Qual è la più piccola bomba atomica che può essere realizzata?

Minimo contenuto di massa

La massa minima assoluta possibile per una bomba è determinata dalla più piccola massa critica che produrrà una resa significativa. Poiché la massa critica per il plutonio in fase alfa è di 10,5 kg, e un 20-25% in più di massa è necessario per fare un'esplosione significativa, questo implica 13 kg circa. Un sottile riflettore di berillio ridurrà questo, ma l'alto esplosivo necessario e l'imballaggio aggiungeranno massa, quindi il vero minimo assoluto probabilmente si trova nell'intervallo di 10-15 kg.

La testata W54 usata nel Davy Crockett aveva una massa minima di circa 23 kg, e aveva rese che andavano da 10 tonnellate fino a 1 kt in varie modalità (probabilmente ottenute variando il contenuto fissile). La testata era fondamentalmente a forma di uovo con l'asse minore di 27,3 cm e un asse maggiore di 40 cm. Il W-54 probabilmente rappresenta un diametro quasi minimo per un dispositivo di implosione sferico (gli Stati Uniti hanno comunque condotto test di un sistema di implosione di 25,4 cm).

I dispositivi di prova per questo progetto sparati nella fase II di Hardtack (colpi Hamilton e Humboldt il 15 ottobre e 29 ottobre 1958) pesavano solo 16 kg, impressionantemente vicino alla massa minima stimata sopra. Questi dispositivi erano di 28 cm per 30 cm, Humboldt ha usato PBX-9404 come esplosivo.

Contenuto minimo di Fissile

L'approccio contrastante per minimizzare le dimensioni è quello di fare una piccola esplosione nel modo più efficiente possibile. Questo significa applicare gli stessi principi della progettazione ad alta efficienza, ma semplicemente ridurre la quantità di materiale fissile per ridurre la resa. La massa del sistema di implosione, e il tamper/riflettore in questo caso risulterà in una maggiore massa e volume complessivi, anche se il peso del materiale fissile è ridotto.

Utilizzando un design avanzato della piastra volante è possibile comprimere una massa di plutonio di 1 kg sufficientemente per produrre una resa nell'ordine delle 100 tonnellate. Questo design ha un'importante implicazione sul tipo di materiale fissile che può essere usato. L'alta compressione implica tempi di inserimento veloci, mentre la bassa massa implica un basso contenuto di Pu-240. Preso insieme questo significa che un contenuto di Pu-240 molto più alto del normale plutonio per armi potrebbe essere usato in questo tipo di progetto senza influenzare le prestazioni. Infatti il plutonio ordinario di grado reattore sarebbe efficace quanto il materiale di grado militare per questo uso. La fusione potrebbe produrre rese superiori a 1 kt con questo sistema.

4.2 Progetti di armi a fissione

Dimensioni pratiche minime dell'arma

Qualcosa di simile alla nostra testata W54 vista qui:

Nomina la Davy Crockett. Il sistema d'arma M-28 o M-29 Davy Crockett era il cannone nucleare tattico senza rinculo (a canna liscia) per sparare il proiettile nucleare M-388 che fu schierato dagli Stati Uniti durante la guerra fredda. Era uno dei più piccoli sistemi di armi nucleari mai costruiti, con una resa tra le 10 e le 20 tonnellate equivalenti di TNT (40-80 gigajoule).

Versioni della testata W54 furono usate anche nel progetto Special Atomic Demolition Munition e nel 1) AIM-26A Falcon. 2) Mk-54 (Davy Crockett) - resa di 10 o 20 tonnellate, testata Davy Crockett Gun. 3) Mk-54 (SADM) - resa variabile da 10 tonnellate a 1 chilotone, dispositivo speciale di demolizione atomica. 4) W-54 - resa di 250 tonnellate, testata per il missile aria-aria AIM-26 Falcon.

Tutte e quattro le varianti condividono lo stesso nucleo di base: un sistema nucleare che è 10,75 pollici (273 mm) di diametro, circa 15,7 pollici (400 mm) di lunghezza, e pesa circa o poco più di 50 libbre (23 kg).[2]

Il nucleo del W54, basato sulle illustrazioni disponibili del Training Manual (in particolare del Davy Crockett) era un dispositivo sferico di 10,75 pollici di diametro più il modulo Safe-Arm ed Electronics nel cono di coda con spoletta a tempo e una spoletta a contatto nel naso. La migliore interpolazione fotografica che corrisponde alle sue dimensioni esterne è una sezione cilindrica centrale di 11 pollici di diametro e 5 pollici di lunghezza, con naso emisferico di circa 5,5 pollici di raggio e cono di coda conico. Altre immagini mostrano un naso ellittico di 5 pollici minori per 5,5 pollici sull'asse maggiore, con una coda ellittica tronca di 5 pollici minori per 21,5 pollici. Quattro pinne estendono la lunghezza complessiva a 31", con una proiezione centrale da emisferica a cilindrica che serve a unire la bomba al pistone-spigot che viene caricato nella canna di lancio.

Come funzionano le bombe nucleari?