Armas de neutrones

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Un arma de neutrones  es un arma que afecta al objetivo con un haz de neutrones o una onda de neutrones. La implementación existente de armas de neutrones es un tipo de arma nuclear , en la que aumenta la proporción de energía de explosión , liberada en forma de radiación de neutrones (onda de neutrones) para destruir la mano de obra, las armas enemigas y la contaminación radiactiva del área con efectos dañinos limitados de la onda de choque y la radiación de luz . Debido a la rápida absorción de neutrones por la atmósfera, las municiones de neutrones de alto rendimiento son ineficaces. El poder de las ojivas de neutrones no suele superar unos pocos kilotones [1] de TNT equivalente y se clasifican como armas nucleares tácticas.

Tales armas de neutrones, como otras armas nucleares, son armas indiscriminadas de destrucción masiva .

Además, a largas distancias en la atmósfera, un arma de haz de neutrones, un cañón de neutrones, también será ineficaz .

El creador es Samuel Cohen (1921-2010), físico estadounidense, conocido precisamente como el "padre de la bomba de neutrones".

Historia

El trabajo sobre armas de neutrones en forma de bomba aérea , ojiva de cohete , proyectil de energía especial y otras opciones de implementación se ha llevado a cabo en varios países desde la década de 1950 (en los Estados Unidos y países de habla inglesa, por analogía con otros tipos de bombas de energía especiales, la bomba de neutrones se denominó bomba N para abreviar) [2] ), en varias áreas principales de investigación que eran de mayor interés para los militares: [3]

Los experimentos durante mucho tiempo no alcanzaron la etapa de producción de municiones de neutrones producidas en masa. Por primera vez , la tecnología para su producción se desarrolló en EE.UU. en la segunda mitad de la década de 1970 . Ahora Rusia , Francia y China también poseen la tecnología para la producción de tales armas .

Construcción

Bomba de neutrones

La carga de neutrones es estructuralmente una carga termonuclear de baja potencia y dos etapas (según el esquema de Teller-Ulam), en la que el flujo de neutrones emitido por la reacción de fusión nuclear de la segunda etapa se libera deliberadamente de la bomba de neutrones y no es absorbido por el material de la carcasa interna del cuerpo de la bomba común y el cuerpo de la segunda etapa. El níquel, el cromo y el tungsteno, que son "transparentes" a los neutrones, se utilizan como tales materiales. La liberación de neutrones, formados como resultado de una reacción termonuclear, puede salir libremente de la bomba, antes de la explosión física. Habiendo diseñado cuidadosamente la etapa termonuclear del arma, intentan obtener el máximo estallido de neutrones posible, minimizando la explosión en sí. Esto hace que el radio letal de la radiación de neutrones sea mayor que el radio de daño de otros factores en una explosión termonuclear tan pequeña. Dado que los neutrones desaparecen rápidamente del entorno, una explosión de este tipo sobre una columna enemiga mataría a las tripulaciones y abandonaría la zona sin daños significativos en la infraestructura, que podría volver a ocuparse rápidamente. Cuando se detona, explota una pequeña carga nuclear de fisión (la primera etapa o disparador), cuya energía se utiliza para comprimir radiativamente la segunda etapa e iniciar una reacción termonuclear . La mayor parte de la energía de la explosión de una bomba de neutrones se libera como resultado de una reacción de fusión provocada . El diseño de la carga explosiva es tal que hasta el 80 % de la energía de la explosión es la energía del flujo de neutrones rápidos , y solo el 20 % corresponde a los factores dañinos restantes ( onda de choque , pulso electromagnético , radiación de luz). Una bomba de neutrones requiere una gran cantidad de tritio para la segunda etapa termonuclear, estimada en 10 a 30 gramos frente a 3-4 gramos en promedio en una bomba termonuclear convencional o bomba de fisión mejorada (impulsada). El tritio es un isótopo radiactivo del hidrógeno con una vida media de 12,32 años. Esto hace que sea imposible almacenar estas armas durante mucho tiempo.

Pistola de neutrones

Esta subespecie de armas de neutrones es estructuralmente un generador de haces de neutrones dirigidos de alta energía. Presumiblemente, el cañón de neutrones es un generador de neutrones de alta potencia, que puede fabricarse según el principio del reactor o del acelerador (ambos principios son bien conocidos y ampliamente utilizados). En la versión "reactor", el cañón de neutrones es un reactor nuclear pulsado , donde la salida de neutrones es proporcionada por la reacción de fisión de un material fisionable sólido o líquido. En la versión "acelerador", los neutrones se producen bombardeando un objetivo que contiene hidrógeno (estamos hablando de isótopos de hidrógeno ) con un haz de partículas cargadas (que se pueden dispersar en un acelerador). Los neutrones se producen mediante una reacción conocida convencionalmente como reacción de fusión. También es posible diseñar un cañón de neutrones basado en la llamada cámara de foco de plasma.

Acción, características de la aplicación

Una poderosa corriente de neutrones rápidos es más débil retrasada por una armadura de metal ordinaria y penetra a través de los obstáculos con mucha más fuerza que los rayos X o la radiación gamma (sin mencionar la radiación alfa y beta ). En particular, la armadura homogénea de acero de 150 mm retiene hasta el 90 % de la radiación gamma y solo el 20 % de los neutrones rápidos [1] . Se creía que gracias a esto, las armas de neutrones son capaces de golpear a la mano de obra enemiga a una distancia considerable del epicentro de la explosión y en vehículos blindados, donde se brinda una protección confiable contra los factores dañinos de una explosión nuclear convencional . Esto explicaba el atractivo del uso en combate tanto de la bomba de neutrones como del cañón de neutrones.

En realidad, resultó que debido a la fuerte absorción y dispersión de neutrones en la atmósfera , el rango de destrucción por radiación de neutrones es pequeño en comparación con el rango de destrucción de objetivos desprotegidos por una onda de choque de una explosión de un nuclear convencional. carga de la misma potencia[1] . Por lo tanto, la fabricación de cargas de neutrones de alta potencia no es práctica: la radiación aún no llegará más lejos y se reducirán otros factores dañinos. Las municiones de neutrones realmente producidas tienen un rendimiento de no más de 1 kt. Socavar tales municiones crea una zona de destrucción por radiación de neutrones con un radio de aproximadamente 1,5 km (una persona sin protección recibirá una dosis de radiación potencialmente mortal a una distancia de 1350 m). Contrariamente a la creencia popular, una explosión de neutrones no deja ilesos los valores materiales: la zona de fuerte destrucción por una onda de choque para la misma carga de un kilotón tiene un radio de aproximadamente 1 km. Por la misma razón -absorción por la atmósfera- un cañón de neutrones en la atmósfera tampoco resulta ser de mayor alcance que un cañón de artillería de potencia de impacto de objetivo comparable.

Pero en el espacio, la situación es diferente: en un espacio sin atmósfera, nada impide que el flujo de neutrones se propague tanto como sea físicamente posible. Como resultado, en el espacio, el uso de combate de bombas de neutrones de alto rendimiento y pistolas de neutrones ya está justificado. Además, las pistolas de neutrones pueden resultar más demandadas en una guerra espacial. (La densidad del flujo de neutrones emitidos por una explosión cósmica de una bomba de neutrones es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde el centro de la explosión, mientras que es posible generar un alcance suficientemente estrecho y, por lo tanto, suficientemente largo). haz de neutrones con un cañón de neutrones).

El efecto dañino de las armas de neutrones sobre los equipos se debe a la interacción de los neutrones con los materiales estructurales y los equipos electrónicos, lo que da lugar a la aparición de radiactividad inducida y, en consecuencia, a un mal funcionamiento. En los objetos biológicos, bajo la influencia de un flujo de neutrones, se produce la ionización del tejido vivo, lo que provoca la interrupción de la actividad vital de los sistemas individuales y del organismo en su conjunto, el desarrollo de la enfermedad por radiación . Las personas se ven afectadas tanto por la propia radiación de neutrones como por la radiación inducida. Se pueden formar fuentes de radiactividad potentes y de larga duración en equipos y objetos bajo la influencia de un flujo de neutrones, lo que lleva a la derrota de personas durante mucho tiempo después de la exposición a un arma de neutrones (por ejemplo, una explosión de una bomba de neutrones) . En tierra, la radiactividad inducida es peligrosa para la salud humana desde varias horas hasta varios días [1] .

Los materiales que contienen hidrógeno tienen las propiedades protectoras más fuertes (por ejemplo: agua, parafina, polietileno, polipropileno, etc. [4] ). Por razones estructurales y económicas, la protección a menudo está hecha de hormigón, suelo húmedo: 250-350 mm de estos materiales debilitan el flujo de neutrones rápidos en 10 veces, y 500 mm, hasta 100 veces [1] , por lo tanto, las fortificaciones estacionarias proporcionan protección confiable contra armas nucleares convencionales y de neutrones y pistolas de neutrones.

Armas de neutrones en defensa antimisiles

Un aspecto de la aplicación de las armas de neutrones se ha convertido en la defensa antimisiles . En las décadas de 1960 y 1970, la única forma confiable de derribar una ojiva de un misil balístico entrante era usar antimisiles con ojivas nucleares. Pero cuando se intercepta en el vacío en la parte transatmosférica de la trayectoria, factores tan dañinos como una onda de choque no funcionan, y la nube de plasma de la explosión en sí es peligrosa solo dentro de un radio relativamente pequeño desde el epicentro.

El uso de cargas de neutrones permitió aumentar efectivamente el radio de destrucción de la ojiva nuclear del antimisil. Durante la detonación de la ojiva de neutrones del misil interceptor, el flujo de neutrones penetró en la ojiva enemiga, provocando una reacción en cadena en la sustancia fisionable sin alcanzar la masa crítica - el llamado "zilch" nuclear ( fizzle en inglés  ) [5] , destruyendo la ojiva.

La carga de neutrones más poderosa jamás probada fue la ojiva W-71 de 5 megatones del misil interceptor estadounidense LIM-49A Spartan . Sin embargo, un poderoso destello de radiación de rayos X suaves resultó ser un factor dañino mucho más efectivo. Al golpear el cuerpo de una ojiva enemiga, los poderosos rayos X calentaron instantáneamente el material del cuerpo hasta la vaporización, lo que condujo a una explosión ablativa (expansión similar a la explosiva del material evaporado) y la destrucción completa de la ojiva. Para aumentar la salida de rayos X, la capa interna de la ojiva estaba hecha de oro.

Además, a fines de la década de 1960, se consideró razonable complementar los antimisiles de largo alcance con otra capa de defensa intraatmosférica de antimisiles de pequeño alcance diseñados para interceptar objetivos a altitudes de 1.500 a 30.000 metros. La ventaja de la intercepción atmosférica era que los señuelos y las láminas, que dificultaban la detección de una ojiva en el espacio, se identificaban fácilmente durante la entrada a la atmósfera. Dichos misiles interceptores operaban muy cerca del objeto protegido, donde a menudo sería indeseable utilizar armas nucleares tradicionales que forman una poderosa onda de choque. Por lo tanto, el misil Sprint llevaba una ojiva de neutrones W-66 de la clase kilotón.

Defensa

Las municiones de neutrones se desarrollaron en las décadas de 1960 y 1970 , principalmente para aumentar la efectividad de golpear objetivos blindados y mano de obra protegida por armaduras y refugios simples. Los vehículos blindados de la década de 1960, diseñados con la posibilidad de utilizar armas nucleares en el campo de batalla, son extremadamente resistentes a todos sus factores dañinos.

Naturalmente, después de la aparición de informes sobre el desarrollo de armas de neutrones, también comenzaron a desarrollarse métodos de protección contra ella. Se han desarrollado nuevos tipos de blindaje que ya son capaces de proteger el equipo y su tripulación de un flujo de neutrones. Para ello, se añaden al blindaje láminas con un alto contenido de boro , que es un buen absorbente de neutrones (por la misma razón, el boro es uno de los principales materiales estructurales de las barras absorbentes de neutrones de los reactores), y se fabrica el blindaje. multicapa, incluyendo elementos de uranio empobrecido . Además, la composición de la armadura se selecciona de modo que no contenga elementos químicos que produzcan una fuerte radiactividad inducida bajo la acción de la radiación de neutrones.

Es muy posible que dicha protección también sea eficaz contra los cañones de neutrones actualmente existentes en proyectos y prototipos , que también utilizan flujos de neutrones de alta energía.

Armas de neutrones y política

El peligro de las armas de neutrones en forma de bombas de neutrones, así como de las armas nucleares de pequeño y ultra bajo rendimiento en general, no radica tanto en la posibilidad de destrucción masiva de personas (esto lo pueden hacer muchos otros, incluso a largo plazo). -tipos de armas de destrucción masiva existentes y más eficaces para este fin ), sino en desdibujar la línea entre la guerra nuclear y la convencional cuando se utiliza. Por lo tanto, varias resoluciones de la Asamblea General de la ONU señalan las peligrosas consecuencias del surgimiento de una nueva variedad de armas de destrucción masiva, los dispositivos explosivos de neutrones, y exigen su prohibición.

Por el contrario, un cañón de neutrones, siendo físicamente otra subespecie de un arma de neutrones, también es un tipo de arma de rayos , y como cualquier arma de rayos, un cañón de neutrones combinará el poder y la selectividad del efecto dañino y no será un arma. de destrucción masiva.

Un ejemplo de los efectos de una explosión de carga de neutrones a varias distancias

La acción de una explosión aérea de una carga de neutrones con una potencia de 1 kt a una altura de ~ 150 m
Distancia
[
#1]
Presión

[#2]
Radiación

[#3]
Protección de hormigón
[#4]
Protección del suelo
[#4]
notas
0 metros ~10 8 MPa [1] El final de la reacción, el comienzo de la expansión de la sustancia bomba. Debido a las características de diseño de la carga, una parte importante de la energía de la explosión se libera en forma de radiación de neutrones .
desde el centro ~50 m 0,7 MPa n 10 5 Gy ~2-2,5m ~3-3,5m Límite de una esfera luminosa ~100 m de diámetro [3], tiempo de brillo aprox. 0,2 s
epicentro 100 m 0,2 MPa ~35 000 Gy 1,65 metros 2,3 metros epicentro de la explosión. Una persona en un refugio ordinario significa la muerte o una enfermedad por radiación extremadamente grave [1, 7]. Destrucción de refugios diseñados para 100 kPa [7].
170 metros 0,15 MPa Daño severo a los tanques [4].
300 metros 0,1 MPa 5000 gramos 1,32 metros 1,85 metros La persona en el refugio tiene una enfermedad por radiación de leve a grave [1, 7].
340 metros 0,07MPa Incendios forestales [4].
430 metros 0,03MPa 1200gr 1,12 metros 1,6 metros El hombre es "muerte bajo la viga". Daño severo a las estructuras [4].
500 metros 1000 gramos 1,09 metros 1,5 metros Una persona muere a causa de la radiación inmediatamente ("bajo el haz") o después de unos minutos.
550 metros 0,028 MPa Daño medio a las estructuras [4].
700 metros 150gr 0,9 metros 1,15 metros La muerte de una persona por radiación en pocas horas.
760 metros ~0,02MPa 80 gramos 0,8 metros 1m
880 metros 0,014 MPa Daño medio a los árboles [4].
910 metros 30 gramos 0,65 metros 0,7 metros La persona muere a los pocos días; el tratamiento es la reducción del sufrimiento .
1000 metros 20 gramos 0,6 metros 0,65 metros Los vasos de los dispositivos están pintados en color marrón oscuro.
1200m ~0,01MPa 6,5-8,5 Gy 0,5 metros 0,6 metros Enfermedad por radiación extremadamente grave; hasta el 90% de las víctimas mueren [6, 7].
1500m 2 gramos 0,3 metros 0,45 metros Enfermedad por radiación promedio; hasta el 80% muere [6], con tratamiento hasta el 50% [4].
1650 m 1 gramo 0,2 metros 0,3 metros Enfermedad por radiación leve [7]. Sin tratamiento, hasta el 50% puede morir [4].
1800m ~0,005 MPa 0,75 Gy 0,1 metros Cambios de radiación en la sangre [4].
2000 metros 0,15 Gy La dosis puede ser peligrosa para un paciente con leucemia [4].
Distancia
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#1]
Presión

[#2]
Radiación

[#3]
Protección de hormigón
[#4]
Protección del suelo
[#4]
notas
notas
  1. 1 2 La distancia en las dos primeras líneas desde el centro de la explosión, luego la distancia desde el epicentro de la explosión.
  2. 1 2 El exceso de presión de la materia en el frente de la onda de choque incidente en megapascales (MPa) , calculado de acuerdo con los datos para una explosión con una potencia de 1 kt a una altura de 190 m [8] (p. 13 ) utilizando la fórmula de similitud de los parámetros de la onda de choque para varias potencias de carga ( P. 10 ibíd.), teniendo en cuenta que, en términos de la onda de choque, una munición de neutrones con una potencia de 1 kt equivale aproximadamente a un 0,5 kt nuclear convencional [5]:
    R 1 / R 2 = (q 1 / q 2 ) 1/3 ,
    donde R 1 y R 2 - distancias a las que se observará la misma presión de la onda de choque;
    q 1 y q 2 son las potencias de las cargas comparadas.
  3. 1 2 Dosis de radiación total de neutrones y rayos gamma en grises (Gy) .
  4. 1 2 3 4 Protección por separado del hormigón denso ordinario o de la tierra seca; se refiere a una capa de sustancia en el techo de una estructura enterrada de hormigón o de madera y tierra, necesaria para reducir la dosis externa de radiación a la dosis considerada aceptable en el refugio de 50 Roentgen = 0,5 Gy.
Al compilar la tabla, se utilizó la siguiente literatura: 1. Seguridad de vida. Protección de la población y los territorios en situaciones de emergencia: un libro de texto para empleados. más alto libro de texto instituciones / [Ya. R. Veshnyakov y otros] - M .: Ed. Centro "Academia", 2007. - S. 133-138. - ISBN 978-5-7695-3392-1 . 2. Gran Enciclopedia Soviética. - 3ra ed. - M. : "Enciclopedia soviética", 1978. - T. 30. 3. Acción de las armas nucleares. Por. De inglés. - M.: Editorial Militar , 1965. 4. Ivanov, G. Armas de neutrones // Revisión militar extranjera. - 1982. - Nº 12. - S. 50 - 54. 5. Protección contra armas de destrucción masiva. - M.: Editorial Militar, 1989. 6. V. F. Kozlov, Libro de referencia sobre seguridad radiológica. -M., 1987. 7. Mirgorodsky, V. R. Seguridad de la vida: un curso de conferencias / ed. N. N. Pakhomova. - M.: Editorial de MGUP, 2001. - Sección III. Protección de objetos impresos en situaciones de emergencia. 8. Refugios de protección civil. Diseños y cálculo / V. A. Kotlyarevsky, V. I. Ganushkin, A. A. Kostin y otros; edición V. A. Kotlyarevsky. - M.: Stroyizdat, 1989. - ISBN 5-274-00515-2 .

Notas

  1. 1 2 3 4 5 Fundamentos del combate moderno de armas combinadas
  2. Por ejemplo, "bomba atómica" - bomba A ("A" de Atomic ), "bomba de hidrógeno" - bomba H ("H" de Hydrogen ), etc.
  3. Mann, Martín . Accidente estadounidense.-Programa arma nuclear decisiva: La bomba de rayos de la muerte . // Ciencia popular . - Enero 1962. - Vol. 180 - núm. 1 - págs. 90-91, 208.
  4. Protección del cuerpo contra las radiaciones ionizantes
  5. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30267958

Enlaces