Atomfegyver- stratégiai jellegű fegyverek, amelyek képesek globális problémák megoldására. Használata szörnyű következményekkel jár az egész emberiség számára. Emiatt az atombomba nem csak fenyegetés, hanem elrettentő is.

Az emberiség fejlődésének véget vetni képes fegyverek megjelenése jelentette az emberiség fejlődésének kezdetét új kor. Valószínűség globális konfliktus vagy egy új világháború minimalizálódik az egész civilizáció teljes pusztulásának lehetősége miatt.

Az ilyen fenyegetések ellenére a nukleáris fegyverek továbbra is szolgálatban állnak a világ vezető országaival. Bizonyos mértékig éppen ez válik a nemzetközi diplomáciában és geopolitikában meghatározó tényezővé.

Az atombomba története

Arra a kérdésre, hogy ki találta fel az atombombát, nincs egyértelmű válasz a történelemben. Az urán radioaktivitásának felfedezését az atomfegyverekkel kapcsolatos munka előfeltételének tekintik. 1896-ban A. Becquerel francia kémikus felfedezte ennek az elemnek a láncreakcióját, ami elindította a magfizika fejlődését.

A következő évtizedben alfa-, béta- és gamma-sugarakat, valamint egyes kémiai elemek számos radioaktív izotópját fedezték fel. A törvény későbbi felfedezése radioaktív bomlás atom volt a magizometria tanulmányozásának kezdete.

1938 decemberében O. Hahn és F. Strassmann német fizikusok voltak az elsők, akik képesek voltak mesterséges körülmények között végrehajtani a maghasadási reakciót. 1939. április 24-én Németország vezetőségét tájékoztatták egy új, erős robbanóanyag létrehozásának valószínűségéről.

A német atomprogram azonban kudarcra volt ítélve. A tudósok sikeres előrehaladása ellenére az ország a háború miatt folyamatosan nehézségekkel küzdött az erőforrásokkal, különösen a nehézvízellátással kapcsolatban. A későbbi szakaszokban a feltárást az állandó evakuálások lassították. 1945. április 23-án Haigerlochban elkapták a német tudósok fejleményeit, és elvitték az USA-ba.

Az Egyesült Államok volt az első ország, amely érdeklődést mutatott az új találmány iránt. 1941-ben jelentős forrásokat különítettek el fejlesztésére és létrehozására. Az első tesztekre 1945. július 16-án került sor. Kevesebb mint egy hónappal később az Egyesült Államok először használt nukleáris fegyvert, két bombát dobva Hirosimára és Nagaszakira.

A Szovjetunióban 1918 óta folytatnak saját kutatásokat a nukleáris fizika területén. Az Atommag Bizottságot 1938-ban hozták létre a Tudományos Akadémián. A háború kitörésével azonban ez irányú tevékenységét felfüggesztették.

1943-ban a szovjet hírszerző tisztek Angliából kaptak információkat az atomfizikai tudományos munkáról. Több amerikai kutatóközpontba is bevezettek ügynököket. Az általuk megszerzett információk lehetővé tették saját nukleáris fegyvereik fejlesztésének felgyorsítását.

A szovjet atombomba feltalálását I. Kurchatov és Yu. Khariton vezette, őket tekintik a szovjet atombomba megalkotóinak. Az ezzel kapcsolatos információk lendületet adtak az Egyesült Államok felkészülésének egy megelőző háborúra. 1949 júliusában kidolgozták a trójai tervet, amely szerint 1950. január 1-jén az ellenségeskedést megindították.

Később az időpontot 1957 elejére helyezték át, figyelembe véve, hogy minden NATO-ország felkészülhet és csatlakozhat a háborúhoz. A nyugati hírszerzés szerint a Szovjetunióban csak 1954-ben hajthattak végre atomkísérletet.

Az Egyesült Államok háborús előkészületei azonban előre ismertté váltak, ami a szovjet tudósokat a kutatás felgyorsítására kényszerítette. Rövid időn belül feltalálják és elkészítik saját atombombájukat. 1949. augusztus 29-én a szemipalatyinszki tesztterületen tesztelték az első szovjet atombombát, az RDS-1-et (speciális sugárhajtóművet).

Az ehhez hasonló tesztek meghiúsították a trójai tervet. Azóta az Egyesült Államoknak megszűnt monopóliuma a nukleáris fegyverekkel kapcsolatban. A megelőző csapás erősségétől függetlenül fennállt a megtorlás veszélye, amely katasztrófával fenyegetett. Ettől a pillanattól kezdve a legszörnyűbb fegyver lett a nagyhatalmak közötti béke biztosítéka.

Működés elve

Az atombomba működési elve a nehéz atommagok bomlásának vagy a tüdő termonukleáris fúziójának láncreakcióján alapul. E folyamatok során hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, ami a bombát tömegpusztító fegyverré változtatja.

1951. szeptember 24-én tesztelték az RDS-2-t. Már ki lehetett szállítani őket kilövőpontokra, hogy elérjék az Egyesült Államokat. Október 18-án tesztelték a bombázó által szállított RDS-3-at.

A további vizsgálatok a termonukleáris fúzióra tértek át. Az Egyesült Államokban egy ilyen bomba első kísérletére 1952. november 1-jén került sor. A Szovjetunióban egy ilyen robbanófejet 8 hónap után teszteltek.

TX egy atombomba

Az atombombák nem rendelkeznek egyértelmű jellemzőkkel az ilyen lőszerek sokféle felhasználása miatt. Ennek a fegyvernek a létrehozásakor azonban számos általános szempontot figyelembe kell venni.

Ezek tartalmazzák:

• a bomba tengelyszimmetrikus szerkezete - minden blokkot és rendszert párban helyeznek el hengeres, gömb vagy kúpos alakú tartályokban;
• súlycsökkentés a tervezés során atombomba a tápegységek kombinálásával, a héjak és rekeszek optimális formájának megválasztásával, valamint tartósabb anyagok felhasználásával;
• a vezetékek és csatlakozók száma minimálisra csökken, és pneumatikus vezetéket vagy robbanóvezetéket használnak az ütközés továbbítására;
• a fő csomópontok blokkolása pirotöltések által megsemmisült partíciók segítségével történik;
• a hatóanyagokat külön tartály vagy külső hordozó segítségével pumpálják.

Figyelembe véve az eszköz követelményeit, az atombomba a következő alkatrészekből áll:

• a lőszer fizikai és hőhatásokkal szembeni védelmét biztosító tok - rekeszekre van osztva, erőkerettel felszerelhető;
• nukleáris töltés teljesítménytartóval;
• önmegsemmisítő rendszer nukleáris töltetbe integrálásával;
• hosszú távú tárolásra tervezett energiaforrás - már a rakéta indításakor aktiválódik;
• külső érzékelők - információgyűjtésre;
• kakas-, vezérlő- és robbantórendszerek, ez utóbbi a töltetbe van beépítve;
• diagnosztikai, fűtési és mikroklíma fenntartási rendszerek zárt rekeszekben.

Az atombomba típusától függően más rendszereket is integrálnak bele. Ezek között lehet repülésérzékelő, blokkoló konzol, repülési lehetőségek számítása, robotpilóta. Egyes lőszerek akadályozókat is használnak, amelyek célja az atombombákkal szembeni ellenállás csökkentése.

Egy ilyen bomba használatának következményei

A nukleáris fegyverek használatának "ideális" következményeit már Hirosima bombázásakor is feljegyezték. A töltet 200 méteres magasságban robbant fel, ami erős lökéshullámot okozott. Sok házban felborultak a széntüzelésű kályhák, ami még az érintett területen kívül is tüzet okozott.

Egy fényvillanást hőguta követett, ami néhány másodpercig tartott. Ereje azonban elegendő volt csempék és kvarcok olvasztására 4 km-es körzetben, valamint távíróoszlopok szórására.

A hőhullámot lökéshullám követte. A szél sebessége elérte a 800 km/órát, széllökése a város szinte minden épületét elpusztította. A 76 ezer épületből mintegy 6 ezer részben fennmaradt, a többi teljesen megsemmisült.

A hőhullám, valamint a felszálló gőz és hamu erős páralecsapódást okozott a légkörben. Néhány perccel később elkezdett esni az eső, fekete cseppek a hamuból. Bőrrel való érintkezésük súlyos, gyógyíthatatlan égési sérüléseket okozott.

Azok az emberek, akik a robbanás epicentrumától 800 méteren belül tartózkodtak, porig égtek. A többiek sugárzásnak és sugárbetegségnek voltak kitéve. Tünetei gyengeség, hányinger, hányás és láz voltak. Élesen csökkent a fehérvérsejtek száma a vérben.

Másodpercek alatt körülbelül 70 ezer embert öltek meg. Ugyanennyien haltak bele később sebekbe és égési sérülésekbe.

3 nappal később újabb bombát dobtak Nagaszakira hasonló következményekkel.

A nukleáris fegyverek készletei a világon

A nukleáris fegyverek fő készletei Oroszországban és az Egyesült Államokban összpontosulnak. Rajtuk kívül a következő országokban vannak atombombák:

• Nagy-Britannia - 1952 óta;
• Franciaország - 1960 óta;
• Kína - 1964 óta;
• India - 1974 óta;
• Pakisztán - 1998 óta;
• Észak-Korea - 2008 óta.

Izrael is rendelkezik nukleáris fegyverekkel, bár az ország vezetése nem kapott hivatalos megerősítést.

A végén az anyag mégis szétrepül, a hasadás leáll, de a folyamat ezzel még nem ér véget: az energia újra eloszlik a szétvált magok ionizált töredékei és a hasadás során kibocsátott egyéb részecskék között. Energiájuk tíz, sőt több száz MeV nagyságrendű, de csak az elektromosan semleges, nagyenergiájú gamma-kvantumoknak és neutronoknak van esélyük elkerülni az anyaggal való kölcsönhatást és a „menekülést”. A feltöltött részecskék gyorsan veszítenek energiából ütközések és ionizációk során. Ebben az esetben sugárzás bocsát ki - ez azonban már nem kemény mag, hanem lágyabb, energiája három nagyságrenddel kisebb, de még mindig több mint elegendő az elektronok kiütéséhez az atomokból - nem csak a külső héjakból, hanem általában. minden. Csupasz atommagok rendetlensége, a belőlük leválasztott elektronok és a gramm/köbcentiméter sűrűségű sugárzás (próbáld elképzelni, milyen jól barnulhatsz meg olyan fényben, amely már az alumínium sűrűségét felvette!) – mindez egy pillanattal ezelőtt töltés volt. - valamilyen egyensúlyi állapotba kerül . Egy nagyon fiatal tűzgömbben több tízmillió fokos nagyságrendű hőmérséklet alakul ki.

Tűzgolyó

Úgy tűnik, hogy még a lágy, de fénysebességgel mozgó sugárzásnak is messze kell hagynia azt az anyagot, amelyik létrehozta, de ez nem így van: hideg levegőben a keV energiakvantumok tartománya centiméter. nem egyenes vonalban mozog, hanem a mozgás irányát változtatva, minden interakciónál újra kibocsátva. A kvantum ionizálja a levegőt, szaporodik benne, mint egy pohár vízbe öntött cseresznyelé. Ezt a jelenséget sugárzási diffúziónak nevezik.

A hasadási robbanás befejezése után néhány tíz nanomásodperccel a 100 kt erejű robbanás fiatal tűzgömbjének sugara 3 m, hőmérséklete közel 8 millió kelvin. De 30 mikroszekundum után a sugara 18 m, a hőmérséklet azonban millió fok alá süllyed. A labda felemészti a teret, az eleje mögötti ionizált levegő pedig szinte nem mozdul: a diffúzió során a sugárzás nem tud rá jelentős lendületet átadni. De hatalmas energiát pumpál ebbe a levegőbe, felmelegíti, és amikor a sugárzási energia kiszárad, a forró plazma tágulása miatt a golyó növekedni kezd, belülről felrobbanva az egykor töltés. Kitágulva, mint egy felfújt buborék, a plazmahéj elvékonyodik. A buborékkal ellentétben természetesen semmi sem fújja fel: a belsejében szinte semmi anyag nem maradt, az egész tehetetlenségből repül a középpontból, de 30 mikroszekundummal a robbanás után ennek a repülésnek a sebessége meghaladja a 100 km/s-ot. , és az anyag hidrodinamikai nyomása - több mint 150 000 atm! A héjnak nem szabad túl vékony lenni, szétreped, „hólyagokat” képezve.

Egy vákuumneutroncsőben egy tríciummal telített célpont (katód) 1 és egy 2 anódszerelvény között száz kilovoltos impulzusfeszültséget kapcsolunk. Ha a feszültség maximális, akkor az anód és a katód között deutériumionoknak kell megjelenniük, amit fel kell gyorsítani. Ehhez ionforrást használnak. A 3 anódjára gyújtó impulzust vezetnek, és a kisülés a 4 kerámia deutériummal telített felületén áthaladva deutériumionokat képez. Gyorsulva bombázzák a tríciummal telített célpontot, aminek következtében 17,6 MeV energia szabadul fel, és neutronok és hélium-4 atommagok keletkeznek. Ez a reakció szemcseösszetételben, sőt energiahozamban is megegyezik a fúzióval, a könnyű atommagok fúziós folyamatával. Az 1950-es években sokan így gondolták, de később kiderült, hogy a csőben „lebomlás” történik: vagy proton vagy neutron (amelyből a deutériumion felgyorsul elektromos mező) "elakad" a célmagban (trícium). Ha egy proton elakad, akkor a neutron leszakad és szabaddá válik.

A robbanás erejétől függ, hogy melyik mechanizmus érvényesül a tűzgolyó energiájának a környezetbe történő átvitelére: ha nagy, akkor a sugárzás diffúziója a főszerep, ha kicsi, akkor a plazmabuborék tágulása. Nyilvánvaló, hogy egy köztes eset is lehetséges, amikor mindkét mechanizmus hatékony.

A folyamat új levegőrétegeket fog be, már nincs elég energia az összes elektron eltávolítására az atomokról. Az ionizált réteg és a plazmabuborék töredékeinek energiája kiszárad, már nem tudnak hatalmas tömeget megmozgatni maguk előtt, és érezhetően lelassulnak. De ami a robbanás előtt levegő volt, az megmozdul, elszakad a labdától, egyre több hideg levegőréteget szív el... Megkezdődik a lökéshullám kialakulása.

Lökéshullám és atomgomba

Amikor a lökéshullám elválik a tűzgolyótól, a kibocsátó réteg jellemzői megváltoznak, és a spektrum optikai részében a sugárzási teljesítmény meredeken megnő (ún. első maximum). Továbbá a lumineszcencia folyamatai és a környező levegő átlátszóságának változásai versengenek egymással, ami a második maximum megvalósulásához vezet, amely kevésbé erős, de sokkal hosszabb - olyannyira, hogy a fényenergia kibocsátása nagyobb, mint a levegőben. első maximum.

A robbanás közelében minden elpárolog, el - elolvad, de még tovább, ahol a hőáramlás már nem elegendő az olvadáshoz szilárd anyagok, a talaj, a sziklák, a házak folyadékként folynak, iszonyatos gáznyomás alatt, amely minden erősségi kötést tönkretesz, a szem számára elviselhetetlen ragyogásra hevítve.

Végül a lökéshullám messze terjed a robbanás helyétől, ahol megmarad egy laza és legyengült, de sokszorosára kiterjedt kondenzált felhő, amely a töltés plazmájának legkisebb és nagyon radioaktív porgőzévé változott. a szörnyű órájában közel van egy olyan helyre, ahonnan a lehető legtávolabb kell maradni. A felhő emelkedni kezd. Lehűl, megváltoztatja a színét, „felveszi” a lecsapódott nedvesség fehér sapkáját, amit a föld felszínéről lehulló por követ, és az „atomgombának” nevezett „lábát” alkotja.

neutron iniciáció

A figyelmes olvasók ceruzával a kezükben megbecsülhetik a robbanás során felszabaduló energia mennyiségét. Mialatt az összeállítás mikroszekundum nagyságrendű szuperkritikus állapotba kerül, a neutronok kora pikoszekundum nagyságrendű és a szorzótényező 2-nél kisebb, körülbelül gigajoule energia szabadul fel, ami ekvivalens... 250 kg TNT. És hol vannak a kilo- és megatonnák?

Neutronok - lassú és gyors

Egy nem hasadó anyagban, "lepattanva" az atommagokról, a neutronok energiájuk egy részét adják át nekik, minél nagyobbak, minél könnyebbek (tömegükben közelebb vannak) az atommagok. Mint bent több A neutronokat érintő ütközések annál inkább lelassulnak, és végül elérik termikus egyensúly a környező anyaggal - termizálni (ez ezredmásodperceket vesz igénybe). A termikus neutronok sebessége 2200 m/s (energia 0,025 eV). A neutronok kiszabadulhatnak a moderátorból, a magjai befogják őket, de lassulással jelentősen megnő a magreakciókba való belépés képességük, így a nem „elveszett” neutronok inkább kompenzálják a számcsökkenést.
Tehát, ha egy hasadóanyagú labdát moderátor vesz körül, sok neutron távozik a moderátorból, vagy elnyelődik benne, de lesznek olyanok is, amelyek visszatérnek a labdába („visszatükröződnek”), és energiájuk elvesztésével sokkal nagyobb valószínűséggel okoznak hasadási cselekményeket. Ha a labdát 25 mm vastag berilliumréteg veszi körül, akkor 20 kg U235 megspórolható, és így is elérheti az összeszerelés kritikus állapotát. Az ilyen megtakarítások azonban idővel megtérülnek: a neutronok minden egyes generációjának, mielőtt a hasadást előidézné, először le kell lassítania. Ez a késleltetés csökkenti az egységnyi idő alatt előállított neutrongenerációk számát, ami azt jelenti, hogy az energiafelszabadulás késik. Minél kevesebb a hasadóanyag az összeállításban, annál több moderátorra van szükség a láncreakció kialakulásához, és a hasadás egyre alacsonyabb energiájú neutronokon megy végbe. Abban az esetben, ha a kritikusság csak a termikus neutronokon érhető el, például uránsók jó moderátorban - vízben - készült oldatában, a szerelvények tömege több száz gramm, de az oldat egyszerűen felforr. A felszabaduló gőzbuborékok csökkentik a hasadóanyag átlagos sűrűségét, a láncreakció leáll, és amikor a buborékok elhagyják a folyadékot, megismétlődik a hasadási villanás (ha az edény eltömődött, a gőz széttöri - de ez termikus lesz. robbanás, minden tipikus "nukleáris" jeltől mentes).

A helyzet az, hogy egy szerelvényben a hasadási lánc nem egyetlen neutronnal kezdődik: a szükséges mikroszekundum alatt milliókat injektálnak belőlük a szuperkritikus szerelvénybe. Az első nukleáris töltésekben ehhez izotópforrásokat használtak, amelyek a plutóniumszerelvény belsejében lévő üregben helyezkedtek el: a polónium-210 a kompresszió pillanatában berilliummal kombinálva neutronkibocsátást okozott alfa-részecskéivel. De az összes izotópforrás meglehetősen gyenge (az első amerikai termékben mikroszekundumonként kevesebb mint egymillió neutron keletkezett), és a polónium már nagyon romlandó – mindössze 138 nap alatt felére csökkenti aktivitását. Ezért az izotópokat kevésbé veszélyes (kikapcsolt állapotban nem sugárzó), és ami a legfontosabb, intenzívebben kibocsátó neutroncsövekre cserélték (lásd oldalsáv): neutronok százmilliói születnek néhány mikroszekundum alatt (a kialakuló impulzus időtartama alatt). a cső mellett). De ha nem működik, vagy nem működik a megfelelő időben, akkor az úgynevezett pop, vagy „zilch” következik be - kis teljesítményű hőrobbanás.

Az atombomba olyan lövedék, amely nagy erejű robbanást hoz létre a nukleáris (atomi) energia nagyon gyors felszabadulása következtében.

Hogyan működnek az atombombák

A nukleáris töltés több részre van osztva kritikus méretűre, így mindegyikben nem indulhatott meg a hasadóanyag atomjainak hasadásának önfejlődő, ellenőrizetlen láncreakciója. Ilyen reakció csak akkor következik be, ha a töltés minden részét gyorsan egy egésszé egyesítik. A reakció teljessége és végső soron a robbanás ereje nagymértékben függ az egyes részek megközelítési sebességétől. A töltés nagy sebességű részei közötti kommunikációhoz használhatja a hagyományos robbanóanyagok robbanását. Ha a nukleáris töltés részei sugárirányban vannak elrendezve bizonyos távolságra a középponttól, és a TNT-töltetek kívülre helyezkednek el, akkor lehetséges a hagyományos töltetek robbanása a nukleáris töltés közepe felé irányítva. A nukleáris töltet minden része nemcsak nagy sebességgel egyesül egyetlen egésszé, hanem egy ideig minden oldalról összenyomódik a robbanástermékek hatalmas nyomása miatt, és nem lesz képes azonnal szétválni, amint nukleáris láncreakció kezdődik a töltésben. Ennek eredményeként sokkal nagyobb felosztás következik be, mint ilyen tömörítés nélkül, és ennek következtében a robbanás ereje megnő. A robbanás erejének növelését azonos mennyiségű hasadóanyag mellett egy neutronreflektor is elősegíti (a leghatékonyabb reflektorok a berillium< Be >, grafit, nehéz víz< H3O >). Az első hasadáshoz, amely láncreakciót indítana be, legalább egy neutronra van szükség. A spontán (spontán) maghasadás során megjelenő neutronok hatására nem lehet számolni a láncreakció időben történő megindulásával, mert viszonylag ritkán fordul elő: U-235 esetén - 1 g-onként óránként 1 szétesés. anyagokat. Nagyon kevés neutron is létezik szabad formában a légkörben: S = 1 cm/sq. másodpercenként körülbelül 6 neutron repül el. Emiatt a nukleáris töltetben mesterséges neutronforrást használnak - egyfajta nukleáris detonátor sapkát. Számos, egyszerre induló hasadást is biztosít, így a reakció nukleáris robbanás formájában megy végbe.

Detonációs lehetőségek (ágyúk és robbanásveszélyes rendszerek)

A hasadó töltet felrobbantására két fő séma létezik: ágyú, más néven ballisztikus és robbanóanyag.

Az "ágyúsémát" az első generációs nukleáris fegyverek egyes modelljeiben használták. Az ágyús séma lényege, hogy lőportöltettel egy szubkritikus tömegű hasadóanyag-tömböt ("golyó") egy másik - mozdulatlan - ("cél"-ba) lőnek. A blokkok úgy vannak kialakítva, hogy összekapcsolásukkor össztömegük szuperkritikussá válik.

Ez a robbantási módszer csak urán lőszerben lehetséges, mivel a plutónium két nagyságrenddel magasabb neutronháttérrel rendelkezik, ami drámaian növeli a láncreakció idő előtti kialakulásának valószínűségét a blokkok összekapcsolása előtt. Ez az energia hiányos felszabadulásához vezet (az ún. „fizz”, angolul. Az ágyús séma megvalósításához plutónium lőszerben a töltés részei összekapcsolásának sebességét műszakilag elérhetetlen szintre kell növelni. Ezen túlmenően Az urán jobb, mint a plutónium, ellenáll a mechanikai túlterheléseknek.

robbanékony séma. Ez a detonációs séma magában foglalja a szuperkritikus állapot elérését a hasadóanyagnak a vegyi robbanóanyagok robbanása által létrehozott fókuszált lökéshullámmal történő összenyomásával. A lökéshullám fókuszálására úgynevezett robbanékony lencséket használnak, és a robbanást egyszerre több ponton, precízen hajtják végre. Egy ilyen rendszer létrehozása a robbanóanyagok és a detonációk helymeghatározására egy időben az egyik legnehezebb feladat volt. A konvergáló lökéshullám kialakulását a "gyors" és "lassú" robbanóanyagokból - TATV (triaminotrinitrobenzol) és baratol (trinitrotoluol és bárium-nitrát keveréke), valamint néhány adalékanyag - robbanólencsék használata biztosította.

A nukleáris robbanás területén két kulcsfontosságú területet különböztetnek meg: a központot és az epicentrumot. A robbanás középpontjában az energiafelszabadulás folyamata közvetlenül megy végbe. Az epicentrum ennek a folyamatnak a földre vagy vízfelületre való vetülete. A nukleáris robbanás energiája a földre vetítve szeizmikus remegéshez vezethet, amely jelentős távolságra terjed. Ezek az ütések csak a robbanás helyétől több száz méteres körzetben okoznak kárt a környezetben.

Befolyásoló tényezők

atomfegyverek a következő tényezőkkel rendelkezik:

1. radioaktív fertőzés.
2. Fénykibocsátás.
3. lökéshullám.
4. elektromágneses impulzus.
5. áthatoló sugárzás.

Az atombomba-robbanás következményei minden élőlényre károsak. A hatalmas mennyiségű fény- és hőenergia felszabadulása miatt egy nukleáris lövedék felrobbanását fényes villanás kíséri. Ez a villanás teljesítményét tekintve többszörösen erősebb, mint a napsugarak, így fennáll a veszélye annak, hogy a robbanás helyétől több kilométeres sugarú körben fény- és hősugárzás éri.

Az atomfegyverek másik legveszélyesebb károsító tényezője a robbanás során keletkező sugárzás. Csak egy perccel a robbanás után hat, de maximális áthatoló ereje van.

A lökéshullámnak van a legerősebb pusztító hatása. Szó szerint letöröl mindent, ami az útjába áll a föld színéről. A behatoló sugárzás minden élőlényre veszélyt jelent. Emberben sugárbetegség kialakulását idézi elő. Nos, az elektromágneses impulzus csak a technológiának árt. Összesítve károsító tényezők az atomrobbanás óriási veszélyt jelent.

Első tesztek

Az atombomba története során Amerika mutatta a legnagyobb érdeklődést a létrehozása iránt. 1941 végén az ország vezetése hatalmas összeget és forrást különített el erre az irányra. A projekt menedzsere Robert Oppenheimer volt, akit sokan az atombomba megalkotójaként tartanak számon. Valójában ő volt az első, aki képes volt életre kelteni a tudósok ötletét. Ennek eredményeként 1945. július 16-án az új-mexikói sivatagban megtörtént az első atombomba-teszt. Aztán Amerika úgy döntött, hogy a háború teljes befejezéséhez le kell győznie Japánt - szövetségest náci Németország. A Pentagon gyorsan kiválasztotta az első nukleáris támadások célpontjait, amelyek állítólag az amerikai fegyverek erejét illusztrálják.

1945. augusztus 6-án ledobták Hirosima városára a cinikusan "Baby"-nek nevezett amerikai atombombát. A lövés egyszerűen tökéletesnek bizonyult - a bomba 200 méteres magasságban robbant a földtől, aminek köszönhetően a robbanáshullám félelmetes károkat okozott a városban. A központtól távolabb eső területeken szénkályhákat döntöttek ki, ami súlyos tüzeket okozott.

A fényes villanást hőhullám követte, aminek 4 másodperc alatt sikerült megolvasztania a házak tetején a cserepeket és elégetni a távíróoszlopokat. A hőhullámot lökéshullám követte. A szél, amely körülbelül 800 km/h sebességgel söpört végig a városon, mindent lerombolt, ami útjába került. A robbanás előtt a városban található 76 000 épületből körülbelül 70 000 teljesen megsemmisült.A robbanás után néhány perccel esni kezdett az égből az eső, melynek nagy cseppjei feketék voltak. Az eső azért esett, mert a légkör hideg rétegeiben hatalmas mennyiségű, gőzből és hamuból álló kondenzátum képződött.

Azok az emberek, akiket a robbanás helyétől számított 800 méteres körzetben eltalált a tűzgolyó, porrá változtak. Akik kicsit távolabb voltak a robbanástól, azoknak megégett a bőrük, aminek a maradványait leszakította a lökéshullám. A fekete radioaktív eső gyógyíthatatlan égési sérüléseket hagyott a túlélők bőrén. Azokon, akiknek csodával határos módon sikerült megszökniük, hamarosan a sugárbetegség jelei mutatkoztak: hányinger, láz és gyengeség.

Három nappal Hirosima bombázása után Amerika megtámadta egy másik japán várost - Nagaszakit. A második robbanásnak ugyanolyan káros hatásai voltak, mint az elsőnek.

Két atombomba pillanatok alatt több százezer embert ölt meg. A lökéshullám gyakorlatilag letörölte Hirosimát a föld színéről. A helyi lakosok több mint fele (mintegy 240 ezer ember) azonnal belehalt sérüléseibe. Nagaszaki városában mintegy 73 ezren haltak meg a robbanásban. A túlélők közül sokan súlyos sugárzásnak voltak kitéve, ami meddőséget, sugárbetegséget és rákot okozott. Ennek eredményeként a túlélők egy része szörnyű kínok között halt meg. Az atombomba Hirosimában és Nagaszakiban történő alkalmazása szemléltette e fegyverek szörnyű erejét.

Te és én már tudjuk, hogy ki találta fel az atombombát, hogyan működik, és milyen következményekkel járhat. Most megtudjuk, hogyan volt a helyzet az atomfegyverekkel a Szovjetunióban.

A japán városok bombázása után I. V. Sztálin rájött, hogy a szovjet atombomba létrehozása nemzetbiztonsági kérdés. 1945. augusztus 20-án a Szovjetunióban létrehozták az atomenergiával foglalkozó bizottságot L. Beria vezetésével.

Érdemes megjegyezni, hogy a Szovjetunióban 1918 óta végeznek ilyen irányú munkát, és 1938-ban a Tudományos Akadémián külön bizottságot hoztak létre az atommaggal kapcsolatban. A második világháború kitörésével minden ilyen irányú munka lefagyott.

1943-ban a szovjet hírszerző tisztek átadták Angliából a lezárt anyagokat tudományos dolgozatok az atomenergia területén. Ezek az anyagok szemléltették, hogy a külföldi tudósok atombomba létrehozásával kapcsolatos munkája komoly előrehaladást mutat. Ugyanakkor az amerikai lakosok elősegítették a megbízható szovjet ügynökök bejutását az Egyesült Államok nukleáris kutatásának fő központjaiba. Az ügynökök információkat továbbítottak az új fejleményekről a szovjet tudósoknak és mérnököknek.

Műszaki feladat

Amikor 1945-ben a szovjet atombomba létrehozásának kérdése szinte prioritássá vált, a projekt egyik vezetője, Yu. Khariton tervet készített a lövedék két változatának kifejlesztésére. 1946. június 1-jén a tervet a felső vezetés aláírta.

A feladatnak megfelelően a tervezőknek egy RDS-t (Special Jet Engine) kellett megépíteniük két modellből:

1. RDS-1. Plutónium töltetű bomba, amelyet gömbsűrítéssel robbantanak fel. A készüléket az amerikaiaktól kölcsönözték.
2. RDS-2. Egy ágyúbomba, amelyben két urántöltet fut össze az ágyúcsőben, mielőtt elérné a kritikus tömeget.

A hírhedt RDS történetében a leggyakoribb, bár humoros megfogalmazás az „Oroszország maga csinálja” kifejezés volt. Yu. Khariton helyettese, K. Shchelkin találta fel. Ez a kifejezés nagyon pontosan átadja a mű lényegét, legalábbis az RDS-2 esetében.

Amikor Amerika megtudta, hogy a Szovjetunió birtokában van az atomfegyverek létrehozásának titka, lelkesedett a megelőző háború mielőbbi eszkalálására. 1949 nyarán jelent meg a trójai terv, mely szerint 1950. január 1-jén tervezték elindítani verekedés a Szovjetunió ellen. Ezután a támadás időpontját 1957 elejére helyezték át, de azzal a feltétellel, hogy az összes NATO-ország csatlakozik hozzá.

Tesztek

Amikor hírszerzési csatornákon keresztül információ érkezett a Szovjetunióhoz Amerika terveiről, a szovjet tudósok munkája jelentősen felgyorsult. A nyugati szakértők úgy vélték, hogy a Szovjetunióban atomfegyvereket legkorábban 1954-1955-ben hoznak létre. Valójában a Szovjetunió első atombombáját már 1949 augusztusában tesztelték. Augusztus 29-én a szemipalatyinszki gyakorlópályán felrobbantották az RDS-1 eszközt. Létrehozásában tudósok nagy csapata vett részt, Kurchatov Igor Vasziljevics vezetésével. A töltet tervezése az amerikaioké volt, az elektronikai berendezést pedig a semmiből hozták létre. A Szovjetunió első atombombája 22 kt erejével robbant fel.

A megtorló csapás valószínűsége miatt meghiúsult a trójai terv, amely 70 szovjet város elleni atomtámadást tartalmazott. A szemipalatyinszki tesztek az atomfegyverek birtoklására vonatkozó amerikai monopólium végét jelentették. Igor Vasziljevics Kurchatov találmánya teljesen megsemmisítette Amerika és a NATO katonai terveit, és megakadályozta egy újabb világháború kialakulását. Így kezdődött a béke korszaka a Földön, amely az abszolút megsemmisülés veszélye alatt áll.

A világ "nukleáris klubja".

A mai napig nemcsak Amerikának és Oroszországnak van nukleáris fegyvere, hanem számos más államnak is. Az ilyen fegyverekkel rendelkező országok csoportját feltételesen "nukleáris klubnak" nevezik.

Magába foglalja:

1. Amerika (1945 óta).
2. Szovjetunió, most pedig Oroszország (1949 óta).
3. Anglia (1952 óta).
4. Franciaország (1960 óta).
5. Kína (1964 óta).
6. India (1974 óta).
7. Pakisztán (1998 óta).
8. Korea (2006 óta).

Izraelnek is van nukleáris fegyvere, bár az ország vezetése nem hajlandó kommentálni ezek jelenlétét. Ezenkívül a NATO-országok (Olaszország, Németország, Törökország, Belgium, Hollandia, Kanada) és szövetségesei (Japán, Dél-Korea, a hivatalos tagadás ellenére) amerikai atomfegyver.

Ukrajna, Fehéroroszország és Kazahsztán, amelyek birtokolták a Szovjetunió nukleáris fegyvereinek egy részét, az Unió összeomlása után bombáikat Oroszországnak szállították. Ő lett a Szovjetunió nukleáris arzenáljának egyetlen örököse.

Következtetés

Ma megtudtuk, ki találta fel az atombombát és mi az. A fentieket összegezve megállapítható, hogy ma az atomfegyverek a globális politika legerősebb eszközei, amelyek szilárdan beágyazódnak az országok közötti kapcsolatokba. Egyrészt hatékony elrettentő, másrészt meggyőző érv a katonai konfrontáció megakadályozása és megerősítése mellett. békés kapcsolatokatállamok között. Az atomfegyverek egy egész korszak szimbóluma, amely különösen körültekintő kezelést igényel.

Az atom világa annyira fantasztikus, hogy megértéséhez gyökeresen meg kell szakítani a megszokott tér- és időfogalmakat. Az atomok olyan kicsik, hogy ha egy vízcseppet a Föld méretére lehetne növelni, abban a cseppben minden atom kisebb lenne, mint egy narancs. Valójában egy csepp víz 6000 milliárd (60000000000000000000000) hidrogén- és oxigénatomból áll. És mégis, mikroszkopikus mérete ellenére az atom szerkezete bizonyos mértékig hasonló a miénk szerkezetéhez Naprendszer. Felfoghatatlanul kicsi középpontjában, amelynek sugara a centiméter egy trilliod része alatt van, egy viszonylag hatalmas "nap" - az atommag.

Az atomi "nap" körül apró "bolygók" - elektronok - keringenek. Az atommag az Univerzum két fő építőeleméből áll - protonokból és neutronokból (egyesítő nevük van - nukleonok). Egy elektron és egy proton töltött részecskék, és a töltés mértéke mindegyikben teljesen azonos, de a töltések előjelben különböznek: a proton mindig pozitív töltésű, az elektron pedig mindig negatív. A neutron nem hordoz elektromos töltésés ezért nagyon nagy permeabilitása van.

Az atomi mérési skálán a proton és a neutron tömegét egységnek vesszük. Ezért bármely kémiai elem atomtömege a magjában található protonok és neutronok számától függ. Például egy hidrogénatom, amelynek magja csak egy protonból áll, rendelkezik atomtömeg egyenlő 1. A két protonból és két neutronból álló maggal rendelkező hélium atom atomtömege 4.

Ugyanazon elem atommagjai mindig ugyanannyi protont tartalmaznak, de a neutronok száma eltérő lehet. Azokat az atomokat, amelyek atommagjai azonos számú protonnal rendelkeznek, de a neutronok számában különböznek, és ugyanazon elem fajtáihoz kapcsolódnak, izotópoknak nevezzük. Az egymástól való megkülönböztetés érdekében az elem szimbólumához számot rendelünk, egyenlő az összeggel egy adott izotóp magjában lévő összes részecskéből.

Felmerülhet a kérdés: miért nem esik szét az atommag? Hiszen a benne lévő protonok azonos töltésű, elektromosan töltött részecskék, amelyeknek nagy erővel kell taszítaniuk egymást. Ez azzal magyarázható, hogy az atommag belsejében úgynevezett intranukleáris erők is működnek, amelyek az atommag részecskéit egymáshoz vonzzák. Ezek az erők kompenzálják a protonok taszító erőit, és nem engedik, hogy az atommag spontán szétrepüljön.

Az intranukleáris erők nagyon erősek, de csak nagyon közelről hatnak. Ezért a nehéz elemek magjai, amelyek több száz nukleonból állnak, instabilnak bizonyulnak. Az atommag részecskéi itt (az atommag térfogatán belül) állandó mozgásban vannak, és ha hozzáadunk még némi energiát hozzájuk, le tudják győzni a belső erőket - az atommag részekre oszlik. Ennek a többletenergiának a mennyiségét gerjesztési energiának nevezzük. A nehéz elemek izotópjai között vannak olyanok, amelyek úgy tűnik, az önbomlás szélén állnak. Csak egy kis "lökés" elég, például egy egyszerű ütés a neutron magjában (és még csak nem is kell nagy sebességre gyorsítani), hogy a maghasadási reakció elinduljon. Néhány ilyen „hasadó” izotóp később mesterségesen készült. A természetben csak egy ilyen izotóp létezik - ez az urán-235.

Az Uránuszt 1783-ban fedezte fel Klaproth, aki izolálta az uránszurokról, és a nemrég felfedezett Uránusz bolygóról nevezte el. Mint később kiderült, valójában nem maga az urán, hanem annak oxidja. Tiszta uránt, ezüstös-fehér fémet kaptak
csak 1842-ben Peligot. Új elem nem rendelkezett semmilyen figyelemre méltó tulajdonsággal, és csak 1896-ban hívta fel magára a figyelmet, amikor Becquerel felfedezte az uránsók radioaktivitásának jelenségét. Ezt követően az urán tárgy lett tudományos kutatásés kísérletek, de praktikus alkalmazás még mindig nem volt.

Amikor a 20. század első harmadában a fizikusok számára többé-kevésbé világossá vált az atommag szerkezete, mindenekelőtt az alkimisták régi álmát próbálták megvalósítani - megpróbálták egyik kémiai elemet a másikká alakítani. 1934-ben a francia kutatók, Frederic és Irene Joliot-Curie házastársak a következő kísérletről számoltak be a Francia Tudományos Akadémiának: amikor az alumíniumlemezeket alfa-részecskékkel (a hélium atommagjaival) bombázták, az alumíniumatomok foszforatomokká változtak. , de nem közönséges, hanem radioaktív, ami viszont a szilícium stabil izotópjává alakult át. Így az alumíniumatom egy protont és két neutront hozzáadva nehezebb szilícium atommá alakult.

Ez a tapasztalat vezetett arra a gondolatra, hogy ha a természetben létező legnehezebb elem, az urán atommagját neutronokkal „burkolják”, akkor olyan elemet kaphatunk, amely természetes körülmények között nem létezik. 1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann német kémikusok általánosságban megismételték Joliot-Curie házastársak tapasztalatait, amikor alumínium helyett uránt vettek. A kísérlet eredménye egyáltalán nem az volt, amit vártak - az uránnál nagyobb tömegszámú új szupernehéz elem helyett Hahn és Strassmann könnyű elemeket kapott a középső részből periodikus rendszer: bárium, kripton, bróm és néhány más. Maguk a kísérletezők nem tudták megmagyarázni a megfigyelt jelenséget. Lisa Meitner fizikus, akinek Hahn beszámolt nehézségeiről, csak a következő évben talált megfelelő magyarázatot a megfigyelt jelenségre, ami azt sugallja, hogy amikor az uránt neutronokkal bombázták, az atommag kettészakadt (hasadt). Ebben az esetben könnyebb elemek magjait kellett volna kialakítani (innen vették a báriumot, kriptont és egyéb anyagokat), valamint 2-3 szabad neutronnak ki kellett volna szabadulnia. A további kutatások lehetővé tették, hogy részletesen tisztázzák a történések képét.

A természetes urán három, 238, 234 és 235 tömegű izotóp keverékéből áll. Az urán fő mennyisége a 238-as izotóp, amelynek magja 92 protonból és 146 neutronból áll. Az urán-235 a természetes uránnak csak 1/140-e (0,7%-a (magjában 92 proton és 143 neutron van), az urán-234 (92 proton, 142 neutron) pedig csak 1/17500-a az urán teljes tömegének ( 0 006% Ezen izotópok közül a legkevésbé stabil az urán-235.

Atomjainak magjai időről időre spontán részekre bomlanak, aminek következtében a periodikus rendszer könnyebb elemei keletkeznek. A folyamatot két vagy három szabad neutron felszabadulása kíséri, amelyek óriási sebességgel - körülbelül 10 ezer km / s - rohannak (ezeket gyors neutronoknak nevezik). Ezek a neutronok más uránmagokat is elérhetnek, nukleáris reakciókat okozva. Ebben az esetben minden izotóp másként viselkedik. Az urán-238 atommagok a legtöbb esetben egyszerűen befogják ezeket a neutronokat minden további átalakítás nélkül. De ötből körülbelül egy esetben, amikor egy gyors neutron ütközik a 238-as izotóp magjával, furcsa nukleáris reakció játszódik le: az urán-238 neutronok egyike elektront bocsát ki, amely protonná, azaz uránizotóppal alakul. többé válik
a nehéz elem a neptunium-239 (93 proton + 146 neutron). De a neptunium instabil - néhány perc múlva az egyik neutronja elektront bocsát ki, amely protonná alakul, majd a neptunium izotóp a periódusos rendszer következő elemévé - plutónium-239 - (94 proton + 145 neutron) alakul. Ha egy neutron belép az instabil urán-235 magjába, akkor azonnal megtörténik a hasadás - az atomok két vagy három neutron kibocsátásával bomlanak le. Nyilvánvaló, hogy a természetes uránban, amelynek atomjainak többsége a 238-as izotóphoz tartozik, ennek a reakciónak nincsenek látható következményei – végül az összes szabad neutront ez az izotóp elnyeli.

De mi van, ha elképzelünk egy meglehetősen masszív urándarabot, amely teljes egészében a 235-ös izotópból áll?

Itt másképp fog lezajlani a folyamat: több atommag hasadása során felszabaduló neutronok a szomszédos atommagokba hullva okozzák azok hasadását. Ennek eredményeként a neutronok új része szabadul fel, amely a következő atommagokat hasítja fel. Kedvező körülmények között ez a reakció lavinaszerűen megy végbe, és láncreakciónak nevezik. Néhány bombázó részecske elegendő lehet az indításhoz.

Valóban, csak 100 neutron bombázza az urán-235-öt. 100 uránmagot hasítanak fel. Ebben az esetben a második generációból 250 új neutron szabadul fel (hasadásonként átlagosan 2,5). A második generáció neutronjai már 250 hasadást produkálnak, amelynél 625 neutron szabadul fel. A következő generációban 1562, majd 3906, majd 9670, és így tovább. A felosztások száma korlátlanul növekszik, ha a folyamatot nem állítják le.

A valóságban azonban a neutronoknak csak jelentéktelen része kerül az atommagokba. A többiek, akik gyorsan rohannak közöttük, a környező térbe kerülnek. Önfenntartó láncreakció csak kellően nagy mennyiségű urán-235-ben jöhet létre, amely állítólag kritikus tömegű. (Ez a tömeg normál körülmények között 50 kg.) Fontos megjegyezni, hogy az egyes magok hasadása hatalmas mennyiségű energia felszabadulásával jár, ami körülbelül 300 milliószor több, mint a hasadásra fordított energia. ! (A számítások szerint 1 kg urán-235 teljes hasadásakor ugyanannyi hő szabadul fel, mint 3 ezer tonna szén elégetésekor.)

Ez a pillanatok alatt felszabaduló kolosszális energiahullám szörnyű erő robbanásaként nyilvánul meg, és az atomfegyverek működésének hátterében áll. De ahhoz, hogy ez a fegyver valósággá váljon, szükséges, hogy a töltet ne természetes uránból álljon, hanem egy ritka izotópból - 235-ből (az ilyen uránt dúsítottnak nevezik). Később kiderült, hogy a tiszta plutónium is hasadóanyag, és urán-235 helyett atomtöltésben is használható.

Mindezeket a fontos felfedezéseket a második világháború előestéjén tették. Hamarosan Németországban és más országokban titkos munka kezdődött egy atombomba létrehozásán. Az Egyesült Államokban 1941-ben foglalkoztak ezzel a problémával. Az egész műegyüttes a "Manhattan Project" nevet kapta.

A projekt adminisztratív vezetését Groves tábornok, a tudományos vezetést Robert Oppenheimer professzor, a Kaliforniai Egyetem professzora végezte. Mindketten tisztában voltak az előttük álló feladat óriási összetettségével. Ezért Oppenheimer első gondja egy rendkívül intelligens tudományos csapat toborzása volt. Abban az időben sok fizikus volt az Egyesült Államokban, aki emigrált náci Németország. Nem volt könnyű bevonni őket egykori hazájuk ellen irányuló fegyverek megalkotásába. Oppenheimer mindenkivel személyesen beszélt, kihasználva bája teljes erejét. Hamarosan sikerült összegyűjtenie a teoretikusok egy kis csoportját, akiket tréfásan "világítóknak" nevezett. Valójában a fizika és a kémia akkori legnagyobb szakemberei voltak benne. (Köztük 13 díjazott Nóbel díj, köztük Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Rajtuk kívül még sok más, különféle profilú szakember volt jelen.

Az Egyesült Államok kormánya nem fukarkodott a költekezéssel, és a munka kezdettől fogva grandiózus terjedelmet öltött. 1942-ben Los Alamosban megalapították a világ legnagyobb kutatólaboratóriumát. Ennek a tudományos városnak a lakossága hamarosan elérte a 9 ezer főt. A tudósok összetétele szerint, hatókör tudományos kísérletek, a Los Alamos Laboratórium munkájában résztvevő szakemberek és dolgozók száma páratlan volt a világtörténelemben. A "Manhattan Project"-nek saját rendőrsége, kémelhárítása, kommunikációs rendszere, raktárai, falvai, gyárai, laboratóriumai, saját kolosszális költségvetése volt.

A projekt fő célja az volt, hogy elegendő hasadóanyagot szerezzenek több atombomba létrehozásához. Az urán-235 mellett, mint már említettük, a plutónium-239 mesterséges elem szolgálhat a bomba töltetéül, vagyis a bomba urán vagy plutónium lehet.

Grovesés Oppenheimer egyetértettek abban, hogy a munkát egyidejűleg két irányban kell végezni, mivel lehetetlen előre eldönteni, melyikük lesz ígéretesebb. Mindkét módszer alapvetően különbözött egymástól: az urán-235 felhalmozását úgy kellett végrehajtani, hogy elválasztják a természetes urán zömétől, plutóniumhoz pedig csak szabályozott nukleáris reakció eredményeként, az urán-238-as besugárzással lehetett előállítani. neutronok. Mindkét út szokatlanul nehéznek tűnt, és nem ígért könnyű megoldásokat.

Valóban, hogyan lehet egymástól elválasztani két izotópot, amelyek csak kismértékben különböznek egymástól, és kémiailag pontosan ugyanúgy viselkednek? Sem a tudomány, sem a technológia nem szembesült még ilyen problémával. A plutónium előállítása is nagyon problémásnak tűnt eleinte. Ezt megelőzően a nukleáris átalakulások teljes tapasztalata több laboratóriumi kísérletre redukálódott. Most el kellett sajátítani kilogramm plutónium ipari méretekben történő előállítását, ki kellett fejleszteni és létrehozni egy speciális létesítményt - egy nukleáris reaktort, és megtanulni, hogyan kell ellenőrizni a nukleáris reakció lefolyását.

És itt-ott bonyolult problémák egész komplexumát kellett megoldani. Ezért a "Manhattan Project" több alprojektből állt, amelyeket kiemelkedő tudósok vezettek. Oppenheimer maga volt a Los Alamos Science Laboratory vezetője. Lawrence a Kaliforniai Egyetem Sugárzási Laboratóriumának vezetője volt. Fermi kutatást vezetett a Chicagói Egyetemen egy atomreaktor létrehozásával kapcsolatban.

Kezdetben a legfontosabb probléma az urán beszerzése volt. A háború előtt ennek a fémnek nem volt haszna. Most, amikor azonnal nagy mennyiségben kellett, kiderült, hogy nincs ipari módon a termelése.

A Westinghouse cég vállalta a fejlesztést és gyorsan sikereket ért el. Az urángyanta (ilyen formában előfordul az urán a természetben) tisztítása és urán-oxid kinyerése után tetrafluoriddá (UF4) alakult, amelyből elektrolízissel fémuránt izoláltak. Ha 1941 végén még csak néhány gramm fémurán állt az amerikai tudósok rendelkezésére, akkor már 1942 novemberében ipari termelése a Westinghouse-i üzemekben elérte a havi 6000 fontot.

Ezzel egy időben egy atomreaktor létrehozásán is dolgoztak. A plutónium előállítási folyamat tulajdonképpen az uránrudak neutronos besugárzására redukálódott, aminek következtében az urán-238 egy részének plutóniummá kellett alakulnia. A neutronforrások ebben az esetben a hasadó urán-235 atomok lehetnek, amelyek elegendő mennyiségben vannak szétszórva az urán-238 atomok között. De a neutronok állandó szaporodásának fenntartásához meg kellett kezdeni az urán-235 atomok hasadási láncreakcióját. Mindeközben, mint már említettük, minden urán-235 atomra 140 urán-238 atom jutott. Nyilvánvaló, hogy a minden irányba repülő neutronok sokkal nagyobb valószínűséggel találkoztak velük útjuk során. Azaz kiderült, hogy hatalmas számú felszabadult neutront a fő izotóp hiába nyel el. Nyilvánvaló, hogy ilyen körülmények között a láncreakció nem mehet végbe. Hogyan legyen?

Eleinte úgy tűnt, hogy két izotóp szétválasztása nélkül a reaktor működése általában lehetetlen, de egy fontos körülmény hamar kiderült: kiderült, hogy az urán-235 és az urán-238 különböző energiájú neutronokra érzékeny. Lehetőség van egy urán-235 atommag felosztására egy viszonylag alacsony energiájú, körülbelül 22 m/s sebességű neutronnal. Az ilyen lassú neutronokat nem fogják be az urán-238 atommagok – ehhez másodpercenként több százezer méter nagyságrendű sebességgel kell rendelkezniük. Más szóval, az urán-238 nem képes megakadályozni az urán-235-ben láncreakció beindulását és előrehaladását, amelyet a neutronok rendkívül alacsony sebességre lassítottak - legfeljebb 22 m/s. Ezt a jelenséget Fermi olasz fizikus fedezte fel, aki 1938 óta élt az Egyesült Államokban, és felügyelte az első reaktor létrehozását itt. Fermi úgy döntött, hogy grafitot használ neutronmoderátorként. Számításai szerint az urán-235-ből kibocsátott neutronoknak 40 cm-es grafitrétegen áthaladva 22 m/s-ra kellett volna csökkenteniük a sebességüket, és önfenntartó láncreakciót kellett volna elindítaniuk az urán-235-ben.

Az úgynevezett "nehéz" víz további moderátorként szolgálhat. Mivel az ezt alkotó hidrogénatomok méretükben és tömegükben nagyon közel állnak a neutronokhoz, a legjobban lelassíthatják őket. (Körülbelül ugyanaz történik a gyors neutronokkal, mint a golyókkal: ha egy kis golyó nagyot talál, akkor szinte sebességvesztés nélkül visszagurul, de amikor egy kis labdával találkozik, energiájának jelentős részét átadja neki - mint ahogy a neutron rugalmas ütközésben a nehéz atommagról csak kismértékben lelassul, és amikor a hidrogénatom atommagjaival ütközik, nagyon gyorsan elveszíti minden energiáját.) közönséges víz nem alkalmas mérséklésre, mivel hidrogénje hajlamos a neutronok elnyelésére. Ezért kell erre a célra a deutériumot használni, amely a "nehéz" víz része.

1942 elején Fermi vezetésével megkezdődött az első atomreaktor építése a Chicago Stadion nyugati lelátója alatti teniszpályán. Minden munkát maguk a tudósok végeztek. A reakció az egyetlen módon szabályozható - a láncreakcióban részt vevő neutronok számának beállításával. Fermi ezt olyan anyagokból, például bórból és kadmiumból készült pálcákkal képzelte el, amelyek erősen elnyelik a neutronokat. Moderátorként grafittégla szolgált, amelyből a fizikusok 3 m magas és 1,2 m széles oszlopokat állítottak fel, amelyek közé urán-oxiddal téglalap alakú blokkokat helyeztek el. A teljes szerkezetbe körülbelül 46 tonna urán-oxid és 385 tonna grafit került. A reakció lassítására a reaktorba bevezetett kadmium- és bórrudak szolgáltak.

Ha ez nem lenne elég, akkor a reaktor felett elhelyezett emelvényen két tudós állt, akiknek vödrjei voltak, amelyeket kadmiumsó-oldattal töltöttek meg – a reaktorra kellett volna önteni, ha a reakció kicsúszik az irányítás alól. Szerencsére erre nem volt szükség. 1942. december 2-án Fermi elrendelte az összes vezérlőrudak meghosszabbítását, és megkezdődött a kísérlet. Négy perccel később a neutronszámlálók egyre hangosabban kezdtek kattogni. A neutronfluxus intenzitása minden perccel nagyobb lett. Ez azt jelezte, hogy láncreakció megy végbe a reaktorban. 28 percig ment. Ekkor Fermi jelzett, és a leeresztett rudak leállították a folyamatot. Így az ember először szabadította fel az atommag energiáját, és bebizonyította, hogy tetszés szerint tudja irányítani azt. Most már nem volt kétséges afelől, hogy az atomfegyverek léteznek.

1943-ban a Fermi reaktort leszerelték és az Aragóniai Nemzeti Laboratóriumba szállították (50 km-re Chicagótól). Itt hamarosan újabb atomreaktort építettek, amelyben nehézvizet használtak moderátorként. Egy hengeres alumíniumtartályból állt, amely 6,5 tonna nehézvizet tartalmazott, amelybe 120 alumínium köpenybe zárt fémuránrudat helyeztek függőlegesen. A hét vezérlőrúd kadmiumból készült. A tartály körül egy grafit reflektor, majd egy ólom- és kadmiumötvözetből készült képernyő. A teljes szerkezetet mintegy 2,5 m falvastagságú betonhéjba zárták.

Ezekkel a kísérleti reaktorokkal végzett kísérletek megerősítették a lehetőséget ipari termelés plutónium.

A "Manhattan Project" fő központja hamarosan a Tennessee folyó völgyében fekvő Oak Ridge városa lett, amelynek lakossága néhány hónap alatt 79 ezerre nőtt. Itt rövid időn belül megépült az első dúsított uránt gyártó üzem. Közvetlenül 1943-ban elindítottak egy ipari reaktort, amely plutóniumot termelt. 1944 februárjában naponta mintegy 300 kg uránt vontak ki belőle, aminek a felszínéről kémiai elválasztással plutóniumot nyertek. (Ehhez a plutóniumot először feloldották, majd kicsapták.) A tisztított uránt ezután ismét visszahelyezték a reaktorba. Ugyanebben az évben a Columbia folyó déli partján fekvő kopár, kietlen sivatagban megkezdődött a hatalmas Hanford-gyár építése. Három nagy teljesítményű atomreaktor volt itt, amelyek naponta több száz gramm plutóniumot adnak le.

Ezzel párhuzamosan javában folyt a kutatás az urándúsítás ipari eljárásának kidolgozására.

Figyelembe véve különböző változatok, Groves és Oppenheimer úgy döntött, hogy két módszerre összpontosít: a gázdiffúzióra és az elektromágnesesre.

A gázdiffúziós módszer egy Graham-törvényként ismert elven alapult (elsőként Thomas Graham skót kémikus fogalmazta meg 1829-ben, és 1896-ban fejlesztette ki. angol fizikus Reilly). Ennek a törvénynek megfelelően, ha két gázt, amelyek közül az egyik könnyebb, mint a másik, egy elhanyagolhatóan kis nyílású szűrőn keresztül vezetünk át, akkor kicsivel több könnyű gáz megy át rajta, mint nehéz gáz. 1942 novemberében Urey és Dunning a Columbia Egyetemen létrehoztak egy gázdiffúziós módszert az uránizotópok elválasztására a Reilly módszer alapján.

Mivel a természetes urán szilárd anyag, először urán-fluoriddá (UF6) alakították át. Ezt a gázt ezután mikroszkopikus - ezredmilliméteres nagyságrendű - lyukakon vezették át a szűrőszeptumban.

Mivel a gázok móltömegének különbsége nagyon kicsi volt, a terelőlemez mögött az urán-235-tartalom csak 1,0002-szeresére nőtt.

Az urán-235 mennyiségének további növelése érdekében a kapott keveréket ismét egy partíción vezetik át, és az urán mennyiségét ismét 1,0002-szeresére növelik. Így ahhoz, hogy az urán-235-tartalom 99%-ra emelkedjen, a gázt 4000 szűrőn kellett átvezetni. Ez egy hatalmas gázdiffúziós üzemben történt Oak Ridge-ben.

1940-ben Ernst Lawrence vezetésével a Kaliforniai Egyetemen megkezdődtek az uránizotópok elektromágneses módszerrel történő szétválasztásának kutatásai. Olyan fizikai folyamatokat kellett találni, amelyek lehetővé teszik az izotópok szétválasztását a tömegkülönbség alapján. Lawrence kísérletet tett az izotópok szétválasztására a tömegspektrográf elvével - egy olyan műszerrel, amely meghatározza az atomok tömegét.

Működésének elve a következő volt: az előionizált atomokat elektromos térrel felgyorsították, majd mágneses téren átvezették, amelyben a tér irányára merőleges síkban elhelyezkedő köröket írtak le. Mivel ezeknek a pályáknak a sugarai arányosak voltak a tömeggel, a könnyű ionok kisebb sugarú körökre kerültek, mint a nehéz ionok. Ha csapdákat helyeztek el az atomok útja mentén, akkor így lehetséges volt a különböző izotópok külön-külön gyűjtése.

Ez volt a módszer. Laboratóriumi körülmények között jó eredményeket adott. De rendkívül nehéznek bizonyult egy olyan üzem építése, amelyben ipari méretekben lehetett izotópleválasztást végezni. Lawrence-nek azonban végül sikerült legyőznie minden nehézséget. Erőfeszítésének eredménye a calutron megjelenése volt, amelyet egy óriási üzembe telepítettek Oak Ridge-ben.

Ez az elektromágneses üzem 1943-ban épült, és a Manhattan Project talán legdrágább ötletének bizonyult. Lawrence módszeréhez nagyszámú bonyolult, még ki nem fejlesztett eszközre volt szükség, amelyek nagyfeszültségű, nagy vákuum és erős mágneses mezők. A költségek óriásiak voltak. A Calutronnak volt egy óriási elektromágnese, amelynek hossza elérte a 75 métert és körülbelül 4000 tonnát nyomott.

Több ezer tonna ezüsthuzal került ennek az elektromágnesnek a tekercsébe.

A teljes munka (nem számítva a 300 millió dollár értékű ezüst költségét, amelyet az Államkincstár csak ideiglenesen biztosított) 400 millió dollárba került. Csak a calutron által elköltött áramért 10 milliót fizetett a Honvédelmi Minisztérium. Az Oak Ridge-i gyár berendezéseinek nagy része méretében és pontosságában felülmúlta a területen valaha kifejlesztett eszközöket.

De mindezek a kiadások nem voltak hiábavalók. Összesen körülbelül 2 milliárd dollárt költöttek el, az amerikai tudósok 1944-re egyedülálló technológiát hoztak létre az urándúsításra és a plutónium előállítására. Eközben a Los Alamos Laboratóriumban magának a bombának a tervezésén dolgoztak. Működésének elve általánosságban sokáig világos volt: a hasadóanyagnak (plutónium vagy urán-235) a robbanás pillanatában kritikus állapotba kellett volna kerülni (a láncreakció bekövetkezéséhez a töltésnek még a kritikusnál is észrevehetően nagyobbnak kell lennie) és neutronsugárral be kell sugározni, ami egy láncreakció beindulását vonja maga után.

Számítások szerint a töltet kritikus tömege meghaladta az 50 kilogrammot, de ez jelentősen csökkenthető. Általában a kritikus tömeg nagyságát több tényező is erősen befolyásolja. Minél nagyobb a töltés felülete, annál több neutron bocsát ki haszontalanul a környező térbe. legkisebb terület a felületnek gömbje van. Következésképpen a gömbi töltéseknek van a legkisebb kritikus tömegük, ha más tényezők azonosak. Ezenkívül a kritikus tömeg értéke a hasadóanyagok tisztaságától és típusától is függ. Ez fordítottan arányos ennek az anyagnak a sűrűségének négyzetével, ami lehetővé teszi például a sűrűség megkétszerezésével a kritikus tömeg négyszeres csökkentését. A szükséges szubkritikussági fokot például a nukleáris töltetet körülvevő gömbhéj formájában készített hagyományos robbanótöltet robbanása következtében a hasadóanyag tömörítésével érhetjük el. A kritikus tömeg úgy is csökkenthető, ha a töltést a neutronokat jól visszaverő képernyővel veszi körül. Ilyen szitaként ólom, berillium, volfrám, természetes urán, vas és sok más használható.

Az atombomba egyik lehetséges konstrukciója két urándarabból áll, amelyek kombinálva a kritikusnál nagyobb tömeget alkotnak. Bombarobbanás előidézéséhez a lehető leggyorsabban össze kell hozni őket. A második módszer egy befelé konvergáló robbanás alkalmazásán alapul. Ebben az esetben a hagyományos robbanóanyagból származó gázok áramlását a benne elhelyezkedő hasadóanyagra irányították, és azt addig préselték, amíg el nem érte a kritikus tömeget. A töltés összekapcsolása és intenzív besugárzása neutronokkal, mint már említettük, láncreakciót vált ki, melynek eredményeként az első másodpercben a hőmérséklet 1 millió fokra emelkedik. Ezalatt a kritikus tömegnek csak körülbelül 5%-a sikerült elkülönülnie. A töltet többi része a korai bombatervekben elpárolgott anélkül
bármi jó.

A történelem első atombombáját (a "Trinity" nevet kapta) 1945 nyarán állították össze. És 1945. június 16-án, az alamogordoi sivatagban (Új-Mexikó) található nukleáris kísérleti helyszínen készült az első a Földön. atomrobbanás. A bombát a kísérleti helyszín közepén helyezték el egy 30 méteres acéltorony tetején. Körülötte nagy távolságra felvevőberendezéseket helyeztek el. 9 km-en megfigyelőhely volt, 16 km-en pedig parancsnoki állomás. Az atomrobbanás óriási benyomást tett ennek az eseménynek minden szemtanújára. A szemtanúk leírása szerint az volt az érzés, hogy sok nap egybeolvadt, és egyszerre világította meg a sokszöget. Ekkor egy hatalmas tűzgömb jelent meg a síkság fölött, és egy kerek por- és fényfelhő kezdett lassan és baljóslatúan emelkedni felé.

A földről való felszállás után ez a tűzgolyó néhány másodperc alatt több mint három kilométeres magasságba repült. Minden pillanattal nőtt a mérete, hamarosan átmérője elérte a 1,5 km-t, és lassan a sztratoszférába emelkedett. A tűzgolyó ezután egy kavargó füstoszlopnak adta át a helyét, amely 12 km magasságig nyúlt el, és óriási gomba formát öltött. Mindezt iszonyatos üvöltés kísérte, amitől megremegett a föld. A felrobbant bomba ereje minden várakozást felülmúlt.

Amint a sugárzási helyzet lehetővé tette, több, belülről ólomlemezekkel bélelt Sherman harckocsi rohant be a robbanási területre. Az egyiken Fermi volt, aki alig várta munkája eredményét. Szeme előtt megjelent a halott, felperzselt föld, amelyen 1,5 km-es körzetben minden élet elpusztult. A homok üveges zöldes kéreggé zsugorodott, amely beborította a talajt. Egy hatalmas kráterben egy acél tartótorony megcsonkított maradványai hevertek. A robbanás erejét 20 000 tonna TNT-re becsülték.

A következő lépés az atombomba harci alkalmazása volt Japán ellen, amely a náci Németország feladása után egyedül folytatta a háborút az Egyesült Államokkal és szövetségeseivel. Akkor még nem voltak hordozórakéták, így a bombázást repülőgépről kellett végrehajtani. A két bomba alkatrészeit az USS Indianapolis nagy gonddal szállította a Tinian-szigetre, ahol az amerikai légierő 509. összetett csoportja telepedett le. A töltés típusa és a kialakítása szerint ezek a bombák némileg különböztek egymástól.

Az első atombomba - "Baby" - egy nagy méretű légibomba volt, erősen dúsított urán-235 atomtöltettel. A hossza körülbelül 3 m, átmérője - 62 cm, súlya - 4,1 tonna.

A második atombomba - "Fat Man" - plutónium-239 töltettel tojás alakú volt, nagy méretű stabilizátorral. A hossza
3,2 m volt, átmérője 1,5 m, tömege - 4,5 tonna.

Augusztus 6-án Tibbets ezredes B-29 Enola Gay bombázója ledobta a "Kidet" a nagy japán városra, Hirosimára. A bombát ejtőernyővel dobták le, és a terveknek megfelelően a talajtól 600 m magasságban felrobbant.

A robbanás következményei szörnyűek voltak. Még magukra a pilótákra is lehangoló benyomást keltett az általuk egy pillanat alatt elpusztított békés város látványa. Később egyikük bevallotta, hogy abban a pillanatban a legrosszabb dolgot látták, amit az ember láthat.

A földön élők számára valóságos pokolnak tűnt, ami történik. Először is hőhullám vonult át Hirosimán. Hatása csak néhány pillanatig tartott, de olyan erős volt, hogy még a gránitlapokban lévő csempéket és kvarckristályokat is megolvasztotta, a telefonpóznákat 4 km-re szénné változtatta, végül pedig úgy égette el az emberi testeket, hogy csak árnyékok maradtak belőlük. a járda aszfalton vagy a házak falán. Aztán egy szörnyű széllökés kiszabadult a tűzgolyó alól, és 800 km / h sebességgel rohant át a városon, elsöpörve mindent, ami az útjába került. Azok a házak, amelyek nem bírtak ellenállni dühödt rohamának, összedőltek, mintha kivágták volna őket. Egy 4 km átmérőjű óriási körben egyetlen épület sem maradt épségben. Néhány perccel a robbanás után fekete radioaktív eső zúdult a városra - ez a nedvesség a légkör magas rétegeiben lecsapódott gőzzé alakult, és radioaktív porral kevert nagy cseppek formájában a földre hullott.

Az eső után újabb széllökés érte a várost, amely ezúttal az epicentrum irányába fújt. Gyengébb volt, mint az első, de még mindig elég erős ahhoz, hogy kicsavarja a fákat. A szél óriási tüzet szított, amelyben minden égett, ami éghetett. A 76 000 épületből 55 000 teljesen megsemmisült és leégett. Ennek a szörnyű katasztrófának a szemtanúi felidézték az embereket - fáklyákat, amelyekről megégett ruhák hullottak a földre, bőrfoszlányokkal együtt, és elkeseredett emberek tömegei, borzalmas égési sérülésekkel borítva, akik sikoltozva rohantak végig az utcákon. Égett emberhús fullasztó bűze terjengett a levegőben. Emberek hevertek mindenhol, holtak és haldoklók. Sokan voltak vakok és süketek, és minden irányba bökve semmit sem tudtak kivenni a körülötte uralkodó káoszból.

A szerencsétlenek, akik az epicentrumtól akár 800 méteres távolságból voltak, a szó szó szerinti értelmében a másodperc töredéke alatt kiégtek - a belsejük elpárolgott, testük füstölgő széndarabkákká változott. Az epicentrumtól 1 km-re találhatók, és rendkívül súlyos formában sugárbetegség érte őket. Néhány órán belül erősen hányni kezdtek, a hőmérséklet 39-40 fokra ugrott, légszomj és vérzés jelentkezett. Ezután nem gyógyuló fekélyek jelentek meg a bőrön, a vér összetétele drámaian megváltozott, a haj kihullott. Szörnyű szenvedés után, általában a második-harmadik napon, a halál következett be.

Összesen mintegy 240 ezren haltak meg a robbanásban és a sugárbetegségben. Körülbelül 160 ezren kaptak sugárbetegséget enyhébb formában - fájdalmas haláluk több hónapig vagy évig késett. Amikor a katasztrófa híre elterjedt az egész országban, egész Japán megbénult a félelemtől. Tovább nőtt, miután Sweeney őrnagy Box Car repülőgépe augusztus 9-én egy második bombát dobott Nagaszakira. Itt több százezer lakos is meghalt és megsérült. Nem tudott ellenállni az új fegyvereknek, a japán kormány kapitulált – az atombomba véget vetett a második világháborúnak.

Háborúnak vége. Mindössze hat évig tartott, de szinte a felismerhetetlenségig sikerült megváltoztatnia a világot és az embereket.

Az emberi civilizáció 1939 előtt és emberi civilizáció 1945 után feltűnően különböznek egymástól. Ennek számos oka van, de az egyik legfontosabb az atomfegyverek megjelenése. Túlzás nélkül elmondható, hogy Hirosima árnyéka a 20. század egész második felére húzódik. Mély erkölcsi égéssé vált sok millió ember számára, mind azoknak, akik e katasztrófa kortársai voltak, mind azok számára, akik évtizedekkel azután születtek. Modern ember már nem tud úgy gondolkodni a világról, ahogyan 1945. augusztus 6. előtt gondolták – túlságosan is tisztán érti, hogy ez a világ pillanatok alatt semmivé válhat.

A modern ember nem tud úgy nézni a háborúra, ahogy a nagyapjai és dédapái nézték - pontosan tudja, hogy ez a háború lesz az utolsó, és nem lesznek benne sem győztesek, sem vesztesek. Az atomfegyverek minden területen nyomot hagytak publikus élet, és a modern civilizáció nem élhet ugyanazokkal a törvényekkel, mint hatvan-nyolcvan évvel ezelőtt. Senki sem értette ezt jobban, mint maguk az atombomba megalkotói.

"Bolygónk emberei Robert Oppenheimer írta: egyesülnie kell. Borzalom és pusztulás vetve utolsó háború, diktálja nekünk ezt a gondolatot. Az atombombák robbanásai ezt minden kegyetlenséggel bebizonyították. Mások máskor is mondtak hasonló szavakat – csak más fegyverekről és más háborúkról. Nem sikerült nekik. De aki ma azt mondja, hogy ezek a szavak haszontalanok, azt megtévesztik a történelem viszontagságai. Erről nem lehetünk meggyőződve. Munkánk eredménye nem hagy más választást az emberiség számára, mint egy egységes világ megteremtését. Egy jogon és humanizmuson alapuló világ."