charge compacte ne sont pas aussi bons que dans une bombe aérienne ou une ogive de missile, et pour obtenir cet effet, il est nécessaire d'avoir une plus grande quantité de matière fissile. Par conséquent, les charges de plutonium compactes utilisaient généralement 13 à 15 kg de plutonium (pour 13 kg, le diamètre de la boule est de 10,7 cm), formé en un noyau ovoïde ou cylindrique.
En principe, bien que lourdes, mais tout à fait adaptées aux obus d'artillerie de gros calibre, aux missiles et aux mines, des charges de l'ordre de plusieurs centaines de kg à 10-15 kt d'équivalent TNT ont été obtenues. Mais il y avait une objection sérieuse: pourquoi utiliser du plutonium de qualité militaire précieux pour une charge de faible puissance, si vous pouvez fabriquer une munition thermonucléaire d'une puissance incomparablement plus grande? Une ogive de 400 kilotonnes produira un effet bien supérieur à 10-15 kt ou même moins.
En général, il y avait deux raisons pour le retrait des charges nucléaires de faible puissance: des dimensions pas trop compactes, qui rendaient leur utilisation difficile, et des arguments militaro-économiques en faveur de l'irrationalité de dépenser l'isotope précieux.
Dans les années 50, rien ne remplaçait l'uranium et le plutonium en tant qu'isotopes de qualité militaire. Mais un certain temps s'est écoulé depuis et un bon candidat est apparu - l'américium-242. Cet isotope est formé lors de la désintégration du plutonium-241 (formé lors de la capture d'un neutron par l'uranium-238), et est contenu dans les déchets de traitement du plutonium et le combustible nucléaire usé (SNF). Après 26 ans, tout le plutonium-241 se désintégrera en américium-241, dont la demi-vie est beaucoup plus longue - 432,2 ans. Ainsi, les SNF déchargés des réacteurs et mis en stock à la fin des années 80 et au début des années 90 devraient déjà contenir une quantité importante d'américium-241. Son isolement, pour autant que l'on puisse en juger, ne présente pas de difficultés particulières.
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L'américium-241 est utilisé dans l'industrie, par exemple, dans des dispositifs de mesure en continu de l'épaisseur de l'acier laminé, comme celui montré sur la photo.
Si l'am-241 est irradié avec des neutrons, alors un isotope encore plus remarquable de l'américium-242m sera obtenu. Puisqu'un réacteur à base d'américium-242 a été conçu à Obninsk, destiné à obtenir un rayonnement neutronique à des fins médicales, certaines données sur sa production ont été données. 1 gramme de am-242m est formé par irradiation de 100 grammes de am-241 (il a été obtenu au réacteur BN-350 maintenant démantelé à Shevchenko, Kazakhstan), et pour obtenir cette quantité, il suffit de traiter 200 kg de SNF vieilli. Nous avons beaucoup de ce matériel: environ 20 000 tonnes de combustible nucléaire usé et une production annuelle d'environ 200 tonnes de plus. Le SNF accumulé est suffisant pour produire environ 1000 kg de am-242m.
À quoi sert l'AM-242M? Masse critique extrêmement faible. L'isotope pur a une masse critique de seulement 17 grammes. Avec une densité d'américium de 13,6 g par centimètre cube, ce sera une balle d'un diamètre de 1,33 cm. Si nous prenons 1,35 de la masse critique, alors la balle aura un diamètre de 1,45 cm. Avec un réflecteur et un système de sablage, il est tout à fait possible de rester dans la taille 40 projectile de -mm. La libération d'énergie de 1 g de am-242m correspond approximativement à 4,6 kg de TNT, de sorte qu'une telle charge avec 22,9 g de l'isotope donnera environ 105 kg de TNT.
Vous pouvez utiliser un mélange de am-241 et am-242m. Avec une teneur de ce dernier à 8%, la masse critique sera de 420 grammes. Le diamètre de la balle sera de 3,8 cm, il peut s'agir d'une grenade nucléaire pour un RPG, d'une mine pour un mortier de 82 mm, etc. La libération d'énergie sera d'environ 2 tonnes équivalent TNT.
En général, le meilleur candidat pour le remplissage de charges nucléaires très compactes, jusqu'aux projectiles nucléaires de petit calibre. L'américium est également bon en ce sens qu'il émet peu de chaleur pendant la désintégration, ne chauffe presque pas et, par conséquent, le stockage de munitions nucléaires remplies d'américium ne nécessite pas de réfrigérateurs. La longue demi-vie: am-241 - 433,2 ans, am-242m - 141 ans, permet également la production et le stockage d'américium pour une utilisation future. Ces munitions peuvent être stockées pendant 30 à 40 ans sans changement significatif de leurs caractéristiques, tandis que le plutonium doit être envoyé pour être nettoyé des produits de décomposition après 10 à 15 ans.
La charge d'américium peut être utilisée seule, ainsi que comme fusible à neutrons nucléaires pour des charges plus puissantes. S'il s'avère que la charge d'américium peut déclencher une réaction thermonucléaire (ce qui pourrait bien l'être), alors la possibilité de créer des charges thermonucléaires très compactes et légères, mais en même temps puissantes, s'ouvrira.
Warhead pour missiles guidés
Une question importante est de savoir à quoi peut servir une charge d'américium aussi compacte. Par exemple, nous prendrons une charge équipée d'environ 500 grammes d'américium et d'un dégagement d'énergie de 2,3 à 2,5 tonnes d'équivalent TNT. Le poids total de ce produit peut être aussi peu que 2-3 kg. Où et comment l'appliquer?
Missiles sol-air et air-air, c'est-à-dire missiles antiaériens et aéronautiques, conçus pour détruire des aéronefs. Pour un avion, une surpression de 0,2 kgf / cm2 est définitivement dangereuse (la charge sur l'aile du Su-35 peut, par exemple, atteindre 0,06 kgf / cm2). Une explosion d'une charge nucléaire compacte d'une capacité de 2,3 tonnes créera une telle surpression à une distance d'environ 210 mètres, et une surpression de 1,3 kgf / cm2, à laquelle la destruction de l'avion se produira sûrement, créera une explosion à une distance de 60 mètres. Les fusibles de proximité des missiles d'avion lancent généralement une charge à une distance de 3 à 5 mètres de la cible, et dans ce cas, l'avion cible ne brille certainement pas - une défaite garantie! De fines éclaboussures de métal et un nuage de vapeurs radioactives.
Missiles anti-navires. Les petits missiles anti-navires, tels que le Kh-35 et similaires, les plus pratiques à utiliser (il existe des lanceurs d'aviation, d'hélicoptères, de navires, au sol et même de conteneurs), malheureusement, sont si faibles qu'ils ne peuvent pas couler, mais même sérieusement endommager tout gros navire. Ceci est clairement visible dans les tirs sur le navire de débarquement de chars désaffecté USS Racine (LST-1191). Il a été touché par 12 missiles anti-navires, similaires au Kh-35, et le navire est resté à flot. Ils ont fini avec lui seulement avec une torpille. Cela n'est pas surprenant si l'ogive du missile pèse 150-250 kg et que leur puissance est relativement faible. Equiper le missile X-35 d'une charge nucléaire américaine des caractéristiques ci-dessus rend ce missile beaucoup plus dangereux même pour les gros navires. Si un destroyer de classe Arleigh Burke est touché par un tel missile, il nécessitera, au mieux, de longues réparations en usine. Mais on peut aussi compter sur le naufrage, car une explosion d'une telle puissance pourrait bien détruire la coque du navire.
USS Fitzgerald (DDG-62) après une collision avec un porte-conteneurs philippin le 17 juin 2017. Les destroyers de ce type ont un défaut de conception, en raison duquel, après une collision et un trou, le navire a perdu de la vitesse en raison de l'inondation de la salle des machines. Si un tel destroyer est touché par une roquette avec une charge américaine, il est susceptible de couler.
Torpilles. En général, une charge d'une capacité de 2,3 tonnes d'équivalent TNT installée dans une torpille, même pas la plus moderne, en fait un argument valable même contre les grands navires et navires.
ATGM. Si le poids de l'ensemble des munitions est de l'ordre de 2 à 3 kg, elles peuvent être équipées de missiles pour systèmes de missiles antichars, par exemple "Kornet". Il a une bonne portée de tir, jusqu'à 5,5 km, ce qui permet d'utiliser une charge nucléaire compacte et de faible puissance en toute sécurité. Tout char, même le dernier et le plus protégé, sera assuré d'être détruit par un tel missile.
Déjà à partir de ce très bref aperçu, il est clair que le meilleur transporteur pour ces charges nucléaires très compactes est divers types de missiles guidés. La charge américaine s'avérera assez chère et il ne sera pas possible d'en produire autant, plusieurs centaines, peut-être jusqu'à un millier de pièces. Par conséquent, ils doivent tirer sur quelque chose de précieux et d'important, ce qui justifie au moins économiquement son utilisation. Cibles: avions, navires, systèmes de défense aérienne, radars, peut-être aussi les derniers chars (c'est-à-dire les plus chers) et les canons automoteurs. La combinaison de la précision des missiles guidés avec le rendement beaucoup plus élevé de la charge américaine par rapport aux explosifs standard rendrait une telle arme très efficace.
Auteur: Dmitry Verkhoturov
