Ядрено оръжие- оръжия със стратегически характер, способни да решават глобални проблеми. Използването му е свързано с ужасни последици за цялото човечество. Това прави атомната бомба не само заплаха, но и средство за възпиране.

Появата на оръжия, способни да сложат край на развитието на човечеството, бележи началото на неговото развитие нова ера. Вероятност глобален конфликтили нова световна война е сведена до минимум поради възможността за пълно унищожение на цялата цивилизация.

Въпреки подобни заплахи, ядрените оръжия продължават да бъдат на въоръжение във водещите страни в света. В известна степен именно това се превръща в определящ фактор в международната дипломация и геополитика.

История на ядрената бомба

Въпросът кой е изобретил ядрената бомба няма ясен отговор в историята. Откриването на радиоактивността на урана се счита за предпоставка за работа по атомни оръжия. През 1896 г. френският химик А. Бекерел открива верижната реакция на този елемент, поставяйки началото на развитието на ядрената физика.

През следващото десетилетие са открити алфа, бета и гама лъчи, както и редица радиоактивни изотопи на някои химични елементи. Последващо откриване на закона радиоактивно разпаданеатомът е началото на изучаването на ядрената изометрия.

През декември 1938 г. немските физици О. Хан и Ф. Щрасман първи успяха да осъществят реакцията на ядрено делене при изкуствени условия. На 24 април 1939 г. ръководството на Германия е информирано за вероятността да се създаде нов мощен експлозив.

Германската ядрена програма обаче е обречена на провал. Въпреки успешния напредък на учените, страната, поради войната, постоянно изпитваше трудности с ресурсите, особено с доставката на тежка вода. В по-късните етапи проучването беше забавено от постоянни евакуации. На 23 април 1945 г. разработките на немски учени са заловени в Хайгерлох и откарани в САЩ.

САЩ бяха първата страна, която прояви интерес към новото изобретение. През 1941 г. са отделени значителни средства за неговото развитие и създаване. Първите тестове се провеждат на 16 юли 1945 г. По-малко от месец по-късно Съединените щати използваха ядрени оръжия за първи път, хвърляйки две бомби над Хирошима и Нагасаки.

Собствени изследвания в областта на ядрената физика в СССР се провеждат от 1918 г. Комисията по атомното ядро ​​е създадена през 1938 г. към Академията на науките. С избухването на войната обаче дейността му в тази посока е преустановена.

През 1943 г. информация за научна работа в областта на ядрената физика е получена от съветски разузнавачи от Англия. Агенти са въведени в няколко американски изследователски центъра. Получената от тях информация направи възможно ускоряването на разработването на собствени ядрени оръжия.

Изобретяването на съветската атомна бомба се ръководи от И. Курчатов и Ю. Харитон, те се считат за създатели на съветската атомна бомба. Информацията за това стана тласък за подготовката на САЩ за превантивна война. През юли 1949 г. е разработен Троянският план, според който се предвижда на 1 януари 1950 г. да започнат военни действия.

По-късно датата е преместена в началото на 1957 г., като се има предвид, че всички страни от НАТО могат да се подготвят и да се включат във войната. Според западното разузнаване ядрен опит в СССР е могъл да бъде извършен едва през 1954 г.

Въпреки това подготовката на САЩ за войната става известна предварително, което принуждава съветските учени да ускорят изследванията. За кратко време те изобретяват и създават собствена ядрена бомба. На 29 август 1949 г. на полигона в Семипалатинск е изпробвана първата съветска атомна бомба РДС-1 (специален реактивен двигател).

Тестове като тези осуетиха троянския план. Оттогава Съединените щати са престанали да имат монопол върху ядрените оръжия. Независимо от силата на превантивния удар, имаше риск от ответен удар, който заплашваше да бъде катастрофален. От този момент нататък най-ужасното оръжие става гарант за мира между великите сили.

Принцип на действие

Принципът на действие на атомната бомба се основава на верижната реакция на разпадане на тежки ядра или термоядрен синтез на белите дробове. По време на тези процеси се отделя огромно количество енергия, което превръща бомбата в оръжие за масово унищожение.

На 24 септември 1951 г. RDS-2 е тестван. Те вече могат да бъдат доставени до точки за изстрелване, така че да стигнат до Съединените щати. На 18 октомври беше тестван RDS-3, доставен от бомбардировач.

Допълнителни тестове преминаха към термоядрен синтез. Първите тестове на такава бомба в САЩ са проведени на 1 ноември 1952 г. В СССР такава бойна глава е тествана след 8 месеца.

TX на ядрена бомба

Ядрените бомби нямат ясни характеристики поради разнообразието от приложения на такива боеприпаси. Има обаче редица общи аспекти, които трябва да се вземат предвид при създаването на това оръжие.

Те включват:

• осесиметрична структура на бомбата - всички блокове и системи са поставени по двойки в контейнери с цилиндрична, сферична или конична форма;
• намаляване на теглото по време на проектирането ядрена бомбачрез комбиниране на силови агрегати, избор на оптимална форма на корпуси и отделения, както и използване на по-издръжливи материали;
• броят на проводниците и конекторите е сведен до минимум, а за предаване на удара се използва пневматичен тръбопровод или взривно въже;
• блокирането на основните възли се извършва с помощта на прегради, унищожени от пиро заряди;
• активните вещества се изпомпват с помощта на отделен контейнер или външен носител.

Като се вземат предвид изискванията за устройството, ядрената бомба се състои от следните компоненти:

• кутията, която осигурява защита на боеприпасите от физически и термични въздействия - разделена е на отделения, може да бъде оборудвана със силова рамка;
• ядрен заряд със захранваща стойка;
• система за самоунищожение с интегрирането й в ядрен заряд;
• източник на енергия, предназначен за дългосрочно съхранение - активира се още при изстрелване на ракетата;
• външни сензори - за събиране на информация;
• системи за взвеждане, управление и детонация, като последната е вградена в заряда;
• системи за диагностика, отопление и поддържане на микроклимата в херметизирани отделения.

В зависимост от вида на ядрената бомба в нея се интегрират и други системи. Сред тях може да бъде сензор за полет, блокираща конзола, изчисление на опциите за полет, автопилот. Някои боеприпаси също използват заглушители, предназначени да намалят съпротивата срещу ядрена бомба.

Последиците от използването на такава бомба

„Идеалните“ последици от използването на ядрени оръжия вече бяха записани по време на бомбардировките над Хирошима. Зарядът е избухнал на 200 метра височина, което е предизвикало силна ударна вълна. Печките на въглища бяха преобърнати в много къщи, причинявайки пожари дори извън засегнатия район.

Проблясък на светлина беше последван от топлинен удар, който продължи няколко секунди. Мощността му обаче беше достатъчна да разтопи керемиди и кварц в радиус от 4 км, както и да напръска телеграфни стълбове.

Горещата вълна беше последвана от ударна вълна. Скоростта на вятъра достигна 800 км/ч, поривът му разруши почти всички сгради в града. От 76 хиляди сгради, около 6 хиляди са частично оцелели, останалите са напълно унищожени.

Горещата вълна, както и издигащата се пара и пепел причиниха силна кондензация в атмосферата. Няколко минути по-късно започна да вали с черни от пепелта капки. Контактът им с кожата причинява тежки нелечими изгаряния.

Хората, които са били на 800 метра от епицентъра на експлозията, са изгорени на прах. Останалите са били изложени на радиация и лъчева болест. Симптомите й бяха слабост, гадене, повръщане и треска. Имаше рязко намаляване на броя на белите клетки в кръвта.

За секунди бяха убити около 70 хиляди души. Същият брой по-късно почина от рани и изгаряния.

3 дни по-късно друга бомба е хвърлена над Нагасаки с подобни последствия.

Запаси от ядрени оръжия в света

Основните запаси от ядрени оръжия са съсредоточени в Русия и САЩ. В допълнение към тях следните държави имат атомни бомби:

• Великобритания – от 1952 г.;
• Франция - от 1960 г.;
• Китай - от 1964 г.;
• Индия - от 1974 г.;
• Пакистан - от 1998 г.;
• Северна Корея - от 2008 г.

Израел също притежава ядрено оръжие, въпреки че няма официално потвърждение от ръководството на страната.

В крайна сметка материята все пак се разпада, деленето спира, но процесът не свършва дотук: енергията се преразпределя между йонизираните фрагменти на отделените ядра и други частици, излъчени по време на деленето. Тяхната енергия е от порядъка на десетки и дори стотици MeV, но само електрически неутрални високоенергийни гама-кванти и неутрони имат шанс да избегнат взаимодействието с материята и да „избягат“. Заредените частици бързо губят енергия при сблъсъци и йонизации. В този случай се излъчва радиация - тя обаче вече не е твърда ядрена, а по-мека, с енергия с три порядъка по-ниска, но все още повече от достатъчна, за да избие електрони от атомите - не само от външните обвивки, но и като цяло всичко Каша от оголени ядра, откъснати от тях електрони и радиация с плътност от грамове на кубичен сантиметър (опитайте се да си представите колко добре можете да почернявате под светлина, която е придобила плътността на алуминия!) - всичко, което преди малко беше заряд - идва в някакво равновесие. В много млада огнена топка се установява температура от порядъка на десетки милиони градуси.

Огнена топка

Изглежда, че дори меко, но движещо се със скоростта на светлината, радиацията трябва да остави далеч зад веществото, което го е породило, но това не е така: в студения въздух обхватът на квантите на енергията keV е сантиметри и те правят не се движат по права линия, а променят посоката на движение, преизлъчвани при всяко взаимодействие. Квантите йонизират въздуха, разпространяват се в него, като черешов сок, излят в чаша вода. Това явление се нарича радиационна дифузия.

Младо огнено кълбо от експлозия с мощност 100 kt, няколко десетки наносекунди след завършване на взрива на делене, има радиус от 3 m и температура от почти 8 милиона келвина. Но след 30 микросекунди радиусът му е 18 м, но температурата пада под милион градуса. Топката поглъща пространството, а йонизираният въздух зад нейната предна част почти не се движи: радиацията не може да му предаде значителен импулс по време на дифузия. Но тя изпомпва огромна енергия в този въздух, нагрявайки го и когато радиационната енергия изсъхне, топката започва да расте поради разширяването на гореща плазма, избухваща отвътре с това, което преди е било заряд. Разширявайки се, подобно на надут балон, плазмената обвивка става по-тънка. За разлика от мехура, разбира се, нищо не го надува: от вътрешната страна почти не е останало вещество, всичко лети от центъра по инерция, но 30 микросекунди след експлозията скоростта на този полет е повече от 100 km/s , а хидродинамичното налягане в веществото — повече от 150 000 атм! Черупката не е предназначена да стане твърде тънка, тя се спуква, образувайки „мехури“.

Във вакуумна неутронна тръба, между наситена с тритий мишена (катод) 1 и аноден възел 2, се прилага импулсно напрежение от сто киловолта. Когато напрежението е максимално, е необходимо да се появят деутериеви йони между анода и катода, които трябва да бъдат ускорени. За това се използва източник на йони. Към неговия анод 3 се прилага импулс на запалване, а разрядът, преминавайки по наситената с деутерий повърхност на керамика 4, образува деутериеви йони. Ускорявайки се, те бомбардират цел, наситена с тритий, в резултат на което се освобождава енергия от 17,6 MeV и се образуват неутрони и ядра на хелий-4. По състав на частиците и дори по енергиен добив тази реакция е идентична на синтеза, процес на сливане на леки ядра. През 50-те години на миналия век мнозина смятаха така, но по-късно се оказа, че в тръбата се случва „срив“: или протон, или неутрон (от които деутериевият йон се ускорява електрическо поле) "се забива" в целевото ядро ​​(тритий). Ако протонът затъне, тогава неутронът се откъсва и се освобождава.

Кой от механизмите за предаване на енергията на огнено кълбо в околната среда преобладава зависи от силата на експлозията: ако е голяма, основната роля играе дифузията на радиация, ако е малка - разширяването на плазмения мехур. Ясно е, че е възможен и междинен случай, когато и двата механизма са ефективни.

Процесът улавя нови слоеве въздух, вече няма достатъчно енергия за отстраняване на всички електрони от атомите. Енергията на йонизирания слой и фрагменти от плазмения мехур изсъхва, те вече не могат да движат огромна маса пред себе си и значително забавят. Но това, което беше въздухът преди експлозията, се движи, откъсвайки се от топката, поглъщайки все повече и повече слоеве студен въздух ... Започва образуването на ударна вълна.

Ударна вълна и атомна гъба

При отделяне на ударната вълна от огненото кълбо характеристиките на излъчващия слой се променят и мощността на излъчване в оптичната част на спектъра рязко нараства (т.нар. първи максимум). Освен това процесите на луминесценция и промените в прозрачността на околния въздух се конкурират, което води до реализирането на втория максимум, който е по-малко мощен, но много по-дълъг - дотолкова, че изходът на светлинна енергия е по-голям, отколкото в първи максимум.

В близост до експлозията всичко наоколо се изпарява, далеч - се топи, но дори по-нататък, където топлинният поток вече е недостатъчен за топене твърди вещества, почва, скали, къщи текат като течност, под чудовищно налягане на газ, който разрушава всички здрави връзки, нажежени до непоносим за очите блясък.

И накрая, ударната вълна се движи далеч от точката на експлозията, където остава хлабав и отслабен, но разширен многократно облак от кондензиран, превърнат в най-малките и много радиоактивни прахови изпарения от това, което беше плазмата на заряда, и какво се оказа близо в своя ужасен час.до място, от което човек трябва да стои възможно най-далече. Облакът започва да се издига. Той се охлажда, променя цвета си, „поставя“ бяла шапка от кондензирана влага, последвана от прах от повърхността на земята, образувайки „крак“ на това, което обикновено се нарича „атомна гъба“.

неутронно иницииране

Внимателните читатели могат с молив в ръка да преценят освобождаването на енергия по време на експлозията. Докато модулът е в суперкритично състояние от порядъка на микросекунди, възрастта на неутроните е от порядъка на пикосекунди и коефициентът на умножение е по-малък от 2, се освобождава около гигаджаул енергия, което е еквивалентно на .. 250 кг тротил. А къде са килограмите и мегатоните?

Неутрони – бавни и бързи

В неделящо се вещество, "отскачайки" от ядрата, неутроните им предават част от енергията си, колкото по-голяма, толкова по-леки (по-близки по маса) са ядрата. отколкото в Повече ▼сблъсъците с участието на неутрони, толкова повече се забавят и накрая достигат термично равновесиесъс заобикалящата материя – термализира (това отнема милисекунди). Скоростта на топлинните неутрони е 2200 m/s (енергия 0,025 eV). Неутроните могат да избягат от модератора, да бъдат уловени от неговите ядра, но със забавяне способността им да влизат в ядрени реакции се увеличава значително, така че неутроните, които не са „загубени“, повече от компенсират намаляването на броя.
Така че, ако топка от делящ се материал е заобиколена от модератор, много неутрони ще напуснат модератора или ще бъдат погълнати от него, но ще има и такива, които ще се върнат в топката („отразяват“) и, след като са загубили енергията си, са много по-склонни да причинят актове на делене. Ако топката е заобиколена от слой берилий с дебелина 25 mm, тогава 20 kg U235 могат да бъдат спестени и все още да достигнат критичното състояние на сглобката. Но такива спестявания се плащат с времето: всяко следващо поколение неутрони, преди да предизвика делене, трябва първо да се забави. Това забавяне намалява броя на поколенията неутрони, произведени за единица време, което означава, че освобождаването на енергия се забавя. Колкото по-малко делящ се материал в сглобката, толкова повече модератор е необходим за развитието на верижна реакция, а деленето протича с неутрони с все по-ниска енергия. В ограничителния случай, когато критичността се постига само на топлинни неутрони, например в разтвор на уранови соли в добър модератор - вода, масата на възлите е стотици грама, но разтворът просто кипи периодично. Освободените мехурчета от пара намаляват средната плътност на делящото се вещество, верижната реакция спира и когато мехурчетата напуснат течността, светкавицата на делене се повтаря (ако съдът е запушен, парата ще го счупи - но това ще бъде топлинно експлозия, лишена от всички типични "ядрени" признаци).

Факт е, че веригата от деления в сглобката не започва с един единствен неутрон: за необходимата микросекунда милиони от тях се инжектират в суперкритичната сглобка. В първите ядрени заряди за това са използвани изотопни източници, разположени в кухина вътре в плутониевия блок: полоний-210 в момента на компресия се комбинира с берилий и предизвиква неутронно излъчване със своите алфа-частици. Но всички източници на изотопи са доста слаби (по-малко от милион неутрона на микросекунда са генерирани в първия американски продукт), а полоният вече е много нетраен - само за 138 дни намалява активността си наполовина. Следователно изотопите са заменени с по-малко опасни (не излъчващи в изключено състояние) и най-важното, по-интензивно излъчващи неутронни тръби (вижте страничната лента): стотици милиони неутрони се раждат за няколко микросекунди (продължителността на образувания импулс по тръбата). Но ако не работи или не работи в точното време, ще настъпи така нареченият поп или „zilch“ - термична експлозия с ниска мощност.

Атомната бомба е снаряд за предизвикване на експлозия с голяма сила в резултат на много бързо освобождаване на ядрена (атомна) енергия.

Как работят атомните бомби

Ядреният заряд е разделен на няколко части до критичен размер, така че във всяка от тях да не може да започне саморазвиваща се неконтролирана верижна реакция на делене на атоми на делящо се вещество. Такава реакция ще възникне само когато всички части на заряда бързо се комбинират в едно цяло. Пълнотата на реакцията и в крайна сметка силата на експлозията зависи до голяма степен от скоростта на приближаване на отделните части. За да съобщите високоскоростни части от заряда, можете да използвате експлозията на конвенционалните експлозиви. Ако части от ядрения заряд са подредени в радиални посоки на определено разстояние от центъра, а TNT зарядите са поставени отвън, тогава е възможно да се извърши експлозия на конвенционални заряди, насочени към центъра на ядрения заряд. Всички части на ядрения заряд не само ще се съединят с голяма скорост в едно цяло, но и ще бъдат компресирани за известно време от всички страни от огромното налягане на продуктите на експлозията и няма да могат да се отделят веднага, веднага щом ядрена верижна реакция започва в заряда. В резултат на това ще се получи много по-голямо разделение, отколкото без такова компресиране и следователно силата на експлозията ще се увеличи. Увеличаването на мощността на експлозията със същото количество делящ се материал също се улеснява от неутронен рефлектор (най-ефективните рефлектори са берилиевите< Be >, графит, тежка вода< H3O >). За първото делене, което би започнало верижна реакция, е необходим поне един неутрон. Невъзможно е да се разчита на своевременното начало на верижна реакция под действието на неутрони, които се появяват по време на спонтанно (спонтанно) ядрено делене, т.к. среща се относително рядко: за U-235 - 1 разпадане на час на 1 g. вещества. Има и много малко неутрони, които съществуват в свободна форма в атмосферата: чрез S = 1 cm/sq. около 6 неутрона прелитат за секунда. Поради тази причина в ядрен заряд се използва изкуствен източник на неутрони - нещо като капсула-детонатор. Той също така осигурява много деления, започващи едновременно, така че реакцията протича под формата на ядрена експлозия.

Опции за детонация (Оръдейни и имплозивни схеми)

Има две основни схеми за детониране на делящ се заряд: оръдие, иначе наречено балистично, и имплозивно.

„Оръдейната схема“ е използвана в някои модели ядрени оръжия от първо поколение. Същността на схемата на оръдието е да изстреля с барутен заряд един блок от делящ се материал с подкритична маса („куршум“) в друг - неподвижен („мишена“). Блоковете са проектирани така, че при свързване общата им маса става свръхкритична.

Този метод на детонация е възможен само в уранови боеприпаси, тъй като плутоният има два порядъка по-висок неутронен фон, което драстично увеличава вероятността от преждевременно развитие на верижна реакция, преди блоковете да бъдат свързани. Това води до непълно освобождаване на енергия (т.нар. "fizz", английски. За да се приложи схема на оръдие в плутониеви боеприпаси, е необходимо да се увеличи скоростта на свързване на части от заряда до технически недостижимо ниво. Освен това, уранът е по-добър от плутония, издържа на механични претоварвания.

имплозивна схема. Тази схема на детонация включва получаване на суперкритично състояние чрез компресиране на делящ се материал с фокусирана ударна вълна, създадена от експлозия на химически експлозиви. За фокусиране на ударната вълна се използват така наречените експлозивни лещи, като експлозията се извършва едновременно в много точки с прецизност. Създаването на такава система за локализиране на експлозиви и детонация навремето беше една от най-трудните задачи. Образуването на конвергираща ударна вълна беше осигурено чрез използването на експлозивни лещи от "бързи" и "бавни" експлозиви - TATV (триаминотринитробензен) и баратол (смес от тринитротолуен с бариев нитрат) и някои добавки)

В зоната на ядрена експлозия се разграничават две ключови области: центърът и епицентърът. В центъра на експлозията процесът на освобождаване на енергия се извършва директно. Епицентърът е проекцията на този процес върху земната или водната повърхност. Енергията на ядрена експлозия, проектирана върху земята, може да доведе до сеизмични трусове, които се разпространяват на значително разстояние. Тези удари причиняват вреда на околната среда само в радиус от няколкостотин метра от точката на експлозията.

Въздействащи фактори

атомни оръжияима следните фактори:

1. радиоактивна инфекция.
2. Излъчване на светлина.
3. ударна вълна.
4. електромагнитен импулс.
5. проникваща радиация.

Последиците от експлозия на атомна бомба са пагубни за всички живи същества. Поради освобождаването на огромно количество светлина и топлинна енергия, експлозията на ядрен снаряд е придружена от ярка светкавица. По отношение на мощността тази светкавица е няколко пъти по-силна от слънчевите лъчи, така че има опасност да бъде ударена от светлина и топлинно излъчване в радиус от няколко километра от точката на експлозията.

Друг най-опасен увреждащ фактор на атомните оръжия е радиацията, генерирана по време на експлозията. Действа само минута след взрива, но има максимална пробивна сила.

Най-силен разрушителен ефект има ударната вълна. Тя буквално изтрива от лицето на земята всичко, което се изпречи на пътя й. Проникващата радиация представлява опасност за всички живи същества. При хората предизвиква развитие на лъчева болест. Е, електромагнитният импулс вреди само на технологията. В съвкупност увреждащи факториатомна експлозия е огромна опасност.

Първи тестове

През цялата история на атомната бомба Америка проявява най-голям интерес към нейното създаване. В края на 1941 г. ръководството на страната отделя огромни средства и средства за това направление. Ръководител на проекта беше Робърт Опенхаймер, който мнозина смятат за създател на атомната бомба. Всъщност той беше първият, който успя да вдъхне живот на идеята на учените. В резултат на това на 16 юли 1945 г. в пустинята на Ню Мексико се провежда първият тест на атомна бомба. Тогава Америка реши, че за да сложи край на войната, трябва да победи Япония - съюзник Нацистка Германия. Пентагонът бързо избра целите за първите ядрени атаки, които трябваше да бъдат ярка илюстрация на силата на американските оръжия.

На 6 август 1945 г. американската атомна бомба, цинично наречена „Бебе“, е хвърлена над град Хирошима. Кадърът се оказа просто перфектен - бомбата избухна на височина 200 метра от земята, поради което взривната й вълна нанесе ужасяващи щети на града. В райони, далеч от центъра, печките на въглища бяха съборени, причинявайки тежки пожари.

Яркият проблясък беше последван от гореща вълна, която за 4 секунди действие успя да разтопи керемидите на покривите на къщите и да изпепели телеграфните стълбове. Горещата вълна беше последвана от ударна вълна. Вятърът, който върлуваше през града със скорост около 800 км/ч, събаряше всичко по пътя си. От 76 000 сгради, разположени в града преди експлозията, около 70 000 бяха напълно унищожени.Няколко минути след експлозията започна да вали от небето, големи капки от които бяха черни. Дъждът падна поради образуването в студените слоеве на атмосферата на огромно количество кондензат, състоящ се от пара и пепел.

Хората, които бяха ударени от огненото кълбо в радиус от 800 метра от точката на експлозията, се превърнаха в прах. Тези, които са били малко по-далече от взрива, са с изгорена кожа, чиито остатъци са разкъсани от ударната вълна. Черният радиоактивен дъжд остави нелечими изгаряния по кожата на оцелелите. Тези, които по чудо успели да избягат, скоро започнали да показват признаци на лъчева болест: гадене, треска и пристъпи на слабост.

Три дни след бомбардировката над Хирошима Америка атакува друг японски град - Нагасаки. Втората експлозия имаше същите пагубни последици като първата.

За секунди две атомни бомби убиха стотици хиляди хора. Ударната вълна на практика изтри Хирошима от лицето на земята. Повече от половината от местните жители (около 240 хиляди души) загинаха веднага от нараняванията си. В град Нагасаки от експлозията загинаха около 73 хиляди души. Много от оцелелите са били изложени на тежка радиация, която е причинила безплодие, лъчева болест и рак. В резултат на това някои от оцелелите умират в ужасни мъки. Използването на атомната бомба в Хирошима и Нагасаки илюстрира ужасната сила на тези оръжия.

Вие и аз вече знаем кой е изобретил атомната бомба, как работи и до какви последствия може да доведе. Сега ще разберем как стоят нещата с ядрените оръжия в СССР.

След бомбардировките на японските градове И. В. Сталин осъзнава, че създаването на съветската атомна бомба е въпрос на национална сигурност. На 20 август 1945 г. в СССР е създаден комитет по ядрена енергетика, оглавяван от Л. Берия.

Струва си да се отбележи, че работата в тази посока се извършва в Съветския съюз от 1918 г., а през 1938 г. в Академията на науките е създадена специална комисия по атомното ядро. С избухването на Втората световна война всяка работа в тази посока е замразена.

През 1943 г. съветските разузнавачи предават от Англия материали за закрити научни трудовев областта на ядрената енергетика. Тези материали показват, че работата на чуждестранни учени по създаването на атомна бомба е напреднала сериозно. В същото време американските жители улесниха въвеждането на надеждни съветски агенти в основните центрове на американските ядрени изследвания. Агентите предават информация за нови разработки на съветски учени и инженери.

Техническо задание

Когато през 1945 г. въпросът за създаването на съветска ядрена бомба стана почти приоритетен, един от ръководителите на проекта Ю. Харитон изготви план за разработване на две версии на снаряда. На 1 юни 1946 г. планът е подписан от висшето ръководство.

Според задачата, дизайнерите трябваше да изградят RDS (Special Jet Engine) от два модела:

1. РДС-1. Бомба с плутониев заряд, който се детонира чрез сферична компресия. Устройството е взето назаем от американците.
2. РДС-2. Бомба с оръдие с два уранови заряда, събиращи се в дулото на оръдието, преди да достигнат критична маса.

В историята на прословутата RDS най-често срещаната, макар и хумористична формулировка беше фразата „Русия го прави сама“. Изобретен е от заместника на Ю. Харитон, К. Щелкин. Тази фраза много точно предава същността на работата, поне за RDS-2.

Когато Америка разбра, че Съветският съюз притежава тайните за създаване на ядрени оръжия, тя започна да се стреми да ескалира превантивната война възможно най-скоро. През лятото на 1949 г. се появява планът Троян, според който на 1 януари 1950 г. се предвижда да започне борбасрещу СССР. Тогава датата на атаката е изместена в началото на 1957 г., но при условие, че към нея се присъединят всички страни от НАТО.

Тестове

Когато информацията за плановете на Америка дойде в СССР по разузнавателни канали, работата на съветските учени се ускори значително. Западните експерти смятаха, че атомното оръжие в СССР ще бъде създадено не по-рано от 1954-1955 г. Всъщност тестовете на първата атомна бомба в СССР се провеждат още през август 1949 г. На 29 август апаратът РДС-1 беше взривен на полигона в Семипалатинск. В създаването му участва голям екип от учени, ръководени от Курчатов Игор Василиевич. Дизайнът на заряда принадлежи на американците, а електронното оборудване е създадено от нулата. Първата атомна бомба в СССР избухна с мощност 22 kt.

Поради вероятността от ответен удар планът Троян, включващ ядрена атака срещу 70 съветски града, беше осуетен. Тестовете в Семипалатинск отбелязаха края на американския монопол върху притежаването на атомни оръжия. Изобретението на Игор Василиевич Курчатов напълно унищожи военните планове на Америка и НАТО и предотврати развитието на друга световна война. Така започна ерата на мира на Земята, която съществува под заплахата от абсолютно унищожение.

"Ядрен клуб" на света

Към днешна дата не само Америка и Русия имат ядрени оръжия, но и редица други държави. Съвкупността от държави, които притежават такова оръжие, условно се нарича "ядрен клуб".

Включва:

1. Америка (от 1945 г.).
2. СССР, а сега Русия (от 1949 г.).
3. Англия (от 1952 г.).
4. Франция (от 1960 г.).
5. Китай (от 1964 г.).
6. Индия (от 1974 г.).
7. Пакистан (от 1998 г.).
8. Корея (от 2006 г.).

Израел също има ядрени оръжия, въпреки че ръководството на страната отказва да коментира наличието им. Освен това на територията на страни от НАТО (Италия, Германия, Турция, Белгия, Холандия, Канада) и съюзници (Япония, Южна Кореа, въпреки официалното отричане), е американско ядрено оръжие.

Украйна, Беларус и Казахстан, които притежаваха част от ядрените оръжия на СССР, прехвърлиха своите бомби в Русия след разпадането на Съюза. Тя стана единственият наследник на ядрения арсенал на СССР.

Заключение

Днес научихме кой е изобретил атомната бомба и какво представлява тя. Обобщавайки горното, можем да заключим, че днес ядрените оръжия са най-мощният инструмент на глобалната политика, здраво вграден в отношенията между държавите. От една страна, това е ефективен възпиращ фактор, а от друга страна е убедителен аргумент за предотвратяване на военна конфронтация и укрепване мирни отношениямежду държави. Ядрените оръжия са символ на цяла епоха, която изисква особено внимателно боравене.

Светът на атома е толкова фантастичен, че разбирането му изисква радикално прекъсване на обичайните концепции за пространство и време. Атомите са толкова малки, че ако капка вода може да бъде увеличена до размера на Земята, всеки атом в тази капка ще бъде по-малък от портокал. Всъщност една капка вода се състои от 6000 милиарда милиарда (600000000000000000000000000000000000000000000си) водородни и кислородни атома. И все пак, въпреки микроскопичните си размери, атомът има структура, до известна степен подобна на нашата слънчева система. В неговия неразбираемо малък център, чийто радиус е по-малък от една трилионна от сантиметъра, се намира сравнително огромно "слънце" - ядрото на атома.

Около това атомно "слънце" се въртят малки "планети" - електрони. Ядрото се състои от два основни градивни елемента на Вселената - протони и неутрони (те имат обединително име - нуклони). Електронът и протонът са заредени частици и количеството заряд във всяка от тях е абсолютно еднакво, но зарядите се различават по знак: протонът винаги е положително зареден, а електронът винаги е отрицателен. Неутронът не носи електрически заряди следователно има много висока пропускливост.

В атомната скала за измерване масата на протона и неутрона се приема за единица. Следователно атомното тегло на всеки химичен елемент зависи от броя на протоните и неутроните, съдържащи се в неговото ядро. Например водороден атом, чието ядро ​​се състои само от един протон, има атомна масаравна на 1. Атом на хелий с ядро ​​от два протона и два неутрона има атомна маса равна на 4.

Ядрата на атомите на един и същ елемент винаги съдържат еднакъв брой протони, но броят на неутроните може да бъде различен. Атомите, които имат ядра с еднакъв брой протони, но се различават по броя на неутроните и са свързани с разновидности на един и същи елемент, се наричат ​​изотопи. За да се разграничат един от друг, на символа на елемента се присвоява номер, равно на суматана всички частици в ядрото на даден изотоп.

Може да възникне въпросът: защо ядрото на атома не се разпада? В крайна сметка протоните, включени в него, са електрически заредени частици с еднакъв заряд, които трябва да се отблъскват с голяма сила. Това се обяснява с факта, че вътре в ядрото има и така наречените вътрешноядрени сили, които привличат частиците на ядрото една към друга. Тези сили компенсират силите на отблъскване на протоните и не позволяват на ядрото да се разлети спонтанно.

Вътрешноядрените сили са много силни, но действат само на много близко разстояние. Следователно ядрата на тежките елементи, състоящи се от стотици нуклони, се оказват нестабилни. Частиците на ядрото са в постоянно движение тук (в обема на ядрото) и ако добавите допълнително количество енергия към тях, те могат да преодолеят вътрешните сили - ядрото ще бъде разделено на части. Количеството на тази излишна енергия се нарича енергия на възбуждане. Сред изотопите на тежките елементи има такива, които изглежда са на самия ръб на саморазпадане. Достатъчен е само малък „тласък“, например просто попадение в ядрото на неутрон (и дори не е необходимо да се ускорява до висока скорост), за да започне реакцията на ядрено делене. Някои от тези "делящи се" изотопи по-късно са направени изкуствено. В природата има само един такъв изотоп - това е уран-235.

Уран е открит през 1783 г. от Клапрот, който го изолира от уранова смола и го кръсти на наскоро откритата планета Уран. Както се оказа по-късно, това всъщност не беше самият уран, а неговият оксид. Получава се чист уран, сребристо-бял метал
едва през 1842 г. Пелигот. Нов елементне притежава никакви забележителни свойства и не привлича внимание до 1896 г., когато Бекерел открива явлението радиоактивност на уранови соли. След това уранът стана обект научно изследванеи експерименти, но практическо приложениевсе още нямаше.

Когато през първата третина на 20-ти век структурата на атомното ядро ​​повече или по-малко стана ясна за физиците, те на първо място се опитаха да реализират старата мечта на алхимиците - те се опитаха да превърнат един химичен елемент в друг. През 1934 г. френските изследователи, съпрузите Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, докладват на Френската академия на науките за следния експеримент: когато алуминиевите плочи са бомбардирани с алфа частици (ядра на хелиевия атом), алуминиевите атоми се превръщат във фосфорни атоми , но не обикновен, а радиоактивен, който от своя страна преминава в стабилен изотоп на силиций. Така един алуминиев атом, след като добави един протон и два неутрона, се превърна в по-тежък силициев атом.

Този опит доведе до идеята, че ако ядрата на най-тежкия елемент, съществуващ в природата, уранът, се „обработват“ с неутрони, тогава може да се получи елемент, който не съществува в естествени условия. През 1938 г. немските химици Ото Хан и Фриц Щрасман повтарят в общи линии опита на съпрузите Жолио-Кюри, като вземат уран вместо алуминий. Резултатите от експеримента изобщо не бяха това, което очакваха - вместо нов свръхтежък елемент с масово число, по-голямо от това на урана, Хан и Щрасман получиха леки елементи от средната част периодична система: барий, криптон, бром и някои други. Самите експериментатори не можаха да обяснят наблюдаваното явление. Едва на следващата година физикът Лиза Майтнер, на която Хан съобщава за своите трудности, намира правилно обяснение за наблюдавания феномен, предполагайки, че когато уранът е бомбардиран с неутрони, ядрото му се разцепва (разпада). В този случай е трябвало да се образуват ядра от по-леки елементи (оттук са взети барий, криптон и други вещества), както и да се отделят 2-3 свободни неутрона. По-нататъшните изследвания позволиха да се изясни в детайли картината на случващото се.

Природният уран се състои от смес от три изотопа с маси 238, 234 и 235. Основното количество уран се пада на изотопа 238, чието ядро ​​включва 92 протона и 146 неутрона. Уран-235 е само 1/140 от естествения уран (0,7% (има 92 протона и 143 неутрона в ядрото си), а уран-234 (92 протона, 142 неутрона) е само 1/17500 от общата маса на урана ( 0 006% Най-малко стабилният от тези изотопи е уран-235.

От време на време ядрата на неговите атоми спонтанно се разделят на части, в резултат на което се образуват по-леки елементи от периодичната система. Процесът е придружен от освобождаването на два или три свободни неутрона, които се втурват с огромна скорост - около 10 хиляди км / сек (те се наричат ​​бързи неутрони). Тези неутрони могат да ударят други уранови ядра, причинявайки ядрени реакции. Всеки изотоп се държи различно в този случай. Ядрата на уран-238 в повечето случаи просто улавят тези неутрони без никакви допълнителни трансформации. Но в около един случай от пет, когато бърз неутрон се сблъска с ядрото на изотопа 238, възниква любопитна ядрена реакция: един от неутроните на уран-238 излъчва електрон, превръщайки се в протон, тоест изотоп на уран се превръща в повече
тежкият елемент е нептуний-239 (93 протона + 146 неутрона). Но нептуният е нестабилен - след няколко минути един от неговите неутрони излъчва електрон, превръщайки се в протон, след което изотопът на нептуний се превръща в следващия елемент от периодичната система - плутоний-239 (94 протона + 145 неутрона). Ако неутрон навлезе в ядрото на нестабилен уран-235, веднага се получава делене - атомите се разпадат с излъчване на два или три неутрона. Ясно е, че в естествения уран, повечето от чиито атоми принадлежат към изотопа 238, тази реакция няма видими последствия - всички свободни неутрони в крайна сметка ще бъдат абсорбирани от този изотоп.

Но какво ще стане, ако си представим доста масивно парче уран, състоящо се изцяло от изотопа 235?

Тук процесът ще протече по различен начин: неутроните, освободени по време на деленето на няколко ядра, от своя страна, попадайки в съседни ядра, причиняват тяхното делене. В резултат на това се освобождава нова порция неутрони, която разделя следващите ядра. При благоприятни условия тази реакция протича лавинообразно и се нарича верижна реакция. Няколко бомбардиращи частици може да са достатъчни, за да го стартирате.

Наистина, нека само 100 неутрона бомбардират уран-235. Те ще разделят 100 уранови ядра. В този случай ще бъдат освободени 250 нови неутрона от второ поколение (средно 2,5 на делене). Неутроните от второ поколение вече ще произведат 250 деления, при които ще бъдат освободени 625 неутрона. В следващото поколение ще бъде 1562, след това 3906, след това 9670 и т.н. Броят на разделенията ще се увеличи неограничено, ако процесът не бъде спрян.

В действителност обаче само незначителна част от неутроните попадат в ядрата на атомите. Останалите, бързо бързащи между тях, се отнасят в околното пространство. Самоподдържаща се верижна реакция може да възникне само в достатъчно голям масив от уран-235, за който се твърди, че има критична маса. (Тази маса при нормални условия е 50 kg.) Важно е да се отбележи, че деленето на всяко ядро ​​е съпроводено с освобождаване на огромно количество енергия, което се оказва около 300 милиона пъти повече от енергията, изразходвана за делене ! (Изчислено е, че при пълното делене на 1 кг уран-235 се отделя същото количество топлина, както при изгарянето на 3 хиляди тона въглища.)

Този колосален прилив на енергия, освободен за няколко мига, се проявява като експлозия с чудовищна сила и е в основата на действието на ядрените оръжия. Но за да стане това оръжие реалност, е необходимо зарядът да не се състои от естествен уран, а от рядък изотоп - 235 (такъв уран се нарича обогатен). По-късно беше установено, че чистият плутоний също е делящ се материал и може да се използва в атомен заряд вместо уран-235.

Всички тези важни открития са направени в навечерието на Втората световна война. Скоро в Германия и други страни започва тайна работа по създаването на атомна бомба. В Съединените щати този проблем се заема през 1941 г. Целият комплекс от работи е наречен "Проект Манхатън".

Административното ръководство на проекта беше осъществено от генерал Гроувс, а научното ръководство беше осъществено от професор Робърт Опенхаймер от Калифорнийския университет. И двамата добре осъзнаваха огромната сложност на задачата пред тях. Следователно, първата грижа на Опенхаймер е придобиването на високо интелигентен научен екип. По онова време в Съединените щати имаше много физици, които бяха емигрирали Нацистка Германия. Не беше лесно да ги въвлекат в създаването на оръжия, насочени срещу бившата им родина. Опенхаймер разговаря лично с всеки, използвайки цялата сила на своя чар. Скоро успява да събере малка група теоретици, които шеговито нарича "светила". И всъщност включваше най-големите експерти от онова време в областта на физиката и химията. (Сред тях 13 лауреати Нобелова награда, включително Бор, Ферми, Франк, Чадуик, Лорънс.) В допълнение към тях имаше много други специалисти от различни профили.

Правителството на САЩ не пести от разходите и от самото начало работата придоби грандиозен обхват. През 1942 г. в Лос Аламос е основана най-голямата изследователска лаборатория в света. Населението на този научен град скоро достигна 9 хиляди души. Според състава на учените обхват научни експерименти, броят на специалистите и работниците, участващи в работата на лабораторията в Лос Аламос, е несравним в световната история. Проектът Манхатън имаше собствена полиция, контраразузнаване, комуникационна система, складове, селища, фабрики, лаборатории и собствен колосален бюджет.

Основната цел на проекта беше да се получи достатъчно делящ се материал, от който да се създадат няколко атомни бомби. В допълнение към уран-235, както вече беше споменато, изкуственият елемент плутоний-239 може да служи като заряд за бомбата, тоест бомбата може да бъде или уран, или плутоний.

Гроувси Опенхаймерсе съгласиха, че работата трябва да се извършва едновременно в две посоки, тъй като е невъзможно да се реши предварително коя от тях ще бъде по-обещаваща. И двата метода се различаваха фундаментално един от друг: натрупването на уран-235 трябваше да се извърши чрез отделянето му от по-голямата част от естествения уран, а плутоний можеше да се получи само в резултат на контролирана ядрена реакция чрез облъчване на уран-238 с неутрони. И двата пътя изглеждаха необичайно трудни и не обещаваха лесни решения.

Наистина, как могат да бъдат разделени един от друг два изотопа, които се различават съвсем малко по теглото си и химически се държат по абсолютно същия начин? Нито науката, нито технологията са се сблъсквали с подобен проблем. Производството на плутоний също изглеждаше много проблематично в началото. Преди това целият опит на ядрените трансформации се свеждаше до няколко лабораторни експеримента. Сега беше необходимо да се овладее производството на килограми плутоний в промишлен мащаб, да се разработи и създаде специална инсталация за това - ядрен реактор и да се научи как да се контролира хода на ядрена реакция.

И тук и там трябваше да се реши цял комплекс от сложни проблеми. Следователно „Проектът Манхатън“ се състои от няколко подпроекта, ръководени от видни учени. Самият Опенхаймер беше ръководител на научната лаборатория в Лос Аламос. Лорънс отговаряше за радиационната лаборатория в Калифорнийския университет. Ферми ръководи изследвания в Чикагския университет за създаването на ядрен реактор.

Първоначално най-важният проблем беше получаването на уран. Преди войната този метал всъщност не е използван. Сега, когато се изискваше веднага в огромни количества, се оказа, че няма индустриален начиннеговото производство.

Компанията Westinghouse предприе своето развитие и бързо постигна успех. След пречистване на уранова смола (в тази форма уранът се среща в природата) и получаване на уранов оксид, той се превръща в тетрафлуорид (UF4), от който чрез електролиза се изолира метален уран. Ако в края на 1941 г. американските учени разполагат само с няколко грама метален уран, то още през ноември 1942 г. промишленото му производство в заводите на Уестингхаус достига 6000 фунта на месец.

В същото време се работи по създаването на ядрен реактор. Процесът на производство на плутоний всъщност се свеждаше до облъчването на уранови пръти с неутрони, в резултат на което част от уран-238 трябваше да се превърне в плутоний. Източници на неутрони в този случай могат да бъдат делящи се атоми на уран-235, разпръснати в достатъчни количества сред атомите на уран-238. Но за да се поддържа постоянно възпроизвеждане на неутрони, трябваше да започне верижна реакция на делене на атомите на уран-235. Междувременно, както вече беше споменато, за всеки атом уран-235 имаше 140 атома уран-238. Ясно е, че летящите във всички посоки неутрони е имало много по-голяма вероятност да ги срещнат по пътя си. Тоест огромен брой освободени неутрони се оказаха безрезултатни погълнати от основния изотоп. Очевидно при такива условия верижната реакция не може да протече. Как да бъдем?

Първоначално изглеждаше, че без разделянето на два изотопа работата на реактора като цяло е невъзможна, но скоро се установи едно важно обстоятелство: оказа се, че уран-235 и уран-238 са податливи на неутрони с различни енергии. Възможно е да се раздели ядрото на атом на уран-235 с неутрон с относително ниска енергия, имащ скорост около 22 m/s. Такива бавни неутрони не се улавят от ядрата на уран-238 - за това те трябва да имат скорост от порядъка на стотици хиляди метри в секунда. С други думи, уран-238 е безсилен да предотврати началото и развитието на верижна реакция в уран-235, причинена от неутрони, забавени до изключително ниски скорости - не повече от 22 m/s. Това явление е открито от италианския физик Ферми, който живее в САЩ от 1938 г. и ръководи работата по създаването на първия реактор тук. Ферми решава да използва графит като модератор на неутрони. Според неговите изчисления неутроните, излъчени от уран-235, преминавайки през слой от графит от 40 cm, трябва да намалят скоростта си до 22 m/s и да започнат самоподдържаща се верижна реакция в уран-235.

Така наречената "тежка" вода може да служи като друг модератор. Тъй като водородните атоми, които го съставят, са много близки по размер и маса до неутроните, те биха могли най-добре да ги забавят. (Приблизително същото нещо се случва с бързите неутрони, както и с топките: ако малка топка удари голяма, тя се търкаля назад, почти без да губи скорост, но когато срещне малка топка, тя прехвърля значителна част от енергията си към нея - точно както неутронът при еластичен сблъсък отскача от тежко ядро, само леко забавяйки се, и когато се сблъска с ядрата на водородните атоми, много бързо губи цялата си енергия.) Въпреки това чиста водане е подходящ за умереност, тъй като неговият водород има тенденция да абсорбира неутрони. Ето защо за тази цел трябва да се използва деутерий, който е част от "тежката" вода.

В началото на 1942 г. под ръководството на Ферми започва строителството на първия в историята ядрен реактор на тенис корта под западните трибуни на стадиона в Чикаго. Цялата работа е извършена от самите учени. Реакцията може да се контролира по единствения начин - чрез регулиране на броя на неутроните, участващи във верижната реакция. Ферми си представи да направи това с пръчки, направени от материали като бор и кадмий, които абсорбират силно неутрони. Като модератор служеха графитни тухли, от които физиците издигнаха колони с височина 3 м и ширина 1,2 м. Между тях бяха монтирани правоъгълни блокове с уранов оксид. Около 46 тона уранов оксид и 385 тона графит са влезли в цялата конструкция. За да се забави реакцията, кадмиеви и борни пръти, въведени в реактора, служат.

Ако това не беше достатъчно, тогава за застраховка на платформа, разположена над реактора, имаше двама учени с кофи, пълни с разтвор на кадмиеви соли - те трябваше да ги излеят върху реактора, ако реакцията излезе извън контрол. За щастие това не се наложи. На 2 декември 1942 г. Ферми нарежда всички контролни пръти да бъдат удължени и експериментът започва. Четири минути по-късно неутронните броячи започнаха да щракат все по-силно и по-силно. С всяка минута интензивността на неутронния поток ставаше все по-голяма. Това показва, че в реактора протича верижна реакция. Продължи 28 минути. Тогава Ферми даде сигнал и спуснатите пръти спряха процеса. Така за първи път човекът освободил енергията на атомното ядро ​​и доказал, че може да го управлява по свое желание. Сега вече нямаше съмнение, че ядрените оръжия са реалност.

През 1943 г. реакторът Ферми е демонтиран и транспортиран до Арагонската национална лаборатория (50 км от Чикаго). Скоро тук е построен друг ядрен реактор, в който като модератор е използвана тежка вода. Състои се от цилиндричен алуминиев резервоар, съдържащ 6,5 тона тежка вода, в който вертикално бяха заредени 120 пръта от метален уран, затворени в алуминиева обвивка. Седемте контролни пръта са направени от кадмий. Около резервоара имаше графитен рефлектор, след това екран, направен от оловни и кадмиеви сплави. Цялата конструкция беше затворена в бетонна обвивка с дебелина на стената около 2,5 m.

Експериментите върху тези експериментални реактори потвърдиха възможността промишлено производствоплутоний.

Основният център на „Проекта Манхатън“ скоро става град Оук Ридж в долината на река Тенеси, чието население за няколко месеца нараства до 79 хиляди души. Тук за кратко време е построен първият завод за производство на обогатен уран. Веднага през 1943 г. е пуснат промишлен реактор, който произвежда плутоний. През февруари 1944 г. от него се извличат дневно около 300 кг уран, от чиято повърхност чрез химическо отделяне се получава плутоний. (За целта плутоният първо се разтваря и след това се утаява.) След това пречистеният уран отново се връща в реактора. През същата година в безплодната пустиня на южния бряг на река Колумбия започва строителството на огромния завод Ханфорд. Тук бяха разположени три мощни ядрени реактора, даващи няколкостотин грама плутоний дневно.

Успоредно с това изследванията бяха в разгара си за разработване на промишлен процес за обогатяване на уран.

Като разгледа различни варианти, Гроувс и Опенхаймер решават да се съсредоточат върху два метода: газова дифузия и електромагнитен.

Методът на газовата дифузия се основава на принцип, известен като закон на Греъм (формулиран за първи път през 1829 г. от шотландския химик Томас Греъм и разработен през 1896 г. английски физикРайли). В съответствие с този закон, ако два газа, единият от които е по-лек от другия, преминат през филтър с пренебрежимо малки отвори, тогава през него ще премине малко повече лек газ, отколкото тежък газ. През ноември 1942 г. Urey и Dunning от Колумбийския университет създават метод на газова дифузия за разделяне на уранови изотопи, базиран на метода на Reilly.

Тъй като естественият уран е твърдо вещество, той първо е превърнат в уранов флуорид (UF6). След това този газ беше прекаран през микроскопични - от порядъка на хилядни от милиметъра - дупки във филтърната преграда.

Тъй като разликата в моларните тегла на газовете беше много малка, зад преградата съдържанието на уран-235 се увеличи само с фактор 1,0002.

За да се увеличи още количеството на уран-235, получената смес отново се прекарва през преграда, като количеството на урана отново се увеличава 1,0002 пъти. По този начин, за да се увеличи съдържанието на уран-235 до 99%, беше необходимо газът да премине през 4000 филтъра. Това се случи в огромен завод за газова дифузия в Оук Ридж.

През 1940 г. под ръководството на Ернст Лорънс в Калифорнийския университет започват изследвания върху разделянето на уранови изотопи чрез електромагнитен метод. Беше необходимо да се намерят такива физически процеси, които биха позволили изотопите да бъдат разделени, като се използва разликата в техните маси. Лорънс направи опит да раздели изотопите, използвайки принципа на масспектрограф - инструмент, който определя масите на атомите.

Принципът на действието му беше следният: предварително йонизираните атоми се ускоряваха от електрическо поле и след това преминаваха през магнитно поле, в което описваха кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на посоката на полето. Тъй като радиусите на тези траектории са пропорционални на масата, леките йони се озовават в кръгове с по-малък радиус от тежките. Ако капаните бяха поставени по пътя на атомите, тогава беше възможно по този начин отделно да се събират различни изотопи.

Това беше методът. В лабораторни условия той даде добри резултати. Но изграждането на инсталация, в която отделянето на изотопи може да се извърши в промишлен мащаб, се оказа изключително трудно. Но в крайна сметка Лорънс успя да преодолее всички трудности. Резултатът от неговите усилия беше появата на калутрона, който беше инсталиран в гигантски завод в Оук Ридж.

Тази електромагнитна централа е построена през 1943 г. и се оказва може би най-скъпото плод на въображението на проекта Манхатън. Методът на Лорънс изисква голям брой сложни, все още неразработени устройства, свързани с високо напрежение, висок вакуум и силни магнитни полета. Разходите бяха огромни. Калутрон имаше гигантски електромагнит, чиято дължина достигаше 75 м и тежеше около 4000 тона.

Няколко хиляди тона сребърна тел влязоха в намотките на този електромагнит.

Цялата работа (с изключение на цената на среброто на стойност 300 милиона долара, което Държавната хазна предостави само временно) струва 400 милиона долара. Само за електроенергията, изразходвана от калутрона, Министерството на отбраната плати 10 милиона. Голяма част от оборудването във фабриката в Оук Ридж превъзхождаше по мащаб и прецизност всичко, разработвано някога в тази област.

Но всички тези разходи не бяха напразни. След като са похарчили общо около 2 милиарда долара, американските учени до 1944 г. създават уникална технология за обогатяване на уран и производство на плутоний. Междувременно в лабораторията в Лос Аламос работеха върху дизайна на самата бомба. Принципът на неговото действие в общи линии беше ясен от дълго време: делящото се вещество (плутоний или уран-235) трябваше да бъде прехвърлено в критично състояние по време на експлозията (за да възникне верижна реакция, масата на зарядът трябва да е дори забележимо по-голям от критичния) и облъчен с неутронен лъч, което води до началото на верижна реакция.

Според изчисленията критичната маса на заряда надхвърля 50 килограма, но може да бъде значително намалена. Като цяло големината на критичната маса е силно повлияна от няколко фактора. Колкото по-голяма е повърхността на заряда, толкова повече неутрони се излъчват безполезно в околното пространство. най-малка площповърхността има сфера. Следователно сферичните заряди, при равни други условия, имат най-малката критична маса. Освен това стойността на критичната маса зависи от чистотата и вида на делящите се материали. Тя е обратно пропорционална на квадрата на плътността на този материал, което позволява, например, чрез удвояване на плътността, да се намали критичната маса с фактор четири. Необходимата степен на подкритичност може да се получи, например, чрез уплътняване на делящия се материал поради експлозията на конвенционален експлозивен заряд, направен под формата на сферична обвивка, обграждаща ядрения заряд. Критичната маса може да бъде намалена и чрез обграждане на заряда с екран, който отразява добре неутроните. Като такъв екран могат да се използват олово, берилий, волфрам, естествен уран, желязо и много други.

Един от възможните дизайни на атомната бомба се състои от две парчета уран, които, когато се комбинират, образуват маса, по-голяма от критичната. За да предизвикате експлозия на бомба, трябва да ги съберете възможно най-бързо. Вторият метод се основава на използването на сближаваща се навътре експлозия. В този случай потокът от газове от конвенционален експлозив беше насочен към делящия се материал, намиращ се вътре, и го компресира, докато достигне критична маса. Свързването на заряда и интензивното му облъчване с неутрони, както вече беше споменато, предизвиква верижна реакция, в резултат на която през първата секунда температурата се повишава до 1 милион градуса. През това време само около 5% от критичната маса успяха да се отделят. Останалата част от заряда в ранните проекти на бомби се изпари без
всяко добро.

Първата атомна бомба в историята (наречена "Троица") е сглобена през лятото на 1945 г. И на 16 юни 1945 г. на ядрения полигон в пустинята Аламогордо (Ню Мексико) е произведен първият на Земята ядрен взрив. Бомбата е поставена в центъра на полигона на върха на 30-метрова стоманена кула. Около него на голямо разстояние е поставено записващо оборудване. На 9 км имаше наблюдателен пункт, а на 16 км - команден пункт. Атомната експлозия направи огромно впечатление на всички свидетели на това събитие. Според описанието на очевидци, имало усещане, че много слънца са се слели в едно и са осветили полигона наведнъж. Тогава над равнината се появи огромна огнена топка и кръгъл облак от прах и светлина започна бавно и зловещо да се издига към нея.

След като излетя от земята, това огнено кълбо излетя на височина над три километра за няколко секунди. С всеки миг той нарастваше, скоро диаметърът му достигна 1,5 км и бавно се издигна в стратосферата. След това огненото кълбо отстъпи място на колона от въртящ се дим, който се простираше на височина от 12 км, приемайки формата на гигантска гъба. Всичко това беше придружено от страшен рев, от който земята трепереше. Мощността на взривената бомба надмина всички очаквания.

Веднага щом радиационната ситуация позволи, няколко резервоара Sherman, облицовани с оловни плочи отвътре, се втурнаха в зоната на експлозията. На един от тях беше Ферми, който нямаше търпение да види резултатите от работата си. Пред очите му се появи мъртва изгорена земя, върху която целият живот беше унищожен в радиус от 1,5 км. Пясъкът се сгуши в стъклена зеленикава кора, която покри земята. В огромен кратер лежаха осакатените останки от стоманена опорна кула. Силата на експлозията се оценява на 20 000 тона тротил.

Следващата стъпка трябваше да бъде бойното използване на атомната бомба срещу Япония, която след капитулацията на нацистка Германия сама продължи войната със Съединените щати и техните съюзници. Тогава нямаше ракети-носители, така че бомбардирането трябваше да се извърши от самолет. Компонентите на двете бомби бяха транспортирани с голямо внимание от USS Indianapolis до остров Тиниан, където беше базирана 509-та композитна група на ВВС на САЩ. По вид заряд и дизайн тези бомби бяха малко по-различни една от друга.

Първата атомна бомба - "Бебе" - беше авиационна бомба с големи размери с атомен заряд от високо обогатен уран-235. Дължината му беше около 3 м, диаметър - 62 см, тегло - 4,1 тона.

Втората атомна бомба - "Дебелият човек" - със заряд от плутоний-239 имаше яйцевидна форма с голям стабилизатор. Дължината му
беше 3,2 м, диаметър 1,5 м, тегло - 4,5 тона.

На 6 август бомбардировачът B-29 Enola Gay на полковник Тибетс хвърли „Хлапето“ над големия японски град Хирошима. Бомбата беше хвърлена с парашут и експлодира, както беше планирано, на височина 600 м от земята.

Последствията от експлозията са ужасни. Дори на самите пилоти гледката на мирния град, унищожен от тях за миг, направи потискащо впечатление. По-късно един от тях призна, че в този момент са видели най-лошото нещо, което човек може да види.

За тези, които бяха на земята, това, което се случваше, изглеждаше като истински ад. На първо място гореща вълна премина над Хирошима. Действието му продължи само няколко мига, но беше толкова мощно, че разтопи дори плочки и кварцови кристали в гранитни плочи, превърна телефонните стълбове във въглища на разстояние от 4 км и накрая така изпепели човешки тела, че от тях останаха само сенки върху асфалтовия тротоар или по стените на къщи. Тогава чудовищен порив на вятъра избяга изпод огнената топка и се втурна над града със скорост от 800 км / ч, помитайки всичко по пътя си. Къщите, които не издържаха на яростния му натиск, рухнаха като посечени. В гигантски кръг с диаметър 4 км не е останала непокътната нито една сграда. Няколко минути след експлозията над града се изсипва черен радиоактивен дъжд - тази влага се превръща в пара, кондензирана във високите слоеве на атмосферата и пада на земята под формата на големи капки, смесени с радиоактивен прах.

След дъжда нов порив на вятъра връхлетя града, като този път духаше по посока на епицентъра. Той беше по-слаб от първия, но все още достатъчно силен, за да изкорени дървета. Вятърът разпалил гигантски огън, в който горяло всичко, което можело да гори. От 76 000 сгради 55 000 са напълно разрушени и изгорени. Свидетели на тази ужасна катастрофа си спомниха хора-факли, от които изгорели дрехи паднаха на земята заедно с парчета кожа, и тълпи обезумели хора, покрити с ужасни изгаряния, които се втурнаха с писъци по улиците. Във въздуха се носеше задушлива миризма на изгоряла човешка плът. Хората лежаха навсякъде, мъртви и умиращи. Имаше много слепи и глухи, които, бъркайки във всички посоки, не можеха да различат нищо в хаоса, който цареше наоколо.

Нещастниците, които са били от епицентъра на разстояние до 800 м, са изгорели за част от секундата в буквалния смисъл на думата - вътрешностите им са се изпарили, а телата им са се превърнали в буци димящи въглища. Разположени на разстояние 1 км от епицентъра, те са били поразени от лъчева болест в изключително тежка форма. След няколко часа те започнаха да повръщат силно, температурата скочи до 39-40 градуса, появиха се задух и кървене. След това по кожата се появиха незаздравяващи язви, съставът на кръвта се промени драстично и косата падна. След ужасни страдания, обикновено на втория или третия ден, настъпваше смърт.

Общо около 240 хиляди души са загинали от експлозията и лъчевата болест. Около 160 хиляди са получили лъчева болест в по-лека форма - мъчителната им смърт е отложена с няколко месеца или години. Когато новината за катастрофата се разпространи из цялата страна, цяла Япония беше парализирана от страх. Той се увеличи допълнително, след като самолетът Box Car на майор Суини хвърли втора бомба над Нагасаки на 9 август. Тук също са убити и ранени няколкостотин хиляди жители. Неспособно да устои на новите оръжия, японското правителство капитулира – атомната бомба слага край на Втората световна война.

Войната свърши. Продължи само шест години, но успя да промени света и хората почти до неузнаваемост.

Човешката цивилизация преди 1939 г. и човешката цивилизацияслед 1945 г. са поразително различни един от друг. Има много причини за това, но една от най-важните е появата на ядрени оръжия. Без преувеличение може да се каже, че сянката на Хирошима лежи над цялата втора половина на 20 век. Това се превърна в дълбоко морално изгаряне за много милиони хора, както тези, които са били съвременници на тази катастрофа, така и тези, родени десетилетия след нея. Модерен човектой вече не може да мисли за света така, както го е мислил преди 6 август 1945 г. - той разбира твърде ясно, че този свят може да се превърне в нищо за няколко мига.

Съвременният човек не може да гледа на войната, както са гледали неговите дядовци и прадядовци - той знае със сигурност, че тази война ще бъде последната и в нея няма да има нито победители, нито победени. Ядрените оръжия са оставили своя отпечатък във всички сфери Публичен живот, а съвременната цивилизация не може да живее по същите закони като преди шестдесет или осемдесет години. Никой не разбираше това по-добре от самите създатели на атомната бомба.

„Хората на нашата планета Робърт Опенхаймер пише, трябва да се обедини. Ужас и разруха посеят последната война, продиктувайте тази идея за нас. Експлозиите на атомни бомби го доказаха с цялата си жестокост. Други хора в други времена са казвали подобни думи - само за други оръжия и други войни. Не успяха. Но който днес каже, че тези думи са безполезни, се заблуждава от превратностите на историята. Не можем да бъдем убедени в това. Резултатите от нашия труд не оставят друг избор на човечеството, освен да създаде единен свят. Свят, основан на закона и хуманизма."