Танковый клин - нейтронный купол

[vashu1]

FIX - работает только на бомбах на пушечной схеме.

-

 

Советские стратеги конца 40-х рассчитывали парировать преимущество США в атомном оружии за счет своего преимущества в танках.

 

Танки весьма устойчивы к атомному оружию -

Сильные повреждения танк может получить лишь при огромном давлении ударной волны, примерно превышающем 20—30 т/м². При этом общая сила динамического удара на танк может превысить 100 т, в результате чего танк может быть опрокинут или отброшен на несколько метров. При ядерном взрыве мощностью порядка 30 кт такие повреждения могут наблюдаться примерно в радиусе до 250 м.

...

При слабых и даже средних повреждениях подвижность танка обычно сохраняется. Средние повреждения при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 30 кт могут происходить в радиусе до 500 м, слабые — до 1 км.

Но в любом случае атомные бомбы сильно меняли расклад, вынуждая рассредотачивать войска. Так в 1950 году появилась идея системы Купол.

 

По проекту с танка снималась башня и устанвливался модуль с системой дистанционного управления и выдвижной стрелой. На конце стрелы находился реактор из относительно дешевого реакторного (не оружейного) плутония. Планировалось что он будет разогнан до тепловыделения порядка 10 МВт, тепло отводилось испарением воды (5 литров в секунду), подаваемой из цистерны в 10 кубовом прицепе. Толстый беррилиевый поддон отражал нейтроны в верхнюю полусферу.

 

Благодаря отсутствию защиты реактор выдавал порядка 10^18 нейтронов в секунду. Поглощение в километровом слое воздуха убирало примерно один нолик, еще пара нолей отводилась на преодоление оболочки бомбы. Поверхность километрового полушария - 6 миллионов м2, сечение плутониевого заряда порядка четверти дм2. Итого заряд получал примерно 10^18 / 10 (воздух) / 10^2 (оболочка бомбы) / 6 10^6 2 10^4 = 10^4 нейтронов в секунду.

 

Заряд первых бомб находился в околокритическом состоянии, так что любая вызванная этими нейтронами реакция затухала относительно медленно - один попавших в заряд нейтрон вызывал выделение десятка дополнительных нейтронов перед угасанием реакции.

 

Учитывая что время имлозии заряда Толстяка Худыша составляло порядка 100 микросекунд (Predetonation probability of a fission-bomb core by B. Cameron Reed) уже при попытке подрыва на расстоянии в км Купол приводил к предетонации большей части на пушечной схеме, а на опасных дистанциях меньше половины км она становилась практически нулевой.

 

Планировалось что ключевые танковые прорывы будут сопровождаться несколькими установками, включение системы планировалось производить по получению предупреждения от ПВО или обнаружению излучения радиовысотомера бомбы.

 

На расстоянии 100 метров на 1 м2 приходилось порядка 100 Вт мощности реактора, защита танка (10х) / нижней полусферы реактора и воздух (10х) / дополнительной защиты экипажей убавляли до 0.1 Вт. Так что за 2 минуты работы системы даже ближайшие экипажи получали приемлемую по меркам того времени дозу порядка 0.1 Гр.

 

Некоторую проблему создавала защита комплекса - нельзя было исключить что при быстром прорыве сквозь оборону пехотинец противника с противотанковой гранатой останется незамечен внутри 100 метрового санитарного круга. На этот случай на броне висели дистанционно управляемые мины. Также оператор мог задействовать оборонительный режим: защита реактора (для гамма лучей) опускалась и реактор начинал работать в форсированном режиме, обеспечивая "смерть под лучом" для незадачливых атакующих и стимулируя бдительность охранения.

при поглощенной дозе более 150 Гр наступает «смерть под лучом» от паралича жизненно важных центров головного мозга.

...

• Более 8000 Р - Мгновенная смерть.
• 1000-5000 Р - Кома, смерть. Смерть наступает через 5-30 минут.

Развитие атомного оружия быстро обессмыслило проект. К тому времени уже появились бомбы с зарядом в виде полого шара - он находился в докритическом состоянии и практически не производил вторичных нейтронов. Имплозия разгоняла вещество шара до высоких скоростей до достижения критичности и опасный интервал преодолевался быстрее - устойчивость к нейтронному излучению резко возрастала.

 

Добавление к этой схеме бустирования привело к тому что даже при начале цепной реакции точно в момент достижения критичности выделенной энергии хватало для зажигания термоядерной реакции и выделения достаточного количества нейтронов для произведения полноценного взрыва >десятка килотонн. (Другими словами бомбы стали полностью устойчивы к предетонации)

The fusion reaction rate typically becomes significant at 20 to 30 megakelvins. This temperature is reached at very low efficiencies, when less than 1% of the fissile material has fissioned (corresponding to a yield in the range of hundreds of tons of TNT). Since implosion weapons can be designed that will achieve yields in this range even if neutrons are present at the moment of criticality, fusion boosting allows the manufacture of efficient weapons that are immune to predetonation.

Изменено 21 Oct 2022 пользователем vashu1

[sanitareugen]

Представляется странным "реактор из энергетического плутония". Энергетический, то есть загрязнённый изотопами, плутоний дико фонит, а при попытке запустить реакцию, скорее всего, окажется неуправляем. Хотелось бы понять, на каком уровне остановились - это технофантазии или хотя бы единичный образец сделали? Если возможно, со ссылками, а то ощущение, что не просто фантазия, а фантазия не ранее 1990х.

[vashu1]

на каком уровне остановились - это технофантазии или хотя бы единичный образец сделали? Если возможно, со ссылками, а то ощущение, что не просто фантазия, а фантазия не ранее 1990х.

Это мое.

странным "реактор из энергетического плутония"

Тут он прежде всего из-за страны и даты - нормальный обогащенный уран в те времена был в дефиците, плутоний получить было бы проще.

 

На радиацию от 240го плутония военные и так жалуются, но терпят.

Фонит конечно, положим там 100 кило реакторного, 40 кило 240го. Грубо фонит как от сотни обычных бомб. На порядок хуже чем в торпедном отсеке со спецбоеприпасами. Думаю в 50ом бы потерпели.

 

Управляемость определяется количеством запаздывающих нейтронов, с ними у плутония похуже, но в разы, не на порядки https://ru.wikipedia.org/wiki/Запаздывающие_нейтроны#Основные_характеристики_запаздывающих_нейтронов Думаю если бы проект реализовывался в реале, сначала бы попробовали плутоний, возможно в случае проблем отказались бы.

[sanitareugen]

Там проблема в том, что фонит нейтронами. Альфа-излучение-то экранировать можно. А нейтроны будут инициировать спонтанную реакцию. Правда, и оружейный плутоний фонит, благодаря примеси Pu²⁴⁰,  но его в оружейном мало, а тут до четверти и более. И регулировать будет крайне сложно. При этом по грубой прикидке интенсивность нейтронного потока от примеси Pu²⁴⁰ в оружейном плутонии в бомбе порядка на три выше, чем добавка от такого реактора. А он самоподрыва не вызывает.

[Граф Цеппелин]

И регулировать будет крайне сложно. При этом по грубой прикидке интенсивность нейтронного потока от примеси Pu240 в оружейном плутонии в бомбе порядка на три выше, чем добавка от такого реактора. А он самоподрыва не вызывает.

Эм, коллега, вы не поняли. Дело не в "самоподрыве" а в предетонации. Т.е. когда коэффициент нарастания нейтронов возрастает слишком быстро, и выделяющееся тепло разрушает бомбу прежде, чем большая часть делящегося материала успевает прореагировать.
 

Управляемость определяется количеством запаздывающих нейтронов, с ними у плутония похуже, но в разы, не на порядки https://ru.wikipedia.org/wiki/Запаздывающие_нейтроны#Основные_характеристики_запаздывающих_нейтронов Думаю если бы проект реализовывался в реале, сначала бы попробовали плутоний, возможно в случае проблем отказались бы.

Должен заметить, что в начале-середине 50-ых основной проблемой для танковых частей были бы, вероятно, армейские атомные пушки 280-мм калибра с ораллоевыми снарядами "пушечной" схемы.

[sanitareugen]

Прибавка 0.1% к фону от примеси Pu²⁴⁰ так всё изменит?

[vashu1]

При этом по грубой прикидке интенсивность нейтронного потока от примеси Pu240 в оружейном плутонии в бомбе порядка на три выше, чем добавка от такого реактора

Того же порядка

For the 6.2 kg of plutonium (about 1% Pu-240) in Fat Man this is about 25,000 fissions/sec (or one every 40 microseconds)

Но все равно - я не ту цифру взял, нужен поток на пару порядков больше. Так что даже на простейшую плутониевую бомбу похоже не хватит, только на урановую.

[vashu1]

Вообще из устойчивости современных зарядов к нейтронному излучению очевидно следует что "оружейность" плутония это условность.

 

Глянул литературу - самое интересное REACTOR-GRADE PLUTONIUM AND NUCLEAR WEAPONS by Gregory S. Jones (хотя афрар из лагеря сдерживания распространения, явно несколько перегибает)

 

Определение "оружейного" плутония 7-9 процентов 240го это просто дань истории и соображения обслуживания / безопасности персонала.

Никто не сомневается что США и РФ могут сделать бомбу из любого плутония. Мелким террористам иплозия даже оружейного плутония пока не по силам. А вот между этими крайностями таится неизвестность.

Кто-то доказывает что реакторный плутоний вообще бесполезен для бомб (по странному совпадению это люди топящие за реакторы юзающие плутоний), кто-то доказывает что даже на технологиях Толстяка можно сделать заряд выдающий килотонны с вероятностью в десятки процентов.

Но разброс оценок огромный - скажем по мощности шипучки минимум в десять раз - от 200 до 2000 тонн, по качеству плутония в испытании бомбы из реакторного 1962го от 7 до 24 процентов.
 

Изменено 4 Nov 2022 пользователем vashu1

[imnot]

разброс оценок огромный

Я полагаю, это довольно хорошо.

Мелким террористам

Помогать не стоит.