Sekcja 4.2 Projekty broni rozszczepieniowej

Nuclear Weapons Frequently Asked Questions

Wersja 2.20: 13 marca 2019

Ten artykuł jest dziełem pochodnym (tłumaczeniem na język polski wzbogaconym o szereg dodatkowych materiałów z polskich uczelni technicznych) znakomitego Nuclear Weapons FAQ autorstwa Carey Sublette. Oto pełne zastrzeżenie licencyjne oryginalnej wersji angielskiej:

COPYRIGHT CAREY SUBLETTE

This material may be excerpted, quoted, or distributed freely provided that attribution to the author (Carey Sublette) and document name (Nuclear Weapons Frequently Asked Questions or NWFAQ) is clearly preserved. I would prefer that the user also include the URL of the source.

Only authorized host sites may make this document publicly available on the Internet through the World Wide Web, anonymous FTP, or other means.

Unauthorized host sites are expressly forbidden. This restriction is placed to allow me to maintain version control.

The only authorized host site for the NWFAQ in English is the Nuclear Weapons Archive:
http://nuclearweaponsarchive.org

4.2 Projekty broni rozszczepieniowej

Elementy konstrukcyjne omówione w poprzednich podsekcjach można łączyć na wiele sposobów, uzyskując bardzo różne projekty broni. Najwłaściwsze rozwiązanie zależy od ograniczeń technologicznych i materiałowych, w których działa projektant, oraz od celu projektu: maksymalnej sprawności, małej masy, ograniczeń objętości i wymiarów głowicy, odporności mechanicznej, bezpieczeństwa i tak dalej. Jednym z najbardziej podstawowych ograniczeń jest dostępny materiał rozszczepialny, co do którego często nie ma dużej swobody wyboru. W tej podsekcji omówiono kilka konkretnych podejść projektowych, które stosowano lub które mogły być stosowane do różnych celów.

4.2.1 Konstrukcje niskotechnologiczne

Są to projekty opierające się na minimalnym użyciu egzotycznej technologii lub na unikaniu długich i kosztownych programów badawczych. Powody wyboru takiego rozwiązania mogą być proste:

  1. ograniczone zasoby,
  2. niski koszt,
  3. małe ryzyko,
  4. szybkie tempo rozwoju.

Tego rodzaju sytuacje mogą pojawiać się wtedy, gdy:

  1. państwo słabo uprzemysłowione lub tylko częściowo uprzemysłowione próbuje opracować broń,
  2. kraj uruchamia program pośpieszny wskutek nagłej zmiany politycznej wewnętrznej lub zewnętrznej,
  3. państwo prowadzi program o bardzo ograniczonych celach, na przykład chce jedynie zademonstrować posiadanie zdolności nuklearnej.

Autor zastrzega, że sam proces uzyskania materiału rozszczepialnego klasy zbrojeniowej jest z natury egzotyczny i kosztowny. W tej części zakłada więc, że odpowiedni materiał jest już dostępny, i skupia się wyłącznie na kwestiach samego projektu broni.

W historii istnieją dwa dobrze udokumentowane projekty, które dziś nie wyglądałyby ani szczególnie egzotycznie, ani szczególnie high-tech: pierwsze bomby użyte w czasie II wojny światowej, czyli Little Boy i Fat Man. Oba te urządzenia są szczegółowo opisane w sekcji 7.1. Inne względnie dobrze opisane konstrukcje były do nich bardzo podobne: pierwsza radziecka bomba atomowa, faktycznie kopia Fat Mana, pierwsza brytyjska bomba atomowa, będąca rozwinięciem typu Fat Man, oraz południowoafrykańska bomba działowa.

4.2.1.1 Konstrukcje działowe

Są to bez wątpienia najłatwiejsze bomby do wykonania, jeśli dysponuje się odpowiednio dużą ilością HEU. Do mechanizmu składania wystarcza zwykła technologia uzbrojenia, standardowe techniki przemysłowe wystarczają do wykonania reflektora z wolframu albo węglika wolframu, a inicjator neutronowy nie jest ani szczególnie trudny, ani nawet konieczny, jeśli dostępny jest niewielki reaktor umożliwiający produkcję polonu.

Projekt Little Boy został ukończony, pomijając sam materiał rozszczepialny, w ciągu kilku miesięcy i nie uznano nawet za konieczne jego przetestowania przed użyciem bojowym.

Program południowoafrykański jest przykładem programu o bardzo ograniczonym celu. Republika Południowej Afryki zamierzała traktować broń jako narzędzie polityczne, a nie militarne. Z powodu łatwości opracowania i wrodzonej niezawodności wybrano konstrukcję działową.

4.2.1.2 Konstrukcje implozyjne

Bronie implozyjne są sprawniejsze, ale z natury bardziej złożone. Dwa główne problemy to:

  1. opracowanie skutecznego układu implozyjnego,
  2. opracowanie inicjatora neutronowego.

Podstawowe techniki i ogólne schematy konstrukcyjne są dziś dobrze znane, ale wykonanie działających podzespołów i uzyskanie pewności, że rzeczywiście działają, to zupełnie inna sprawa.

Przy obecnym poziomie komercyjnej technologii produkcji, aparatury pomiarowej i obliczeń numerycznych, przy dobrze rozwiniętej bazie inżynieryjnej dostępnej w literaturze jawnej i przy znajomości kilku historycznie sprawdzonych podejść, przełożenie tych ogólnych idei na rzeczywisty sprzęt powinno wymagać znacznie mniejszego wysiłku niż w latach 1944-45.

Decyzja ZSRR i Wielkiej Brytanii, by swoje pierwsze bronie oprzeć na schemacie Fat Mana, wskazuje na połączenie pośpiechu i ograniczonego celu politycznego. Oba programy były prowadzone szybko i miały przede wszystkim zademonstrować zdolność. Irak, prowadząc w czasie wojny w Zatoce pośpieszny program budowy pojedynczej broni, prawdopodobnie kierował się podobną logiką i również zakładał prostą konstrukcję implozyjną.

4.2.2 Bronie o wysokiej sprawności

Większość programów zbrojeń jądrowych w pewnym momencie dochodzi do etapu, na którym bardzo wysoki priorytet uzyskuje maksymalnie efektywne wykorzystanie rzadkiego i drogiego materiału rozszczepialnego.

Główna droga do wysokiej sprawności w czysto rozszczepieniowym projekcie polega na maksymalnym sprężeniu materiału rozszczepialnego poprzez skupienie bardzo dużej energii ściskającej w rdzeniu, możliwie jednorodnie. To sugeruje:

  1. użycie dużej masy materiałów wybuchowych,
  2. zastosowanie konstrukcji levitated pit,
  3. prawdopodobne dołączenie technik flying plate.

Najbardziej prawdopodobne podejście polega na użyciu właściwego pit wewnątrz większej pustej powłoki działającej jako driver. Zewnętrzna warstwa materiału wybuchowego rozpędza driver ku środkowi, a odpowiednio duży stosunek masy materiału wybuchowego do masy drivera ma umożliwić osiągnięcie prędkości zbliżonych do teoretycznego limitu rzędu 8 km/s. Gdy driver zapada się i grubieje, dalsza koncentracja energii na jego wewnętrznej powierzchni może dodatkowo wzmacniać zderzenie z właściwym pit. Wstawienie warstwy buforowej, być może z berylu, pomiędzy driver a zewnętrzną część pit, może ograniczyć straty energii na wzrost entropii.

Autor wskazuje, że właśnie taki kierunek został prawdopodobnie przyjęty w najsprawniejszym czysto rozszczepieniowym urządzeniu, jakie kiedykolwiek przetestowały Stany Zjednoczone: urządzeniu Hamlet, zaprojektowanym przez Theodore’a Taylora i zdetonowanym podczas testu Upshot-Knothole Harry 19 maja 1953 roku. Wykorzystano tam system implozyjny o średnicy 60 cali, ważący około 7000 funtów, przy całkowitej masie urządzenia rzędu 8000 funtów. Wynik testu, 32 kt, był nieco niższy od przewidywanych 37 kt.

Do osiągania wysokiej sprawności przydatne są także:

  1. wydajny tamper i reflektor, najlepiej niemoderujący,
  2. rdzeń kompozytowy, jeśli dostępne są dwa różne materiały rozszczepialne,
  3. projekt wysokoenergetyczny, który sam z siebie zyskuje na sprawności,
  4. wzmocnienie fuzyjne, choć to wykracza poza obszar czysto rozszczepieniowych konstrukcji.

4.2.3 Bronie małej mocy

To jedno ze skrajnych zastosowań spektrum projektowego: urządzenia mające wywołać relatywnie „małe” eksplozje. W tym kontekście chodzi zwykle o moce znacznie mniejsze niż nominalne 20 kt typowej bomby rozszczepieniowej, czyli rzędu 1-1000 ton. Oczywiście nawet takie ładunki pozostają ogromne w porównaniu z inną bronią o podobnych rozmiarach.

Najmniejsze rzeczywiście rozmieszczone bronie jądrowe miały moce rzędu 10 ton, jak W54, i były przeznaczone do zastosowań taktycznych albo demolacyjnych.

Ładunek małej mocy można uzyskać po prostu przez wzięcie istniejącej konstrukcji i sztuczne obniżenie jej sprawności, na przykład przez osłabienie implozji. Autor zauważa jednak, że prowadzi to zwykle do konstrukcji o niepotrzebnie dużej masie, objętości i koszcie. Dlatego projektant będzie zazwyczaj optymalizował ładunek małej mocy w jednym z dwóch kierunków:

  1. minimalizacja rozmiaru,
  2. minimalizacja zużycia materiału rozszczepialnego.

4.2.3.1 Minimalny rozmiar

Ładunek małej mocy o minimalnej masie lub objętości powinien używać wydajnego materiału rozszczepialnego, czyli plutonu albo U-233, lekkiego systemu implozyjnego, a także cienkiego reflektora berylowego, którego grubość nie przekracza promienia rdzenia. Ponieważ objętość rośnie z sześcianem promienia, gruba warstwa czegokolwiek otaczającego rdzeń, materiału wybuchowego lub reflektora, szybko zaczyna dominować w bilansie masy.

Z danych o oszczędności masy krytycznej przy reflektorze berylowym wynika, że przy grubości kilku centymetrów promień plutonowego rdzenia zmniejsza się o 40-60% grubości reflektora. Ze względu na ogromną różnicę gęstości między berylem a plutonem można w ten sposób sporo zaoszczędzić na masie, ale tylko do pewnego momentu. Później dodatkowa warstwa reflektora zaczyna ważyć więcej, niż oszczędza.

Przy najniższych mocach, rzędu dziesiątek ton, samo wywołanie przemiany fazowej delta -> alpha w metastabilnym stopie plutonu może dawać wystarczające wprowadzenie reaktywności. W takim przypadku klasyczny układ implozyjny nie musi być w ogóle potrzebny.

Ponieważ rdzeń byłby słabo reflektowany i słabo ściskany, potrzeba stosunkowo dużo materiału rozszczepialnego, być może około 10 kg nawet dla bardzo małej bomby. Sprawność byłaby bardzo słaba, a koszt wysoki.

Absolutne minimum masy wyznacza najmniejsza masa krytyczna zdolna jeszcze dać zauważalną eksplozję. Jeśli naga masa krytyczna plutonu w fazie alfa wynosi około 10,5 kg, a do wywołania znaczącej eksplozji potrzeba jeszcze dodatkowych 20-25%, to granica wynosi około 13 kg. Cienki reflektor berylowy może to nieco obniżyć, ale wymagany materiał wybuchowy i obudowa znowu dodają masy, więc praktyczne minimum autor ocenia na 10-15 kg.

Głowica W54 używana m.in. przez Davy Crockett ważyła około 23 kg i miała moc od 10 ton do 1 kt, zależnie od wariantu. Sama prawdopodobnie zbliża się do minimalnej średnicy sferycznego układu implozyjnego użytecznego bojowo.

4.2.3.2 Minimalne zużycie materiału rozszczepialnego

Drugie podejście polega na tym, by uzyskać małą eksplozję w możliwie najbardziej efektywny sposób. Oznacza to wykorzystanie zasad projektowania bardzo sprawnego ładunku, ale z małą ilością materiału rozszczepialnego. Taka bomba będzie cięższa i większa jako całość, bo układ implozyjny, tamper i reflektor same mają znaczną masę, ale za to zużyje mniej cennego materiału rozszczepialnego.

Autor stwierdza, że przy użyciu zaawansowanej konstrukcji flying plate można sprężyć 1 kg plutonu na tyle, by uzyskać moc rzędu 100 ton. Co ważne, duża kompresja oznacza szybkie składanie, a mała masa oznacza niewielką bezwzględną ilość Pu-240. W efekcie nawet pluton reaktorowy mógłby być przy takich parametrach niemal tak samo skuteczny, jak pluton klasy zbrojeniowej. Wzmocnienie fuzyjne mogłoby podnieść moc takiego układu ponad 1 kt.

4.2.4 Bronie dużej mocy

Nominalna bomba rozszczepieniowa wykorzystuje jedną masę krytyczną materiału przy normalnej gęstości i daje moc około 20 kt. HEU ma większą masę krytyczną niż pluton, ale niższą sprawność, dlatego nominalna moc urządzenia wykonanego z jednego albo drugiego materiału jest podobna.

Wysokomocowe bomby rozszczepieniowe wykorzystują więcej niż jedną masę krytyczną materiału. Z konieczności są to konstrukcje z wydrążonym rdzeniem, bo tylko w ten sposób da się utrzymać rdzeń w stanie podkrytycznym przed pełnym złożeniem.

Takie projekty są z natury bardziej sprawne niż konstrukcje nominalne, o ile dochodzi do pełnego złożenia, z dwóch powodów:

  1. większy promień rdzenia ogranicza wyciek neutronów,
  2. większy rdzeń rozkłada się wolniej.

Korzyści z samego ograniczenia wycieku z czasem maleją, gdy rdzeń staje się tak duży, że straty neutronów przestają być głównym ograniczeniem. Natomiast wolniejsza dezintegracja nadal zwiększa sprawność także dla dużych układów, aż do chwili, gdy pojawiają się inne ograniczenia, na przykład rozcieńczenie materiału rozszczepialnego produktami rozszczepienia. Tamper nadal bywa bardzo ważny, bo spowalnia utratę najbardziej zewnętrznych warstw materiału.

Wysokomocowy rdzeń staje się krytyczny dość wcześnie podczas implozji, czasem jeszcze zanim zapadająca się powłoka uderzy w levitated core. To wydłuża okno podatności na predetonację. Z tego powodu pluton ma ograniczoną przydatność w bardzo mocnych bombach rozszczepieniowych, bo duże masy oznaczają również większe tło neutronowe.

Autor podaje, że bomba plutonowa podobna do Fat Mana, ale zawierająca cztery razy więcej materiału rozszczepialnego, około 25 kg, miałaby rdzeń o średnicy około 18 cm. Aby sprężyć go do porównywalnej gęstości z podobną prędkością, potrzeba byłoby około 18,7 mikrosekundy, czyli cztery razy dłużej niż w Fat Manie. Przy bardzo niskiej zawartości Pu-240, takiej jak w plutonie wojennym, szanse pełnego złożenia byłyby jeszcze rozsądne, ale przy bardziej ekonomicznych gatunkach plutonu już nie. Taki układ dawałby moc ponad 100 kt, a przy granicznej sprawności rzędu 50% można by dojść nawet do około 210 kt.

Francja, która przez pewien czas nie miała dostępu do wzbogaconego uranu i nie miała jeszcze rozwiniętego wzmocnienia fuzyjnego, zbudowała plutonowe bomby o mocy dochodzącej do 120 kt, co czyni je prawdopodobnie najwyżej ocenianymi czysto plutonowymi, czysto rozszczepieniowymi urządzeniami, jakie kiedykolwiek wdrożono.

HEU nadaje się do znacznie większych konstrukcji niż pluton, właśnie z powodu bardzo małego tła neutronowego. Autor twierdzi, że czysto rozszczepieniowe bomby HEU o mocy przekraczającej 1 megatonę są możliwe. W bardzo dużych bombach rozszczepieniowych podstawowa wada HEU, czyli niższa alpha, przestaje być najważniejsza, bo ograniczeniem sprawności staje się rozcieńczenie materiału rozszczepialnego produktami rozszczepienia. To ogranicza sprawność do około 50%.

Największą czysto rozszczepieniową bombą, jaką kiedykolwiek przetestowano, była Mk 18F Super Oralloy Bomb (SOB), zaprojektowana pod kierunkiem Theodore’a Taylora. W teście Ivy King 15 listopada 1952 roku osiągnęła moc 500 kt. Około 85% tej mocy pochodziło z rozszczepienia U-235, a reszta najpewniej z szybkiego rozszczepienia tampra U-238. Autor ocenia, że rdzeń mógł zawierać około 75 kg HEU, a gęstość po implozji wzrosła mniej więcej 2-2,5 raza.

Duże bomby rozszczepieniowe rodzą poważne problemy bezpieczeństwa. Skoro w układzie obecnych jest kilka mas krytycznych, to samo zapadnięcie pustej wnęki w rdzeniu może uczynić go silnie nadkrytycznym, nawet bez precyzyjnej implozji. Dlatego autor wskazuje cztery drogi poprawy bezpieczeństwa:

  1. trzymać rdzeń częściowo rozmontowany i składać go dopiero krótko przed użyciem,
  2. wypełnić pustą przestrzeń czymś, co uniemożliwi jej zapadnięcie, a następnie usunąć ten materiał podczas uzbrajania,
  3. wypełnić wnękę dobrym pochłaniaczem szybkich neutronów, na przykład materiałem z borem-10,
  4. wprowadzić stałe źródło neutronów wystarczająco silne, by gwarantowało wczesną predetonację.

Autor zauważa, że Mk 18 wykorzystywał pierwsze trzy techniki, a brytyjskie bomby dużej mocy używały też wyjmowanego emitera neutronów.

4.2.5 Zastosowania specjalne

4.2.5.1 Primaries, czyli zapalniki do broni termojądrowej

Wielostopniowa broń termojądrowa wymaga jako pierwszego stopnia bomby rozszczepieniowej pełniącej rolę primary albo trigger. Jej zadaniem jest wytworzenie warunków potrzebnych do uwolnienia energii termojądrowej. Najważniejszą własnością takiego zapalnika jest możliwość bardzo szybkiego przekazania energii z rdzenia rozszczepieniowego do obudowy promienistej otaczającej pierwszy stopień. To z kolei oznacza, że warstwy materiału wokół rdzenia muszą być możliwie przezroczyste dla promieniowania termicznego.

Dobrze zaprojektowany trigger powinien emitować większość energii przy wysokiej temperaturze, bo implozja radiacyjna jest najskuteczniejsza wtedy, gdy napędza ją gorący gaz fotonowy. Szybka ucieczka promieniowania ma jeszcze jedną zaletę: tylko niewielka część energii przechodzi wtedy w energię kinetyczną odłamków primary, które mogłyby zakłócić dalszą implozję.

Autor pokazuje kontrast między Fat Manem, który był pod tym względem złym zapalnikiem, a późniejszymi triggerami, w których masę warstw zewnętrznych zmniejszono i uniknięto materiałów o wysokim Z w warstwach wybuchowych. W nowoczesnych, lekkich primary stosuje się zwykle:

  1. bardzo mały rdzeń plutonowy,
  2. niewielką ilość berylowego reflektora,
  3. cienką warstwę materiału wybuchowego pozbawioną ciężkich pierwiastków,
  4. wzmocnienie fuzyjne, które kompensuje ograniczony stopień kompresji.

4.2.5.2 Głowice penetrujące grunt

Niszczenie mocno umocnionych podziemnych obiektów, takich jak schrony dowodzenia, silosy rakietowe czy schrony dla okrętów, jest znacznie skuteczniejsze, jeśli eksplozja zachodzi pod ziemią. Wybuch przy powierzchni albo w powietrzu słabo sprzęga energię z gruntem, natomiast eksplozja podziemna niemal całą energię zamienia w falę sejsmiczną.

Podstawowe wymaganie dla broni penetrującej to umieszczenie urządzenia jądrowego wewnątrz długiej, wąskiej i bardzo wytrzymałej obudowy zdolnej przebijać beton, skałę i grunt. Sam ładunek musi też wytrzymać silne przeciążenia przy uderzeniu.

Autor zauważa, że to zastosowanie szczególnie dobrze pasuje do broni działowej, bo geometrycznie przypomina lufę działa: układ długi, wąski, ciężki i mocny. Dlatego amerykańskie bomby penetrujące, takie jak Mk-8 i Mk-11, były konstrukcjami działowymi.

Zwraca też uwagę na szczególny problem takich bomb: większość materiału rozszczepialnego po wybuchu pozostaje w gruncie, co potencjalnie może ułatwić późniejsze odzyskanie go przez przeciwnika. Jako współczesny przykład podaje B61-11, czyli bombę penetrującą powstałą z przepakowania termojądrowej głowicy B61-7 do ciężkiej stalowej obudowy.

4.2.6 Projekt broni a ukryta proliferacja

Jednym z najbardziej niepokojących pytań jest to, jaki rodzaj broni da się zdobyć lub rozwinąć potajemnie. Państwa, które rozwijają broń w ukryciu, nie dysponują zwykle całym zakresem technologii i przemysłu, jaki miały do dyspozycji państwa nuklearne. To wymusza inne decyzje projektowe i inne kompromisy.

Autor podkreśla, że obawy dotyczą nie tylko państw, lecz także organizacji niepaństwowych, zwłaszcza terrorystycznych.

4.2.6.1 Tajne programy rozwoju i testowania

Podstawowym problemem programu tajnego jest zdobycie materiału rozszczepialnego klasy zbrojeniowej. Bez niego nie ma żadnego programu. Opcje są dwie:

  1. wyprodukować go,
  2. zdobyć gotowy.

Wytworzenie takiego materiału jest bardzo drogie i trudne. Najtańsze warianty nadal oznaczają konieczność budowy całej gałęzi przemysłu. Autor przypomina, że różne państwa wybierały różne ścieżki:

  1. reaktory plutonowe,
  2. instalacje dyfuzji gazowej,
  3. wirówki gazowe,
  4. separację aerodynamiczną,
  5. separację laserową,
  6. nawet kalutrony.

Dobór ścieżki zależał od zasobów, zdolności technicznych i „szczególnych przewag”, jak pomoc z zewnątrz, możliwość ukrycia programu wśród działań cywilnych czy kradzież technologii.

Po zdobyciu materiału rozszczepialnego faktyczne zaprojektowanie i zbudowanie bomby jest, zdaniem autora, względnie łatwe w porównaniu z wyprodukowaniem samego materiału. Technologie potrzebne do zbudowania prymitywnej bomby są w zasięgu każdego państwa dysponującego sensownym przemysłem zbrojeniowym.

Niektóre zaawansowane elementy, takie jak krytrony, miniaturowe lampy neutronowe, wysokiej czystości beryl czy bardziej zaawansowane techniki kształtowania fal, są cenne, ale nie są absolutnie konieczne.

Autor podkreśla też, że komputery nie są już istotną barierą. Dla bomb rozszczepieniowych wymagania obliczeniowe są umiarkowane i osiągalne dla zwykłych komputerów. Znacznie ważniejszym problemem pozostaje brak sprawdzonych kodów i doświadczenia testowego.

Testy subkrytyczne, hydrodynamiczne i hydronuklearne mogą częściowo zastąpić pełnoskalowe próby, ale autor przypomina, że nie wszystkie historyczne programy uważały test pełnoskalowy za konieczny. Jednocześnie brak testów wymusza bardziej konserwatywne projekty i większą niepewność co do osiągów.

4.2.6.2 Bomby terrorystyczne

Perspektywa zdobycia broni przez organizacje terrorystyczne budzi obawy od dziesięcioleci. W dyskusjach pojawiają się różne twierdzenia: że bomba terrorystyczna mogłaby mieć moc wielu kiloton, że można by ją zbudować z plutonu reaktorowego albo wręcz nieoczyszczonego paliwa, że dałoby się ją wykonać w ciągu tygodni przez pojedynczą osobę z powszechnie dostępnych materiałów, albo że można by ją łatwo przewozić samochodem. Autor twierdzi, że wszystkie te twierdzenia są warunkowo prawdziwe, ale nie jednocześnie.

Najbardziej niebezpieczny scenariusz to zdobycie HEU klasy zbrojeniowej. Ze względu na bardzo małe tło neutronowe nawet bardzo prymitywna konstrukcja działowa miałaby istotną szansę zadziałania.

Autor podaje przykład: broń zbudowana z 40 kg HEU o wzbogaceniu 93,5% i z 10 cm reflektorem z węglika wolframu mogłaby dać moc ponad 10 kt. Aby mieć 50% szans pełnego złożenia, wystarcza czas składania rzędu 48 ms, czyli prędkość jedynie 9 m/s. Taki ruch można uzyskać zwykłym spadkiem swobodnym z wysokości 4,4 m.

Sytuacja wygląda znacznie gorzej dla plutonu. Broń działowa z plutonem dałaby co najwyżej moc porównywalną z dużymi ładunkami konwencjonalnymi. Aby osiągnąć wyższe moce, potrzebna byłaby eksplozja implozyjna, a to oznacza większe wymagania technologiczne i potrzebę użycia setek kilogramów dobrego materiału wybuchowego.

Autor uważa, że najbardziej prawdopodobnym materiałem dla organizacji terrorystycznej byłby pluton reaktorowy. W takim przypadku predetonacja byłaby praktycznie nieunikniona, a moc zależałaby nie tyle od ostatecznej kompresji, ile od szybkości wprowadzania reaktywności w chwili krytyczności. Przy szybkości zbliżonej do Fat Mana możliwe mogłyby być moce rzędu setek ton.

Wbrew popularnym sugestiom, autor uznaje pełnowymiarową, prawdziwie sferyczną implozję za mało realistyczną dla grupy terrorystycznej. Uważa jednak, że nie musi ona być konieczna do uzyskania wystarczająco szybkiego składania przy niewielkich poziomach kompresji. Dla kompresji jedno-, dwu- i trójwymiarowej stopień sprężenia można przybliżyć równaniem:

   C = (r_0/(r_0 - delta))^n

a przy bardzo małych kompresjach:

   C = n*(delta/r_0) + 1

Różnica między kompresją jedno- i dwuwymiarową istnieje, ale nie jest dramatyczna. Autor ocenia więc, że wystarczająco szybkie układy liniowe albo cylindryczne są dla zdeterminowanej, niskozasobowej grupy potencjalnie wykonalne.

Jeśli nielegalnie zdobyty pluton występowałby w formie tlenku, prawdopodobnie jako PuO2 albo składnik paliwa MOX, mógłby zostać użyty bezpośrednio tylko wtedy, gdy byłby to oczyszczony proszek. W innym przypadku potrzebna byłaby separacja chemiczna. Autor zakłada, że grupa zdolna do takiej obróbki najpewniej próbowałaby zredukować pluton do metalu, co jest znacznie korzystniejsze konstrukcyjnie.

Ponieważ tlenek plutonu ma dużo mniejszą gęstość od metalu, potrzeba go znacznie więcej. Jeśli założyć, że proszek da się wstępnie zagęścić do około 5 g/cm^3, a w chwili implozji osiągnąć 10 g/cm^3, to bomba bez reflektora wymagałaby około 50 kg plutonu w postaci tlenku. Przy użyciu dobrego, łatwo dostępnego reflektora z żelaza lub grafitu można by zejść do 25-30 kg, ale całość nadal ważyłaby około tony.

Pluton metaliczny pozwoliłby bardzo zmniejszyć wymagania materiałowe i rozmiar urządzenia. Autor spekuluje, że układ z cylindrycznym zapadaniem pustego pierścienia plutonowego albo ściskaniem litego dysku stopu plutonowo-aluminiowego mógłby wymagać nie więcej niż około 10 kg plutonu i przyzwoitego reflektora. Taka broń mogłaby ważyć nawet tylko 200 kg.

Ponieważ taki układ zadziałałby zapewne długo przed zakończeniem pełnej kompresji, perfekcyjna symetria implozji nie byłaby konieczna. Wystarczyłoby szybkie, choć niedoskonałe, implodowanie materiału znajdującego się już na początku dość blisko krytyczności. Autor dodaje jednak, że właśnie to jest skrajnie niebezpieczne i samo w sobie wymaga znacznej wiedzy oraz ostrożności.