Усе, що ви хотіли дізнатись про уранові снаряди, але соромились запитати

 

Що таке «збіднений уран»?

 

Збіднений уран (відомий також за англійською абревіатурою DU – depleted uranium) – це матеріал зі зниженим вмістом ізотопу U234; на 99,8% він складається з ізотопу U238. Збіднений уран – це побічний продукт збагачення палива для ядерних реакторів. З огляду на пропорції ізотопів цього елементу в природному урані, кількість збідненого урану, яка з’являється внаслідоу виробництва палива, дуже велика, а його ціна – порівняно низька. Через високу токсичність DU і його радіоактивність (яка становить близько 40% вихідного матеріалу) область практичного застосування цього матеріалу досить вузька.

 

Матеріал для бронебійних снарядів

 

Властивості збідненого урану, а передусім – його висока густина, роблять його добрим матеріалом для виробництва осердь (пенетраторів) бронебійних підкаліберних снарядів. Осердя ці виготовляються зі сплавів. Найпопулярнішим є Staballoy, він же U-3/4Ti, який містить 0,75% титану. В США використовується також U-2Mo з вмістом 2% молібдену. Свого часу експериментували і з багатокомпонентними сплавами Quad i Quint, які містили молібден, цирконій, ніобій, ванадій, титан.

 

Сировиною для виготовлення пенетраторів з U-3/4Ti є «зелена сіль» - тетрафторид урану. Його відновлюють до металічного стану, розплавляють, додають титан і формують відливки. З відливків механічним способом формують прути. Після порізки і теплової обробки майбутні осердя гартують і відпускають.

 

Дія на броньовану перешкоду

 

Збіднений уран в пенетраторах поводить себе приблизно так, як і важкі сплави вольфраму (WHA – wolfram heavy alloys). За швидкості удару понад 1000 м/с процес подолання перешкоди частково має гідродинамічний характер. Заглиблюючись в ціль, перетратор поступово еродує, зменшуючи свою довжину. Процес закінчується або пробиттям перешкоди, або ж – якщо швидкість проникнення падає нижче рівня, який уможливлює поглиблення отвору – зупинкою короткого «огризка» пенетратора на дні кратера. За швидкості удару понад 2000 м/с пенетратор повністю не стирається.

 

Суттєвою перевагою DU над WHA є здатність до самозагострення. Річ у тім, що в передній частині пенетратора під час проникання в ціль під дією високого тиску відбувається значна деформація структури матеріалу і його локальне нагрівання. На цих ділянках утворюються смуги адіабатичного зрізання. У вольфрамових осердях через високу теплопровідність матеріалу смуги ці утворюються досить пізно і є порівняно широкими. Тому стрижні з WHA мають природну здатність до збільшення своєї товщини – так званого грибкування. Це призводить і до збільшення діаметру кратера. А ось у стрижнях зі збідненого урану смуги зрізання утворюються швидше і є порівняно вузькими. Тому верхівка такого пенетратора замість того, щоб грибкувати, загостюється. Це мінімізує витрати енергії, потрібної для подолання перешкоди.

 

Ще однією важливою перевагою уранових пенетраторів порівняно з вольфрамовими є нижча швидкість удару, за якої досягається максимальний ефект. Проти сталевої плити твердістю 250 НВ уранове осердя досягає максимальної пробивної здатності за швидкості 1665 м/с, а осердя з WHA – 2044 м/с. Тобто, для найбільш ефективного застосування снарядів з осердям з вольфраму потрібні потужніші метальні заряди і довші стволи гармат. Недарма німці, які використовують підкаліберні снаряди з вольфрамових сплавів, у своїх «Леопардах 2А6» і вище перейшли від гармат з довжиною ствола 44 калібри до 55 калібрів. А американці навіть на найновіших «Абрамсах» встановлюють все ту ж гармату М256 з 44-каліберним стволом. Вона забезпечує підкаліберному снаряду швидкість 1450-1500 м/с на дальності 2000 м – і такої швидкості цілком достатньо для уранового осердя.

 

В 70-х роках минулого століття, коли в США обирали матеріал для осердь перспективних бронебійних снарядів, вагаючись між DU і WHA, фахівці звернули увагу на перевагу уранових снарядів в подоланні багатошарових перешкод, наприклад, подівйних і потрійних стандартних мішеней НАТО. При влучанні в зовнішній, похилий екран, вольфрамові пенетратори мали схильність до вигинання і фрагментації. А ось деформація уранових осердь мала локальний характер: стрижень лопався відносно рано, на ділянці, вже заглибленій в броню, тому решта осердя лишалась неушкодженою. Крім того, передня частина осердя з DU при ударі спричиняла значно більше ушкодження поверхні мішені, що знижувало ймовірність рикошету від похилої поверхні.

 

Таким чином, за проникаючою здатністю в прості й складні сталеві перешкоди уранові пенетратори переважають вольфрамові. Для гомогенних цілей за однакової швидкості снаряда перевага ця сягає 15%. Водночас відзначаються гірші порівняно з вольфрамовими характеристики уранових снарядів при стрільбі по цілях, які містять керамічні шари.

 

Головним недоліком U-3/4Ti є його гомогенність, яка не лишає надто багато можливостей для удосконалення матеріалу. Пенетратори на основі вольфраму містять зазвичай до 10% інших компонентів. Модифікація їхнього складу і технології виготовлення дозволяє значно вільніше моделювати властивості. Стосується це, наприклад, вже згаданого явища самозагострення, яке можна досягти і для вольфрамових осердь. З 70-х років минулого століття характеристики вольфрамових сплавів, важливі для бронебійних снарядів, вдалось підвищити удвічі. Якщо вдасться реалізувати ефективні способи розгону таких снарядів до швидкості понад 2000 м/с, WHA стане кращим матеріалом для осердь ніж збіднений уран.

 

Слід згадати ще одну властивість DU, важливу з точки зору використання у бронебійних снарядах – його пірофорність. Під час пенетрації броні і еродування стрижень снаряда нагрівається до понад 3000° С, що більше ніж удвічі перевищує температуру плавлення урану. Контактуючи з повітрям, крихітні уламки осердя моментально окислюються, тобто спалахують. У разі пробиття броні це означає сильний післяпенетраційний ефект. Причому він вищий, чим товща броня яку вдалось пробити – бо тоді більша частина стрижня встигне еродувати. Більші фрагменти пенетратора, які спалахнуть, будуть поволі випалюватись, поки температура не впаде до 350° С.

 

Процес окислення зумовлює також добре помітний візуальний ефект, який супроводжує влучання снаряда, бо частина розжарених фрагментів пенетратора вилітає з кратера і реагує з атмосферним киснем.

 

Заброньова дія пенетраторів з DU на екіпажі бойових машин є вищою, ніж WHA, однак ця різниця не робить такі пенетратори абсолютно смертельними для екіпажів. Це підтверджують добре вивчені випадки «братовбивчого вогню» під час операції «Буря в пустелі». 26-27 лютого 1991 р. 15 БМП і БРМ «Бредлі» були уражені 23-ма підкаліберними снарядами з урановими осердями. У «рекордсмена» всадили одразу три снаряди, причому два пробили машину навиліт і уразили другу БМП, яка стояла неподалік. Загинули 10 членів екіпажів БМП, 36 були поранені. У той же час «братовбивчим вогнем» були уражені шість «Абрамсів». Загинув тільки один танкіст, 10 були поранені.

 

Екологічні і медичні наслідки

 

Застосування збідненого урану в боєприпасах від самого початку викликало серйозні сумніви. Головні з них стосувались радіоактивності. Дійсно, матеріал цей є радіоактивним. Але головну частину його випромінювання становлять альфа- і бета-частинки, які мають низьку проникну здатність. Якщо осердя снаряду, виготовлене з DU, повністю закрите балістичним ковпачком, піддоном і гільзою, радіоактивна небезпека для екіпажу танка є близькою до нуля. Певний ризик виникає лише при ушкодженні снаряду і фізичному контакті осердя з незахищеною шкірою.

 

Емісія гамма-променів є мінімальною. За розрахунками американських фахівців, щоб отримати дозу, відповідну річному природному випроміненню в США, танкіст май провести в повністю завантаженому снарядами танку 2000 годин.

 

Під час стрільби снарядами з урановим осердям в стволі гармати залишаються сліди радіоактивності. Але дослідження виключили можливість проникнення часточок збідненого урану в танк внаслідок відкриття затвору гармати.

 

Зафіксовані випадки виявлення в снарядах більших кількостей високоактивних ізотопів урану, а також слідів активності торію та плутонію. Ймовірно, причиною цього були технологічні лінії.

 

Фрагментизація і аерозолізація осердь під час влучання в перешкоду зумовлює утворення хмарини пилу з часточок оксидів урану. Вони можуть потрапити до людського організму внаслідок вдихання, з їжею чи водою, або ж через відкриті рани. Іншим джерелом уранового пилу можуть бути пожежі – особливо, якщо вони супроводжуються детонаціями. Зрозуміло, що найбільшою є загроза від радіоактивного пилу (і фрагментів пенетратора) всередині бойової машини, в яку влучив урановий снаряд.

 

Якщо часточки пилу потраплять всередину організму, то головною небезпекою є навіть не радіоактивність (вона порівняно невелика), а токсичність. Уран, як і інші важкі метали, є отруйним, причому найбільше від нього старждають нирки.

 

Ще одним джерелом загрози є рештки пенетраторів на полях битв і полігонах. Заглиблені в грунт, вони кородують. На вкритих окислами поверхнях утворюються водорозчинні сполуки. В результаті через певний час уран може проникати до грунту і грунтових вод.

 

Хто використовує снаряди з урановим осердям?

 

Такі снаряди випускаються (або випускались раніше) у США, Великій Британії, Франції, Росі, КНР і Пакистані. 105-мм снаряди експортувались до Бахрейну, Ізраїлю, Йорданії, Республіки Корея, Республіки Китай (Тайваню) і Туреччини, а 120-мм – до Саудівської Аравії та Кувейту.