Ядерные заряды малой (менее 5 кт) и сверхмалой (менее 0,8 кт) мощности начали разрабатываться в США и СССР в середине 1950-х годов. Первоначально они предназначались для использования в тактическом ядерном оружии — авиабомбах, артиллерийских снарядах, торпедах, неуправляемых ракетах, фугасах. Уменьшение мощности производилось в основном за счет сокращения степени и скорости сжатия делящегося вещества и времени взрыва (полная энергия взрыва зависит от количества ядер, успевших претерпеть деление за тот период, в течение которого заряд находился в критическом состоянии). При воздушном взрыве мощностью 0,01 кт смертельный радиус действия ударной волны составляет 150 м, светового излучения — 74 м, проникающей радиации — 300 м.
В настоящее время в США активно обсуждается концепция использования ядерного оружия малой мощности для поражения подземных бункеров. Взрыв заряда должен происходить после проникновения бомбы на несколько десятков метров вглубь земли, что, по мнению ученых, сведет к минимуму риск радиоактивного заражения местности. Рассматривается возможность использования для этих целей авиабомбы B-61-11 с боеголовкой 0,3 кт.
В России, по данным СМИ, Совет безопасности РФ 26 апреля 1999 года утвердил программу создания нового поколения нестратегического ядерного оружия малой мощности.
Основными направлениями совершенствования боевых ядерных зарядов в период середины 60-х – начала 70-х годов были следующие:
• повышение удельной мощности зарядов за счет совершенствования термоядерного модуля;
• повышение удельной мощности зарядов за счет снижения массы первичного инициатора;
• повышение стойкости зарядов к ПФЯВ;
• повышение надежности унифицированных первичных атомных инициаторов.
60-е годы характеризовались зрелостью зарядной науки и техники. Разработчики заметно продвинулись в понимании процессов работы зарядов и конструировании ядерных боеприпасов. Это дало возможность приступить к разработке зарядов усложненных схем. В 1965 году начались модельные эксперименты по созданию термоядерного заряда оригинальной физической архитектуры, повышающей степень сжатия термоядерного узла. Основным его идеологом был Ю. Н. Бабаев. Заряд имел хорошие компоновочные параметры, позволявшие улучшить габаритно-массовые и аэробаллистические характеристики боевого блока.
Источник: Андрюшин И. А. и др. Укрощение ядра. — 2003 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ
Зарубежные специалисты [24, 34, 35] предлагают следующие мероприятия, которые могут ограничить вредное действие радиации при ядерных взрывах.
1. Применение в целях уменьшения количества радиоактивных продуктов, получаемых при взрыве ядерных зарядов, в которых на 95% используется реакция синтеза (термоядерная реакция) и только на 5% реакция деления.
2. Использование в качестве оболочек ядерных зарядов материалов, содержащих бор (нейтронные отражатели), в целях поглощения выделяющихся при ядерном взрыве нейтронов.
3. Применение футеровки из кварцевого песка поверхности зарядной камеры при взрывах в карбонатных породах с целью улавливания радиоактивных продуктов деления стекловидным силикатным расплавом.
4. Использование фактора времени для естественного уменьшения радиоактивности.
5. Проведение взрывов наружного действия при благоприятных метеорологических условиях с целью снижения зоны радиоактивного заражения поверхности.
6. Заложение зарядов на глубине, обеспечивающей максимально возможное при данных условиях полезной работы взрыва захоронение радиоактивных продуктов под землей.
Источник: Нифонтов Б. И. и др. Подземные ядерные взрывы. — 1965 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома
унифицированная с МБР Р-16 тяжелая ГЧ 8Ф116 (ТТХ вариантов):
- масса 2175 кг, мощность 5 Мт
- масса 2200 кг, мощность 6 Мт
Р-14 / Р-14У - SS-5 SKEAN | MilitaryRussia.Ru — отечественная военная техника (после 1945г.)
Сборник справочной информации по отечественным системам вооружений выпуска после 1945 г., форум // militaryrussia.ru
Пусть тяжелая оболочка полностью поглощает падающее излучение мощностью I. Попробуем оценить давление на жесткую стенку при абляции.
Предположим, вся энергия рентгена переходит в кинетическую энергию ионов урана, т.е. для кинетической энергии аблятора:
Но в том то и дело, что энергия должна перейти, но для этого должен одновременно нагреться весь объем. У тяжелого материала нагреется только поверхность, так как излучение внутрь не проходит. Если с той же скоростью как легкий испарится тяжелый материал, то он, конечно, создаст большее давление. Поэтому, видимо существует некоторое оптимальное соотношение между плотностью и глубиной проникновения излучения. Здесь еще важно, в какой степени понимать прозрачность вещества. Если поглощение мало, как скажем у стекла для видимого света, то такая обмазка не нагреется совсем. Но полиэтилен вовсе не так прозрачен. Излучение в нем полностью поглощается (переходит в тепло) в толщине несколько сантиметров, а это как раз то, что нужно. Прозрачным полиэтилен становится поле того, как прогреется до миллионов градусов ( как и воздух). Возможно, толщина обмазки как раз и выбирается примерно равной глубине проникновения излучения в нее. Во многих описания говорят, что пространство радиационного канала полностью заполнено не то пеной, не то полиэтиленом. Скорей всего, пеной заполнен собственно канал, а модуль окружен более плотной обмазкой для создания большего давления. В пене излучение распространяется быстрей и с меньшими потерями.
Некоторые соображения по поводу возможной конструкции РДС-202. На основе анализа /1,2/ конструкция изделия видится следующая см. рис.
Не знаю как сюда вставить картинку.
Файл с картинкой здесь:
Как сказано в /1/ :
Так, например, наружный слой, облегающий корпус модуля, был выполнен в виде «паркета» из 1520 элементов. ……….
В /2/ этот слой упоминается как бериллиевый «паркет». Состоял слой из восьми и шестигранных «паркетин». Шестигранные «паркетины», вероятно, укладывались по краю слоя или на стыках частей корпуса. Возможно, этот слой облегал и весь корпус модуля, но об этом не сказано. Аналогичный бериллиевый слой имеется и на некоторых картинках американских бомб.
Детали размера 1124 /1/ это возможно и есть «обмазка» /2/. Далее, следовали упомянутые в /1/ свинцовый кожух и кожух из U 238, а за ним остальные элементы слойки. Теперь предположения о работе данного устройства. Как известно, в соответствии с принципом радиационной имплозии термоядерный модуль обжимается рентгеновским излучением атомной бомбы. Мягкое рентгеновское излучение плохо распространяется в воздухе. На расстоянии 30-40 см. оно практически полностью поглощается воздухом. Далее распространение происходит по механизму диффузии излучения, т.е. нагретый излучением воздух или другой материал сам начинает испускать излучение и так далее. Распространение происходит хотя и с околосветовой скоростью, но все же медленнее. При этом нагретые до высокой температуры воздух и другие материалы становятся существенно более прозрачными для рентгеновского излучения (просветляются). Таким образом, вначале разогреваются ближайшие слои воздуха, которые, скорей всего, излучают не только в рентгеновском диапазоне, но и в оптическом и ультрафиолетовом. Эти составляющие движется быстрее, отражаются от бериллиевого покрытия и прогревают пространство с верней стороны модуля. В результате излучение начинает распространяться быстрее. Кроме того, рентгеновское излучение может отражаться только под малыми углами, и поэтому его распространение в верхней части модуля затруднено. Таким образом, можно предположить, что основное назначение бериллиевого слоя это отражение и направление излучения в верхнюю часть модуля. Кроме того этот слой предохраняет корпус от преждевременного прогрева и разрушения, а так же предотвращает засорение радиационного канала тяжелыми атомами железа корпуса. По-видимому, в дальнейшем для предотвращения засорения каналов стали использовать пенный заполнитель, например пенопласт. Теперь по поводу механизма преобразования излучения в давление. На сегодняшний день известно, что это абляция. Суть явления состоит в возникновении огромной реактивной силы при взрывообразном испарении и уноса вещества с поверхности модуля. В некоторых источниках пишут, что испаряется урановый корпус модуля. На мой взгляд, это вызывает сомнение. Для того что бы испарение произошло быстро, необходимо что бы излучение проникало в глубь материала и нагревался одновременно весь объем. Для тяжелого материала нагреваться будет только внешняя поверхность, а внутрь тепло будет распространяться за счет теплопроводности, а это медленнее. Так что роль абляционной поверхности должен выполнять легкий материал – «обмазка» /2/. Поскольку часть энергии излучения существует в оптическом диапазоне, то материал обмазки должен быть частично прозрачен и для него (полиэтилен, возможно оргстекло). Упомянутый в /1/ свинцовый кожух, вероятно, предназначен для защиты слойки от преждевременного разогрева и инициирования потоком нейтронов и гамма лучей от первичного изделия. По мере разогрева этот слой так же возможно включается в процесс абляции.
1. В. Д. Кирюшкин Правда о «КузьКиной матери»
2. И.А. Андрюшин, Р.И. Илькаев, А.К. Чернышев РЕШАЮЩИЙ ШАГ К МИРУ. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37
В этих условиях перед разработчиками ядерных зарядов СССР стояли две главные задачи: максимальное повышение боевой эффективности ядерных средств и максимальное повышение их живучести в условиях действия ядерной ПРО. Решение первой задачи предполагало поиск путей повышения удельной мощности термоядерных зарядов, предназначенных для оснащения БР и БРПЛ, а решение второй задачи предполагало повышение живучести ЯБП и ЯЗ к воздействию ПФ ядерных взрывов.
Источник: Полет «ястреба»: воспоминания о В. Н. Михайлове. — 2015 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома
1. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «GEORGE»
Испытание «George» было произведено 9 мая 1951 г. на атолле Эниветок. Устройство размещалось на высоте 200 футов (61 м) на испытательной башне. Энерговыделение взрыва составило 225 кт. Целью эксперимента было осуществление зажигания термоядерной реакции.
Испытательное устройство «Cylinder» состояло из ядра, содержащего высокообогащенный уран, которое обжималось под действием уникальной цилиндрической имплозивной системы. Считается, что это устройство впервые использовало систему внешнего нейтронного инициирования /4/. Устройство представляло собой цилиндр длиной около 8 футов (~ 2,4 м) и диаметром около 2 футов (~ 0,6 м) с осесимметричным отверстием. Отверстие, сжатое до узкого канала под действием имплозии, передавало излучение в небольшой объем из окиси бериллия, содержавший несколько граммов жидкой смеси дейтерия и трития. Излучение не только нагревало термоядерный модуль до температуры, необходимой для зажигания, но и создавало давление в окружающей окиси бериллия, которое приводило к сжатию термоядерного горючего, усиливая его горение. Излучение распространялось впереди фронта ударной волны, создаваемой ядерным взрывом, обеспечивая необходимое время для осуществления термоядерного процесса до его нарушения продуктами ядерного взрыва.
Термоядерная часть устройства была разработана Э. Теллером, а устройство «Cylinder» разработано, вероятно, на основе предложений Г. Гамова. Термоядерное горение регистрировалось через измерения рентгеновского излучения, испускаемого термоядерной плазмой. Аппаратура регистрации была защищена от действия рентгеновского и гамма-излучения ядерного заряда и размещалась достаточно далеко от устройства, обеспечивая измерения и передачу данных в процессе горения термоядерного горючего. Эта часть эксперимента выполнялась под руководством X. Браднера и Г. Йорка. Измерения рентгеновского излучения были основаны на процессе флюоресценции серии К-пороговых фильтров, размещенных на базе, определяемой испытательной башней. Рентгеновское излучение от термоядерного модуля достигало регистраторов по вакуумным каналам, находившимся внутри трубы, выполненной из свинца, диаметром 4 фута (~ 1,2 м), массой 235 т, которая обеспечивала защиту от внешнего рентгеновского и гамма-излучения.
Источник: Андрюшин И. А. и др. Решающий шаг к миру. — 2010 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома