La bombe à neutrons a été développée pour la première fois dans les années 60 du siècle dernier aux États-Unis. Désormais, ces technologies sont disponibles pour la Russie, la France et la Chine. Ce sont des charges relativement petites et sont considérées comme des armes nucléaires de puissance faible et ultra-faible. Cependant, la bombe a artificiellement augmenté la puissance du rayonnement neutronique, qui frappe et détruit les corps protéiques. Le rayonnement neutronique pénètre parfaitement l'armure et peut détruire la main-d'œuvre même dans les bunkers spécialisés.
L'apogée de la création de bombes à neutrons s'est produite aux États-Unis dans les années 80. Un grand nombre de protestations et l'émergence de nouveaux types d'armures ont forcé l'armée américaine à arrêter leur production. La dernière bombe américaine a été démantelée en 1993.Dans le même temps, l'explosion ne cause aucun dommage grave - son entonnoir est petit et l'onde de choc est insignifiante. Le fond de rayonnement après l'explosion est normalisé en un temps relativement court, après deux ou trois ans, le compteur Geiger n'enregistre aucune anomalie. Naturellement, les bombes à neutrons faisaient partie de l'arsenal des principales bombes du monde, mais pas un seul cas d'utilisation au combat n'a été enregistré. On pense que la bombe à neutrons abaisse le soi-disant seuil de guerre nucléaire, ce qui augmente considérablement les chances de son utilisation dans les conflits militaires majeurs.
Comment fonctionne une bombe à neutrons et comment se protéger
La composition de la bombe comprend la charge habituelle de plutonium et un peu de mélange thermonucléaire deutérium-tritium. Lorsqu'une charge de plutonium explose, les noyaux de deutérium et de tritium fusionnent, ce qui provoque un rayonnement neutronique concentré. Les scientifiques militaires modernes peuvent fabriquer une bombe avec une charge de rayonnement dirigée jusqu'à une bande de plusieurs centaines de mètres. Naturellement, c'est une arme terrible, à laquelle il n'y a pas d'échappatoire. Le domaine de son application, les stratèges militaires considèrent les champs et les routes le long desquels se déplacent les véhicules blindés.On ne sait pas si la bombe à neutrons est actuellement en service avec la Russie et la Chine. Les avantages de son utilisation sur le champ de bataille sont plutôt arbitraires, mais l'arme est très efficace en termes de destruction de la population civile.L'effet néfaste du rayonnement neutronique désactive le personnel de combat à l'intérieur des véhicules blindés, tandis que l'équipement lui-même ne souffre pas et peut être capturé comme trophée. Spécialement pour la protection contre les armes à neutrons, une armure spéciale a été développée, qui comprend des feuilles à haute teneur en bore, qui absorbe les radiations. Ils essaient également d'utiliser de tels alliages qui ne contiendraient pas d'éléments donnant un fort foyer radioactif.
Presque tous les Soviétiques se souviennent de la façon dont le gouvernement des années 1980 a effrayé les citoyens avec une nouvelle arme terrible inventée par le "capitalisme en décomposition". Des informateurs politiques dans les institutions et des enseignants à l'école aux couleurs les plus terribles ont décrit le danger pour tous les êtres vivants que représente la bombe à neutrons, adoptée par les États-Unis. Vous ne pouvez pas vous en cacher dans des bunkers souterrains ou derrière des abris en béton. Les gilets pare-balles et les moyens de protection plus solides ne vous en sauveront pas. Tous les organismes, en cas de frappe, mourront, tandis que les bâtiments, les ponts et les mécanismes, à l'exception peut-être de l'épicentre de l'explosion, resteront intacts. Ainsi, la puissante économie du pays du socialisme développé tombera entre les griffes de l'armée américaine.
La bombe à neutrons insidieuse fonctionnait selon un principe complètement différent de la «bombe tsar» atomique ou à hydrogène, dont l'URSS était si fière. Dans une explosion thermonucléaire, il y a une puissante libération d'énergie thermique, de rayonnement et d'atomes qui portent une charge, heurtent des objets, en particulier des métaux, interagissent avec eux, sont retenus par eux, et donc les forces ennemies cachées derrière des barrières métalliques sont en sécurité .
Notez que ni l'armée soviétique ni l'armée américaine n'ont en quelque sorte pensé à la population civile, toutes les pensées des développeurs des nouveaux visaient à détruire la puissance militaire de l'ennemi.
Mais la bombe à neutrons, dont le projet a été développé par Samuel Cohen, soit dit en passant, en 1958, était une charge provenant d'un mélange d'isotopes radioactifs de l'hydrogène: le deutérium et surtout le tritium. À la suite de l'explosion, une énorme quantité de neutrons est libérée - des particules qui n'ont pas de charge. Étant neutres, contrairement aux atomes, ils ont rapidement pénétré les barrières physiques solides et liquides, n'apportant la mort qu'aux matières organiques. Par conséquent, de telles armes ont été qualifiées de "humaines" par le Pentagone.
Comme indiqué ci-dessus, la bombe à neutrons a été inventée à la fin des années cinquante. En avril 1963, son premier test réussi sur le site de test a été effectué. Depuis le milieu des années 1970, des ogives à neutrons ont été installées sur le système de défense américain contre les missiles soviétiques à la base de Grand Forks dans l'État.Ce qui a tant choqué le gouvernement soviétique lorsque, en août 1981, le Conseil de sécurité américain a annoncé la production en série de armes à neutrons ? Après tout, il est déjà utilisé depuis une vingtaine d'années !
Derrière la rhétorique de « paix mondiale » du Kremlin se cachait la crainte que sa propre économie ne soit plus en mesure de « tirer » les dépenses du complexe militaro-industriel. En effet, depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, l'URSS et les États n'ont cessé de rivaliser pour créer de nouvelles armes capables de détruire un ennemi potentiel. Ainsi, la création par les Américains a conduit à la production d'une charge similaire et de son porteur TU-4 en URSS. Les Américains ont répondu à l'attaque des Russes - le missile nucléaire intercontinental R-7A - avec le missile Titan-2.
En tant que "notre réponse à Chamberlain", en 1978, le Kremlin a demandé aux scientifiques nucléaires de l'installation secrète Arzamas-16 de développer et de présenter des armes à neutrons nationales. Cependant, ils n'ont pas pu rattraper et dépasser les États-Unis. Alors que seuls des développements en laboratoire étaient en cours, le président Ronald Reagan annonça en 1983 la création du programme Star Wars. Comparée à ce programme grandiose, l'explosion d'une bombe, même chargée de neutrons, ressemblait à un coup de pétard. Depuis que les Américains se sont débarrassés d'armes obsolètes, les scientifiques russes les ont également oubliées.
Popular Mechanics a déjà écrit sur les armes nucléaires modernes ("PM" n° 1 "2009) basées sur des charges de fission. Ce numéro est une histoire de munitions à fusion encore plus puissantes.
Alexandre Prichtchepenko
Depuis le premier essai à Alamogordo, des milliers d'explosions de charges de fission ont tonné, chacune d'elles ayant fourni des connaissances précieuses sur les particularités de leur fonctionnement. Cette connaissance s'apparente aux éléments d'une toile mosaïque, et il s'est avéré que cette « toile » est limitée par les lois de la physique : réduire la taille de la munition et sa puissance limite la cinétique de ralentissement des neutrons dans le assemblage, et la réalisation d'une libération d'énergie dépassant largement la centaine de kilotonnes est impossible en raison de la physique nucléaire et des restrictions hydrodynamiques sur les dimensions admissibles de la sphère sous-critique. Mais il est encore possible de rendre les munitions plus puissantes si, avec la fission, on fait « fonctionner » la fusion nucléaire.
Division plus synthèse
Les isotopes lourds de l'hydrogène servent de combustible pour la fusion. La fusion des noyaux de deutérium et de tritium produit de l'hélium-4 et un neutron, le rendement énergétique dans ce cas est de 17,6 MeV, ce qui est plusieurs fois supérieur à celui de la réaction de fission (en termes d'unité de masse des réactifs). Dans un tel combustible, dans des conditions normales, une réaction en chaîne ne peut pas se produire, sa quantité n'est donc pas limitée, ce qui signifie que la libération d'énergie d'une charge thermonucléaire n'a pas de limite supérieure.
Cependant, pour que la réaction de fusion commence, il est nécessaire de rapprocher les noyaux de deutérium et de tritium, ce qui est gêné par les forces de répulsion de Coulomb. Pour les surmonter, vous devez disperser les noyaux les uns vers les autres et les pousser. Dans un tube à neutrons, lors de la réaction de décrochage, beaucoup d'énergie est dépensée pour l'accélération des ions par une haute tension. Mais si vous chauffez le carburant à des températures très élevées de millions de degrés et maintenez sa densité pendant le temps nécessaire à la réaction, il libérera beaucoup plus d'énergie que celle dépensée pour le chauffage. C'est grâce à cette méthode de réaction que les armes ont commencé à être appelées thermonucléaires (selon la composition du carburant, ces bombes sont également appelées bombes à hydrogène).
Pour chauffer le combustible d'une bombe thermonucléaire - en tant que "fusible" - une charge nucléaire est nécessaire. Le corps du "fusible" est transparent aux rayons X mous qui, lors de l'explosion, sont en avance sur la substance en expansion de la charge et transforment en plasma une ampoule contenant du combustible thermonucléaire. La substance de la coque de l'ampoule est choisie de manière à ce que son plasma se dilate de manière significative, comprimant le carburant dans l'axe de l'ampoule (ce processus est appelé implosion par rayonnement).
Deutérium et tritium
Le deutérium est "mélangé" avec de l'hydrogène naturel en quantités environ cinq fois plus petites que l'uranium "de qualité militaire" avec de l'hydrogène ordinaire. Mais la différence de masse entre le protium et le deutérium est double, de sorte que les processus de leur séparation dans des colonnes à contre-courant sont plus efficaces. Le tritium, comme le plutonium-239, n'existe pas dans la nature en quantités tangibles ; il est extrait en exposant l'isotope lithium-6 à de puissants flux de neutrons dans un réacteur nucléaire, produisant du lithium-7, qui se désintègre en tritium et en hélium-4.
Le tritium radioactif et le deutérium stable se sont avérés être des substances dangereuses : des animaux de laboratoire auxquels on avait injecté des composés de deutérium sont morts avec des symptômes caractéristiques de la vieillesse (os fragiles, perte d'intelligence, de mémoire). Ce fait a servi de base à la théorie selon laquelle la mort due à la vieillesse et dans des conditions naturelles se produit avec l'accumulation de deutérium: plusieurs tonnes d'eau et d'autres composés d'hydrogène traversent le corps au cours de la vie, et des composants de deutérium plus lourds s'accumulent progressivement dans les cellules. La théorie expliquait également la longévité des montagnards : dans le domaine de la gravité, la concentration de deutérium diminue légèrement avec l'altitude. Cependant, de nombreux effets somatiques se sont avérés contraires à la théorie du "deutérium" et, par conséquent, elle a été rejetée.
Les isotopes de l'hydrogène - deutérium (D) et tritium (T) - dans des conditions normales sont des gaz dont il est difficile de "collecter" des quantités suffisantes dans un appareil de taille raisonnable. Par conséquent, leurs composés sont utilisés dans les charges - hydrures solides de lithium-6. Au fur et à mesure que la synthèse des isotopes les plus «légèrement inflammables» chauffe le carburant, d'autres réactions commencent à s'y dérouler - avec la participation à la fois des noyaux contenus dans le mélange et des noyaux résultants: la fusion de deux noyaux de deutérium avec la formation de tritium et d'un proton, d'hélium-3 et d'un neutron, la fusion de deux noyaux de tritium pour former de l'hélium-4 et de deux neutrons, la fusion d'hélium-3 et de deutérium pour former de l'hélium-4 et un proton, et la fusion de lithium- 6 et un neutron pour former de l'hélium-4 et du tritium, de sorte que le lithium n'est pas tout à fait un "ballast".
…Division Plus
Bien que la libération d'énergie d'une explosion à deux phases (fission + fusion) puisse être arbitrairement importante, une partie importante de celle-ci (pour la première des réactions mentionnées - plus de 80%) est emportée de la boule de feu par des neutrons rapides ; leur portée dans l'air est de plusieurs kilomètres et, par conséquent, ils ne contribuent pas aux effets explosifs.
Si c'est précisément l'effet explosif qui est recherché, une troisième phase est également réalisée dans une munition thermonucléaire, dont l'ampoule est entourée d'un obus lourd d'uranium 238. Les neutrons émis lors de la désintégration de cet isotope ont trop peu d'énergie pour entretenir une réaction en chaîne, mais l'uranium 238 est fissuré sous l'action de neutrons thermonucléaires "externes" de haute énergie. La fission sans chaîne dans la coquille d'uranium donne une augmentation de l'énergie de la boule de feu, dépassant parfois même la contribution des réactions thermonucléaires ! Pour chaque kilogramme de poids de produits triphasés, il existe plusieurs kilotonnes d'équivalent TNT - ils dépassent largement les autres classes d'armes nucléaires en termes de caractéristiques spécifiques.
Cependant, les munitions triphasées ont une caractéristique très désagréable - un rendement accru de fragments de fission. Bien sûr, les munitions à deux phases polluent également la zone avec des neutrons, qui provoquent des réactions nucléaires dans presque tous les éléments, qui ne s'arrêtent pas de nombreuses années après l'explosion (la soi-disant radioactivité induite), des fragments de fission et des restes de "fusées" (seulement 10 à 30 % de plutonium, le reste se disperse dans le voisinage), mais les triphasés sont supérieurs à cet égard. Elles sont si supérieures que certaines munitions ont même été produites en deux versions : "sales" (triphasées) et moins puissantes "propres" (biphasées) pour une utilisation sur le territoire où les actions de leurs troupes étaient attendues. Par exemple, la bombe américaine B53 a été produite en deux versions identiques en apparence : la "sale" B53Y1 (9 Mt) et la version "propre" B53Y2 (4,5 Mt).
Types d'explosions nucléaires : 1. Espace. Il est utilisé à plus de 65 km d'altitude pour détruire des cibles spatiales. 2. Sol. Produit à la surface de la terre ou à une hauteur telle que la zone lumineuse touche le sol. Il est utilisé pour détruire des cibles au sol. 3. Souterrain. Produit sous le niveau du sol. Caractérisé par une grave contamination de la zone. 4. Immeuble de grande hauteur. Il est utilisé à une altitude de 10 à 65 km pour détruire des cibles aériennes. Pour les objets au sol, il n'est dangereux que par l'impact sur les appareils électriques et radio. 5. Aérien. Produit à des altitudes de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres. Il n'y a pratiquement pas de contamination radioactive de la zone. 6. Surface. Produit à la surface de l'eau ou à une hauteur telle que la zone lumineuse touche l'eau. Elle se caractérise par un affaiblissement de l'action des rayonnements lumineux et des rayonnements pénétrants. 7. Sous l'eau. Produit sous l'eau. L'émission de lumière et le rayonnement pénétrant sont pratiquement absents. Provoque une grave contamination radioactive de l'eau.
Facteurs d'explosion
A partir de l'énergie de 202 MeV fournie par chaque événement de fission, sont instantanément libérées : l'énergie cinétique des produits de fission (168 MeV), l'énergie cinétique des neutrons (5 MeV) et l'énergie du rayonnement gamma (4,6 MeV). Grâce à ces facteurs, les armes nucléaires dominent le champ de bataille. Si une explosion se produit dans un air relativement dense, les deux tiers de son énergie sont convertis en onde de choc. Presque tout le reste est emporté par le rayonnement lumineux, ne laissant qu'un dixième du rayonnement pénétrant, et de ce minuscule, seulement 6% vont aux neutrons qui ont créé l'explosion. Une énergie importante (11 MeV) est emportée par les neutrinos, mais ils sont si insaisissables qu'il n'a pas été possible de trouver d'application pratique pour eux et leur énergie jusqu'à présent.
Avec un retard important après l'explosion, l'énergie du rayonnement bêta des produits de fission (7 MeV) et l'énergie du rayonnement gamma des produits de fission (6 MeV) sont libérées. Ces facteurs sont responsables de la contamination radioactive de la zone - un phénomène très dangereux pour les deux parties.
L'action de l'onde de choc est compréhensible, par conséquent, la puissance d'une explosion nucléaire a commencé à être évaluée en la comparant à une explosion d'explosifs conventionnels. Les effets provoqués par un puissant flash de lumière n'étaient pas inhabituels non plus : des bâtiments en bois brûlés, des soldats brûlés. Mais les effets qui ne transforment pas la cible en brandons ou en un tas de ruines trivial et non perturbé - neutrons rapides et rayonnement gamma dur - étaient, bien sûr, considérés comme "barbares".
L'action directe du rayonnement gamma est inférieure en effet de combat à la fois à l'onde de choc et à la lumière. Seules d'énormes doses de rayonnement gamma (des dizaines de millions de rads) peuvent causer des problèmes à l'électronique. À de telles doses, les métaux fondent et une onde de choc avec une densité d'énergie beaucoup plus faible détruira la cible sans de tels excès. Si la densité d'énergie du rayonnement gamma est inférieure, il devient inoffensif pour la technologie de l'acier, et l'onde de choc peut également avoir son mot à dire ici.
Tout n'est pas clair non plus avec la «main-d'œuvre»: premièrement, le rayonnement gamma est considérablement affaibli, par exemple par une armure, et deuxièmement, les caractéristiques des lésions radiologiques sont telles que même ceux qui ont reçu une dose absolument mortelle de milliers de rems (la dose biologique équivalent d'un rayon X, la dose de tout type de rayonnement qui produit le même effet dans un objet biologique que 1 rayon X) les équipages de chars resteraient prêts au combat pendant plusieurs heures. Pendant ce temps, les machines mobiles et relativement invulnérables auraient le temps de faire beaucoup.
Mort à l'électronique
Bien que l'irradiation gamma directe ne fournisse pas d'effet de combat significatif, cela est possible en raison de réactions secondaires. À la suite de la diffusion des rayons gamma sur les électrons des atomes d'air (effet Compton), des électrons de recul apparaissent. Un courant d'électrons s'écarte du point d'explosion : leur vitesse est bien supérieure à la vitesse des ions. Les trajectoires des particules chargées dans le champ magnétique terrestre se tordent (et donc se déplacent avec l'accélération), tout en formant une impulsion électromagnétique d'une explosion nucléaire (EMP).
Tout composé contenant du tritium est instable, car la moitié des noyaux de cet isotope lui-même se désintègre en hélium-3 et un électron en 12 ans, et afin de maintenir la disponibilité de nombreuses charges thermonucléaires à utiliser, il est nécessaire de produire en continu du tritium dans réacteurs. Il y a peu de tritium dans le tube à neutrons et l'hélium-3 y est absorbé par des matériaux poreux spéciaux, mais ce produit de désintégration doit être pompé hors de l'ampoule avec une pompe, sinon il sera simplement déchiré par la pression du gaz. De telles difficultés ont conduit, par exemple, au fait que les spécialistes britanniques, ayant reçu des États-Unis des missiles Polaris dans les années 1970, ont préféré abandonner les équipements de combat thermonucléaires américains au profit de charges à fission monophasées moins puissantes développées dans leur pays sous la Chevaline programme. Dans les munitions à neutrons destinées à combattre les chars, le remplacement des ampoules contenant une quantité de tritium considérablement réduite par des ampoules "fraîches" a été effectué dans les arsenaux lors du stockage. Ces munitions pourraient également être utilisées avec des ampoules "vides" - en tant que projectiles nucléaires monophasés d'une puissance de plusieurs kilotonnes. Il est possible d'utiliser du combustible thermonucléaire sans tritium, uniquement à base de deutérium, mais alors, ceteris paribus, la libération d'énergie diminuera considérablement. Schéma de fonctionnement d'une munition thermonucléaire triphasée. L'explosion de la charge de fission (1) transforme l'ampoule (2) en un plasma qui comprime le combustible thermonucléaire (3). Pour renforcer l'effet explosif dû au flux neutronique, une enveloppe (4) d'uranium 238 est utilisée.
Seul 0,6% de l'énergie des quanta gamma passe dans l'énergie des armes nucléaires EMP, et en fait leur part dans le bilan de l'énergie de l'explosion est faible en soi. Une contribution est également apportée par le rayonnement dipolaire, qui survient en raison du changement de densité de l'air avec la hauteur, et de la perturbation du champ magnétique terrestre par un plasmoïde conducteur. En conséquence, un spectre de fréquences continu d'armes nucléaires EMP est formé - un ensemble d'oscillations d'un grand nombre de fréquences. La contribution énergétique du rayonnement avec des fréquences allant de dizaines de kilohertz à des centaines de mégahertz est importante. Ces ondes se comportent différemment : les mégahertz et les ondes à plus haute fréquence s'atténuent dans l'atmosphère, tandis que les ondes à basse fréquence « plongent » dans le guide d'ondes naturel formé par la surface de la Terre et l'ionosphère, et peuvent faire le tour du globe plus d'une fois. Certes, ces "foies longs" ne rappellent leur existence que par une respiration sifflante dans les récepteurs, semblables aux "voix" des décharges de foudre, mais leurs parents à haute fréquence se déclarent avec des "clics" puissants et dangereux pour l'équipement.
Il semblerait qu'un tel rayonnement devrait généralement être indifférent à l'électronique militaire - après tout, tout appareil avec la plus grande efficacité reçoit des ondes de la gamme dans laquelle il les émet. Et l'électronique militaire reçoit et rayonne dans des gammes de fréquences beaucoup plus élevées que les armes nucléaires EMP. Mais EMP n'affecte pas l'électronique à travers une antenne. Si une fusée d'une longueur de 10 m était «couverte» par une longue onde avec une intensité de champ électrique de 100 V / cm qui n'étonnait pas l'imagination, alors une différence de potentiel de 100 000 V était induite sur le corps de fusée en métal! De puissants courants pulsés "circulent" dans les circuits à travers les connexions de mise à la terre, et les points de mise à la terre eux-mêmes sur le boîtier se sont avérés être à des potentiels très différents. Les surcharges de courant sont dangereuses pour les éléments semi-conducteurs: pour «griller» une diode haute fréquence, une impulsion d'énergie peu abondante (dix millionième de joule) suffit. L'EMP a pris la place d'honneur en tant que puissant facteur de dommage: parfois, ils ont désactivé des équipements à des milliers de kilomètres d'une explosion nucléaire - ni une onde de choc ni une impulsion lumineuse ne pourraient le faire.
Il est clair que les paramètres des explosions provoquant l'EMP ont été optimisés (principalement la hauteur de la détonation d'une charge d'une puissance donnée). Des mesures de protection ont également été développées: l'équipement a été fourni avec des écrans supplémentaires, des parafoudres de sécurité. Pas une seule pièce d'équipement militaire n'a été acceptée en service jusqu'à ce qu'il soit prouvé par des tests - à grande échelle ou sur des simulateurs spécialement créés - que sa résistance aux armes nucléaires EMP, au moins d'une telle intensité, qui est typique pour des distances pas trop grandes de l'explosion.
Arme inhumaine
Cependant, revenons aux munitions à deux phases. Leur principal facteur dommageable est le flux de neutrons rapides. Cela a donné lieu à de nombreuses légendes sur les "armes barbares" - les bombes à neutrons, qui, comme l'écrivaient les journaux soviétiques au début des années 1980, détruisent toute vie dans l'explosion et laissent les valeurs matérielles (bâtiments, équipements) pratiquement intactes. Une véritable arme de pillage - faites-la exploser, puis venez voler! En fait, tout objet exposé à des flux de neutrons importants met la vie en danger, car les neutrons, après avoir interagi avec les noyaux, y déclenchent diverses réactions, provoquant un rayonnement secondaire (induit), qui est émis longtemps après la dernière des désintégrations. neutrons irradiant la matière.
A quoi était destinée cette « arme barbare » ? Les ogives des missiles Lance et des obus d'obusier 203-mm étaient équipées de charges thermonucléaires biphasées. Le choix des porte-avions et leur portée (dizaines de kilomètres) indiquent que ces armes ont été créées pour résoudre des tâches opérationnelles et tactiques. Les munitions à neutrons (selon la terminologie américaine - "avec une puissance de rayonnement accrue") étaient destinées à détruire les véhicules blindés, en termes desquels le Pacte de Varsovie dépassait de plusieurs fois l'OTAN en nombre. Le char est suffisamment résistant aux effets d'une onde de choc, par conséquent, après avoir calculé l'utilisation d'armes nucléaires de différentes classes contre des véhicules blindés, en tenant compte des conséquences de la contamination de la zone par des produits de fission et de la destruction par de puissantes ondes de choc, il a été décidé de faire des neutrons le principal facteur dommageable.
Charge absolument pure
Dans un effort pour obtenir une telle charge thermonucléaire, ils ont tenté d'abandonner la "fusée" nucléaire, en remplaçant la fission par un cumul ultra-rapide : l'élément de tête du jet, composé de combustible thermonucléaire, a été accéléré à des centaines de kilomètres par seconde (au moment de la collision, la température et la densité augmentent de manière significative). Mais dans le contexte de l'explosion d'une charge en forme de kilogramme, l'augmentation "thermonucléaire" s'est avérée négligeable, et l'effet n'a été enregistré qu'indirectement - par le rendement en neutrons. Un compte rendu de ces expériences américaines a été publié en 1961 dans Atoms and Weapons, qui, compte tenu du secret paranoïaque de l'époque, était en soi un échec.
Dans les années 70, en Pologne "non nucléaire", Sylvester Kaliski envisageait théoriquement la compression du combustible thermonucléaire par implosion sphérique et recevait des estimations très favorables. Mais la vérification expérimentale a montré que, bien que le rendement neutronique ait augmenté de plusieurs ordres de grandeur par rapport à la "version jet", les instabilités de front ne permettent pas d'atteindre la température requise au point de convergence des ondes et seules réagissent les particules de combustible dont la vitesse, en raison de la dispersion statistique, est beaucoup plus élevée que la valeur moyenne. Il n'était donc pas possible de créer une charge complètement "propre".
S'attendant à arrêter l'essentiel des "armures", le quartier général de l'OTAN a développé le concept de "combattre les deuxièmes échelons", essayant d'éloigner davantage la ligne d'utilisation des armes à neutrons contre l'ennemi. La tâche principale des forces blindées est de développer le succès jusqu'à la profondeur opérationnelle après avoir été jetées dans une brèche dans la défense, percée, par exemple, par une frappe nucléaire à haut rendement. À ce stade, il est déjà trop tard pour utiliser des munitions à rayonnement : bien que les neutrons de 14 MeV soient légèrement absorbés par les blindages, les dommages causés aux équipages par les rayonnements n'affectent pas immédiatement la capacité de combat. Par conséquent, de telles frappes étaient prévues dans les zones d'attente, où se préparaient les principales masses de véhicules blindés pour être introduites dans la percée: lors de la marche vers la ligne de front, les effets des radiations auraient dû se manifester sur les équipages.
intercepteurs de neutrons
Une autre utilisation des munitions à neutrons était l'interception d'ogives nucléaires. Il est nécessaire d'intercepter l'ogive ennemie à haute altitude, de sorte que même si elle explose, les objets qu'elle vise ne souffrent pas. Mais l'absence d'air autour prive l'anti-missile de la possibilité de toucher la cible avec une onde de choc. Certes, lors d'une explosion nucléaire dans un espace sans air, la conversion de son énergie en une impulsion lumineuse augmente, mais cela n'aide pas beaucoup, car l'ogive est conçue pour surmonter la barrière thermique lors de l'entrée dans l'atmosphère et est équipée d'une combustion efficace ( ablatif) revêtement de protection thermique. Les neutrons, en revanche, "sautent" librement à travers ces revêtements et, après s'être glissés, frappent le "cœur" de l'ogive - un assemblage contenant des matières fissiles. Dans ce cas, une explosion nucléaire est impossible - l'assemblage est sous-critique, mais les neutrons donnent naissance à de nombreuses chaînes de fission amorties dans le plutonium. Le plutonium, qui même dans des conditions normales, en raison de réactions nucléaires spontanées, a une température élevée perceptible au toucher, fond et se déforme sous un puissant chauffage interne, ce qui signifie qu'il ne pourra plus se transformer en un assemblage supercritique à droite temps.
Ces charges thermonucléaires biphasées sont équipées d'antimissiles américains Sprint gardant les mines de missiles balistiques intercontinentaux. La forme conique des missiles lui permet de résister aux énormes surcharges qui se produisent lors du lancement et des manœuvres ultérieures.
Le 7 juillet 1977, les États-Unis ont procédé au premier essai d'une bombe à neutrons. Il était une fois des écoliers soviétiques effrayés par une bombe à neutrons mortelle, qui était en service dans l'armée américaine. Cependant, ce type d'arme nucléaire était-il vraiment aussi meurtrier qu'on le disait ? Et pourquoi, dans le pays où la bombe a été créée, aux États-Unis, a-t-elle été retirée du service avant tout le monde - dans les années 1990 ?
Le 28 novembre 2010, le scientifique américain Samuel Cohen, surnommé le "père des armes à neutrons", est décédé. C'est lui qui, en 1958, travaillant au Livermore National Laboratory, proposa le projet de la première bombe à neutrons au monde. Depuis lors, ce type d'arme s'est transformé en une sorte d'épouvantail, à propos duquel de nombreuses histoires effrayantes ont été racontées en URSS. Cependant, ce type d'arme nucléaire était-il vraiment aussi meurtrier qu'on le disait ?
Quel était ce type d'arme ? Rappel : une bombe à neutrons est une charge nucléaire conventionnelle de faible puissance, à laquelle s'ajoute un bloc contenant une petite quantité de combustible thermonucléaire (un mélange d'isotopes radioactifs de l'hydrogène du deutérium et du tritium, avec une forte teneur de ce dernier comme source de neutrons rapides). Lors de sa détonation, la charge nucléaire principale explose, dont l'énergie est utilisée pour déclencher une réaction thermonucléaire.
En conséquence, un flux de particules non chargées, appelées neutrons, est libéré dans l'environnement extérieur. De plus, la conception de la charge est telle que jusqu'à 80 % de l'énergie de l'explosion est l'énergie du flux de neutrons rapides, et seulement 20 % sont imputables à d'autres facteurs dommageables (c'est-à-dire une onde de choc, un effet électromagnétique impulsion, rayonnement lumineux). Par conséquent, comme l'ont déclaré les créateurs des nouvelles armes à l'époque, une telle bombe était "plus humaine" que la bombe à hydrogène nucléaire ou soviétique traditionnelle - lors de son explosion, il n'y a pas de destruction grave sur une vaste zone et d'incendies ardents.
Cependant, ils ont légèrement exagéré sur le manque de destruction. Comme l'ont montré les premiers tests, tous les bâtiments situés dans un rayon d'environ 1 kilomètre de l'épicentre de l'explosion ont été complètement détruits. Bien que cela, bien sûr, ne puisse être comparé à ce que la bombe nucléaire a fait à Hiroshima ou à ce que la "bombe tsar" à hydrogène domestique pourrait faire. Oui, en général, cette bombe n'a pas du tout été créée pour transformer des villes et des villages en ruines - elle était censée détruire uniquement la main-d'œuvre ennemie.
Cela s'est produit à l'aide du rayonnement neutronique résultant de l'explosion - un flux de neutrons qui convertissent leur énergie en interactions élastiques et inélastiques avec les noyaux atomiques. On sait que le pouvoir pénétrant des neutrons est très élevé en raison de l'absence de charge et, par conséquent, d'une faible interaction avec la substance qu'ils traversent. Néanmoins, cela dépend toujours de leur énergie et de la composition des atomes de la substance même qui se trouvait sur leur chemin.
Il est intéressant de noter que de nombreux matériaux lourds, tels que les métaux à partir desquels est fabriqué le revêtement de blindage des équipements militaires, ne protègent pas bien des rayonnements neutroniques, alors qu'ils pourraient bien être épargnés des rayonnements gamma résultant de l'explosion d'une bombe nucléaire conventionnelle. L'idée d'une bombe à neutrons reposait donc précisément sur la manière d'augmenter l'efficacité de la frappe de cibles blindées et de personnes protégées par des armures et de simples abris.
On sait que les véhicules blindés des années 1960, conçus avec la possibilité d'utiliser des armes nucléaires sur le champ de bataille, étaient extrêmement résistants à tous ses facteurs dommageables. C'est-à-dire que même l'utilisation d'une bombe atomique classique ne pourrait entraîner de lourdes pertes chez les troupes ennemies, protégées de tous ses "charmes" par le puissant blindage des chars et autres véhicules militaires. La bombe à neutrons était donc censée éliminer ce problème, pour ainsi dire.
Des expériences ont montré que l'explosion d'une bombe de faible puissance, en général (d'une capacité de seulement 1 kt de TNT), générait un rayonnement neutronique destructeur qui tuait toute vie dans un rayon de 2,5 kilomètres. De plus, les neutrons, traversant de nombreuses structures de protection comme les mêmes métaux, ainsi que le sol dans la zone de l'explosion, ont provoqué l'apparition de la radioactivité dite induite en eux, car ils peuvent entrer dans réactions nucléaires avec des atomes, à la suite desquelles des isotopes radioactifs se forment. Il est resté dans la technologie pendant de nombreuses heures après l'explosion et pourrait devenir une source supplémentaire de dommages pour les personnes qui le desservent.
Ainsi, avec l'explosion d'une bombe à neutrons, les chances de rester en vie, même assis dans un tank, étaient très faibles. Dans le même temps, ces armes n'ont pas causé de contamination radioactive à long terme de la zone. Selon ses créateurs, l'épicentre de l'explosion peut être approché "en toute sécurité" en douze heures. A titre de comparaison, il faut dire qu'une bombe à hydrogène, lors d'une explosion, infecte une zone d'un rayon d'environ 7 kilomètres avec des substances radioactives pendant plusieurs années.
De plus, les charges neutroniques étaient censées être utilisées dans les systèmes de défense antimissile. Pour se protéger contre une attaque massive de missiles au cours de ces années, des systèmes de missiles anti-aériens à ogive nucléaire ont été mis en service, mais l'utilisation d'armes nucléaires conventionnelles contre des cibles à haute altitude a été jugée insuffisamment efficace. Le fait est que leurs principaux facteurs dommageables lors de la chasse aux missiles ennemis se sont avérés inefficaces.
Par exemple, une onde de choc ne se produit pas du tout dans l'air raréfié à haute altitude, et plus encore dans l'espace, le rayonnement lumineux ne frappe les ogives qu'à proximité immédiate du centre de l'explosion, et le rayonnement gamma est absorbé par les obus d'ogive et ne peut pas leur causer de préjudice grave. Dans de telles conditions, la conversion de la partie maximale de l'énergie de l'explosion en rayonnement neutronique pourrait permettre d'atteindre de manière plus fiable les missiles ennemis.
Ainsi, à partir de la seconde moitié des années 70 du siècle dernier, la technologie de création de charges neutroniques a été développée aux États-Unis et, en 1981, la production des ogives correspondantes a commencé. Cependant, les armes à neutrons sont restées en service pendant très peu de temps - un peu plus de dix ans. Le fait est qu'après l'apparition de rapports sur le développement des armes à neutrons, des méthodes de protection contre celles-ci ont immédiatement commencé à être développées.
En conséquence, de nouveaux types d'armures sont apparus, déjà capables de protéger l'équipement et son équipage des rayonnements neutroniques. À cette fin, des feuilles à haute teneur en bore, un bon absorbeur de neutrons, y ont été ajoutées, et de l'uranium appauvri (c'est-à-dire de l'uranium avec une proportion réduite de nucléides, 234 U et 235 U) a été inclus dans l'acier lui-même. De plus, la composition de l'armure a été choisie de manière à ce qu'elle ne contienne plus d'éléments donnant une radioactivité induite sous l'action de l'irradiation neutronique. Tous ces développements ont réduit à néant le danger d'utiliser des armes à neutrons.
En conséquence, le pays qui a créé la bombe à neutrons a été le premier à abandonner son utilisation. En 1992, les États-Unis ont mis au rebut les dernières ogives contenant une charge neutronique.
Le but de la création d'armes à neutrons dans les années 60 à 70 était d'obtenir une ogive tactique, dont le principal facteur dommageable serait le flux de neutrons rapides émis par la zone d'explosion. Pour réduire les dommages collatéraux dans une bombe à neutrons, des mesures sont prises pour réduire la production d'énergie par des moyens autres que le rayonnement neutronique. Le rayon de la zone du niveau létal d'irradiation neutronique dans de telles charges peut même dépasser les rayons d'endommagement par une onde de choc ou un rayonnement lumineux.
La création de telles armes a conduit à la faible efficacité des charges nucléaires tactiques conventionnelles contre des cibles blindées, telles que des chars, des véhicules blindés, etc. En raison de la présence d'une coque blindée et d'un système de filtration de l'air, les véhicules blindés sont capables de résister à toutes les facteurs dommageables des armes nucléaires: onde de choc, rayonnement lumineux, rayonnement pénétrant, contamination radioactive de la zone et peut résoudre efficacement des missions de combat même dans des zones relativement proches de l'épicentre.
De plus, pour un système de défense antimissile à ogives nucléaires créé à cette époque, il aurait été tout aussi inefficace pour les antimissiles d'utiliser des charges nucléaires conventionnelles. Dans des conditions d'explosion dans les couches supérieures de l'atmosphère (des dizaines de kilomètres), il n'y a pratiquement pas d'onde de choc dans l'air et le rayonnement X doux émis par la charge peut être intensément absorbé par l'obus de l'ogive.
Le flux de neutrons passe facilement même à travers une épaisse armure en acier. Avec une puissance de 1 kt, une dose de rayonnement létale de 8000 rad, entraînant une mort immédiate et rapide (minutes), sera reçue par l'équipage du char T-72 à une distance de 700 m.Avec une explosion atomique conventionnelle de même puissance, la même distance sera de 360 m.Un niveau potentiellement mortel de 600 rad est atteint à une distance de 1100 m et 700 m respectivement pour les cibles blindées et 1350 et 900 m pour les personnes non protégées.
De plus, les neutrons créent une radioactivité induite dans les matériaux de structure (par exemple le blindage des chars). Cela peut être assez fort : par exemple, si un nouvel équipage est assis dans le T-72 dont il a été question ci-dessus, il recevra une dose mortelle dans les 24 heures.
De nouveaux types d'armures protègent plus efficacement le réservoir du flux de neutrons. Pour ce faire, il intègre du plastique avec une part de bore, bon absorbeur de neutrons. Le blindage du char M-1 "Abrams" contient à cet effet de l'uranium appauvri (uranium avec isotopes isolés U235 et U234). L'armure peut être spécialement appauvrie en éléments qui donnent une forte radioactivité induite.
En raison de la très forte absorption et diffusion du rayonnement neutronique dans l'atmosphère, il n'est pas pratique de réaliser des charges puissantes avec une puissance de rayonnement accrue. Le rendement maximal des ogives est d'environ 1 kt. Bien que l'on dise que les bombes à neutrons laissent intacts les objets de valeur, ce n'est pas tout à fait vrai. Dans le rayon d'action des neutrons (environ 1 kilomètre), l'onde de choc peut détruire ou gravement endommager la plupart des bâtiments.
De forts flux de neutrons de haute énergie apparaissent lors de réactions thermonucléaires, par exemple la combustion d'un plasma deutérium-tritium : D + T -> He4 (3,5 MeV) + n (14,1 MeV).
Dans ce cas, les neutrons ne doivent pas être absorbés par les matériaux de la bombe et, ce qui est surtout important, il faut empêcher leur capture par les atomes de la matière fissile.
Par exemple, nous pouvons considérer l'ogive W-70-mod-0, avec un rendement énergétique maximal de 1 kt, dont 75% sont formés en raison de réactions de fusion, 25% - fission. Ce rapport (3:1) indique qu'une réaction de fission (~ 180 MeV) représente jusqu'à 31 réactions de fusion (~ 540 MeV) D+T. Cela implique la libération sans entrave de plus de 97% des neutrons de fusion, c'est-à-dire sans leur interaction avec l'uranium de la charge de départ. Par conséquent, la synthèse doit se produire dans une capsule physiquement séparée de la charge primaire.
Les observations montrent qu'à une température développée par une explosion de 250 tonnes et une densité normale (gaz comprimé ou un composé avec du lithium), même un mélange deutérium-tritium ne brûlera pas avec un rendement élevé. Le combustible thermonucléaire doit être pré-comprimé toutes les 10 fois pour chacune des mesures afin que la réaction se déroule assez rapidement. Ainsi, on peut conclure qu'une charge avec une sortie de rayonnement accrue est une sorte de schéma d'implosion de rayonnement.
Contrairement aux charges thermonucléaires classiques, où le deutérure de lithium est utilisé comme combustible thermonucléaire, la réaction ci-dessus a ses avantages. Premièrement, malgré le coût élevé et la faible technologie du tritium, cette réaction est facile à amorcer. Deuxièmement, la majeure partie de l'énergie, 80 %, sort sous forme de neutrons de haute énergie de 14,1 MeV, et seulement 20 % sort sous forme de chaleur et de rayonnement gamma et X.
Parmi les caractéristiques de conception, il convient de noter l'absence de tige d'allumage au plutonium. En raison de la faible quantité de combustible de fusion et de la basse température du début de la réaction, cela n'est pas nécessaire. Il est très probable que la réaction soit déclenchée au centre de la capsule, où une pression et une température élevées se développent à la suite de la convergence de l'onde de choc.
La quantité totale de matières fissiles pour une bombe à neutrons de 1 kt est d'environ 10 kg. Le rendement énergétique de fusion de 750 tonnes signifie la présence de 10 grammes d'un mélange deutérium-tritium. Le gaz peut être comprimé jusqu'à une densité de 0,25 g/cm3, c'est-à-dire le volume de la capsule sera d'environ 40 cm3, c'est une boule de 5-6 cm de diamètre.
Basé sur les archives d'armes à haute énergie