60 taon na ang nakalilipas - noong Agosto 29, 1949 - ang unang bomba ng atomic na RDS-1 na may idineklarang ani na 20 kt ay matagumpay na nasubukan sa lugar ng pagsubok ng Semipalatinsk. Salamat sa kaganapang ito, ang istratehikong pagkakapareho ng militar sa pagitan ng USSR at Estados Unidos ay itinatag umano sa mundo. At isang hypothetical war na may mga mapinsalang kahihinatnan para sa Unyong Sobyet ay natanto sa malamig nitong estado ng pagsasama-sama.
Sa mga yapak ng proyekto ng Manhattan
Ang Unyong Sobyet (kagaya ng Alemanya) ay mayroong bawat dahilan upang maging isang pinuno sa karera ng nuklear. Hindi ito nangyari dahil sa malaking papel na ginampanan ng agham sa ideolohiya ng bagong gobyerno. Ang pamumuno ng Partido Komunista, na sumusunod sa mga patakaran ng walang kamatayang paggawa na "Materyalismo at Empirio-Kritismo", ay balisa na pinanood ang yumayabong ng "pisikal na ideyalismo". Noong 1930s, si Stalin ay may hilig na magtiwala hindi sa mga pisiko na nagtalo na sa tulong ng isang tiyak na reaksyon ng kadena sa mga isotopes ng mabibigat na elemento posible na palabasin ang napakalaking enerhiya, ngunit ang mga nagtatanggol sa materyalistang prinsipyo sa agham.
Totoo, nagsimulang magsalita ang mga physicist ng Soviet tungkol sa mga posibilidad ng paggamit ng militar ng nukleyar na enerhiya noong 1941 lamang. Si Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), na bago ang giyera sa laboratoryo ni Igor Vasilyevich Kurchatov (1903-1960) ay nagtrabaho sa problema ng chain reaction ng uranium fission, at pagkatapos ay nagsilbi bilang isang tenyente sa Air Force, dalawang beses na ipinadala mga sulat kay Stalin kung saan pinagsisisihan niya ang "isang malaking pagkakamali" At "kusang-loob na pagsuko ng mga posisyon bago ang digmaan sa pagsasaliksik sa nukleyar na pisika". Ngunit - walang kabuluhan.
Noong Setyembre 1942 lamang, nang magkaroon ng kamalayan ang katalinuhan tungkol sa paglalagay ng American Manhattan Project, na pinangunahan ni Robert Oppenheimer (1904-1967), na lumago sa mga aktibidad ng Anglo-American Uranium Commission, nilagdaan ni Stalin ang isang atas "Sa samahan ng trabaho sa uranium. "… Iniutos nito sa USSR Academy of Science "na ipagpatuloy ang pag-aaral sa pagiging posible ng paggamit ng lakas na atomic sa pamamagitan ng fission ng uranium at upang isumite sa State Defense Committee sa Abril 1, 1943, isang ulat sa posibilidad na lumikha ng isang uranium bomb o uranium fuel."
Noong kalagitnaan ng Abril 1943 sa Moscow, sa Pokrovsky-Streshnevo, nilikha ang Laboratoryo No. 2, na kinabibilangan ng pinakamalaking physicists ng bansa. Pinangunahan ni Kurchatov ang laboratoryo, at ang pangkalahatang pamamahala ng "gawaing uranium" ay paunang naatasan kay Molotov, ngunit pagkatapos ay pinalitan siya ni Beria sa pagpapaandar na ito.
Ito ay lubos na naiintindihan na ang mga mapagkukunan ng Unyong Sobyet ay hindi maihahambing sa mga kakayahan na ang mga Estado ay hindi masyadong nabibigatan ng taglay ng giyera. Gayunpaman, hindi ito ang tanging paliwanag para sa malaking puwang sa sukat ng pag-unlad na isinagawa sa Los Alamos at Moscow. 12 mga Nobel laureate mula sa USA at Europa, 15 libong siyentipiko, inhinyero at tekniko, 45 libong manggagawa, 4 libong stenographer, typista at kalihim, isang libong mga tauhan ng seguridad na tiniyak ang rehimen ng matinding lihim na nakibahagi sa proyekto ng Manhattan. Mayroong 80 katao sa Laboratoryo No. 2, kung saan dalawampu't lima lamang ang mga manggagawa sa pananaliksik.
Sa pagtatapos ng giyera, ang trabaho ay halos hindi bumaba: sa Laboratoryo No. 2, pati na rin sa Laboratories Blg. 3 at Blg. 4 na binuksan noong unang bahagi ng 1945, hinahangad ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng plutonium sa mga reaktor ng iba't ibang operating prinsipyo. Iyon ay, nakatuon sila sa pang-agham, hindi pang-eksperimentong at pagpapaunlad ng disenyo.
Ang atomic bombings ng Hiroshima at Nagasaki ay talagang nagbukas ng mga mata ng gobyerno ng USSR sa antas ng banta na nakabitin sa bansa. At pagkatapos ay nilikha ang isang espesyal na komite, na pinamumunuan ni Beria, na tumanggap ng mga emergency power at walang limitasyong pondo. Ang tamad na gawain sa pagsasaliksik ay napalitan ng isang masiglang makabagong paglukso pasulong. Noong 1946, ang uranium-graphite reactor na inilunsad sa Kurchatov laboratory ay nagsimulang gumawa ng plutonium-239 sa pamamagitan ng pambobomba sa uranium na may mabagal na mga neutron. Sa mga Ural, sa partikular sa Chelyabinsk-40, maraming mga negosyo ang nilikha para sa paggawa ng mga armas-grade uranium at plutonium, pati na rin mga sangkap ng kemikal na kinakailangan upang lumikha ng isang bomba.
Sa Sarov, malapit sa Arzamas, isang sangay ng Laboratoryo No. At sa simula kinakailangan na gumawa ng isang plutonium bomb. Ang pagpipiliang ito ay paunang natukoy ng katotohanang ang Laboratoryo No. pag-unlad nito, na sumunod sa mga pananaw ng komunista. Nagmamadali ang pamunuan ng Soviet sa harap ng panahunan ng relasyon sa Estados Unidos at nais na makakuha ng isang garantisadong positibong resulta. Sa koneksyon na ito, ang siyentipikong pinuno ng proyekto na si Kurchatov, ay walang pagpipilian.
Uranium o Plutonium?
Ang klasikal na pamamaraan ng isang reaksyon ng chain ng nukleyar sa isotope ng uranium 235U ay isang exponential function ng oras na may base 2. Ang isang neutron, na nakabangga sa nucleus ng isa sa mga atom, hinati ito sa dalawang mga fragment. Naglalabas ito ng dalawang neutron. Sila naman ay naghiwalay na ng dalawang uranium nuclei. Sa susunod na yugto, dalawang beses na maraming mga fission ang nagaganap - 4. Pagkatapos - 8. At iba pa, dagdagan, hanggang, muli, medyo nagsasalita, ang lahat ng bagay ay hindi binubuo ng mga fragment ng dalawang uri, ang mga atomic na masa na humigit-kumulang na 95 / 140. Bilang isang resulta, isang napakalaking enerhiya na thermal ang pinakawalan, 90% na kung saan ay ibinibigay ng lakas na gumagalaw ng mga lumilipad na mga fragment (bawat piraso ng account ay para sa 167 MeV).
Ngunit upang magpatuloy ang reaksyon sa ganitong paraan, kinakailangan na walang isang neutron ang masayang. Sa isang maliit na dami ng "gasolina", ang mga neutron ay inilabas sa proseso ng pag-fission ng nuclei na lumilipad dito, nang walang oras upang makapag-reaksyon sa uranium nuclei. Ang posibilidad ng paglitaw ng isang reaksyon ay nakasalalay din sa konsentrasyon ng 235U isotope sa "fuel", na binubuo ng 235U at 238U. Dahil ang 238U ay sumisipsip ng mabilis na mga neutron na hindi nakikilahok sa reaksyon ng fission. Naglalaman ang natural uranium ng 0.714% 235U, enriched, grade ng armas, dapat itong hindi bababa sa 80%.
Katulad nito, kahit na may sarili nitong mga detalye, ang reaksyon ay nagpapatuloy sa plutonium isotope 239Pu
Mula sa isang teknikal na pananaw, mas madaling lumikha ng isang uranium bomb kaysa sa isang plutonium. Totoo, nangangailangan ito ng isang order ng magnitude na mas uranium: ang kritikal na masa ng uranium-235, kung saan nagaganap ang reaksyon ng kadena, ay 50 kg, at para sa plutonium-239 ito ay 5.6 kg. Sa parehong oras, ang pagkuha ng plutonium na may markang sandata sa pamamagitan ng pagbomba ng uranium-238 sa isang reaktor ay hindi gaanong masipag kaysa sa paghiwalayin ang uranium-235 isotope mula sa uranium ore sa mga centrifuges. Ang parehong mga gawaing ito ay nangangailangan ng hindi bababa sa 200 tonelada ng uranium ore. At ang kanilang solusyon ay kinakailangan ng pinakamataas na pamumuhunan ng kapwa mga mapagkukunan sa pananalapi at produksyon na may kaugnayan sa buong gastos ng proyektong nukleyar ng Soviet. Tulad ng para sa mga mapagkukunan ng tao, ang Soviet Union sa paglipas ng panahon ay nalampasan ang Estados Unidos nang maraming beses: sa huli, 700 libong katao, karamihan sa mga bilanggo, ay nasangkot sa paglikha ng bomba.
"Kid" o "Fat Man"?
Ang bomba ng uranium ay nahulog ng mga Amerikano kay Hiroshima at tinawag na "Kid" ay nakolekta sa isang bariles na hiniram mula sa isang 75-millimeter na anti-sasakyang panghimpapawid na baril na nababagabag sa kinakailangang diameter. Mayroong inilatag na anim na uranium cylinders na konektado sa serye sa bawat isa na may kabuuang masa na 25.6 kg. Ang haba ng projectile ay 16 cm, ang diameter ay 10 cm. Sa pagtatapos ng bariles mayroong isang target - isang guwang na silindro ng uranium na may isang masa na 38, 46 kg. Ang panlabas na diameter at haba nito ay 16 cm. Upang madagdagan ang lakas ng bomba, ang target ay naka-mount sa isang neutron reflector na gawa sa tungsten karbid, na naging posible upang makamit ang isang mas kumpletong "pagkasunog" ng uranium na sumasali sa chain reaction.
Ang bomba ay may diameter na 60 cm, isang haba ng higit sa dalawang metro at may bigat na 2300 kg. Ang operasyon nito ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-apoy ng isang singil sa pulbos, na nagtulak sa mga silindro ng uranium kasama ang isang dalawang-metrong bariles sa bilis na 300 m / s. Sa parehong oras, ang boron proteksiyon shell ay nawasak. Sa "dulo ng landas" ipasok ng projectile ang target, ang kabuuan ng dalawang halves ay lumampas sa kritikal na masa, at isang pagsabog ang nangyari.
Ang pagguhit ng atomic bomb, na lumitaw noong 1953 sa paglilitis sa kaso ng mag-asawa na Rosenberg, na inakusahan ng atomic spionage na pabor sa USSR. Kapansin-pansin, ang pagguhit ay lihim at hindi ipinakita sa hukom o sa hurado. Ang pagguhit ay idineklara lamang noong 1966. Larawan: Kagawaran ng Hustisya. Opisina ng U. S. Abugado para sa Timog Hudisyal na Distrito ng New York
Ang militar, na pinagkatiwalaan ng paggamit ng labanan ng "Malysh", ay natatakot na, kung hawakan nang pabaya, ang anumang dagok ay maaaring humantong sa pagpapasabog ng piyus. Samakatuwid, ang pulbura ay na-load sa bomba lamang matapos ang eroplano.
Ang aparato ng bombong plutonium ng Soviet, maliban sa mga sukat nito, ay nilagyan ng bomb bay ng mabibigat na bombero ng Tu-4, at ang nag-uudyok na kagamitan nang maabot ang presyon ng atmospera ng isang naibigay na halaga, eksaktong naulit ang "palaman" ng isa pang bombang Amerikano - "Fat Man".
Ang paraan ng kanyon ng pagdadala ng dalawang piraso ng semi-kritikal na masa na malapit sa isa't isa ay hindi angkop para sa plutonium, dahil ang sangkap na ito ay may mas mataas na background ng neutron. At kapag ang mga piraso ay pinagsama sa isang bilis na maabot ng blasting pusher, bago magsimula ang isang reaksyon ng kadena dahil sa malakas na pag-init, pagkatunaw at pagsingaw ng plutonium ay dapat mangyari. At ito ay hindi maiiwasang humantong sa pagkasira ng mekanikal ng istraktura at paglabas ng hindi nababagong sangkap sa himpapawid.
Samakatuwid, sa bomba ng Sobyet, tulad ng sa Amerikano, ginamit ang paraan ng pag-compress ng isang piraso ng plutonium ng isang spherical shock wave. Ang bilis ng alon ay umabot sa 5 km / s, dahil kung saan ang density ng sangkap ay tumataas ng 2, 5 beses.
Ang pinakamahirap na bahagi ng isang implosion bomb ay lumilikha ng isang sistema ng mga paputok na lente, na biswal na kahawig ng geometry ng isang soccer ball, na mahigpit na nagdidirekta ng enerhiya sa gitna ng isang piraso ng plutonium, ang laki ng isang itlog ng manok, at pisilin ito ng simetriko ng isang error ng mas mababa sa isang porsyento. Bukod dito, ang bawat naturang lens, na gawa sa isang haluang metal ng TNT at RDX na may pagdaragdag ng waks, ay may dalawang uri ng mga fragment - mabilis at mabagal. Nang noong 1946 isa sa mga kalahok sa Manhattan Project ay tinanong tungkol sa mga prospect para sa paglikha ng isang bomba ng Soviet, sumagot siya na lilitaw ito hindi mas maaga sa 10 taon na ang lumipas. At dahil lamang sa pakikibaka ng mahabang panahon ang mga Ruso sa problema ng perpektong simetrya ng implosion.
Soviet "Fat Man"
Ang bombang Sobyet na RDS-1 ay may haba na 330 cm, isang diameter na 150 cm at tumimbang ng 4,700 kg. Ang mga nakakonsentrong pugad na sphere ay inilagay sa loob ng hugis-drop na katawan na may isang klasikong hugis na X na pampatatag.
Sa gitna ng buong istraktura ay isang "neutron fuse", na kung saan ay isang beryllium ball, sa loob nito ay may isang polonium-210 neutron na pinagmulan na pinrotektahan ng isang beryllium shell. Nang maabot ang shock wave sa piyus, ang beryllium at polonium ay halo-halong, at ang mga neutron na "nag-aapoy" ng isang reaksyon ng kadena ay inilabas sa plutonium.
Sumunod ay dumating ang dalawang 10-sentimeter hemispheres ng plutonium-239 sa isang estado na may pinababang density. Ginawa nitong mas madaling iproseso ang plutonium, at ang kinakailangang huling density ay ang resulta ng pagsabog. Ang distansya ng 0.1 mm sa pagitan ng hemispheres ay puno ng isang layer ng ginto, na pumipigil sa maagang pagpasok ng shock shock sa neutron fuse.
Ang pag-andar ng isang neutron reflector ay ginaganap ng isang layer ng natural uranium na 7 cm ang kapal at may bigat na 120 kg. Ang isang reaksyon ng fission ay naganap sa ito sa paglabas ng mga neutron, na bahagyang ibinalik sa isang piraso ng plutonium. Ibinigay ng Uranium-238 ang 20% ng lakas ng bomba.
Ang layer na "pusher", na kung saan ay isang globo ng aluminyo na 11.5 cm ang kapal at may bigat na 120 kg, ay inilaan upang maibsan ang alon ng Taylor, na hahantong sa isang matalim na pagbagsak ng presyon sa likod ng detonation front.
Ang istraktura ay napapalibutan ng isang paputok na shell na 47 cm ang kapal at may bigat na 2500 kg, na binubuo ng isang komplikadong sistema ng mga paputok na lente na nakatuon patungo sa gitna ng system. 12 lente ang pentagonal, 20 ang hexagonal. Ang bawat lente ay binubuo ng mga salungat na seksyon ng mabilis na pagpapasabog at mabagal na mga paputok, na may iba't ibang pormulang kemikal.
Ang bomba ay may dalawang autonomous na sistema ng pagpapasabog - mula sa pagpindot sa lupa at nang maabot ng presyon ng atmospera ang isang paunang natukoy na halaga (high-altitude fuse).
Limang RDS-1 na bomba ang ginawa. Ang una sa kanila ay sinabog sa isang landfill malapit sa Semipalatinsk sa isang posisyon sa lupa. Ang lakas ng pagsabog ay opisyal na naitala sa 20 kt, ngunit sa paglaon ng panahon napatunayan na ito ay masyadong mataas ng isang pagtatantya. Totoo - sa kalahati ng antas. Sa oras na iyon, ang mga Amerikano ay mayroon nang 20 mga naturang bomba, at ang anumang mga paghahabol para sa pagkakapantay-pantay ay walang batayan. Ngunit nasira ang monopolyo.
Apat pa sa mga bomba na ito ay hindi kailanman naangat sa hangin. Ang RDS-3, isang orihinal na pag-unlad ng Soviet, ay inilagay sa serbisyo. Ang bomba na ito, na may mas maliit na sukat at bigat, ay may ani na 41 kt. Naging posible ito, lalo na, dahil sa pagpapahusay ng reaksyon ng fission ng plutonium ng reaksyong thermonuclear ng pagsasanib ng deuterium at tritium.
