Hvem udviklede atomvåben. Hydrogen (termonuklear) bombe: test af masseødelæggelsesvåben

Atomets verden er så fantastisk, at forståelsen af den kræver et radikalt brud i de sædvanlige begreber rum og tid. Atomer er så små, at hvis en dråbe vand kunne forstørres til jordens størrelse, ville hvert atom i den dråbe være mindre end en appelsin. Faktisk består en dråbe vand af 6000 milliarder milliarder (600000000000000000000000) brint- og oxygenatomer. Og alligevel, på trods af dets mikroskopiske dimensioner, har atomet en struktur, der til en vis grad ligner vores struktur. solsystemet. I dets ubegribeligt lille centrum, hvis radius er mindre end en trilliontedel af en centimeter, er der en relativt enorm "sol" - kernen i et atom.

Små "planeter" - elektroner - kredser om denne atomare "sol". Kernen består af universets to hovedbyggesten - protoner og neutroner (de har et samlende navn - nukleoner). En elektron og en proton er ladede partikler, og mængden af ladning i hver af dem er nøjagtig den samme, men ladningerne er forskellige i fortegn: protonen er altid positivt ladet, og elektronen er negativt ladet. Neutronen bærer ikke elektrisk ladning og har som et resultat meget høj permeabilitet.

I den atomare skala af målinger tages massen af en proton og neutron som enhed. Atomvægten af ethvert kemisk grundstof afhænger derfor af antallet af protoner og neutroner indeholdt i dets kerne. For eksempel har et brintatom, med en kerne bestående af kun én proton, en atommasse på 1. Et heliumatom, med en kerne på to protoner og to neutroner, har en atommasse på 4.

Kernerne af atomer af det samme grundstof indeholder altid det samme antal protoner, men antallet af neutroner kan variere. Atomer, der har kerner med det samme antal protoner, men adskiller sig i antallet af neutroner og er varianter af det samme grundstof, kaldes isotoper. For at skelne dem fra hinanden tildeles et tal til elementsymbolet, lig med summen alle partikler i kernen af en given isotop.

Spørgsmålet kan opstå: hvorfor falder kernen i et atom ikke fra hinanden? De protoner, der indgår i den, er jo elektrisk ladede partikler med samme ladning, som skal frastøde hinanden med stor kraft. Dette forklares med, at der inde i kernen også er såkaldte intranukleare kræfter, der tiltrækker kernepartikler til hinanden. Disse kræfter kompenserer for protonernes frastødende kræfter og forhindrer kernen i spontant at flyve fra hinanden.

Intranukleare kræfter er meget stærke, men virker kun på meget tætte afstande. Derfor viser kernerne af tunge grundstoffer, bestående af hundredvis af nukleoner, sig at være ustabile. Kernens partikler er i kontinuerlig bevægelse her (inden for kernens rumfang), og hvis du tilføjer en ekstra mængde energi til dem, kan de overvinde de indre kræfter - kernen vil splittes i dele. Mængden af denne overskydende energi kaldes excitationsenergi. Blandt de tunge grundstoffers isotoper er der dem, der ser ud til at være på selve randen af selvopløsning. Bare et lille "skub" er nok, for eksempel en simpel neutron, der rammer kernen (og den behøver ikke engang at accelerere for at høj hastighed) for at nuklear fissionsreaktion kan finde sted. Nogle af disse "fissile" isotoper blev senere lært at blive fremstillet kunstigt. I naturen er der kun en sådan isotop - uran-235.

Uranus blev opdaget i 1783 af Klaproth, som isolerede den fra uraniumtjære og opkaldte den efter den nyligt opdagede planet Uranus. Som det senere viste sig, var det i virkeligheden ikke uran i sig selv, men dets oxid. Rent uran, et sølvhvidt metal, blev opnået
først i 1842 Peligo. Det nye grundstof havde ingen bemærkelsesværdige egenskaber og vakte først opmærksomhed i 1896, hvor Becquerel opdagede fænomenet radioaktivitet i uransalte. Herefter blev uran til en genstand videnskabelig forskning og eksperimenter, men praktisk anvendelse havde det stadig ikke.

Da fysikerne i den første tredjedel af det 20. århundrede mere eller mindre forstod atomkernens struktur, forsøgte de først og fremmest at opfylde alkymisternes mangeårige drøm – de forsøgte at omdanne et kemisk grundstof til et andet. I 1934 rapporterede franske forskere, ægtefællerne Frédéric og Irene Joliot-Curie, følgende oplevelse til det franske videnskabsakademi: ved bombardering af aluminiumsplader med alfapartikler (kerner af et heliumatom) blev aluminiumatomer omdannet til fosforatomer, men ikke almindelige, men radioaktive, som igen blev til en stabil isotop af silicium. Således blev et aluminiumatom, efter at have tilføjet en proton og to neutroner, til et tungere siliciumatom.

Denne erfaring antydede, at hvis du "bombarderer" kernerne i det tungeste grundstof, der findes i naturen - uran - med neutroner, kan du opnå et grundstof, der ikke eksisterer under naturlige forhold. I 1938 tyske kemikere Otto Hahn og Fritz Strassmann gentog i generelle vendinger Joliot-Curie ægtefællernes erfaringer med at bruge uran i stedet for aluminium. Resultaterne af forsøget var slet ikke, hvad de forventede - i stedet for et nyt supertungt grundstof med et massetal større end uran, fik Hahn og Strassmann lette grundstoffer fra midterdelen periodiske tabel: barium, krypton, brom og nogle andre. Eksperimentatorerne var ikke selv i stand til at forklare det observerede fænomen. Først året efter fandt fysikeren Lise Meitner, som Hahn rapporterede sine vanskeligheder til, den korrekte forklaring på det observerede fænomen, hvilket tyder på, at når uran bombarderes med neutroner, spaltes dets kerne (spalter). I dette tilfælde burde der være dannet kerner af lettere grundstoffer (det er derfra barium, krypton og andre stoffer kom), ligesom der skulle være frigivet 2-3 frie neutroner. Yderligere forskning gjorde det muligt i detaljer at afklare billedet af, hvad der skete.

Naturligt uran består af en blanding af tre isotoper med masserne 238, 234 og 235. Hovedmængden af uran er isotop-238, hvis kerne omfatter 92 protoner og 146 neutroner. Uran-235 er kun 1/140 af naturligt uran (0,7% (det har 92 protoner og 143 neutroner i sin kerne), og uran-234 (92 protoner, 142 neutroner) er kun 1/17500 af total masse uran (0,006%. Den mindst stabile af disse isotoper er uran-235.

Fra tid til anden opdeles kernerne i dets atomer spontant i dele, som et resultat af hvilke lettere elementer i det periodiske system dannes. Processen ledsages af frigivelsen af to eller tre frie neutroner, som skynder sig med enorm hastighed - omkring 10 tusinde km/s (de kaldes hurtige neutroner). Disse neutroner kan ramme andre urankerner og forårsage nukleare reaktioner. Hver isotop opfører sig forskelligt i dette tilfælde. Uran-238 kerner fanger i de fleste tilfælde simpelthen disse neutroner uden yderligere transformationer. Men i cirka ét tilfælde ud af fem, når en hurtig neutron kolliderer med kernen i isotopen-238, sker der en mærkelig kernereaktion: en af neutronerne i uran-238 udsender en elektron, der bliver til en proton, dvs. uranisotop bliver til en mere
tungt grundstof - neptunium-239 (93 protoner + 146 neutroner). Men neptunium er ustabilt - efter et par minutter udsender en af dets neutroner en elektron, der bliver til en proton, hvorefter neptunium-isotopen bliver til det næste grundstof i det periodiske system - plutonium-239 (94 protoner + 145 neutroner). Hvis en neutron rammer kernen af ustabilt uran-235, opstår der straks spaltning - atomerne går i opløsning med emission af to eller tre neutroner. Det er klart, at i naturligt uran, hvoraf de fleste atomer tilhører 238-isotopen, har denne reaktion ingen synlige konsekvenser - alle frie neutroner vil i sidste ende blive absorberet af denne isotop.

Tja, hvad nu hvis vi forestiller os et ret massivt stykke uran, der udelukkende består af isotop-235?

Her vil processen forløbe anderledes: neutroner, der frigives under fission af flere kerner, forårsager til gengæld deres fission, når de rammer nabokerner. Som følge heraf frigives en ny portion neutroner, som splitter de næste kerner. Under gunstige forhold forløber denne reaktion som en lavine og kaldes en kædereaktion. For at starte det kan et par bombarderende partikler være nok.

Faktisk, lad uran-235 blive bombarderet af kun 100 neutroner. De vil adskille 100 urankerner. I dette tilfælde vil 250 nye neutroner af anden generation blive frigivet (i gennemsnit 2,5 pr. fission). Anden generation neutroner vil producere 250 spaltninger, som vil frigive 625 neutroner. I næste generation bliver det 1562, så 3906, så 9670 osv. Antallet af divisioner vil stige på ubestemt tid, hvis processen ikke stoppes.

Men i virkeligheden når kun en lille del af neutronerne atomkernerne. Resten, der hurtigt skynder sig mellem dem, bliver ført væk i det omgivende rum. En selvopretholdende kædereaktion kan kun forekomme i et tilstrækkeligt stort array af uran-235, som siges at have en kritisk masse. (Denne masse er under normale forhold 50 kg.) Det er vigtigt at bemærke, at fissionen af hver kerne er ledsaget af frigivelsen af en enorm mængde energi, som viser sig at være cirka 300 millioner gange mere end den energi, der bruges på fission ! (Det anslås, at den fuldstændige fission af 1 kg uran-235 frigiver den samme mængde varme som forbrændingen af 3 tusinde tons kul.)

Dette kolossale energiudbrud, frigivet i løbet af få øjeblikke, manifesterer sig som en eksplosion af monstrøs kraft og ligger til grund for atomvåbens virkning. Men for at dette våben kan blive en realitet, er det nødvendigt, at ladningen ikke består af naturligt uran, men af en sjælden isotop - 235 (sådan uran kaldes beriget). Det blev senere opdaget, at rent plutonium også er et fissilt materiale og kunne bruges i en atomladning i stedet for uran-235.

Alle disse vigtige opdagelser blev lavet på tærsklen til Anden Verdenskrig. Snart begyndte hemmeligt arbejde med at skabe en atombombe i Tyskland og andre lande. I USA blev dette problem løst i 1941. Hele komplekset af værker fik navnet "Manhattan Project".

Administrativ ledelse af projektet blev udført af General Groves, og videnskabelig ledelse blev udført af University of California professor Robert Oppenheimer. Begge var udmærket klar over den enorme kompleksitet i den opgave, de stod overfor. Derfor var Oppenheimers første bekymring at rekruttere et meget intelligent videnskabeligt hold. I USA var der på det tidspunkt mange fysikere, der emigrerede fra fascistiske Tyskland. Det var ikke let at tiltrække dem til at skabe våben rettet mod deres tidligere hjemland. Oppenheimer talte personligt til alle og brugte al sin charme. Snart lykkedes det ham at samle en lille gruppe teoretikere, som han spøgende kaldte "lysmænd". Og faktisk omfattede det datidens største specialister inden for fysik og kemi. (Blandt dem er 13 nobelprismodtagere, herunder Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Udover dem var der mange andre specialister med forskellige profiler.

Den amerikanske regering sparede ikke på udgifterne, og arbejdet tog storstilet helt fra begyndelsen. I 1942 blev verdens største forskningslaboratorium grundlagt i Los Alamos. Befolkningen i denne videnskabelige by nåede snart 9 tusinde mennesker. Med hensyn til sammensætningen af videnskabsmænd, omfanget af videnskabelige eksperimenter og antallet af specialister og arbejdere involveret i arbejdet, havde Los Alamos-laboratoriet ingen sidestykke i verdenshistorien. Manhattan-projektet havde sit eget politi, kontraspionage, kommunikationssystem, varehuse, landsbyer, fabrikker, laboratorier og sit eget kolossale budget.

Hovedmålet med projektet var at skaffe nok fissilt materiale, hvorfra flere atombomber kunne skabes. Ud over uran-235 kunne ladningen til bomben, som allerede nævnt, være det kunstige grundstof plutonium-239, det vil sige, at bomben kan være enten uran eller plutonium.

Groves og Oppenheimer var enige om, at arbejdet skulle udføres samtidigt i to retninger, da det var umuligt på forhånd at afgøre, hvilken af dem der ville være mere lovende. Begge metoder var fundamentalt forskellige fra hinanden: Ophobningen af uran-235 skulle udføres ved at adskille det fra hovedparten af naturligt uran, og plutonium kunne kun opnås som et resultat af en kontrolleret kernereaktion, når uran-238 blev bestrålet med neutroner. Begge veje virkede usædvanligt vanskelige og lovede ikke nemme løsninger.

Hvordan kan man faktisk adskille to isotoper, der kun adskiller sig lidt i vægt og kemisk opfører sig på nøjagtig samme måde? Hverken videnskab eller teknologi har nogensinde stået over for et sådant problem. Produktionen af plutonium virkede også meget problematisk i starten. Før dette blev hele oplevelsen af nukleare transformationer reduceret til nogle få laboratorieforsøg. Nu skulle de mestre produktionen af kilogram plutonium i industriel skala, udvikle og skabe en speciel installation hertil - en atomreaktor, og lære at kontrollere forløbet af atomreaktionen.

Både her og her skulle et helt kompleks af komplekse problemer løses. Derfor bestod Manhattan-projektet af flere delprojekter, ledet af fremtrædende videnskabsmænd. Oppenheimer var selv leder af Los Alamos Scientific Laboratory. Lawrence var ansvarlig for strålingslaboratoriet ved University of California. Fermi forskede ved University of Chicago for at skabe en atomreaktor.

I starten var det vigtigste problem at få uran. Før krigen havde dette metal stort set ingen nytte. Nu, da det var nødvendigt med det samme i enorme mængder, viste det sig, at der ikke var nogen industriel metode dens produktion.

Westinghouse-virksomheden tog sin udvikling op og opnåede hurtigt succes. Efter at have renset uranharpiksen (uran forekommer i naturen i denne form) og opnået uranoxid blev det omdannet til tetrafluorid (UF4), hvorfra uranmetal blev adskilt ved elektrolyse. Hvis amerikanske videnskabsmænd i slutningen af 1941 kun havde nogle få gram uraniummetal til deres rådighed, så nåede dens industrielle produktion på Westinghouse-fabrikkerne allerede i november 1942 6.000 pund om måneden.

Samtidig arbejdede man på at skabe en atomreaktor. Processen med at producere plutonium gik faktisk ud på at bestråle uranstænger med neutroner, hvilket resulterede i, at en del af uran-238 ville blive til plutonium. Kilderne til neutroner i dette tilfælde kunne være fissile atomer af uran-235, spredt i tilstrækkelige mængder blandt atomer af uran-238. Men for at opretholde den konstante produktion af neutroner måtte en kædereaktion med spaltning af uran-235-atomer begynde. I mellemtiden, som allerede nævnt, for hvert atom af uran-235 var der 140 atomer af uran-238. Det er klart, at neutroner, der spredte sig i alle retninger, havde en meget større sandsynlighed for at møde dem på deres vej. Det vil sige, at et stort antal frigivne neutroner viste sig at blive absorberet af hovedisotopen uden nogen fordel. Under sådanne forhold kunne en kædereaktion naturligvis ikke finde sted. Hvordan kan det være?

Først så det ud til, at uden adskillelse af to isotoper var driften af reaktoren generelt umulig, men en vigtig omstændighed blev hurtigt fastslået: det viste sig, at uran-235 og uran-238 var modtagelige for neutroner med forskellige energier. Kernen i et uran-235-atom kan spaltes af en neutron med relativt lav energi, med en hastighed på omkring 22 m/s. Sådanne langsomme neutroner fanges ikke af uran-238 kerner - for dette skal de have en hastighed i størrelsesordenen hundredtusindvis af meter i sekundet. Med andre ord er uran-238 magtesløs til at forhindre begyndelsen og fremskridtet af en kædereaktion i uran-235 forårsaget af neutroner bremset ned til ekstremt lave hastigheder - ikke mere end 22 m/s. Dette fænomen blev opdaget af den italienske fysiker Fermi, som har boet i USA siden 1938 og førte arbejdet her med at skabe den første reaktor. Fermi besluttede at bruge grafit som neutronmoderator. Ifølge hans beregninger skulle neutronerne, der udsendes fra uran-235, efter at have passeret gennem et 40 cm lag af grafit, have reduceret deres hastighed til 22 m/s og påbegyndt en selvopretholdende kædereaktion i uran-235.

En anden moderator kunne være såkaldt "tungt" vand. Da de brintatomer, der er inkluderet i den, er meget ens i størrelse og masse til neutroner, kunne de bedst bremse dem. (Med hurtige neutroner sker der omtrent det samme som med bolde: hvis en lille bold rammer en stor, ruller den tilbage, næsten uden at miste fart, men når den møder en lille bold, overfører den en betydelig del af sin energi til den - ligesom en neutron i en elastisk kollision preller af en tung kerne, sænker farten kun lidt, og når den kolliderer med kernerne af brintatomer, mister den meget hurtigt al sin energi.) almindeligt vand ikke egnet til moderation, da dets brint har tendens til at absorbere neutroner. Derfor bør deuterium, som er en del af "tungt" vand, bruges til dette formål.

I begyndelsen af 1942, under Fermis ledelse, begyndte byggeriet af den første atomreaktor i historien på tennisbaneområdet under Chicago Stadiums vestlige tribuner. Forskerne udførte alt arbejdet selv. Reaktionen kan styres på den eneste måde - ved at justere antallet af neutroner, der deltager i kædereaktionen. Fermi havde til hensigt at opnå dette ved hjælp af stænger lavet af stoffer som bor og cadmium, som kraftigt absorberer neutroner. Moderatoren var grafitsten, hvorfra fysikerne byggede søjler 3 m høje og 1,2 m brede rektangulære blokke med uranoxid mellem dem. Hele strukturen krævede omkring 46 tons uranoxid og 385 tons grafit. For at bremse reaktionen blev der indført stave af cadmium og bor i reaktoren.

Hvis dette ikke var nok, så stod to forskere for forsikring på en platform placeret over reaktoren med spande fyldt med en opløsning af cadmiumsalte - de skulle hælde dem på reaktoren, hvis reaktionen kom ud af kontrol. Det var heldigvis ikke nødvendigt. Den 2. december 1942 beordrede Fermi, at alle kontrolstænger skulle forlænges, og eksperimentet begyndte. Efter fire minutter begyndte neutrontællerne at klikke højere og højere. For hvert minut blev intensiteten af neutronfluxen større. Dette indikerede, at en kædereaktion fandt sted i reaktoren. Det varede i 28 minutter. Så gav Fermi signalet, og de sænkede stænger stoppede processen. Således frigjorde mennesket for første gang atomkernens energi og beviste, at det kunne kontrollere den efter behag. Nu var der ikke længere tvivl om, at atomvåben var en realitet.

I 1943 blev Fermi-reaktoren demonteret og transporteret til Aragonese National Laboratory (50 km fra Chicago). Var her snart
En anden atomreaktor blev bygget, hvor tungt vand blev brugt som moderator. Den bestod af en cylindrisk aluminiumstank indeholdende 6,5 tons tungt vand, hvori der var lodret nedsænket 120 stænger af uranmetal, indkapslet i en aluminiumsskal. De syv kontrolstænger var lavet af cadmium. Rundt om tanken var der en grafitreflektor, derefter en skærm lavet af bly og cadmiumlegeringer. Hele konstruktionen var indesluttet i en betonskal med en vægtykkelse på ca. 2,5 m.

Eksperimenter på disse pilotreaktorer bekræftede muligheden for industriel produktion af plutonium.

Hovedcentret for Manhattan-projektet blev snart byen Oak Ridge i Tennessee River Valley, hvis befolkning voksede til 79 tusinde mennesker på få måneder. Her blev historiens første produktionsanlæg til beriget uran bygget på kort tid. En industriel reaktor, der producerede plutonium, blev lanceret her i 1943. I februar 1944 blev der udvundet omkring 300 kg uran dagligt, fra hvis overflade plutonium blev opnået ved kemisk adskillelse. (For at gøre dette blev plutonium først opløst og derefter udfældet.) Det rensede uran blev derefter returneret til reaktoren. Samme år begyndte byggeriet af den enorme Hanford-fabrik i den golde, dystre ørken på Columbia-flodens sydlige bred. Tre kraftige atomreaktorer var placeret her, der producerede flere hundrede gram plutonium hver dag.

Sideløbende var forskningen i fuld gang med at udvikle en industriel proces til uranberigelse.

Efter at have overvejet forskellige muligheder, Groves og Oppenheimer besluttede at fokusere deres indsats på to metoder: gasformig diffusion og elektromagnetisk.

Gasdiffusionsmetoden var baseret på et princip kendt som Grahams lov (den blev først formuleret i 1829 af den skotske kemiker Thomas Graham og udviklet i 1896 af den engelske fysiker Reilly). Ifølge denne lov, hvis to gasser, hvoraf den ene er lettere end den anden, ledes gennem et filter med ubetydeligt små huller, vil flere mere lys gas end tung gas. I november 1942 skabte Urey og Dunning fra Columbia University en gasdiffusionsmetode til adskillelse af uranisotoper baseret på Reilly-metoden.

Da naturligt uran er et fast stof, blev det først omdannet til uranfluorid (UF6). Denne gas blev derefter ført gennem mikroskopiske - i størrelsesordenen tusindedele af en millimeter - huller i filterskillevæggen.

Da forskellen i gassernes molvægte var meget lille, steg indholdet af uran-235 kun 1,0002 gange bag skillevæggen.

For at øge mængden af uran-235 endnu mere føres den resulterende blanding igen gennem en skillevæg, og mængden af uran øges igen med 1,0002 gange. For at øge indholdet af uran-235 til 99% var det således nødvendigt at lede gassen gennem 4000 filtre. Dette fandt sted på et enormt gasdiffusionsanlæg i Oak Ridge.

I 1940, under ledelse af Ernest Lawrence, begyndte forskningen i adskillelse af uranisotoper ved den elektromagnetiske metode ved University of California. Det var nødvendigt at finde fysiske processer, der ville tillade isotoper at blive adskilt ved hjælp af forskellen i deres masser. Lawrence forsøgte at adskille isotoper ved hjælp af princippet om en massespektrograf, et instrument, der bruges til at bestemme massen af atomer.

Princippet for dets funktion var som følger: præ-ioniserede atomer blev accelereret af et elektrisk felt og derefter passeret gennem et magnetfelt, hvor de beskrev cirkler placeret i et plan vinkelret på feltets retning. Da radierne af disse baner var proportionale med massen, endte lette ioner på cirkler med mindre radius end tunge. Hvis der blev placeret fælder langs atomernes vej, så kunne forskellige isotoper opsamles separat på denne måde.

Det var metoden. Under laboratorieforhold gav det gode resultater. Men at bygge et anlæg, hvor isotopadskillelse kunne udføres i industriel skala, viste sig ekstremt vanskeligt. Lawrence formåede dog til sidst at overvinde alle vanskeligheder. Resultatet af hans indsats var udseendet af calutron, som blev installeret i en kæmpe fabrik i Oak Ridge.

Dette elektromagnetiske anlæg blev bygget i 1943 og viste sig at være den måske dyreste idé fra Manhattan-projektet. Lawrences metode påkrævet stor mængde komplekse, endnu ikke udviklede enheder forbundet med højspænding, højvakuum og stærke magnetfelter. Omfanget af omkostningerne viste sig at være enormt. Calutron havde en gigantisk elektromagnet, hvis længde nåede 75 m og vejede omkring 4000 tons.

Flere tusinde tons sølvtråd blev brugt til viklingerne til denne elektromagnet.

Hele arbejdet (uden at medregne omkostningerne på 300 millioner dollars i sølv, som statskassen kun stillede midlertidigt til rådighed) kostede 400 millioner dollars. Forsvarsministeriet betalte 10 millioner alene for den elektricitet, som calutron forbrugte. Meget af udstyret på Oak Ridge-fabrikken var overlegen i skala og præcision i forhold til noget, der nogensinde var blevet udviklet inden for dette teknologiområde.

Men alle disse omkostninger var ikke forgæves. Efter at have brugt i alt omkring 2 milliarder dollars skabte amerikanske videnskabsmænd i 1944 en unik teknologi til uranberigelse og plutoniumproduktion. I mellemtiden arbejdede de på Los Alamos-laboratoriet på designet af selve bomben. Princippet for dets funktion var generelt klart i lang tid: det fissile stof (plutonium eller uran-235) skulle overføres til en kritisk tilstand i eksplosionsøjeblikket (for at en kædereaktion skulle opstå, massen af ladningen skal være endnu mærkbart større end den kritiske) og bestrålet med en stråle af neutroner, hvilket medførte er begyndelsen på en kædereaktion.

Ifølge beregninger oversteg ladningens kritiske masse 50 kg, men de var i stand til at reducere den betydeligt. Generelt er værdien af den kritiske masse stærkt påvirket af flere faktorer. Jo større ladningens overfladeareal er, jo flere neutroner udsendes ubrugeligt i det omgivende rum. En kugle har det mindste overfladeareal. Følgelig sfæriske ladninger med andre lige vilkår har den mindste kritiske masse. Derudover afhænger værdien af den kritiske masse af renheden og typen af fissile materialer. Det er omvendt proportionalt med kvadratet af tætheden af dette materiale, hvilket tillader, for eksempel, ved at fordoble tætheden, reducere den kritiske masse med fire gange. Den nødvendige grad af underkritik kan opnås, for eksempel ved at komprimere det fissile materiale på grund af eksplosionen af en ladning af et konventionelt sprængstof fremstillet i form af en kugleformet skal, der omgiver atomladningen. Den kritiske masse kan også reduceres ved at omgive ladningen med en skærm, der reflekterer neutroner godt. Bly, beryllium, wolfram, naturligt uran, jern og mange andre kan bruges som en sådan skærm.

Et muligt design af en atombombe består af to stykker uran, som, når de kombineres, danner en masse større end kritisk. For at forårsage en bombeeksplosion skal du bringe dem tættere på hinanden så hurtigt som muligt. Den anden metode er baseret på brugen af en indadgående konvergerende eksplosion. I dette tilfælde blev en strøm af gasser fra et konventionelt sprængstof rettet mod det fissile materiale placeret indeni og komprimeret det, indtil det nåede en kritisk masse. Kombination af en ladning og intens bestråling af den med neutroner, som allerede nævnt, forårsager en kædereaktion, som et resultat af, at temperaturen i det første sekund stiger til 1 million grader. I løbet af denne tid lykkedes det kun omkring 5% af den kritiske masse at adskille. Resten af ladningen i tidlige bombedesign fordampede uden
nogen fordel.

Den første atombombe i historien (den fik navnet Trinity) blev samlet i sommeren 1945. Og den 16. juni 1945 blev den første atomeksplosion på Jorden udført på atomprøvestedet i Alamogordo-ørkenen (New Mexico). Bomben blev placeret i midten af teststedet oven på et 30 meter ståltårn. Optageudstyr var placeret rundt om det på stor afstand. Der var en observationspost 9 km væk, og en kommandopost 16 km væk. Atomeksplosionen gjorde et fantastisk indtryk på alle vidner til denne begivenhed. Ifølge øjenvidners beskrivelser føltes det, som om mange sole var forenet til én og oplyste teststedet på én gang. Så en kæmpe ildkugle og en rund sky af støv og lys begyndte at stige mod ham langsomt og ildevarslende.

Denne ildkugle lettede fra jorden og steg til en højde på mere end tre kilometer på få sekunder. For hvert øjeblik voksede den i størrelse, snart nåede dens diameter 1,5 km, og den steg langsomt ind i stratosfæren. Derefter gav ildkuglen plads til en søjle af bølgende røg, som strakte sig til en højde på 12 km og tog form som en kæmpe svamp. Alt dette var ledsaget af et frygteligt brøl, hvorfra jorden rystede. Kraften af den eksploderende bombe oversteg alle forventninger.

Så snart strålingssituationen tillod det, skyndte flere Sherman-tanke, foret med blyplader på indersiden, sig til eksplosionsområdet. På en af dem var Fermi, som var ivrig efter at se resultaterne af sit arbejde. Det, der dukkede op for hans øjne, var en død, brændt jord, hvorpå alt levende var blevet ødelagt inden for en radius af 1,5 km. Sandet var bagt til en glasagtig grønlig skorpe, der dækkede jorden. I et kæmpe krater lå de sønderknuste rester af et stålstøttetårn. Eksplosionens kraft blev anslået til 20.000 tons TNT.

Næste skridt skulle være kampbrug bomber mod Japan, som efter Nazitysklands overgivelse alene fortsatte krigen med USA og dets allierede. Der var ingen løfteraketter på det tidspunkt, så bombningen måtte udføres fra et fly. Komponenterne i de to bomber blev transporteret med stor omhu af krydseren Indianapolis til øen Tinian, hvor den 509. Combined Air Force Group havde base. Disse bomber adskilte sig noget fra hinanden med hensyn til ladningstype og design.

Den første bombe - "Baby" - var en stor luftbombe med en atomladning af højt beriget uran-235. Dens længde var omkring 3 m, diameter - 62 cm, vægt - 4,1 tons.

Den anden bombe - "Fat Man" - med en ladning af plutonium-239 var ægformet med en stor stabilisator. Dens længde
var 3,2 m, diameter 1,5 m, vægt - 4,5 tons.

Den 6. august kastede oberst Tibbets' B-29 Enola Gay bombefly "Little Boy" på den store japanske by Hiroshima. Bomben blev sænket med faldskærm og eksploderede som planlagt i en højde af 600 m fra jorden.

Konsekvenserne af eksplosionen var forfærdelige. Selv for piloterne selv gjorde synet af en fredelig by ødelagt af dem på et øjeblik et deprimerende indtryk. Senere indrømmede en af dem, at de i det sekund så det værste, en person kan se.

For dem, der var på jorden, lignede det, der skete, et sandt helvede. Først og fremmest gik en hedebølge over Hiroshima. Dens virkning varede kun få øjeblikke, men var så kraftig, at den smeltede selv fliser og kvartskrystaller i granitplader, forvandlede telefonpæle 4 km væk til kul og til sidst forbrændte den. menneskekroppe at alt, hvad der var tilbage af dem, var skygger på asfalten af fortove eller på husenes vægge. Så brød et monstrøst vindstød ud under ildkuglen og styrtede ind over byen med en hastighed på 800 km/t og ødelagde alt på dens vej. Huse, der ikke kunne modstå hans rasende angreb, brød sammen, som om de blev væltet. Der er ikke en eneste intakt bygning tilbage i kæmpecirklen med en diameter på 4 km. Få minutter efter eksplosionen faldt sort radioaktiv regn over byen – denne fugt blev til damp kondenseret i atmosfærens høje lag og faldt til jorden i form af store dråber blandet med radioaktivt støv.

Efter regnen ramte et nyt vindstød byen, som denne gang blæste i retning af epicentret. Den var svagere end den første, men stadig stærk nok til at rive træer op med rode. Vinden blæste til en gigantisk ild, hvor alt, hvad der kunne brænde, brændte. Af de 76 tusinde bygninger blev 55 tusinde fuldstændig ødelagt og brændt. Vidner til denne frygtelige katastrofe mindede om fakkelmænd, fra hvem brændt tøj faldt til jorden sammen med klude af skind, og om skare af gale mennesker, dækket af frygtelige forbrændinger, som skyndte sig skrigende gennem gaderne. Der var en kvælende stank af brændt menneskekød i luften. Der lå mennesker overalt, døde og døende. Der var mange, der var blinde og døve, og som prikkede i alle retninger, ikke kunne se noget i det kaos, der herskede omkring dem.

De uheldige mennesker, som befandt sig i en afstand på op til 800 m fra epicentret, brændte bogstaveligt talt ud på et splitsekund - deres indre fordampede, og deres kroppe blev til klumper af rygende kul. Dem, der ligger i en afstand af 1 km fra epicentret, var ramt af strålingssyge i en ekstremt alvorlig form. I løbet af få timer begyndte de at kaste voldsomt op, deres temperatur sprang til 39-40 grader, og de begyndte at opleve åndenød og blødninger. Så dukkede ikke-helende sår op på huden, blodets sammensætning ændrede sig dramatisk, og hår faldt ud. Efter frygtelige lidelser, normalt på anden eller tredje dag, indtraf døden.

I alt døde omkring 240 tusinde mennesker af eksplosionen og strålingssygdommen. Omkring 160 tusind modtog strålingssyge i en mildere form - deres smertefulde død blev forsinket med flere måneder eller år. Da nyheden om katastrofen spredte sig over hele landet, var hele Japan lammet af frygt. Det steg yderligere, efter major Sweeney's Box Car kastede en anden bombe på Nagasaki den 9. august. Flere hundrede tusinde indbyggere blev også dræbt og såret her. Ude af stand til at modstå de nye våben, kapitulerede den japanske regering – atombomben afsluttede Anden Verdenskrig.

Krigen er forbi. Det varede kun seks år, men formåede at ændre verden og mennesker næsten til ukendelighed.

Den menneskelige civilisation før 1939 og den menneskelige civilisation efter 1945 er påfaldende forskellige fra hinanden. Der er mange grunde til dette, men en af de vigtigste er fremkomsten af atomvåben. Man kan uden overdrivelse sige, at skyggen af Hiroshima ligger over hele anden halvdel af det 20. århundrede. Det blev en dyb moralsk forbrænding for mange millioner mennesker, f.eks tidligere samtidige denne katastrofe og dem, der er født årtier efter den. Det moderne menneske kan ikke længere tænke på verden, som de tænkte om den før 6. august 1945 – han forstår alt for tydeligt, at denne verden kan blive til ingenting på få øjeblikke.

Det moderne menneske kan ikke se på krig, som hans bedstefædre og oldefædre gjorde – han ved med sikkerhed, at denne krig bliver den sidste, og der vil hverken være vindere eller tabere i den. Atomvåben har sat deres præg på alle områder det offentlige liv, og den moderne civilisation kan ikke leve efter de samme love som for tres eller firs år siden. Ingen forstod dette bedre end skaberne af atombomben selv.

"Folk på vores planet , skrev Robert Oppenheimer, skal forene sig. Terror og ødelæggelse sået den sidste krig, dikter denne tanke til os. Eksplosionerne af atombomber beviste det med al grusomhed. Andre mennesker på andre tidspunkter har allerede sagt lignende ord - kun om andre våben og om andre krige. De havde ikke succes. Men enhver, der i dag vil sige, at disse ord er ubrugelige, vildledes af historiens omskiftelser. Det kan vi ikke blive overbevist om. Resultaterne af vores arbejde efterlader menneskeheden intet andet valg end at skabe en forenet verden. En verden baseret på lovlighed og menneskelighed."

Der skal etableres en demokratisk styreform i USSR.
Vernadsky V.I.

Atombomben i USSR blev skabt den 29. august 1949 (den første vellykkede opsendelse). Projektet blev ledet af akademiker Igor Vasilievich Kurchatov. Perioden med udvikling af atomvåben i USSR varede fra 1942 og sluttede med test på Kasakhstans territorium. Dette brød det amerikanske monopol på sådanne våben, fordi de siden 1945 var den eneste atommagt. Artiklen er viet til at beskrive historien om fremkomsten af den sovjetiske atombombe, samt karakterisere konsekvenserne af disse begivenheder for USSR.

skabelseshistorie

I 1941 overbragte repræsentanter for USSR i New York oplysninger til Stalin om, at der blev afholdt et fysikermøde i USA, som var helliget udviklingen af atomvåben. Sovjetiske videnskabsmænd i 1930'erne arbejdede også med atomforskning, den mest berømte var spaltningen af atomet af videnskabsmænd fra Kharkov ledet af L. Landau. Det kom dog aldrig til det punkt, hvor der faktisk blev brugt i våben. Udover USA arbejdede Nazityskland på dette. I slutningen af 1941 begyndte USA sit atomprojekt. Stalin lærte om dette i begyndelsen af 1942 og underskrev et dekret om oprettelse af et laboratorium i USSR for at skabe et atomprojekt akademiker I. Kurchatov blev dets leder.

Der er en opfattelse af, at amerikanske videnskabsmænds arbejde blev fremskyndet af den hemmelige udvikling af tyske kolleger, der kom til Amerika. I hvert fald i sommeren 1945 på Potsdam-konferencen ny præsident USA G. Truman informerede Stalin om færdiggørelsen af arbejdet med et nyt våben - atombomben. For at demonstrere amerikanske videnskabsmænds arbejde besluttede den amerikanske regering desuden at teste det nye våben i kamp: den 6. og 9. august blev bomber kastet over to japanske byer, Hiroshima og Nagasaki. Dette var første gang, at menneskeheden lærte om et nyt våben. Det var denne begivenhed, der tvang Stalin til at fremskynde sine videnskabsmænds arbejde. I. Kurchatov blev tilkaldt af Stalin og lovede at opfylde ethvert krav fra videnskabsmanden, så længe processen forløb så hurtigt som muligt. Desuden blev den skabt statsudvalg under Folkekommissærernes Råd, som forestod det sovjetiske atomprojekt. Det blev ledet af L. Beria.

Udviklingen er flyttet til tre centre:

Kirov-anlæggets designbureau, der arbejder på at skabe specialudstyr.
En diffus plante i Ural, som skulle arbejde på skabelsen af beriget uran.
Kemiske og metallurgiske centre, hvor plutonium blev undersøgt. Det var dette element, der blev brugt i den første sovjetiske atombombe.

I 1946 blev det første sovjetiske forenede atomcenter oprettet. Det var en hemmelig facilitet Arzamas-16, beliggende i byen Sarov (Nizhny Novgorod-regionen). I 1947 skabte de den første atomreaktor, ved en virksomhed nær Chelyabinsk. I 1948 blev der oprettet en hemmelig træningsbane på Kasakhstans territorium nær byen Semipalatinsk-21. Det var her, den 29. august 1949, den første eksplosion af den sovjetiske atombombe RDS-1 blev organiseret. Denne begivenhed blev holdt fuldstændig hemmelig, men amerikansk stillehavsluftfart var i stand til at registrere en kraftig stigning i strålingsniveauerne, hvilket var bevis på test af et nyt våben. Allerede i september 1949 annoncerede G. Truman tilstedeværelsen af en atombombe i USSR. Officielt indrømmede USSR tilstedeværelsen af disse våben først i 1950.

Flere hovedkonsekvenser af den vellykkede udvikling af atomvåben af sovjetiske videnskabsmænd kan identificeres:

Tab af amerikansk status enkelt stat med atomvåben. Dette sidestillede ikke kun USSR med USA mht militær magt, men tvang også sidstnævnte til at gennemtænke hvert deres militære skridt, da de nu var nødt til at frygte for USSR-ledelsens svar.
Tilstedeværelsen af atomvåben i USSR sikrede dens status som supermagt.
Efter at USA og USSR var udlignet i tilgængeligheden af atomvåben, begyndte kapløbet om deres mængde. Stater brugte enorme mængder penge på at overgå deres konkurrenter. Desuden begyndte forsøg på at skabe endnu mere kraftfulde våben.
Disse begivenheder markerede starten på atomkapløbet. Mange lande er begyndt at investere ressourcer for at tilføje til listen over atomvåbenstater og sikre deres sikkerhed.

Oldtidens indiske og oldgræske videnskabsmænd antog, at stof består af de mindste udelelige partikler, de skrev om dette i deres afhandlinger længe før begyndelsen af vores tidsregning. I det 5. århundrede f.Kr e. formulerede den græske videnskabsmand Leucippus fra Milet og hans elev Democritus begrebet atom (græsk atomos "udelelige"). I mange århundreder forblev denne teori temmelig filosofisk, og først i 1803 foreslog den engelske kemiker John Dalton en videnskabelig teori om atomet, bekræftet af eksperimenter.

I slutningen af det 19. og begyndelsen af det 20. århundrede. denne teori blev udviklet i deres værker af Joseph Thomson og derefter af Ernest Rutherford, kaldet Father kernefysik. Man fandt ud af, at atomet, i modsætning til dets navn, ikke er en udelelig finit partikel, som tidligere nævnt. I 1911 adopterede fysikere Rutherford Bohrs "planetariske" system, ifølge hvilket et atom består af en positivt ladet kerne og negativt ladede elektroner, der kredser omkring den. Senere fandt man ud af, at kernen heller ikke er udelelig, den består af positivt ladede protoner og uladede neutroner, som igen består af elementarpartikler.

Så snart forskerne blev mere eller mindre klare over strukturen af atomkernen, forsøgte de at opfylde alkymisternes langvarige drøm - omdannelsen af et stof til et andet. I 1934 opnåede de franske videnskabsmænd Frederic og Irene Joliot-Curie, da de bombarderede aluminium med alfapartikler (kerner af et heliumatom), radioaktive fosforatomer, som igen blev til en stabil isotop af silicium, et tungere grundstof end aluminium. Ideen opstod til at udføre et lignende eksperiment med det tungeste naturlige grundstof, uran, opdaget i 1789 af Martin Klaproth. Efter at Henri Becquerel opdagede radioaktiviteten af uransalte i 1896, interesserede dette element for alvor videnskabsmænd.

E. Rutherford.

Svamp af en atomeksplosion.

I 1938 udførte de tyske kemikere Otto Hahn og Fritz Strassmann et eksperiment svarende til Joliot-Curie-eksperimentet, men ved at bruge uran i stedet for aluminium forventede de at få et nyt supertungt grundstof. Resultatet var dog uventet: I stedet for supertunge fik vi lette elementer fra midterdelen periodiske tabel. Efter nogen tid foreslog fysiker Lise Meitner, at bombardering af uran med neutroner fører til spaltning (fission) af dens kerne, hvilket resulterer i kerner af lette elementer og efterlader et vist antal frie neutroner.

Yderligere forskning viste, at naturligt uran består af en blanding af tre isotoper, hvoraf den mindst stabile er uran-235. Fra tid til anden splittes kernerne af dets atomer spontant i dele, denne proces ledsages af frigivelsen af to eller tre frie neutroner, som skynder sig med en hastighed på omkring 10 tusinde km. Kernerne i den mest almindelige isotop-238 fanger i de fleste tilfælde simpelthen disse neutroner, mindre ofte sker omdannelsen af uran til neptunium og derefter til plutonium-239. Når en neutron rammer en uran-2 3 5 kerne, gennemgår den straks en ny fission.

Det var indlysende: Hvis du tager et stort nok stykke rent (beriget) uran-235, vil den nukleare fissionsreaktion i det forløbe som en lavine. Denne reaktion blev kaldt en kædereaktion. Hver kernefission frigiver en enorm mængde energi. Det blev beregnet, at med fuldstændig fission af 1 kg uran-235 frigives den samme mængde varme som ved afbrænding af 3 tusinde tons kul. Denne kolossale frigivelse af energi, der blev frigivet i løbet af få øjeblikke, skulle manifestere sig som en eksplosion af monstrøs magt, som naturligvis umiddelbart interesserede militærafdelingerne.

Joliot-Curie-parret. 1940'erne

L. Meitner og O. Hahn. 1925

Før udbruddet af Anden Verdenskrig blev der udført højt klassificeret arbejde i Tyskland og nogle andre lande for at skabe atomvåben. I USA begyndte forskningen omtalt som "Manhattan Project" i 1941, og et år senere blev verdens største forskningslaboratorium grundlagt i Los Alamos. Administrativt var projektet underordnet General Groves videnskabeligt lederskab blev leveret af University of California professor Robert Oppenheimer. Projektet blev overværet af de største myndigheder inden for fysik og kemi, herunder 13 nobelprismodtagere: Enrico Fermi, James Frank, Niels Bohr, Ernest Lawrence m.fl.

Hovedopgaven var at få en tilstrækkelig mængde uran-235. Det viste sig, at plutonium-2 39 også kunne tjene som bombeladning, så der blev arbejdet i to retninger på én gang. Ophobningen af uran-235 skulle udføres ved at adskille det fra hovedparten af naturligt uran, og plutonium kunne kun opnås som et resultat af en kontrolleret kernereaktion, når uran-238 blev bestrålet med neutroner. Berigelse af naturligt uran blev udført på Westinghouse-værker, og for at producere plutonium var det nødvendigt at bygge en atomreaktor.

Det var i reaktoren, at processen med at bestråle uranstænger med neutroner fandt sted, som et resultat af hvilken en del af uran-238 skulle blive til plutonium. Kilderne til neutroner i dette tilfælde var fissile atomer af uran-235, men fangsten af neutroner med uran-238 tillod ikke en kædereaktion at begynde. Opdagelsen af Enrico Fermi hjalp med at løse problemet, som opdagede, at neutroner bremset ned til en hastighed på 22 ms forårsager en kædereaktion af uranium-235, men bliver ikke fanget af uranium-238. Som moderator foreslog Fermi et 40-centimeter lag af grafit eller tungt vand, som indeholder brintisotopen deuterium.

R. Oppenheimer og generalløjtnant L. Groves. 1945

Calutron i Oak Ridge.

En eksperimentel reaktor blev bygget i 1942 under tribunerne på Chicago Stadium. Den 2. december fandt dens vellykkede eksperimentelle lancering sted. Et år senere blev der bygget et nyt berigelsesanlæg i byen Oak Ridge, og en reaktor til industriel produktion af plutonium blev lanceret samt en calutron-anordning til elektromagnetisk adskillelse af uraniumisotoper. De samlede omkostninger ved projektet var omkring 2 milliarder dollars. I mellemtiden arbejdede man i Los Alamos direkte på design af bomben og metoder til at detonere ladningen.

Den 16. juni 1945, nær byen Alamogordo i New Mexico, under test med kodenavnet Trinity, verdens første nukleare anordning med en plutoniumladning og en implosiv (ved anvendelse af kemiske sprængstoffer til detonation) detonationsplan. Eksplosionens kraft svarede til en eksplosion på 20 kilotons TNT.

Næste skridt var kampbrugen af atomvåben mod Japan, som efter Tysklands overgivelse alene fortsatte krigen mod USA og dets allierede. Den 6. august kastede en B-29 Enola Gay bombefly, under kontrol af oberst Tibbetts, en lille dreng bombe på Hiroshima med en uran ladning og en kanon (ved hjælp af forbindelsen af to blokke til at skabe en kritisk masse) detonationskredsløb. Bomben blev sænket med faldskærm og eksploderede i en højde af 600 m fra jorden. Den 9. august kastede major Sweeney's Box Car Fat Man-plutoniumbomben på Nagasaki. Konsekvenserne af eksplosionerne var forfærdelige. Begge byer blev næsten fuldstændig ødelagt, mere end 200 tusinde mennesker døde i Hiroshima, omkring 80 tusinde i Nagasaki. Senere indrømmede en af piloterne, at de i det sekund så det værste, en person kan se. Ude af stand til at modstå de nye våben, kapitulerede den japanske regering.

Hiroshima efter atombomben.

Eksplosionen af atombomben satte en stopper for Anden Verdenskrig, men begyndte faktisk ny krig"kold", ledsaget af et uhæmmet atomvåbenkapløb. Sovjetiske videnskabsmænd måtte indhente amerikanerne. I 1943 blev det hemmelige "laboratorium nr. 2" skabt, ledet af den berømte fysiker Igor Vasilyevich Kurchatov. Senere blev laboratoriet omdannet til Institut for Atomenergi. I december 1946 blev den første kædereaktion udført ved den eksperimentelle nukleare uran-grafitreaktor F1. To år senere blev det første plutoniumanlæg med flere industrielle reaktorer bygget i Sovjetunionen, og i august 1949 blev den første sovjetiske atombombe med en plutoniumladning, RDS-1, med et udbytte på 22 kiloton, testet på Semipalatinsk teststed.

I november 1952 detonerede USA den første termonukleare ladning på Eniwetak-atollen i Stillehavet. ødelæggende kraft som opstod på grund af den energi, der frigives under kernefusionen af lette grundstoffer til tungere. Ni måneder senere, på Semipalatinsk-teststedet, testede sovjetiske videnskabsmænd RDS-6 termonuklear, eller brint, bombe med et udbytte på 400 kiloton, udviklet af en gruppe videnskabsmænd ledet af Andrei Dmitrievich Sakharov og Yuli Borisovich Khariton. I oktober 1961 på skærgårdens træningsplads Ny Jord Tsar Bomba på 50 megaton, den kraftigste brintbombe, der nogensinde er blevet testet, blev detoneret.

I. V. Kurchatov.

I slutningen af 2000'erne havde USA cirka 5.000 og Rusland 2.800 atomvåben på udstationerede strategiske leveringskøretøjer, samt et betydeligt antal taktiske atomvåben. Denne forsyning er nok til at ødelægge hele planeten flere gange. Bare en termonuklear bombe gennemsnitlig effekt (ca. 25 megaton) er lig med 1500 Hiroshima.

I slutningen af 1970'erne blev der forsket i at skabe et neutronvåben, en type lavtydende atombombe. En neutronbombe adskiller sig fra en konventionel atombombe ved, at den kunstigt øger den del af eksplosionsenergien, der frigives i form af neutronstråling. Denne stråling påvirker fjendens mandskab, påvirker hans våben og skaber radioaktiv forurening af området, mens nedslaget chokbølge og lysstråling er begrænset. Imidlertid har ikke en eneste hær i verden nogensinde vedtaget neutronladninger.

Selvom brugen af atomenergi har bragt verden på randen af ødelæggelse, har den også et fredeligt aspekt, selvom det er ekstremt farligt, når det kommer ud af kontrol, det blev tydeligt vist af ulykkerne på atomkraftværkerne i Tjernobyl og Fukushima . Verdens første atomkraftværk med en kapacitet på kun 5 MW blev opsendt den 27. juni 1954 i landsbyen Obninskoye, Kaluga-regionen (nu byen Obninsk). I dag drives mere end 400 atomkraftværker i verden, 10 af dem i Rusland. De genererer omkring 17 % af al verdens elektricitet, og dette tal vil sandsynligvis kun stige. I øjeblikket kan verden ikke undvære brugen af atomenergi, men jeg vil gerne tro, at menneskeheden i fremtiden vil finde en mere sikker energikilde.

Kontrolpanel på et atomkraftværk i Obninsk.

Tjernobyl efter katastrofen.

I 30'erne af forrige århundrede arbejdede mange fysikere på at skabe en atombombe. Officielt anset for at være den første til at oprette, teste og bruge atombombe USA. For nylig læste jeg dog bøger af Hans-Ulrich von Kranz, en forsker af Det Tredje Riges hemmeligheder, hvor han hævder, at nazisterne opfandt bomben, og verdens første atombombe blev testet af dem i marts 1944 i Hviderusland. Amerikanerne beslaglagde alle dokumenterne om atombomben, videnskabsmændene og prøverne selv (der var angiveligt 13 af dem). Så amerikanerne havde adgang til 3 prøver, og tyskerne transporterede 10 til en hemmelig base i Antarktis. Krantz bekræfter sine konklusioner ved, at der efter Hiroshima og Nagasaki i USA ikke var nyt om at teste bomber større end 1,5, og derefter var testene mislykkede. Dette ville efter hans mening have været umuligt, hvis bomberne var blevet skabt af USA selv.

Det er usandsynligt, at vi kender sandheden.

I løbet af et tusind ni hundrede og fyrre færdiggjorde Enrico Fermi arbejdet med en teori kaldet atomkædereaktionen. Herefter skabte amerikanerne deres første atomreaktor. På et tusind ni hundrede og femogfyrre skabte amerikanerne tre atombomber. Den første blev sprængt i luften i New Mexico, og de næste to blev kastet over Japan.

Det er næppe muligt specifikt at nævne nogen person, at han er skaberen af atomare (atomvåben). Uden forgængernes opdagelser ville der ikke have været noget endeligt resultat. Men mange mennesker kalder Otto Hahn, en tysk af fødsel, en atomkemiker, atombombens fader. Tilsyneladende var det hans opdagelser inden for nuklear fission, sammen med Fritz Strassmann, der kan betragtes som grundlæggende i skabelsen af atomvåben.

Faderen til sovjetiske våben masseødelæggelse Det er generelt accepteret at betragte Igor Kurchatov og den sovjetiske efterretningstjeneste og Klaus Fuchs personligt. Vi bør dog ikke glemme vores videnskabsmænds opdagelser i slutningen af 30'erne. Arbejdet med uranfission blev udført af A.K. Peterzhak og G.N.

Atombomben er et produkt, der ikke blev opfundet med det samme. Det tog snesevis af år med forskellige undersøgelser at nå frem til resultatet. Før prøverne først blev opfundet i 1945, blev der udført mange eksperimenter og opdagelser. Alle videnskabsmænd, der er relateret til disse værker, kan tælles blandt skaberne af atombomben. Besom taler direkte om holdet af opfindere af selve bomben, så var der et helt hold, det er bedre at læse om det på Wikipedia.

Et stort antal videnskabsmænd og ingeniører fra forskellige industrier deltog i skabelsen af atombomben. Det ville være uretfærdigt kun at nævne én. Materialet fra Wikipedia nævner ikke den franske fysiker Henri Becquerel, de russiske videnskabsmænd Pierre Curie og hans kone Maria Sklodowska-Curie, der opdagede urans radioaktivitet, og den tyske teoretiske fysiker Albert Einstein.

Et ret interessant spørgsmål.

Efter at have læst information på internettet kom jeg til den konklusion, at USSR og USA begyndte at arbejde på at skabe disse bomber på samme tid.

Jeg tror, du vil læse mere detaljeret i artiklen. Alt er skrevet der meget detaljeret.

Mange opdagelser har deres egne forældre, men opfindelser er ofte det kollektive resultat af en fælles sag, når alle har bidraget. Derudover er mange opfindelser, som det var, et produkt af deres æra, så arbejdet med dem udføres samtidigt i forskellige laboratorier. Sådan er det med atombomben, den har ikke én enkelt forælder.

En ganske vanskelig opgave, det er svært at sige, hvem der præcist opfandt atombomben, fordi mange forskere var involveret i dens fremkomst, som konsekvent arbejdede på undersøgelsen af radioaktivitet, uranberigelse, kædereaktion af fission af tunge kerner osv. Her er hovedpunkterne i dets skabelse:

I 1945 havde amerikanske videnskabsmænd opfundet to atombomber Baby vejede 2722 kg og var udstyret med beriget uran-235 og Fed mand med en ladning af Plutonium-239 med en kraft på mere end 20 kt havde den en masse på 3175 kg.

På dette tidspunkt er de helt forskellige i størrelse og form.

Arbejd på nukleare projekter i USA og USSR begyndte samtidigt. I juli 1945 blev en amerikansk atombombe (Robert Oppenheimer, leder af laboratoriet) eksploderet på teststedet, og så blev der i august også kastet bomber over de berygtede Nagasaki og Hiroshima. Den første test af en sovjetisk bombe fandt sted i 1949 (projektleder Igor Kurchatov), men som de siger, blev dens oprettelse muliggjort takket være fremragende intelligens.

Der er også oplysninger om, at skaberne af atombomben var tyskerne. Det kan du f.eks. læse om her.

Der er simpelthen ikke noget klart svar på dette spørgsmål - mange talentfulde fysikere og kemikere arbejdede på skabelsen af dødelige våben, der er i stand til at ødelægge planeten, hvis navne er opført i denne artikel - som vi ser, var opfinderen langt fra alene.

Brintbomben (Hydrogen Bomb, HB) er et masseødelæggelsesvåben med en utrolig destruktiv kraft (dens kraft er anslået til megatons TNT). Princippet om bombens funktion og dens struktur er baseret på brugen af energien fra termonuklear fusion af brintkerner. De processer, der finder sted under eksplosionen, ligner dem, der sker på stjerner (inklusive Solen). Den første test af en VB egnet til transport over lange afstande (designet af A.D. Sakharov) blev udført i Sovjetunionen på et teststed nær Semipalatinsk.

Termonukleær reaktion

Solen indeholder enorme reserver af brint, som er under konstant påvirkning af ultrahøjt tryk og temperatur (ca. 15 millioner grader Kelvin). Ved sådan en ekstrem plasmadensitet og temperatur kolliderer brintatomernes kerner tilfældigt med hinanden. Resultatet af kollisioner er fusionen af kerner, og som et resultat, dannelsen af kerner af et tungere element - helium.

Reaktioner af denne type kaldes termonukleær fusion, de er karakteriseret ved frigivelse af kolossale mængder energi.

Fysikkens love forklarer energifrigivelsen under en termonuklear reaktion som følger: En del af massen af lette kerner, der er involveret i dannelsen af tungere grundstoffer, forbliver ubrugt og omdannes til ren energi i kolossale mængder. Det er grunden til, at vores himmellegeme mister cirka 4 millioner tons stof i sekundet, mens det frigiver en kontinuerlig strøm af energi ud i det ydre rum.

Det enkleste af alle eksisterende atomer er hydrogenatomet. Den består af kun én proton, der danner kernen, og en enkelt elektron, der kredser omkring den. Som et resultat af videnskabelige undersøgelser af vand (H2O) viste det sig, at det indeholder såkaldt "tungt" vand i små mængder. Den indeholder "tunge" isotoper af brint (2H eller deuterium), hvis kerner ud over en proton også indeholder en neutron (en partikel tæt på en proton i masse, men uden ladning).

Videnskaben kender også tritium, den tredje isotop af brint, hvis kerne indeholder 1 proton og 2 neutroner. Tritium er karakteriseret ved ustabilitet og konstant spontant henfald med frigivelse af energi (stråling), hvilket resulterer i dannelsen af en heliumisotop. Spor af tritium findes i de øverste lag af jordens atmosfære: det er der under påvirkning kosmiske stråler De gasmolekyler, der udgør luft, gennemgår lignende ændringer. Det er også muligt at få tritium i atomreaktor ved at bestråle lithium-6 isotopen med en kraftig neutronflux.

Udvikling og første test af brintbomben

Som et resultat af en grundig teoretisk analyse kom eksperter fra USSR og USA til den konklusion, at en blanding af deuterium og tritium gør det nemmest at iværksætte en termonuklear fusionsreaktion. Bevæbnet med denne viden begyndte videnskabsmænd fra USA i 50'erne af det sidste århundrede at skabe en brintbombe. Og allerede i foråret 1951 blev der udført en testtest på Enewetak-teststedet (en atol i Stillehavet), men derefter opnåede man kun delvis termonuklear fusion.

Lidt mere end et år gik, og i november 1952 blev den anden test af en brintbombe med et udbytte på omkring 10 Mt TNT udført. Den eksplosion kan dog næppe kaldes en eksplosion af en termonuklear bombe i moderne forstand: faktisk var enheden en stor beholder (på størrelse med en tre-etagers bygning) fyldt med flydende deuterium.

Rusland påtog sig også opgaven med at forbedre atomvåben og den første brintbombe i A.D.-projektet. Sakharov blev testet på Semipalatinsk-teststedet den 12. august 1953. RDS-6 (denne type masseødelæggelsesvåben fik tilnavnet Sakharovs "pust", da dens design involverede sekventiel placering af lag af deuterium omkring initiatorladningen) havde en kraft på 10 Mt. Men i modsætning til det amerikanske "tre-etagers hus", sovjetiske bombe Den var kompakt og kunne hurtigt leveres til nedkastningsstedet på fjendens territorium på et strategisk bombefly.

For at acceptere udfordringen eksploderede USA i marts 1954 en kraftigere luftbombe (15 Mt) på et teststed på Bikini Atoll ( Stillehavet). Testen resulterede i frigivelse af en stor mængde radioaktive stoffer, hvoraf nogle faldt med nedbør hundreder af kilometer fra eksplosionens epicenter.

Det japanske skib "Lucky Dragon" og instrumenter installeret på Rogelap Island registrerede en kraftig stigning i stråling.

Da de processer, der opstår under detonationen af en brintbombe, producerer stabilt, harmløst helium, var det forventet, at radioaktive emissioner ikke skulle overstige niveauet af forurening fra en atomfusionsdetonator. Men beregninger og målinger af faktisk radioaktivt nedfald varierede meget, både i mængde og sammensætning. Derfor besluttede den amerikanske ledelse midlertidigt at suspendere designet af dette våben, indtil dets indvirkning på miljøet og mennesker er fuldt ud undersøgt.

Video: test i USSR

Tsar Bomba - termonuklear bombe fra USSR Fedtpunkt i kæden af tonnagerekruttering brintbomber sat af USSR, da den 30. oktober 1961 en 50 megaton (den største i historien) "Tsar Bomb" blev testet på Novaya Zemlya - resultatet af mange års arbejde forskningsgruppe HELVEDE. Sakharov. Eksplosionen skete i 4 kilometers højde, og chokbølgen blev registreret tre gange af instrumenter rundt om på kloden. På trods af at testen ikke afslørede nogen fejl, kom bomben aldrig i brug.

Men selve det faktum, at sovjetterne besad sådanne våben, gjorde et uudsletteligt indtryk på hele verden, og USA holdt op med at akkumulere tonnagen af sit atomarsenal. Rusland besluttede til gengæld at opgive indførelsen af sprænghoveder med brintladninger til kamptjeneste. Brintbomben er den mest komplekse teknisk apparat

, hvis eksplosion kræver sekventiel forekomst af en række processer.

For det første detonerer initiatorladningen, der er placeret inde i skallen på VB (miniature atombomben), hvilket resulterer i en kraftig frigivelse af neutroner og skabelsen af den høje temperatur, der kræves for at begynde termonuklear fusion i hovedladningen. Massivt neutronbombardement af lithiumdeuterid-indsatsen (opnået ved at kombinere deuterium med lithium-6-isotopen) begynder.

En blanding af tritium og deuterium udløser en termonuklear reaktion, hvilket får temperaturen inde i bomben til hurtigt at stige, og mere og mere brint er involveret i processen.
Princippet om drift af en brintbombe indebærer den ultrahurtige forekomst af disse processer (ladeanordningen og layoutet af hovedelementerne bidrager til dette), som for observatøren ser ud til at være øjeblikkelig.

Superbombe: fission, fusion, fission

Rækkefølgen af processer beskrevet ovenfor slutter efter starten af reaktionen mellem deuterium og tritium. Dernæst blev det besluttet at bruge nuklear fission frem for fusion af tungere. Efter fusionen af tritium- og deuteriumkerner frigives frit helium og hurtige neutroner, hvis energi er tilstrækkelig til at starte spaltningen af uran-238-kerner.

Hurtige neutroner er i stand til at spalte atomer fra uranskallen på en superbombe. Spaltningen af et ton uran genererer energi på omkring 18 Mt. I dette tilfælde bruges energi ikke kun på at skabe en eksplosionsbølge og frigive en kolossal mængde varme. Hvert uranatom henfalder til to radioaktive "fragmenter". En hel "buket" af forskellige kemiske elementer (op til 36) og omkring to hundrede radioaktive isotoper dannes. Det er af denne grund, at der dannes adskillige radioaktive nedfald, registreret hundredvis af kilometer fra eksplosionens epicenter.

Efter jerntæppets fald blev det kendt, at USSR planlagde at udvikle en "tsarbombe" med en kapacitet på 100 Mt. På grund af det faktum, at der på det tidspunkt ikke var noget fly, der var i stand til at bære en så massiv ladning, blev ideen opgivet til fordel for en 50 Mt bombe.

Konsekvenser af en brintbombeeksplosion

Chokbølge

Eksplosionen af en brintbombe medfører omfattende ødelæggelse og konsekvenser, og den primære (åbenlyse, direkte) påvirkning er tredobbelt. Den mest åbenlyse af alle direkte påvirkninger er en chokbølge af ultrahøj intensitet. Dens ødelæggende evne aftager med afstanden fra eksplosionens epicenter og afhænger også af selve bombens kraft og den højde, hvor ladningen detonerede.

Termisk effekt Effekten af den termiske påvirkning af en eksplosion afhænger af de samme faktorer som chokbølgens kraft. Men en ting mere føjes til dem - graden af gennemsigtighed. Tåge eller endda let uklarhed reducerer markant skadesradius, over hvilken et termisk glimt kan forårsage alvorlige forbrændinger og tab af synet. Eksplosionen af en brintbombe (mere end 20 Mt) genererer en utrolig mængde termisk energi, tilstrækkelig til at smelte beton i en afstand af 5 km, fordampe næsten alt vandet fra en lille sø i en afstand af 10 km, ødelægge fjendens personel , udstyr og bygninger i samme afstand.

I midten dannes en tragt med en diameter på 1-2 km og en dybde på op til 50 m, dækket af et tykt lag glasagtig masse (adskillige meter sten med et højt sandindhold smelter næsten øjeblikkeligt og bliver til glas ).

Ifølge beregninger baseret på virkelige tests har folk 50 % chance for at overleve, hvis de:
De er placeret i et skjold i armeret beton (under jorden) 8 km fra eksplosionens epicenter (EV);
De er placeret i beboelsesejendomme i en afstand af 15 km fra EV;

De vil befinde sig i et åbent område i en afstand på mere end 20 km fra EV med dårlig sigtbarhed (for en "ren" atmosfære vil minimumsafstanden i dette tilfælde være 25 km).

Med afstand fra elbiler øges sandsynligheden for at overleve hos mennesker, der befinder sig i åbne områder. Så i en afstand på 32 km vil det være 90-95%. En radius på 40-45 km er grænsen for den første virkning af en eksplosion.

Ildkugle En anden åbenlys påvirkning fra en brintbombeeksplosion er selvopretholdende ildstorme (orkaner), dannet som følge af kolossale masser af brændbart materiale, der trækkes ind i ildkuglen. Men på trods af dette vil den farligste konsekvens af eksplosionen med hensyn til påvirkning være strålingsforurening miljø

i snesevis af kilometer rundt.

Nedfald

Groft støv lægger sig ret hurtigt, men fint støv føres af luftstrømme over store afstande, der gradvist falder ud af den nydannede sky. Store og mest ladede partikler sætter sig i umiddelbar nærhed af EF, som er synlige for øjet, kan stadig findes hundredvis af kilometer væk. De danner et dødeligt dæksel flere centimeter tykt. Enhver, der kommer tæt på ham, risikerer at modtage en alvorlig dosis stråling.

Mindre partikler, der ikke kan skelnes, kan "svæve" i atmosfæren i mange år og cirkulere gentagne gange rundt om Jorden. Da de falder til overfladen, har de mistet en del radioaktivitet. Den farligste er strontium-90, som har en halveringstid på 28 år og genererer stabil stråling i hele denne tid. Dens udseende detekteres af instrumenter rundt om i verden. "Landing" på græs og løv bliver han involveret i fødekæder. Af denne grund afslører undersøgelser af mennesker placeret tusindvis af kilometer fra teststederne strontium-90 ophobet i knoglerne. Selv hvis indholdet er ekstremt lille, er udsigten til at blive et "lagersite" radioaktivt affald"det lover ikke godt for en person, hvilket fører til udvikling af knoglemaligne neoplasmer. I regioner i Rusland (såvel som andre lande) tæt på stederne for testlanceringer af brintbomber observeres der stadig en øget radioaktiv baggrund, hvilket endnu en gang beviser evnen af denne type våben til at efterlade betydelige konsekvenser.

Video om brintbomben

Hvis du har spørgsmål, så efterlad dem i kommentarerne under artiklen. Vi eller vores besøgende vil med glæde besvare dem