BROŃ JĄDROWA::.
Możliwość uzyskania przez terrorystów broni jądrowej niepokoiła opinię publiczną już od późnych lat sześćdziesiątych, kiedy to poziom międzynarodowego terroryzmu osiągnął apogeum. Rozważano wiele różnych scenariuszy, które tylko uprawdopodobniły te obawy. Sprawdzano, sprzedaż jakich materiałów powinna być kontrolowana, jakie umiejętności muszą posiąść ludzie, chcący zbudować głowicę jądrową, czy wreszcie kto wypożycza z bibliotek książki dotyczące tej problematyki. Z czasem jasne stało się, że budowa bomby nuklearnej nie jest już żadną tajemnicą i jedynie brak dostępu do materiałów rozszczepialnych oraz zaawansowanych technologii może uniemożliwić terrorystom uzyskanie dostępu do najgroźniejszej broni XX wieku. Lata dziewięćdziesiąte przyniosły jednak poważne zagrożenie tej polityce - wraz z upadkiem Zwišzku Radzieckiego nastał kryzys armii a wraz z nim kryzys wojsk jądrowych. Otworzyła się niebywała szansa dla wszelkich grup terrorystycznych - możliwość kradzieży lub kupna gotowej głowicy nuklearnej. Dodatkowo oliwy do ognia dolały doniesienia o zaginionych "walizkach jądrowych" - niewielkich bombach nuklearnych o małej sile wybuchu, które mogły być bez problemu przenoszone przez jedną osobę.
.::Możliwości samodzielnej budowy bomby::.
Nie ulega wątpliwości, że broń atomowa budowana na potrzeby terrorystów charakteryzowałaby się innymi cechami niż typowe konstrukcje. Przede wszystkim ceniono by możliwie małe rozmiary i łatwość budowy oraz wykorzystanie bardziej dostępnych materiałów. Przyjąć można, że pożądane cechy takiej broni to:
1.Dysponowanie ładunkiem rzędu kiloton.
2.Możliwość wykonania z plutonu niskiej jakości (stosowanego w reaktorach), być może nawet z nieoczyszczonego paliwa reaktorowego.
3.Możliwość zmontowania przez pojedynczą osobę w ciągu kilku tygodni z powszechnie dostępnych materiałów (zakładając, że materiał rozszczepialny został już zabezpieczony).
4.Wystarczająco małe rozmiary, aby można ją było transportować samochodem. Powyższe cechy są prawdziwe po spełnieniu odpowiednich wymagań. Część z nich nie współgra z sobą (np. duża siła wybuchu i mały rozmiar bomby), inne zupełnie się wykluczają (np. duża siła wybuchu i nieoczyszczone paliwo reaktorowe). Wydaje się mało prawdopodobne, aby w danym przypadku udało się spełnić jednocześnie więcej niż dwa warunki. Przy ocenie zagrożenia ze strony terrorystów konieczne jest udzielenie odpowiedzi na pytania: jakie technologie są dla nich użyteczne? Jakie rodzaje broni są szczególnie niebezpieczne? Podstawowym czynnikiem w ocenie niebezpieczeństwa jest rodzaj dostępnego materiału rozszczepialnego oraz jego ilość. W przypadku grupy terrorystycznej problemem jest uzyskanie w ogóle jakiegokolwiek materiału rozszczepialnego - wydaje się mało prawdopodobne, aby organizacja taka miała jakikolwiek wybór co do jego jakości. Państwa byłego Związku Radzieckiego stały się dobrym źródłem substancji rozszczepialnych. Jakość tego materiału nie była wystarczająca do budowy bomby, jednak jego ilość stanowi już wystarczający powód do zmartwień. Obecnie najbardziej palącym problemem jest paliwo jądrowe będące w posiadaniu rosyjskiej marynarki. Paliwo to jest bowiem bardzo wysoko wzbogaconym uranem (lepsza jakość niż uran do celów militarnych), a jego zabezpieczenie w wielu magazynach jest niewystarczające. Pozostaje mieć nadzieje, że w najbliższej przyszłości poradzieckie arsenały zaczną być właściwie chronione i w ten sposób zminimalizowane zostanie ryzyko sprzedaży uranu dla terrorystów. W dalszej perspektywie poważne ryzyko stanowi dostępność plutonu poprzez komercyjne zakłady reprodukcji paliwa MOX (Mixed Oxide - mieszanka dwutlenków uranu i plutonu). Obecnie ponad sto ton tego pierwiastka zostało w ten sposób odseparowanych - jest to ilość, która wkrótce może przekroczyć poziom światowej produkcji plutonu wojskowego. Materiał ten jest przechowywany w wielu państwach, z czego nie wszystkie są tak samo zainteresowane odpowiednim jego zabezpieczeniem. Oczywiście najbardziej niebezpieczna jest możliwość uzyskania przez terrorystów dostępu do uranu o jakości wojskowej. Z uwagi na niski poziom emisji neutronów, nie potrzeba wtedy stosowania zaawansowanej techniki, aby zapewnić wysoką sprawność reakcji rozszczepienia i w ten sposób zagwarantować dużą siłę wybuchu. Urządzenie zbudowane z 40 kg uranu wzbogaconego do 93.5% U-235, wraz z 10 cm karbidowo-wolframowym reflektorem może osiągnąć siłę wybuchu powyżej 10 kt. Należy przy tym zauważyć, że czas gwarantujący 50% szansę całkowitego połączenia ładunków przed detonacją (zakładając, że bomba będzie skonstruowana w technice "działa") wynosi aż 48 milisekund. Wynik taki można uzyskać poprzez zrzucenie rdzenia z wysokości 4.4 metra, dzięki czemu uzyska się wystarczającą prędkość 9 m/s. Jeżeli zaś zamiast siły grawitacji do połączenia ładunków użyje się np. moździerza bez problemu można osiągnąć prędkość 100 m/s. Broń typu działo w której jako materiał rozszczepialny zastosuje się pluton nie jest jednak dużym zmartwieniem. Taka bomba może wytworzyć wybuch rzędu kilku ton, zatem zniszczenia nie będą znacząco większe niż te, jakie można uzyskać poprzez detonacje materiałów konwencjonalnych. Aby uzyskać większe ładunki głowic jądrowych, konieczne jest skorzystanie ze znacznie bardziej skomplikowanej technologii implozji. Podstawowym warunkiem budowy broni implozyjnej jest posiadanie dużej ilości wysokiej klasy materiałów wybuchowych - jeżeli projekt głowicy nie jest bardzo zaawansowany, potrzebnych może być nawet kilkaset kilogramów. Wydaje się, że obecnie jak i w najbliższej przyszłości najbardziej prawdopodobny wydaje się dostęp grup terrorystycznych do plutonu o niskiej jakości (paliwo reaktorowe). Biorąc pod uwagę zmienny poziom samoczynnych rozszczepień w tym materiale oraz ograniczone możliwości techniczne szybkiego połączenia do masy nadkrytycznej, powstaje bardzo wysokie ryzyko predetonacji. W takim przypadku krytyczną rolę odgrywa czas wstawienia rdzenia. W przypadku techniki łączenia przez wstawianie (działo) zawsze wartość s (gęstość wydrążonej kuli przed połączeniem do gęstości masy krytycznej) jest bardzo mała - innymi słowy różnica pomiędzy gęstościami jest niewielka i co za tym idzie jeżeli połączenie nie zajdzie odpowiednio szybko nastąpi predetonacja (masa krytyczna zostanie osiągnięta przed pełnym wstawieniem rdzenia). Jeżeli jednak zapewni się odpowiednio mały czas wstrzeliwania rdzenia można uzyskać ładunek rzędów setek ton. Wbrew niektórym publikacjom wydaje się nieprawdopodobne, aby grupie terrorystycznej udało się skonstruować prawdziwy system sferycznej implozji. Zaprojektowanie i wykonanie odpowiedniego systemu soczewek jest zadaniem zbyt skomplikowanym. Należy jednak pamiętać, że aby uzyskać niski stopień kompresji rdzenia nie trzeba sięgać po system sferyczny. Rozważmy jednowymiarowy (implozja liniowa), dwuwymiarowy (implozja cylindryczna) oraz trójwymiarowy (implozja sferyczna) system implozyjny. Jeżeli delta będzie oznaczała zmianę rozmiarów rdzenia (tj. promienia lub długości) wzdłuż n-wymiarowej (1,2 lub 3) osi kompresji, to stopień kompresji C wyrazić można wzorem: C = (r0/(r0 - delta))n Przy niewielkim stopniu kompresji, równanie można także zapisać w postaci: C = n*(delta/r0) + 1 Jak więc widać w tym przypadku stopień kompresji jest wprost proporcjonalny do zmiany (redukcji) rozmiarów rdzenia delta oraz liczby osi kompresji n. Zakładając, że delta jest dla danej bomby stałe, łatwo zauważyć, że szybkość kompresji materiału w przypadku implozji sferycznej (n=3) jest trzykrotnie szybsza niż w przypadku implozji liniowej (n=1), jednak tylko 50% szybsza w przypadku implozji cylindrycznej (n=2). Różnice te są znaczące, nie wykluczają jednak możliwości wykorzystania kompresji jedno- lub dwuwymiarowej. Wydaje się, że system taki, odpowiednio szybki aby nie dopuścić do predetonacji, może zostać wykonany przez terrorystów. Uzyskany materiał znajdował się będzie prawdopodobnie w postaci tlenku plutonu, być może jako MOX. Jeżeli substancja znajdowałaby się w postaci oczyszczonego tlenku, mogłaby zostać bezpośrednio użyta do produkcji bomby. Jeżeli byłoby to natomiast paliwo reaktorowe, przetworzone lub nie, konieczna byłaby dalsza separacja chemiczna. Odpowiednio doświadczona grupa, potrafiąca przeprowadzić chemiczne procesy oczyszczania, potrafiłaby prawdopodobnie sprowadzić materiał do postaci metalu, który byłby bardziej odpowiedni do konstrukcji bomby. Ponieważ zawartość plutonu w PuO2 jest dużo niższa niż w postaci metalu, potrzebne byłoby znacznie więcej tlenku aby uzyskać odpowiednią ilość materiału. Ilość ta jest zależna od stopnia zagęszczenia tlenku plutonu. Chociaż gęstość kryształu PuO2 wynosi 11.2 g/cm3, powszechnie występujący dwutlenek w postaci proszku ma gęstość 3-4 g/cm3 (a czasami nawet mniej). Podniesienie tej wartości do 5-6 g/cm3 wymaga zagęszczania pod wysokim ciśnieniem. Dodatkową trudność stanowi fakt, iż fala implozyjna jest o wiele mniej efektywna w kompresji niejednorodnych materiałów. Zjawisko to związane jest z różną temperaturą osiąganą podczas dużych zmian objętości. Jednakże ciśnienie wywołane silną falą uderzeniową jest tak duże, że możliwe staje się w przybliżeniu osiągnięcie gęstości kryształu. Zakładając, że udało się zwiększyć gęstość materiału do 5 g/cm3 za pomocą wysokiego ciśnienia oraz do 10 g/cm3 w trakcie implozji, wtedy bez zastosowania reflektora wystarczy około 50 kg dwutlenku plutonu do budowy bomby. Przy wykorzystaniu łatwo dostępnego reflektora (kilka centymetrów żelaza lub grafitu), ilość tę można zredukować do 25-30 kg. Biorąc dodatkowo pod uwagę masę niezbędnych materiałów wybuchowych, tego typu bomba (z reflektorem) ważyłaby około tony. Użycie plutonu pod postacią metalu w wyraźny sposób ogranicza ilość potrzebnego materiału rozszczepialnego i prowadzi do zmniejszenia rozmiarów bomby. W takim przypadku wystarczy około 10 kg plutonu, przy założeniu że zastosowany zostanie odpowiednio dobry reflektor. Tego typu broń może ważyć zaledwie 200 kg. Biorąc pod uwagę, iż detonacja nastąpi przed całkowitym zakończeniem kompresji, symetryczność systemu implozyjnego nie jest czynnikiem warunkującym sukces. Szybka implozja materiału rozszczepialnego, nawet jeżeli niedoskonała (tzn. nie uda uzyskać się idealnie płaskiej lub cylindrycznej fali uderzeniowej), może wystarczyć do odpowiedniej kompresji rdzenia. Należy przy tym pamiętać, że w takim wypadku masa materiału rozszczepialnego powinna być zbliżona do masy krytycznej tak, aby zapobiec poważnym zniekształceniom jakie mogą powstać przy wysokim stopniu kompresji. To z kolei oznacza konieczność pracy nad bombą o masie bliskiej krytycznej, co jest bardzo niebezpieczne.
.::BOMBY WALIZKOWE- charakterystyka i zasady budowy::.
Najmniejszą możliwą bombę atomową stanowić będzie masa krytyczna plutonu (lub uranu U-233) o maksymalnej gęstości w normalnych warunkach. Bez reflektora, kula plutonu Pu-239 w odmianie alotropowej alfa waży 10.5 kg i ma średnicę 10.1 cm. Jednak kula taka nie spowoduje wybuchu, ponieważ nie dojdzie do niekontrolowanej reakcji rozszczepienia. Potrzebna jest masa większa od krytycznej - wystarczy już 1.1 masy krytycznej aby spowodować eksplozję o sile wybuchu 10-20 ton. Ładunek taki wydaje się niewielki w porównaniu z kilo- czy megatonami osiąganymi przez "normalne" głowice jądrowe, jednak jest wyraźnie większy od siły wybuchu jaki można uzyskać w wybuchach materiałów konwencjonalnych. Ponadto nawet niewielka eksplozja atomowa emituje poważną dawkę promieniowania przenikliwego. Dla przykładu, wybuch nuklearny o sile zaledwie 20 ton wytwarza niebezpieczne promieniowanie 500 rem 400 metrów od miejsca eksplozji, natomiast 300 m to promień 100% śmiertelności (ekspozycja na 1350 rem). Kula o masie 1.2 masy krytycznej może wytworzyć 100 tonową eksplozję, a przy 1.35 masy krytycznej osiągnąć można siłę wybuchu 250 ton. W tym momencie, jeżeli dostępna jest odpowiednio zaawansowana technika, można skonstruować urządzenie o wzmożonej sile wybuchu (materiał fuzyjny w centrum rozszczepialnej kuli), dzięki czemu bez konieczności zwiększania ilości materiału rozszczepialnego wytworzyć można 1 kt eksplozję. Nie należy zapominać, że ilość materiału wystarczająca do osiągnięcia masy krytycznej zależy od jego gęstości oraz typu użytego reflektora. System implozji może znacznie zwiększyć gęstość materiału rozszczepialnego, w ten sposób zmniejszając ilość materiału potrzebnego do osiągnięcia masy krytycznej (zmniejsza się długość tzn. średniej swobodnej ścieżki). Także zastosowanie efektywnego reflektora w znaczny sposób zmniejsza liczbę straconych neutronów, równocześnie redukując masę konieczną do wywołania niekontrolowanej reakcji rozszczepienia. Należy przy tym pamiętać, że zastosowanie systemu implozyjnego (składającego się m.in. z grubej sfery materiału wybuchowego otaczającej rozszczepialny rdzeń) lub reflektora znacznie zwiększa masę i rozmiary głowicy. Wyjątkiem jest możliwość zastosowania jako reflektora cienkiej warstwy berylu (o grubości nie większej niż promień rdzenia). Rozwiązanie takie pozwala na zredukowanie całkowitej masy bomby, chociaż nieuniknione staje się zwiększenie średnicy urządzenia. Warstwa berylu o grubości kilku centymetrów pozwala na zmniejszenie niezbędnej ilości plutonu o 40-60% grubości reflektora, a ponieważ stosunek gęstości tych materiałów wynosi 10:1, stosując reflektor berylowy można zmniejszyć masę bomby o kilka kilogramów. W pewnym momencie dalsze zwiększanie grubości reflektora zaczyna zwiększać masę całkowitą (objętość, a co za tym idzie masa, zwiększa się z sześcianem promienia) - jest to punkt minimalnej masy całkowitej dla danego systemu rdzeń/reflektor. Można więc przyjąć, że najlżejsze rozwiązanie o małej sile wybuchu będzie się składało z dobrej klasy materiału rozszczepialnego (Pu-239 lub U-233), ograniczonego systemu implozyjnego (wystarczającego jedynie do zainicjowania reakcji) oraz cienkiej warstwy reflektora berylowego. Spróbujmy teraz ocenić minimalną masę takiego urządzenia. Masa krytyczna plutonu w odmianie alotropowej alfa wynosi 10.5 kg - potrzebne jest jednak dodatkowe 20-30% aby wytworzyć eksplozję o znaczącej sile wybuchu, co razem daje około 13 kg. Warstwa berylu może zredukować masę plutonu o kilka kilogramów, jednak konieczny materiał wybuchowy, system inicjujący (zapalnik), obudowa itp. podniesie minimalną masę do około 10-15 kg (bliżej 15 kg). Ponieważ nie ma możliwości zweryfikowania informacji dotyczących radzieckich urządzeń tego typu, warto przyjrzeć się rozwiązaniom amerykańskim. Opisane powyżej urządzenie zapewne w dużej mierze odpowiada budowie głowicy W-54. Była to najlżejsza głowica kiedykolwiek zbudowana w Stanach Zjednoczonych - jej minimalna masa wynosiła 23 kg, a siła wybuchu wahała się w zakresie od 10 ton do 1 kt (zależnie od wersji). W-54 miała owalny kształt o krótszej osi 27.3 cm a osi dłuższej 40 cm. Egzemplarze przetestowane 15 października (test Hamilton) i 29 października (Humboldt) 1958 roku ważyły zaledwie 16 kg - ich masa była zatem zbliżona do minimalnej, jaką może osiągnąć bomba atomowa. Przetestowane urządzenia miały osie o długościach 28 cm i 30 cm. Sprawia to, że W-54 była prawdopodobnie najmniejszą głowicą na świecie wykorzystującą system implozji sferycznej. W-54 wykorzystywano w przenośnych wyrzutniach piechoty David Crockett. W-54 była wystarczająco niewielka, aby została użyta w roli bomby walizkowej. Jednak w Stanach Zjednoczonych zaprojektowano głowicę specjalnie ku temu celowi - przenoszoną przez jednego człowieka Mk-54 SADM (Small Atomic Demolition Munition). Bomba ta zawierała w sobie wersję W-54, jednak całe urządzenie było znacznie cięższe i większe. Zostało wykonane w postaci cylindra o wymiarach 40 x 60 cm oraz wadze 68 kg (waga samej głowicy wynosiła zaledwie 27 kg). Chociaż Mk-54 nazywano "bombą walizkową", nie było to urządzenie tego typu. Wniosek taki nasuwa się zwłaszcza, gdy weźmie się pod uwagę jej dużą masę. Prawdopodobnie także w Rosji konstruowano tego typu rozwiązania (patrz punkt 9.3). Według informacji byłych wysokich urzędników państwowych, radzieckie odpowiedniki W-54 charakteryzowały się stosunkowo niewielkimi rozmiarami - mieściły się w walizce o wymiarach 60 x 40 x 20 cm. Zmieszczenie głowicy atomowej w tak niewielką skrzynkę wymagałoby budowy urządzenia o mniejszych wymiarach niż W-54. Jest to jednak możliwe - konieczne byłoby zastosowanie mniej zaawansowanego systemu implozji liniowej. Głowice tego typu zostały zaprojektowane i były wykorzystywane w nuklearnych pociskach artyleryjskich. Koncepcja implozji liniowej zakłada, że materiał rozszczepialny ukształtowany jest w formie owalu, który jest następnie deformowany przez falę implozyjną do postaci kuli. Materiały wybuchowe rozmieszczone są w końcach urządzenia (walizki) i są oczywiście inicjowane równocześnie. Gdy materiał zostaje formowany do postaci kuli, zwiększa się jego gęstość zmieniając tym samym masę podkrytyczną w nadkrytyczną. Taki model prawdopodobnie wymaga zastosowania większej ilości materiałów rozszczepialnych i wybuchowych, jednak ostateczne wymiary są zredukowane w porównaniu do rozwiązania ze sferycznym systemem implozji. W Stanach Zjednoczonych wykorzystano takie podejście przy konstrukcji atomowych pocisków artyleryjskich o średnich 203 mm (8 cali) i 155 mm (6.1 cala). Istnieją także dokumenty wskazujące, że zmontowano również wersję zaledwie 105 mm (4.1 cala).