Каталог :: Физика

Реферат: Атомные пули

     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
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
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.
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
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.