„Aš nesu pats paprasčiausias žmogus“, – kartą pastebėjo amerikiečių fizikas Izidorius Isaacas Rabi. „Tačiau, palyginti su Oppenheimeriu, aš esu labai, labai paprastas. Robertas Oppenheimeris buvo viena iš centrinių XX amžiaus figūrų, kurios „sudėtingumas“ absorbavo politinius ir etinius šalies prieštaravimus.

Antrojo pasaulinio karo metu puikus fizikas Ajulius Robertas Oppenheimeris vadovavo Amerikos branduolinių mokslininkų vystymuisi ir sukūrė pirmąją atominę bombą žmonijos istorijoje. Mokslininkas gyveno nuošaliai ir nuošaliai, ir tai sukėlė įtarimų dėl išdavyste.

Atominiai ginklai yra visų ankstesnių mokslo ir technologijų raidų rezultatas. Atradimai, tiesiogiai susiję su jo atsiradimu, buvo padaryti XIX amžiaus pabaigoje. Didžiulį vaidmenį atskleidžiant atomo paslaptis suvaidino A. Becquerel, Pierre Curie ir Marie Sklodowska-Curie, E. Rutherford ir kitų studijos.

1939 m. pradžioje prancūzų fizikas Joliot-Curie padarė išvadą, kad įmanoma grandininė reakcija, kuri sukels siaubingos griaunamosios jėgos sprogimą ir kad uranas gali tapti energijos šaltiniu, kaip ir paprastas sprogmuo. Ši išvada buvo postūmis kurti branduolinius ginklus.

Europa buvo Antrojo pasaulinio karo išvakarėse, o galimas tokio galingo ginklo turėjimas pastūmėjo militaristinius sluoksnius kuo greičiau jį sukurti, tačiau didelio kiekio urano rūdos prieinamumo didelio masto tyrimams problema buvo problema. stabdis. Vokietijos, Anglijos, JAV, Japonijos fizikai dirbo kurdami atominius ginklus, supratę, kad be pakankamo urano rūdos kiekio dirbti neįmanoma, JAV 1940 metų rugsėjį įsigijo didelį kiekį reikalingos rūdos pagal netikrus dokumentus. iš Belgijos, kuri leido jiems pačiame įkarštyje kurti branduolinius ginklus.

1939–1945 metais Manheteno projektui buvo išleista daugiau nei du milijardai dolerių. Oak Ridge, Tenesyje, buvo pastatyta didžiulė urano perdirbimo gamykla. H.C. Urey ir Ernestas O. Lawrence'as (ciklotrono išradėjas) pasiūlė valymo metodą, pagrįstą dujų difuzijos principu, po kurio seka magnetinis dviejų izotopų atskyrimas. Dujų centrifuga atskyrė lengvąjį uraną-235 nuo sunkesnio urano-238.

JAV teritorijoje, Los Alamose, Naujosios Meksikos valstijos dykumose, 1942 m. buvo įkurtas Amerikos branduolinis centras. Prie projekto dirbo daug mokslininkų, tačiau pagrindinis buvo Robertas Oppenheimeris. Jam vadovaujant, buvo surinkti geriausi to meto protai ne tik iš JAV ir Anglijos, bet beveik iš visos Vakarų Europos. Kurdama branduolinius ginklus dirbo didžiulė komanda, įskaitant 12 Nobelio premijos laureatų. Darbas Los Alamose, kur buvo įsikūrusi laboratorija, nenutrūko nė minutei. Tuo tarpu Europoje vyko Antrasis pasaulinis karas, o Vokietija vykdė masinį Anglijos miestų bombardavimą, sukėlusį pavojų Anglijos branduoliniam projektui „Tub Alloys“, o Anglija savo noru perdavė savo vystymąsi ir svarbiausius projekto mokslininkus JAV, kuri leido JAV užimti lyderio poziciją plėtojant branduolinė fizika(branduolinių ginklų kūrimas).

„Atominės bombos tėvas“, jis tuo pat metu buvo aršus Amerikos branduolinės politikos priešininkas. Turėdamas vieno iškiliausių savo laikų fizikų vardą, jis su malonumu studijavo senovės indų knygų mistiką. Komunistas, keliautojas ir atkaklus Amerikos patriotas, labai dvasingas žmogus, vis dėlto buvo pasirengęs išduoti savo draugus, kad apsigintų nuo antikomunistų išpuolių. Planą, kaip padaryti didžiausią žalą Hirosimai ir Nagasakiui, sugalvojęs mokslininkas keikė save dėl „nekalto kraujo ant rankų“.

Rašyti apie šį prieštaringai vertinamą žmogų – nelengva, bet įdomi užduotis, o XX a. buvo paženklinta nemažai knygų apie jį. Tačiau turtingas mokslininko gyvenimas ir toliau traukia biografus.

Oppenheimeris gimė 1903 m. Niujorke turtingų ir išsilavinusių žydų tėvų šeimoje. Oppenheimeris buvo užaugintas meilėje tapybai, muzikai, intelektualinio smalsumo atmosferoje. 1922 m. jis įstojo į Harvardo universitetą ir vos per trejus metus gavo pagyrimo laipsnį, pagrindinis jo dalykas buvo chemija. Per kelerius ateinančius metus anksti suaugęs jaunuolis apkeliavo kelias Europos šalis, kur dirbo su fizikais, nagrinėjančiais atominių reiškinių tyrimo problemas naujų teorijų šviesoje. Praėjus vos metams po universiteto baigimo, Oppenheimeris paskelbė mokslinį darbą, kuris parodė, kaip giliai jis suprato naujus metodus. Netrukus jis kartu su garsiuoju Maxu Bornu sukūrė svarbiausią kvantinės teorijos dalį, žinomą kaip Born-Oppenheimer metodas. 1927 m. jo puiki daktaro disertacija atnešė jam pasaulinę šlovę.

1928 m. dirbo Ciuricho ir Leideno universitetuose. Tais pačiais metais grįžo į JAV. 1929–1947 m. Oppenheimeris dėstė Kalifornijos universitete ir Kalifornijos technologijos institute. 1939–1945 m. jis aktyviai dalyvavo kuriant atominę bombą pagal Manheteno projektą; vadovauja specialiai sukurtai Los Alamos laboratorijai.

1929 m. Oppenheimeris, kylanti mokslo žvaigždė, priėmė pasiūlymus iš dviejų iš kelių universitetų, kurie varžėsi dėl teisės jį pakviesti. Pavasario semestrą jis dėstė energingame, tik pradedančiame Caltech Pasadenoje, o rudens ir žiemos semestrus UC Berkeley, kur tapo pirmuoju kvantinės mechanikos dėstytoju. Tiesą sakant, eruditas mokslininkas turėjo kurį laiką prisitaikyti, palaipsniui sumažindamas diskusijų lygį iki savo studentų galimybių. 1936 m. jis įsimylėjo Jeaną Tatlocką – neramią ir nuotaikingą jauną moterį, kurios aistringas idealizmas atsiskleidė komunistinėje veikloje. Kaip ir daugelis to meto mąstančių žmonių, Oppenheimeris nagrinėjo kairiųjų judėjimo idėjas kaip vieną iš galimų alternatyvų, nors į komunistų partiją neįstojo, ką padarė jo jaunesnysis brolis, svainė ir daugelis jo draugų. Jo domėjimasis politika, taip pat gebėjimas skaityti sanskritą buvo natūralus nuolatinio žinių siekimo rezultatas. Anot jo, jis taip pat buvo labai sunerimęs dėl antisemitizmo sprogimo nacistinėje Vokietijoje ir Ispanijoje ir iš savo 15 000 USD metinės algos 1000 USD per metus investavo į projektus, susijusius su komunistinių grupuočių veikla. Susipažinęs su Kitty Harrison, kuri tapo jo žmona 1940 m., Oppenheimeris išsiskyrė su Jeanu Tetlocku ir pasitraukė iš kairiųjų draugų rato.

1939 metais JAV sužinojo, kad ruošdamasi pasauliniam karui nacistinė Vokietija atrado atomo branduolio skilimą. Oppenheimeris ir kiti mokslininkai iš karto spėjo, kad vokiečių fizikai bandys pasiekti valdomą grandininę reakciją, kuri galėtų būti raktas kuriant ginklą, daug destruktyvesnį nei bet kuris tuo metu egzistavęs ginklas. Susirūpinę mokslininkai, pasitelkę didžiojo mokslo genijaus Alberto Einšteino paramą, garsiame laiške perspėjo prezidentą Frankliną D. Rooseveltą apie pavojų. Leisdamas finansuoti projektus, kuriais siekiama sukurti neišbandytus ginklus, prezidentas veikė griežtai slaptai. Ironiška, bet daugelis žymiausių pasaulio mokslininkų, priversti bėgti iš savo tėvynės, kartu su amerikiečių mokslininkais dirbo laboratorijose, išsibarsčiusiose visoje šalyje. Viena dalis universitetų grupių nagrinėjo galimybę sukurti branduolinį reaktorių, kitos ėmėsi urano izotopų, reikalingų energijai išsiskirti grandininėje reakcijoje, atskyrimo problemos sprendimo. Oppenheimeriui, kuris anksčiau buvo užsiėmęs teorinėmis problemomis, organizuoti platų darbo frontą buvo pasiūlyta tik 1942 m. pradžioje.

JAV armijos atominių bombų programa buvo pavadinta „Project Manhattan“ ir jai vadovavo pulkininkas Leslie R. Grovesas (46 m.), profesionalus kariškis. Grovesas, kuris mokslininkus, dirbančius su atomine bomba, apibūdino kaip „brangią bepročių būrį“, pripažino, kad Oppenheimeris turėjo iki šiol neišnaudotą gebėjimą valdyti savo kolegas debatininkus, kai buvo karšta. Fizikas pasiūlė, kad visi mokslininkai būtų sujungti į vieną laboratoriją ramiame provincijos mieste Los Alamose, Naujojoje Meksikoje, jam gerai pažįstamoje vietovėje. Iki 1943 m. kovo mėn. berniukų pensionas buvo paverstas griežtai saugomu slaptu centru, kurio moksliniu direktoriumi tapo Oppenheimeris. Primygtinai reikalaudamas laisvo keitimosi informacija tarp mokslininkų, kuriems buvo griežtai uždrausta palikti centrą, Oppenheimeris sukūrė pasitikėjimo ir abipusės pagarbos atmosferą, kuri prisidėjo prie nuostabios jo darbo sėkmės. Negailėdamas savęs, jis išliko visų šio sudėtingo projekto sričių vadovu, nors nuo to labai nukentėjo jo asmeninis gyvenimas. Tačiau mišriai mokslininkų grupei – tarp kurių buvo daugiau nei tuzinas tuometinių ar būsimų Nobelio premijos laureatų ir iš kurių retas žmogus nepasižymėjo ryškia individualybe – Oppenheimeris buvo neįprastai atsidavęs lyderis ir subtilus diplomatas. Dauguma jų sutiktų, kad liūto dalis nuopelnų už galutinę projekto sėkmę priklauso jam. Iki 1944 m. gruodžio 30 d. Grovesas, tuo metu tapęs generolu, galėjo drąsiai teigti, kad išleisti du milijardai dolerių bus paruošti veiksmams iki kitų metų rugpjūčio 1 d. Tačiau kai 1945 m. gegužę Vokietija pripažino pralaimėjimą, daugelis Los Alamose dirbančių tyrinėtojų pradėjo galvoti apie naujų ginklų panaudojimą. Juk turbūt Japonija greitai kapituliuotų be jos atominis bombardavimas. Ar JAV turėtų būti pirmoji šalis pasaulyje, kuri panaudos tokį baisų įrenginį? Harry S. Trumanas, tapęs prezidentu po Roosevelto mirties, paskyrė komitetą studijuoti galimos pasekmės atominės bombos panaudojimas, įskaitant Oppenheimerį. Ekspertai nusprendė rekomenduoti be įspėjimo numesti atominę bombą ant didelio Japonijos karinio objekto. Taip pat buvo gautas Oppenheimerio sutikimas.

Visi šie rūpesčiai, žinoma, būtų menki, jei bomba nebūtų sprogusi. Pirmosios pasaulyje atominės bombos bandymas buvo atliktas 1945 metų liepos 16 dieną, maždaug už 80 kilometrų nuo oro bazės Alamogordo mieste, Naujojoje Meksikoje. Bandomas prietaisas, pavadintas „Fat Man“ dėl savo išgaubtos formos, buvo pritvirtintas prie plieninio bokšto, pastatyto dykumos teritorijoje. Lygiai 5.30 val. detonatorius su nuotolinio valdymo pultas paleido bombą. Aidint riaumojimui per 1,6 kilometro skersmens plotą, į dangų pakilo milžiniškas purpurinės-žalios-oranžinės spalvos ugnies kamuolys. Nuo sprogimo sudrebėjo žemė, dingo bokštas. Baltas dūmų stulpelis greitai kilo į dangų ir pradėjo palaipsniui plėstis, maždaug 11 kilometrų aukštyje įgaudamas nuostabią grybo formą. Pirmasis branduolinis sprogimas išgąsdino mokslo ir karinius stebėtojus netoli bandymų poligono ir apsuko galvas. Tačiau Oppenheimeris prisiminė eilutes iš indų epinės poemos Bhagavad Gita: „Aš tapsiu mirtimi, pasaulių naikintoja“. Iki pat gyvenimo pabaigos pasitenkinimas moksline sėkme visada buvo maišomas su atsakomybės už pasekmes jausmu.

1945 m. rugpjūčio 6 d. rytą virš Hirosimos buvo giedras, be debesų dangus. Kaip ir anksčiau, dviejų amerikiečių orlaivių (vienas iš jų vadinosi Enola Gay) artėjimas iš rytų 10-13 km aukštyje nerimo nesukėlė (nes kiekvieną dieną jie pasirodydavo Hirosimos danguje). Vienas iš lėktuvų nėrė ir kažką numetė, o tada abu lėktuvai apsisuko ir nuskrido. Numestas objektas ant parašiuto lėtai leidosi žemyn ir staiga sprogo 600 m aukštyje virš žemės. Tai buvo „kūdikio“ bomba.

Praėjus trims dienoms po to, kai „Vaikas“ buvo susprogdintas Hirosimoje, tiksli pirmojo „Fat Man“ kopija buvo numesta ant Nagasakio miesto. Rugpjūčio 15 d. Japonija, kurios ryžtą pagaliau palaužė šis naujas ginklas, pasirašė besąlygišką pasidavimą. Tačiau jau pasigirdo skeptikų balsai, o pats Oppenheimeris praėjus dviem mėnesiams po Hirosimos numatė, kad „žmonija prakeiks Los Alamos ir Hirosimos vardus“.

Visą pasaulį sukrėtė sprogimai Hirosimoje ir Nagasakyje. Iškalbinga, kad Oppenheimeriui pavyko suderinti jaudulį, kai buvo bandoma bomba su civiliais, ir džiaugsmą, kad ginklas pagaliau buvo išbandytas.

Nepaisant to, kitais metais jis priėmė paskyrimą Atominės energijos komisijos (AEC) mokslinės tarybos pirmininku, taip tapdamas įtakingiausiu vyriausybės ir kariuomenės patarėju branduoliniais klausimais. Nors Vakarai ir vadovaujami Stalino Sovietų Sąjunga rimtai ruošiasi Šaltasis karas, kiekviena pusė sutelkė dėmesį į ginklavimosi varžybas. Nors daugelis mokslininkų, dalyvavusių Manheteno projekte, nepalaikė idėjos sukurti naują ginklą, buvę darbuotojai Oppenheimeris Edwardas Telleris ir Ernestas Lawrence'as manė, kad JAV nacionaliniam saugumui reikia sparčiai sukurti vandenilinę bombą. Oppenheimeris buvo pasibaisėjęs. Jo požiūriu, dvi branduolinės valstybės jau buvo priešingos viena kitai, kaip „du skorpionai stiklainyje, kiekvienas gali nužudyti kitą, bet tik rizikuodamas savo gyvybe“. Karuose plintant naujiems ginklams, nebeliktų laimėtojų ir pralaimėtojų – tik aukos. O „atominės bombos tėvas“ viešai pareiškė, kad yra prieš vandenilinės bombos kūrimą. Visada jausdamasis netinkamas Oppenheimeriui ir aiškiai pavydėdamas jo laimėjimų, Telleris pradėjo dėti pastangas vadovauti naujas projektas, o tai reiškia, kad Oppenheimeris daugiau neturėtų dalyvauti darbe. Jis pasakė FTB tyrėjams, kad jo varžovas su savo autoritetu neleido mokslininkams dirbti prie vandenilinės bombos, ir atskleidė paslaptį, kad Oppenheimeris jaunystėje patyrė sunkios depresijos priepuolius. Kai 1950 m. prezidentas Trumanas sutiko finansuoti vandenilinės bombos kūrimą, Telleris galėjo švęsti pergalę.

1954 m. Oppenheimerio priešai pradėjo kampaniją, siekdami jį pašalinti iš valdžios, kuri jiems pavyko po mėnesį trukusių „juodųjų dėmių“ paieškos jo asmeninėje biografijoje. Dėl to buvo surengta parodomoji byla, kurioje Oppenheimeriui pasipriešino daugelis įtakingų politikos ir mokslo veikėjų. Kaip vėliau pasakė Albertas Einšteinas: „Oppenheimerio problema buvo ta, kad jis mylėjo moterį, kuri jo nemylėjo: JAV vyriausybę“.

Leisdama klestėti Oppenheimerio talentui, Amerika pasmerkė jį mirčiai.

Oppenheimeris žinomas ne tik kaip amerikietiškos atominės bombos kūrėjas. Jam priklauso daug darbų apie kvantinę mechaniką, reliatyvumo teoriją, fiziką elementariosios dalelės, teorinė astrofizika. 1927 metais jis sukūrė laisvųjų elektronų sąveikos su atomais teoriją. Kartu su Bornu jis sukūrė dviatominių molekulių sandaros teoriją. 1931 metais jis ir P. Ehrenfestas suformulavo teoremą, kurios taikymas azoto branduoliui parodė, kad protonų-elektronų hipotezė apie branduolių sandarą veda prie nemažai prieštaravimų su žinomomis azoto savybėmis. Ištyrė vidinę g-spindulių konversiją. 1937 metais sukūrė kosminių liūčių kaskados teoriją, 1938 metais atliko pirmąjį neutroninės žvaigždės modelio skaičiavimą, 1939 metais numatė „juodųjų skylių“ egzistavimą.

Oppenheimeriui priklauso daugybė populiarių knygų, įskaitant: Mokslas ir kasdienės žinios (Mokslas ir bendras supratimas, 1954), Open Mind (The Open Mind, 1955), Kai kurie apmąstymai apie mokslą ir kultūrą (Some Reflections on Science and Culture, 1960). . Oppenheimeris mirė Prinstone 1967 m. vasario 18 d.

Vienu metu pradėti branduoliniai projektai SSRS ir JAV. 1942 metų rugpjūtį viename iš Kazanės universiteto kieme esančių pastatų pradėjo dirbti slapta „laboratorija Nr.2“. Jos vadovu buvo paskirtas Igoris Kurchatovas.

AT sovietiniai laikai buvo teigiama, kad SSRS savo atominę problemą išsprendė visiškai savarankiškai, o Kurchatovas buvo laikomas buitinės atominės bombos „tėvu“. Nors sklandė gandai apie kai kurias paslaptis, pavogtas iš amerikiečių. Ir tik devintajame dešimtmetyje, praėjus 50 metų, vienas pagrindinių to meto veikėjų Yuli Khariton prabilo apie esminį žvalgybos vaidmenį paspartinant atsilikusį sovietinį projektą. O amerikiečių mokslinius ir techninius rezultatus gavo Klausas Fuchsas, atvykęs į anglų grupę.

Informacija iš užsienio šalies vadovybei padėjo priimti sunkų sprendimą – sunkiausio karo metu pradėti darbą su branduoliniais ginklais. Intelektas mūsų fizikai leido sutaupyti laiko, padėjo išvengti „uždegimo pertrūkio“ per pirmąjį atominį bandymą, kuris turėjo didelę politinę reikšmę.

1939 m. buvo atrasta grandininė urano-235 branduolių dalijimosi reakcija, kurią lydėjo milžiniškos energijos išsiskyrimas. Netrukus po to straipsniai apie branduolinę fiziką pradėjo dingti iš mokslinių žurnalų puslapių. Tai gali reikšti realią perspektyvą sukurti atominį sprogmenį ir jo pagrindu pagamintus ginklus.

Sovietų fizikai atradus savaiminį urano-235 branduolių dalijimąsi ir mokslo ir technologijų revoliucijos vado iniciatyva nustačius kritinę masę rezidencijai.

L. Kvasnikovas, buvo išsiųsta atitinkama direktyva.

Rusijos FSB (buvusioje SSRS KGB) 17 tomų archyvinės bylos Nr. 13676, kurioje buvo užfiksuota, kas ir kaip pritraukė JAV piliečius dirbti sovietų žvalgybos labui, yra po antrašte „saugoti amžinai“ po antrašte „saugoti“. amžinai“. Tik nedaugelis aukščiausios SSRS KGB vadovybės turėjo galimybę susipažinti su šios bylos medžiaga, kurios įslaptinimas buvo pašalintas visai neseniai. Pirmoji informacija apie Amerikos atominės bombos kūrimo darbus Sovietų žvalgyba gautas 1941 metų rudenį. Ir jau 1942 metų kovą ant I. V. Stalino stalo pateko plačios informacijos apie JAV ir Anglijoje vykstančius tyrimus. Yu. B. Khariton teigimu, tuo dramatišku laikotarpiu mūsų pirmajam sprogimui buvo patikimiau panaudoti amerikiečių jau išbandytą bombos schemą. „Atsižvelgiant į valstybės interesus, bet koks kitas sprendimas tuomet buvo nepriimtinas. Fukso ir kitų mūsų padėjėjų užsienyje nuopelnas neabejotinas. Tačiau amerikietišką schemą pirmajame bandyme įgyvendinome ne tiek iš techninių, kiek iš politinių sumetimų.

Pranešimas, kad Sovietų Sąjunga įvaldė branduolinio ginklo paslaptį, JAV valdančiųjų sluoksniuose sukėlė norą kuo greičiau pradėti prevencinį karą. Buvo parengtas Trojos planas, kuriame buvo numatyta pradžia kovojantys 1950 metų sausio 1 d. Tuo metu JAV kovos padaliniuose turėjo 840 strateginių bombonešių, 1350 – rezerve ir per 300 atominių bombų.

Netoli Semipalatinsko miesto buvo pastatyta bandymų aikštelė. 1949 m. rugpjūčio 29 d., lygiai 7 valandą ryto, šioje bandymų aikštelėje buvo susprogdintas pirmasis sovietų branduolinis įrenginys kodiniu pavadinimu „RDS-1“.

Trojos planas, pagal kurį atominės bombos turėjo būti numestos ant 70 SSRS miestų, buvo sužlugdytas dėl atsakomojo smūgio grėsmės. Semipalatinsko poligone įvykęs įvykis informavo pasaulį apie branduolinių ginklų kūrimą SSRS.

Užsienio žvalgyba ne tik atkreipė šalies vadovybės dėmesį į atominių ginklų kūrimo Vakaruose problemą ir tuo inicijavo panašų darbą mūsų šalyje. Užsienio žvalgybos informacijos dėka, anot akademikų A. Aleksandrovo, Yu. Charitono ir kitų, I. Kurchatovas didelių klaidų nepadarė, pavyko išvengti atominių ginklų kūrimo aklavietės ir sukurti atominę bombą SSRS m. trumpesnį laiką, vos per trejus metus, o JAV tam skyrė ketverius metus, jo sukūrimui išleisdamos penkis milijardus dolerių.

Kaip 1992 metų gruodžio 8 dieną interviu laikraščiui „Izvestija“ pažymėjo akademikas Yu.Kharitonas, pirmasis sovietų atominis užtaisas buvo pagamintas pagal amerikietišką modelį, pasitelkus iš K.Fuchso gautą informaciją. Anot akademiko, kai jie buvo apdovanoti vyriausybės apdovanojimai sovietinio atominio projekto dalyviams Stalinas, patenkintas, kad šioje srityje nėra Amerikos monopolio, pastebėjo: „Jei pavėluotume nuo vienerių iki pusantrų metų, tai tikriausiai išbandytume šį užtaisą ant savęs“.

Atomo pasaulis yra toks fantastiškas, kad jo supratimas reikalauja radikalaus įprastų erdvės ir laiko sampratų pertraukos. Atomai yra tokie maži, kad jei vandens lašą būtų galima padidinti iki Žemės dydžio, kiekvienas šio lašo atomas būtų mažesnis už oranžinį. Tiesą sakant, vieną vandens lašą sudaro 6000 milijardų milijardų (60000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000) vandenilio ir deguonies atomų. Ir vis dėlto, nepaisant savo mikroskopinio dydžio, atomo struktūra tam tikru mastu panaši į mūsų struktūrą saulės sistema. Jo nesuvokiamai mažame centre, kurio spindulys nesiekia trilijono centimetro, yra palyginti didžiulė „saulė“ – atomo branduolys.

Aplink šią atominę „saulę“ sukasi mažytės „planetos“ – elektronai. Branduolys susideda iš dviejų pagrindinių Visatos statybinių blokų – protonų ir neutronų (jie turi vienijantį pavadinimą – nukleonai). Elektronas ir protonas yra įkrautos dalelės, kurių krūvis yra visiškai vienodas, tačiau krūviai skiriasi ženklu: protonas visada yra teigiamai įkrautas, o elektronas visada yra neigiamas. Neutronas neturi elektros krūvio, todėl turi labai didelį pralaidumą.

Atominėje matavimo skalėje protono ir neutrono masė laikoma vienybe. Todėl bet kurio cheminio elemento atominė masė priklauso nuo jo branduolyje esančių protonų ir neutronų skaičiaus. Pavyzdžiui, vandenilio atomo, kurio branduolį sudaro tik vienas protonas, atominė masė yra 1. Helio atomo, kurio branduolį sudaro du protonai ir du neutronai, atominė masė yra 4.

To paties elemento atomų branduoliuose visada yra tiek pat protonų, tačiau neutronų skaičius gali būti skirtingas. Atomai, kurių branduoliai turi tą patį protonų skaičių, bet skiriasi neutronų skaičiumi ir yra susiję su to paties elemento atmainomis, vadinami izotopais. Norint juos atskirti vienas nuo kito, elemento simboliui priskiriamas skaičius, lygus visų dalelių, esančių tam tikro izotopo branduolyje, sumai.

Gali kilti klausimas: kodėl atomo branduolys nesuyra? Juk jame esantys protonai yra vienodu krūviu elektra įkrautos dalelės, kurios viena kitą turi atstumti su didele jėga. Tai paaiškinama tuo, kad branduolio viduje taip pat yra vadinamosios intrabranduolinės jėgos, kurios pritraukia branduolio daleles viena prie kitos. Šios jėgos kompensuoja protonų atstumiančias jėgas ir neleidžia branduoliui spontaniškai išskristi.

Intrabranduolinės jėgos yra labai stiprios, tačiau jos veikia tik labai arti. Todėl sunkiųjų elementų branduoliai, susidedantys iš šimtų nukleonų, pasirodo nestabilūs. Branduolio dalelės čia nuolat juda (branduolio tūrio ribose), o jei joms pridėsite šiek tiek papildomos energijos, jos gali įveikti vidines jėgas – branduolys bus padalintas į dalis. Šios energijos pertekliaus kiekis vadinamas sužadinimo energija. Tarp sunkiųjų elementų izotopų yra tokių, kurie, atrodo, yra ant pačios savaiminio irimo ribos. Užtenka tik nedidelio „stūmimo“, pavyzdžiui, paprasto smūgio į neutrono branduolį (ir jo net nereikia pagreitinti iki didelio greičio), kad prasidėtų branduolio dalijimosi reakcija. Kai kurie iš šių „skilusių“ izotopų vėliau buvo pagaminti dirbtinai. Gamtoje toks izotopas yra tik vienas – tai uranas-235.

Uraną 1783 m. atrado Klaprothas, išskyrė jį iš urano pikio ir neseniai pavadino jį atvira planeta Uranas. Kaip vėliau paaiškėjo, tai iš tikrųjų buvo ne pats uranas, o jo oksidas. Buvo gautas grynas uranas, sidabriškai baltas metalas
tik 1842 metais Peligot. Naujasis elementas neturėjo jokių išskirtinių savybių ir patraukė dėmesį tik 1896 m., kai Becquerel atrado urano druskų radioaktyvumo reiškinį. Po to uranas tapo objektu moksliniai tyrimai ir eksperimentai, bet vis tiek neturėjo praktinio pritaikymo.

Kai XX amžiaus pirmajame trečdalyje atomo branduolio sandara daugiau ar mažiau tapo aiški fizikams, jie visų pirma bandė išpildyti seną alchemikų svajonę – bandė vieną cheminį elementą paversti kitu. 1934 metais prancūzų mokslininkai, sutuoktiniai Fredericas ir Irene Joliot-Curie, pranešė Prancūzijos mokslų akademijai apie tokį eksperimentą: kai aliuminio plokštės buvo bombarduojamos alfa dalelėmis (helio atomo branduoliais), aliuminio atomai virto fosforo atomais. , bet ne įprastas, o radioaktyvus, kuris, savo ruožtu, perėjo į stabilų silicio izotopą. Taigi aliuminio atomas, pridėjęs vieną protoną ir du neutronus, virto sunkesniu silicio atomu.

Ši patirtis paskatino idėją, kad jei neutronai yra „apvalomi“ sunkiausio gamtoje esančio elemento - urano branduoliais, tada galite gauti tokį elementą, kuris vivo ne. 1938 metais vokiečių chemikai Otto Hahnas ir Fritzas Strassmannas pakartojo bendrais bruožais Joliot-Curie sutuoktinių patirtis, vietoj aliuminio imant uraną. Eksperimento rezultatai buvo ne tokie, kokių jie tikėjosi – vietoj naujo supersunkaus elemento, kurio masės skaičius didesnis nei urano, Hahnas ir Strassmannas gavo lengvus elementus iš vidurinės dalies. periodinė sistema: baris, kriptonas, bromas ir kai kurie kiti. Patys eksperimentuotojai negalėjo paaiškinti pastebėto reiškinio. Tik kitais metais fizikė Lisa Meitner, kuriai Hahn pranešė apie savo sunkumus, rado teisingą pastebėto reiškinio paaiškinimą, leidžiantį manyti, kad, kai uranas buvo bombarduojamas neutronais, jo branduolys suskilo (skildavo). Tokiu atveju turėjo susidaryti lengvesnių elementų branduoliai (iš čia buvo paimtas baris, kriptonas ir kitos medžiagos), taip pat išsiskirti 2-3 laisvieji neutronai. Tolesni tyrimai leido detaliai išsiaiškinti, kas vyksta.

Gamtinis uranas susideda iš trijų izotopų, kurių masės yra 238, 234 ir 235, mišinys. Pagrindinis urano kiekis patenka į 238 izotopą, kurio branduolį sudaro 92 protonai ir 146 neutronai. Uranas-235 sudaro tik 1/140 natūralaus urano (0,7% (jo branduolyje yra 92 protonai ir 143 neutronai), o uranas-234 (92 protonai, 142 neutronai) sudaro tik 1/17500 visos urano masės). 0 006% Mažiausiai stabilus iš šių izotopų yra uranas-235.

Kartkartėmis jos atomų branduoliai spontaniškai dalijasi į dalis, dėl to susidaro lengvesni periodinės sistemos elementai. Procesą lydi dviejų ar trijų laisvųjų neutronų išsiskyrimas, kurie veržiasi milžinišku greičiu – apie 10 tūkstančių km/s (jie vadinami greitaisiais neutronais). Šie neutronai gali atsitrenkti į kitus urano branduolius, sukeldami branduolines reakcijas. Kiekvienas izotopas šiuo atveju elgiasi skirtingai. Urano-238 branduoliai daugeliu atvejų tiesiog užfiksuoja šiuos neutronus be jokių tolesnių transformacijų. Tačiau maždaug vienu atveju iš penkių, kai greitasis neutronas susiduria su 238 izotopo branduoliu, įvyksta keista branduolinė reakcija: vienas iš urano-238 neutronų išspinduliuoja elektroną, virsdamas protonu, tai yra urano izotopu. virsta daugiau
sunkusis elementas yra neptūnas-239 (93 protonai + 146 neutronai). Tačiau neptūnas yra nestabilus – po kelių minučių vienas jo neutronų išspinduliuoja elektroną, virsdamas protonu, po kurio neptūno izotopas virsta kitu periodinės sistemos elementu – plutoniu-239 (94 protonai + 145 neutronai). Jei neutronas patenka į nestabilaus urano-235 branduolį, tada iš karto įvyksta dalijimasis - atomai suyra, išskirdami du ar tris neutronus. Akivaizdu, kad gamtiniame urane, kurio dauguma atomų priklauso 238 izotopui, ši reakcija matomų pasekmių neturi – visi laisvieji neutronai ilgainiui bus absorbuojami šio izotopo.

Bet ką daryti, jei įsivaizduotume gana masyvų urano gabalą, kurį sudaro tik 235 izotopas?

Čia procesas vyks kitaip: kelių branduolių dalijimosi metu išsiskiriantys neutronai, savo ruožtu, patekę į gretimus branduolius, sukelia jų dalijimąsi. Dėl to išsiskiria nauja neutronų dalis, kuri suskaido šiuos branduolius. Palankiomis sąlygomis ši reakcija vyksta kaip lavina ir vadinama grandinine reakcija. Jai pradėti gali pakakti kelių bombarduojančių dalelių.

Iš tiesų, tegul tik 100 neutronų bombarduoja uraną-235. Jie suskaldys 100 urano branduolių. Tokiu atveju išsiskirs 250 naujų antrosios kartos neutronų (vidutiniškai 2,5 skilimo metu). Antrosios kartos neutronai jau pagamins 250 skilimų, kurių metu išsiskirs 625 neutronai. Kitoje kartoje jis bus 1562, tada 3906, tada 9670 ir pan. Padalijimų skaičius be apribojimų didės, jei procesas nebus sustabdytas.

Tačiau iš tikrųjų į atomų branduolius patenka tik nereikšminga dalis neutronų. Likusieji, greitai besiveržiantys tarp jų, nunešami į aplinkinę erdvę. Savaime išsilaikanti grandininė reakcija gali įvykti tik esant pakankamai dideliam urano-235 masyvui, kuris, kaip teigiama, turi kritinę masę. (Ši masė normaliomis sąlygomis yra 50 kg.) Svarbu atkreipti dėmesį, kad kiekvieno branduolio dalijimąsi lydi didžiulis energijos kiekis, kuris, pasirodo, yra apie 300 milijonų kartų didesnis nei dalijimosi energija. ! (Apskaičiuota, kad visiškai suskilus 1 kg urano-235, išsiskiria tiek pat šilumos, kiek ir deginant 3 tūkst. tonų anglies.)

Šis milžiniškas energijos antplūdis, išsiskiriantis per kelias akimirkas, pasireiškia kaip siaubingos jėgos sprogimas ir yra branduolinio ginklo veikimo pagrindas. Tačiau tam, kad šis ginklas taptų realybe, būtina, kad užtaisą sudarytų ne natūralus uranas, o retas izotopas – 235 (toks uranas vadinamas prisodrintu). Vėliau buvo nustatyta, kad grynas plutonis taip pat yra skili medžiaga ir gali būti naudojamas atominiame krūvyje vietoj urano-235.

Visi šie svarbūs atradimai buvo padaryti Antrojo pasaulinio karo išvakarėse. Netrukus Vokietijoje ir kitose šalyse prasidėjo slaptas atominės bombos kūrimo darbas. Jungtinėse Valstijose ši problema buvo sprendžiama 1941 m. Visam darbų kompleksui buvo suteiktas „Manheteno projekto“ pavadinimas.

Administracinį vadovavimą projektui vykdė generolas Grovesas, o mokslinę kryptį – Kalifornijos universiteto profesorius Robertas Oppenheimeris. Abu puikiai žinojo apie didžiulį jiems skirtos užduoties sudėtingumą. Todėl pirmasis Oppenheimerio rūpestis buvo labai protingos mokslo komandos įsigijimas. Tuo metu JAV buvo daug fizikų, emigravusių iš fašistinės Vokietijos. Nebuvo lengva juos įtraukti į ginklų, nukreiptų prieš buvusią tėvynę, kūrimą. Oppenheimeris su kiekvienu kalbėjo asmeniškai, išnaudodamas visą savo žavesio jėgą. Netrukus jam pavyko suburti nedidelę teoretikų grupę, kurią jis juokais pavadino „šviesuoliais“. Ir iš tikrųjų jame buvo didžiausi to meto fizikos ir chemijos srities žinovai. (Tarp jų yra 13 Nobelio premijos laureatų, tarp jų Bohras, Fermis, Frankas, Chadwickas, Lawrence'as.) Be jų, buvo dar daug įvairių įvairaus profilio specialistų.

JAV vyriausybė negailėjo išlaidų ir nuo pat pradžių darbas turėjo grandiozinį apimtį. 1942 m. Los Alamose buvo įkurta didžiausia pasaulyje tyrimų laboratorija. Šios populiacijos mokslo miestas netrukus pasiekė 9 tūkst. Pagal mokslininkų sudėtį, mokslinių eksperimentų apimtį, specialistų ir darbininkų skaičių Los Alamos laboratorija neturėjo sau lygių pasaulio istorijoje. Manheteno projektas turėjo savo policiją, kontržvalgybą, ryšių sistemą, sandėlius, gyvenvietes, gamyklas, laboratorijas ir savo milžinišką biudžetą.

Pagrindinis projekto tikslas buvo gauti pakankamai skiliosios medžiagos, iš kurios būtų galima sukurti kelias atomines bombas. Be urano-235, kaip jau minėta, dirbtinis elementas plutonis-239 galėtų būti bombos užtaisas, tai yra, bomba gali būti arba uranas, arba plutonis.

Grovesas ir Oppenheimeris sutarė, kad darbai turėtų būti atliekami vienu metu dviem kryptimis, nes neįmanoma iš anksto nuspręsti, kuri iš jų bus perspektyvesnė. Abu metodai iš esmės skyrėsi vienas nuo kito: urano-235 akumuliacija turėjo būti vykdoma atskiriant jį nuo didžiosios dalies gamtinio urano, o plutonį buvo galima gauti tik kontroliuojamos branduolinės reakcijos metu apšvitinant uraną-238 neutronų. Abu keliai atrodė neįprastai sunkūs ir nežadėjo lengvų sprendimų.

Iš tiesų, kaip galima atskirti vienas nuo kito du izotopus, kurie tik šiek tiek skiriasi savo svoriu ir chemiškai elgiasi lygiai taip pat? Nei mokslas, nei technologijos niekada nesusidūrė su tokia problema. Plutonio gamyba iš pradžių taip pat atrodė labai problemiška. Prieš tai visa branduolinių transformacijų patirtis buvo sumažinta iki kelių laboratorinių eksperimentų. Dabar reikėjo įsisavinti kilogramų plutonio gamybą pramoniniu mastu, sukurti ir sukurti tam specialų įrenginį - branduolinis reaktorius, ir išmokti valdyti branduolinės reakcijos eigą.

Ir šen bei ten reikėjo išspręsti visą kompleksą sudėtingų problemų. Todėl „Manheteno projektą“ sudarė keli subprojektai, kuriems vadovavo žymūs mokslininkai. Pats Oppenheimeris buvo Los Alamos mokslo laboratorijos vadovas. Lawrence'as buvo atsakingas už Kalifornijos universiteto Radiacijos laboratoriją. Fermi vadovavo tyrimams Čikagos universitete apie branduolinio reaktoriaus sukūrimą.

Iš pradžių svarbiausia problema buvo urano gavimas. Prieš karą šis metalas iš tikrųjų neturėjo jokios naudos. Dabar, kai jo prireikė iš karto didžiuliais kiekiais, paaiškėjo, kad pramoninio būdo jo pagaminti nėra.

„Westinghouse“ įmonė ėmėsi plėtros ir greitai pasiekė sėkmės. Išvalius urano dervą (tokios formos urano pasitaiko gamtoje) ir gavus urano oksidą, ji buvo paversta tetrafluoridu (UF4), iš kurio elektrolizės būdu buvo išskirtas metalinis uranas. Jei 1941 metų pabaigoje amerikiečių mokslininkai disponavo vos keliais gramais metalinio urano, tai jau 1942 metų lapkritį jo pramoninė gamyba Westinghouse gamyklose siekė 6000 svarų per mėnesį.

Tuo pat metu vyko branduolinio reaktoriaus kūrimo darbai. Plutonio gamybos procesas iš tikrųjų baigėsi urano strypų apšvitinimu neutronais, dėl ko dalis urano-238 turėjo virsti plutoniu. Šiuo atveju neutronų šaltiniai galėtų būti skiliojo urano-235 atomai, pakankamais kiekiais išsibarstę tarp urano-238 atomų. Tačiau norint išlaikyti nuolatinį neutronų dauginimąsi, turėjo prasidėti grandininė urano-235 atomų dalijimosi reakcija. Tuo tarpu, kaip jau minėta, kiekvienam urano-235 atomui buvo 140 urano-238 atomų. Akivaizdu, kad visomis kryptimis skraidantys neutronai savo kelyje sutiko būtent juos. Tai reiškia, kad didžiulis kiekis išleistų neutronų buvo sugertas pagrindinio izotopas be jokios naudos. Akivaizdu, kad tokiomis sąlygomis grandininė reakcija negalėjo vykti. Kaip būti?

Iš pradžių atrodė, kad be dviejų izotopų atskyrimo reaktoriaus veikimas apskritai yra neįmanomas, tačiau netrukus buvo nustatyta viena svarbi aplinkybė: paaiškėjo, kad uranas-235 ir uranas-238 yra jautrūs skirtingos energijos neutronams. Urano-235 atomo branduolį galima suskaidyti santykinai mažos energijos neutronu, kurio greitis yra apie 22 m/s. Tokių lėtų neutronų neužfiksuoja urano-238 branduoliai – tam jų greitis turi būti šimtai tūkstančių metrų per sekundę. Kitaip tariant, uranas-238 yra bejėgis užkirsti kelią grandininei urano-235 reakcijai, kurią sukelia neutronai, sulėtėję iki itin mažo greičio – ne daugiau kaip 22 m/s. Šį reiškinį atrado italų fizikas Fermi, gyvenęs Jungtinėse Valstijose nuo 1938 m. ir vadovavęs pirmojo čia esančio reaktoriaus kūrimo darbams. Fermi nusprendė naudoti grafitą kaip neutronų moderatorių. Jo skaičiavimais, urano-235 skleidžiami neutronai, praėję per 40 cm grafito sluoksnį, turėjo sumažinti greitį iki 22 m/s ir urane-235 prasidėti savaime išsilaikanti grandininė reakcija.

Vadinamasis „sunkusis“ vanduo galėtų būti dar vienas moderatorius. Kadangi jį sudarantys vandenilio atomai savo dydžiu ir mase yra labai artimi neutronams, jie galėtų geriausiai juos sulėtinti. (Su greitaisiais neutronais nutinka maždaug taip pat, kaip ir su rutuliais: jei mažas rutulys atsitrenkia į didelį, jis rieda atgal, beveik neprarasdamas greičio, bet susitikęs su mažu rutuliuku perduoda jam nemažą dalį savo energijos... kaip neutronas elastingo susidūrimo metu atšoka nuo sunkaus branduolio tik šiek tiek sulėtindamas greitį, o susidūręs su vandenilio atomų branduoliais labai greitai praranda visą savo energiją.) Tačiau paprastas vanduo sulėtinti netinka, nes jo vandenilis linkęs. sugerti neutronus. Štai kodėl šiam tikslui reikia naudoti deuterį, kuris yra „sunkiojo“ vandens dalis.

1942 m. pradžioje, vadovaujant Fermi, buvo pradėtas statyti pirmasis branduolinis reaktorius teniso korte po vakarinėmis Čikagos stadiono tribūnomis. Visus darbus atliko patys mokslininkai. Reakciją galima kontroliuoti vienintelis kelias- reguliuojant grandininėje reakcijoje dalyvaujančių neutronų skaičių. Fermi numatė tai padaryti su strypais, pagamintais iš tokių medžiagų kaip boras ir kadmis, kurios stipriai sugeria neutronus. Moderatoriumi tarnavo grafito plytos, iš kurių fizikai pastatė 3 m aukščio ir 1,2 m pločio kolonas, tarp kurių buvo sumontuoti stačiakampiai blokai su urano oksidu. Į visą konstrukciją pateko apie 46 tonos urano oksido ir 385 tonos grafito. Reakcijai sulėtinti buvo naudojami kadmio ir boro strypai, įvesti į reaktorių.

Jei to nepakaktų, tai draudimui ant platformos, esančios virš reaktoriaus, stovėjo du mokslininkai su kibirais, pripildytais kadmio druskų tirpalo – jie turėjo jas pilti ant reaktoriaus, jei reakcija taptų nekontroliuojama. Laimei, to neprireikė. 1942 m. gruodžio 2 d. Fermis įsakė prailginti visus valdymo strypus, ir eksperimentas prasidėjo. Po keturių minučių neutronų skaitikliai pradėjo spragtelėti vis garsiau. Su kiekviena minute neutronų srauto intensyvumas didėjo. Tai rodė, kad reaktoriuje vyksta grandininė reakcija. Tai tęsėsi 28 minutes. Tada Fermis davė signalą, o nuleisti strypai sustabdė procesą. Taip žmogus pirmą kartą išleido atomo branduolio energiją ir įrodė, kad gali ją valdyti savo nuožiūra. Dabar nebeliko jokių abejonių, kad branduoliniai ginklai yra realybė.

1943 metais Fermio reaktorius buvo išmontuotas ir nugabentas į Aragono nacionalinę laboratoriją (50 km nuo Čikagos). Netrukus buvo čia
pastatytas dar vienas branduolinis reaktorius, kuriame kaip moderatorius buvo naudojamas sunkusis vanduo. Jį sudarė cilindrinis aliuminio bakas, kuriame buvo 6,5 tonos sunkiojo vandens, į kurį vertikaliai buvo įkelta 120 metalo urano strypų, uždengtų aliuminio apvalkalu. Septyni valdymo strypai buvo pagaminti iš kadmio. Aplink baką buvo grafito reflektorius, tada ekranas, pagamintas iš švino ir kadmio lydinių. Visa konstrukcija buvo aptverta betoniniu apvalkalu, kurio sienelės storis apie 2,5 m.

Eksperimentai su šiais eksperimentiniais reaktoriais patvirtino galimybę pramoninės gamybos plutonio.

Netrukus pagrindiniu „Manheteno projekto“ centru tapo Tenesio upės slėnyje esantis Oak Ridge miestelis, kurio gyventojų skaičius per kelis mėnesius išaugo iki 79 tūkst. Čia per trumpą laiką buvo pastatyta pirmoji sodrinto urano gamybos gamykla. Iškart 1943 m. buvo paleistas pramoninis reaktorius, gaminantis plutonį. 1944 metų vasarį iš jo kasdien buvo išgaunama apie 300 kg urano, iš kurio paviršiaus cheminiu būdu buvo išgaunamas plutonis. (Norint tai padaryti, plutonis iš pradžių buvo ištirpintas, o paskui nusodintas.) Išgrynintas uranas vėl grąžinamas į reaktorių. Tais pačiais metais nevaisingoje, apleistoje dykumoje pietiniame Kolumbijos upės krante buvo pradėta statyti didžiulė Hanfordo gamykla. Čia buvo įrengti trys galingi branduoliniai reaktoriai, kasdien duodantys kelis šimtus gramų plutonio.

Tuo pačiu metu buvo vykdomi tyrimai, siekiant sukurti pramoninį urano sodrinimo procesą.

Apsvarstę skirtingi variantai, Grovesas ir Oppenheimeris nusprendė sutelkti dėmesį į du metodus: dujų difuziją ir elektromagnetinį.

Dujų difuzijos metodas buvo pagrįstas principu, žinomu kaip Greimo dėsnis (1829 m. pirmą kartą jį suformulavo škotų chemikas Thomas Grahamas, o 1896 m. sukūrė anglų fizikas Reilly). Pagal šį dėsnį, jei per filtrą su nežymiai mažomis angomis praleidžiamos dvi dujos, kurių viena yra lengvesnė už kitą, tada pro jį praeis šiek tiek daugiau lengvųjų dujų nei sunkiųjų dujų. 1942 m. lapkritį Urey ir Dunning iš Kolumbijos universiteto sukūrė dujų difuzijos metodą urano izotopams atskirti, remiantis Reilly metodu.

Kadangi natūralus uranas yra kieta medžiaga, jis pirmą kartą buvo paverstas urano fluoridu (UF6). Tada šios dujos buvo praleistos per mikroskopines – tūkstantąsias milimetro dalis – skyles filtro pertvaroje.

Kadangi dujų molinių svorių skirtumas buvo labai mažas, už pertvaros urano-235 kiekis padidėjo tik 1,0002.

Siekiant dar labiau padidinti urano-235 kiekį, gautas mišinys vėl praleidžiamas per pertvarą, o urano kiekis vėl padidinamas 1,0002 karto. Taigi, norint padidinti urano-235 kiekį iki 99%, dujas reikėjo praleisti per 4000 filtrų. Tai įvyko didžiulėje dujų difuzijos gamykloje Oak Ridge mieste.

1940 m., vadovaujant Ernstui Lawrence'ui Kalifornijos universitete, pradėti urano izotopų atskyrimo elektromagnetiniu metodu tyrimai. Reikėjo rasti tokius fizikinius procesus, kurie leistų atskirti izotopus naudojant jų masių skirtumą. Lawrence'as bandė atskirti izotopus, naudodamas masių spektrografo principą – prietaisą, kuris nustato atomų mases.

Jo veikimo principas buvo toks: iš anksto jonizuoti atomai buvo pagreitinami elektriniu lauku, o po to praleidžiami per magnetinį lauką, kuriame jie apibūdino apskritimus, esančius plokštumoje, statmenoje lauko krypčiai. Kadangi šių trajektorijų spinduliai buvo proporcingi masei, lengvieji jonai atsidūrė mažesnio spindulio apskritimais nei sunkieji. Jei spąstai buvo dedami atomų kelyje, tokiu būdu buvo galima atskirai surinkti skirtingus izotopus.

Toks buvo metodas. AT laboratorines sąlygas jis davė gerų rezultatų. Tačiau gamyklos, kurioje izotopų atskyrimas galėtų būti atliekamas pramoniniu mastu, statyba pasirodė labai sudėtinga. Tačiau Lawrence'ui galiausiai pavyko įveikti visus sunkumus. Jo pastangų rezultatas buvo kalutrono atsiradimas, kuris buvo sumontuotas milžiniškoje Oak Ridge gamykloje.

Ši elektromagnetinė gamykla buvo pastatyta 1943 m. ir pasirodė esanti bene brangiausia Manheteno projekto idėja. Lawrence'o metodui reikėjo daugybės sudėtingų, dar nesukurtų įrenginių, susijusių su aukšta įtampa, dideliu vakuumu ir stipriu magnetiniai laukai. Išlaidos buvo milžiniškos. Calutron turėjo milžinišką elektromagnetą, kurio ilgis siekė 75 m ir svėrė apie 4000 tonų.

Į šio elektromagneto apvijas pateko keli tūkstančiai tonų sidabrinės vielos.

Visas darbas (neskaitant 300 mln. dolerių vertės sidabro, kurį Valstybės iždas suteikė tik laikinai) kainavo 400 mln. Tik už kalutrono išleistą elektrą Krašto apsaugos ministerija sumokėjo 10 mln. Didžioji dalis Oak Ridge gamyklos įrangos buvo pranašesnė savo mastu ir tikslumu nei bet kas, kas kada nors buvo sukurta šioje srityje.

Tačiau visos šios išlaidos nebuvo veltui. Iš viso išleidę apie 2 milijardus dolerių, JAV mokslininkai iki 1944 m. sukūrė unikalią urano sodrinimo ir plutonio gamybos technologiją. Tuo tarpu Los Alamos laboratorijoje jie dirbo prie pačios bombos dizaino. Jo veikimo principas apskritai buvo aiškus ilgą laiką: skilioji medžiaga (plutonis arba uranas-235) sprogimo metu turėjo būti perkelta į kritinę būseną (kad įvyktų grandininė reakcija, krūvis turi būti net pastebimai didesnis už kritinį) ir apšvitintas neutronų pluoštu, dėl kurio prasideda grandininė reakcija.

Skaičiavimu, kritinė įkrovos masė viršijo 50 kilogramų, tačiau ją buvo galima gerokai sumažinti. Apskritai kritinės masės dydžiui didelę įtaką daro keli veiksniai. Kuo didesnis krūvio paviršiaus plotas, tuo daugiau neutronų nenaudingai išmetama į aplinkinę erdvę. Sfera turi mažiausią paviršiaus plotą. Vadinasi, sferiniai krūviai, jei kiti dalykai yra vienodi, turi mažiausią kritinę masę. Be to, kritinės masės vertė priklauso nuo skiliųjų medžiagų grynumo ir rūšies. Tai atvirkščiai proporcinga šios medžiagos tankio kvadratui, o tai leidžia, pavyzdžiui, padvigubėjus tankiui, kritinę masę sumažinti keturis kartus. Reikiamą subkritiškumo laipsnį galima gauti, pavyzdžiui, sutankinant skiliąją medžiagą dėl įprasto sprogstamojo užtaiso, pagaminto sferinio apvalkalo, supančio branduolinį užtaisą, sprogimo. Kritinę masę taip pat galima sumažinti apjuosiant krūvį ekranu, kuris gerai atspindi neutronus. Švinas, berilis, volframas, natūralus uranas, geležis ir daugelis kitų gali būti naudojami kaip toks ekranas.

Vieną iš galimų atominės bombos konstrukcijų sudaro du urano gabalai, kuriuos sujungus susidaro didesnė nei kritinė masė. Norint sukelti bombos sprogimą, reikia kuo greičiau juos sujungti. Antrasis metodas pagrįstas į vidų susiliejančio sprogimo panaudojimu. Šiuo atveju įprasto sprogmens dujų srautas buvo nukreiptas į viduje esančią skiliąją medžiagą ir ją suspaudžiant, kol pasiekė kritinę masę. Krūvio sujungimas ir intensyvus jo švitinimas su neutronais, kaip jau minėta, sukelia grandininę reakciją, dėl kurios per pirmąją sekundę temperatūra pakyla iki 1 mln. Per šį laiką pavyko atskirti tik apie 5% kritinės masės. Likusi ankstyvųjų bombų konstrukcijų užtaiso dalis išgaravo be
bet koks geras.

Pirmoji istorijoje atominė bomba (jai buvo suteiktas „Trejybės“ pavadinimas) buvo surinkta 1945 m. vasarą. O 1945 m. birželio 16 d. branduolinių bandymų poligone Alamogordo dykumoje (Naujoji Meksika) buvo pagamintas pirmasis Žemėje. branduolinis sprogimas. Bomba buvo patalpinta bandymų aikštelės centre ant 30 metrų plieninio bokšto. Aplink jį dideliu atstumu buvo pastatyta įrašymo įranga. 9 km buvo stebėjimo postas, o 16 km - vadavietė. Atominis sprogimas padarė didžiulį įspūdį visiems šio įvykio liudininkams. Pasak liudininkų aprašymo, buvo toks jausmas, kad daugybė saulių susiliejo į vieną ir vienu metu nušvietė daugiakampį. Tada virš lygumos pasirodė didžiulis ugnies kamuolys, o link jos ėmė lėtai ir grėsmingai kilti apvalus dulkių ir šviesos debesis.

Pakilęs nuo žemės šis ugnies kamuolys per kelias sekundes pakilo į daugiau nei trijų kilometrų aukštį. Su kiekviena akimirka jis didėjo, netrukus jo skersmuo siekė 1,5 km ir pamažu kilo į stratosferą. Tada ugnies kamuolys užleido vietą besisukančių dūmų stulpui, kuris ištįso iki 12 km aukščio ir įgavo milžiniško grybo pavidalą. Visa tai lydėjo baisus ūžimas, nuo kurio drebėjo žemė. Sprogusios bombos galia pranoko visus lūkesčius.

Kai tik leido radiacinė situacija, į sprogimo zoną nuskubėjo keli „Sherman“ tankai, iš vidaus iškloti švino plokštėmis. Ant vieno iš jų buvo Fermis, kuris nekantrauja pamatyti savo darbo rezultatus. Prieš akis pasirodė negyva išdeginta žemė, ant kurios 1,5 km spinduliu buvo sunaikinta visa gyvybė. Smėlis sukepėjo į stiklinę žalsvą plutą, dengiančią žemę. Didžiuliame krateryje gulėjo sugadintos plieninio atraminio bokšto liekanos. Sprogimo jėga buvo įvertinta 20 000 tonų trotilo.

Kitas žingsnis turėjo būti koviniam naudojimui bombų prieš Japoniją, kuri po fašistinės Vokietijos pasidavimo viena tęsė karą su JAV ir jos sąjungininkais. Nešančiųjų raketų tada nebuvo, todėl bombarduoti teko iš lėktuvo. Dviejų bombų komponentus USS Indianapolis labai atsargiai gabeno į Tiniano salą, kur buvo įsikūrusi JAV oro pajėgų 509-oji sudėtinė grupė. Pagal įkrovimo tipą ir dizainą šios bombos šiek tiek skyrėsi viena nuo kitos.

Pirmoji bomba – „Kūdikis“ – buvo didelio dydžio aviacinė bomba su labai prisodrinto urano-235 atominiu užtaisu. Jo ilgis buvo apie 3 m, skersmuo – 62 cm, svoris – 4,1 tonos.

Antroji bomba – „Fat Man“ – su plutonio-239 užtaisu turėjo kiaušinio formą su didelio dydžio stabilizatoriumi. Jo ilgis
buvo 3,2 m, skersmuo 1,5 m, svoris - 4,5 tonos.

Rugpjūčio 6 d. pulkininko Tibbetso bombonešis B-29 Enola Gay numetė „Vaiką“ ant didelio Japonijos miesto Hirosimos. Bomba buvo numesta parašiutu ir sprogo, kaip ir planuota, 600 m aukštyje nuo žemės.

Sprogimo pasekmės buvo siaubingos. Net ir patiems pilotams akimirksniu sugriautas ramus miestas padarė slogų įspūdį. Vėliau vienas iš jų prisipažino, kad tą akimirką matė blogiausią dalyką, ką gali matyti žmogus.

Tiems, kurie buvo žemėje, tai, kas vyksta, atrodė kaip tikras pragaras. Visų pirma, virš Hirosimos praslinko karščio banga. Jo veikimas truko vos kelias akimirkas, bet buvo toks galingas, kad išlydė net plyteles ir kvarco kristalus granito plokštėse, 4 km atstumu pavertė telefono stulpus anglimi ir galiausiai taip sudegino. žmonių kūnai kad ant asfalto dangos arba ant namų sienų iš jų liko tik šešėliai. Tada iš po ugnies kamuolio išbėgo siaubingas vėjo gūsis ir 800 km/h greičiu veržėsi virš miesto, nušlavę viską, kas buvo savo kelyje. Jo įnirtingo puolimo neatlaikę namai sugriuvo tarsi nukirsti. Milžiniškame 4 km skersmens apskritime neliko nepaliesto nei vieno pastato. Praėjus kelioms minutėms po sprogimo, virš miesto praslinko juodas radioaktyvus lietus – ši drėgmė virto aukštuose atmosferos sluoksniuose susikondensavusiais garais ir nukrito ant žemės didelių lašų, ​​susimaišiusių su radioaktyviosiomis dulkėmis, pavidalu.

Po lietaus miestą užklupo naujas vėjo gūsis, šį kartą pūstelėjęs epicentro kryptimi. Jis buvo silpnesnis už pirmąjį, bet vis tiek pakankamai stiprus, kad išrauti medžius. Vėjas kurstė milžinišką ugnį, kurioje degė viskas, kas galėjo degti. Iš 76 000 pastatų 55 000 buvo visiškai sunaikinti ir sudeginti. Šios baisios katastrofos liudininkai prisiminė žmones – fakelus, nuo kurių apdegę drabužiai nukrito ant žemės kartu su odos šukėmis, ir minias sutrikusių žmonių, apimtų baisių nudegimų, kurie rėkdami veržėsi gatvėmis. Nuo deginimosi ore tvyrojo dusinantis smarvė žmogaus mėsa. Visur gulėjo žmonės, mirę ir mirštantys. Buvo daug aklų ir kurčiųjų, kurie, besisukantys į visas puses, nieko negalėjo suprasti aplink tvyrančiame chaose.

Nelaimingieji, buvę iš epicentro iki 800 m atstumu, per sekundės dalį perdegė tiesiogine to žodžio prasme – išgaravo jų vidus, o kūnai virto rūkstančių anglių gumuliais. Įsikūrę 1 km atstumu nuo epicentro, juos ištiko itin sunki spindulinė liga. Per kelias valandas jie pradėjo stipriai vemti, temperatūra šoktelėjo iki 39-40 laipsnių, atsirado dusulys, kraujavimas. Tada ant odos atsirado negyjančių opų, smarkiai pasikeitė kraujo sudėtis, iškrito plaukai. Po baisių kančių, dažniausiai antrą ar trečią dieną, mirtis ištikdavo.

Iš viso nuo sprogimo ir spindulinės ligos mirė apie 240 tūkst. Apie 160 tūkst. susirgo spinduline liga lengvesne forma – jų skausminga mirtis buvo atidėtas kelis mėnesius ar metus. Kai žinia apie katastrofą pasklido po visą šalį, visa Japonija buvo paralyžiuota iš baimės. Jis dar labiau padidėjo po to, kai majoro Sweeney's Box Car lėktuvas rugpjūčio 9 d. numetė antrą bombą ant Nagasakio. Čia taip pat žuvo ir buvo sužeisti keli šimtai tūkstančių gyventojų. Negalėjusi atsispirti naujiems ginklams, Japonijos vyriausybė kapituliavo – atominė bomba padarė tašką Antrajam pasauliniam karui.

Karas baigėsi. Tai truko tik šešerius metus, tačiau sugebėjo beveik neatpažįstamai pakeisti pasaulį ir žmones.

Žmonių civilizacija iki 1939 m. ir žmonių civilizacija po 1945 m. labai skiriasi viena nuo kitos. Tam yra daug priežasčių, tačiau viena svarbiausių – branduolinių ginklų atsiradimas. Galima neperdėti, kad Hirosimos šešėlis glūdi visą XX amžiaus antrąją pusę. Tai tapo giliu moraliniu nudegimu daugeliui milijonų žmonių, tiek tiems, kurie buvo šios katastrofos amžininkai, tiek tiems, kurie gimė praėjus dešimtmečiams po jos. Šiuolaikinis žmogus jis nebegali galvoti apie pasaulį taip, kaip apie jį galvojo iki 1945 m. rugpjūčio 6 d. – jis pernelyg aiškiai supranta, kad šis pasaulis per kelias akimirkas gali virsti niekuo.

Šiuolaikinis žmogus negali žiūrėti į karą taip, kaip žiūrėjo jo seneliai ir proseneliai – jis tikrai žino, kad šis karas bus paskutinis, ir jame nebus nei laimėtojų, nei pralaimėjusių. Branduoliniai ginklai paliko savo pėdsaką visose srityse viešasis gyvenimas, o šiuolaikinė civilizacija negali gyventi pagal tuos pačius įstatymus kaip prieš šešiasdešimt ar aštuoniasdešimt metų. Niekas to nesuprato geriau nei patys atominės bombos kūrėjai.

„Mūsų planetos žmonės Robertas Oppenheimeris rašė, turėtų vienytis. Šią mintį mums diktuoja paskutinio karo pasėtas siaubas ir sunaikinimas. Atominių bombų sprogimai tai įrodė visu žiaurumu. Kiti žmonės kitais laikais yra sakę panašius žodžius – tik apie kitus ginklus ir kitus karus. Jiems nepasisekė. Bet kas šiandien sako, kad šie žodžiai nenaudingi, yra apgautas istorijos peripetijų. Mes negalime tuo įsitikinti. Mūsų darbo rezultatai nepalieka žmonijai kito pasirinkimo, kaip tik sukurti vieningą pasaulį. Pasaulis, pagrįstas teise ir humanizmu“.

Senovės Indijos ir Graikijos mokslininkai manė, kad materiją sudaro mažiausios nedalomos dalelės, apie tai jie rašė savo traktatuose dar prieš mūsų eros pradžią. 5 amžiuje pr. Kr e. graikų mokslininkas Leukipas iš Mileto ir jo mokinys Demokritas suformulavo atomo sampratą (gr. atomos „nedalomas“). Daugelį amžių ši teorija išliko gana filosofinė ir tik 1803 m. ją pasiūlė anglų chemikas Johnas Daltonas. mokslinė teorija atomas, patvirtintas eksperimentais.

Pabaigoje XIX pradžioje 20 amžiaus ši teorija buvo sukurta Josepho Thomsono, o vėliau Ernesto Rutherfordo, vadinamo branduolinės fizikos tėvu, raštuose. Nustatyta, kad atomas, priešingai nei jo pavadinimas, nėra nedaloma baigtinė dalelė, kaip minėta anksčiau. 1911 metais fizikai priėmė Rutherfordo Bohro „planetinę“ sistemą, pagal kurią atomas susideda iš teigiamai įkrauto branduolio ir aplink jį besisukančių neigiamo krūvio elektronų. Vėliau buvo nustatyta, kad branduolys taip pat nėra nedalomas, jį sudaro teigiamai įkrauti protonai ir neįkraunami neutronai, kurie savo ruožtu susideda iš elementariųjų dalelių.

Kai tik mokslininkams atomo branduolio sandara tapo daugiau ar mažiau aiški, jie bandė įgyvendinti seną alchemikų svajonę – vienos medžiagos pavertimą kita. 1934 m. prancūzų mokslininkai Fredericas ir Irene Joliot-Curie, bombarduodami aliuminį alfa dalelėmis (helio atomo branduoliais), gavo radioaktyvius fosforo atomus, kurie savo ruožtu virto stabiliu sunkesnio nei aliuminį elemento silicio izotopu. Kilo idėja atlikti panašų eksperimentą su sunkiausiu gamtiniu elementu uranu, kurį 1789 metais atrado Martinas Klaprothas. Po to, kai Henri Becquerel 1896 m. atrado urano druskų radioaktyvumą, mokslininkai rimtai susidomėjo šiuo elementu.

E. Rutherfordas.

Grybų branduolinis sprogimas.

1938 metais vokiečių chemikai Otto Hahnas ir Fritzas Strassmannas atliko eksperimentą, panašų į Joliot-Curie eksperimentą, tačiau vietoj aliuminio paėmę uraną, jie tikėjosi gauti naują supersunkųjį elementą. Tačiau rezultatas buvo netikėtas: vietoj supersunkių buvo gauti lengvi elementai iš vidurinės periodinės lentelės dalies. Po kurio laiko fizikė Lisa Meitner pasiūlė, kad urano bombardavimas neutronais veda prie jo branduolio skilimo (skilimo), dėl kurio susidaro lengvųjų elementų branduoliai ir tam tikras skaičius laisvųjų neutronų.

Tolesni tyrimai parodė, kad gamtinį uraną sudaro trijų izotopų mišinys, iš kurių uranas-235 yra mažiausiai stabilus. Kartkartėmis jos atomų branduoliai spontaniškai dalijasi į dalis, šį procesą lydi dviejų ar trijų laisvųjų neutronų išsiskyrimas, kurie veržiasi maždaug 10 tūkstančių km greičiu. Dažniausio izotopo-238 branduoliai daugeliu atvejų tiesiog užfiksuoja šiuos neutronus, rečiau uranas paverčiamas neptūnu, o po to plutoniu-239. Kai neutronas atsitrenkia į urano-2 3 5 branduolį, iš karto įvyksta naujas jo skilimas.

Buvo akivaizdu: paėmus pakankamai didelį gryno (sodrintojo) urano-235 gabalą, branduolio dalijimosi reakcija jame eis kaip lavina, ši reakcija buvo vadinama grandinine reakcija. Kiekvienas branduolio dalijimasis išskiria didžiulį energijos kiekį. Paskaičiuota, kad visiškai suskilus 1 kg urano-235, išsiskiria tiek pat šilumos, kiek ir deginant 3 tūkst. tonų anglies. Šis kolosalus energijos išleidimas, išleistas per kelias akimirkas, turėjo pasireikšti kaip siaubingos jėgos sprogimas, kuris, žinoma, iškart sudomino karinius skyrius.

Joliot-Ciuri. 1940-ieji

L. Meitner ir O. Hahn. 1925 m

Prieš prasidedant Antrajam pasauliniam karui, Vokietija ir kai kurios kitos šalys atliko labai įslaptintus branduolinių ginklų kūrimo darbus. Jungtinėse Valstijose „Manheteno projektu“ pavadinti tyrimai pradėti 1941 m., po metų Los Alamose buvo įkurta didžiausia pasaulyje tyrimų laboratorija. Projektas buvo administraciniu požiūriu pavaldus Generolui Grovesui, moksliniam vadovavimui vadovavo Kalifornijos universiteto profesorius Robertas Oppenheimeris. Projekte dalyvavo didžiausi fizikos ir chemijos srities autoritetai, tarp jų 13 Nobelio premijos laureatų: Enrico Fermi, James Frank, Niels Bohr, Ernest Lawrence ir kt.

Pagrindinė užduotis buvo gauti pakankamą urano-235 kiekį. Nustatyta, kad plutonis-2 39 galėjo pasitarnauti ir kaip bombos užtaisas, todėl darbai buvo atliekami iš karto dviem kryptimis. Urano-235 akumuliacija turėjo būti vykdoma atskiriant jį nuo didžiosios dalies natūralaus urano, o plutonį buvo galima gauti tik kontroliuojamos branduolinės reakcijos būdu apšvitinant uraną-238 neutronais. Gamtinio urano sodrinimas buvo atliktas „Westinghouse“ įmonės gamyklose, o plutonio gamybai reikėjo statyti branduolinį reaktorių.

Būtent reaktoriuje vyko urano strypų švitinimo neutronais procesas, dėl kurio dalis urano-238 turėjo virsti plutoniu. Neutronų šaltiniai buvo skilusieji urano-235 atomai, tačiau urano-238 gaudymas neleido grandininei reakcijai prasidėti. Problemą padėjo išspręsti Enrico Fermi atradimas, kuris atrado, kad neutronai sulėtėjo iki 22 ms greičio, sukėlė grandininę urano-235 reakciją, tačiau urano-238 jų neužfiksavo. Kaip moderatorius Fermi pasiūlė 40 cm grafito arba sunkaus vandens sluoksnį, kuriame yra vandenilio izotopas deuteris.

R. Oppenheimeris ir generolas leitenantas L. Grovesas. 1945 m

Calutron prie Oak Ridge.

1942 metais po Čikagos stadiono tribūnomis buvo pastatytas eksperimentinis reaktorius. Gruodžio 2 d. įvyko sėkmingas jo eksperimentinis paleidimas. Po metų Oak Ridge mieste buvo pastatyta nauja sodrinimo gamykla ir paleistas pramoninės plutonio gamybos reaktorius bei urano izotopų elektromagnetinio atskyrimo kalutroninis įrenginys. Bendra projekto vertė siekė apie 2 mlrd. Tuo tarpu Los Alamose darbas vyko tiesiogiai ties bombos įtaisu ir užtaiso detonavimo metodais.

1945 m. birželio 16 d., netoli Alamogordo miesto Naujojoje Meksikoje, per bandymus kodiniu pavadinimu Trinity („Trejybė“) buvo susprogdintas pirmasis pasaulyje branduolinis įtaisas su plutonio užtaisu ir sprogstamąja (detonacijai naudojant cheminius sprogmenis) detonacijos schema. . Sprogimo galia prilygo 20 kilotonų trotilo sprogimui.

Kitas žingsnis buvo kovinis branduolinio ginklo panaudojimas prieš Japoniją, kuri, Vokietijai pasidavus, viena tęsė karą prieš JAV ir jos sąjungininkus. Rugpjūčio 6 d., Enola Gay B-29 bombonešis, vadovaujamas pulkininko Tibbetso, numetė ant Hirosimos bombą Little Boy ("kūdikis") su urano užtaisu ir patranka (naudojant dviejų blokų jungtį, kad būtų sukurta kritinė masė. ) detonacijos schema. Bomba buvo nuleista parašiutu ir sprogo 600 m aukštyje nuo žemės. Rugpjūčio 9 d. majoro Sweeney's Box Car lėktuvas numetė ant Nagasakio plutonio bombą „Fat Man“. Sprogimų pasekmės buvo siaubingos. Abu miestai buvo beveik visiškai sugriauti, Hirosimoje žuvo daugiau nei 200 tūkstančių žmonių, Nagasakyje – apie 80. Vėliau vienas iš pilotų prisipažino, kad tą akimirką matė baisiausią dalyką, ką gali pamatyti žmogus. Negalėjusi atsispirti naujiems ginklams, Japonijos vyriausybė kapituliavo.

Hirosima po atominio bombardavimo.

Atominės bombos sprogimas užbaigė Antrąjį pasaulinį karą, bet iš tikrųjų prasidėjo naujas karas„šaltas“, lydimas nevaržomos lenktynės atominiai ginklai. Sovietų mokslininkai turėjo pasivyti amerikiečius. 1943 m. buvo sukurta slapta „laboratorija Nr. 2“, kuriai vadovavo garsus fizikas Igoris Vasiljevičius Kurchatovas. Vėliau laboratorija buvo pertvarkyta į Atominės energetikos institutą. 1946 m. ​​gruodį eksperimentiniame branduoliniame urano-grafito reaktoriuje F1 buvo atlikta pirmoji grandininė reakcija. Po dvejų metų Sovietų Sąjungoje buvo pastatyta pirmoji plutonio gamykla su keliais pramoniniais reaktoriais, o 1949 m. rugpjūtį buvo įvykdytas bandomasis pirmosios sovietinės atominės bombos su plutonio užtaisu RDS-1, kurios galia 22 kilotonai, sprogimas. Semipalatinsko bandymų aikštelėje.

1952 m. lapkritį Enivetok atole Ramusis vandenynas JAV susprogdino pirmąjį termobranduolinį užtaisą, kurio naikinamoji jėga atsirado dėl lengvųjų elementų branduolio sintezės į sunkesnius metu išsiskyrusios energijos. Po devynių mėnesių Semipalatinsko bandymų poligone sovietų mokslininkai išbandė termobranduolinę, arba vandenilinę, 400 kilotonų bombą RDS-6, kurią sukūrė mokslininkų grupė, vadovaujama Andrejaus Dmitrijevičiaus Sacharovo ir Julijaus Borisovičiaus Charitono. 1961 m. spalį Novaja Zemljos salyno bandymų aikštelėje buvo susprogdinta 50 megatonų „Tsar Bomba“ – pati galingiausia kada nors išbandyta vandenilinė bomba.

I. V. Kurchatovas.

2000-ųjų pabaigoje JAV turėjo apie 5000, o Rusija – 2800 branduolinių ginklų ant strateginių paleidimo įrenginių, taip pat nemažai taktinių branduolinių ginklų. Šio rezervo pakanka kelis kartus sunaikinti visą planetą. Vos viena vidutinio našumo termobranduolinė bomba (apie 25 megatonus) yra lygi 1500 Hirosimos.

Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje buvo vykdomi tyrimai, siekiant sukurti neutroninį ginklą, mažo našumo branduolinę bombą. Neutroninė bomba nuo įprastos branduolinės bombos skiriasi tuo, kad dirbtinai padidina sprogimo energijos dalį, kuri išsiskiria neutroninės spinduliuotės pavidalu. Ši spinduliuotė veikia priešo darbo jėgą, paveikia jo ginklus ir sukuria radioaktyvųjį vietovės užteršimą, o smūginės bangos ir šviesos spinduliuotės poveikis yra ribotas. Tačiau nei viena pasaulio armija nepriėmė neutronų užtaisų.

Nors atominės energijos panaudojimas privedė pasaulį prie sunaikinimo slenksčio, tačiau turi ir taikiąją pusę, nors ji yra itin pavojinga, kai tampa nekontroliuojama, tai aiškiai parodė avarijos Černobylio ir Fukušimos atominėse elektrinėse. . Pirmoji pasaulyje tik 5 MW galios atominė elektrinė buvo paleista 1954 metų birželio 27 dieną Obninskoye kaime, Kalugos srityje (dabar – Obninsko miestas). Šiuo metu pasaulyje veikia daugiau nei 400 atominių elektrinių, 10 iš jų Rusijoje. Jie pagamina apie 17% pasaulio elektros energijos, ir šis skaičius greičiausiai tik didės. Šiuo metu pasaulis neapsieina be branduolinės energijos panaudojimo, tačiau norisi tikėti, kad ateityje žmonija ras saugesnį energijos tiekimo šaltinį.

Obninsko atominės elektrinės valdymo pultas.

Černobylis po katastrofos.

Ieškoti tobulas ginklas, galintis vienu spustelėjimu išgarinti priešo kariuomenę, kovojo su šimtais tūkstančių žinomų ir pamirštų senovės ginklakalių. Periodiškai šių paieškų pėdsakus galima aptikti pasakose, daugiau ar mažiau patikimai apibūdinančiose stebuklingą kardą ar lanką, pataikiusį be nepataiko.

Laimei, technologinė pažanga ilgą laiką judėjo taip lėtai, kad tikrasis gniuždomųjų ginklų įsikūnijimas išliko sapnuose ir žodiniuose pasakojimuose, o vėliau ir knygų puslapiuose. XIX amžiaus mokslinis ir technologinis šuolis sudarė sąlygas atsirasti pagrindinei XX amžiaus fobijai. Atominė bomba, sukurtas ir išbandytas realiomis sąlygomis, padarė perversmą tiek kariniuose reikaluose, tiek politikoje.

Ginklų kūrimo istorija

Ilgą laiką buvo manoma, kad galingiausi ginklai gali būti sukurti tik naudojant sprogmenis. Su mažiausiomis dalelėmis dirbančių mokslininkų atradimai davė mokslinis pagrindimas tai, kad elementariųjų dalelių pagalba galima generuoti milžinišką energiją. Pirmuoju iš tyrėjų serijos galima vadinti Bekerelį, kuris 1896 metais atrado urano druskų radioaktyvumą.

Pats uranas žinomas nuo 1786 m., tačiau tuo metu niekas neįtarė jo radioaktyvumo. XIX–XX amžių sandūros mokslininkų darbai atskleidė ne tik ypatingas fizines savybes, bet ir galimybę gauti energijos iš radioaktyviųjų medžiagų.

Ginklų gamybos urano pagrindu galimybė pirmą kartą buvo išsamiai aprašyta, paskelbta ir patentuota prancūzų fizikai, Joliot-Curie sutuoktinių 1939 m.

Nepaisant ginklų vertės, patys mokslininkai griežtai priešinosi tokio niokojančio ginklo sukūrimui.

Antrąjį pasaulinį karą išgyvenę rezistencijoje, šeštajame dešimtmetyje, sutuoktiniai (Frederickas ir Irene), suvokdami naikinančią karo galią, pasisako už visuotinį nusiginklavimą. Jiems pritaria Nielsas Bohras, Albertas Einšteinas ir kiti žymūs to meto fizikai.

Tuo tarpu, kol Joliot-Ciuri buvo užsiėmę nacių problema Paryžiuje, kitoje planetos pusėje, Amerikoje, buvo kuriamas pirmasis pasaulyje branduolinis užtaisas. Darbui vadovavusiam Robertui Oppenheimeriui buvo suteiktos plačiausios galios ir didžiuliai ištekliai. 1941 m. pabaiga buvo pažymėta Manheteno projekto pradžia, dėl kurios galiausiai buvo sukurtas pirmasis kovinis branduolinis užtaisas.

Los Alamos mieste, Naujojoje Meksikoje, buvo pastatyti pirmieji gamybiniai įrenginiai, skirti gaminti ginklams skirtą uraną. Ateityje tie patys branduoliniai centrai atsiras visoje šalyje, pavyzdžiui, Čikagoje, Oak Ridge, Tenesio valstijoje, tyrimai buvo atlikti ir Kalifornijoje. Į bombos kūrimą buvo įmestos geriausios Amerikos universitetų profesorių, taip pat iš Vokietijos pabėgusių fizikų pajėgos.

Pačiame „Trečiame Reiche“ fiureriui būdingu būdu buvo pradėtas kurti naujo tipo ginklas.

Kadangi „Apsėstas“ labiau domėjosi tankais ir lėktuvais, o ne daugiau temų geriau, jis nematė didelio poreikio naujos stebuklingos bombos.

Atitinkamai, Hitlerio neparemti projektai geriausiu atveju judėjo sraigės greičiu.

Kai pradėjo kepti ir paaiškėjo, kad tankus ir lėktuvus prarijo Rytų frontas, naujasis stebuklingas ginklas sulaukė palaikymo. Tačiau jau buvo per vėlu, bombardavimo sąlygomis ir nuolatine sovietų tankų pleištų baime nebuvo įmanoma sukurti įrenginio su branduoliniu komponentu.

Sovietų Sąjunga daugiau dėmesio skyrė galimybei sukurti naujo tipo naikinamąjį ginklą. Prieškariu fizikai rinko ir apibendrino bendras žinias apie branduolinę energetiką ir galimybę sukurti branduolinį ginklą. Žvalgyba sunkiai dirbo per visą branduolinės bombos kūrimo laikotarpį tiek SSRS, tiek JAV. Karas suvaidino reikšmingą vaidmenį stabdant plėtros tempą, nes didžiuliai ištekliai atiteko frontui.

Tiesa, akademikas Kurchatovas Igoris Vasiljevičius su jam būdingu užsispyrimu skatino visų pavaldžių padalinių darbą ir šia kryptimi. Žvelgiant šiek tiek į priekį, būtent jam bus nurodyta paspartinti ginklų kūrimą, kylant Amerikos smūgio SSRS miestams grėsmei. Būtent jam, stovėjusiam didžiulės šimtų ir tūkstančių mokslininkų ir darbininkų mašinos žvyre, bus suteiktas sovietinės atominės bombos tėvo garbės vardas.

Pirmasis pasaulyje testas

Bet grįžkime prie Amerikos branduolinės programos. Iki 1945 metų vasaros amerikiečių mokslininkams pavyko sukurti pirmąją pasaulyje branduolinę bombą. Kiekvienas berniukas, pasidaręs pats ar parduotuvėje nusipirkęs galingą petardą, patiria nepaprastas kančias, nori kuo greičiau ją susprogdinti. 1945 m. šimtai JAV kariškių ir mokslininkų patyrė tą patį.

1945 metų birželio 16 dieną Alamogordo dykumoje, Naujojoje Meksikoje, buvo atlikti pirmieji branduolinio ginklo bandymai istorijoje ir vienas galingiausių tuo metu sprogimų.

Detonaciją iš bunkerio stebėjusius liudininkus sukrėtė jėga, kuria užtaisas sprogo 30 metrų plieninio bokšto viršuje. Iš pradžių viską užliejo šviesa, kelis kartus stipresnė už saulę. Tada į dangų pakilo ugnies kamuolys, virtęs dūmų stulpeliu, kuris įgavo formą garsiajame grybe.

Kai tik dulkės nusėdo, į sprogimo vietą atskubėjo tyrėjai ir bombų gamintojai. Jie stebėjo pasekmes iš „Sherman“ tankų su švinu. Tai, ką jie pamatė, juos išgąsdino, joks ginklas tokios žalos nepadarys. Smėlis vietomis ištirpo iki stiklo.

Taip pat buvo rasta mažyčių bokšto liekanų, didžiulio skersmens piltuvėlyje, sugadintos ir suskaidytos konstrukcijos aiškiai iliustruoja griaunančią galią.

Įtakojantys veiksniai

Šis sprogimas suteikė pirmąją informaciją apie naujojo ginklo galią, apie tai, kaip jis gali sunaikinti priešą. Tai yra keli veiksniai:

• šviesos spinduliuotė, blykstė, galinti apakinti net saugomus regėjimo organus;
• smūginė banga, tanki oro srovė, judanti iš centro, sunaikinanti daugumą pastatų;
• elektromagnetinis impulsas, kuri išjungia didžiąją dalį įrangos ir neleidžia pirmą kartą po sprogimo naudotis ryšiais;
• prasiskverbioji spinduliuotė, pavojingiausias veiksnys tiems, kurie prisiglaudė nuo kitų žalingų veiksnių, skirstoma į alfa-beta-gama spinduliuotę;
• radioaktyvioji tarša, galinti neigiamai paveikti sveikatą ir gyvybę dešimtis ar net šimtus metų.

Tolesnis branduolinių ginklų naudojimas, įskaitant kovą, parodė visas poveikio gyviems organizmams ir gamtai ypatybes. 1945 m. rugpjūčio 6 d. buvo paskutinė diena dešimtims tūkstančių mažo Hirosimos miesto, tuo metu garsėjusio keliais svarbiais kariniais objektais, gyventojų.

Karo Ramiajame vandenyne baigtis buvo iš anksto nustatyta, tačiau Pentagonas manė, kad operacija Japonijos salyne kainuos daugiau nei milijoną JAV jūrų pėstininkų gyvybių. Buvo nuspręsta vienu akmeniu nužudyti kelis paukščius, ištraukti Japoniją iš karo, taupant nusileidimo operaciją, išbandyti naujus ginklus ir paskelbti tai visam pasauliui, o svarbiausia – SSRS.

Vieną valandą nakties lėktuvas, kuriame buvo branduolinė bomba „Kid“, pakilo į misiją.

Virš miesto numesta bomba sprogo maždaug 600 metrų aukštyje 8.15 val. Visi pastatai, esantys 800 metrų atstumu nuo epicentro, buvo sunaikinti. Išliko vos kelių pastatų sienos, skirtos 9 balų žemės drebėjimui.

Iš dešimties žmonių, kurie sprogimo metu buvo 600 metrų spinduliu, tik vienas galėjo išgyventi. Šviesos spinduliuotė pavertė žmones anglimi, palikdama ant akmens šešėlio pėdsakus – tamsų vietos, kurioje buvo žmogus, įspaudą. Po to kilusi sprogimo banga buvo tokia stipri, kad galėjo išmušti stiklą 19 kilometrų atstumu nuo sprogimo vietos.

Tanki oro srovė pro langą išmušė vieną paauglį iš namų, nusileidęs, vaikinas pamatė, kaip tarsi kortos klostosi namo sienos. Po sprogimo bangos kilo ugninis viesulas, sunaikinęs tuos kelis gyventojus, kurie išgyveno po sprogimo ir nespėjo palikti gaisro zonos. Tie, kurie buvo atokiau nuo sprogimo, pradėjo jausti sunkų negalavimą, kurio priežastis gydytojams iš pradžių buvo neaiški.

Daug vėliau, po kelių savaičių, buvo sukurtas terminas „apsinuodijimas radiacija“, dabar žinomas kaip spindulinė liga.

Daugiau nei 280 tūkstančių žmonių tapo vos vienos bombos aukomis tiek tiesiogiai nuo sprogimo, tiek nuo vėlesnių ligų.

Japonijos bombardavimas branduoliniais ginklais tuo nesibaigė. Pagal planą nukentėjo tik nuo keturių iki šešių miestų, tačiau oras leista pataikyti tik į Nagasakį. Šiame mieste „Fat Man“ bombos aukomis tapo daugiau nei 150 tūkst.

Amerikos vyriausybės pažadai surengti tokius smūgius prieš Japonijos pasidavimą paskatino sudaryti paliaubas, o paskui pasirašyti susitarimą, kuris užbaigė pasaulinį karą. Tačiau branduoliniams ginklams tai buvo tik pradžia.

Galingiausia bomba pasaulyje

Pokaris pasižymėjo SSRS bloko ir jos sąjungininkų konfrontacija su JAV ir NATO. 1940-aisiais amerikiečiai rimtai svarstė pulti Sovietų Sąjungą. Norint sulaikyti buvusį sąjungininką, reikėjo paspartinti bombos kūrimo darbus, o jau 1949 m., rugpjūčio 29 d., JAV branduolinių ginklų monopolis baigėsi. Ginklavimosi varžybų metu daugiausia dėmesio nusipelno du branduolinių galvučių bandymai.

Bikinio atolas, visų pirma žinomas dėl nerimtų maudymosi kostiumėlių, 1954 m. tiesiogine prasme griaudėjo visame pasaulyje dėl ypatingos galios branduolinio užtaiso bandymų.

Amerikiečiai, nusprendę išbandyti naujos konstrukcijos atominį ginklą, užtaiso neapskaičiavo. Dėl to sprogimas pasirodė 2,5 karto galingesnis nei planuota. Buvo užpulti netoliese esančių salų gyventojai, taip pat visur esantys japonų žvejai.

Tačiau tai nebuvo pati galingiausia amerikiečių bomba. 1960 metais buvo pradėta eksploatuoti branduolinė bomba B41, kuri dėl savo galios neišlaikė visaverčių bandymų. Užtaiso stiprumas buvo apskaičiuotas teoriškai, baiminantis poligone susprogdinti tokį pavojingą ginklą.

Sovietų Sąjunga, mėgusi būti pirma visame kame, patyrusi 1961 m., kitaip praminta „Kuzkino motina“.

Reaguodami į Amerikos branduolinį šantažą, sovietų mokslininkai sukūrė galingiausią bombą pasaulyje. Išbandytas ant Novaja Zemlya, jis paliko savo pėdsaką beveik kiekviename kampe pasaulis. Remiantis atsiminimais, sprogimo metu atokiausiuose kampeliuose buvo juntamas lengvas žemės drebėjimas.

Žinoma, sprogimo banga, praradusi visą savo griaunančią galią, galėjo apeiti Žemę. Iki šiol tai yra galingiausia branduolinė bomba pasaulyje, sukurta ir išbandyta žmonijos. Žinoma, jei jo rankos būtų atrištos, Kim Jong-uno branduolinė bomba būtų galingesnė, tačiau jis neturi Naujosios Žemės, kuri galėtų ją išbandyti.

Atominės bombos įtaisas

Apsvarstykite labai primityvų atominės bombos įrenginį. Yra daug atominių bombų klasių, tačiau apsvarstykite tris pagrindines:

• uranas, pagrįstas uranu 235, pirmą kartą sprogo virš Hirosimos;
• plutonis, pagrįstas plutoniu 239, pirmą kartą susprogdintas virš Nagasakio;
• termobranduolinis, kartais vadinamas vandeniliu, pagrįstas sunkiuoju vandeniu su deuteriu ir tričiu, laimei, jis nebuvo naudojamas prieš gyventojus.

Pirmosios dvi bombos yra pagrįstos sunkiųjų branduolių dalijimosi į mažesnius poveikiu nekontroliuojamos branduolinės reakcijos metu, kai išsiskiria didžiulis energijos kiekis. Trečiasis pagrįstas vandenilio branduolių (tiksliau, jo deuterio ir tričio izotopų) susiliejimu, susidarant heliui, kuris yra sunkesnis vandenilio atžvilgiu. Esant tokiam pačiam bombos svoriui, vandenilinės bombos destruktyvus potencialas yra 20 kartų didesnis.

Jei uranui ir plutoniui užtenka sujungti didesnę nei kritinę masę (kurioje prasideda grandininė reakcija), tai vandeniliui to nepakanka.

Norint patikimai sujungti kelis urano gabalus į vieną, naudojamas ginklo efektas, kai mažesni urano gabalai šaudomi į didesnius. Galima naudoti ir paraką, tačiau dėl patikimumo naudojami mažos galios sprogmenys.

Plutonio bomboje sprogmenys dedami aplink plutonio luitus, kad būtų sudarytos būtinos sąlygos grandininei reakcijai. Dėl kumuliacinio poveikio, taip pat neutronų iniciatoriaus, esančio pačiame centre (berilio su keliais miligramais polonio), pasiekiamos reikiamos sąlygos.

Turi pagrindinį užtaisą, kuris pats negali sprogti, ir saugiklį. Norint sukurti sąlygas deuterio ir tričio branduoliams susilieti, bent vienu tašku reikia mums neįsivaizduojamų slėgių ir temperatūrų. Tai, kas vyksta toliau, yra grandininė reakcija.

Norint sukurti tokius parametrus, bomba turi įprastą, bet mažos galios branduolinį užtaisą, kuris yra saugiklis. Ją pažeidžiant susidaro sąlygos termobranduolinės reakcijos pradžiai.

Atominės bombos galiai įvertinti naudojamas vadinamasis „TNT ekvivalentas“. Sprogimas yra energijos išleidimas, garsiausias pasaulyje sprogstamasis– TNT (TNT – trinitrotoluenas), o jam prilyginami visi nauji sprogmenų tipai. Bomba "Kid" - 13 kilotonų trotilo. Tai atitinka 13 000.

Bomba „Fat Man“ – 21 kilotona, „Caro Bomba“ – 58 megatonos trotilo. Baisu pagalvoti apie 58 milijonus tonų sprogmenų, susikaupusių 26,5 tonos masėje, štai kokia smagi ši bomba.

Branduolinio karo ir katastrofų pavojus, susijęs su atomu

Branduoliniai ginklai, atsiradę baisiausio dvidešimtojo amžiaus karo viduryje, tapo didžiausiu pavojumi žmonijai. Iškart po Antrojo pasaulinio karo prasidėjo Šaltasis karas, kelis kartus kone peraugęs į visavertį branduolinį konfliktą. Apie grėsmę, kad bent viena pusė panaudos branduolines bombas ir raketas, pradėta kalbėti jau šeštajame dešimtmetyje.

Visi suprato ir supranta, kad šiame kare negali būti nugalėtojų.

Daug mokslininkų ir politikų dėjo ir deda pastangas suvaldyti. Čikagos universitetas, remdamasis pakviestų branduolinės energetikos mokslininkų, įskaitant Nobelio premijos laureatus, nuomone, pasaulio pabaigos laikrodį nustato likus kelioms minutėms iki vidurnakčio. Vidurnaktis reiškia branduolinį kataklizmą, naujo pasaulinio karo pradžią ir senojo pasaulio sunaikinimą. Skirtingais metais laikrodžio rodyklės svyruodavo nuo 17 iki 2 minučių iki vidurnakčio.

Taip pat yra keletas didelių avarijų, kurios įvyko atominėse elektrinėse. Šios katastrofos turi netiesioginį ryšį su ginklais, atominės elektrinės vis dar skiriasi nuo branduolinių bombų, tačiau jos puikiai parodo atomo panaudojimo kariniais tikslais rezultatus. Didžiausias iš jų:

• 1957 m., Kyštimo avarija, dėl sandėliavimo sistemos gedimo netoli Kyštimo įvyko sprogimas;
• 1957 m., Didžioji Britanija, Anglijos šiaurės vakaruose, saugumas nebuvo patikrintas;
• 1979 m., JAV, dėl ne laiku aptikto nuotėkio įvyko sprogimas ir išsiliejimas iš atominės elektrinės;
• 1986 m., tragedija Černobylyje, 4-ojo energetinio bloko sprogimas;
• 2011 m., avarija Fukušimos stotyje, Japonijoje.

Kiekviena iš šių tragedijų paliko sunkų antspaudą šimtų tūkstančių žmonių likimui ir pavertė ištisus regionus negyvenamomis zonomis, kurioms taikoma ypatinga kontrolė.

Buvo incidentų, kurie beveik kainavo branduolinės nelaimės pradžią. Sovietų branduoliniai povandeniniai laivai ne kartą patyrė su reaktoriumi susijusių avarijų. Amerikiečiai numetė bombonešį Superfortress su dviem Mark 39 branduolinėmis bombomis, kurių galia siekė 3,8 megatonos. Tačiau veikusi „apsaugos sistema“ neleido užtaisams sprogti ir katastrofos buvo išvengta.

Branduoliniai ginklai praeityje ir dabar

Šiandien visiems aišku, kad branduolinis karas sunaikins šiuolaikinę žmoniją. Tuo tarpu noras turėti branduolinį ginklą ir patekti į branduolinį klubą, o tiksliau įlįsti į jį spardant duris, vis dar persekioja kai kurių valstybių vadovų mintis.

Indija ir Pakistanas savavališkai sukūrė branduolinius ginklus, izraeliečiai slepia bombos buvimą.

Kai kuriems branduolinės bombos turėjimas yra būdas įrodyti savo svarbą tarptautinėje arenoje. Kitiems tai yra sparnuotos demokratijos ar kitų išorės veiksnių nesikišimo garantija. Tačiau svarbiausia, kad šios akcijos nevyktų į verslą, kuriam jos iš tikrųjų buvo sukurtos.

Vaizdo įrašas

Žmonijos raidos istoriją visada lydėjo karas kaip būdas išspręsti konfliktus smurtu. Civilizacija patyrė daugiau nei penkiolika tūkstančių mažų ir didelių ginkluotų konfliktų, žmonių aukų – milijonai. Tik praėjusio amžiaus devintajame dešimtmetyje įvyko daugiau nei šimtas karinių susirėmimų, kuriuose dalyvavo devyniasdešimt pasaulio šalių.

Tuo pačiu metu mokslo atradimai ir technologinė pažanga leido sukurti vis didesnės galios ir sudėtingesnio naudojimo naikinimo ginklus. XX amžiuje branduoliniai ginklai tapo didžiulio destruktyvaus poveikio viršūne ir politikos priemone.

Atominės bombos įtaisas

Šiuolaikinės branduolinės bombos, kaip priešo nugalėjimo priemonė, kuriamos remiantis pažangiais techniniais sprendimais, kurių esmė nėra plačiai viešinama. Tačiau pagrindinius šio tipo ginklams būdingus elementus galima nagrinėti branduolinės bombos su kodiniu pavadinimu „Fat Man“, numestos 1945 metais viename iš Japonijos miestų, pavyzdžiu.

Sprogimo galia buvo 22,0 kt TNT ekvivalentu.

Jis turėjo šias dizaino ypatybes:

• gaminio ilgis buvo 3250,0 mm, o birios dalies skersmuo – 1520,0 mm. Bendras svoris virš 4,5 tonos;
• kūnas pavaizduotas elipsės formos. Siekiant išvengti priešlaikinio sunaikinimo dėl priešlėktuvinės amunicijos ir kitokio nepageidaujamo poveikio, jo gamybai buvo naudojamas 9,5 mm šarvuotas plienas;
• kūnas yra padalintas į keturias vidines dalis: nosį, dvi elipsoido puses (pagrindinė – branduolinio užpildo skyrius), uodegą.
• nosies skyriuje yra įkraunamos baterijos;
• pagrindinis skyrius, kaip ir nosies, yra evakuotas, kad nepatektų kenksmingos terpės, drėgmė ir būtų sudarytos patogios sąlygos boro jutikliui veikti;
• elipsoide buvo plutonio šerdis, uždengta urano tamperiu (apvalkalu). Branduolinės reakcijos metu jis atliko inercinio ribotuvo vaidmenį, užtikrindamas maksimalų ginklo klasės plutonio aktyvumą, atspindėdamas neutronus į aktyviosios krūvio zonos pusę.

Branduolio viduje buvo patalpintas pirminis neutronų šaltinis, vadinamas iniciatoriumi arba „ežiuku“. Atstovauja berilio rutulio forma, kurios skersmuo 20,0 mm su išorine danga polonio pagrindu - 210.

Pažymėtina, kad ekspertų bendruomenė tokį branduolinio ginklo dizainą pripažino neefektyviu ir nepatikimu. Nevaldomo tipo neutronų iniciacija toliau nebuvo naudojama. .

Veikimo principas

Branduoliniu sprogimu vadinamas urano 235 (233) ir plutonio 239 (iš to susideda branduolinė bomba) branduolių dalijimosi procesas su didžiuliu energijos išsiskyrimu ir ribojant tūrį. Radioaktyviųjų metalų atominė struktūra yra nestabilios formos – jie nuolat dalijasi į kitus elementus.

Procesą lydi neuronų atsiskyrimas, kai kurie iš jų, patekę ant gretimų atomų, inicijuoja tolesnę reakciją, kurią lydi energijos išsiskyrimas.

Principas yra toks: sumažinus skilimo laiką, procesas tampa intensyvesnis, o neuronų koncentracija bombarduojant branduolius sukelia grandininę reakciją. Kai du elementai sujungiami iki kritinės masės, susidaro superkritinis, dėl kurio įvyks sprogimas.

Buitinėmis sąlygomis neįmanoma sukelti aktyvios reakcijos - reikia didelio elementų artėjimo greičio - ne mažiau kaip 2,5 km / s. Tokį greitį bomboje galima pasiekti naudojant kombinuotų tipų sprogmenis (greitus ir lėtus), subalansuojant superkritinės masės tankį, sukeliant atominį sprogimą.

Branduoliniai sprogimai priskiriami žmogaus veiklos planetoje ar jos orbitoje rezultatams. Tokie natūralūs procesai galimi tik kai kuriose kosmose esančiose žvaigždėse.

Atominės bombos teisėtai laikomos galingiausiais ir destruktyviausiais masinio naikinimo ginklais. Taktinis panaudojimas išsprendžia strateginių, antžeminių, taip pat giluminių karinių objektų sunaikinimo problemą, įveikiant didelę priešo technikos ir darbo jėgos sankaupą.

Pasauliniu mastu ji gali būti taikoma tik siekiant visiško gyventojų ir infrastruktūros sunaikinimo didelėse teritorijose tikslo.

Norint pasiekti tam tikrus tikslus, atlikti taktinio ir strateginio pobūdžio užduotis, gali būti vykdomos branduolinių ginklų detonacijos:

• kritiniame ir mažame aukštyje (virš 30,0 km ir žemiau);
• tiesiogiai liečiantis su žemės pluta (vandeniu);
• požeminis (arba povandeninis sprogimas).

Branduoliniam sprogimui būdingas momentinis milžiniškos energijos išsiskyrimas.

Priveda prie daiktų ir žmogaus pralaimėjimo taip:

• šoko banga. Sprogimas virš arba ant žemės plutos (vandens) vadinamas oro banga, po žeme (vanduo) – seismine sprogstamąja banga. Oro banga susidaro kritiškai suspaudus oro mases ir sklinda ratu iki susilpnėjimo greičiu, viršijančiu garsą. Tai veda prie tiesioginio darbo jėgos pralaimėjimo ir netiesioginio (sąveika su sunaikintų objektų fragmentais). Perteklinio slėgio veikimas daro techniką neveikiančią judant ir atsitrenkiant į žemę;
• Šviesos emisija.Šaltinis – lengvoji dalis, susidaranti gaminiui išgaruojant su oro masėmis, grunto panaudojimo atveju – grunto garai. Ekspozicija vyksta ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių spektruose. Objektai ir žmonės jį sugeria, provokuoja sudegimą, tirpimą ir degimą. Pažeidimo laipsnis priklauso nuo epicentro pašalinimo;
• prasiskverbianti spinduliuotė- tai neutronai ir gama spinduliai, judantys iš plyšimo vietos. Poveikis biologiniams audiniams sukelia ląstelių molekulių jonizaciją, sukeliančią organizmo spindulinę ligą. Žala turtui siejama su molekulinio dalijimosi reakcijomis žalinguose amunicijos elementuose.
• radioaktyvioji tarša.Žemės sprogimo metu pakyla dirvožemio garai, dulkės ir kiti dalykai. Atsiranda debesis, judantis oro masių judėjimo kryptimi. Žalos šaltiniai yra branduolinio ginklo aktyviosios dalies skilimo produktai, izotopai, nesunaikintos užtaiso dalys. Judant radioaktyviam debesiui, atsiranda nuolatinis spinduliuotės užterštumas;
• elektromagnetinis impulsas. Sprogimas lydi elektromagnetinių laukų atsiradimą (nuo 1,0 iki 1000 m) impulso pavidalu. Dėl jų sugenda elektros prietaisai, valdikliai ir ryšiai.

Branduolinio sprogimo veiksnių derinys daro žalą priešo darbo jėgai, įrangai ir infrastruktūrai įvairiais lygiais, o pasekmių mirtingumas siejamas tik su atstumu nuo jo epicentro.

Branduolinių ginklų kūrimo istorija

Ginklų kūrimą naudojant branduolinę reakciją lydėjo daugybė mokslo atradimai, teoriniai ir praktiniai tyrimai, įskaitant:

• 1905 m- buvo sukurta reliatyvumo teorija, teigianti, kad nedidelis medžiagos kiekis atitinka reikšmingą energijos išsiskyrimą pagal formulę E \u003d mc2, kur "c" reiškia šviesos greitį (autorius A. Einšteinas);
• 1938 m– Vokiečių mokslininkai atliko atomo padalijimo į dalis eksperimentą, atakuojant uraną neutronais, kuris baigėsi sėkmingai (O. Hann ir F. Strassmann), o fizikas iš JK pateikė paaiškinimą dėl energijos išsiskyrimo fakto (R . Frisch);
• 1939 m- mokslininkai iš Prancūzijos, kad vykdant urano molekulių reakcijų grandinę išsiskirs energija, galinti sukelti sprogimą didelė jėga(Joliot-Curie).

Paskutinis tapo Atspirties taškas už atominių ginklų išradimą. Lygiagrečia plėtra užsiėmė Vokietija, Didžioji Britanija, JAV, Japonija. Pagrindinė problema buvo eksperimentams šioje srityje reikalingo urano išgavimas.

Greičiau problema buvo išspręsta JAV, 1940 metais perkant žaliavas iš Belgijos.

Pagal projektą, pavadintą Manhetenu, 1939–1945 metais buvo pastatyta urano valymo gamykla, sukurtas branduolinių procesų tyrimo centras, į kurį dirbti buvo pritraukti geriausi specialistai – fizikai iš visos Vakarų Europos.

Didžioji Britanija, kuri pati vadovavo savo vystymuisi, po Vokietijos bombardavimo buvo priversta savanoriškai perduoti savo projekto plėtrą JAV kariuomenei.

Manoma, kad amerikiečiai pirmieji išrado atominę bombą. Pirmojo branduolinio užtaiso bandymai buvo atlikti Naujosios Meksikos valstijoje 1945 m. liepos mėn. Sprogimo blyksnis aptemdė dangų, o smėlio peizažas virto stiklu. Po trumpo laiko buvo sukurti branduoliniai užtaisai, vadinami „Baby“ ir „Fat Man“.

Branduoliniai ginklai SSRS – datos ir įvykiai

SSRS susikūrimas atominė energija, prieš tai buvo ilgas atskirų mokslininkų ir valdžios institucijų darbas. Pagrindiniai laikotarpiai ir reikšmingos įvykių datos pateikiamos taip:

• 1920 m apsvarstykite sovietų mokslininkų darbo atomo skilimo srityje pradžią;
• Nuo trisdešimtmečio branduolinės fizikos kryptis tampa prioritetine;
• 1940 metų spalis- iniciatyvinė fizikų grupė pateikė pasiūlymą panaudoti branduolinę plėtrą kariniams tikslams;
• 1941 metų vasara ryšium su karu atominės energetikos institutai buvo perkelti į užnugarį;
• 1941 metų ruduo metais sovietų žvalgyba informavo šalies vadovybę apie pradžią branduolinės programos Didžiojoje Britanijoje ir Amerikoje;
• 1942 metų rugsėjis- pradėti visapusiškai atlikti atomo tyrimai, tęsiamas darbas su uranu;
• 1943 metų vasario mėn- I. Kurchatovui vadovaujant buvo sukurta speciali tyrimų laboratorija, o bendra vadovybė patikėta V. Molotovui;

Projektui vadovavo V. Molotovas.

• 1945 metų rugpjūčio mėn- atsižvelgiant į branduolinio bombardavimo Japonijoje vykdymą, didelę įvykių svarbą SSRS, buvo įkurtas Specialusis komitetas, vadovaujamas L. Berijos;
• 1946 metų balandis- buvo sukurtas KB-11, kuris pradėjo kurti dviejų versijų sovietinių branduolinių ginklų pavyzdžius (naudojant plutonį ir uraną);
• 1948 metų vidurys- darbas su uranu buvo sustabdytas dėl mažo efektyvumo ir didelių sąnaudų;
• 1949 metų rugpjūčio mėn– kai SSRS buvo išrasta atominė bomba, buvo išbandyta pirmoji sovietinė branduolinė bomba.

Kokybiškas žvalgybos agentūrų, kurioms pavyko gauti informacijos apie Amerikos branduolinės programos plėtrą, darbas prisidėjo prie produkto kūrimo laiko sutrumpinimo. Tarp tų, kurie pirmieji sukūrė atominę bombą SSRS, buvo akademiko A. Sacharovo vadovaujama mokslininkų komanda. Jie sukūrė pažangesnius techninius sprendimus nei naudojami amerikiečiai.

Atominė bomba "RDS-1"

2015–2017 metais Rusija padarė proveržį tobulindama branduolinius ginklus ir jų pristatymo priemones, taip paskelbdama valstybę, galinčią atremti bet kokią agresiją.

Pirmieji atominės bombos bandymai

Po eksperimentinės branduolinės bombos bandymo Naujosios Meksikos valstijoje 1945 m. vasarą, Japonijos miestų Hirosimos ir Nagasakio bombardavimas sekė atitinkamai rugpjūčio šeštąją ir devintąją.

šiais metais baigta kurti atominė bomba

1949 m., padidinto slaptumo sąlygomis, sovietų KB-11 konstruktoriai ir mokslininkai baigė kurti atominę bombą, kuri buvo pavadinta RDS-1 (reaktyvinis variklis „C“). Rugpjūčio 29 dieną Semipalatinsko poligone buvo išbandytas pirmasis sovietų branduolinis įrenginys. Rusijos atominė bomba RDS-1 buvo „lašo formos“ gaminys, sveriantis 4,6 tonos, tūrinės dalies skersmuo – 1,5 m, o ilgis – 3,7 metro.

Aktyvioji dalis apėmė plutonio bloką, kuris leido pasiekti 20,0 kilotonų sprogimo galią, atitinkančią TNT. Bandymų aikštelė apėmė dvidešimties kilometrų spindulį. Bandomojo detonacijos sąlygų ypatumai iki šiol nebuvo viešinami.

Tų pačių metų rugsėjo 3 d. Amerikos aviacijos žvalgyba nustatė, kad Kamčiatkos oro masėse yra izotopų pėdsakų, rodančių branduolinio užtaiso bandymą. Dvidešimt trečią JAV pirmasis asmuo viešai paskelbė, kad SSRS pavyko išbandyti atominę bombą.

Sovietų Sąjunga amerikiečių teiginius paneigė TASS ataskaita, kurioje buvo kalbama apie stambaus masto statybas SSRS teritorijoje ir didelius statybų, įskaitant sprogstamuosius, darbus, kurie patraukė užsieniečių dėmesį. Oficialus pareiškimas, kad SSRS turėjo atominių ginklų, buvo paskelbtas tik 1950 m. Todėl ginčai vis dar nesiliauja pasaulyje, kas pirmasis išrado atominę bombą.