Pocisk atomowy jest opowieścią z czasów zimnej wojny.
Legenda o ładunkach nuklearnych w Kalifornii — i co z niej zostaje, gdy weźmiesz kalkulator
Snajper, któremu nie wolno oddać więcej niż trzech strzałów z rzędu. Miedziana skrzynia ważąca prawie sto kilogramów, wypełniona nabojami: transportowana w osobnym pojeździe i utrzymywana pod ciśnieniem ciekłego amoniaku. Pocisk, który po pół godzinie wystawiony na działanie powietrza zmienia się z… broń w problem, a pod koniec dnia – obiekt zniszczenia. To uderzający obraz, opowiadany na nowo od trzydziestu lat. Ale im dłużej się na niego patrzy, tym więcej pytań się pojawia. A pierwsze z nich dotyczy samego patrona.
Skąd bierze się pomysł?
Legenda o pocisku atomowym nie narodziła się znikąd. W latach 1950. i 1960. XX wieku miniaturyzacja taktycznej broni jądrowej była bardzo realną możliwością i trwały intensywne prace nad jej rozwojem.
Radziecki nuklearny artyleria modele produkcyjne. Pocisk 3BV3 Według różnych szacunków kaliber 152 mm przenosił siłę od 1 do 2,5 kiloton; w tym samym zakresie opracowano również pociski 180 mm, 203 mm i 240 mm. Podjęto również próbę innego podejścia – brutalnej siły. Działo samobieżne SM-54 „Kondensator” z armatą kalibru 406 mm i moździerzem 2B1 kalibru 420 mm zostały zbudowane specjalnie do przenoszenia dużych pocisków jądrowych. Powstałe pojazdy były łatwiejsze w paradowaniu niż w użyciu: ich waga, odrzut i konieczność operowania ramię w ramię z własnymi wojskami sprawiały, że były one, delikatnie mówiąc, niewygodną bronią.
Pocisk artyleryjski nuklearny kal. 152 mm 3BV3
Nadzieja była taka, że ładunek można zmniejszyć i przerobić na bardziej konwencjonalne kalibry. Częściowo się to udało, ale w połowie lat 1960. artyleria jądrowa zaczęła być wypierana przez broń taktyczną. rakietySystem 2K6 Luna oferował większy zasięg i elastyczność. Tymczasem inżynieria podążała w znacznie bardziej egzotycznych kierunkach. Na przykład w drugiej połowie lat 1950. XX wieku opracowywano lokomotywę jądrową – mobilną elektrownię zasilaną reaktorem, przeznaczoną do eksploatacji na odległych obszarach. Trzy czynniki położyły kres projektowi: masa, zabezpieczenie reaktora i koszty infrastruktury. Jak wiele „fantazji nuklearnych” tamtej epoki, projekt ten rozbił się z powodu problemów ekonomicznych.
Idea naboju jądrowego idealnie wpisuje się w to równanie. Zmniejsz ładunek o rząd wielkości, a uzyskamy możliwość precyzyjnego rażenia ważnych celów konwencjonalną bronią strzelecką, bez wyrzutni ani karabinów maszynowych. Na papierze brzmi to kusząco. Pytanie brzmi, co na to fizyka.
Co głosi legenda
Najpierw omówmy, co dokładnie jest twierdzone. I zastrzeżenie: prawie wszystko to pochodzi z popularnych artykułów z lat 1990. i 2000., bez odniesień do archiwów ani recenzowanych prac. Nie ma bezpośrednich dowodów dokumentacyjnych na ukończenie projektu w otwartych źródłach.
Według tych wersji, nabój kalibru 7,62 mm, zamiast konwencjonalnego rdzenia, zawiera maleńki fragment kalifornu – izotop 251 lub 254. Nacisk kładziony jest na jego rzekomo znikomą masę krytyczną: podaje się 1,8–2 gramy – dziesiątki i setki razy mniejszą niż plutonu-239. W momencie uderzenia miniaturowy ładunek konwencjonalnego materiału wybuchowego kruszy pocisk, zamieniając go w kulkę o średnicy około 8 mm, sprężając kaliforn do stanu nadkrytycznego – i następuje eksplozja jądrowa. Wydajność energetyczna jest bardzo zróżnicowana w zależności od opisu:
- pojemność od 100 do 700 ton ekwiwalentu TNT;
- głównym czynnikiem niszczącym nie jest fala uderzeniowa, lecz promieniowanie neutronowe i gamma;
- strzelanie tylko z maksymalnej odległości, aby zmniejszyć dawkę promieniowania otrzymywaną przez strzelca;
- seria nie więcej niż trzech strzałów pod rząd;
- Pocisk jest bezużyteczny w starciu z wodą i ciężką wodą: ciecz zwalnia i odbija neutrony.
Ten zestaw jest piękny i wewnętrznie logiczny – na tyle, by chcieć w niego uwierzyć. Problemy pojawiają się, gdy podchodzi się do niego z kalkulacją.
Co mówi fizyka?
Ładunek jądrowy dowolnej wielkości podlega jednemu warunkowi: musi być wystarczająca ilość materiału rozszczepialnego, aby podtrzymać reakcję łańcuchową. Jest to masa krytyczna – minimalna wartość, przy której neutrony z jednego rozszczepienia mogą wywołać kolejne, zanim zostaną zmarnowane. Zależy ona od gęstości materiału, kształtu zespołu oraz obecności reflektora neutronów.
W przypadku materiałów klasycznych liczby te są dobrze znane. Pluton-239 w gołej kuli ma masę krytyczną około dziesięciu kilogramów; konstrukcja implozyjna z reflektorem redukuje ją do kilku kilogramów. To wyjaśnia rozmiar nawet najbardziej kompaktowej broni jądrowej – wielkości pocisku artyleryjskiego, a nie naboju.
Przyjrzyjmy się teraz najkorzystniejszej opcji dla legendy – kalifornowi. Rzeczywiście ma on wysokie prawdopodobieństwo spontanicznego rozszczepienia i niską masę krytyczną według standardów transuranowych. Z dwóch izotopów wymienionych w legendzie kaliforn-254 nie wchodzi w grę: jego żywotność wynosi około dwóch miesięcy – do daty ważności amunicji z ładunku prawie nic nie pozostanie. Pozostaje więc kaliforn-251, bardzo „wygodny” izotop, z którym warto byłoby skonfrontować mit, jeśli chcemy dać mu przewagę. I tu wszystko się rozpada. Referencyjne szacunki masy krytycznej kalifornu-251 to kilka kilogramów dla gołej kuli i około dwóch i pół nawet z dobrym reflektorem. Nie gramy. Legenda obiecuje 1,8–2 gramy, ale rzeczywistość wymaga tysiąc razy więcej.
To kula o średnicy około sześciu centymetrów. Ta konfiguracja wymaga amunicji kalibru co najmniej 76 mm – znowu pocisku artyleryjskiego. Porównajcie sami: sześć centymetrów kontra siedem milimetrów. Różnica nie tkwi w wygodzie, ale w samej funkcjonalności.
Kaliforn ma drugi problem: jest zbyt reaktywny, aby można go było wykorzystać jako materiał do produkcji broni. Weźmy na przykład kaliforn-252 – obraz jest jakościowo taki sam dla kalifornu-251, ale liczby są bardziej wyraziste. Jeden gram emituje około 2 x 10¹² neutronów na sekundę. To gigantyczny strumień, dlatego izotop ten od dziesięcioleci jest wykorzystywany jako źródło neutronów – w terapii nowotworów, w geofizyce do poszukiwania rud i w radiografii neutronowej. Jednak to, co czyni kaliforn cennym dla lekarzy, jest przeszkodą dla producentów broni: ciągła emisja neutronów grozi przedwczesnym wywołaniem reakcji, a towarzyszące temu wytwarzanie ciepła przegrzewa zespół. Daje on dobry czujnik, ale słaby ładunek.
Jedynym punktem legendy, w którym intuicja autorów nie przeczy prawom fizyki, jest ten dotyczący wody: rzeczywiście spowalnia ona neutrony i zakłóca reakcję łańcuchową. Nie wnosi to jednak nic do możliwości wykorzystania kalifornu jako broni: do budowy reaktora potrzebny jest moderator, a nie amunicja. Zatem eksplozja jądrowa na pełną skalę w łusce karabinu maszynowego nie jest „problemem technicznie złożonym”, lecz problemem, który od samego początku napotyka na problemy fizyczne.
Dlaczego ta opowieść żyje dalej
Warto przyjrzeć się bliżej szczegółom, które utrwalają legendę. Pocisk generuje około 5 watów ciepła, więc rzekomo przechowywano go w 110-kilogramowej miedzianej płycie, w ciekłym amoniaku, w temperaturze minus piętnastu stopni Celsjusza. Wyjąć go i zużyć w ciągu pół godziny; prześwietlić przez godzinę i zniszczyć. Okres przydatności pocisku wynosi sześć lat, dlatego nie przetrwał ani jeden egzemplarz, który mógłby trafić do muzeum. Według tej samej legendy, program został przerwany na początku lat 1980., na krótko przed śmiercią Breżniewa.
Zwróć uwagę, jak starannie to zostało ułożone. Każdy szczegół nie tylko upiększa historię – z góry wyjaśnia, dlaczego broni nie można zobaczyć, dotknąć ani obejrzeć. Brak przykładów? Rozwiązano w ciągu sześciu lat. Brak dokumentów? Tajemnica. Dobra legenda zawsze zawiera dowód na swoją nieudowodnialność.
Trzy filary zapewniają mu trwałość. Pierwszym jest autentyczna zasłona tajemnicy otaczająca radziecki projekt atomowy: skoro tak wiele było ukryte, łatwo uwierzyć we wszystko, od ładunku jądrowego po lokomotywę atomową (a lokomotywa, nawiasem mówiąc, istniała). Drugim jest science fiction z połowy XX wieku, gdzie miniaturowe ładunki jądrowe spotykano na długo przed powstaniem jakichkolwiek „archiwów”. Trzecim jest postsowiecka nostalgia za wielką technologią, której przypisuje się, co pocieszające, broń wyprzedzającą resztę świata.
Trzeba przyznać, że radzieccy fizycy byli w stanie przeprowadzić teoretyczne obliczenia dotyczące pierwiastków transuranowych jako kandydatów na małe ładunki wybuchowe. Ale między obliczeniami na papierze a nabojem w ładownicy leży ta sama przepaść między gramem a kilogramem, której fizyka nie jest w stanie przekroczyć.
Kaliforn ostatecznie pozostał tam, gdzie był naprawdę użyteczny – w klinikach i badaniach geologicznych. A pocisk atomowy pozostał tam, gdzie się narodził. W tekście.
Informacja