A vöröshigany

Több jelentés tesz említést egy Oroszországból eredő különleges anyagról, az ún. vöröshiganyról, melynek összetétele szigorúan titkos, és feltételezik róla, hogy leegyszerűsíti a nukleáris fegyverek készítését.

A hírek szerin a vöröshigany önmagábban nem hagyományos robbanóanyag, mivel arra szolgál, hogy - mint nagyhatású katalizátor - magfúziót idézzen elő. Ez oda vezethet, hogy készíthetők és elrejthetők mindössze 2-4 kg össztömegű nukleáris eszközök, amelyek teljes városközpontokat képesek elpusztítani egy terroristatámadás esetén. A nyugati kormányok hivatalos véleménye szerint a vöröshigany léte csupán fikció, míg kitűnő nyugati fizikusok meggyőződése, hogy a vöröshigany valós anyag, és létező veszélyforrás.

(Az alábbiakban közölt cikk az egyik lehetséges technikai magyarázatát adja a sokat emlegetett anyag felhasználásának, ezért teljes terjedelmében adjuk közre. Szerk.)


Az 1950-es és '60-as években nagy érdeklődés mutatkozott az Egyesült Államokban és a Szovjetunióban arra, hogy sokkal hatásosabb harcászati atomfegyvereket fejlesszenek. A katonai szakértők egy ún. megkülönböztető fegyverre gondoltak, ami viszonylag kis robbanóerejű, sokkal kisebb rádióaktív szennyezést okoz, és kevésbé népesség- és várospusztító, mint a hagyományos harcászati maghasadásos fegyverek. Az atomfegyverek tervezőinek a fegyverek készítésében kisebb hőmérsékletet és romboló hatást sikerült elérni, és abban bíztak, hogy azok hatásukat gyilkos ionizáló sugárzással fejtik ki. A fegyvert fokozott sugárhatású, vagy neutronbombának nevezték. A neutronbomba koncepciója egy atomfegyverszakértőé, Sam Cohené volt. Ő jött rá, hogy a leghatékonyabb fegyvernek inkább a fúzión, mint a maghasadáson kell alapulnia. A fúzió során a nehhézhidrogén-izotópok, a deutérium és a trícium, képesek leadni nagy energiájú neutronokat.


D + Tr -> He + n

Tr + Tr -> He + 2n


Az egyesülés (fúzió) által keltett neutronok nagy energiájúak. A deutérium és trícium fúziója által keltett neutronok energiája kb. 14 millió elektronvolt, a trícium-trícium fúzió pedig kb. 100 millió eV-os neutronokat kelt. A fúziós neutronok nagy távolságra képesek eljutni, és áthatolnak vastag anyagokon is, pl. a harckocsi páncélzatán.

A lelkesedést a neutronbomba iránt az táplálta, hogy hatékony harckocsi elleni fegyver. Képes megölni vagy harcképtelenné tenni a harckocsi személyzetét a páncélzaton áthatolva.

Az igazán hatékony neutronbomba egyedül a tiszta fúziós reakción alapulna. Mivel ekkor nem volna maghasadás, egy ilyen fegyver alkalmazása csak nagyon kis radióaktív szennyezést keltene a talajon és egyéb helyeken, a fúziós neutronok által.

Az 1960-as években az amerikai Lawrence Livemore és a Los Alamosi nukleáris laboratóriumokban kemény munka folya a tiszta fúziós fegyver kifejlesztésére a Dove-terv keretében, azonban néhány évvel később törölték a tisztán fúziós programot. Helyette más megoldásokat alkalmaztak.

A működő amerikai neutronbomba kétfázisú volt. Az első fázisban közönséges maghasadás szolgáltatta a szükséges magas hőmérsékletet a második fázishoz. A gond egy ilyen neutronbomba esetében maximálni a halálos hatású fúziós neutronokat, egyven csökkenteni a robbanás romboló hatását. Ebből kifolyólag a neutronbombák nem tartalmazhatnak uránium-238-at, így minimalizálható a maghasadás-fúzió arány. Az amerikaiak fokozott sugárhatású lövedékkel látták el a W-70 Mod-3 bombát, a Lance föld-föld rakétát és a W-79 203 mm-es tüzérségi lőszert. Ezeknek a neutron-robbanófejeknek a halálos sugárzási körzete, ha kis magasságban robbannak, kb. 700 méter, ami a kétszerese egy hagományos maghasadással működő robbanásnak, azonos robbanási körülmények között [3].

Ezeket a fegyvereket jelenleg vonják ki a nukleáris arzenálból, mert vonatkozik rájuk a leszerelési program.

A szovjet tiszta fúziós fejlesztés

A szovjetek is igyekeztek fúziót kiváltani robbanóanyaggal imlózió útján, csakúgy, mint ahogyan azt sikertelenül próbálták az Egyesült Államokban - a Dove program keretében - az 1950-es években. Még 1958-ban egy szovjet fúziós kutató, L. A. Arcsimovics, ilyen irányú kísérletekről számolt be egy tanulmány keretében, amit egy genfi konferenciára készített [1].

Ez volt a legutolsó eset, hogy a szovjet kutatásokról nyilvánosan beszámoltak. Néhány nem szovjet kutató azonban publikált kísérleti eredményeket, melyek a fúzióról szóltak, beleértve az implóziót is [5, 6, 7, 10].

Miközben a nyilvánosság helytelenítette az amerikai neutronfegyvereket, a szovjetek fejlesztették és telepítették is őket. Az M 1975 típusú 240 mm-es taracknak, mint ahogyan beszámoltak róla, létezik fokozott sugárhajtású lövedéke is [2]. Azonban az oroszok neutronbombájához különleges anyagot használtak, amit vöröshiganynak neveztek, és először nyilvánvalóan 1965-ben állították elő egy ciklotronban, a Moszkva melletti nukleáris kutatóközpontban, Dubnában.

A cikk szerzője beszélt néhányszor Moszkvában atomtudósokkal, akik néhány évig dolgoztak vöröshigannyal. Munkájuk csak a minták minőségi vizsgálatára terjedt ki. Kifejtették, hogy a vöröshigany egy higany-antimon-oxid vegyületen (Hg2Sb2O7) alapul. Ez a vegyület egy vörösesbarna vagy bíbor színű por, amit viszonylag tetemes mennyiségben gyártanak a jekatyerinburgi vegyi üzemben (volt Szvedlovszk). A nyugati kereskedelemből nem szerezhető be. A higany-antimon-oxid orosz gyártmány, és főleg, hacsak nem kizárólag, a vöröshigany gyártásához készül.

Sam Cohen véleménye szerint a higany-antimon-oxid, illetve annak valamilyen alakja egy olyan hatékony robbanóanyag lehet, mely tiszta fúziót válthat ki egy forradalmian új atomfegyverben. Ismeretes, hogy kifejlesztettek bizonyos anyagokat - kis sűrűségű porokat is -, amelyek sokkal nagyobb energiakoncentrációt hoznak létre, mint a nagy hatású robbanóanyagok. Ilyen anyagokat alkalmaznak (ún. ballotechnika) nagy nyomáshullám kiváltására. Ennek során olyan vegyi reakciók játszódnak le, amelyek igen nagy mennyiségű energiát termelnek [8].

Cohen rámutat, hogy a ballotechnika potenciálisan sokkal hatékonyabb a tiszta fúziós fegyver készítésére, mint a hagyományos, nagy energiájú robbanóanyagok, amiket a Dove-programban alkalmaztak [4].

A szovjetek a vöröshigany valamilyen alakját alkalmazták, s talán éppen ezért sikert értek el ott, ahol az amerikaiak megbuktak. Több orosz nyilatkozat támasztja alá ezt a következtetést. Például 1993-ban I. Negin tábornok kijelentette, hogy Oroszország kifejlesztett egy nagyon kis méretű atomfegyvert, melynek hatása a jelenlegiek duplája, míg tömege csupán azok századrésze.

Ez azt jelenti, hogy az oroszok új technológiát alkalmaznak, mivel ilyen kis harctéri fegyver nem készíthető maghasadásos alapon, pl. plutónium vagy dúsított urán alkalmazásával. Tény, hogy nukleáris robbanás kis mennyiségű plutóniummal is elérhető. Képzett atomfegyver-tervezők például képesek mintegy 50-100 tonna TNT-egyenértékű eszközt készíteni, már majdnem egy kg plutóniumból (egy ilyen gömb 2,4 cm átmérőjű), azonban a kész robbanófej így is eléri a 12 kg-ot. Azonban ez a legkisebb hasadóanyag-mennyiség, ami maghasadás előidézésére szükséges. Éppen ezért, ha az oroszok megkétszerezték a hatást, miközben a tömeget századrészére csökkentették, akkor más technológiát kellett alkalmazniuk, mint a maghasadás. Egy ilyen fegyver tömege hozzávetőleg 4 kg vagy talán kisebb. Cohen szerint akár teniszlabda méretű is lehet.

Pontosan ez az, amiért Cohen meg van győződve, hogy Oroszországban létrehoztak egy tiszta fúziós fegyvert a ballotechnika alkalmazásával. Tiszta fúziós fegyver esetében elég, ha az alkalmazott deutérium és trícium tömege csak igen kis hányada a maghasadáson alapuló eszköz hasadóanyagszükségletének.

Teljes fúzió esetében 12 kg nehézhidrogén annyi energiát termel, mint ezer tonna TNT. Egy tiszta fúziós fegyver ezért nem igényel néhány kg össztömegnél többet. A tiszta atomfegyver megjelenése lehetetlenné teszi az atomfegyverek elterjedésének megelőzését. Az ilyen fegyvereket olcsón elő lehet állítani, ezért növekedni fog azoknak az országoknak a száma, melyek rendelkeznek kis tömegű neutronbombával. A nehézhidrogén-izotópok, melyeket a fúzióhoz alkalmaznak, nem tárgyai a nemzetközi ellenőrzésnek, amit az atomfegyverek elterjedését akadályozó egyezmény előír.

Az 1995-ben, New Yorkban tartandó konferencián hoznak majd határozatot arról, hogy az egyezmény hatálya hogyan bővíthető ki. A nehézhidrogén-kereskedelem témája is komoly megfontolást fog képezni ezen az értekezleten. A trícium-előállítás ellenőrzése, a tiszta fúziós fegyverek elterjedésének megakadályozása azokban az országokban a legfontosabb, ahol még nem gyártanak nukleáris fegyvereket.

Mi is a vöröshigany?

A higany-antimon-oxidot először egy amerikai vegyész, A. W. Sleight ismertette 1968-ban. Sleight úgy állította elő, hogy antimon-szeszkvioxidot (Sb2O2) és higany-oxidot (HgO) két napig 500 Celsius fokon tartott, 1 atm. nyomású oxigén alatt. A keletkezett por sűrűsége kb. 9,02 g/cm3 volt. Sleight 1968-ban megjelent cikkét kivéve, az antimon-higany-oxidról más ismertetés a szakirodalomban nem jelent meg egészen 1992-ig, amikor is orosz tudósok publikáltak vele kapcsolatban egy röntgensugár-fotóelektromos tanulmányt. A publikálásnak ez a hiánya magyarázza a katonai érdeklődést.

Oroszországi információk szerint a vöröshiganyt úgy készítik, hogy az antimon-higany-oxidot feloldják higanyban, közelítőleg azonos móltömeg arányban. Ezt az amalgámot ezután bezárják egy tartályba, és egy nukleáris reaktorban 20 napon keresztül besugározzák. Az egyik előállítási központban egy gyorsneutronos kutatóreaktort alkalmaznak, melynek kimenő teljesítménye 5 MW. Egyidejűleg hat tartály besugárzása történik, melyek egyenként 40 g amalgámot tartalmaznak. A reaktorban az amalgám körülbelül 500 Celsius fokra melegszik.

Amikor a tartályokat kiemelik a reaktorból, a higanyfelesleg már elpárolgott. Eltávozott a fémhigany, de visszamarad egy Hg2Sb2 kötésű anyag. Ez egy cseresznyepiros polimer, ami a leírások szerint mézszerű vagy gél konzisztenciájú. A vöröshigany készítése nagy tisztaságú anyagokat igényel, és valószínűleg tartalmaz egy vagy több speciális vegyi anyagot is katalizátorként.

Számos különböző típusú vöröshigany készül, melyet a kiinduló higany-antimon-oxid és higany aránya határoz meg. Ezeket különböző kódnevekkel látták el - RM 20/20, RM 16/24, RM 18/22, stb. Az RM 20/20-at, melyet azonos molekulatömegű higany-antimon-oxid és higany arányú amalgámból állítanak elő, használják fel a nukleáris fegyverekhez. A készítés több katonai központban történik, beleértve Krasznojarszk-26-ot Zelenogorszkban, a Penza-19-et Zarecsnijben és valószínűleg Kazahsztánban is. Egy másik orosz tudós ezzel kapcsolatban elmondta, hogy becslése szerint évente mintegy 60 kg vöröshigany készül Oroszországban.

Maghasadással működő fegyverek esetében transzurán aktinoidákat adagolnak a gélhez. (Az aktinoidák az uránnál nagyobb tömegszámú mesterséges elemek. A ford.) Az aktinoidák adagolása, fajtája és mennyisége szigorúan őrzött titok. Az aktinoidákat egyszerűen lehet elegyíteni a gélben, vagy plutóniumotadnak hozzá és besugározzák a reaktorba. A plutónium képes befogadni neutronokat, miközben számos aktinoidát képez.

Úgy tűnik, hogy az aktinoidák kovalens kötésbe (vegyérték kötés) kerülnek a vöröshigannyal. A vöröshigany aktinoidái feltehetően főleg kalifornium-252, amerícium-243 és berkélium. A kalifornium-252 egy neutronforrás, és jelenléte különösen fontos. Az aktinoidák mennyisége a vöröshiganyban jellegzetesen kb. 10-15 mikrogramm kilónként. Az aktinoidákat tartalmazó vöröshigany sűrűsége mintegy 13,9 g/cm3. A vöröshiganygél tárolhatóó bizonyos ideig, az aktinoidák hozzáadása előtt. A gél kb. -37 Celsius fokon kikristályosodik. Ha azonban már az aktinoidákat hozzáadták, a vöröshigany élettartama mintegy 30 nap. Az élettartamot az korlátozza, hogy az aktinoida mérgeződik az izotópok bomlástermékei által. Ezek a szennyezések kémiai úton kivonhatók, és így a vöröshigany visszanyerhető, bár ez az eljárás bonyolult.

A higany-antimon-oxid besugárzásának az a célja, hogy felszakítsa a kémiai kötéseket a kristályszerkezetben és hogy megváltoztassa az izotópok tömegszámát.

A neutronbefogás a stabil higany-, antimon-, és oxigénizotópokat radióaktív izotópokká változatja (a radioaktív felezési idő kb. két nap), csökkenti az anyag neutronabszorpciós keresztmetszetét, ami növeli az atomfegyver hatásfokát. A gél abszorpciós keresztmetszete nagy energiájú szemben csak ötöde a kiindulási amalgáménak. A forró neutronok részére a hatásos kereszmetszet kb. 15%-kal csökkenthető. Egy modern maghasadásos fegyverben 3-4 kg plutóniumgömb használatos, amit berílium vesz körül, hogy visszatükrözze az eltávozó neutronokat a plutóniumba és uránfojtásba, azért, hogy összetartsa a plutóniumot a robbanás alatt, megakadályozván a hasadóanyag-részek szétesését. Ez nagyobb hatásfokot tesz lehetővé, és növeli a robbanási hatást.

Az urániummag körül van véve egy hagyományos robbanóanyagból álló köpennyel (jellemzően 50 kg vagy hasonló plasztikus elsődleges HMX-töltet). Amikor a robbanás átmegy gömbszimmetrikus (implóziós) robbanásba, az nyomáshullám összenyomja a plutóniumot szuperkritikus állapotba, durván megkétszerezve sűrűségét, és létrejön a maghasadásos reakció.

A szuperkritikus állapot pillanatában neutroncsomagot injektálnak a plutóniumba egy neutronágyúból (itt nagyfeszültséget használnak, hogy felgyorsítsanak egy kevés deutáriumot és tríciumot; amikor ezek magjai egybeolvadnak és egyesülnek, akkor neutronok keletkeznek) (Hansen, 1988). Ezek a neutronok indítják be a láncreakciót.

Amikor a maghasadásos fegyverekben alkalmazzák a vöröshiganyt, akkor számos vöröshiganyt tartalmazó kapszulát helyeznek a hagyományos robbanóanyagba. Jellemzően mintegy 1 kg vöröshiganyt alkalmaznak nyolc darab kapszulában, amelyek szimmetrikusan veszik körül a plutóniummagot. Amikor a robbanáagyag detonál, a vöröshigany gyorsan befecskendeződik a plutónium köré, egyenletes réteget alkotva.

A vöröshigany többféle funkciót lát el. Úgy működhet, mint egy neutrontükör, és így helyettesíti a beríliumot. Kicsi a neutronbefogási keresztmetszete, mivel nagyjából ugyanannyi atomot tartalmaz köbcentiméterenként, mint a berílium, ezért hatékony neutronreflektor.

Működhet még mint hatásos összetartó is, mivel viszonylag nagy a sűrűsége (kb. 13,9 g/cm3). Az aktinoidák által kibocsátott neutronok beindíthatják a maghasadást, még mielőtt a fő neutronfluxus megérkezik a neutronágyúkhoz. Ez felgyorsíthatja a maghasadást, és nagyobb elektronfluxust eredményez, ami robbanáshoz vezet.

Ha ez így van, akkor a vöröshigany alapvetően egy neutronbomba, mivel nagyobb neutronfluxust eredményez a robbanás, mintha vöröshigany nélkül következne be.

Nagy üzlet?

Nyilvánvaló, hogy a vöröshigany exportja és csempészése a néhai Szovjetunióból nagyon veszélyes. Az anyag kilogrammonként kb 300 000 USA-dollárért vásárolható meg a feketepiacon, amit az orosz maffia tart kézben. A fő fogyasztók Izrael, Irán, Irak, Líbia és Pakisztán. A vöröshigany vásárlói még alkalmazhatnak orosz atomtudósokat is, akik közreműködnek a technológia kialakításában, beleértve az anyag használatát atomfegyverekben. Kisméretű fegyverek, mint pl. a tisztán fúziós vagy megnövelt sugárhatású fegyverek, észrevétlenül kipróbálhatók föld alatti barlangokban. Annak kilátása, hogy terroristák birtokoljanak a közeljövőben tiszta fúziós fegyvereket, egyenesen ijesztő. Mivel ezek a fegyverek kis méretűek és kis tömegűek lehetnek, az atomterrorizmus eszközévé válhatnak.

Annak ellenére, hogy a vöröshigany létezéséről több meggyőző híradás látott napvilágot, beleértve vezető orosz politikusok kijelentéseit is, a nyugati kormányok kitartanak amellett, hogy ez csupán rémhír. Az amerikai energiahivatal például megjelentetett egy cikket, melyben azt a következtetést vonták le, hogy a vöröshigany csupán "kísérletanyag" és megtévesztés. Semmi kétség afelől, hogy a feketepiacon árult vöröshigany egy része becsapás, de ebből még nem vonható le az a következtetés, hogy mind az. Nem világos, hogy a szerzők miért utasítják el annyira a vöröshiganyt mint alkotórészt az atomfegyverekben. Meglehet, nem kívánják elismerni, hogy az oroszok lépéselpőnyre tettek szert a Nyugattal szemben egy forradalmian új fegyver kifejlesztésében, vagy nem akarják zavarba hozni Borisz Jelcin elnököt azzal, hogy elismerik, lehetséges kicsempészni Oroszországból egy ilyen fontos stratégiai anyagot.

Az is elképzelhető, hogy a kormányok komolyan veszik, és annak hangoztatása, hogy ez rémhír, csupán a figyelem elterelését célozza. A Nyugatnak mindenesetre szembe kell néznie a ténnyel és meg kell birkóznia a vöröhigany létezésének fontosságával.


Az International Defense Review 1994. júniusi száma nyomán fordította:
Kaposi Pál

Felhasznált irodalom

[1] Arsimovich, L.A., "Research on controlled thermonuclear reactions in the USSR" Proceedings of International Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy, vol. 31, 1958.

[2] Cochran, T.B.; Arkin, W.M.; Norris, R.S. and Sands, J.I., "Soviet Nuclear Weapons", Nuclear Weapons Handbook Volume IV, New York: Harper an Row, 1989.

[3] Cochran, T.B.; Arkin, W.M. and Hoenig, M.M., U.S. Nuclear Forces an Capabilitie" Nuclear Weapons Handbook Volume 1, Cambridge, Massachusetts: 1984.

[4] Cohen, S.T., "The Dove of War" National Review, Vol. XLV, No. 25, December 27, 1983.

[5] Derentowicz, H.; Kaliski, S.; Wolski, J. and Ziolkowski, Z., "Genenration of thermonuclear fusion neutrons by means of a pure explosion, II, Experimental Results" Bulletin de l'Acaémie Polonaise des Sciences, vol. 25, No. 10, 1977. (Warsaw) pp. 135-148.

[6] Derentowicz, H.; Grygoruk, L. and Jach, K. "Experimental Studies on biconal explosion-droven thermonuclear-fusion system" J. Tech. Phys., vol. 22, (Warsaw) pp. 371-378.

[7] Glass, I.I. and Sagie, D., "Application of explosive-driven implosion to fusion" Phys. Fluids, vol. 25. pp. 269-270, Feb. 1982.

[8] Graham, R.A.; Anderson, M.V.; Horie, Y.; You, S.K. and Holman, G.T., "Pressure measurements in chemically reacting powdekr mixtures with the Bauer piezoelectric polymer gauge" Shock Wawes, vol. 3. No. 2. pp. 79-82. 1993.

[9] Hogsett, V., "Red Mercury: cavear emptor" Critical Technologies Newsletter (US Department of Energy/Office of Nonproliferation Technology Support), vol. 10. no. 1, April 1992.

[10] Qingdong, D.; Jichang, Z.; Zuo, L.G. and Hongzhi, J., "Fusion produced by implosion of spherical ixplosive" in Schmidt, S.C.; Johnson, J.N. and Davison, L.W. (eds), Shock Compression of Condendea Matter, Elsevier Science Publishers, 1989. pp. 771-774.


Forrás: Haditechnika 1994/4


Erre a cikkre azért volt szükség, mert ebben a CU-ban van egy Cyberpunk kalandmodul (sajna nem érkezett meg - Ghosty), amiben egy ilyen tisztán fúziós nukleáris bomba körül zajlanak az események. Egyébként bármilyen jelenkori, vagy közeljövőben játszódó szerepjátékba is be lehet vinni, nem is igényel túl nagy fantáziát. Lehet, hogy több - CU-ban is napvilágot látó - modulom is e téma körül fog forogni, de ha más is írna ilyesmit, annak nagyon örülnék (Arikin is, mert telik az újság).


See ya in the next mag!


Acélpatkány

<<<Vissza