Neviditelný pes  |  Zvířetník  |  Ekonomika  |  Věda  |  SciFi Středa 10.9.2003
Svátek má Irma




  Výběr z vydání
 >HISTORIE: Česká družina (1914-1916)
 >ČESKÉ AEROLINIE: Nemastná neslaná připomínka výročí
 >LIDŠTINY: Fotit je tak snadné, ale pozor na gorily! aneb Lidi, proč jste ovce?
 >MROŽOVINY: Zdraví za peníze koupíš
 >RODINA A PŘÁTELÉ: Jak jsem kupoval sušák na prádlo
 >PSÍ PŘÍHODY: Mezi Skyllou a Charybdou
 >POLEMIKA: Aston a Mrož aneb Přeshubné na budku
 >POLITIKA: Strana sebevrahů
 >ŽIVOT: Predestinace podplukovníka Mejčka
 >ZBRANĚ: Návrat starých časů aneb hrozí nám nové kolo jaderného zbrojení?
 >TIMOR: O genocidě se nemluví!
 >EKONOMIKA: Deflace vyvolá diskuzi o úrocích
 >Rude Guerilla – Děti města
 >PENÍZE: Fond pojištění vkladů čekají změny
 >INFO: Nušlova cena za rok 2003

 >>> HLAVNÍ STRÁNKA  >>  Politika  >>  Armáda  
 
10.9. ZBRANĚ: Návrat starých časů aneb hrozí nám nové kolo jaderného zbrojení?
Vladimír Hnatowicz

Tato informace pojednává o současné situaci v oblasti kontroly a omezování jaderných zbraní a možných směrech jejich dalšího vývoje. Jadernými zbraněmi rozumíme systémy kombinujícími jadernou nálož s prostředkem její dopravy na cíl. V souvislosti s moderními trendy ve vývoji jaderných zbraní vzniká problém definice jaderné nálože resp. jaderné výbušniny, která není explicitně uvedena prakticky v žádném mezinárodně uznaném dokumentu. V dalším budeme jadernou náloží rozumět soustavu k vyvolání exploze, kde zdrojem energie jsou jaderné procesy štěpení těžkých nebo slučování lehkých prvků. V tomto smyslu nejsou jadernými zbraněmi např. v poslední době často diskutované protitankové střely s hrotem vyrobeným ze slitiny ochuzeného uranu s titanem nebo molybdenem, jejichž účinek je určen kinetickou energií, kterou získají při výstřelu. Současné jaderné zbraně jsou produktem jaderné fyziky, materiálového výzkumu a špičkové výpočetní techniky. Od konce 2. světové války byly vyvíjeny stále nové typy jaderných zbraní a postupně se zvyšovala zejména jejich účinnost a spolehlivost. Jaderné zbraně první generace koncepčně navazovaly na první americké konstrukce z konce 2. světové války a využívaly výhradně reakci štěpení uranu nebo plutonia. Druhou generací z první poloviny 50. let byly termonukleární zbraně, které sestávají z tzv. primární štěpné nálože, která iniciuje termonukleární reakci izotopů vodíku v sekundární části. Většina současných jaderných zbraní je založena na tomto principu. Zbraněmi třetí generace se obvykle rozumí zbraně se speciálními, např. radiačními účinky. Příkladem je neutronová puma, která ale byla později, v souvislosti se změnami mezinárodní vojensko-politické situace, stažena z jaderných arsenálů.
Od 60. let minulého století byla přijata řada mezinárodních smluv s cílem zamezit rozšiřování jaderných zbraní a omezit jejich další vývoj a zkoušky. Nejvýznamnějším počinem bylo přijetí mnohostranné Smlouvy o nešíření jaderných zbraní v r.1968. Součástí této smlouvy je i rozsáhlý kontrolní systém jehož garantem je Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) ve Vídni. Smlouva vychází z historicky vzniklého dělení států na jaderné, tj. vlastnící jaderné zbraně (USA, Rusko, Francie, Velká Británie, Čína) a ostatní nejaderné, které jaderné zbraně nemají. Ve smlouvě se nejaderné státy zavazují nevyvíjet jaderné zbraně a umožnit mezinárodní kontrolu svých jaderných zařízení. Jaderné státy se oplátkou zavazují usilovat o omezení počtu jaderných zbraní ve svých arsenálech a jejich případnou úplnou eliminaci. Striktní dělení států na jaderné a nejaderné však již dávno neplatí. Indie provedla svou první jadernou explozi (údajně pro mírové účely) již v r.1974. Jihoafrická republika vyvinula jaderné zbraně v 80. létech minulého století ale v r.1991 se jich dobrovolně zřekla. Také Izrael vlastní oficiálně nepřiznaný jaderný arsenál. Posledním velkým průlomem byla série pokusných jaderných explozí provedených v r. 1998 Indií a Pákistánem.
Po radikální změně mezinárodní situace počátkem 90. let se zdálo, že se s koncem studené války otvírají procesu omezování jaderných zbraní nové možnosti a perspektivy. Významné bylo v r.1993 uzavření bilaterální smlouvy Start II mezi Ruskem a USA o omezení počtu strategických jaderných zbraní, na kterou v r.2002 navázala Smlouva o omezení strategických ofenzivních zbraní (tzv. Moskevská smlouva). Tyto smlouvy by měly v dohledné době vést k podstatné redukci jaderných arsenálů USA a Ruska.
V posledních letech se ale světová situace komplikuje zejména v důsledku narůstající hrozby globálního terorismu a neochoty některých států respektovat přijatá pravidla mezinárodního společenství. Tento vývoj se projevuje zejména v politicky a vojensky nestabilních regionech a nepříznivě se odráží i v oblasti jaderného zbrojení. Hlavním cílem Indie, Pákistánu a Izraele bylo získání dostatečně silného odstrašujícího prostředku proti nepřátelsky naladěným sousedům. Válka proti Iráku v r.1991 ukázala, že navzdory mezinárodnímu kontrolnímu systému řízenému Mezinárodní agenturou pro atomovou energii vyvíjel Irák tajně po dlouhou dobu jaderné zbraně. Toto zjištění pak vedlo k rozšíření a zpřísnění mezinárodního kontrolního systému MAAE, které ale velký počet států zatím neakceptoval. Důvodem je mimo jiné i zjevná nevyváženost Smlouvy o nešíření jaderných zbraní v poměru jaderných a nejaderných států a příliš pomalý pokrok v likvidaci arsenálů jaderných států. Dalšími problematickými státy jsou v současné době Severní Korea a Irán. Irán usilovně buduje závod na obohacování uranu, který může produkovat materiál pro výrobu jaderných zbraní. Znepokojující je i skutečnost, že potřebnou technologii získal od Pákistánu. Severní Korea již vlastní jaderné technologie nutné pro výrobu jaderných zbraní a netají se svými úmysly tyto zbraně opravdu vyrábět. Globální bezpečnostní situaci dále komplikuje skutečnost, že řada států (např. Indie, Pákistán, Severní Korea, Irán) v posledních letech zvládla i výrobu raket-nosičů jaderných zbraní. Severní Korea, která vyšla ze zastaralých raket typu Scud (sovětská varianta německé rakety V-2 z r. 1958) byla schopná tyto rakety zdokonalit a podstatně zvýšit jejich dolet a nosnost. Severní Korea navíc tyto rakety resp. raketovou technologii exportuje do dalších států např. Iránu a Pákistánu, v posledním případě možná výměnou za citlivé jaderné technologie. Severní Korea, Irán a Pákistán již dnes disponují raketami s doletem 1300 km a pracují na jejich dalším zdokonalení. Podle spolehlivých informací na podobných projektech pracují také Egypt, Sýrie a Lýbie. Důsledkem tohoto vývoje bylo v r. 2002 jednostranné odstoupení USA od Smlouvy o omezení protiraketových systémů z r.1972, která stanovila povolený rozsah protiraketové obrany v Rusku (dříve SSSR) a USA a zastavila vývoj nových protiraketových systémů. USA prakticky okamžitě zahájily zkoušky nových protiraketových systémů a Rusko na oplátku oznámilo odstoupení od smlouvy Start II, aby si tak uvolnilo ruce k dalšímu rozvoji svých strategických jaderných sil. Rovněž oznámilo obnovení výzkumných prací na vlastním protiraketovém obraném systému. Rusko také již zvýšilo svůj vojenský rozpočet na r.2003 o 33% oproti r. 2002. Podstatná část rozpočtu bude přitom věnována na vývoj nových zbraní. Podobný trend je i v USA, kde se například výdaje na aktivity spojené s jadernými zbraněmi každoročně zvyšují již od r. 1995 a mají v r. 2004 dosáhnout hodnoty 6,38 miliardy US$. Zdá se jako bychom byli svědky počátku nového kola závodů ve zbrojení. Pochopitelný zájem na oživení zbrojních programů mají rozsáhlé vojensko-průmyslové komplexy v obou super-velmocech- Rusku a USA. Významnou roli hrají ale také čistě ekonomické aspekty. Nastartování nových závodů ve zbrojení by velmi pravděpodobně vedlo i k celkovému ekonomickému oživení, což je významné zejména pro Rusko.
Osudu jaderných zbraní se bezprostředně týká multilaterální Smlouva o všeobecném zákazu jaderných zkoušek uzavřená v r.1996, kterou se signatáři zavazují neprovádět žádné pokusné jaderné exploze. I když smlouva explicitně nedefinuje pojem jaderné exploze, z průběhu projednávání smlouvy bylo zřejmé, že smlouva zakazuje provádění všech explozí bez ohledu na jejich sílu. Také další osud této smlouvy vzbuzuje obavy protože podmínkou k tomu aby vstoupila v platnost je její ratifikace 44 vybranými státy s různou úrovní jaderných technologií. Zatím smlouvu neratifikovalo 18 států včetně USA a celý proces ratifikace se zpomalil, ne-li zastavil. USA zastavily pokusné jaderné exploze již v r.1992 a ani ostatní jaderné státy je neprovádějí (s již zmíněnou výjimkou série jaderných explozí provedených Indií a Pákistánem v r.1998). Zastavením jaderných zkoušek vznikl problém s udržováním jaderných arsenálů v použitelném stavu a s případným dalším zdokonalováním jednotlivých zbraňových systémů. Pokusné jaderné exploze totiž sloužily nejen k vývoji nových typů jaderných zbraní ale i ke konečné kontrole funkčnosti zbraní v jaderných arsenálech. USA řešily tento problém v r.1993 zahájením programu SSP (Stockpile Stewardship Program) jehož proklamovaným cílem je v nové situaci udržovat jaderný arsenál ve funkčním stavu, prověřovat spolehlivost jaderných zbraní zejména z hlediska stárnutí materiálů, zachovat existující technické "know-how" a udržet pohromadě kvalifikované týmy specialistů na jaderné zbraně. Je nepochybné, že Rusko a další jaderné státy rozvíjejí podobné programy. Hlavními garanty programu SSP jsou v USA tři laboratoře podílející se tradičně na vývoji a testování jaderných zbraní: Los Alamos National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory a Sandia National Laboratory. Záhy se k němu připojily i některé americké university, později i tzv. produkční závody zabývající se výrobou jaderných materiálů a jaderná střelnice v Nevadě.
Program SSP spojuje prověřování funkčnosti existujících jaderných zbraní s jejich modernizací a se základním výzkumem orientovaným na problematiku s potenciálním vojenským využitím. Skutečný smysl programu proto vzbuzuje od počátku u odborné veřejnosti silné pochybnosti. Pravidelné ověřování funkčnosti jaderných zbraní, které je nepochybně nutné, se provádělo i před zákazem jaderných zkoušek, které v tomto procesu hrály pouze marginální roli. Jaderná nálož obsahuje jadernou část, která je sice velmi sofistikovaná ale relativně jednoduchá a mnohem komplikovanější systém jištění a iniciace exploze. Průměrná nálož se typicky skládá z 4000-6000 součástek. Obsahuje radioaktivní látky, klasickou chemickou výbušninu, plasty a mikroelektroniku. Jednotlivé komponenty podléhají postupné degradaci ionizujícím zářením a chemickým změnám, které mohou ovlivnit jejich funkčnost. Tu lze u drtivé většiny komponent prověřovat bez nutnosti přikročit k pokusné explozi. Obvyklý postup je rozebrání náhodně vybrané nálože a testování jednotlivých komponent a součástí konvenčními metodami. V případě zjištění defektu lze celou součást prostě vyměnit. O rozsahu takových kontrol si lze učinit představu podle údaje, že USA mají v současné době ve výzbroji pouze 10 typů jaderných zbraní. Jejich prověřování probíhá v 1-2 ročních cyklech, kdy se pro kontrolu vybere náhodně vždy několik kusů určitého typu. Seriózní odhady a četné experimenty ukázaly, že defekty vlivem stárnutí a degradace materiálu se v typické jaderné náloži akumulují s frekvencí kolem 1% za 25 let, a že reálná životnost kompletní jaderné nálože je kolem 200 let. Sama jaderná část nálože obsahující štěpný materiál je rovněž velmi stabilní a její životnost je ještě nejméně desetkrát delší.
Během dosavadní praxe s uplatňováním programu SSP při kontrole stavu jaderných arsenálů se ukazuje, že se provádí nejen pouhá výměna defektních komponent ale i jejich nahrazování modernějšími verzemi, které podstatně zlepšují charakteristiky jaderné nálože. Někdy se jedná i o úpravu existujících náloží pro jiné, než původně zamýšlené vojenské použití. Vzniká tak problém, kdy ještě jde o prodloužení životnosti existující jaderné nálože a kdy fakticky o skrytý vývoj nového typu.
Součástí programu SSP je rozvoj existujících a nových metod pro testování spolehlivosti komponent jaderných zbraní a studium procesu jejich stárnutí a degradace. Mimo jiné jsou to nová zařízení pro pulzní tomografii vysoko-energetickým zářením X a protony umožňující sledování extrémně rychlých procesů při implozi štěpného materiálu nebo zařízení pro studium stárnutí jaderných a konvenčních materiálů pozitronovou anihilací. Nezastupitelnou úlohu mají zařízení pro provádění tzv. hydrodynamických testů, kterými se experimentálně studují procesy při iniciaci jaderné exploze aniž by došlo k uvolnění jaderné energie. Budují se nová zařízení pro výzkum chování materiálů při extrémních teplotách a tlacích, které se dosahují při iniciaci a samotném průběhu jaderné exploze. Nejvýznamnější je v tomto směru stavba nejvýkonnějšího pulzního laseru v Lawrence Livermore National Laboratory (National Ignition Facility), který bude po dokončení generovat 1,8 MJ ultrafialového záření ve 192 laserových svazcích soustředěných na sférický terč. Toto zařízení umožní mimo jiné studovat implozi a hoření termojaderného paliva při hustotách energie, které se blíží podmínkám v termonukleárních zbraních. Podobná zařízení budovaná například ve Francii (Megajoule) nebo Německu (Phellix) budou mít jistě v progamu podobné experimenty.
Další významnou součástí programu SSP je vývoj výpočetních prostředků pro dokonalejší simulaci procesů, ke kterým dochází při jaderné explozi nebo při stárnutí komponent jaderných zbraní. Nové superpočítače a programy umožňují simulovat průběh jaderné exploze ve třech rozměrech s dříve nedosažitelným prostorovým a časovým rozlišením. Přechod od dřívějších dvourozměrných simulací pro sféricky nebo cylindricky symetrické soustavy k třírozměrným má zásadní význam protože symetrie některých procesů při reálné explozi je narušena v důsledku nedokonalého opracování kritických komponent a jejich stárnutí a postupné degradace. O tom, že se jedná o velmi obtížné a časově náročné výpočty svědčí například informace, že třírozměrná simulace exploze kompletní jaderné nálože provedená nedávno v Lawrence Livermore National Laboratory na počítači ASCI White s rychlostí 12 teraops (trilionů operací za sekundu) s využitím 1024 paralelních procesorů trvala 43 dnů. Tyto počítače umožňují řešit mnoho dalších úloh aplikovaného i základního výzkumu, které nebylo možné řešit s pomocí konvenčních výpočetních prostředků. V rámci tohoto programu byl v r.2002 uzavřen kontrakt s firmou IBM na dodávku ještě výkonnějšího počítače ASCI Purple s rychlostí 100 teraops za 290 mil. US $.
Celý program SSP umožní nejen realistickou simulaci procesů v jaderných zbraních ale nepochybně povede i k hlubšímu poznání jednotlivých fyzikálně-chemických procesů, které nebylo nezbytně nutné v době kdy byly jaderné nálože konstruovány konservativně, byly podstatně jednoduší a jejich funkčnost se v konečné instanci ověřovala pokusnými explozemi. V této souvislosti je jistě zajímavé, že jaderná bomba svržená na Hirošimu nebyla nikdy předtím experimentálně vyzkoušena a přesto si byli její konstruktéři jistí, že bude fungovat. Také Izrael, který nikdy neprovedl pokusnou jadernou explozi má jistě dobré důvody spoléhat se na své jaderné zbraně.
Program SSP by podle představ oficiálních míst měl zachovat odstrašující jaderný potenciál USA v 21. století. Kritici celého programu ovšem poukazují na to , že program je zbytečně rozsáhlý a zasahuje daleko za svůj původní cíl tj. udržet existující jaderný arsenál ve funkčním stavu. Investované finanční prostředky, podstatně vyšší než v době studené války, vedou vlastně k revitalizaci a modernizaci celého jaderného komplexu USA včetně kapacit pro produkci nových jaderných náloží. Představitelé Bushovy administrativy se nechali slyšet, že současný jaderný arsenál vybudovaný v 70. a 80. letech minulého století jako odstrašující síla proti SSSR již nevyhovuje současné mezinárodní situaci a novým úkolům stojícím před armádou USA. Uvažuje se proto o podstatné modifikaci existujících jaderných zbraní a vývoji zcela nových pro plnění předpokládaných budoucích úkolů jakými je například ničení podzemních, silně opevněných cílů (sklady zbraní hromadného ničení, velitelská a řídící centra atp.). Testování nových zbraní bude velmi pravděpodobně vyžadovat obnovení pokusných jaderných explozí. Kongres USA proto již schválil zkrácení doby nutné pro obnovení zkoušek na jaderné střelnici v Nevadě z dosavadních 36 na 18 měsíců. Obnovení zkoušek by samozřejmě vedlo k novému kolu jaderného zbrojení. Lze předpokládat, že vývoj jaderných zbraní a jaderné zkoušky by obnovily Rusko a Čína, pravděpodobně i Indie a Pakistán a nelze vyloučit ani jadernou zkoušku Severní Koreje.
Z dlouhodobější perspektivy je snad ještě větším nebezpečím možný vývoj zcela nových jaderných zbraní tzv. 4. generace, které mohou být založeny na nových poznatcích a technologiích získaných i v rámci programu SSP. Změněná mezinárodní situace snižuje význam strategických jaderných zbraní a vyvolává poptávku po zbraních, které by mohly být využity v boji proti mezinárodnímu terorizmu a v lokálních konfliktech. Jedná se zejména o zbraně s nižší výbušnou silou, které by ve spojení s inteligentními prostředky dopravy na cíl umožnily provádět přesné zásahy proti speciálním cílům s co nejmenšími vedlejšími účinky. V současné době již probíhá intenzivní výzkum pum a projektilů pronikajících do značné hlouby horninami a konstrukčními materiály a určených k ničení podzemních, opevněných cílů. Takové zbraně obsahující klasickou výbušninu se již běžně používají ( např.americká řízená puma GBU-28) ale jejich účinnost je nedostatečná. Proto se uvažuje o jejich vybavení jadernou náloží o síle do 1 kt TNT. To ovšem předpokládá konstrukci jaderné hlavice schopné přežít extrémní mechanickou zátěž pumy nebo střely při průchodu např. betonem. Úvahy o nových jaderných zbraních jdou ovšem mnohem dále. Jednou z možností je realizace tzv. čisté jaderné zbraně v níž by ke kompresi a zahřátí směsi těžkých izotopů vodíku a zažehnutí thermonukleární reakce mohl sloužit miniaturizovaný superlaser, pulzní magnetické pole generované výbuchem klasické výbušniny nebo snad antihmota. Taková nálož by měla objem pouhých několika litrů a mohla by způsobit explozi o síle do desítek tun TNT s minimálním radioaktivním zamořením místa exploze. Jinou možnou cestou je zmenšování kritického množství štěpného materiálu. Současné jaderné nálože obsahují typicky kolem 4 kg plutonia, které je uvedeno do nadkritického stavu explozí sféricky uspořádaných náloží klasické, chemické výbušniny. V nadkritickém stavu pak v systému dojde k neřízené řetězové reakci štěpení jejímž výsledkem uvolnění velkého množství energie a jaderná exploze. Další zmenšení množství plutonia zatím není možné, protože klasické výbušniny se svým typickým energetickým obsahem kolem 10 kJ.cm-3 nemohou zajistit větší kompresi štěpného materiálu. Pro dosažení nadkritického stavu 1 g plutonia by bylo například zapotřebí zhruba 100 násobné komprese, které by ale snad bylo možné dosáhnout pomocí superlaseru nebo pulzním magnetickým polem. Při 10% vyhoření by se uvolnila energie ekvivalentní asi 2 t TNT, což je hodnota zajímavá z vojenského hlediska. Předpokladem je ovšem miniaturizace příslušných zařízení, která zatím fungují jako velké, stacionární přístroje v laboratořích. Přitom se předpokládá, že by v tomto směru mohly sehrát významnou úlohu bouřlivě se rozvíjející mikro- a nano-technologie, které již dnes umožňují výrobu miniaturizovaných elektro-mechanických a optických komponent. Není bez zajímavosti, že jedním z průkopníků v tomto oboru je i Sandia National Laboratory. Jinou, hypotetickou možností by byla komprese štěpného materiálu pomocí jiného typu výbušnin s podstatně vyšším energetickým obsahem (např. kovového vodíku, který by při přechodu do normálního stavu mohl uvolnit až 400 kJ.cm-3). Dosud zcela nevyřešenou otázkou je příprava dostatečného množství takových látek a jejich dlouhodobá stabilita. Tím se dostáváme k možnostem patřícím spíše do oblasti sci-fi, jejichž budoucí realizace je však představitelná. Mohlo by jít o štěpení v podkritických systémech iniciované velkým množstvím neutronů z nějakého externího, velmi výkonného zdroje, který zatím ale není k disposici. Obdobné jsou úvahy o využití antiprotonů, které při interakci s atomovými jádry mohou uvolnit velké množství neutronů. Do této kategorie patří i možnosti využití energetického potenciálu jaderných izomerů a realizace tzv. gama-laseru. Generace směrovaného, koherentního záření X (X-laser) buzeného jadernou explozí byla již studována experimentálně v USA v 80. létech v rámci programu tzv. hvězdných válek, který byl ale později opuštěn. X- a gama-lasery by mohly být využity v jaderných zbraních s výrazně směrovým účinkem.
Nebezpečí nových typů jaderných zbraní s nižší výbušnou silou a menším radioaktivním zamořením není jen přímé, při jejich vojenském použití, ale zejména nepřímé, spočívající ve snížení psychologického prahu pro jejich použití v běžných konfliktech. Náznaky postupného roztáčení nového kola závodů ve zbrojení jsou hrozbou pro svět 21. století. Podle spíše pesimistického scénáře se můžeme v blízké budoucnosti stát svědky vývoje nových jaderných i konvenčních zbraní a pravděpodobně i jejich použití v lokálních konfliktech. Další státy zvládnou výrobu jaderných zbraní a dosavadní mezinárodní kontrolní systém dostane další trhliny. V takové situaci poroste i pravděpodobnost, že se k potřebným technologiím nebo přímo k jaderným zbraním dostanou teroristické resp. fundamentalistické skupiny a organizace. Případné důsledky pro celý svět si lze jen těžko představit.

Vladimír Hnatowicz
Ústav jaderné fyziky AV ČR
250 68 Řež

Autor čerpal z veřejně dostupných publikací, které lze najít například na:
www.armscontrol.org, www.iaea.org, www.lanl.gov, www.sandia.gov, www.llnl.gov, www.fas.org, www.nrdc.org, www.sipri.se, www.nnsa.doe.gov , www.atomicarchive.com a v časopisech: Physics Today, Bulletin of the Atomic Scientists, Science&Global Security




Další články tohoto autora:
Vladimír Hnatowicz

Počet přístupů na stránku:

Komentáře ke článku