«Ядерные сверхматериалы»: судьба неслучайных мифов

А.Б.Колдобский, МИФИ, г.Москва

Чем мощнее оружие, чем более непонятны для большинства людей базовые физические принципы его действия, чем больший общественный и политический резонанс имеют реальные или надуманные опасения относительно возможностей его несанкционированного создания и/или использования, тем сильнее оно обрастает мифами и легендами. Ядерное оружие – яркий тому пример. Оружия мощнее вообще не существует, угроза его попадания в руки «плохих парней» принадлежит к числу главных страшилок современного мира, а массовая физико-техническая некомпетентность вызывает к жизни удивительные небылицы, часто представляемые СМИ в контексте чуть ли не оружия нового тысячелетия.

Миф первый: красная ртуть - невежество в эпоху «первоначального накопления». Первые публикации о «ядерном сверхматериале», якобы позволяющем собрать ядерный боеприпас размером чуть ли не с апельсин, появились во второй половине 80-х гг., к началу 90-х они просто заполонили страницы и экраны как отечественных, так и западных СМИ, и, что удивительно (на первый взгляд), в сочинении этих легенд принимали участие видные западные ученые (в частности проф. С.Коэн). Ничуть не меньшее число статей описывало совершенно безумные сделки, политические и экономические скандалы и иные невероятные, порой драматические истории, связанные с красной ртутью. В грандиозную аферу по международной торговле якобы производимой на «секретных заводах Средмаша» красной ртутью по цене 300–400 тыс долл. за килограмм в 1992 г. были вовлечены высшие государственные лица России того времени (вспомним нашумевшее дело концерна «Промэкология»).

Сведения о «контрабандно вывезенной» из России красной ртути (вещества RM 20/20) то в виде сверхплотного материала невиданной плотности (более 22 г/см3), то «высокорадиоактивного препарата, исключающего таможенную проверку» и т.д., множились, как кролики, вплоть до примерно 1994 г., когда началось отрезвление. Стало известно, что «контрабандный товар» на поверку оказывался то ртутной амальгамой золота, то обычной ртутью с подмешанным в нее молотым кирпичом (!), то препаратом высокорадиоактивного, но тем не менее вполне банального цезия-137 и т.п. Выяснилось также, что тогдашний руководитель Минатома России академик В.Михайлов (один из ведущих конструкторов советского и российского ядерного оружия) не имеет представления не только о ее производстве, но и о ней самой: «Министерство … сообщает, что указанный продукт [красная ртуть. – А.К.] на подведомственных предприятиях и в организациях не производился, не производится и специалистам атомной промышленности как таковой не известен». По поводу же создания «бомбы-апельсина» реакция Минобороны России была краткой, но категоричной: «…полный абсурд, даже комментировать стыдно». Высказались и специалисты РНЦ «Курчатовский институт»: «…увидеть ее, “пощупать” еще никому не удавалось, потому что вещества с такими характеристиками не существует в природе…»

Кремневое ружье было изобретено Леонардо да Винчи в конце XV в. (1480–90 гг.)

С точки зрения физика-ядерщика, все разговоры и слухи о «красной ртути» – полная и бесповоротная чушь. Не вдаваясь в профессиональные тонкости, хотел бы обратить внимание на два вида явлений и событий: неизвестные на нынешней стадии развития естествознания либо невозможные на современном технологическом уровне, с одной стороны, и невозможные в принципе как противоречащие основным законам природы, с другой. Использование в качестве ядерной взрывчатки веществ тяжелее лития, но легче урана (ртути и ее соединений любого цвета в том числе) устойчиво относится именно ко второй категории – оно ничуть не более реально, чем, например, падение яблока не вниз, а вверх, или бесперебойная работа вечного двигателя. Добавление же каких-либо ртутных соединений к «нормальным» ядерным материалам (урану, плутонию) никоим образом не улучшает, а, напротив, резко ухудшает их функциональные свойства.

Откуда же «растут уши» упомянутой выше информационной свистопляски? К сожалению, это уже не физика. Такие легенды возникают отнюдь не на пустом месте, была бы конкретная заинтересованность, а она проглядывается достаточно отчетливо. Рождение этого мифа совпало по времени с «этапом первоначального накопления» в новой истории российского капитализма, которому сопутствовали и иные, не менее масштабные коммерческие аферы. Сонмища только что появившихся «коммерческих структур» были готовы «впарить» легковерному покупателю (в том числе и на Западе) под видом «супервзрывчатки» прошлогодний и даже позапрошлогодний снег, организовав попутно «рекламную кампанию». Нельзя также не заметить удивительно точного совпадения по времени «краснортутной» кампании и яростных атак на российскую атомную промышленность, направленных как минимум на постановку под «международный» (а по существу, западный) контроль российского военно-ядерного комплекса как «опасного источника мировой угрозы» и «сочного пастбища для ядерных террористов». Ну как не вспомнить в этой связи Маяковского с его объяснением механизма зажигания звезд!..

Миф второй: калифорниевые пули. Легенда о красной ртути, вспыхнув метеором, быстро сошла на нет. Да иначе и быть не могло, ведь в ее физической основе лежало даже не физическое заблуждение, не ложная научная концепция (как, например, в проектах «вечного двигателя», чем и объясняется их удивительная живучесть), а пустота. Подобно тыняновскому поручику Киже, этот миф «фигуры не имеет».

А вот миф совсем иного рода. Во-первых, он гораздо старше. Еще в 70-х гг. попадались публикации, где взахлеб обсуждались подвиги, которые будут совершать в недалеком будущем на полях сражений спецподразделения, вооруженные «микроскопическими» ядерными боеприпасами массой порядка 100 г на основе далекого трансурана калифорния. Во-вторых, он живучее: подобные публикации приходится встречать и в наши дни. Наконец, в-третьих, он имеет в первооснове вполне разумные физические аргументы - ядерные свойства тяжелых трансуранов.

Действительно, эффективность ядерного материала как боеприпаса деления во многом определяется, во-первых, сечением деления (вероятностью захвата нейтрона с последующим развалом тяжелого ядра на два осколка с вылетом вторичных нейтронов) и, во-вторых, количеством этих вторичных нейтронов на акт деления. И вот эти ядерные константы для тяжелых трансуранов очень хороши. Так, если мы примем сечение деления для наиболее известного ядерного материала, урана-235, за 1, то для плутония-239 она будет равна 1,28, а для калифорния-249 – 2,9, для кюрия-245 – 3,5, для калифорния-251 – аж 6,9! Подобная же картина и для количества вторичных нейтронов на деление – соответственно 1, 1,17; 1,59; 1,69 и 1,91. При этом из всех трансуранов только эти три нуклида сочетают пригодные для ядерного оружия нейтронно-физические характеристики с относительной ядерной стабильностью: их периоды полураспада равны 8530, 350 и 900 лет соответственно. (Другие трансураны либо делятся плохо, либо распадаются быстро.)

Казалось бы, даешь полки и батальоны, вооруженные АКМ с калифорниевыми пулями! Но… гладко было на бумаге. Калифорний-249 и тем более калифорний-251 отпали на самом начальном этапе инженерной проработки вопроса. Дело в том, что технические трудности при наработке весовых количеств трансуранов, в общем, лавинообразно нарастают с удалением от урановой области. Например, отношение нарабатываемых в промышленном реакторе количеств плутония-239 и калифорния-249 составляет 105–106, т.е. на тонну плутония в облученном топливе реактора нарабатывается лишь несколько граммов калифорния-249 (а калифорния-251 – еще меньше). С учетом же неминуемых огромных затрат на выделение чистого материала становится понятным, почему суммарные мировые запасы калифорния-249 заведомо меньше, чем требуется для изготовления из него хотя бы одной пули, а о калифорнии-251 и говорить нечего. Да и как конструировать эту пулю, ясно не вполне: малые в сравнении с ураном или плутонием периоды полураспада рассматриваемых изотопов калифорния вызвали бы столь значительное тепловыделение в активной части заряда, что известные компоновочные схемы наверняка не годились бы.

А вот с кюрием-245 дело обстояло несколько иначе - его было наработано существенно больше, хотя это влетело в немалую копейку. Эти исследования были во многом инициированы ажиотажными слухами и «утечками» из США, что наводит на определенные размышления, но о них позже. Наработанные количества кюрия-245 позволили надежно определить не только его ядерные константы, но и макроскопические свойства. Тогда-то и выяснился главный недостаток кюрия как ядерной взрывчатки – довольно низкая плотность (около 13 г/см3 вместо 18,3 у урана и 19,6 – у плутония). Хорошо известно, что критическая масса ядерной взрывчатки обратно пропорциональна квадрату плотности, так что почти весь «выигрыш» кюрия у плутония по совокупности нейтронно-физических констант обесценивается его «проигрышем» по плотности. При этом кюрий намного дороже плутония, обладает высокой собственной радиоактивностью (откуда снова проблемы тепловыделения, а также сборки и обращения с боеприпасом) и имеет неприятных и трудноотделимых от основного материала «балластных» соседей, играющих в данном случае ту же роль, что плутоний-240 для плутония-239. Это – кюрий-242 и кюрий-244. Мало того, что они плохо делятся, обусловленный ими нейтронный фон за счет интенсивного спонтанного деления до предела усложняет и без того непростое проектирование и изготовление гипотетического кюриевого боеприпаса.

Спрашивается, а зачем тогда огород городили? Перед нами пример полузнания, которое пытаются применить там, где нужно знание полное. А так поступать в обращении с высокими (или высочайшими, как современное ядерное оружие) технологиями нельзя. Интересен, однако, генезис этого мифа. Автор склонен согласиться с теми специалистами, которые считают упомянутую выше «трансурановую» шумиху и «информационные утечки», пришедшие из-за океана, отнюдь не случайными. Надо отдавать себе отчет в том, что отвлечение усилий (а тем более значительных) возможного противника на разработку заведомо тупиковой ветви развития систем оружия является серьезным успехом для страны-инициатора. Идеализму и прекраснодушию в таких делах решительно не место, как и излишней доверчивости. Чтобы проиллюстрировать эту мысль, вспомним о «стратегической оборонной инициативе» Р.Рейгана, техническая нереалистичность большинства ключевых элементов которой была ясна специалистам практически с самого начала. Именно в отношении этой «инициативы» спустя некоторое время стало известно, что в основе своей она преследовала совсем иные цели. Вот что пишет Первый конструктор советского ядерного оружия, академик Ю.Б.Харитон: «Только теперь [в начале 90-х гг. – А.К.] появились признания высокопоставленных долностных лиц США, что СОИ была сознательно запущенной грандиозной дезинформацией. Целью ее было склонить нашу страну к бессмысленным затратам в десятки миллионов долларов. Министр обороны США того периода К.Уайнбергер недавно заявил в связи с этим, что обман противника – вещь естественная, и добавил: “Вы всегда работаете на обман, вы всегда стараетесь ввести противника в заблуждение, чтобы быть уверенным, что реальная информация ему неизвестна”».