«Ядерні сверхматеріали»: доля невипадкових міфів

А. Б. Колдобскій, МИФИ, м.Москва

Чим могутніше зброя, ніж більш незрозумілі для більшості людей базові фізичні принципи його дії, чим більший громадський і політичний резонанс мають реальні або надумані побоювання щодо можливостей його несанкціонованого створення та/або використання, тим сильніше воно обростає міфами і легендами. Ядерна зброя - яскравий тому приклад. Зброї могутніше взагалі не існує, загроза його попадання в руки «поганих хлопців» належить до числа головних страшилок сучасного світу, а масова фізико-технічна некомпетентність викликає до життя дивовижні небилиці, часто представляються ЗМІ в контексті мало не зброї нового тисячоліття.

Міф перший: червона ртуть - невігластво в епоху «первинного накопичення». Перші публікації про «ядерному сверхматеріале», нібито що дозволяє зібрати ядерний боєприпас розміром мало не з апельсин, з'явилися в другій половині 80-х рр.., до початку 90-х вони просто заполонили сторінки та екрани як вітчизняних, так і західних ЗМІ, і, що дивно (на перший погляд), у творі цих легенд брали участь відомі західні вчені (зокрема проф. С. Коен). Анітрохи не менше число статей описувало абсолютно божевільні угоди, політичні та економічні скандали і інші неймовірні, часом драматичні історії, пов'язані з червоною ртуттю. У грандіозну аферу з міжнародної торгівлі нібито виробленої на «секретних заводах Средмаша» червоною ртуттю за ціною 300-400 тис дол за кілограм у 1992 р. були залучені вищі державні особи Росії того часу (згадаймо гучна справа концерну «Промекологія »).

Відомості про «контрабандно вивезеної» з Росії червоної ртуті (речовини RM 20/20) то в вигляді надщільного матеріалу небаченої щільності (більше 22 г/см3), то «Високорадіоактивних препарату, що виключає митну перевірку» і т.д., множилися, як кролики, аж до приблизно 1994 р., коли почалося протверезіння. Стало відомо, що «контрабандний товар» на перевірку опинявся то ртутної амальгамою золота, то звичайною ртуттю з підмішана в неї меленим цеглою (!), то препаратом високорадіоактивних, але проте цілком банального цезію-137 і т.п. З'ясувалося також, що тодішній керівник Мінатому Росії академік В. Михайлов (один з провідних конструкторів радянського і російського ядерного зброї) не має уявлення не тільки про її виробництві, а й про неї саму: «Міністерство ... повідомляє, що зазначений продукт [червона ртуть. - А.К.] на підвідомчих підприємствах і в організаціях не проводився, не виробляється і фахівцям атомної промисловості як такої не відомий ». З приводу ж створення «бомби-апельсина» реакція Міноборони Росії була короткою, але категоричною: «... Повний абсурд, навіть коментувати соромно». Висловилися і фахівці РНЦ «Курчатовський інститут»: «... побачити її," помацати "ще нікому не вдавалося, тому що речовини з такими характеристиками не існує в природі ... »

Кремінній рушницю було винайдено Леонардо да Вінчі в кінці XV ст. (1480-90 рр.).

З точки зору фізика-ядерника, всі розмови і чутки про «червоної ртуті» - повна і безповоротна нісенітниця. Не вдаючись у професійні тонкощі, хотів би звернути увагу на два види явищ і подій: невідомі на нинішній стадії розвитку природознавства або неможливі на сучасному технологічному рівні, з одного боку, і неможливі в принципі як такі, що суперечать основним законам природи, з іншого. Використання як ядерної вибухівки речовин важче літію, але легше урану (ртуті та її сполук будь-якого кольору в тому числі) стійко належить саме до другої категорії - воно нітрохи не більш реально, ніж, наприклад, падіння яблука не вниз, а вгору, або безперебійна робота вічного двигуна. Додавання ж будь-яких ртутних сполук до «нормальним» ядерним матеріалам (урану, плутонію) жодним чином не покращує, а, навпаки, різко погіршує їх функціональні властивості.

Звідки ж «ростуть вуха» згаданої вище інформаційної свистопляски? На жаль, це вже не фізика. Такі легенди виникають аж ніяк не на порожньому місці, була б конкретна зацікавленість, а вона проглядається досить чітко. Народження цього міфу співпало за часом з «етапом початкового накопичення» в нової історії російського капіталізму, якого супроводжували і інші, не менш масштабні комерційні афери. Сонмище щойно з'явилися «комерційних структур »були готові« впарити »легковірний покупцеві (у тому числі і на Заході) під виглядом «супервзривчаткі» торішній і навіть позаминулорічний сніг, організувавши попутно «рекламну кампанію». Не можна також не помітити дивно точного збігу за часом «краснортутной» кампанії і лютих атак на російську атомну промисловість, спрямованих як мінімум на постановку під «Міжнародний» (а по суті, західний) контроль російського військово-ядерного комплексу як «небезпечного джерела світової загрози» і «соковитого пасовища для ядерних терористів ». Ну як не згадати в цьому зв'язку Маяковського з його поясненням механізму запалювання зірок !..        

  

Первісне суспільство -   

кам'яні сокири,   

списи, наконечники         

  

XIII в. - Залізні сокири,   

списи, наконечники             

  

XVI ст. -C тальне холодна зброя,   

крем'яні рушниці, порох,   

ядра, гармати. І т.д.     

Міф друга: каліфорніевие кулі. Легенда про червону ртуті, спалахнувши метеором, швидко зійшла нанівець. Та інакше й бути не могло, адже в її фізичної основі лежало навіть не фізичне оману, не помилкова наукова концепція (як, наприклад, в проектах «вічного двигуна», чим і пояснюється їх дивовижна живучість), а порожнеча. Подібно тиняновскому поручику Кіже, цей міф «фігури не має».

А от міф зовсім іншого роду. По-перше, він набагато старше. Ще в 70-х рр.. траплялися публікації, де захлинаючись обговорювалися подвиги, які будуть здійснювати в недалекому майбутньому на полях битв спецпідрозділу, озброєні «Мікроскопічними» ядерними боєприпасами масою близько 100 г на основі далекого трансурана каліфорнію. По-друге, він живучі: подібні публікації доводиться зустрічати і в наші дні. Нарешті, по-третє, він має на першооснові цілком розумні фізичні аргументи - ядерні властивості важких трансуранов.

Дійсно, ефективність ядерного матеріалу як боєприпасу поділу багато в чому визначається, по-перше, перетином поділу (ймовірністю захоплення нейтрона з подальшим розвалом важкого ядра на два осколки з вильотом вторинних нейтронів) і, по-друге, кількістю цих вторинних нейтронів на акт поділу. І ось ці ядерні константи для важких трансуранов дуже хороші. Так, якщо ми приймемо перетин поділу для найбільш відомого ядерного матеріалу, урану-235, за 1, то для плутонію-239 вона буде дорівнює 1,28, а для каліфорнію-249 - 2,9, для кюрія-245 - 3,5, для каліфорнію-251 - аж 6,9! Подібна ж картина і для кількості вторинних нейтронів на поділ - відповідно 1, 1,17; 1,59; 1,69 і 1,91. При цьому з усіх трансуранов тільки ці три нукліда поєднують придатні для ядерної зброї нейтронно-фізичні характеристики з відносною ядерної стабільністю: їх періоди напіврозпаду рівні 8530, 350 і 900 років відповідно. (Інші трансурани або діляться погано, або розпадаються швидко.)

Здавалося б, даєш полки і батальйони, озброєні АКМ з каліфорніевимі кулями! Але ... гладко було на папері. Каліфорній-249 і тим більше каліфорній-251 відпали на початковому етапі інженерного опрацьовування питання. Справа в тому, що технічні труднощі при напрацюванні вагових кількостей трансуранов, загалом, лавиноподібно наростають з видаленням від уранової області. Наприклад, відношення напрацьовується в промисловому реакторі кількості плутонію-239 і каліфорнію-249 становить 105-106, тобто на тонну плутонію в опроміненому паливі реактора напрацьовується лише кілька грамів каліфорнію-249 (а каліфорнію-251 - ще менше). З урахуванням же неминучих величезних витрат на виділення чистого матеріалу стає зрозумілим, чому сумарні світові запаси каліфорнію-249 завідомо менше, ніж потрібно для виготовлення з нього хоча б однієї кулі, а про каліфорнії-251 і говорити нема чого. Та й як конструювати цю кулю, ясно не цілком: малі в порівнянні з ураном або плутонієм періоди напіврозпаду розглянутих ізотопів каліфорнію викликали б таке значне тепловиділення в активної частини заряду, що відомі компонувальні схеми напевно не годилися б.

А от з кюріем-245 справа йшла трохи інакше - його було напрацьовано істотно більше, хоча це влетіло в чималу копійку. Ці дослідження були багато в чому ініційовані ажіотажними чутками і «витоками» із США, що наводить на певні роздуми, але про них пізніше. Напрацьовані кількості кюрія-245 дозволили надійно визначити не тільки його ядерні константи, а й макроскопічні властивості. Тоді-то й з'ясувалося головний недолік кюрія як ядерної вибухівки - досить низька щільність (близько 13 г/см3 замість 18,3 у урану і 19,6 - у плутонію). Добре відомо, що критична маса ядерної вибухівки обернено пропорційна квадрату щільності, так що майже весь «Виграш» кюрія у плутонію за сукупністю нейтронно-фізичних констант знецінюється його «програшем» по щільності. При цьому кюрій набагато дорожче плутонію, має високу власної радіоактивністю (звідки знову проблеми тепловиділення, а також збирання та поводження з боєприпасом) і має неприємних і трудноотделімих від основного матеріалу «баластних» сусідів, які грають у даному випадку ту ж роль, що плутоній-240 для плутонію-239. Це - кюрій-242 і кюрій-244. Мало того, що вони погано діляться, обумовлений ними нейтронний фон за рахунок інтенсивного спонтанного поділу до межі ускладнює і без того непросте проектування і виготовлення гіпотетичного кюріевого боєприпасу.

Питається, а навіщо тоді город городили? Перед нами приклад напівзнання, яке намагаються застосувати там, де потрібно знання повне. А так робити у поводженні з високими (або високими, як сучасне ядерну зброю) технологіями не можна. Цікавий, проте, генезис цього міфу. Автор схильний погодитися з тими фахівцями, які вважають згадану вище «трансуранових» галас і «інформаційні витоку », що прийшли з-за океану, аж ніяк не випадковими. Треба віддавати собі звіт в тому, що відволікання зусиль (а тим більше значних) можливого супротивника на розробку свідомо тупикової гілки розвитку систем зброї є серйозним успіхом для країни-ініціатора. Ідеалізм і прекраснодушністю в таких справах рішуче не місце, як і зайвої довірливості. Щоб проілюструвати цю думку, згадаємо про «стратегічної оборонної ініціативи» Р. Рейгана, технічна нереалістичність більшості ключових елементів якої була ясна фахівцям практично з самого початку. Саме відносно цієї «ініціативи» через деякий час стало відомо, що в основі своїй вона переслідувала зовсім інші цілі. Ось що пише Перший конструктор радянської ядерної зброї академік Ю. Б. Харитон: «Тільки тепер [на початку 90-х рр.. - А.К.] з'явилися визнання високопоставлених долностних осіб США, що СОІ була свідомо запущеної грандіозної дезінформацією. Метою її було схилити нашу країну до безглуздим витратам в десятки мільйонів доларів. Міністр оборони США того періоду К. Уайнбергер нещодавно заявив у зв'язку з цим, що обман противника - річ природна, і додав: "Ви завжди працюєте на обман, ви завжди намагаєтеся ввести супротивника в оману, щоб бути впевненим, що реальна інформація йому невідома "».

У вас, читачу, не виникло аналогій? .. Якщо виникли, то їх можна підтвердити думкою чл.-кор. РАН Л. П. Феоктистова, висловлених саме з приводу «ядерної кулі »:« ... добре подана інформація на ділі виявилася вміло сфабрикованою фальшивкою ».

Ні, не годяться "ядерні сверхматеріали» в якості основи зброї XXI ст. Але чи можна виключити в недалекому майбутньому якийсь якісний прорив, який приведе до створення нових надпотужних систем зброї, таких, перед якими термоядерний зброя здасться іграшкою? Наука принципової заборони на створення таких систем не містить. Колись перехід від хімічної вибухівки до ядерної, тобто від фізики електронних оболонок атома до фізики атомного ядра, забезпечив звільнення в мільйони разів більшою енергії. Сучасна фізика вже дає досить ясні натяки на те, що вивчення внутрінуклонних, кваркової структур виводить нас на енергії, на кілька порядків перевищують і ядерні, хоча технічні способи їх приборкання поки навіть не проглядаються.

Ось тільки чи варто застосовувати ці чудові досягнення фізики для створення нових засобів знищення, відволікаючи такою діяльністю колосальні кошти від забезпечення благополуччя людей що живуть? Адже сучасне ядерну зброю - вже зброя абсолютна, і навіть існуючих його арсеналів достатньо, щоб знищити людську цивілізацію не один раз. Так навіщо ж нищити її сотні, тисячі разів? А щодо «всіх страхів світу» з приводу потрапляння високотехнологічного потужного зброї до рук екстремістів і терористів, то тут головну небезпеку представляють не складні високоефективні пристрої, а щодо примітивні, хоча і менш ефективні. До числа таких належать, наприклад, ядерні вибухові пристрої на основі урану-235. Але про це - у іншим разом.

Список літератури

Горбачов В.М. та ін Взаємодія випромінювань з ядрами важких елементів і поділ ядер. - М.: Атомиздат, 1976.

Популярна бібліотека хімічних елементів. - М.: Наука, 1983.

Феоктистов Л.П. З минулого в майбутнє. - Снежинськ, РФЯЦ ВНІІТФ, 1998.

Феоктистов Л.П. Фізичні основи ядерної бомби. - М.: МИФИ, 1999.