Нейтронной бомбы впервые была разработана в 60-х годах прошлого века в США. Сейчас эти технологии доступны России, Франции и Китаю. Это относительно небольшие заряды и считаются ядерным малой и сверхмалой силы. Однако у бомбы увеличена искусственно мощь нейтронного излучения, поражающего и уничтожающего белковые тела. Нейтронное излучение прекрасно проникает через броню и может уничтожать живую силу даже в специализированных бункерах.
Пик создания нейтронных бомб пришелся в США на 80-е годы. Большое количество протестов и появление новых видов брони заставили американских военных прекратить их выпуск. Последняя штатовская бомба была демонтирована в 1993 году.При этом взрыв не несет каких-либо серьезных разрушений - воронка от него небольшая и ударная волна незначительна. Радиационный фон после взрыва нормализуется за относительно короткое время, через два-три года счетчик Гейгера не регистрирует никакой аномалии. Естественно, что нейтронные бомбы были в арсенале ведущих мировых , но не было зафиксировано ни одного случая их боевого применения. Считается, что нейтронная бомба снижает так называемый порог ядерной войны, что резко увеличивает шансы ее использования при крупных военных конфликтах.
Как действует нейтронная бомба и способы защиты
В состав бомбы входит обычный плутониевый заряд и немного термоядерной дейтеро-тритиевой смеси. При подрыве плутониевого заряда слитие ядер дейтерия и трития, из-за чего происходит концентрированное нейтронное излучение. Современные военные ученые могут делать бомбу с направленным зарядом излучения вплоть до полосы в несколько сот метров. Естественно это страшное оружие, от которого нет спасения. Областью ее применения военные стратеги считают поля и дороги, по которым движется бронетехника.Неизвестно, есть ли нейтронная бомба сейчас на вооружении России и Китая. Польза от ее применения на поле боя достаточно условна, но оружие весьма эффективно в отношении уничтожения гражданского населения.Поражающее действие нейтронного излучения выводит из строя боевой состав, находящийся внутри бронетехники, при этом сама техника не страдает и может быть захвачена как трофей. Специально для защиты от нейтронного оружия была разработана специальная броня, в которую входят листы с высоким содержанием бора, поглощающего излучение. Также стараются применять такие сплавы, которые бы не содержали элементов, дающих сильную радиоактивную направленность.
Почти все советские люди помнят, как правительство в 1980-е годы пугало граждан новым ужасным оружием, изобретенным «загнивающим капитализмом». Политинформаторы в учреждениях и учителя в школе в самых жутких красках описывали, какую опасность для всего живого несет нейтронная бомба, принятая на вооружение в США. От нее не спрятаться в подземных бункерах или за бетонными укрытиями. От нее не спасут бронежилеты и прочне средства защиты. Все организмы, в случае нанесения удара, погибнут, тогда как здания, мосты и механизмы, за исключением разве что эпицентра взрыва, останутся в неприкосновенности. Таким образом, мощная экономика страны развитого социализма попадет в лапы американской военщины.
Коварная нейтронная бомба действовала совсем по иному принципу, чем атомная или водородная «царь-бомба», которой так гордился СССР. При термоядерном взрыве происходит мощный выброс тепловой энергии, облучения и Атомы, несущие заряд, натыкаясь на предметы, особенно металлы, входят с ними во взаимодействие, удерживаются ими, а потому силы противника, скрывающиеся за металлическими заслонами, оказываются в безопасности.
Заметим, что о мирном населении ни советские, ни американские военные как-то не думали, все мысли разработчиков новых были направлены на уничтожение военной мощи противника.
Но нейтронная бомба, проект которой разработал Сэмюэл Коэн, кстати, еще в 1958 году, представляла собой заряд из смеси радиоактивных изотопов водорода: дейтерия и особенно трития. В результате взрыва выделяется огромное количество нейтронов - частиц, не имеющих заряда. Будучи нейтральными, в отличие от атомов, они быстро проникали через твердые и жидкие физические заслоны, принося смерть лишь органике. Поэтому такое оружие было названо Пентагоном «гуманным».
Как указывалось выше, нейтронная бомба была изобретена в конце пятидесятых. В апреле 1963 года было проведено ее первое успешное испытание на полигоне. С середины 70-х боеголовки с нейтронными зарядами были установлены на американской системе обороны против советских ракет на базе Гранд-Форкс в штате Что же так повергло в шок советское правительство, когда в августе 1981 г. Совбез США объявил о серийном производстве нейтронного оружия? Ведь оно уже использовалось около двадцати лет!
За риторикой Кремля о «мире во всём мире» скрывалось беспокойство о том, что собственная экономика уже не в силах «потянуть» расходы на военно-промышленный комплекс. Ведь со времен окончания Второй мировой войны СССР и Штаты постоянно соревновались в создании нового оружия, способного уничтожить потенциального противника. Так, создание американцами повлекло производство аналогичного заряда и его носителя ТУ-4 в СССР. На выпад русских - межконтинентальную ядерную ракету «Р-7А» - американцы ответили ракетой «Титан-2».
В качестве «нашего ответа Чемберлену» еще в 1978 году Кремль дал указание ученым-атомщикам на засекреченном объекте «Арзамас-16» разработать и представить отечественное нейтронное оружие. Однако им оказалось не под силу догнать и перегнать США. Пока только велись лабораторные разработки, президент Рональд Рейган объявил в 1983 г. о создании программы «звездных войн». По сравнению с этой грандиозной программой, взрыв бомбы, даже с нейтронным зарядом, казался выстрелом детской хлопушки. Поскольку американцы утилизировали морально устаревшее оружие, то и русские ученые о нем забыли.
« Популярная механика» уже писала о современном ядерном оружии(«ПМ» № 1"2009) на основе зарядов деления. В этом номере — рассказ о еще более мощных боеприпасах синтеза.
Александр Прищепенко
За время, прошедшее после первого испытания в Аламогордо, прогремели тысячи взрывов зарядов деления, в каждом из которых добывались драгоценные знания об особенностях их функционирования. Знания эти подобны элементам мозаичного полотна, причем оказалось, что «полотно» это ограничено законами физики: снижению габаритов боеприпаса и его мощности кладет предел кинетика замедления нейтронов в сборке, а достижение энерговыделения, существенно превышающего сотню килотонн, невозможно из-за ядерно-физических и гидродинамических ограничений допустимых размеров докритической сферы. Но сделать боеприпасы более мощными все же возможно, если вместе с делением заставить «работать» ядерный синтез.
Деление плюс синтез
Топливом для синтеза служат тяжелые изотопы водорода. При слиянии ядер дейтерия и трития образуется гелий-4 и нейтрон, энергетический выход при этом — 17,6 МэВ, что в несколько раз больше, чем при реакции деления (в пересчете на единицу массы реагентов). В таком топливе при нормальных условиях не может возникнуть цепная реакция, так что количество его не ограничено, а значит, у энерговыделения термоядерного заряда нет верхнего предела.
Однако для того, чтобы началась реакция синтеза, нужно сблизить ядра дейтерия и трития, а этому мешают силы кулоновского отталкивания. Для их преодоления нужно разогнать ядра навстречу друг другу и столкнуть. В нейтронной трубке при реакции срыва на ускорение ионов высоким напряжением тратится большая энергия. А вот если разогреть топливо до очень высоких температур в миллионы градусов и сохранить его плотность на протяжении необходимого для реакции времени, оно выделит энергию куда большую, чем та, которая затрачена на нагрев. Именно благодаря этому способу реакции и оружие стали называться термоядерными (по составу топлива такие бомбы также называют водородными).
Для нагрева топлива в термоядерной бомбе — в качестве «запала» — и нужен ядерный заряд. Корпус «запала» прозрачен для мягкого рентгеновского излучения, которое при взрыве опережает разлетающееся вещество заряда и превращает в плазму ампулу, содержащую термоядерное топливо. Вещество оболочки ампулы подобрано так, что его плазма существенно расширяется, сжимая топливо к оси ампулы (такой процесс называют радиационной имплозией).
Дейтерий и тритий
Дейтерий «примешан» к природному водороду в еще примерно впятеро меньших количествах, чем «оружейный» уран — к обычному. Но разность масс у протия и дейтерия — двойная, поэтому процессы их разделения в противоточных колоннах более эффективны. Тритий же, подобно плутонию-239, не существует в природе в ощутимых количествах, его добывают, воздействуя мощными нейтронными потоками в ядерном реакторе на изотоп лития-6, получая литий-7, который распадается на тритий и гелий-4.
Как радиоактивный тритий, так и стабильный дейтерий оказались опасными веществами: подопытные животные, которым вводились соединения дейтерия, умирали с симптомами, характерными для старости (охрупчивание костей, потеря интеллекта, памяти). Этот факт послужил основой теории, в соответствии с которой смерть от старости и в естественных условиях наступает при накоплении дейтерия: через организм в процессе жизнедеятельности проходят многие тонны воды и других соединений водорода, и более тяжелые дейтериевые компоненты постепенно накапливаются в клетках. Теория объясняла и долгожительство горцев: в поле земного притяжения концентрация дейтерия действительно незначительно убывает с высотой. Однако многие соматические эффекты оказались противоречащими «дейтериевой» теории, и в итоге она была отвергнута.
Изотопы водорода — дейтерий (D) и тритий (T) — при нормальных условиях представляют собой газы, достаточные количества которых сложно «собрать» в устройстве разумных размеров. Поэтому в зарядах используют их соединения — твердые гидриды лития-6. По мере того как синтез самых «легкозажигаемых» изотопов разогревает топливо, в нем начинают протекать и другие реакции — с участием как содержавшихся в смеси, так и образовавшихся ядер: слияние двух ядер дейтерия с образованием трития и протона, гелия-3 и нейтрона, слияние двух ядер трития с образованием гелия-4 и двух нейтронов, слияние гелия-3 и дейтерия с образованием гелия-4 и протона, а также слияние лития-6 и нейтрона с образованием гелия-4 и трития, так что и литий оказывается не совсем уж «балластом».
…Плюс деление
Хотя энерговыделение двухфазного (деление + синтез) взрыва может быть сколь угодно велико, значительная его часть (для первой из упомянутых реакций — более 80%) уносится из огненного шара быстрыми нейтронами; их пробег в воздухе составляет многие километры, и поэтому они не вносят вклад во взрывные эффекты.
Если же необходим именно взрывной эффект, в термоядерном боеприпасе реализуется еще и третья фаза, для чего ампула окружается тяжелой оболочкой из урана-238. Нейтроны, испускаемые при распаде этого изотопа, имеют слишком малую энергию для поддержания цепной реакции, но зато уран-238 делится под действием «внешних» высокоэнергетичных термоядерных нейтронов. Нецепное деление в урановой оболочке дает прибавку энергии огненного шара, иногда превышающую даже вклад термоядерных реакций! На каждый килограмм веса трехфазных изделий приходится несколько килотонн тротилового эквивалента — они существенно превосходят по удельным характеристикам другие классы ядерного оружия.
Однако у трехфазных боеприпасов есть очень неприятная особенность — повышенный выход осколков деления. Конечно, двухфазные боеприпасы тоже загрязняют местность нейтронами, вызывающими практически во всех элементах ядерные реакции, не прекращающиеся и спустя многие годы после взрыва (так называемая наведенная радиоактивность), осколками деления и остатками «запалов» (в процессе взрыва «расходуется» всего 10−30% плутония, остальное разлетается по окрестностям), но трехфазные превосходят их в этом отношении. Превосходят настолько, что некоторые боеприпасы даже выпускались в двух вариантах: «грязных» (трехфазных) и менее мощных «чистых» (двухфазных) для применения на территории, где предполагались действия своих войск. Например, американская авиабомба В53 выпускалась в двух идентичных по внешнему виду вариантах: «грязном» В53Y1 (9 Мт) и «чистом» варианте В53Y2 (4,5 Мт).
Виды ядерных взрывов: 1. Космический. Применяется на высоте более 65 км для поражения космических целей. 2. Наземный. Производится на поверхности земли или на такой высоте, когда светящаяся область касается грунта. Применяется для разрушения наземных целей. 3. Подземный. Производится ниже уровня земли. Характерен сильным заражением местности. 4. Высотный. Применяется на высоте от 10 до 65 км для поражения воздушных целей. Для наземных объектов опасен только воздействием на электро- и радиоприборы. 5. Воздушный. Производится на высотах от нескольких сотен метров до нескольких километров. Радиоактивное заражение местности практически отсутствует. 6. Надводный. Производится на поверхности воды или на такой высоте, когда световая область касается воды. Характерен ослаблением действия светового излучения и проникающей радиации. 7. Подводный. Производится под водой. Световое излучение и проникающая радиация практически отсутствует. Вызывает сильное радиоактивное заражение воды.
Факторы взрыва
Из энергии 202 МэВ, которую поставляет каждый акт деления, мгновенно выделяются: кинетическая энергия продуктов деления (168 МэВ), кинетическая энергия нейтронов (5 МэВ), энергия гамма-излучения (4,6 МэВ). Благодаря этим факторам ядерное оружие и господствует на поле боя. Если взрыв происходит в сравнительно плотном воздухе, две трети его энергии переходит в ударную волну. Почти весь остаток забирает световое излучение, оставляя лишь десятую часть проникающей радиации, а из этого мизера лишь 6% достается сотворившим взрыв нейтронам. Существенную энергию (11 МэВ) уносят с собой нейтрино, но они настолько неуловимы, что найти им и их энергии практическое применение не удается до сих пор.
Со значительным запаздыванием после взрыва выделяются энергия бета-излучения продуктов деления (7 МэВ) и энергия гамма-излучения продуктов деления (6 МэВ). Эти факторы отвечают за радиоактивное заражение местности — явление, весьма опасное для обеих сторон.
Действие ударной волны понятно, поэтому и мощность ядерного взрыва стали оценивать, сравнивая со взрывом обычной взрывчатки. Не были необычными и эффекты, вызываемые мощной вспышкой света: горели деревянные постройки, получали ожоги солдаты. А вот эффекты, не превращающие цель в головешки или тривиальную, не вызывающую возмущения груду развалин — быстрые нейтроны и жесткое гамма-излучение — конечно же, считались «варварством».
Прямое действие гамма-излучения уступает по боевому эффекту и ударной волне, и свету. Лишь огромные дозы гамма-излучения (десятки миллионов рад) могут причинить неприятности электронике. При таких дозах плавятся металлы, а ударная волна с куда меньшей плотностью энергии уничтожит цель без подобных излишеств. Если плотность энергии гамма-излучения меньше, оно становится безвредным для стальной техники, а ударная волна и тут может сказать свое слово.
С «живой силой» тоже не все очевидно: во‑первых, гамма-излучение существенно ослабляется, например, броней, а во-вторых — особенности радиационных поражений таковы, что даже получившие абсолютно смертельную дозу в тысячи бэр (биологический эквивалент рентгена, доза любого вида излучения, производящая такое же действие в биологическом объекте, как 1 рентген) экипажи танков оставались бы боеспособными в течение нескольких часов. За это время подвижные и сравнительно малоуязвимые машины успели бы сделать многое.
Смерть электронике
Хотя прямое гамма-облучение существенного боевого эффекта не обеспечивает, он возможен за счет вторичных реакций. В результате рассеяния гамма-квантов на электронах атомов воздуха (Комптон-эффект) возникают электроны отдачи. От точки взрыва расходится ток электронов: их скорость существенно выше, чем скорость ионов. Траектории заряженных частиц в магнитном поле Земли закручиваются (а значит, двигаются с ускорением), формируя при этом электромагнитный импульс ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ).
Любое соединение, содержащее тритий, нестабильно, потому что половина ядер этого изотопа сама по себе распадается на гелий-3 и электрон за 12 лет, и чтобы поддерживать готовность многочисленных термоядерных зарядов к применению, необходимо непрерывно нарабатывать тритий в реакторах. В нейтронной трубке трития немного, и гелий-3 поглощается там специальными пористыми материалами, а вот из ампулы этот продукт распада надо откачивать насосом, иначе ее просто разорвет давлением газа. Подобные трудности привели, например, к тому, что английские специалисты, получив в 1970-х годах из США ракеты Polaris, предпочли отказаться от американского термоядерного боевого оснащения в пользу разработанных в своей стране по программе Chevaline менее мощных однофазных зарядов деления.
В предназначенных для борьбы с танками нейтронных боеприпасах была предусмотрена замена ампул с существенно уменьшившимся количеством трития на «свежие», производимая в арсеналах в процессе хранения. Могли такие боеприпасы применяться и с «холостыми» ампулами — как однофазные ядерные снаряды килотонной мощности. Можно использовать термоядерное топливо и без трития, только на основе дейтерия, но тогда, при прочих равных условиях, энерговыделение существенно снизится. Схема работы трехфазного термоядерного боеприпаса. Взрыв заряда деления (1) превращает ампулу (2) в плазму, сжимающую термоядерное топливо (3). Для усиления взрывного эффекта за счет потока нейтронов используется оболочка (4) из урана-238.
В энергию ЭМИ ЯВ переходит лишь 0,6% энергии гамма-квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Вклад вносит и дипольное излучение, возникающее за счет изменения плотности воздуха с высотой, и возмущение магнитного поля Земли проводящим плазмоидом. В результате образуется непрерывный частотный спектр ЭМИ ЯВ — совокупность колебаний огромного числа частот. Существенен энергетический вклад излучения с частотами от десятков килогерц до сотен мегагерц. Эти волны ведут себя по‑разному: мегагерцевые и более высокочастотные затухают в атмосфере, а низкочастотные — «ныряют» в естественный волновод, образованный поверхностью Земли и ионосферой, и могут не раз обогнуть земной шар. Правда, «долгожители» эти напоминают о своем существовании лишь хрипением в приемниках, похожим на «голоса» грозовых разрядов, а вот их более высокочастотные родственники заявляют о себе мощными и опасными для аппаратуры «щелчками».
Казалось бы, такие излучения вообще должны быть безразличны военной электронике — ведь любое устройство с наибольшей эффективностью принимает волны того диапазона, в каком их излучает. А принимает и излучает военная электроника в гораздо более высокочастотных, чем ЭМИ ЯВ, диапазонах. Но ЭМИ ЯВ действует на электронику не через антенну. Если ракету длиной в 10 м «накрывала» длинная волна с не поражающей воображение напряженностью электрического поля в 100 В/см, то на металлическом ракетном корпусе наводилась разность потенциалов в 100 000 В! Мощные импульсные токи через заземляющие связи «затекают» в схемы, да и сами точки заземления на корпусе оказывались под существенно отличающимися потенциалами. Токовые перегрузки опасны для полупроводниковых элементов: для того чтобы «сжечь» высокочастотный диод, достаточно импульса мизерной (в десятимиллионную долю джоуля) энергии. ЭМИ занял почетное место могущественного поражающего фактора: иногда им выводилась из строя аппаратура за тысячи километров от ядерного взрыва — такое было не по силам ни ударной волне, ни световому импульсу.
Понятно, параметры вызывающих ЭМИ взрывов были оптимизированы (в основном высота подрыва заряда данной мощности). Разрабатывались и меры защиты: аппаратура снабжалась дополнительными экранами, охранными разрядниками. Ни один образец боевой техники не принимался на вооружение, пока не была доказана испытаниями — натурными или на специально созданных имитаторах — его стойкость к ЭМИ ЯВ, по крайней мере такой интенсивности, которая характерна для не слишком уж больших дистанций от взрыва.
Бесчеловечное оружие
Однако вернемся к двухфазным боеприпасам. Их основной поражающий фактор — потоки быстрых нейтронов. Это породило многочисленные легенды о «варварском оружии» — нейтронных бомбах, которые, как писали в начале 1980-х советские газеты, при взрыве уничтожают все живое, а материальные ценности (здания, технику) оставляют практически неповрежденными. Настоящее мародерское оружие — взорвал, а потом приходи и грабь! На самом деле любые предметы, подвергшиеся воздействию значительных нейтронных потоков, опасны для жизни, потому что нейтроны после взаимодействия с ядрами инициируют в них разнообразные реакции, становящиеся причиной вторичного (наведенного) излучения, которое испускается в течение длительного времени после того, как распадется последний из облучавших вещество нейтронов.
Для чего же было предназначено это «варварское оружие»? Двухфазными термоядерными зарядами оснащались боевые части ракет Lance и 203-мм гаубичные снаряды. Выбор носителей и их досягаемость (десятки километров) указывают на то, что создавалось это оружие для решения оперативно-тактических задач. Нейтронные боеприпасы (по американской терминологии — «с повышенным выходом радиации») предназначались для поражения бронетехники, по численности которой Варшавский пакт превосходил НATO в несколько раз. Танк достаточно стоек к воздействию ударной волны, поэтому после расчетов применения ядерного оружия различных классов против бронетехники, с учетом последствий заражения местности продуктами деления и разрушений от мощных ударных волн, основным поражающим фактором решили сделать нейтроны.
Абсолютно чистый заряд
В стремлении получить такой термоядерный заряд попытались отказаться от ядерного «запала», заменив деление сверхскоростной кумуляцией: головной элемент струи, состоявшей из термоядерного топлива, разогнали до сотни километров в секунду (в момент столкновения температура и плотность значительно возрастают). Но на фоне взрыва килограммового кумулятивного заряда «термоядерная» прибавка оказалась ничтожной, и эффект зарегистрировали лишь косвенно — по выходу нейтронов. Отчет об этих проведенных в США экспериментах был опубликован в 1961 году в сборнике «Атом и оружие», что при тогдашней параноидальной секретности само по себе свидетельствовало о неудаче.
В семидесятых, в «неядерной» Польше, Сильвестр Калиский теоретически рассмотрел сжатие термоядерного топлива сферической имплозией и получил весьма благоприятные оценки. Но экспериментальная проверка показала, что, хотя выход нейтронов, по сравнению со «струйным вариантом», возрос на много порядков, нестабильности фронта не позволяют достичь нужной температуры в точке схождения волны и реагируют только те частицы топлива, скорость которых, из-за статистического разброса, значительно превышает среднее значение. Так что совсем «чистый» заряд создать не удалось.
Рассчитывая остановить навал «брони», в штабах НАТО разработали концепцию «борьбы со вторыми эшелонами», стараясь отнести подальше рубеж применения нейтронного оружия по противнику. Основная задача бронетанковых войск — развитие успеха на оперативную глубину, после того как их бросят в брешь в обороне, пробитую, например, ядерным ударом большой мощности. В этот момент применять радиационные боеприпасы уже поздно: хотя 14-МэВ нейтроны незначительно поглощаются броней, поражения экипажей излучением сказываются на боеспособности не сразу. Поэтому такие удары планировались по выжидательным районам, где изготавливались к введению в прорыв основные массы бронетехники: за время марша к линии фронта на экипажах должны были проявиться последствия облучения.
Нейтронные перехватчики
Еще одним применением нейтронных боеприпасов стал перехват ядерных боеголовок. Перехватить боевой блок противника надо на большой высоте, чтобы даже в случае его подрыва не пострадали объекты, на которые он нацелен. Но отсутствие вокруг воздуха лишает противоракету возможности поразить цель ударной волной. Правда, при ядерном взрыве в безвоздушном пространстве возрастает преобразование его энергии в световой импульс, но помогает это мало, поскольку боевой блок рассчитан на преодоление теплового барьера при входе в атмосферу и снабжен эффективным обгорающим (абляционным) теплозащитным покрытием. Нейтроны же свободно «проскакивают» через такие покрытия, а проскочив, бьют в «сердце» боевого блока — сборку, содержащую делящееся вещество. Ядерный взрыв при этом невозможен — сборка докритична, но нейтроны порождают в плутонии много затухающих цепей деления. Плутоний, который и при нормальных условиях из-за самопроизвольно протекающих ядерных реакций имеет ощутимую при касании повышенную температуру, при мощном внутреннем подогреве плавится, деформируется, а значит, уже не сможет превратиться в нужный момент в сверхкритическую сборку.
Такими двухфазными термоядерными зарядами оснащены американские противоракеты Sprint, охраняющие шахты межконтинентальных баллистических ракет. Конусная форма ракет позволяет выдерживать огромные перегрузки, возникающие во время старта и при последующем маневрировании.
7 июля 1977 года США провели первое испытание нейтронной бомбы. Когда-то давным-давно советских школьников пугали смертоносной нейтронной бомбой, которая имелась на вооружении американской армии. Однако действительно ли эта разновидность ядерного оружия была столь смертоносной, как об этом говорили? И почему в стране, где бомба была создана, в Соединенных Штатах, ее раньше всех сняли с вооружения — в 1990-е годы?
28 ноября 2010 года скончался американский ученый Сэмюэл Коэн, которого называли "отцом нейтронного оружия". Именно он в 1958 году, работая в Ливерморской национальной лаборатории, предложил проект первой в мире нейтронной бомбы. С этого времени данный вид оружия превратился в своеобразное пугало, про которое в СССР рассказывали множество страшных историй. Однако действительно ли эта разновидность ядерного оружия была столь смертоносной, как о ней говорили?
Что же представлял собой этот вид вооружений? Напомним: нейтронная бомба — это обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий небольшое количество термоядерного топлива (смесь радиоактивных изотопов водорода дейтерия и трития, с большим содержанием последнего как источника быстрых нейтронов). При его подрыве взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для запуска термоядерной реакции.
В результате во внешнюю среду выделяется поток не имеющих заряда частиц, называемых нейтронами. Причем конструкция заряда такова, что до 80 процентов энергии взрыва составляет энергия потока быстрых нейтронов и только 20 процентов приходится на остальные поражающие факторы (то есть ударную волну, электромагнитный импульс, световое излучение). Поэтому, как заявляли создатели нового на тот момент оружия, подобная бомба была "гуманней" традиционной ядерной или советской водородной — при ее взрыве не бывает серьезных разрушений на большой территории и полыхающих пожаров.
Впрочем, про отсутствие разрушений они слегка преувеличили. Как показали первые испытания, все постройки в радиусе около 1 километра от эпицентра взрыва оказались полностью разрушенными. Хотя это, конечно, нельзя сравнить с тем, что натворила ядерная бомба в Хиросиме или с тем, что могла натворить отечественная водородная "царь-бомба". Да, в общем-то, данную бомбу создавали вовсе не для того, чтобы обращать в руины города и села, — она должна была уничтожать исключительно живую силу противника.
Происходило это с помощью возникающего при взрыве нейтронного излучения — потока нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов. Известно, что проникающая способность нейтронов очень велика по причине отсутствия заряда и, как следствие, слабого взаимодействия с веществом, через которое они проходят. Тем не менее она все равно зависит от их энергии и состава атомов того самого вещества, которое оказалось на их пути.
Интересно, что многие тяжелые материалы, например металлы, из которых делается броневое покрытие военной техники, плохо защищают от нейтронного излучения, тогда как от гамма-излучения, получающегося при взрыве обычной ядерной бомбы, вполне могут уберечь. Так что идея нейтронной бомбы базировалась как раз на том, чтобы повысить эффективность поражения бронированных целей и людей, защищенных броней и простейшими укрытиями.
Известно, что бронетехника 1960-х годов, разработанная с учетом возможности применения на поле боя ядерного оружия, была чрезвычайно устойчива ко всем его поражающим факторам. То есть даже применение классической атомной бомбы не могло привести к сильным потерям в войсках противника, защищенного от всех ее "прелестей" мощной броней танков и других военных машин. Так что нейтронная бомба была призвана как бы устранить эту проблему.
Эксперименты показали, что взрыв маломощной, в общем-то, бомбочки (мощностью всего 1 кт ТНТ), порождал губительное нейтронное излучение, убивавшее все живое в радиусе 2,5 километра. Кроме того, нейтроны, проходя через многие защитные конструкции вроде тех же металлов, а также через грунт в районе взрыва, вызывали появление в них так называемой наведенной радиоактивности, поскольку они могут вступать в ядерные реакции с атомами, в результате которых образуются радиоактивные изотопы. Она сохранялась в технике в течение многих часов после взрыва и могла стать дополнительным источником поражения людей, ее обслуживающих.
Итак, при взрыве нейтронной бомбы шансы остаться в живых, даже сидя в танке, были весьма малы. В то же время это оружие не вызывало долговременного радиоактивного заражения местности. По утверждению ее создателей, к эпицентру взрыва можно "безопасно" приблизиться уже через двенадцать часов. Для сравнения следует сказать, что водородная бомба при взрыве заражает радиоактивными веществами территорию радиусом около 7 километров на несколько лет.
Кроме того, нейтронные заряды предполагалось использовать в системах противоракетной обороны. Для защиты от массированного ракетного удара в те годы на вооружение ставились зенитно-ракетные комплексы с ядерной боевой частью, но применение обычного ядерного оружия против высотных целей сочли недостаточно эффективным. Дело в том, что их основные поражающий факторы при охоте на ракеты противника оказывались неэффективными.
К примеру, ударная волна, в разреженном воздухе на большой высоте, а тем более в космосе вообще не возникает, световое излучение поражает боеголовки только в непосредственной близости от центра взрыва, а гамма-излучение поглощается оболочками боеголовок и не может нанести им серьезного вреда. В таких условиях превращение максимальной части энергии взрыва в нейтронное излучение могло позволить более надежно поражать ракеты противника.
Итак, начиная со второй половины 70-х годов прошлого века технология создания нейтронных зарядов была разработана в США, а с 1981 года начался выпуск соответствующих боеголовок. Однако на вооружении нейтронное оружие оставалось совсем недолго — чуть более десяти лет. Дело в том, что после появления сообщений о разработке нейтронного оружия тотчас же стали разрабатываться и методы защиты от него.
В итоге появились новые типы брони, уже способные защитить технику и ее экипаж от нейтронного излучения. Для этой цели в нее добавлялись листы с высоким содержанием бора, хорошего поглотителя нейтронов, а в саму сталь включали обедненный уран (то есть уран с пониженной долей нуклидов, 234 U и 235 U). Кроме того, состав брони подбирался таким образом, что она больше не содержала элементов, дающих под действием нейтронного облучения наведенную радиоактивность. Все эти разработки свели на нет опасность применения нейтронного оружия.
В итоге страна, впервые создавшая нейтронную бомбу, первая же и отказалась от ее использования. В 1992 году в США были списаны в утиль последние боеголовки, содержащие нейтронный заряд.
Целью создания нейтронного оружия в 60-х - 70-х годах являлось получение тактической боеголовки, главным поражающим фактором в котором являлся бы поток быстрых нейтронов, излучаемых из области взрыва. Для уменьшения сопутствующих разрушений в нейтронной бомбе принимаются меры для уменьшения выхода энергии способами, отличными от нейтронного излучения. Радиус зоны смертельного уровня нейтронного облучения в таких зарядах может даже превосходить радиусы поражения ударной волной или световым излучением.
Создание такого оружия обусловила низкая эффективность обычных тактических ядерных зарядов против бронированных целей, таких как танки, бронемашины и т. п. Благодаря наличию бронированного корпуса и системы фильтрации воздуха бронетехника способна противостоять всем поражающим факторам ЯВ: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и может эффективно решать боевые задачи даже в относительно близких к эпицентру районах.
Кроме того, для создаваемой в то время системы ПРО с ядерными боевыми частями у противоракет было бы так же неэффективно использовать обычные ядерные заряды. В условиях взрыва в верхних слоях атмосферы (десятки км) воздушная ударная волна практически отсутствует, а испускаемое зарядом мягкое рентгеновское излучение может интенсивно поглощаться оболочкой боеголовки.
Поток нейтронов же с легкостью проходит даже через толстую стальную броню. При мощности в 1 кт смертельная доза облучения в 8000 рад, которая ведет к немедленной и быстрой смерти (минуты), будет получена экипажем танка Т-72 на расстоянии в 700 м. При обычном атомном взрыве этой же мощности аналогичное расстояние будет равняться 360 м. Опасный для жизни уровень в 600 рад достигается на дистанции 1100 м и 700 м соответственно для бронированных целей и 1350 и 900 м для незащищенных людей.
Дополнительно, нейтроны создают в конструкционных материалах (например броне танка) наведенную радиоактивность. Она может быть довольно сильной: скажем, если в рассмотренный выше Т-72 сядет новый экипаж, то он получит летальную дозу в течении 24 часов.
Новые виды брони более эффективно защищают танк от нейтронного потока. Для этого в ее состав входит пластик с долей бора, хорошего поглотителя нейтронов. Броня танка M-1 "Abrams" содержит для этих целей обедненный уран (уран, с выделенными изотопами U235 и U234). Броня специально может быть обеднена элементами, дающими сильную наведенную радиоактивность.
Из-за очень сильного поглощения и рассеивания нейтронного излучения в атмосфере делать мощные заряды с увеличенным выходом излучения нецелесообразно. Максимальная мощность боеголовок составляет ~1 кт. Хотя о нейтронных бомбах и говорят, что они оставляют материальные ценности неразрушенными, это не совсем так. В пределах радиуса нейтронного поражения (около 1 километра) ударная волна может уничтожить или сильно повредить большинство зданий.
Сильные потоки высокоэнергетических нейтронов возникают в ходе термоядерных реакций, например, горения дейтерий-тритиевой плазмы: D + T -> He4 (3.5 MeV) + n (14.1 MeV).
При этом нейтроны не должны поглощаться материалами бомбы и, что особо важно, необходимо предотвратить их захват атомами делящегося материала.
Для примера можно рассмотреть боеголовку W-70-mod-0, с максимальным энерговыходом 1 кт, из которых 75% образуется за счет реакций синтеза, 25% - деления. Такое отношение (3:1) говорит о том, что на одну реакцию деления (~ 180 MeV) приходится до 31 реакции синтеза (~ 540 MeV) D+T. Это подразумевает беспрепятственный выход более 97% нейтронов синтеза, т.е. без их взаимодействия с ураном пускового заряда. Поэтому синтез должен происходить в физически отделенной от первичного заряда капсуле.
Наблюдения показывают, что при температуре, развиваемой 250-тонным взрывом и нормальной плотности (сжатый газ или соединение с литием) даже дейтериево- тритиевая смесь не будет гореть с высоким КПД. Термоядерное горючие должно быть предварительно сжато раз в 10 по каждому из измерений, чтобы реакция прошла достаточно быстро. Таким образом, можно прийти к выводу, что заряд с увеличенным выходом излучения представляет собой разновидность схемы радиационной имплозии.
В отличии от классических термоядерных зарядов, где в качестве термоядерного топлива находится дейтерид лития, вышеприведенная реакция имеет свои преимущества. Во-первых, несмотря на дороговизну и нетехнологичность трития эту реакция легко поджечь. Во-вторых, большинство энергии, 80% - выходит в виде высокоэнергетических нейтронов 14.1 MeV, и только 20% - в виде тепла и гама- и рентгеновского излучения.
Из особенностей конструкции стоит отметить отсутствие плутониевого запального стержня. Из-за малого количества термоядерного топлива и низкой температуры начала реакции необходимость в нем отсутствует. Весьма вероятно, что зажигание реакции происходит в центре капсулы, где в результате схождения ударной волны развивается высокое давление и температура.
Общее количество делящихся материалов для 1-кт нейтронной бомбы где-то 10 кг. 750-тонный энергетический выход синтеза означает наличие 10 граммов дейтерий-тритиевой смеси. Газ можно сжать до плотности 0.25 г/см3, т.о. объем капсулы будет около 40 см3, это шарик 5-6 см в диаметре.
На основе материалов The High Energy Weapons Archive