Кобальтовая бомба: история, разработки и современные угрозы.

Введение

Гипотетическая ядерная бомба с добавлением солей.
Радиотерапия рака, осуществляемая с помощью устройства с источником изотопа кобальта-60.

Кобальтовая бомба – это тип "соленой бомбы": ядерное оружие, разработанное для создания увеличенного количества радиоактивных осадков, предназначенное для заражения обширной территории радиоактивными материалами, потенциально с целью ведения радиологической войны, взаимного гарантированного уничтожения или в качестве оружия "последнего судна". Нет достоверных доказательств того, что подобное устройство когда-либо было создано или испытано.

История

Концепция кобальтовой бомбы была первоначально описана в радиопрограмме физиком Лео Силардом 26 февраля 1950 года. Его целью было не предложить создание подобного оружия, а продемонстрировать, что ядерные технологии скоро достигнут уровня, позволяющего уничтожить жизнь на Земле, создав оружие судного дня. В ходе испытания "Operation Antler/Round 1", проведенного британцами на полигоне Тадже в районе Маралинга (Австралия) 14 сентября 1957 года, была испытана бомба с использованием кобальтовых гранул в качестве радиохимического индикатора для оценки мощности взрыва. Испытание было признано неудачным и не повторялось. В России, в рамках предварительного проекта Печорско-Камского канала в марте 1971 года, в ходе ядерных взрывов "Тайга" было получено относительно большое количество кобальта-60 (60Co или Co 60) из стали, окружавшей взрывные устройства "Тайга". Этот продукт активации нейтронами, образовавшийся в результате термоядерной реакции, был ответственен примерно за половину дозы гамма-излучения, зафиксированной на полигоне в 2011 году. Высокий процент обусловлен тем, что в устройствах преимущественно использовались реакции термоядерного синтеза, а не деления, что привело к относительно небольшому количеству радиоактивных осадков цезия-137. Вокруг образовавшегося озера произрастает фотосинтезирующая растительность. В 2015 году произошла утечка страницы из проекта российской ядерной торпеды. Проект получил название "Океанская многоцелевая система "Статус-6"", позднее официально переименованной в "Посейдон". В документе указывалось, что торпеда создаст "обширные зоны радиоактивного загрязнения, делающие их непригодными для военной, экономической или иной деятельности на длительный срок". Её боевая часть будет иметь мощность "десятки мегатонн". Российская правительственная газета "Российская газета" предположила, что боеголовкой будет кобальтовая бомба. Неизвестно, является ли "Статус-6" реальным проектом или российской дезинформацией. В 2018 году в ежегодном обзоре ядерной политики Пентагона было заявлено, что Россия разрабатывает систему "Океанская многоцелевая система "Статус-6"". Если "Статус-6" действительно существует, публично неизвестно, соответствует ли утечка проекта 2015 года действительности, а также является ли заявление 2015 года о том, что торпеда может быть кобальтовой бомбой, правдивым. Российские военные эксперты утверждают, что "роботизированные торпеды могут иметь и другие цели, например, доставку глубоководного оборудования или установку разведывательных устройств".

The concept of a cobalt bomb was originally described in a radio program by physicist Leó Szilárd on February 26, 1950. His intent was not to propose that such a weapon be built, but to show that nuclear weapon technology would soon reach the point where it could end human life on Earth, a doomsday device. The Operation Antler/Round 1 test by the British at the Tadje site in the Maralinga range in Australia on September 14, 1957, tested a bomb using cobalt pellets as a radiochemical tracer for estimating yield. This was considered a failure and the experiment was not repeated. In Russia, the triple "taiga" nuclear salvo test, as part of the preliminary March 1971 Pechora–Kama Canal project, produced relatively high amounts of cobalt 60 (60Co or Co 60) from the steel that surrounded the Taiga devices, with this fusion generated neutron activation product being responsible for about half of the gamma dose in 2011 at the test site. The high percentage contribution is largely because the devices primarily used fusion rather than fission reactions, so the quantity of gamma emitting caesium 137 fallout was comparatively low. Photosynthesizing vegetation exists all around the lake that was formed. In 2015, a page from an apparent Russian nuclear torpedo design was leaked. The design was titled "Oceanic Multipurpose System Status 6", later given the official name Poseidon. The document stated the torpedo would create "wide areas of radioactive contamination, rendering them unusable for military, economic or other activity for a long time." Its payload would be "many tens of megatons in yield". Russian government newspaper Rossiiskaya Gazeta speculated that the warhead would be a cobalt bomb. It is not known whether the Status 6 is a real project, or whether it is Russian disinformation. In 2018 the Pentagon's annual Nuclear Posture Review stated Russia is developing a system called the "Status 6 Oceanic Multipurpose System". If Status 6 does exist, it is not publicly known whether the leaked 2015 design is accurate, nor whether the 2015 claim that the torpedo might be a cobalt bomb is genuine. and Russian military experts are cited as saying that "robotic torpedoes could have other purposes, such as delivering deep sea equipment or installing surveillance devices."

Механизм

Кобальтовую бомбу можно создать, разместив некоторое количество обычного кобальтового металла (59Co) вокруг термоядерной бомбы. При взрыве нейтроны, образующиеся в результате реакции синтеза на вторичной стадии взрыва термоядерной бомбы, преобразуют кобальт в радиоактивный кобальт-60, который испарится при взрыве. Затем кобальт сконденсируется и выпадет на Землю вместе с пылью и обломками, загрязняя почву. Осажденный кобальт-60 имеет период полураспада 5,27 года, распадаясь на никель-60 (60Ni) и испуская два гамма-кванта с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ. Таким образом, общее ядерное уравнение реакции выглядит следующим образом: кобальт-59 + n → кобальт-60 → никель-60 + e− + гамма-кванты. Никель-60 – стабильный изотоп, который не подвергается дальнейшему распаду после завершения трансмутации. Период полураспада кобальта-60 в 5,27 года достаточен для его оседания до начала значительного распада, что делает нецелесообразным ожидание распада в убежищах, но при этом достаточно короток для создания интенсивного излучения. Полное преобразование в кобальт-60 в 100% маловероятно: британский эксперимент 1957 года в Маралинге показал, что способность кобальта-59 поглощать нейтроны оказалась значительно ниже прогнозируемой, что привело к образованию лишь ограниченного количества изотопа кобальта-60 на практике. Кроме того, радиоактивные осадки не распределяются равномерно по территории вниз по ветру от места взрыва, поэтому некоторые районы останутся относительно незатронутыми, и Земля не будет полностью лишена жизни кобальтовой бомбой. Масштаб осадков и разрушений после ядерного взрыва не растет линейно с увеличением мощности взрыва (в эквиваленте тротила). Следовательно, концепция «превышения критической массы» – идея о том, что можно просто оценить разрушения и осадки, создаваемые термоядерным оружием, соответствующим размеру, постулированному в мысленном эксперименте Лео Силарда с «кобальтовой бомбой», путем экстраполяции из эффектов термоядерного оружия меньшей мощности – ошибочна. Однако ядерные устройства, взорванные на больших высотах, приводят к гораздо более обширным, но медленным осадкам, особенно в случае «грязного» или кобальтового оружия. Радиоактивные изотопы попадают в естественные глобальные метеорологические процессы, которые, благодаря исключительной устойчивости изотопа, будут многократно циркулировать в процессе конденсации и испарения, что приведет к глобальному распространению и эффективному уничтожению пригодной для использования воды для растений, наземных животных, людей и морских обитателей.

A cobalt bomb could be made by placing a quantity of ordinary cobalt metal (59Co) around a thermonuclear bomb. When the bomb explodes, the neutrons produced by the fusion reaction in the secondary stage of the thermonuclear bomb's explosion would transmute the cobalt to the radioactive cobalt 60, which would be vaporized by the explosion. The cobalt would then condense and fall back to Earth with the dust and debris from the explosion, contaminating the ground. The deposited cobalt 60 would have a half life of 5.27 years, decaying into 60Ni and emitting two gamma rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV, hence the overall nuclear equation of the reaction is:

Cobalt 59 + n → Cobalt 60 → Nickel 60 + e− + gamma rays. Nickel 60 is a stable isotope and undergoes no further decays after the transmutation is complete. The 5.27 year half life of the 60Co is long enough to allow it to settle out before significant decay has occurred, and to render it impractical to wait in shelters for it to decay, yet short enough that intense radiation is produced. Complete 100% conversion into Co 60 is unlikely; a 1957 British experiment at Maralinga showed that Co 59's neutron absorption ability was much lower than predicted, resulting in a very limited formation of Co 60 isotope in practice. In addition, fallout is not deposited evenly throughout the path downwind from a detonation, so some areas would be relatively unaffected by fallout and the Earth would not be universally rendered lifeless by a cobalt bomb. The fallout and devastation following a nuclear detonation does not scale upwards linearly with the explosive yield (equivalent to tons of TNT). As a result, the concept of "overkill"—the idea that one can simply estimate the destruction and fallout created by a thermonuclear weapon of the size postulated by Leo Szilard's "cobalt bomb" thought experiment by extrapolating from the effects of thermonuclear weapons of smaller yields—is fallacious. However, nuclear devices exploded at high altitudes result in much more widespread but slower fallout, especially for dirty or cobalt like weapons. The radioactive isotopes are caught in the natural global meteorological processes which, because of the extraordinary hardiness of the isotope, will cycle many times throughout the condensation and evaporation process, resulting in global spread and the effective destruction of usable water for plants, land animals, humans, and sea life.

Пример уровня радиации по сравнению с временем

Для типа излучения, создаваемого кобальтовой бомбой, доза, измеренная в зивертах (Зв) и греях (Гр), может рассматриваться как эквивалентная. Это связано с тем, что основное вредное излучение от кобальта-60 – гамма-лучи. При пересчете между зивертами и греями для гамма-лучей, коэффициент взвешивания типа излучения будет равен 1, а излучение будет обладать высокой проникающей способностью и равномерно распределяться по телу, поэтому коэффициент взвешивания типа ткани также будет равен 1. Предположим, кобальтовая бомба вызывает сильное радиоактивное загрязнение, создавая дозовую мощность в 10 Зв в час. При такой дозовой мощности любой человек, не находящийся в укрытии, получит смертельную дозу примерно за 30 минут (при условии, что средняя смертельная доза составляет 5 Зв). Люди в надежных укрытиях будут в безопасности благодаря радиационной защите. После одного периода полураспада, равного 5,27 годам, распадется только половина кобальта-60, и дозовая мощность в зараженной области составит 5 Зв/час. При такой дозовой мощности человек, подвергшийся воздействию радиации, получит смертельную дозу за 1 час. После 10 периодов полураспада (около 53 лет) дозовая мощность снизится примерно до 10 мЗв/час. В этот момент здоровый человек может находиться в зоне загрязнения до 4 дней без немедленных последствий. Долгосрочным последствием этого воздействия будет повышенный риск развития рака. На 4-й день накопленная доза составит около 1 Зв, после чего могут появиться первые симптомы острой лучевой болезни. После 20 периодов полураспада (около 105 лет) дозовая мощность снизится примерно до 10 мкЗв/час. На этом этапе люди могут находиться вне укрытий постоянно, поскольку их годовая доза радиации составит около 80 мЗв. Эта годовая доза примерно в 30 раз превышает средний уровень естественного фонового излучения в 2,4 мЗв/год, но находится в пределах его колебаний. При такой дозовой мощности установить причинно-следственную связь между радиационным воздействием и заболеваемостью раком будет затруднительно. После 25 периодов полураспада (около 130 лет) дозовая мощность от кобальта-60 снизится до менее чем 0,4 мкЗв/час и может считаться пренебрежимо малой.

Дезактивация

Возможно, относительно небольшие участки, загрязненные кобальтовой бомбой, можно будет дезактивировать с использованием оборудования, такого как экскаваторы и бульдозеры, покрытые свинцовым стеклом, аналогичного тому, что применялось в проекте на озере Чаган. Удаляя тонкий слой радиоактивных осадков с поверхности почвы и захоранивая его в глубоких траншеях, а также изолируя от источников грунтовых вод, можно снизить гамма-излучение в воздухе на несколько порядков. Опыт дезактивации после аварии в Гоянии (Бразилия, 1987 г.) и возможность создания "грязной бомбы" с Co-60, создающей условия, схожие с теми, которые возникли бы после выпадения радиоактивных осадков от кобальтовой ядерной бомбы, стимулировали разработку "секвестрирующих покрытий" и недорогих сорбентов для Co-60 в жидкой фазе, которые могли бы дополнительно облегчить дезактивацию, в том числе и воды.

В популярной культуре

В романе Невиля Шута "На пляже" (1957) кобальтовые бомбы названы причиной смертельной радиоактивности, надвигающейся на Австралию. Кобальтовая бомба стала символом человеческой гордыни. В фильме "Город страха" (1959) бежавший заключенный из тюрьмы штата Сан-Квентин крадет канистру с кобальтом-60, полагая, что в ней наркотики. Он бежит в Лос-Анджелес, чтобы сбыть ее, не подозревая, что она может убить его и, возможно, заразить город. В мрачной комедии "Доктор Стрейнджлав, или: Как я перестал бояться и полюбил бомбу" (1964) используется тип кобальтовой бомбы с обогащенным составом, а именно композит "Кобальт-Торий G" с механизмом "Мертвая рука", как средство ядерного сдерживания Советским Союзом: если система обнаружит любую ядерную атаку, устройство Судного дня будет автоматически активировано. В неудачный момент времени, обезумевший американский генерал поднимает мятеж и отдает приказ о нападении на СССР, прежде чем советское секретное устройство, уже активированное, будет представлено миру. Один американский бомбардировщик, управляемый неопытным и ничего не подозревающим экипажем, достигает цели; механизм "Мертвая рука" срабатывает, как и было запланировано, и запускает всемирный ядерный холокост. В фильме советский посол говорит: "Если взять, скажем, пятьдесят водородных бомб мощностью в сто мегатонн и покрыть их кобальтом-торием G, то при взрыве они создадут саван Судного дня. Смертоносное радиоактивное облако, которое окутает Землю на девяносто три года!" В фильме о Джеймсе Бонде "Золотой глаз" (1964) главный злодей сообщает Бонду о своем намерении взорвать "особенно грязное" атомное устройство с использованием "кобальта и йода" в хранилище золота Форт-Нокс в рамках операции "Гранд Слэм", чтобы загрязнить золото и повысить стоимость накопленных им запасов. В романе Роджера Зелазни "Этот бессмертный" (1965), удостоенном премии "Хьюго", Земля пережила ядерную войну много десятилетий назад, и некоторые районы все еще страдают от высокого уровня радиации, вызванной кобальтовыми бомбами, что приводит к серьезным мутациям и экологическим изменениям. В четвертом акте классического эпизода "Звездного пути" "Одержимость" (1967) энсин Гарровик заявляет, что десять тысяч кобальтовых бомб будут менее мощными, чем один грамм антиматерии. В фильме "Под планетой обезьян" (1970) главный герой, увидев, как подземное сообщество мутантов поклоняется бомбе Судного дня, комментирует: "Они наконец-то построили ее с кобальтовым корпусом", имея в виду кобальтовую бомбу, способную уничтожить мир. После того, как астронавты Брент и Тейлор были застрелены вторгшейся армией обезьян, последний акт Тейлора – взорвать бомбу Судного дня, уничтожив всю жизнь на Земле сорокового века. В двухсерийном эпизоде телешоу "Бионическая женщина" "Судный день – завтра" кобальтовая бомба, названная ее создателем "самым дьявольским орудием разрушения, когда-либо задуманным человеком", используется в качестве спускового механизма для более мощного оружия, способного лишить мир жизни. В романе Тома Клэнси "Сумма всех страхов" (1991) отмечается, что тактические ядерные бомбы израильских ВВС могут быть дополнительно оснащены кобальтовыми оболочками, "чтобы отравлять ландшафт для всех форм жизни на долгие годы". В романе Timewyrm: Genesys (1991) планета Ану была уничтожена кобальтовой бомбой в 2700 году до нашей эры. Киборг, ответственный за это, сбегает на космическом корабле, который терпит крушение в древней Месопотамии. Приняв облик богини Иштар, она строит еще одну кобальтовую бомбу в городе Киш, чтобы угрожать Седьмому Доктору, Гильгамешу и царю города уничтожением Земли, если они помешают ее планам по мировому господству. Эта вторая бомба позже используется в качестве источника ядерной энергии для космического корабля, позволяя выжившим беженцам Ану отправиться на новую родную планету. В телешоу Designated Survivor (2016) в течение второго сезона обнаруживается план использования кобальтовой бомбы в городе Вашингтон, округ Колумбия, во время дипломатических саммитов. Бомба и ее создатель были обнаружены специальным агентом Ханной Уэллс, но она все же взрывается, убив шестерых федеральных агентов, включая директора ФБР Джона Фёрстела. Позже выясняется, что это заговор, организованный послом вымышленной страны Кунами в попытке захватить власть. В видеоигре Detroit: Become Human (2018) игрок может взорвать импровизированную кобальтовую бомбу в определенных концовках игры. Взрыв бомбы приводит к эвакуации людей из теперь зараженного города Детройт и прилегающей территории в радиусе 50 миль, хотя они обещают вернуть его у андроидов в будущем. В зависимости от действий игрока, город остается пустым или андроиды захватывают его. В видеоигре Metro Exodus (2019) игрок посещает российский город Новосибирск, который был поражен как минимум одной кобальтовой боеголовкой во время всемирной ядерной войны в 2013 году, что привело к катастрофическому уровню радиации и сделало его самым зараженным местом, посещенным в трех играх Metro. Хотя город в значительной степени устоял даже через двадцать лет после взрыва кобальтовой боеголовки, радиация в городе настолько смертельна, что даже в защитных костюмах с свинцовой подкладкой игрок может провести на поверхности всего несколько минут, прежде чем получить смертельную дозу облучения. Во время своего визита игрок обнаруживает, что выжившие после атаки выживали под землей в течение двадцати двух лет, но только благодаря постоянным инъекциям антирадиационного лекарства. В романе Нила Стивенсона "Termination Shock" свинцовый чемодан заполнен активированным кобальтом, обернутым вокруг обычной взрывчатки, с намерением взорвать его под орудием для изменения погоды, чтобы вывести его из строя на сто лет.

In Nevil Shute's novel On the Beach (1957), cobalt bombs are given as the cause of the lethal radioactivity that is approaching Australia. The cobalt bomb was a symbol of man's hubris. In City of Fear (1959), an escaped convict from San Quentin State Prison steals a canister of cobalt 60, thinking it contains drugs. He flees to Los Angeles to pawn it, not knowing it could kill him and possibly contaminate the city. In the dark comedy Dr. Strangelove, or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (1964), a type of cobalt salted bomb is employed, specifically utilizing a composite called 'Cobalt Thorium G' with a Dead Hand mechanism, by the Soviet Union as a 'doomsday device' nuclear deterrent: if the system detects any nuclear attack, the doomsday device will be automatically unleashed. With unfortunate timing, a deranged American general mutinies and orders an attack on the USSR before the Soviet secret device, already activated, could be unveiled to the world. One American bomber piloted by a hapless and unknowing crew gets through to their target; the Dead Hand mechanism works as designed and initiates a worldwide nuclear holocaust. In the film, the Soviet Ambassador says, "If you take, say, fifty H bombs in the hundred megaton range and jacket them with Cobalt Thorium G, when they are exploded they will produce a doomsday shroud. A lethal cloud of radioactivity which will encircle the earth for ninety three years!" In the James Bond film Goldfinger (1964), the title character informs Bond he intends to set off a "particularly dirty" atomic device using "cobalt and iodine" in the U. S. Bullion Repository at Fort Knox as part of Operation Grand Slam, a scheme intended to contaminate the gold at Fort Knox to increase value of the gold he has been stockpiling. In Roger Zelazny's 1965 Hugo Award winning novel This Immortal, Earth has suffered a nuclear war many decades ago and some areas still suffer high radiation levels from cobalt bombs, leading to drastic mutations and ecological changes. In the fourth act of the classic Star Trek episode "Obsession" (1967), Ensign Garrovick states that 10,000 cobalt bombs would be less powerful than one ounce of antimatter. In Beneath the Planet of the Apes (1970) the main character, upon seeing an underground mutant community worship a doomsday bomb, comments "They finally built one with a cobalt casing" in reference to a cobalt bomb that could wipe out the world. After astronauts Brent and Taylor are shot by an invading army of apes, Taylor's dying act is to detonate the doomsday bomb, obliterating all life on fortieth century Earth. In a two part episode of the TV show The Bionic Woman, "Doomsday Is Tomorrow", a cobalt bomb, dubbed by its creator as "the most diabolical instrument of destruction ever conceived by man" is used as a trigger for a more powerful weapon that can render the world lifeless. In Tom Clancy's novel The Sum of All Fears (1991) it is noted that Israeli Air Force tactical nuclear bombs can optionally be fitted with cobalt jackets "to poison a landscape to all kinds of life for years to come". In the Doctor Who New Adventures novel Timewyrm: Genesys (1991), the planet Anu was destroyed by a cobalt bomb in the year 2,700 BC. The cyborg responsible escapes in a spacecraft, which crashes in ancient Mesopotamia. After adopting the guise of the goddess Ishtar, she builds another cobalt bomb in the city of Kish to threaten the Seventh Doctor, Gilgamesh, and the city's king with the destruction of the Earth if they should interfere with her plans for world domination. This second bomb is later used as a nuclear power source for a spacecraft, allowing the surviving refugees of Anu to travel to a new homeworld. In the television show Designated Survivor (2016), over the course of Season Two, a plan to use a cobalt bomb on the city of Washington D. C. is discovered during diplomatic summits. The bomb and its maker are tracked by Special Agent Hannah Wells, but it ends up detonating and killing six federal agents, including FBI Director John Foerstel. It is later uncovered as planted by a conspiracy led by the ambassador of the fictional nation of Kunami in an attempted domestic power play. In the video game Detroit: Become Human (2018), the player has the option of detonating an improvised cobalt bomb during certain endings of the game. The detonation of the bomb results in humans evacuating the now irradiated city of Detroit and the area 50 miles around, though promising to retake it from the androids in the future. Depending on the player's actions, the city is left empty or the androids claim it for their own. In the video game Metro Exodus (2019), the player visits the Russian city of Novosibirsk which was hit with at least one cobalt warhead during a worldwide nuclear war in the year 2013, resulting in catastrophic levels of radiation, and easily the most irradiated area visited in the three Metro games. While the city is left largely standing even twenty years after the cobalt warhead's detonation, the radiation in the city is so lethal that even with lead lined full enclosure suits, the player can only spend a few minutes on the surface before receiving lethal amounts of radiation poisoning. During their visit, the player discovers that the survivors of the attack survived underground for twenty two years, but only due to constant injections of anti radiation medicine. In Termination Shock by Neal Stephenson, a lead lined briefcase is filled with activated cobalt wrapped around a conventional explosive bomb with the intention of detonating it under a weather alteration gun to render it unusable for a hundred years.