Специзделие
Самые экзотические ядерные заряды
разрабатывались для стрелкового оружия
Недавно группа физиков из Техаса
опубликовала результаты экспериментов по военному использованию бомбы из изомера гафния. В техасском эксперименте возбужденное ядро гафния облучали рентгеновскими лучами - и немедленно высвобождалось в 60 раз больше энергии, чем было затрачено на инициирование взрыва. Энергия выделялась в виде смертельного для живых существ гамма-излучения. По разрушительной (бризантной) способности 1 грамм гафния эквивалентен 50 кг тротила. Новое оружие вписывается в доктрину безопасности Буша, в которой предусмотрено применение атомных мини-бомб, так называемых мини-ньюков.
Проблема создания атомного оружия сверхмалых калибров не нова. Им активно занимались и в США, и в СССР начиная с конца 60-х годов. Однако все работы по этой теме были строго засекречены, и только после перехода Семипалатинского полигона под юрисдикцию Казахстана и рассекречивания части архивов стали известны некоторые интересные подробности.
В протоколах испытаний были найдены упоминания об экспериментах, при которых выделение энергии обозначено как "менее 0,002 кт", то есть двух тонн взрывчатки! Несколько документов были поистине сенсационными. Речь в них шла об атомных боеприпасах для стрелкового вооружения - спецпатронах калибров 14,3 мм и 12,7 мм для крупнокалиберных пулеметов
Возможно вы искали - Реферат: Безопасность АЭС
метов, но самое потрясающее - были там и патроны калибра 7,62 мм! Правда, ядерные патроны предназначались не автомату Калашникова АКМ, а другому детищу легендарного конструктора - пулемету Калашникова, ПКС. Патрон для этого пулемета и стал самым маленьким в мире ядерным боеприпасом.
Радикального уменьшения размеров, веса и сложности конструкции удалось достичь благодаря применению не обычного для ядерных бомб урана или плутония, а экзотического трансуранового элемента калифорния - точнее, его изотопа с атомным весом 252. После обнаружения этого изотопа физиков ошеломило то, что основным каналом распада у него было спонтанное деление, при котором вылетало 5-8 нейтронов (для сравнения: у урана и плутония - 2 или 3). Первые оценки критической массы этого металла дали фантастически малую величину- 1,8 грамма! Правда, дальнейшие эксперименты показали, что ее реальное значение оказалось заметно больше.
Наработка взрывом
Однако в распоряжении ученых были лишь микрограммы этого материала. Программа получения и накопления калифорния - отдельная глава в истории ядерного проекта СССР. О секретности проекта говорит хотя бы тот факт, что практически никому не известно имя ближайшего сподвижника Курчатова, академика Михаила Юрьевича Дубика, которому и было поручено в кратчайшие сроки решить проблему наработки ценного изотопа. Разработанная академиком технология до сих пор остается секретной, хотя кое-что все-таки стало известно. Советскими учеными-ядерщиками были изготовлены специальные мишени-ловушки нейтронов, в которых при взрывах мощных термоядерных бомб из плутония, извлеченного из отработанного ядерного топлива, получался калифорний. Традиционная наработка изотопов в реакторе стоила бы гораздо дороже, так как при термоядерных взрывах плотность потока нейтронов в миллиарды раз больше. Из выделенного калифорния была изготовлена начинка уникальных пуль - деталь, напоминающая заклепку или гантель. Крошечный заряд специальной взрывчатки, расположенной у донышка пули, сминал эту штуку в аккуратный шарик, за счет чего достигалось сверхкритическое состояние. В случае пуль калибра 7,62 мм диаметр этого шарика составлял почти 8 мм. Для срабатывания взрывчатки использовался контактный взрыватель, специально разработанный для этой программы. В итоге пуля получилась перетяжеленной, и для того чтобы сохранить привычную для стрелка-пулеметчика баллистику, пришлось изготовить и специальный порох, который давал пуле правильный разгон в стволе пулемета.
Недолговечные патроны
Похожий материал - Реферат: Билеты по Курсу физики для гуманитариев СПБГУАП
Но это еще не все трудности, которые предстояло преодолеть создателям уникального боеприпаса. Главная проблема, которая в итоге решила его судьбу, - тепловыделение. Все радиоактивные материалы греются, и чем меньше период полураспада, тем сильнее тепловыделение. Пуля с кали-форниевым сердечником выделяла около 5 ватт тепла. Из-за разогрева менялись характеристики взрывчатки и взрывателя, а при сильном разогреве пуля могла застрять в патроннике или в стволе, или, что еще хуже, самопроизвольно сдетонировать.
Поэтому патроны хранились в специальном холодильнике, представлявшем собой массивную (толщиной около 15 см) медную плиту с гнездами под 30 патронов. Пространство между гнездами было заполнено каналами, по которым под давлением циркулировал жидкий аммиак, обеспечивая пулям температуру около минус 15 градусов. Эта холодильная установка потребляла около 200 ватт электропитания и весила примерно 110 кг, поэтому перевозить ее можно было только на специально оборудованном уазике. В классических атомных бомбах система теплосъема является составной частью конструкции, но тут она по необходимости была внешней.
Однако даже замороженную до минус 15 пулю нужно было использовать в течение 30 минут после извлечения из термостата, то есть зарядить в магазин, занять позицию, выбрать нужную цель и выстрелить. Если это не происходило вовремя, патрон нужно было вернуть в холодильник и снова термостатировать. Если же пуля пробыла вне холодильника больше часа, то она подлежала утилизации.
Из пулемета по танкам
Другим непреодолимым недостатком стала невоспроизводимость результатов. Энерговыделение при взрыве каждого конкретного экземпляра колебалось от 100 до 700 килограммов тротилового эквивалента в зависимости от партии, времени и условий хранения, а главное - материала цели, в которую попадала пуля.
Очень интересно - Реферат: Билеты по Физике
Дело в том, что сверхмалые ядерные заряды взаимодействуют с окружающей средой принципиально иначе, чем классические ядерные заряды. Не похож результат и на обычную химическую взрывчатку. Ведь при взрыве | тонны химической взрывчатки образуются тонны горячих газов, равномерно
нагретых до температуры в две-три тысячи градусов. А тут - крошечный шарик, который никак не может передать окружающей среде энергию ядерного распада.
Поэтому ударная волна получалась довольно слабой по сравнению с химической взрывчаткой такой же мощности, а вот радиация, наоборот, получала намного большую долю энергии. Из-за этого стрелять нужно было на максимальную прицельную дальность пулемета, но даже и в этом случае стреляющий мог получить заметную дозу облучения. Так что максимальная очередь, которую разрешалось выпустить, была ограничена тремя выстрелами.
Впрочем, и одного выстрела обычно было достаточно. Несмотря на то, что активная броня современных танков не позволяла такому боезаряду пробить защиту насквозь, мощное энерговыделение нагревало место попадания до испарения компонентов брони и оплавления металла, так что гусеницы и башня намертво приваривались к корпусу. Попав же в кирпичную стену, такая пуля испаряла около кубометра кладки, и здание обрушивалось.
Наиболее странным был эффект от попадания пули в бак с водой. Ядерного взрыва при этом не происходило - вода замедляла и отражала нейтроны. Медленные нейтроны делят ядра более эффективно, и реакция начинается до того, как пуля ударится о стенку бака, а это приводит к разрушению конструкции пули из-за сильного нагрева. Полученный эффект пытались применить для защиты танков от сверхминиатюрных ядерных боеприпасов, навешивая на них так называемую "водную броню", а проще, емкости с тяжелой
Вам будет интересно - Реферат: Билеты по физике для 8 класса
водой.
Мирный атом
Реализация этой программы дала много интересных научных результатов. Но запас калифорния, "наработанного" во время сверхмощных ядерных взрывов, неуклонно таял. После введения моратория на испытание ядерного оружия проблема встала еще острее: калифорний из реактора стоил гораздо дороже, а объемы его производства были невелики. Конечно, военных не остановили бы расходы, если бы они чувствовали острую потребность в таком оружии. Генералы, однако, были в сомнении, что и послужило причиной прекращения этой программы незадолго до смерти Брежнева.
Срок хранения уникальных калифорниевых пуль не превышал шести лет, так что ни одна из них не дожила до нашего времени. Калифорний из них был изъят и использован для чисто научных целей, таких, например, как получение сверхтяжелых элементов.