Som utviklet atomvåpen. Hydrogen (termonukleær) bombe: testing av masseødeleggelsesvåpen

Atomets verden er så fantastisk at forståelsen av den krever et radikalt brudd i de vanlige begrepene rom og tid. Atomer er så små at hvis en dråpe vann kunne forstørres til jordens størrelse, ville hvert atom i den dråpen vært mindre enn en appelsin. Faktisk består en dråpe vann av 6000 milliarder milliarder (600000000000000000000000) hydrogen- og oksygenatomer. Og likevel, til tross for sine mikroskopiske dimensjoner, har atomet en struktur til en viss grad lik strukturen vår. solsystemet. I dets ubegripelig lille sentrum, hvis radius er mindre enn en trilliondel av en centimeter, er det en relativt stor "sol" - kjernen til et atom.

Små "planeter" - elektroner - kretser rundt denne atomare "solen". Kjernen består av de to hovedbyggesteinene i universet - protoner og nøytroner (de har et samlende navn - nukleoner). Et elektron og et proton er ladede partikler, og mengden ladning i hver av dem er nøyaktig den samme, men ladningene er forskjellige i fortegn: protonet er alltid positivt ladet, og elektronet er negativt ladet. Nøytronet bærer ikke elektrisk ladning og har som et resultat meget høy permeabilitet.

I atomskalaen av målinger tas massen til et proton og et nøytron som enhet. Atomvekten til ethvert kjemisk grunnstoff avhenger derfor av antall protoner og nøytroner som finnes i kjernen. For eksempel har et hydrogenatom, med en kjerne bestående av bare ett proton, en atommasse på 1. Et heliumatom, med en kjerne på to protoner og to nøytroner, har en atommasse på 4.

Atomkjernene til samme grunnstoff inneholder alltid samme antall protoner, men antallet nøytroner kan variere. Atomer som har kjerner med samme antall protoner, men som er forskjellige i antall nøytroner og er varianter av samme grunnstoff, kalles isotoper. For å skille dem fra hverandre, er et tall tildelt elementsymbolet, lik summen alle partikler i kjernen til en gitt isotop.

Spørsmålet kan oppstå: hvorfor faller ikke kjernen til et atom fra hverandre? Tross alt er protonene som inngår i den elektrisk ladede partikler med samme ladning, som må frastøte hverandre med stor kraft. Dette forklares med at det inne i kjernen også er såkalte intranukleære krefter som tiltrekker kjernepartikler til hverandre. Disse kreftene kompenserer for de frastøtende kreftene til protoner og forhindrer at kjernen spontant flyr fra hverandre.

Intranukleære krefter er veldig sterke, men virker bare på svært nære avstander. Derfor viser det seg at kjernene til tunge grunnstoffer, bestående av hundrevis av nukleoner, er ustabile. Partiklene i kjernen er i kontinuerlig bevegelse her (innenfor volumet til kjernen), og hvis du legger til litt ekstra energi til dem, kan de overvinne de indre kreftene - kjernen vil dele seg i deler. Mengden av denne overskuddsenergien kalles eksitasjonsenergi. Blant isotopene til tunge grunnstoffer er det de som ser ut til å være på randen av selvoppløsning. Bare et lite "trykk" er nok, for eksempel et enkelt nøytron som treffer kjernen (og det trenger ikke engang å akselerere for å høy hastighet) for at kjernefyssjonsreaksjonen skal skje. Noen av disse "spaltbare" isotopene ble senere lært å bli produsert kunstig. I naturen er det bare en slik isotop - uran-235.

Uranus ble oppdaget i 1783 av Klaproth, som isolerte den fra uran tjære og oppkalte den etter den nylig oppdagede planeten Uranus. Som det viste seg senere, var det faktisk ikke uran i seg selv, men dets oksid. Rent uran, et sølvhvitt metall, ble oppnådd
først i 1842 Peligo. Det nye grunnstoffet hadde ingen bemerkelsesverdige egenskaper og vakte ikke oppmerksomhet før i 1896, da Becquerel oppdaget fenomenet radioaktivitet i uransalter. Etter dette ble uran en gjenstand Vitenskapelig forskning og eksperimenter, men praktisk anvendelse hadde det fortsatt ikke.

Da fysikerne i den første tredjedelen av 1900-tallet mer eller mindre forsto strukturen til atomkjernen, prøvde de først og fremst å oppfylle alkymistenes langvarige drøm – de prøvde å forvandle ett kjemisk grunnstoff til et annet. I 1934 rapporterte franske forskere, ektefellene Frederic og Irene Joliot-Curie, til det franske vitenskapsakademiet om følgende erfaring: når de bombarderte aluminiumsplater med alfapartikler (kjerner av et heliumatom), ble aluminiumatomer til fosforatomer, men ikke vanlige, men radioaktive, som igjen ble til en stabil isotop av silisium. Dermed ble et aluminiumatom, etter å ha lagt til ett proton og to nøytroner, til et tyngre silisiumatom.

Denne erfaringen antydet at hvis du "bombarderer" kjernene til det tyngste elementet som finnes i naturen - uran - med nøytroner, kan du få et grunnstoff som ikke eksisterer under naturlige forhold. I 1938 tyske kjemikere Otto Hahn og Fritz Strassmann gjentok i generelle vendinger erfaringen til Joliot-Curie-ektefellene ved å bruke uran i stedet for aluminium. Resultatene av eksperimentet var slett ikke det de forventet - i stedet for et nytt supertungt grunnstoff med et massetall større enn uran, fikk Hahn og Strassmann lette grunnstoffer fra midtdelen periodiske tabell: barium, krypton, brom og noen andre. Eksperimentørene selv klarte ikke å forklare det observerte fenomenet. Først året etter fant fysiker Lise Meitner, som Hahn rapporterte om vanskene sine, den riktige forklaringen på det observerte fenomenet, og antydet at når uran bombarderes med nøytroner, splittes kjernen (fissjoner). I dette tilfellet skulle det ha blitt dannet kjerner av lettere grunnstoffer (det var der barium, krypton og andre stoffer kom fra), samt at 2-3 frie nøytroner skulle ha blitt frigjort. Videre forskning gjorde det mulig å avklare i detalj bildet av hva som skjedde.

Naturlig uran består av en blanding av tre isotoper med massene 238, 234 og 235. Hovedmengden uran er isotop-238, hvis kjerne omfatter 92 protoner og 146 nøytroner. Uran-235 er bare 1/140 av naturlig uran (0,7 % (det har 92 protoner og 143 nøytroner i kjernen), og uran-234 (92 protoner, 142 nøytroner) er bare 1/17500 av total masse uran (0,006%. Den minst stabile av disse isotopene er uran-235.

Fra tid til annen deler atomkjernene seg spontant i deler, som et resultat av at lettere elementer i det periodiske systemet dannes. Prosessen er ledsaget av frigjøring av to eller tre frie nøytroner, som skynder seg med enorm hastighet - omtrent 10 tusen km/s (de kalles raske nøytroner). Disse nøytronene kan treffe andre urankjerner og forårsake kjernefysiske reaksjoner. Hver isotop oppfører seg forskjellig i dette tilfellet. Uran-238-kjerner fanger i de fleste tilfeller ganske enkelt disse nøytronene uten ytterligere transformasjoner. Men i omtrent ett av fem tilfelle, når et raskt nøytron kolliderer med kjernen til isotopen-238, oppstår en merkelig kjernereaksjon: en av nøytronene til uran-238 sender ut et elektron og blir til et proton, det vil si uranisotop blir til en mer
tungt element - neptunium-239 (93 protoner + 146 nøytroner). Men neptunium er ustabilt - etter noen få minutter avgir et av dets nøytroner et elektron og blir til et proton, hvoretter neptunium-isotopen blir til det neste elementet i det periodiske systemet - plutonium-239 (94 protoner + 145 nøytroner). Hvis et nøytron treffer kjernen til ustabilt uran-235, oppstår fisjon umiddelbart - atomene går i oppløsning med utslipp av to eller tre nøytroner. Det er klart at i naturlig uran, hvor de fleste atomene tilhører isotopen-238, har denne reaksjonen ingen synlige konsekvenser - alle frie nøytroner vil til slutt bli absorbert av denne isotopen.

Vel, hva om vi forestiller oss et ganske massivt stykke uran som utelukkende består av isotop-235?

Her vil prosessen gå annerledes: nøytroner frigjort under fisjon av flere kjerner, på sin side, treffer nabokjerner, forårsaker fisjon. Som et resultat frigjøres en ny del av nøytroner, som splitter de neste kjernene. Under gunstige forhold går denne reaksjonen som et snøskred og kalles en kjedereaksjon. For å starte den kan noen få bombarderende partikler være nok.

Faktisk, la uran-235 bli bombardert av bare 100 nøytroner. De skal skille 100 urankjerner. I dette tilfellet vil 250 nye nøytroner av andre generasjon frigjøres (i gjennomsnitt 2,5 per fisjon). Andre generasjons nøytroner vil produsere 250 spaltninger, som vil frigjøre 625 nøytroner. I neste generasjon vil det bli 1562, så 3906, så 9670 osv. Antall divisjoner vil øke i det uendelige dersom prosessen ikke stoppes.

Imidlertid er det i virkeligheten bare en liten del av nøytronene som når atomkjernene. Resten, som raskt suser mellom dem, blir ført bort i det omkringliggende rommet. En selvopprettholdende kjedereaksjon kan bare oppstå i et tilstrekkelig stort utvalg av uran-235, som sies å ha en kritisk masse. (Denne massen under normale forhold er 50 kg.) Det er viktig å merke seg at fisjon av hver kjerne er ledsaget av frigjøring av en enorm mengde energi, som viser seg å være omtrent 300 millioner ganger mer enn energien brukt på fisjon ! (Det er anslått at fullstendig fisjon av 1 kg uran-235 frigjør samme mengde varme som forbrenning av 3 tusen tonn kull.)

Dette kolossale utbruddet av energi, utgitt i løpet av få øyeblikk, manifesterer seg som en eksplosjon av monstrøs kraft og ligger til grunn for atomvåpenes handling. Men for at dette våpenet skal bli en realitet, er det nødvendig at ladningen ikke består av naturlig uran, men av en sjelden isotop - 235 (slikt uran kalles anriket). Det ble senere oppdaget at rent plutonium også er et spaltbart materiale og kan brukes i en atomladning i stedet for uran-235.

Alle disse viktige funn ble laget på tampen av andre verdenskrig. Snart begynte hemmelig arbeid med å lage en atombombe i Tyskland og andre land. I USA ble dette problemet tatt opp i 1941. Hele komplekset av verk fikk navnet "Manhattan Project".

Administrativ ledelse av prosjektet ble utført av General Groves, og vitenskapelig ledelse ble utført av professor ved University of California, Robert Oppenheimer. Begge var godt klar over den enorme kompleksiteten i oppgaven de sto overfor. Derfor var Oppenheimers første bekymring å rekruttere et svært intelligent vitenskapelig team. I USA på den tiden var det mange fysikere som emigrerte fra fascistiske Tyskland. Det var ikke lett å tiltrekke dem til å lage våpen rettet mot deres tidligere hjemland. Oppenheimer snakket personlig til alle og brukte all sin sjarm. Snart klarte han å samle en liten gruppe teoretikere, som han spøkefullt kalte «lysmenn». Faktisk inkluderte det de største spesialistene på den tiden innen fysikk og kjemi. (Blant dem er 13 nobelprisvinnere, inkludert Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Foruten dem var det mange andre spesialister med ulike profiler.

Den amerikanske regjeringen sparte ikke på utgiftene, og arbeidet fikk stor skala helt fra begynnelsen. I 1942 ble verdens største forskningslaboratorium grunnlagt i Los Alamos. Befolkningen i denne vitenskapelige byen nådde snart 9 tusen mennesker. Når det gjelder sammensetningen av forskere, omfanget av vitenskapelige eksperimenter og antall spesialister og arbeidere involvert i arbeidet, hadde Los Alamos-laboratoriet ingen sidestykke i verdenshistorien. Manhattan-prosjektet hadde sitt eget politi, kontraetterretning, kommunikasjonssystem, varehus, landsbyer, fabrikker, laboratorier og sitt eget kolossale budsjett.

Hovedmålet med prosjektet var å skaffe nok spaltbart materiale som det kunne lages flere atombomber av. I tillegg til uran-235 kan ladningen for bomben, som allerede nevnt, være det kunstige grunnstoffet plutonium-239, det vil si at bomben kan være enten uran eller plutonium.

Groves og Oppenheimer ble enige om at det skulle arbeides samtidig i to retninger, siden det var umulig å bestemme på forhånd hvilken av dem som ville være mest lovende. Begge metodene var fundamentalt forskjellige fra hverandre: akkumuleringen av uran-235 måtte utføres ved å separere det fra hoveddelen av naturlig uran, og plutonium kunne bare oppnås som et resultat av en kontrollert kjernefysisk reaksjon når uran-238 ble bestrålt med nøytroner. Begge veiene virket uvanlig vanskelige og lovet ikke enkle løsninger.

Faktisk, hvordan kan man skille to isotoper som bare er litt forskjellige i vekt og kjemisk oppfører seg på nøyaktig samme måte? Verken vitenskap eller teknologi har noen gang møtt et slikt problem. Produksjonen av plutonium virket også svært problematisk i starten. Før dette ble hele opplevelsen av kjernefysiske transformasjoner redusert til noen få laboratorieeksperimenter. Nå måtte de mestre produksjonen av kilogram plutonium i industriell skala, utvikle og lage en spesiell installasjon for dette – en atomreaktor, og lære å kontrollere forløpet til atomreaksjonen.

Både her og her måtte et helt kompleks av komplekse problemer løses. Derfor besto Manhattan-prosjektet av flere delprosjekter, ledet av fremtredende forskere. Oppenheimer var selv leder for Los Alamos Scientific Laboratory. Lawrence var ansvarlig for strålingslaboratoriet ved University of California. Fermi utførte forskning ved University of Chicago for å lage en atomreaktor.

Til å begynne med var det viktigste problemet å skaffe uran. Før krigen hadde dette metallet praktisk talt ingen bruk. Nå, da det umiddelbart ble behov for det i enorme mengder, viste det seg at det ikke var noe industriell metode sin produksjon.

Westinghouse-selskapet tok opp utviklingen og oppnådde raskt suksess. Etter å ha renset uranharpiksen (uran forekommer i naturen i denne formen) og oppnådd uranoksid, ble den omdannet til tetrafluorid (UF4), hvorfra uranmetall ble separert ved elektrolyse. Hvis amerikanske forskere på slutten av 1941 bare hadde noen få gram uranmetall til rådighet, nådde allerede i november 1942 den industrielle produksjonen ved Westinghouse-fabrikkene 6000 pund per måned.

Samtidig ble det arbeidet med å lage en atomreaktor. Prosessen med å produsere plutonium kokte faktisk ned til å bestråle uranstaver med nøytroner, som et resultat av at en del av uran-238 ville bli til plutonium. Kildene til nøytroner i dette tilfellet kan være spaltbare atomer av uran-235, spredt i tilstrekkelige mengder blant atomer av uran-238. Men for å opprettholde den konstante produksjonen av nøytroner, måtte en kjedereaksjon av fisjon av uran-235-atomer begynne. I mellomtiden, som allerede nevnt, for hvert atom av uran-235 var det 140 atomer av uran-238. Det er tydelig at nøytroner som spredte seg i alle retninger hadde mye større sannsynlighet for å møte dem på vei. Det vil si at et stort antall frigjorte nøytroner viste seg å bli absorbert av hovedisotopen uten noen fordel. Under slike forhold kunne en kjedereaksjon åpenbart ikke finne sted. Hvordan være?

Først så det ut til at uten separasjon av to isotoper var driften av reaktoren generelt umulig, men en viktig omstendighet ble snart etablert: det viste seg at uran-235 og uran-238 var mottakelige for nøytroner med forskjellige energier. Kjernen til et uran-235-atom kan deles av et nøytron med relativt lav energi, med en hastighet på omtrent 22 m/s. Slike langsomme nøytroner fanges ikke opp av uran-238-kjerner - for dette må de ha en hastighet i størrelsesorden hundretusenvis av meter per sekund. Med andre ord er uran-238 maktesløs til å forhindre begynnelsen og fremdriften av en kjedereaksjon i uran-235 forårsaket av nøytroner bremset ned til ekstremt lave hastigheter - ikke mer enn 22 m/s. Dette fenomenet ble oppdaget av den italienske fysikeren Fermi, som har bodd i USA siden 1938 og ledet arbeidet her med å lage den første reaktoren. Fermi bestemte seg for å bruke grafitt som nøytronmoderator. I følge hans beregninger skulle nøytronene som sendes ut fra uran-235, etter å ha passert gjennom et 40 cm lag med grafitt, ha redusert hastigheten til 22 m/s og startet en selvopprettholdende kjedereaksjon i uran-235.

En annen moderator kan være såkalt "tungt" vann. Siden hydrogenatomene som er inkludert i den er veldig like nøytroner i størrelse og masse, kan de best bremse dem. (Med raske nøytroner skjer omtrent det samme som med baller: hvis en liten ball treffer en stor, ruller den tilbake, nesten uten å miste fart, men når den møter en liten ball, overfører den en betydelig del av energien til den. - akkurat som et nøytron i en elastisk kollisjon spretter av en tung kjerne, bremser bare litt ned, og når den kolliderer med kjernene til hydrogenatomer, mister det veldig raskt all sin energi.) vanlig vann ikke egnet for moderering siden hydrogenet har en tendens til å absorbere nøytroner. Derfor bør deuterium, som er en del av "tungt" vann, brukes til dette formålet.

Tidlig i 1942, under Fermis ledelse, begynte byggingen av den første atomreaktoren i historien på tennisbaneområdet under de vestlige tribunene til Chicago Stadium. Forskerne utførte alt arbeidet selv. Reaksjonen kan kontrolleres på den eneste måten - ved å justere antall nøytroner som deltar i kjedereaksjonen. Fermi hadde til hensikt å oppnå dette ved å bruke staver laget av stoffer som bor og kadmium, som absorberer nøytroner sterkt. Moderatoren var grafittklosser, hvorfra fysikerne bygde søyler 3 m høye og 1,2 m brede rektangulære blokker med uranoksid ble installert mellom dem. Hele strukturen krevde omtrent 46 tonn uranoksid og 385 tonn grafitt. For å bremse reaksjonen ble det innført staver av kadmium og bor i reaktoren.

Hvis dette ikke var nok, så for forsikring sto to forskere på en plattform plassert over reaktoren med bøtter fylt med en løsning av kadmiumsalter - de skulle helle dem på reaktoren hvis reaksjonen kom ut av kontroll. Heldigvis var dette ikke nødvendig. Den 2. desember 1942 beordret Fermi at alle kontrollstenger skulle utvides og eksperimentet begynte. Etter fire minutter begynte nøytrontellerne å klikke høyere og høyere. For hvert minutt ble intensiteten til nøytronfluksen større. Dette indikerte at det pågikk en kjedereaksjon i reaktoren. Det varte i 28 minutter. Så ga Fermi signalet, og de senkede stengene stoppet prosessen. Dermed frigjorde mennesket for første gang energien til atomkjernen og beviste at det kunne kontrollere den etter eget ønske. Nå var det ikke lenger tvil om at atomvåpen var en realitet.

I 1943 ble Fermi-reaktoren demontert og fraktet til Aragonese National Laboratory (50 km fra Chicago). Var her snart
En annen atomreaktor ble bygget der tungtvann ble brukt som moderator. Den besto av en sylindrisk aluminiumstank som inneholdt 6,5 tonn tungtvann, der det var vertikalt nedsenket 120 stenger av uranmetall, innkapslet i et aluminiumsskall. De syv kontrollstengene var laget av kadmium. Rundt tanken var det en grafittreflektor, deretter en skjerm laget av bly og kadmiumlegeringer. Hele konstruksjonen var innelukket i et betongskall med en veggtykkelse på ca. 2,5 m.

Eksperimenter ved disse pilotreaktorene bekreftet muligheten for industriell produksjon av plutonium.

Hovedsenteret til Manhattan-prosjektet ble snart byen Oak Ridge i Tennessee River Valley, hvis befolkning vokste til 79 tusen mennesker på få måneder. Her ble historiens første produksjonsanlegg for anriket uran bygget på kort tid. En industriell reaktor som produserer plutonium ble lansert her i 1943. I februar 1944 ble det ekstrahert rundt 300 kg uran fra det daglig, fra overflaten som plutonium ble oppnådd ved kjemisk separasjon. (For å gjøre dette ble plutonium først oppløst og deretter utfelt.) Det rensede uranet ble deretter returnert til reaktoren. Samme år begynte byggingen av det enorme Hanford-anlegget i den karrige, dystre ørkenen på sørbredden av Columbia River. Tre kraftige atomreaktorer var plassert her, og produserte flere hundre gram plutonium hver dag.

Parallelt pågikk forskningen for fullt for å utvikle en industriell prosess for anrikning av uran.

Etter å ha vurdert forskjellige varianter, bestemte Groves og Oppenheimer seg for å fokusere innsatsen på to metoder: gassdiffusjon og elektromagnetisk.

Gassdiffusjonsmetoden var basert på et prinsipp kjent som Grahams lov (den ble først formulert i 1829 av den skotske kjemikeren Thomas Graham og utviklet i 1896 av den engelske fysikeren Reilly). I henhold til denne loven, hvis to gasser, hvorav den ene er lettere enn den andre, føres gjennom et filter med ubetydelig små hull, vil flere mer lys gass enn tung gass. I november 1942 skapte Urey og Dunning fra Columbia University en gassdiffusjonsmetode for å separere uranisotoper basert på Reilly-metoden.

Siden naturlig uran er et fast stoff, ble det først omdannet til uranfluorid (UF6). Denne gassen ble deretter ført gjennom mikroskopiske - i størrelsesorden tusendeler av en millimeter - hull i filterskilleveggen.

Siden forskjellen i molarvektene til gassene var svært liten, økte innholdet av uran-235 bak skilleveggen bare 1,0002 ganger.

For å øke mengden uran-235 enda mer, føres den resulterende blandingen igjen gjennom en skillevegg, og mengden uran økes igjen med 1,0002 ganger. For å øke innholdet av uran-235 til 99 %, var det derfor nødvendig å føre gassen gjennom 4000 filtre. Dette fant sted ved et enormt gassdiffusjonsanlegg i Oak Ridge.

I 1940, under ledelse av Ernest Lawrence, begynte forskning på separasjon av uranisotoper ved hjelp av den elektromagnetiske metoden ved University of California. Det var nødvendig å finne fysiske prosesser som ville tillate at isotoper ble separert ved å bruke forskjellen i massene deres. Lawrence forsøkte å skille isotoper ved å bruke prinsippet om en massespektrograf, et instrument som ble brukt til å bestemme massene av atomer.

Prinsippet for operasjonen var som følger: pre-ioniserte atomer ble akselerert av et elektrisk felt og deretter passert gjennom et magnetisk felt, der de beskrev sirkler plassert i et plan vinkelrett på retningen av feltet. Siden radiene til disse banene var proporsjonale med massen, havnet lette ioner på sirkler med mindre radius enn tunge. Hvis feller ble plassert langs banen til atomene, kunne forskjellige isotoper samles separat på denne måten.

Det var metoden. Under laboratorieforhold ga det gode resultater. Men å bygge et anlegg der isotopseparasjon kunne utføres i industriell skala viste seg å være ekstremt vanskelig. Lawrence klarte imidlertid til slutt å overvinne alle vanskeligheter. Resultatet av innsatsen hans var utseendet til calutron, som ble installert i et gigantisk anlegg i Oak Ridge.

Dette elektromagnetiske anlegget ble bygget i 1943 og viste seg å være det kanskje dyreste ideen til Manhattan-prosjektet. Lawrences metode kreves stor kvantitet komplekse, ennå ikke utviklet enheter assosiert med høy spenning, høyt vakuum og sterke magnetiske felt. Omfanget av kostnadene viste seg å være enormt. Calutron hadde en gigantisk elektromagnet, hvis lengde nådde 75 m og veide rundt 4000 tonn.

Flere tusen tonn sølvtråd ble brukt til viklingene til denne elektromagneten.

Hele arbeidet (ikke medregnet kostnadene på 300 millioner dollar i sølv, som statskassen bare ga midlertidig) kostet 400 millioner dollar. Forsvarsdepartementet betalte 10 millioner for strømmen som forbrukes av calutron alene. Mye av utstyret på Oak Ridge-anlegget var overlegent i skala og presisjon i forhold til alt som noen gang hadde blitt utviklet innen dette teknologifeltet.

Men alle disse kostnadene var ikke forgjeves. Etter å ha brukt totalt rundt 2 milliarder dollar, skapte amerikanske forskere innen 1944 en unik teknologi for urananrikning og plutoniumproduksjon. I mellomtiden jobbet de på Los Alamos-laboratoriet med utformingen av selve bomben. Prinsippet for driften var generelt klart i lang tid: det spaltbare stoffet (plutonium eller uran-235) måtte overføres til en kritisk tilstand i eksplosjonsøyeblikket (for at en kjedereaksjon skulle oppstå, bør ladningsmassen være enda merkbart større enn den kritiske) og bestrålt med en nøytronstråle, noe som medførte er begynnelsen på en kjedereaksjon.

Ifølge beregninger oversteg den kritiske massen til ladningen 50 kilo, men de klarte å redusere den betydelig. Generelt er verdien av den kritiske massen sterkt påvirket av flere faktorer. Jo større overflateareal av ladningen, jo flere nøytroner sendes ubrukelig ut i det omkringliggende rommet. En kule har den minste overflaten. Følgelig sfæriske ladninger med andre like forhold har den minste kritiske massen. I tillegg avhenger verdien av den kritiske massen av renheten og typen av spaltbare materialer. Det er omvendt proporsjonalt med kvadratet av tettheten til dette materialet, noe som gjør det mulig for eksempel ved å doble tettheten, redusere den kritiske massen med fire ganger. Den nødvendige grad av subkritikk kan oppnås for eksempel ved å komprimere det spaltbare materialet på grunn av eksplosjonen av en ladning av et konvensjonelt sprengstoff laget i form av et sfærisk skall som omgir atomladningen. Den kritiske massen kan også reduseres ved å omgi ladningen med en skjerm som reflekterer nøytroner godt. Bly, beryllium, wolfram, naturlig uran, jern og mange andre kan brukes som en slik skjerm.

En mulig utforming av en atombombe består av to uranstykker, som, når de kombineres, danner en masse større enn kritisk. For å forårsake en bombeeksplosjon, må du bringe dem nærmere hverandre så raskt som mulig. Den andre metoden er basert på bruk av en innover konvergerende eksplosjon. I dette tilfellet ble en strøm av gasser fra et konvensjonelt eksplosiv rettet mot det spaltbare materialet som lå inne og komprimerte det til det nådde en kritisk masse. Å kombinere en ladning og intens bestråling med nøytroner, som allerede nevnt, forårsaker en kjedereaksjon, som et resultat av at temperaturen i det første sekundet øker til 1 million grader. I løpet av denne tiden klarte bare rundt 5 % av den kritiske massen å skille seg. Resten av ladningen i tidlige bombedesign fordampet uten
noen fordel.

Den første atombomben i historien (den fikk navnet Trinity) ble satt sammen sommeren 1945. Og 16. juni 1945 ble den første atomeksplosjonen på jorden utført på atomprøvestedet i Alamogordo-ørkenen (New Mexico). Bomben ble plassert i midten av teststedet på toppen av et 30 meter langt ståltårn. Opptaksutstyr ble plassert rundt den på stor avstand. Det var en observasjonspost 9 km unna, og en kommandopost 16 km unna. Atomeksplosjonen gjorde et fantastisk inntrykk på alle vitner til denne hendelsen. Ifølge øyenvitners beskrivelser føltes det som om mange soler hadde forent seg til én og lyste opp teststedet på en gang. Så en enorm brannball og en rund sky av støv og lys begynte sakte og illevarslende å stige mot ham.

Denne ildkulen tok av fra bakken og steg til en høyde på mer enn tre kilometer på noen få sekunder. For hvert øyeblikk vokste den i størrelse, snart nådde diameteren 1,5 km, og den steg sakte inn i stratosfæren. Så ga ildkulen vei for en kolonne av bølgende røyk, som strakte seg til en høyde på 12 km, og tok form av en gigantisk sopp. Alt dette ble ledsaget av et forferdelig brøl, som jorden ristet fra. Kraften til den eksploderende bomben overgikk alle forventninger.

Så snart strålingssituasjonen tillot det, skyndte flere Sherman-tanker, foret med blyplater på innsiden, seg til eksplosjonens område. På en av dem var Fermi, som var ivrig etter å se resultatene av arbeidet hans. Det som dukket opp foran øynene hans var en død, svidd jord, der alle levende ting var blitt ødelagt innenfor en radius på 1,5 km. Sanden hadde bakt seg til en glassaktig grønnaktig skorpe som dekket bakken. I et enormt krater lå de manglede restene av et støttetårn av stål. Kraften til eksplosjonen ble estimert til 20 000 tonn TNT.

Neste steg skulle være kampbruk bomber mot Japan, som etter overgivelsen av Nazi-Tyskland alene fortsatte krigen med USA og dets allierte. Det fantes ingen bæreraketter på det tidspunktet, så bombingen måtte utføres fra et fly. Komponentene til de to bombene ble fraktet med stor forsiktighet av krysseren Indianapolis til Tinian Island, hvor 509th Combined Air Force Group var basert. Disse bombene skilte seg noe fra hverandre i type ladning og design.

Den første bomben - "Baby" - var en stor luftbombe med en atomladning av høyt anriket uran-235. Lengden var omtrent 3 m, diameter - 62 cm, vekt - 4,1 tonn.

Den andre bomben - "Fat Man" - med en ladning av plutonium-239 var eggformet med en stor stabilisator. Dens lengde
var 3,2 m, diameter 1,5 m, vekt - 4,5 tonn.

Den 6. august slapp oberst Tibbets' B-29 Enola Gay bombefly «Little Boy» på den store japanske byen Hiroshima. Bomben ble senket med fallskjerm og eksploderte, som planlagt, i en høyde av 600 m fra bakken.

Konsekvensene av eksplosjonen var forferdelige. Selv for pilotene selv gjorde synet av en fredelig by ødelagt av dem på et øyeblikk et deprimerende inntrykk. Senere innrømmet en av dem at de i det sekundet så det verste en person kan se.

For de som var på jorden lignet det som skjedde på et sant helvete. Først og fremst gikk en hetebølge over Hiroshima. Effekten varte bare noen få øyeblikk, men var så kraftig at den smeltet til og med fliser og kvartskrystaller i granittplater, forvandlet telefonstolper 4 km unna til kull og til slutt forbrent menneskekropper at alt som var igjen av dem var skygger på asfalten på fortauene eller på husveggene. Så brøt et monstrøst vindkast ut under ildkulen og suste over byen med en hastighet på 800 km/t, og ødela alt i veien. Hus som ikke kunne motstå hans rasende angrep kollapset som om de var blitt slått ned. Det er ikke en eneste intakt bygning igjen i den gigantiske sirkelen med en diameter på 4 km. Noen minutter etter eksplosjonen falt svart radioaktivt regn over byen - denne fuktigheten ble til damp kondensert i de høye lagene av atmosfæren og falt til bakken i form av store dråper blandet med radioaktivt støv.

Etter regnet traff et nytt vindkast byen, denne gangen blåser det i retning episenteret. Den var svakere enn den første, men fortsatt sterk nok til å rykke opp trær. Vinden blåste opp en kjempebrann, der alt som kunne brenne brant. Av de 76 tusen bygningene ble 55 tusen fullstendig ødelagt og brent. Vitner til denne forferdelige katastrofen husket menneskelige fakler hvorfra brente klær falt til bakken sammen med filler av hud, og mengder av sinte mennesker dekket med forferdelige brannskader som hastet skrikende gjennom gatene. Det var en kvelende stank av brent menneskekjøtt i luften. Det lå mennesker overalt, døde og døende. Det var mange som var blinde og døve, og som pekte i alle retninger, kunne ikke se noe i kaoset som hersket rundt dem.

De uheldige menneskene, som befant seg i en avstand på opptil 800 m fra episenteret, brant bokstavelig talt ut på et brøkdel av et sekund - innsiden deres fordampet og kroppene deres ble til klumper av rykende kull. De som ligger 1 km fra episenteret ble rammet av strålingssyke i en ekstremt alvorlig form. I løpet av noen timer begynte de å kaste opp voldsomt, temperaturen hoppet til 39-40 grader, og de begynte å oppleve kortpustethet og blødninger. Så dukket det opp ikke-helbredende sår på huden, sammensetningen av blodet endret seg dramatisk, og håret falt ut. Etter forferdelige lidelser, vanligvis på den andre eller tredje dagen, inntraff døden.

Totalt døde rundt 240 tusen mennesker av eksplosjonen og strålingssyken. Rundt 160 tusen mottok strålesyke i en mildere form - deres smertefulle død ble forsinket med flere måneder eller år. Da nyhetene om katastrofen spredte seg over hele landet, ble hele Japan lammet av frykt. Den økte ytterligere etter at major Sweeney's Box Car slapp en andre bombe på Nagasaki 9. august. Flere hundre tusen innbyggere ble også drept og skadet her. Ute av stand til å motstå de nye våpnene, kapitulerte den japanske regjeringen - atombomben avsluttet andre verdenskrig.

Krigen er over. Det varte bare i seks år, men klarte å forandre verden og mennesker nesten til det ugjenkjennelige.

Menneskelig sivilisasjon før 1939 og menneskelig sivilisasjon etter 1945 er påfallende forskjellige fra hverandre. Det er mange grunner til dette, men en av de viktigste er fremveksten av atomvåpen. Det kan sies uten å overdrive at skyggen av Hiroshima ligger over hele andre halvdel av det 20. århundre. Det ble en dyp moralsk brenning for mange millioner mennesker, som tidligere samtidige denne katastrofen, og de som ble født flere tiår etter den. Det moderne mennesket kan ikke lenger tenke på verden slik de tenkte om den før 6. august 1945 – han forstår altfor tydelig at denne verden kan bli til ingenting i løpet av få øyeblikk.

Det moderne mennesket kan ikke se på krig slik hans bestefedre og oldefedre gjorde – han vet med sikkerhet at denne krigen vil bli den siste, og det vil verken være vinnere eller tapere i den. Atomvåpen har satt sitt preg på alle områder offentlig liv, og moderne sivilisasjon kan ikke leve etter de samme lovene som for seksti eller åtti år siden. Ingen forsto dette bedre enn skaperne av atombomben selv.

"Folk på planeten vår , skrev Robert Oppenheimer, må forene seg. Terror og ødeleggelse er sådd den siste krigen, dikter denne tanken til oss. Eksplosjonene av atombomber beviste det med all grusomhet. Andre mennesker på andre tidspunkter har allerede sagt lignende ord - bare om andre våpen og om andre kriger. De lyktes ikke. Men alle som i dag vil si at disse ordene er ubrukelige, blir villedet av historiens omskiftelser. Vi kan ikke være overbevist om dette. Resultatene av vårt arbeid gir ikke menneskeheten noe annet valg enn å skape en forent verden. En verden basert på lovlighet og menneskelighet."

En demokratisk styreform må etableres i USSR.
Vernadsky V.I.

Atombomben i USSR ble opprettet 29. august 1949 (den første vellykkede oppskytingen). Prosjektet ble ledet av akademiker Igor Vasilievich Kurchatov. Perioden med utvikling av atomvåpen i USSR varte fra 1942, og endte med testing på Kasakhstans territorium. Dette brøt USAs monopol på slike våpen, fordi de siden 1945 var den eneste atommakten. Artikkelen er viet til å beskrive historien om fremveksten av den sovjetiske atombomben, samt å karakterisere konsekvensene av disse hendelsene for Sovjetunionen.

Skapelseshistorie

I 1941 formidlet representanter for USSR i New York informasjon til Stalin om at det ble holdt et fysikermøte i USA, som var viet utviklingen av atomvåpen. Sovjetiske forskere på 1930-tallet arbeidet også med atomforskning, den mest kjente var spaltningen av atomet av forskere fra Kharkov ledet av L. Landau. Imidlertid kom det aldri til punktet med faktisk bruk i våpen. I tillegg til USA jobbet Nazi-Tyskland med dette. På slutten av 1941 startet USA sitt atomprosjekt. Stalin fant ut om dette i begynnelsen av 1942 og undertegnet et dekret om opprettelsen av et laboratorium i USSR for å opprette et atomprosjekt akademiker I. Kurchatov ble dets leder.

Det er en oppfatning at arbeidet til amerikanske forskere ble fremskyndet av den hemmelige utviklingen til tyske kolleger som kom til Amerika. I alle fall sommeren 1945 på Potsdamkonferansen ny president USA G. Truman informerte Stalin om fullføringen av arbeidet med et nytt våpen - atombomben. Dessuten, for å demonstrere arbeidet til amerikanske forskere, bestemte den amerikanske regjeringen seg for å teste det nye våpenet i kamp: 6. og 9. august ble bomber sluppet over to japanske byer, Hiroshima og Nagasaki. Dette var første gang menneskeheten lærte om et nytt våpen. Det var denne hendelsen som tvang Stalin til å fremskynde arbeidet til forskerne hans. I. Kurchatov ble tilkalt av Stalin og lovet å oppfylle alle krav fra forskeren, så lenge prosessen gikk så raskt som mulig. Dessuten ble den opprettet statlig utvalg under Council of People's Commissars, som hadde tilsyn med det sovjetiske atomprosjektet. Det ble ledet av L. Beria.

Utviklingen har flyttet til tre sentre:

Designbyrået til Kirov-anlegget, jobber med å lage spesialutstyr.
En diffus plante i Ural, som skulle jobbe med å lage anriket uran.
Kjemiske og metallurgiske sentre hvor plutonium ble studert. Det var dette elementet som ble brukt i den første sovjetiske atombomben.

I 1946 ble det første sovjetiske enhetlige atomsenteret opprettet. Det var et hemmelig anlegg Arzamas-16, som ligger i byen Sarov (Nizjnij Novgorod-regionen). I 1947 opprettet de den første atomreaktor, ved en bedrift nær Chelyabinsk. I 1948 ble det opprettet en hemmelig treningsplass på Kasakhstans territorium, nær byen Semipalatinsk-21. Det var her den 29. august 1949 ble den første eksplosjonen av den sovjetiske atombomben RDS-1 organisert. Denne hendelsen ble holdt helt hemmelig, men amerikansk stillehavsluftfart var i stand til å registrere en kraftig økning i strålingsnivåer, noe som var bevis på testing av et nytt våpen. Allerede i september 1949 kunngjorde G. Truman tilstedeværelsen av en atombombe i USSR. Offisielt innrømmet USSR tilstedeværelsen av disse våpnene først i 1950.

Flere hovedkonsekvenser av den vellykkede utviklingen av atomvåpen av sovjetiske forskere kan identifiseres:

Tap av amerikansk status enkelt stat med atomvåpen. Dette likestilte ikke bare USSR med USA mht militær makt, men tvang også sistnevnte til å tenke gjennom hvert militært skritt, siden de nå måtte frykte for svaret fra USSR-ledelsen.
Tilstedeværelsen av atomvåpen i USSR sikret dens status som supermakt.
Etter at USA og Sovjetunionen ble utlignet i tilgjengeligheten av atomvåpen, begynte kappløpet om deres mengde. Statene brukte enorme mengder penger for å overgå konkurrentene sine. Dessuten begynte forsøk på å lage enda kraftigere våpen.
Disse hendelsene markerte starten på atomkappløpet. Mange land har begynt å investere ressurser for å legge til listen over atomvåpenstater og sikre deres sikkerhet.

Gamle indiske og antikke greske forskere antok at materie består av de minste udelelige partikler de skrev om dette i sine avhandlinger lenge før begynnelsen av vår tidsregning. På 500-tallet f.Kr e. den greske vitenskapsmannen Leucippus fra Milet og hans elev Democritus formulerte begrepet atom (gresk atomos «udelelige»). I mange århundrer forble denne teorien ganske filosofisk, og først i 1803 foreslo den engelske kjemikeren John Dalton en vitenskapelig teori om atomet, bekreftet av eksperimenter.

På slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet. denne teorien ble utviklet i deres verk av Joseph Thomson, og deretter av Ernest Rutherford, kalt Father kjernefysikk. Det ble funnet at atomet, i motsetning til navnet, ikke er en udelelig endelig partikkel, som tidligere nevnt. I 1911 adopterte fysikere Rutherford Bohrs "planetariske" system, ifølge hvilket et atom består av en positivt ladet kjerne og negativt ladede elektroner som kretser rundt den. Senere ble det funnet at kjernen heller ikke er udelelig den består av positivt ladede protoner og uladede nøytroner, som igjen består av elementærpartikler.

Så snart forskerne ble mer eller mindre klare over strukturen til atomkjernen, prøvde de å oppfylle alkymistenes langvarige drøm - transformasjonen av ett stoff til et annet. I 1934 oppnådde franske forskere Frederic og Irene Joliot-Curie, da de bombarderte aluminium med alfapartikler (kjerner av et heliumatom), radioaktive fosforatomer, som igjen ble til en stabil isotop av silisium, et tyngre grunnstoff enn aluminium. Ideen oppsto om å gjennomføre et lignende eksperiment med det tyngste naturlige grunnstoffet, uran, oppdaget i 1789 av Martin Klaproth. Etter at Henri Becquerel oppdaget radioaktiviteten til uransalter i 1896, interesserte dette elementet alvorlig forskere.

E. Rutherford.

Sopp av en atomeksplosjon.

I 1938 utførte de tyske kjemikerne Otto Hahn og Fritz Strassmann et eksperiment som ligner på Joliot-Curie-eksperimentet, men ved å bruke uran i stedet for aluminium forventet de å få et nytt supertungt element. Resultatet var imidlertid uventet: i stedet for supertungt fikk vi lette elementer fra midtdelen periodiske tabell. Etter en tid foreslo fysiker Lise Meitner at bombardementet av uran med nøytroner fører til spaltning (fisjon) av kjernen, noe som resulterer i kjernene til lette elementer og etterlater et visst antall frie nøytroner.

Videre forskning viste at naturlig uran består av en blanding av tre isotoper, hvorav den minst stabile er uran-235. Fra tid til annen splittes atomkjernene spontant i deler, denne prosessen ledsages av frigjøring av to eller tre frie nøytroner, som skynder seg med en hastighet på omtrent 10 tusen km. Kjernene til den vanligste isotopen-238 fanger i de fleste tilfeller ganske enkelt disse nøytronene sjeldnere, uran forvandles til neptunium og deretter til plutonium-239. Når et nøytron treffer en uran-2 3 5 kjerne, gjennomgår det umiddelbart en ny fisjon.

Det var åpenbart: hvis du tar et stort nok stykke rent (anriket) uran-235, vil kjernefysisk fisjonsreaksjon i det gå som et snøskred. Denne reaksjonen ble kalt en kjedereaksjon. Hver kjernefisjon frigjør en enorm mengde energi. Det ble beregnet at med fullstendig fisjon av 1 kg uran-235 frigjøres samme mengde varme som ved brenning av 3 tusen tonn kull. Denne kolossale frigjøringen av energi, utgitt i løpet av få øyeblikk, skulle manifestere seg som en eksplosjon av monstrøs styrke, som selvfølgelig umiddelbart interesserte militæravdelingene.

Paret Joliot-Curie. 1940-tallet

L. Meitner og O. Hahn. 1925

Før utbruddet av andre verdenskrig ble det utført høyt klassifisert arbeid i Tyskland og noen andre land for å lage atomvåpen. I USA startet forskning omtalt som «Manhattan-prosjektet» i 1941, og et år senere ble verdens største forskningslaboratorium grunnlagt i Los Alamos. Administrativt var prosjektet underordnet General Groves vitenskapelig ledelse ble levert av University of California professor Robert Oppenheimer. De største myndighetene innen fysikk og kjemi deltok i prosjektet, inkludert 13 nobelprisvinnere: Enrico Fermi, James Frank, Niels Bohr, Ernest Lawrence og andre.

Hovedoppgaven var å få tak i en tilstrekkelig mengde uran-235. Det ble funnet at plutonium-2 39 også kunne tjene som ladning for en bombe, så det ble utført arbeid i to retninger samtidig. Akkumuleringen av uran-235 skulle utføres ved å skille det fra hoveddelen av naturlig uran, og plutonium kunne kun oppnås som et resultat av en kontrollert kjernefysisk reaksjon når uran-238 ble bestrålt med nøytroner. Anrikning av naturlig uran ble utført ved Westinghouse-anlegg, og for å produsere plutonium var det nødvendig å bygge en atomreaktor.

Det var i reaktoren at prosessen med å bestråle uranstaver med nøytroner fant sted, som et resultat av hvilken en del av uran-238 skulle bli til plutonium. Kildene til nøytroner i dette tilfellet var spaltbare atomer av uran-235, men fangsten av nøytroner av uran-238 forhindret en kjedereaksjon i å starte. Problemet ble løst ved oppdagelsen av Enrico Fermi, som oppdaget at nøytroner bremset ned til en hastighet på 22 ms forårsaker en kjedereaksjon av uran-235, men blir ikke fanget opp av uran-238. Som moderator foreslo Fermi et 40-centimeters lag med grafitt eller tungtvann, som inneholder hydrogenisotopen deuterium.

R. Oppenheimer og generalløytnant L. Groves. 1945

Calutron i Oak Ridge.

En eksperimentell reaktor ble bygget i 1942 under tribunene til Chicago Stadium. 2. desember fant den vellykkede eksperimentelle lanseringen sted. Et år senere ble det bygget et nytt anrikningsanlegg i byen Oak Ridge og en reaktor for industriell produksjon av plutonium ble lansert, samt en kalutronanordning for elektromagnetisk separasjon av uranisotoper. Den totale kostnaden for prosjektet var rundt 2 milliarder dollar. I mellomtiden, ved Los Alamos, pågikk arbeidet direkte med utformingen av bomben og metoder for å detonere ladningen.

16. juni 1945, nær byen Alamogordo i New Mexico, under tester med kodenavnet Trinity, verdens første kjernefysisk enhet med en plutoniumladning og en implosiv (ved bruk av kjemiske eksplosiver for detonasjon) detonasjonsordning. Kraften til eksplosjonen tilsvarte en eksplosjon på 20 kilotonn TNT.

Neste steg var kampbruken av atomvåpen mot Japan, som etter Tysklands overgivelse alene fortsatte krigen mot USA og dets allierte. Den 6. august slapp et B-29 Enola Gay bombefly, under kontroll av oberst Tibbetts, en Little Boy-bombe på Hiroshima med en uranladning og en kanon (ved å bruke tilkoblingen av to blokker for å lage en kritisk masse) detonasjonsopplegg. Bomben ble senket med fallskjerm og eksploderte i en høyde av 600 m fra bakken. Den 9. august slapp major Sweeney's Box Car Fat Man-plutoniumbomben på Nagasaki. Konsekvensene av eksplosjonene var forferdelige. Begge byene ble nesten fullstendig ødelagt, mer enn 200 tusen mennesker døde i Hiroshima, rundt 80 tusen i Nagasaki Senere innrømmet en av pilotene at de i det sekundet så det verste en person kan se. Ute av stand til å motstå de nye våpnene, kapitulerte den japanske regjeringen.

Hiroshima etter atombomben.

Eksplosjonen av atombomben satte en stopper for andre verdenskrig, men begynte faktisk ny krig«kald», akkompagnert av et uhemmet atomvåpenkappløp. Sovjetiske forskere måtte ta igjen amerikanerne. I 1943 ble det hemmelige "laboratoriet nr. 2" opprettet, ledet av den berømte fysikeren Igor Vasilyevich Kurchatov. Senere ble laboratoriet omdannet til Institute of Atomic Energy. I desember 1946 ble den første kjedereaksjonen utført ved den eksperimentelle kjernefysiske uran-grafittreaktoren F1. To år senere ble det første plutoniumanlegget med flere industrielle reaktorer bygget i Sovjetunionen, og i august 1949 ble den første sovjetiske atombomben med plutoniumladning, RDS-1, med et utbytte på 22 kiloton, testet ved Semipalatinsk teststed.

I november 1952 detonerte USA den første termonukleære ladningen på Eniwetak-atollen i Stillehavet. destruktiv kraft som oppsto på grunn av energien som ble frigjort under kjernefysisk fusjon av lette elementer til tyngre. Ni måneder senere, på teststedet Semipalatinsk, testet sovjetiske forskere RDS-6 termonukleær, eller hydrogen, bombe med et utbytte på 400 kilotonn, utviklet av en gruppe forskere ledet av Andrei Dmitrievich Sakharov og Yuli Borisovich Khariton. I oktober 1961 på skjærgårdens treningsplass Ny jord Tsar Bomba på 50 megaton, den kraftigste hydrogenbomben som noen gang er testet, ble detonert.

I. V. Kurchatov.

På slutten av 2000-tallet hadde USA omtrent 5000 og Russland 2800 atomvåpen på utplasserte strategiske leveringskjøretøyer, samt et betydelig antall taktiske atomvåpen. Denne forsyningen er nok til å ødelegge hele planeten flere ganger. Bare én termonukleær bombe gjennomsnittlig kraft (ca. 25 megatonn) er lik 1500 Hiroshima.

På slutten av 1970-tallet ble det forsket på å lage et nøytronvåpen, en type lavytende atombombe. En nøytronbombe skiller seg fra en konvensjonell atombombe ved at den kunstig øker delen av eksplosjonsenergien som frigjøres i form av nøytronstråling. Denne strålingen påvirker fiendens mannskap, påvirker hans våpen og skaper radioaktiv forurensning av området, mens nedslaget sjokkbølge og lysstråling er begrenset. Imidlertid har ikke en eneste hær i verden noen gang tatt i bruk nøytronladninger.

Selv om bruken av atomenergi har brakt verden til randen av ødeleggelse, har den også et fredelig aspekt, selv om det er ekstremt farlig når det kommer ut av kontroll, ble dette tydelig vist av ulykkene ved atomkraftverkene i Tsjernobyl og Fukushima . Verdens første atomkraftverk med en kapasitet på bare 5 MW ble lansert 27. juni 1954 i landsbyen Obninskoye, Kaluga-regionen (nå byen Obninsk). I dag drives mer enn 400 atomkraftverk i verden, 10 av dem i Russland. De genererer omtrent 17 % av all verdens elektrisitet, og dette tallet vil sannsynligvis bare øke. Foreløpig kan verden ikke klare seg uten bruk av atomenergi, men jeg vil tro at menneskeheten i fremtiden vil finne en tryggere energikilde.

Kontrollpanel til et atomkraftverk i Obninsk.

Tsjernobyl etter katastrofen.

På 30-tallet av forrige århundre jobbet mange fysikere med å lage en atombombe. Offisielt ansett for å være den første til å lage, teste og bruke atombombe USA. Men nylig leste jeg bøker av Hans-Ulrich von Kranz, en forsker av det tredje rikets hemmeligheter, hvor han hevder at nazistene oppfant bomben, og verdens første atombombe ble testet av dem i mars 1944 i Hviterussland. Amerikanerne beslagla alle dokumentene om atombomben, forskerne og prøvene selv (det var visstnok 13 av dem). Så amerikanerne hadde tilgang til 3 prøver, og tyskerne fraktet 10 til en hemmelig base i Antarktis. Kranz bekrefter sine konklusjoner med at det etter Hiroshima og Nagasaki i USA ikke var nyheter om å teste bomber større enn 1,5, og etter det var testene mislykkede. Dette, etter hans mening, ville vært umulig dersom bombene hadde blitt laget av USA selv.

Det er usannsynlig at vi vet sannheten.

På ett tusen ni hundre og førti avsluttet Enrico Fermi arbeidet med en teori kalt kjernekjedereaksjonen. Etter dette skapte amerikanerne sin første atomreaktor. På ett tusen ni hundre og førtifem skapte amerikanerne tre atombomber. Den første ble sprengt i New Mexico, og de to neste ble droppet på Japan.

Det er neppe mulig å spesifikt navngi noen person at han er skaperen av atomvåpen (atomvåpen). Uten funnene til forgjengerne ville det ikke vært noe endelig resultat. Men mange kaller Otto Hahn, en tysk av fødsel, en atomkjemiker, faren til atombomben. Tilsynelatende var det hans oppdagelser innen kjernefysisk fisjon, sammen med Fritz Strassmann, som kan betraktes som grunnleggende for å lage kjernefysiske våpen.

Faderen til sovjetiske våpen masseødeleggelse Det er generelt akseptert å vurdere Igor Kurchatov og sovjetisk etterretning og Klaus Fuchs personlig. Vi bør imidlertid ikke glemme oppdagelsene til våre forskere på slutten av 30-tallet. Arbeid med uranfissjon ble utført av A.K. Peterzhak og G.N.

Atombomben er et produkt som ikke ble oppfunnet umiddelbart. Det tok dusinvis av år med ulike studier for å nå resultatet. Før prøvene først ble oppfunnet i 1945, ble det utført mange eksperimenter og funn. Alle forskere som er relatert til disse verkene kan regnes blant skaperne av atombomben. Besom snakker direkte om teamet av oppfinnere av selve bomben, så var det et helt team, det er bedre å lese om det på Wikipedia.

Et stort antall forskere og ingeniører fra ulike bransjer deltok i opprettelsen av atombomben. Det ville være urettferdig å bare nevne én. Materialet fra Wikipedia nevner ikke den franske fysikeren Henri Becquerel, de russiske forskerne Pierre Curie og hans kone Maria Sklodowska-Curie, som oppdaget radioaktiviteten til uran, og den tyske teoretiske fysikeren Albert Einstein.

Ganske interessant spørsmål.

Etter å ha lest informasjon på Internett, kom jeg til den konklusjon at USSR og USA begynte å jobbe med å lage disse bombene samtidig.

Jeg tror du vil lese mer detaljert i artikkelen. Alt er skrevet der i detalj.

Mange funn har sine egne foreldre, men oppfinnelser er ofte et samlet resultat av en felles sak, når alle bidro. I tillegg er mange oppfinnelser, som det var, et produkt av deres tid, så arbeidet med dem utføres samtidig i forskjellige laboratorier. så med atombomben har den ikke en enslig forelder.

En ganske vanskelig oppgave, det er vanskelig å si hvem som nøyaktig oppfant atombomben, fordi mange forskere var involvert i dens utseende, som konsekvent arbeidet med studiet av radioaktivitet, urananrikning, kjedereaksjon av fisjon av tunge kjerner, etc. Her er hovedpunktene i opprettelsen:

I 1945 hadde amerikanske forskere oppfunnet to atombomber Baby veide 2722 kg og var utstyrt med anriket uran-235 og Feit mann med en ladning av Plutonium-239 med en kraft på mer enn 20 kt, hadde den en masse på 3175 kg.

På dette tidspunktet er de helt forskjellige i størrelse og form.

Jobbe med atomprosjekter i USA og USSR begynte samtidig. I juli 1945 ble en amerikansk atombombe (Robert Oppenheimer, leder av laboratoriet) eksplodert på teststedet, og deretter, i august, ble det også sluppet bomber på de beryktede Nagasaki og Hiroshima. Den første testen av en sovjetisk bombe fant sted i 1949 (prosjektleder Igor Kurchatov), men som de sier, ble opprettelsen muliggjort takket være utmerket etterretning.

Det er også informasjon om at tyskerne var skaperne av atombomben Du kan for eksempel lese om dette her..

Det er rett og slett ikke noe klart svar på dette spørsmålet - mange talentfulle fysikere og kjemikere jobbet med å lage et dødelig våpen som er i stand til å ødelegge planeten, hvis navn er oppført i denne artikkelen - som vi ser, var oppfinneren langt fra alene.

Hydrogenbomben (Hydrogen Bomb, HB) er et masseødeleggelsesvåpen med utrolig destruktiv kraft (kraften er beregnet til megatonn TNT). Prinsippet for operasjon av bomben og dens struktur er basert på bruken av energien til termonukleær fusjon av hydrogenkjerner. Prosessene som skjer under eksplosjonen ligner på de som skjer på stjerner (inkludert sola). Den første testen av en VB egnet for langdistansetransport (designet av A.D. Sakharov) ble utført i Sovjetunionen på et teststed nær Semipalatinsk.

Termonukleær reaksjon

Solen inneholder enorme reserver av hydrogen, som er under konstant påvirkning av ultrahøyt trykk og temperatur (ca. 15 millioner grader Kelvin). Ved en så ekstrem plasmatetthet og temperatur, kolliderer kjernene til hydrogenatomer tilfeldig med hverandre. Resultatet av kollisjoner er sammensmelting av kjerner, og som en konsekvens dannelsen av kjerner av et tyngre element - helium. Reaksjoner av denne typen kalles termonukleær fusjon, de er preget av frigjøring av kolossale mengder energi.

Fysikkens lover forklarer energifrigjøringen under en termonukleær reaksjon som følger: En del av massen av lette kjerner som er involvert i dannelsen av tyngre grunnstoffer forblir ubrukt og omdannes til ren energi i kolossale mengder. Det er grunnen til at vår himmellegeme mister omtrent 4 millioner tonn materie per sekund, samtidig som den frigjør en kontinuerlig strøm av energi ut i verdensrommet.

Isotoper av hydrogen

Det enkleste av alle eksisterende atomer er hydrogenatomet. Den består av bare ett proton, som danner kjernen, og et enkelt elektron som går i bane rundt den. Som et resultat av vitenskapelige studier av vann (H2O), ble det funnet at det inneholder såkalt "tungt" vann i små mengder. Den inneholder "tunge" isotoper av hydrogen (2H eller deuterium), hvis kjerner, i tillegg til ett proton, også inneholder ett nøytron (en partikkel nært i masse til et proton, men uten ladning).

Vitenskapen kjenner også til tritium, den tredje isotopen av hydrogen, hvis kjerne inneholder 1 proton og 2 nøytroner. Tritium er preget av ustabilitet og konstant spontant forfall med frigjøring av energi (stråling), noe som resulterer i dannelsen av en heliumisotop. Spor av tritium finnes i de øvre lagene av jordens atmosfære: det er der, under påvirkning kosmiske stråler Gassmolekylene som utgjør luft gjennomgår lignende endringer. Det er også mulig å få tritium i kjernereaktor ved å bestråle litium-6 isotopen med en kraftig nøytronfluks.

Utvikling og første tester av hydrogenbomben

Som et resultat av en grundig teoretisk analyse, kom eksperter fra USSR og USA til den konklusjon at en blanding av deuterium og tritium gjør det lettest å starte en termonukleær fusjonsreaksjon. Bevæpnet med denne kunnskapen begynte forskere fra USA på 50-tallet av forrige århundre å lage en hydrogenbombe. Og allerede våren 1951 ble det utført en testtest på Enewetak-teststedet (en atoll i Stillehavet), men da ble det bare oppnådd delvis termonukleær fusjon.

Det gikk litt mer enn et år, og i november 1952 ble den andre testen av en hydrogenbombe med et utbytte på rundt 10 Mt TNT utført. Imidlertid kan denne eksplosjonen neppe kalles en eksplosjon av en termonukleær bombe i moderne forstand: faktisk var enheten en stor beholder (på størrelse med en tre-etasjers bygning) fylt med flytende deuterium.

Russland tok også opp oppgaven med å forbedre atomvåpen, og den første hydrogenbomben i A.D.-prosjektet. Sakharov ble testet på teststedet Semipalatinsk 12. august 1953. RDS-6 (denne typen masseødeleggelsesvåpen fikk kallenavnet Sakharovs "puff", siden utformingen innebar sekvensiell plassering av lag med deuterium rundt initiatorladningen) hadde en kraft på 10 Mt. Imidlertid, i motsetning til det amerikanske "tre-etasjes huset", sovjetisk bombe Den var kompakt og kunne raskt leveres til slippstedet på fiendens territorium på et strategisk bombefly.

Etter å ha akseptert utfordringen, eksploderte USA i mars 1954 en kraftigere luftbombe (15 Mt) på et teststed på Bikini Atoll ( Stillehavet). Testen resulterte i utgivelsen av en stor mengde radioaktive stoffer, hvorav noen falt med nedbør hundrevis av kilometer fra episenteret for eksplosjonen. Det japanske skipet "Lucky Dragon" og instrumenter installert på Rogelap Island registrerte en kraftig økning i stråling.

Siden prosessene som skjer under detonasjonen av en hydrogenbombe produserer stabilt, ufarlig helium, var det forventet at radioaktive utslipp ikke skulle overstige nivået av forurensning fra en atomfusjonsdetonator. Men beregninger og målinger av faktisk radioaktivt nedfall varierte sterkt, både i mengde og sammensetning. Derfor besluttet den amerikanske ledelsen å midlertidig suspendere utformingen av dette våpenet inntil dets innvirkning på miljøet og mennesker er fullstendig studert.

Video: tester i USSR

Tsar Bomba - termonukleær bombe fra USSR

Fettpunkt i kjeden av tonnasjerekruttering hydrogenbomber satt av Sovjetunionen da, 30. oktober 1961, en test av 50-megatonn (den største i historien) "Tsar Bomba" ble utført på Novaya Zemlya - resultatet av mange års arbeid forskningsgruppe HELVETE. Sakharov. Eksplosjonen skjedde i 4 kilometers høyde, og sjokkbølgen ble registrert tre ganger av instrumenter over hele kloden. Til tross for at testen ikke avslørte noen feil, gikk bomben aldri i bruk. Men selve det faktum at sovjeterne hadde slike våpen gjorde et uutslettelig inntrykk på hele verden, og USA sluttet å samle tonnasjen til sitt atomarsenal. Russland på sin side bestemte seg for å forlate innføringen av stridshoder med hydrogenladninger i kamptjeneste.

Hydrogenbomben er den mest komplekse teknisk innretning, hvis eksplosjon krever sekvensiell forekomst av en rekke prosesser.

Først detonerer initiatorladningen som befinner seg inne i skallet til VB (miniatyratombomben), noe som resulterer i en kraftig frigjøring av nøytroner og dannelsen av den høye temperaturen som kreves for å starte termonukleær fusjon i hovedladningen. Massivt nøytronbombardement av litiumdeuteridinnsatsen (oppnådd ved å kombinere deuterium med litium-6 isotopen) begynner.

Under påvirkning av nøytroner splittes litium-6 i tritium og helium. Atomsikringen blir i dette tilfellet en kilde til materialer som er nødvendige for at termonukleær fusjon skal oppstå i selve den detonerte bomben.

En blanding av tritium og deuterium utløser en termonukleær reaksjon, noe som får temperaturen inne i bomben til å øke raskt, og mer og mer hydrogen er involvert i prosessen.
Prinsippet for drift av en hydrogenbombe innebærer en ultrarask forekomst av disse prosessene (ladeenheten og utformingen av hovedelementene bidrar til dette), som for observatøren ser ut som øyeblikkelig.

Superbombe: fisjon, fusjon, fisjon

Sekvensen av prosesser beskrevet ovenfor slutter etter starten av reaksjonen av deuterium med tritium. Deretter ble det besluttet å bruke kjernefysisk fisjon i stedet for fusjon av tyngre. Etter fusjonen av tritium- og deuteriumkjerner frigjøres fritt helium og raske nøytroner, hvis energi er tilstrekkelig til å sette i gang fisjon av uran-238-kjerner. Raske nøytroner er i stand til å splitte atomer fra uranskallet til en superbombe. Spaltningen av et tonn uran genererer energi på rundt 18 Mt. I dette tilfellet brukes energi ikke bare på å skape en eksplosjonsbølge og frigjøre en kolossal mengde varme. Hvert uranatom forfaller til to radioaktive «fragmenter». En hel "bukett" av forskjellige kjemiske elementer (opptil 36) og rundt to hundre radioaktive isotoper dannes. Det er av denne grunn at det dannes mange radioaktive nedfall, registrert hundrevis av kilometer fra episenteret for eksplosjonen.

Etter jernteppets fall ble det kjent at Sovjetunionen planla å utvikle en "tsarbombe" med en kapasitet på 100 Mt. På grunn av det faktum at det på den tiden ikke var noe fly som var i stand til å bære en så massiv ladning, ble ideen forlatt til fordel for en 50 Mt bombe.

Konsekvenser av en hydrogenbombeeksplosjon

Sjokkbølge

Eksplosjonen av en hydrogenbombe medfører storskala ødeleggelse og konsekvenser, og den primære (åpenbare, direkte) påvirkningen er tredelt. Den mest åpenbare av alle direkte påvirkninger er en sjokkbølge med ultrahøy intensitet. Dens ødeleggende evne avtar med avstanden fra eksplosjonens episenter, og avhenger også av kraften til selve bomben og høyden ladningen detonerte.

Termisk effekt

Effekten av den termiske påvirkningen av en eksplosjon avhenger av de samme faktorene som kraften til sjokkbølgen. Men en ting til er lagt til dem - graden av åpenhet luftmasser. Tåke eller til og med lett uklarhet reduserer kraftig skaderadiusen som et termisk blitz kan forårsake alvorlige brannskader og tap av syn. Eksplosjonen av en hydrogenbombe (mer enn 20 Mt) genererer en utrolig mengde termisk energi, tilstrekkelig til å smelte betong i en avstand på 5 km, fordampe nesten alt vannet fra en liten innsjø i en avstand på 10 km, ødelegge fiendtlig personell , utstyr og bygninger i samme avstand . I sentrum dannes en trakt med en diameter på 1-2 km og en dybde på opptil 50 m, dekket med et tykt lag med glassaktig masse (flere meter stein med høyt sandinnhold smelter nesten øyeblikkelig og blir til glass ).

I følge beregninger basert på virkelige tester, har folk 50 % sjanse for å overleve hvis de:

De er plassert i et skjul i armert betong (underjordisk) 8 km fra eksplosjonens episenter (EV);
De er plassert i boligbygg i en avstand på 15 km fra EV;
De vil befinne seg i et åpent område i en avstand på mer enn 20 km fra EV med dårlig sikt (for en "ren" atmosfære vil minimumsavstanden i dette tilfellet være 25 km).

Med avstand fra elbiler øker sannsynligheten for å overleve hos mennesker som befinner seg i åpne områder. Så i en avstand på 32 km vil det være 90-95%. En radius på 40-45 km er grensen for den første virkningen av en eksplosjon.

Brannkule

En annen åpenbar påvirkning fra eksplosjonen av en hydrogenbombe er selvopprettholdende brannstormer (orkaner), dannet som et resultat av at kolossale masser av brennbart materiale trekkes inn i ildkulen. Men til tross for dette vil den farligste konsekvensen av eksplosjonen med tanke på påvirkning være strålingsforurensning miljø i titalls kilometer rundt.

Falle ut

Ildkulen som dukker opp etter eksplosjonen fylles raskt med radioaktive partikler i enorme mengder (produkter av nedbrytning av tunge kjerner). Partikkelstørrelsen er så liten at når de kommer inn i den øvre atmosfæren, kan de bli der i svært lang tid. Alt som ildkulen når på jordoverflaten blir øyeblikkelig til aske og støv, og blir deretter trukket inn i ildstøtten. Flammevirvler blander disse partiklene med ladede partikler, og danner en farlig blanding av radioaktivt støv, sedimenteringsprosessen av granulatet varer i lang tid.

Grovt støv legger seg ganske raskt, men fint støv bæres av luftstrømmer over store avstander, og faller gradvis ut av den nydannede skyen. Store og mest ladede partikler legger seg i umiddelbar nærhet av EC, askepartikler som er synlige for øyet, kan fortsatt finnes hundrevis av kilometer unna. De danner et dødelig dekke, flere centimeter tykt. Alle som kommer nær ham risikerer å få en alvorlig dose stråling.

Mindre partikler som ikke kan skilles fra hverandre kan "sveve" i atmosfæren i mange år, og gjentatte ganger sirkle rundt jorden. Innen de faller til overflaten, har de mistet en god del radioaktivitet. Den farligste er strontium-90, som har en halveringstid på 28 år og genererer stabil stråling gjennom hele denne tiden. Utseendet oppdages av instrumenter over hele verden. «Landing» på gresset og bladverket blir han involvert i matkjeder. Av denne grunn avslører undersøkelser av mennesker som befinner seg tusenvis av kilometer fra teststedene strontium-90 akkumulert i beinene. Selv om innholdet er ekstremt lite, er utsiktene til å bli en "lagringsside" radioaktivt avfall"det lover ikke godt for en person, noe som fører til utvikling av ondartede bensvulster. I regioner i Russland (så vel som andre land) nær stedene for testoppskytninger av hydrogenbomber, observeres fortsatt en økt radioaktiv bakgrunn, noe som nok en gang beviser evnen til denne typen våpen til å gi betydelige konsekvenser.