Ատոմի աշխարհն այնքան ֆանտաստիկ է, որ դրա ըմբռնումը պահանջում է տարածության և ժամանակի սովորական հասկացությունների արմատական ​​ընդմիջում: Ատոմներն այնքան փոքր են, որ եթե ջրի մեկ կաթիլը մեծանա Երկրի չափով, ապա այդ կաթիլի յուրաքանչյուր ատոմը նարնջից փոքր կլինի: Իրականում ջրի մեկ կաթիլը բաղկացած է 6000 միլիարդ միլիարդ (6000000000000000000000) ջրածնի և թթվածնի ատոմներից: Եվ այնուամենայնիվ, չնայած իր մանրադիտակային չափերին, ատոմը որոշ չափով նման է մեր կառուցվածքին Արեգակնային համակարգ. Իր անհասկանալի փոքր կենտրոնում, որի շառավիղը սանտիմետրի մեկ տրիլիոներորդից պակաս է, գտնվում է համեմատաբար հսկայական «արև»՝ ատոմի միջուկը։

Այս ատոմային «արևի» շուրջ պտտվում են փոքրիկ «մոլորակները»՝ էլեկտրոնները։ Միջուկը բաղկացած է Տիեզերքի երկու հիմնական շինանյութերից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից (նրանք ունեն միավորող անվանում՝ նուկլոններ)։ Էլեկտրոնն ու պրոտոնը լիցքավորված մասնիկներ են, և դրանցից յուրաքանչյուրում լիցքի քանակը լրիվ նույնն է, բայց լիցքերը տարբերվում են նշանով՝ պրոտոնը միշտ դրական լիցքավորված է, իսկ էլեկտրոնը՝ բացասական։ Նեյտրոնը չի կրում էլեկտրական լիցքավորումև հետևաբար ունի շատ բարձր թափանցելիություն:

Ատոմային չափման սանդղակում պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածը ընդունվում է որպես միասնություն։ Հետևաբար, ցանկացած քիմիական տարրի ատոմային զանգվածը կախված է նրա միջուկում պարունակվող պրոտոնների և նեյտրոնների քանակից։ Օրինակ, ջրածնի ատոմը, որի միջուկը բաղկացած է միայն մեկ պրոտոնից, ունի ատոմային զանգվածհավասար է 1. Հելիումի ատոմը, որի միջուկը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոնից, ունի 4-ի հավասար ատոմային զանգված։

Նույն տարրի ատոմների միջուկները միշտ պարունակում են նույն թվով պրոտոններ, բայց նեյտրոնների թիվը կարող է տարբեր լինել։ Այն ատոմները, որոնք ունեն նույն քանակությամբ պրոտոններով միջուկներ, բայց տարբերվում են նեյտրոնների քանակով և կապված են նույն տարրի տեսակների հետ, կոչվում են իզոտոպներ։ Դրանք միմյանցից տարբերելու համար տարրի խորհրդանիշին տրվում է թիվ. գումարին հավասարտրված իզոտոպի միջուկի բոլոր մասնիկներից:

Հարց կարող է առաջանալ՝ ինչո՞ւ ատոմի միջուկը չի բաժանվում։ Չէ՞ որ դրա մեջ ներառված պրոտոնները նույն լիցքով էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ են, որոնք պետք է մեծ ուժով վանեն միմյանց։ Դա բացատրվում է նրանով, որ միջուկի ներսում գործում են նաև, այսպես կոչված, ներմիջուկային ուժեր, որոնք միջուկի մասնիկները ձգում են միմյանց։ Այս ուժերը փոխհատուցում են պրոտոնների վանող ուժերը և թույլ չեն տալիս միջուկին ինքնաբուխ թռչել։

Ներմիջուկային ուժերը շատ ուժեղ են, բայց գործում են միայն շատ մոտ տարածությունից։ Հետևաբար, ծանր տարրերի միջուկները, որոնք բաղկացած են հարյուրավոր նուկլոններից, անկայուն են։ Միջուկի մասնիկները այստեղ մշտական ​​շարժման մեջ են (միջուկի ծավալի սահմաններում), և եթե դրանց ավելացնեք էներգիայի որոշակի քանակություն, նրանք կարող են հաղթահարել ներքին ուժերը՝ միջուկը կբաժանվի մասերի։ Այս ավելցուկային էներգիայի քանակը կոչվում է գրգռման էներգիա: Ծանր տարրերի իզոտոպների շարքում կան այնպիսիք, որոնք կարծես թե գտնվում են ինքնաքայքայման եզրին: Բավական է միայն մի փոքր «հրում», օրինակ՝ մի պարզ հարված նեյտրոնի միջուկում (և նույնիսկ պարտադիր չէ, որ այն արագացվի մինչև մեծ արագություն), որպեսզի սկսվի միջուկային տրոհման ռեակցիան։ Այս «տրոհվող» իզոտոպներից մի քանիսը հետագայում արհեստականորեն պատրաստվեցին։ Բնության մեջ կա միայն մեկ այդպիսի իզոտոպ՝ դա ուրան-235-ն է։

Ուրանը հայտնաբերվել է 1783 թվականին Կլապրոտի կողմից, ով այն առանձնացրել է ուրանից և անվանել այն վերջերս հայտնաբերված Ուրան մոլորակի պատվին: Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, դա, ըստ էության, ոչ թե բուն ուրան էր, այլ դրա օքսիդը։ Ստացվել է մաքուր ուրան՝ արծաթասպիտակ մետաղ
միայն 1842 թվականին Պելիգո. Նոր տարրոչ մի ուշագրավ հատկություն չուներ և ուշադրություն չգրավեց մինչև 1896 թվականը, երբ Բեկերելը հայտնաբերեց ուրանի աղերի ռադիոակտիվության ֆենոմենը: Դրանից հետո ուրանը դարձավ օբյեկտ գիտական ​​հետազոտությունև փորձեր, բայց դեռևս գործնական կիրառություն չուներ։

Երբ 20-րդ դարի առաջին երրորդում ֆիզիկոսները քիչ թե շատ հասկացան ատոմային միջուկի կառուցվածքը, նրանք առաջին հերթին փորձեցին իրականացնել ալքիմիկոսների հին երազանքը. քիմիական տարրուրիշի մեջ։ 1934 թվականին ֆրանսիացի հետազոտողներ՝ ամուսիններ Ֆրեդերիկ և Իրեն Ժոլիո-Կյուրիները, Ֆրանսիայի Գիտությունների ակադեմիային զեկուցեցին հետևյալ փորձի մասին. , բայց ոչ սովորական, այլ ռադիոակտիվ, որն իր հերթին անցել է սիլիցիումի կայուն իզոտոպի։ Այսպիսով, ալյումինի ատոմը, ավելացնելով մեկ պրոտոն և երկու նեյտրոն, վերածվեց ավելի ծանր սիլիցիումի ատոմի։

Այս փորձը հանգեցրեց այն մտքին, որ եթե բնության մեջ գոյություն ունեցող ամենածանր տարրի՝ ուրանի միջուկները «գմբեթավորվեն» նեյտրոններով, ապա կարելի է ստանալ բնական պայմաններում գոյություն չունեցող տարր։ 1938-ին գերմանացի քիմիկոսներ Օտտո Հանը և Ֆրից Ստրասմանը ընդհանուր գծերով կրկնեցին Ժոլիո-Կյուրիի ամուսինների փորձը՝ ալյումինի փոխարեն ուրան ընդունելով։ Փորձի արդյունքներն ամենևին էլ այն չէին, ինչ նրանք ակնկալում էին. նոր գերծանր տարրի փոխարեն ուրանի զանգվածից մեծ զանգվածով, Հանը և Ստրասմանը միջին մասից ստացան թեթև տարրեր։ պարբերական համակարգբարիում, կրիպտոն, բրոմ և մի քանի ուրիշներ: Փորձի մասնակիցներն իրենք չեն կարողացել բացատրել նկատված երեւույթը։ Միայն հաջորդ տարի ֆիզիկոս Լիզա Մեյթները, ում Հանը հայտնել է իր դժվարությունների մասին, ճիշտ բացատրություն գտավ դիտարկվող երևույթի համար՝ ենթադրելով, որ երբ ուրանը ռմբակոծվում էր նեյտրոններով, նրա միջուկը ճեղքվեց (տրոհվեց): Այս դեպքում պետք է ձևավորվեին ավելի թեթև տարրերի միջուկներ (այստեղից վերցված էին բարիումը, կրիպտոնը և այլ նյութեր), ինչպես նաև 2-3 ազատ նեյտրոն ազատվեր։ Հետագա հետազոտությունները թույլ տվեցին մանրամասնորեն պարզաբանել կատարվածի պատկերը։

Բնական ուրանը բաղկացած է երեք իզոտոպների խառնուրդից՝ 238, 234 և 235 զանգվածներով: Ուրանի հիմնական քանակությունը ընկնում է 238 իզոտոպի վրա, որի միջուկը ներառում է 92 պրոտոն և 146 նեյտրոն: Ուրան-235-ը բնական ուրանի ընդամենը 1/140-ն է (0,7% (այն ունի 92 պրոտոն և 143 նեյտրոն իր միջուկում), իսկ ուրան-234-ը (92 պրոտոն, 142 նեյտրոն) կազմում է ուրանի ընդհանուր զանգվածի ընդամենը 1/17500-ը: 0 006% Այս իզոտոպներից ամենաքիչ կայունը ուրան-235-ն է:

Նրա ատոմների միջուկները ժամանակ առ ժամանակ ինքնաբերաբար բաժանվում են մասերի, ինչի արդյունքում առաջանում են պարբերական համակարգի ավելի թեթև տարրեր։ Գործընթացը ուղեկցվում է երկու կամ երեք ազատ նեյտրոնների արձակմամբ, որոնք շտապում են ահռելի արագությամբ՝ մոտ 10 հազար կմ/վ (դրանք կոչվում են արագ նեյտրոններ)։ Այս նեյտրոնները կարող են հարվածել ուրանի այլ միջուկներին՝ առաջացնելով միջուկային ռեակցիաներ։ Յուրաքանչյուր իզոտոպ այս դեպքում տարբեր կերպ է վարվում: Ուրանի 238 միջուկները շատ դեպքերում պարզապես գրավում են այդ նեյտրոնները՝ առանց հետագա փոխակերպումների: Բայց հինգից մոտ մեկ դեպքում, երբ արագ նեյտրոնը բախվում է 238 իզոտոպի միջուկին, տեղի է ունենում տարօրինակ միջուկային ռեակցիա. ուրանի 238 նեյտրոններից մեկն արձակում է էլեկտրոն՝ վերածվելով պրոտոնի, այսինքն՝ ուրանի իզոտոպի։ վերածվում է ավելիի
ծանր տարրը նեպտունիում-239 է (93 պրոտոն + 146 նեյտրոն): Բայց նեպտունիումը անկայուն է. մի քանի րոպե անց նրա նեյտրոններից մեկն արձակում է էլեկտրոն՝ վերածվելով պրոտոնի, որից հետո նեպտունիումի իզոտոպը վերածվում է պարբերական համակարգի հաջորդ տարրի՝ պլուտոնիում-239 (94 պրոտոն + 145 նեյտրոն): Եթե ​​նեյտրոնը մտնում է անկայուն ուրանի-235-ի միջուկ, ապա անմիջապես տեղի է ունենում տրոհում՝ ատոմները քայքայվում են երկու կամ երեք նեյտրոնների արտանետմամբ: Հասկանալի է, որ բնական ուրանի մեջ, որի ատոմների մեծ մասը պատկանում է 238 իզոտոպին, այս ռեակցիան տեսանելի հետևանքներ չի ունենում՝ բոլոր ազատ նեյտրոնները ի վերջո կլանվեն այս իզոտոպով:

Բայց ի՞նչ, եթե պատկերացնենք ուրանի բավականին զանգվածային կտոր, որն ամբողջությամբ բաղկացած է 235 իզոտոպից:

Այստեղ գործընթացը այլ կերպ կընթանա՝ մի քանի միջուկների տրոհման ժամանակ արձակված նեյտրոնները, իրենց հերթին, ընկնելով հարեւան միջուկների մեջ, առաջացնում են դրանց տրոհումը։ Արդյունքում ազատվում է նեյտրոնների նոր բաժին, որը բաժանում է հետևյալ միջուկները. Բարենպաստ պայմաններում այս ռեակցիան ընթանում է ձնահյուսի նման և կոչվում է շղթայական ռեակցիա։ Մի քանի ռմբակոծող մասնիկներ կարող են բավարար լինել այն սկսելու համար:

Իսկապես, թող միայն 100 նեյտրոն ռմբակոծի ուրան-235-ը: Նրանք կբաժանեն ուրանի 100 միջուկներ։ Այս դեպքում կթողարկվի երկրորդ սերնդի 250 նոր նեյտրոն (միջինը 2,5 մեկ տրոհման համար)։ Երկրորդ սերնդի նեյտրոններն արդեն կառաջացնեն 250 տրոհում, որի ժամանակ կթողարկվի 625 նեյտրոն։ Հաջորդ սերնդում այն ​​կլինի 1562, հետո 3906, հետո 9670 և այլն։ Բաժինների թիվը կավելանա անսահմանափակ, եթե գործընթացը չդադարեցվի։

Սակայն իրականում նեյտրոնների միայն աննշան մասն է մտնում ատոմների միջուկներ։ Մնացածները, արագորեն շտապելով նրանց միջև, տարվում են շրջակա տարածք: Ինքնակայուն շղթայական ռեակցիա կարող է առաջանալ միայն ուրան-235-ի բավականաչափ մեծ զանգվածում, որն ասում են կրիտիկական զանգված ունի: (Նորմալ պայմաններում այս զանգվածը 50 կգ է:) Կարևոր է նշել, որ յուրաքանչյուր միջուկի տրոհումն ուղեկցվում է հսկայական էներգիայի արտազատմամբ, որը, պարզվում է, մոտ 300 միլիոն անգամ ավելի է, քան տրոհման վրա ծախսված էներգիան։ ! (Հաշվարկվել է, որ 1 կգ ուրան-235-ի ամբողջական տրոհման դեպքում արտազատվում է նույնքան ջերմություն, ինչ 3 հազար տոննա ածուխ այրելիս):

Էներգիայի այս վիթխարի ալիքը, որը արձակվել է մի քանի վայրկյանում, դրսևորվում է որպես հրեշավոր ուժի պայթյուն և ընկած է միջուկային զենքի շահագործման հիմքում: Բայց որպեսզի այս զենքն իրականություն դառնա, անհրաժեշտ է, որ լիցքը կազմված լինի ոչ թե բնական ուրանից, այլ հազվագյուտ իզոտոպից՝ 235 (այդպիսի ուրան կոչվում է հարստացված)։ Հետագայում պարզվեց, որ մաքուր պլուտոնիումը նույնպես տրոհվող նյութ է և կարող է օգտագործվել ատոմային լիցքում՝ ուրան-235-ի փոխարեն։

Այս բոլոր կարևոր բացահայտումները կատարվել են Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի նախօրեին։ Շուտով Գերմանիայում և այլ երկրներում սկսվեցին ատոմային ռումբի ստեղծման գաղտնի աշխատանքները։ Միացյալ Նահանգներում այս խնդիրը լուծվեց 1941 թ. Աշխատանքների ամբողջ համալիրին տրվել է «Manhattan Project» անվանումը։

Ծրագրի ադմինիստրատիվ ղեկավարումն իրականացրել է գեներալ Գրովսը, իսկ գիտական ​​ղեկավարությունը՝ Կալիֆորնիայի համալսարանի պրոֆեսոր Ռոբերտ Օփենհայմերը։ Երկուսն էլ քաջ գիտակցում էին իրենց առջեւ դրված առաջադրանքի հսկայական բարդությունը: Հետեւաբար, Օպենհայմերի առաջին մտահոգությունը բարձր խելացի գիտական ​​թիմի ձեռքբերումն էր։ Այն ժամանակ ԱՄՆ-ում կային բազմաթիվ ֆիզիկոսներ, ովքեր արտագաղթել էին Նացիստական ​​Գերմանիա. Նրանց հեշտ չէր ներգրավել նախկին հայրենիքի դեմ ուղղված զենքի ստեղծմանը։ Օպենհայմերը բոլորի հետ խոսեց անձամբ՝ օգտագործելով իր հմայքի ողջ ուժը։ Շուտով նրան հաջողվեց հավաքել տեսաբանների մի փոքր խումբ, որոնց նա կատակով անվանեց «լուսավորներ»։ Եվ իրականում այն ​​ներառում էր ֆիզիկայի և քիմիայի բնագավառի այն ժամանակվա խոշորագույն փորձագետներին։ (Նրանց թվում՝ 13 դափնեկիր Նոբելյան մրցանակ, այդ թվում՝ Բորը, Ֆերմին, Ֆրենկը, Չեդվիքը, Լոուրենսը։) Նրանցից բացի, կային տարբեր պրոֆիլների բազմաթիվ այլ մասնագետներ։

ԱՄՆ կառավարությունը չխնայեց ծախսերը, և աշխատանքն ի սկզբանե ստանձնեց մեծ ծավալ։ 1942 թվականին Լոս Ալամոսում հիմնադրվել է աշխարհի ամենամեծ հետազոտական ​​լաբորատորիան։ Գիտական ​​այս քաղաքի բնակչությունը շուտով հասել է 9 հազար մարդու։ Գիտնականների կազմով, գիտափորձերի ծավալով, աշխատանքում ներգրավված մասնագետների ու աշխատողների թվով Լոս Ալամոսի լաբորատորիան հավասարը չուներ համաշխարհային պատմության մեջ։ Մանհեթենի նախագիծն ուներ իր ոստիկանությունը, հակահետախուզությունը, կապի համակարգը, պահեստները, բնակավայրերը, գործարանները, լաբորատորիաները և իր հսկայական բյուջեն:

Նախագծի հիմնական նպատակն էր ստանալ բավականաչափ տրոհվող նյութ, որից մի քանի ատոմային ռումբեր կստեղծվեին։ Բացի ուրան-235-ից, ինչպես արդեն նշվել է, ռումբի համար որպես լիցք կարող է ծառայել պլուտոնիում-239 արհեստական ​​տարրը, այսինքն՝ ռումբը կարող է լինել կամ ուրան, կամ պլուտոնիում։

Պուրակներև Օպենհայմերհամաձայնել են, որ աշխատանքները պետք է իրականացվեն միաժամանակ երկու ուղղությամբ, քանի որ հնարավոր չէ նախապես որոշել, թե դրանցից որն է ավելի հեռանկարային։ Երկու մեթոդներն էլ սկզբունքորեն տարբերվում էին միմյանցից. ուրանի-235-ի կուտակումը պետք է իրականացվեր՝ այն առանձնացնելով բնական ուրանի մեծ մասից, իսկ պլուտոնիում կարելի էր ստանալ միայն վերահսկվող միջուկային ռեակցիայի արդյունքում՝ ուրանի 238-ի ճառագայթման միջոցով: նեյտրոններ. Երկու ճանապարհներն էլ անսովոր դժվար էին թվում և հեշտ լուծումներ չէին խոստանում։

Իսկապես, ինչպե՞ս կարելի է միմյանցից առանձնացնել երկու իզոտոպներ, որոնք իրենց քաշով միայն մի փոքր են տարբերվում և քիմիապես ճիշտ նույն կերպ են վարվում։ Ո՛չ գիտությունը, ո՛չ տեխնոլոգիան երբևէ նման խնդրի չեն բախվել։ Պլուտոնիումի արտադրությունը նույնպես սկզբում շատ խնդրահարույց էր թվում: Մինչ այս միջուկային փոխակերպումների ողջ փորձը կրճատվել էր մի քանի լաբորատոր փորձերի։ Այժմ անհրաժեշտ էր տիրապետել արդյունաբերական մասշտաբով կիլոգրամ պլուտոնիումի արտադրությանը, մշակել և ստեղծել դրա համար հատուկ կայանք՝ միջուկային ռեակտոր, և սովորել, թե ինչպես վերահսկել միջուկային ռեակցիայի ընթացքը:

Եվ արի ու տես, որ պետք էր լուծել բարդ խնդիրների մի ամբողջ համալիր։ Ուստի «Մանհեթենի նախագիծը» բաղկացած էր մի քանի ենթածրագրերից՝ ականավոր գիտնականների գլխավորությամբ։ Ինքը՝ Օփենհայմերը, եղել է Լոս Ալամոսի գիտական ​​լաբորատորիայի ղեկավարը։ Լոուրենսը ղեկավարում էր Կալիֆորնիայի համալսարանի ճառագայթային լաբորատորիան: Ֆերմին ղեկավարել է Չիկագոյի համալսարանի հետազոտությունը միջուկային ռեակտորի ստեղծման վերաբերյալ:

Ի սկզբանե ամենակարեւոր խնդիրը ուրանի ձեռքբերումն էր։ Պատերազմից առաջ այս մետաղը իրականում ոչ մի օգուտ չուներ։ Հիմա, երբ անմիջապես պահանջվեց հսկայական քանակությամբ, պարզվեց, որ չկա արդյունաբերական ճանապարհդրա արտադրությունը։

Westinghouse ընկերությունը ձեռնարկեց իր զարգացումը և արագորեն հասավ հաջողության: Ուրանի խեժի մաքրումից (այս ձևով ուրանը հանդիպում է բնության մեջ) և ուրանի օքսիդ ստանալուց հետո այն վերածվել է տետրաֆտորիդի (UF4), որից էլեկտրոլիզի միջոցով մեկուսացվել է մետաղական ուրան։ Եթե ​​1941 թվականի վերջին ամերիկացի գիտնականներն իրենց տրամադրության տակ ունեին ընդամենը մի քանի գրամ մետաղական ուրան, ապա 1942 թվականի նոյեմբերին նրա արդյունաբերական արտադրությունը Վեսթինգհաուսի գործարաններում հասնում էր ամսական 6000 ֆունտի։

Միաժամանակ աշխատանքներ էին տարվում միջուկային ռեակտորի ստեղծման ուղղությամբ։ Պլուտոնիումի արտադրության գործընթացն իրականում հանգեցրեց ուրանի ձողերի նեյտրոններով ճառագայթմանը, ինչի արդյունքում ուրան-238-ի մի մասը պետք է վերածվեր պլուտոնիումի։ Այս դեպքում նեյտրոնների աղբյուրները կարող են լինել ուրանի 235 տրոհվող ատոմները, որոնք բավարար քանակությամբ ցրված են ուրանի 238 ատոմների միջև: Բայց նեյտրոնների մշտական ​​վերարտադրությունը պահպանելու համար պետք է սկսվեր ուրանի 235 ատոմների տրոհման շղթայական ռեակցիա։ Մինչդեռ, ինչպես արդեն նշվեց, ուրան-235-ի յուրաքանչյուր ատոմին բաժին էր ընկնում 140 ատոմ ուրան-238։ Հասկանալի է, որ բոլոր ուղղություններով թռչող նեյտրոնները շատ ավելի հավանական էին, որ հենց նրանց հանդիպեին իրենց ճանապարհին: Այսինքն՝ բաց թողնված նեյտրոնների հսկայական քանակությունը պարզվեց, որ կլանվել է հիմնական իզոտոպի կողմից՝ անօգուտ։ Ակնհայտ է, որ նման պայմաններում շղթայական ռեակցիան չէր կարող գնալ։ Ինչպե՞ս լինել:

Սկզբում թվում էր, թե առանց երկու իզոտոպների տարանջատման ռեակտորի շահագործումն ընդհանրապես անհնար է, բայց շուտով հաստատվեց մի կարևոր հանգամանք՝ պարզվեց, որ ուրան-235-ը և ուրան-238-ը ենթակա են տարբեր էներգիաների նեյտրոնների։ Հնարավոր է ուրանի 235 ատոմի միջուկը տրոհել համեմատաբար ցածր էներգիայի նեյտրոնով, որն ունի մոտ 22 մ/վ արագություն։ Նման դանդաղ նեյտրոնները չեն գրավվում ուրանի 238 միջուկների կողմից, դրա համար դրանք պետք է ունենան վայրկյանում հարյուր հազարավոր մետրի կարգի արագություն: Այլ կերպ ասած, ուրան-238-ն անզոր է կանխել ուրանի-235-ում շղթայական ռեակցիայի սկիզբն ու առաջընթացը, որն առաջանում է նեյտրոնների պատճառով, որոնք դանդաղում են մինչև ծայրահեղ ցածր արագությունները՝ ոչ ավելի, քան 22 մ/վ: Այս երեւույթը հայտնաբերել է իտալացի ֆիզիկոս Ֆերմին, ով 1938 թվականից ապրում էր ԱՄՆ-ում և ղեկավարում էր այստեղ առաջին ռեակտորի ստեղծման աշխատանքները։ Ֆերմին որոշեց օգտագործել գրաֆիտը որպես նեյտրոնային մոդերատոր։ Ըստ նրա հաշվարկների՝ ուրան-235-ից արտանետված նեյտրոնները, անցնելով 40 սմ գրաֆիտի շերտով, պետք է նվազեին իրենց արագությունը մինչև 22 մ/վ և սկսեին ինքնապահպանվող շղթայական ռեակցիան ուրան-235-ում։

Մեկ այլ մոդերատոր կարող էր ծառայել այսպես կոչված «ծանր» ջուրը։ Քանի որ այն կազմող ջրածնի ատոմները չափերով և զանգվածով շատ մոտ են նեյտրոններին, նրանք լավագույնս կարող են դանդաղեցնել դրանք: (Մոտավորապես նույն բանը տեղի է ունենում արագ նեյտրոնների հետ, ինչ գնդակների դեպքում. եթե փոքր գնդակը դիպչում է մեծին, այն հետ է գլորվում՝ գրեթե առանց արագությունը կորցնելու, բայց երբ հանդիպում է փոքր գնդակին, այն փոխանցում է իր էներգիայի զգալի մասը նրան. ճիշտ այնպես, ինչպես առաձգական բախման ժամանակ նեյտրոնը ցատկում է ծանր միջուկից միայն մի փոքր դանդաղելով, և երբ այն բախվում է ջրածնի ատոմների միջուկներին, այն շատ արագ կորցնում է իր ողջ էներգիան:) պարզ ջուրհարմար չէ չափավորության համար, քանի որ դրա ջրածինը հակված է կլանել նեյտրոնները: Այդ իսկ պատճառով այդ նպատակով պետք է օգտագործել դեյտերիումը, որը «ծանր» ջրի մաս է կազմում։

1942 թվականի սկզբին Ֆերմիի ղեկավարությամբ Չիկագոյի մարզադաշտի արևմտյան տրիբունաների տակ գտնվող թենիսի կորտում սկսվեց առաջին միջուկային ռեակտորի շինարարությունը։ Ամբողջ աշխատանքն իրականացրել են հենց իրենք՝ գիտնականները։ Ռեակցիան կարելի է կառավարել միակ եղանակով` կարգավորելով շղթայական ռեակցիայի մեջ ներգրավված նեյտրոնների քանակը: Ֆերմին պատկերացնում էր դա անել ձողերով, որոնք պատրաստված էին այնպիսի նյութերից, ինչպիսիք են բորը և կադմիումը, որոնք ուժեղ կլանում են նեյտրոնները: Որպես մոդերատոր ծառայել են գրաֆիտային աղյուսները, որոնցից ֆիզիկոսները կանգնեցրել են 3 մ բարձրությամբ և 1,2 մ լայնությամբ սյուներ, որոնց միջև տեղադրվել են ուրանի օքսիդով ուղղանկյուն բլոկներ։ Մոտ 46 տոննա ուրանի օքսիդ և 385 տոննա գրաֆիտ մտել է ամբողջ կառույց։ Ռեակցիան դանդաղեցնելու համար ծառայել են ռեակտոր մտցված կադմիումի և բորի ձողերը։

Եթե ​​դա բավարար չլիներ, ապա ապահովագրության համար, ռեակտորի վերևում գտնվող հարթակի վրա, երկու գիտնական կային կադմիումի աղերի լուծույթով լցված դույլերով. նրանք պետք է լցնեին դրանք ռեակտորի վրա, եթե ռեակցիան դուրս գա վերահսկողությունից: Բարեբախտաբար, դա պարտադիր չէր: 1942 թվականի դեկտեմբերի 2-ին Ֆերմին հրամայեց երկարացնել բոլոր հսկիչ ձողերը, և փորձը սկսվեց։ Չորս րոպե անց նեյտրոնային հաշվիչները սկսեցին ավելի ու ավելի բարձր սեղմել: Ամեն րոպեի հետ նեյտրոնային հոսքի ինտենսիվությունը մեծանում էր։ Սա վկայում էր այն մասին, որ ռեակտորում շղթայական ռեակցիա է տեղի ունենում։ Այն շարունակվեց 28 րոպե։ Հետո Ֆերմին ազդանշան տվեց, իսկ իջեցված ձողերը դադարեցրին գործընթացը։ Այսպիսով, մարդն առաջին անգամ արձակեց ատոմային միջուկի էներգիան և ապացուցեց, որ կարող է կառավարել այն ըստ ցանկության։ Այժմ արդեն կասկած չկար, որ միջուկային զենքն իրականություն է։

1943 թվականին Ֆերմի ռեակտորը ապամոնտաժվեց և տեղափոխվեց Արագոնյան ազգային լաբորատորիա (Չիկագոյից 50 կմ հեռավորության վրա)։ Շուտով այստեղ կառուցվեց մեկ այլ միջուկային ռեակտոր, որտեղ ծանր ջուրն օգտագործվեց որպես մոդերատոր։ Այն բաղկացած էր գլանաձև ալյումինե տանկից, որը պարունակում էր 6,5 տոննա ծանր ջուր, որի մեջ ուղղահայաց բեռնված էին ուրանի մետաղի 120 ձողեր՝ փակված ալյումինե պատյանի մեջ։ Յոթ հսկիչ ձողերը պատրաստված էին կադմիումից: Տանկի շուրջը գրաֆիտի ռեֆլեկտոր էր, ապա կապարից և կադմիումի համաձուլվածքներից պատրաստված էկրան։ Ամբողջ կառույցը պարփակված էր մոտ 2,5 մ պատի հաստությամբ բետոնե պատյանով։

Այս փորձարարական ռեակտորների վրա կատարված փորձերը հաստատեցին այդ հնարավորությունը արդյունաբերական արտադրությունպլուտոնիում.

«Մանհեթեն նախագծի» գլխավոր կենտրոնը շուտով դարձավ Թենեսի գետի հովտում գտնվող Օք Ռիջ քաղաքը, որի բնակչությունը մի քանի ամսում աճեց մինչև 79 հազար մարդ։ Այստեղ կարճ ժամանակում կառուցվեց հարստացված ուրանի արտադրության առաջին գործարանը։ Անմիջապես 1943 թվականին գործարկվեց արդյունաբերական ռեակտոր, որն արտադրում էր պլուտոնիում։ 1944 թվականի փետրվարին նրանից օրական արդյունահանվում էր մոտ 300 կգ ուրան, որի մակերեսից քիմիական տարանջատմամբ ստացվում էր պլուտոնիում։ (Դա անելու համար պլուտոնիումը սկզբում լուծարվեց, այնուհետև նստեցվեց:) Մաքրված ուրանն այնուհետև նորից վերադարձվեց ռեակտոր: Նույն թվականին Կոլումբիա գետի հարավային ափին գտնվող ամայի, ամայի անապատում սկսվեց հսկայական Հենֆորդի գործարանի շինարարությունը։ Այստեղ տեղակայված էին երեք հզոր միջուկային ռեակտորներ, որոնք օրական տալիս էին մի քանի հարյուր գրամ պլուտոնիում։

Զուգահեռաբար, ուրանի հարստացման արդյունաբերական գործընթաց մշակելու ուղղությամբ հետազոտություններ էին ընթանում:

Հաշվի առնելով տարբեր տարբերակներ, Groves-ը և Oppenheimer-ը որոշեցին կենտրոնանալ երկու մեթոդի վրա՝ գազի դիֆուզիոն և էլեկտրամագնիսական:

Գազային դիֆուզիայի մեթոդը հիմնված էր սկզբունքի վրա, որը հայտնի է որպես Գրեհեմի օրենք (այն առաջին անգամ ձևակերպվել է 1829 թվականին շոտլանդացի քիմիկոս Թոմաս Գրեհեմի կողմից և մշակվել 1896 թվականին։ անգլիացի ֆիզիկոսՌեյլի): Համաձայն սույն օրենքի, եթե երկու գազ, որոնցից մեկը մյուսից թեթև է, անցնեն աննշան անցքերով ֆիլտրով, ապա դրա միջով կանցնի մի փոքր ավելի թեթև գազ, քան ծանր գազը։ 1942 թվականի նոյեմբերին Ուրին և Դաննինգը Կոլումբիայի համալսարանում ստեղծեցին ուրանի իզոտոպների բաժանման գազային դիֆուզիոն մեթոդ՝ հիմնված Ռեյլի մեթոդի վրա։

Քանի որ բնական ուրանն է ամուր, ապա այն սկզբում վերածվեց ուրանի ֆտորիդի (UF6)։ Այդ գազն այնուհետև անցավ միկրոսկոպիկ միլիմետրի հազարերորդական անցքերով ֆիլտրի միջնապատի մեջ:

Քանի որ գազերի մոլային կշիռների տարբերությունը շատ փոքր է եղել, ուրանի 235-ի պարունակությունը ուրանի հետևում աճել է ընդամենը 10002 անգամ:

Ուրանի 235-ի քանակն էլ ավելի մեծացնելու համար ստացված խառնուրդը կրկին անցնում են միջնորմով, իսկ ուրանի քանակը կրկին ավելացնում են 10002 անգամ։ Այսպիսով, ուրանի 235-ի պարունակությունը 99%-ի հասցնելու համար անհրաժեշտ էր գազն անցկացնել 4000 ֆիլտրով։ Դա տեղի է ունեցել Oak Ridge-ում գտնվող հսկայական գազային դիֆուզիոն գործարանում:

1940 թվականին Կալիֆորնիայի համալսարանում Էռնստ Լոուրենսի ղեկավարությամբ սկսվեցին ուրանի իզոտոպների էլեկտրամագնիսական մեթոդով տարանջատման հետազոտությունները։ Անհրաժեշտ էր գտնել այնպիսի ֆիզիկական գործընթացներ, որոնք թույլ կտան իզոտոպներին առանձնացնել՝ օգտագործելով դրանց զանգվածների տարբերությունը։ Լոուրենսը փորձեց առանձնացնել իզոտոպները՝ օգտագործելով զանգվածային սպեկտրոգրաֆի սկզբունքը՝ գործիք, որը որոշում է ատոմների զանգվածները։

Նրա գործողության սկզբունքը հետևյալն էր. նախաիոնացված ատոմները արագանում էին էլեկտրական դաշտով, այնուհետև անցնում էին մագնիսական դաշտով, որտեղ նկարագրում էին շրջանակներ, որոնք գտնվում էին դաշտի ուղղությանը ուղղահայաց հարթությունում: Քանի որ այս հետագծերի շառավիղները համաչափ էին զանգվածին, լույսի իոնները հայտնվում էին ավելի փոքր շառավղով շրջանների վրա, քան ծանրները: Եթե ​​ատոմների ճանապարհին թակարդներ տեղադրվեին, ապա այս կերպ հնարավոր էր առանձին հավաքել տարբեր իզոտոպներ։

Դա մեթոդն էր։ Լաբորատոր պայմաններում նա լավ արդյունքներ է տվել։ Բայց մի գործարանի կառուցումը, որտեղ իզոտոպների տարանջատումը կարող էր իրականացվել արդյունաբերական մասշտաբով, չափազանց դժվար էր: Սակայն Լոուրենսին ի վերջո հաջողվեց հաղթահարել բոլոր դժվարությունները։ Նրա ջանքերի արդյունքը եղավ կալուտրոնի հայտնվելը, որը տեղադրվել էր Օք Ռիջում գտնվող հսկա գործարանում։

Այս էլեկտրամագնիսական կայանը կառուցվել է 1943 թվականին և պարզվել է, որ Մանհեթենի նախագծի ամենաթանկ գաղափարն է: Լոուրենսի մեթոդը պահանջում էր մեծ թվով բարդ, դեռևս չմշակված սարքերի հետ կապված բարձր լարման, բարձր վակուումային եւ ամուր մագնիսական դաշտեր. Ծախսերը հսկայական էին. Կալուտրոնն ուներ հսկա էլեկտրամագնիս, որի երկարությունը հասնում էր 75 մ-ի և կշռում էր մոտ 4000 տոննա։

Մի քանի հազար տոննա արծաթյա մետաղալար մտավ այս էլեկտրամագնիսների ոլորունների մեջ:

Ամբողջ աշխատանքը (առանց 300 միլիոն դոլար արժողությամբ արծաթի, որը Պետական ​​գանձարանը տրամադրել է միայն ժամանակավոր) արժեցել է 400 միլիոն դոլար։ Միայն կալուտրոնի ծախսած էլեկտրաէներգիայի դիմաց ՊՆ-ն վճարել է 10 մլն. Oak Ridge գործարանի սարքավորումների մեծ մասը մասշտաբով և ճշգրտությամբ գերազանցում էր ոլորտում երբևէ մշակված ցանկացած բանի:

Բայց այս բոլոր ծախսերն իզուր չէին։ Ընդհանուր առմամբ ծախսելով մոտ 2 միլիարդ դոլար՝ ամերիկացի գիտնականները մինչև 1944 թվականը ստեղծեցին ուրանի հարստացման և պլուտոնիումի արտադրության յուրահատուկ տեխնոլոգիա։ Այդ ընթացքում Լոս Ալամոսի լաբորատորիայում նրանք աշխատում էին հենց ռումբի նախագծման վրա։ Դրա գործողության սկզբունքը, ընդհանուր առմամբ, պարզ էր երկար ժամանակ. տրոհվող նյութը (պլուտոնիում կամ ուրան-235) պայթյունի պահին պետք է տեղափոխվեր կրիտիկական վիճակի (շղթայական ռեակցիա առաջացնելու համար, զանգվածը. լիցքը պետք է լինի նույնիսկ նկատելիորեն ավելի մեծ, քան կրիտիկականը) և ճառագայթված լինի նեյտրոնային ճառագայթով, որը ենթադրում է շղթայական ռեակցիայի սկիզբ:

Ըստ հաշվարկների՝ լիցքի կրիտիկական զանգվածը գերազանցել է 50 կիլոգրամը, սակայն այն կարող է զգալիորեն կրճատվել։ Ընդհանուր առմամբ, կրիտիկական զանգվածի մեծության վրա մեծ ազդեցություն ունեն մի քանի գործոններ. Որքան մեծ է լիցքի մակերեսը, այնքան ավելի շատ նեյտրոններ են անօգուտ արտանետվում շրջակա տարածություն: ամենափոքր տարածքըմակերեսն ունի գնդիկ։ Հետևաբար, գնդաձև լիցքերը, մյուսները հավասար են, ունեն ամենափոքր կրիտիկական զանգվածը։ Բացի այդ, կրիտիկական զանգվածի արժեքը կախված է տրոհվող նյութերի մաքրությունից և տեսակից: Այն հակադարձ համեմատական ​​է այս նյութի խտության քառակուսուն, ինչը թույլ է տալիս, օրինակ, կրկնապատկելով խտությունը, կրիտիկական զանգվածը կրճատել չորս անգամ։ Ենթակրիտիկականության պահանջվող աստիճանը կարելի է ձեռք բերել, օրինակ, տրոհվող նյութը սեղմելով միջուկային լիցքը շրջապատող սովորական պայթուցիկ լիցքի պայթյունի պատճառով: Կրիտիկական զանգվածը կարող է նաև կրճատվել՝ լիցքը շրջապատելով նեյտրոնները լավ արտացոլող էկրանով: Որպես այդպիսի էկրան կարող են օգտագործվել կապար, բերիլիում, վոլֆրամ, բնական ուրան, երկաթ և շատ ուրիշներ։

Ատոմային ռումբի հնարավոր կոնստրուկցիաներից մեկը բաղկացած է ուրանի երկու կտորից, որոնք միավորվելիս կազմում են կրիտիկականից մեծ զանգված։ Ռումբի պայթյուն առաջացնելու համար պետք է հնարավորինս արագ հավաքել դրանք: Երկրորդ մեթոդը հիմնված է ներհոսող պայթյունի օգտագործման վրա: Այս դեպքում սովորական պայթուցիկ նյութից գազերի հոսքն ուղղված է եղել ներսում գտնվող տրոհվող նյութի վրա և սեղմելով այն մինչև այն հասել է կրիտիկական զանգվածի։ Լիցքի միացումը և դրա ինտենսիվ ճառագայթումը նեյտրոնների հետ, ինչպես արդեն նշվեց, առաջացնում է շղթայական ռեակցիա, որի արդյունքում առաջին վայրկյանում ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 1 մլն աստիճան։ Այս ընթացքում կրիտիկական զանգվածի միայն մոտ 5%-ին է հաջողվել առանձնանալ։ Մնացած լիցքը ռումբերի վաղ նախագծման մեջ գոլորշիացել է առանց
ցանկացած լավ:

Պատմության մեջ առաջինը ատոմային ռումբ(նրան տրվել է «Երրորդություն» անունը) հավաքվել է 1945 թվականի ամռանը։ Եվ 1945 թվականի հունիսի 16-ին Ալամոգորդո անապատում (Նյու Մեքսիկո) միջուկային փորձարկման վայրում արտադրվել է Երկրի վրա առաջինը. միջուկային պայթյուն. Ռումբը տեղադրված է եղել փորձարկման վայրի կենտրոնում՝ 30 մետրանոց պողպատե աշտարակի գագաթին։ Նրա շուրջը մեծ հեռավորության վրա տեղադրվել են ձայնագրող սարքեր։ 9 կմ-ում եղել է դիտակետ, իսկ 16 կմ-ում՝ հրամանատարական կետ։ Ատոմային պայթյունը ահռելի տպավորություն թողեց այս իրադարձության բոլոր ականատեսների վրա։ Ականատեսների նկարագրությամբ՝ զգացողություն կար, որ բազմաթիվ արևներ ձուլվել են մեկին և միանգամից լուսավորել բազմանկյունը։ Այնուհետև հարթավայրի վերևում հայտնվեց կրակի մի հսկայական գունդ, և փոշու և լույսի կլոր ամպ սկսեց դանդաղ ու չարագուշակորեն բարձրանալ դեպի այն։

Գետնից բարձրանալուց հետո այս հրե գնդակը մի քանի վայրկյանում թռավ մինչև երեք կիլոմետր բարձրություն: Ամեն վայրկյան այն մեծանում էր չափերով, շուտով նրա տրամագիծը հասնում էր 1,5 կմ-ի, և այն դանդաղորեն բարձրանում էր դեպի ստրատոսֆերա: Այնուհետև հրե գնդակը իր տեղը զիջեց պտտվող ծխի սյունին, որը ձգվեց մինչև 12 կմ բարձրություն՝ ստանալով հսկա սնկի տեսք։ Այս ամենն ուղեկցվում էր սարսափելի մռնչյունով, որից երկիրը դողում էր։ Պայթած ռումբի հզորությունը գերազանցեց բոլոր սպասելիքները.

Հենց որ ռադիացիոն իրավիճակը թույլ տվեց, մի քանի «Շերման» տանկեր՝ ներսից կապարե թիթեղներով շարված, նետվեցին պայթյունի տարածք։ Նրանցից մեկի վրա Ֆերմին էր, ով ցանկանում էր տեսնել իր աշխատանքի արդյունքները։ Նրա աչքի առաջ հայտնվեց մեռած այրված հողը, որի վրա ամբողջ կյանքը ոչնչացվեց 1,5 կմ շառավղով։ Ավազը թրծվեց ապակե կանաչավուն ընդերքի մեջ, որը ծածկեց գետինը: Հսկայական խառնարանի մեջ ընկած էին պողպատե հենարանային աշտարակի անդամահատված մնացորդները: Պայթյունի ուժգնությունը գնահատվել է 20 հազար տոննա տրոտիլ։

Հաջորդ քայլը պետք է լիներ ատոմային ռումբի մարտական ​​օգտագործումը Ճապոնիայի դեմ, որը նացիստական ​​Գերմանիայի հանձնվելուց հետո միայնակ շարունակեց պատերազմը ԱՄՆ-ի և նրա դաշնակիցների հետ։ Այն ժամանակ արձակման մեքենաներ չկային, ուստի ռմբակոծությունը պետք է իրականացվեր ինքնաթիռից։ Երկու ռումբերի բաղադրիչները մեծ խնամքով փոխադրվեցին USS Indianapolis-ով Թինյան կղզի, որտեղ տեղակայված էր ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի 509-րդ կոմպոզիտային խումբը: Ըստ լիցքավորման և դիզայնի այս ռումբերը որոշ չափով տարբերվում էին միմյանցից։

Առաջին ատոմային ռումբը՝ «Baby»-ը, մեծ չափի օդային ռումբ էր՝ բարձր հարստացված ուրան-235 ատոմային լիցքով: Նրա երկարությունը մոտ 3 մ էր, տրամագիծը՝ 62 սմ, քաշը՝ 4,1 տոննա։

Երկրորդ ատոմային ռումբը՝ «Չաղ մարդը»՝ պլուտոնիում-239 լիցքով ուներ ձվի ձև՝ մեծ չափի կայունացուցիչով։ Դրա երկարությունը
եղել է 3,2 մ, տրամագիծը՝ 1,5 մ, քաշը՝ 4,5 տոննա։

Օգոստոսի 6-ին գնդապետ Տիբեթի B-29 Enola Gay ռմբակոծիչը «Քիդը» գցել է ճապոնական խոշոր Հիրոսիմա քաղաքի վրա։ Ռումբը նետվել է պարաշյուտով և պայթել, ինչպես և նախատեսված էր, գետնից 600 մ բարձրության վրա։

Պայթյունի հետևանքները սարսափելի էին. Անգամ հենց իրենք՝ օդաչուների վրա, նրանց կողմից մեկ ակնթարթում ավերված խաղաղ քաղաքի տեսարանը ճնշող տպավորություն թողեց։ Ավելի ուշ նրանցից մեկը խոստովանեց, որ այդ պահին տեսել է ամենավատ բանը, որ մարդը կարող է տեսնել։

Նրանց համար, ովքեր երկրի վրա էին, այն, ինչ տեղի էր ունենում, իսկական դժոխք էր թվում: Առաջին հերթին ջերմային ալիք է անցել Հիրոսիմայի վրայով։ Նրա գործողությունը տևեց ընդամենը մի քանի վայրկյան, բայց այնքան հզոր էր, որ գրանիտե սալերի մեջ հալեց նույնիսկ սալիկներ և քվարցի բյուրեղներ, 4 կմ հեռավորության վրա հեռախոսի սյուները վերածեց ածուխի և վերջապես այնպես այրեց մարդկային մարմինները, որ դրանցից միայն ստվերներ մնացին։ մայթի ասֆալտի վրա կամ տների պատերին։ Այնուհետև հրեշավոր քամու պոռթկումը դուրս պրծավ հրե գնդակի տակից և 800 կմ/ժ արագությամբ վազեց քաղաքի վրայով՝ սրբելով ամեն ինչ իր ճանապարհին: Նրա կատաղի գրոհին չդիմացող տները փլվեցին այնպես, ասես կտրված լիներ։ 4 կմ տրամագծով հսկա շրջանի մեջ ոչ մի շինություն անձեռնմխելի չի մնացել։ Պայթյունից մի քանի րոպե անց քաղաքի վրա տեղացավ սև ռադիոակտիվ անձրև. այս խոնավությունը վերածվեց գոլորշու, որը խտացավ մթնոլորտի բարձր շերտերում և ընկավ գետնին ռադիոակտիվ փոշու հետ խառնված մեծ կաթիլների տեսքով:

Անձրևից հետո քամու նոր պոռթկումը հարվածեց քաղաքին, այս անգամ փչելով էպիկենտրոնի ուղղությամբ։ Նա ավելի թույլ էր, քան առաջինը, բայց դեռ այնքան ուժեղ էր, որ կարող էր արմատախիլ անել ծառերը: Քամին բորբոքեց հսկա կրակ, որի մեջ այրվում էր այն ամենը, ինչ կարող էր այրվել: 76.000 շենքերից 55.000-ն ամբողջությամբ ավերվել ու այրվել են։ Այս սարսափելի աղետի ականատեսները հիշել են մարդկանց ջահերը, որոնցից այրված հագուստները գետնին են տապալվել, ինչպես նաև մաշկի պատռվածքները, և սարսափելի այրվածքներով պատված հուզված մարդկանց ամբոխները, որոնք ճչալով շտապել են փողոցներով: Օդում այրված մարդկային մսի խեղդող հոտ էր։ Մարդիկ պառկած էին ամենուր՝ մեռած ու մահամերձ։ Կային շատերը, ովքեր կույր ու խուլ էին և, բոլոր կողմերից խրելով, ոչինչ չէին կարողանում պարզել շուրջը տիրող քաոսի մեջ։

Դժբախտները, ովքեր գտնվում էին էպիկենտրոնից՝ մինչև 800 մ հեռավորության վրա, բառի բուն իմաստով մեկ վայրկյանում այրվել են՝ նրանց ներսը գոլորշիացել է, իսկ մարմինները վերածվել են ծխացող ածուխի կտորների։ Գտնվելով էպիկենտրոնից 1 կմ հեռավորության վրա, նրանց հարվածել է ճառագայթային հիվանդությունը ծայրահեղ ծանր վիճակում։ Մի քանի ժամվա ընթացքում նրանք սկսել են սաստիկ փսխել, ջերմաստիճանը ցատկել է 39-40 աստիճանի, առաջացել է շնչահեղձություն, արյունահոսություն։ Հետո մաշկի վրա չբուժող խոցեր են առաջացել, արյան բաղադրությունը կտրուկ փոխվել է, մազերը թափվել են։ Սարսափելի տառապանքներից հետո, սովորաբար երկրորդ կամ երրորդ օրը, մահը վրա է հասնում։

Ընդհանուր առմամբ, պայթյունից և ճառագայթային հիվանդությունից մահացել է մոտ 240 հազար մարդ։ Մոտ 160 հազարը ճառագայթային հիվանդություն են ստացել ավելի մեղմ ձևով. նրանց ցավալի մահը հետաձգվել է մի քանի ամսով կամ տարիներով։ Երբ աղետի լուրը տարածվեց ամբողջ երկրում, ամբողջ Ճապոնիան վախից կաթվածահար էր եղել։ Այն ավելի մեծացավ այն բանից հետո, երբ մայոր Sweeney's Box Car ինքնաթիռը օգոստոսի 9-ին երկրորդ ռումբը նետեց Նագասակիի վրա: Այստեղ զոհվել և վիրավորվել են նաև մի քանի հարյուր հազար բնակիչներ։ Չկարողանալով դիմակայել նոր զինատեսակներին՝ Ճապոնիայի կառավարությունը կապիտուլյացիայի ենթարկվեց՝ ատոմային ռումբը վերջ դրեց Երկրորդ համաշխարհային պատերազմին։

Պատերազմն ավարտվել է. Այն տևեց ընդամենը վեց տարի, բայց կարողացավ փոխել աշխարհն ու մարդկանց գրեթե անճանաչելիորեն:

Մարդկային քաղաքակրթությունը մինչև 1939 թվականը և մարդկային քաղաքակրթություն 1945 թվականից հետո ապշեցուցիչ տարբերվում են միմյանցից: Դրա պատճառները շատ են, բայց դրանցից ամենագլխավորներից մեկը միջուկային զենքի ի հայտ գալն է։ Կարելի է առանց չափազանցության ասել, որ Հիրոսիմայի ստվերն ընկած է 20-րդ դարի ողջ երկրորդ կեսի վրա։ Այն դարձավ բարոյական խորը այրվածք միլիոնավոր մարդկանց համար, ինչպես նրանց, ովքեր այս աղետի ժամանակակիցն էին, այնպես էլ նրանց, ովքեր ծնվել են դրանից տասնամյակներ անց: Ժամանակակից մարդնա այլևս չի կարող մտածել աշխարհի մասին այնպես, ինչպես մտածում էր դրա մասին մինչև 1945 թվականի օգոստոսի 6-ը. նա չափազանց պարզ է հասկանում, որ այս աշխարհը կարող է մի քանի վայրկյանում ոչնչի վերածվել:

Ժամանակակից մարդը չի կարող նայել պատերազմին, ինչպես դիտել են իր պապերն ու նախապապերը, նա հաստատ գիտի, որ այս պատերազմը վերջինն է լինելու, և դրանում չեն լինելու ոչ հաղթողներ, ոչ պարտվողներ։ Միջուկային զենքն իր հետքն է թողել բոլոր ոլորտներում հասարակական կյանքը, իսկ ժամանակակից քաղաքակրթությունը չի կարող ապրել նույն օրենքներով, ինչ վաթսուն կամ ութսուն տարի առաջ։ Ոչ ոք դա ավելի լավ չէր հասկանում, քան իրենք՝ ատոմային ռումբը ստեղծողները։

«Մեր մոլորակի մարդիկ Ռոբերտ Օպենհայմերը գրել է. պետք է միավորվի. Սարսափ ու ավերածություն է սերմանվել վերջին պատերազմ, մեզ թելադրիր այս միտքը։ Ատոմային ռումբերի պայթյունները դա ապացուցեցին ամենայն դաժանությամբ։ Ուրիշ մարդիկ այլ ժամանակներում նման խոսքեր են ասել՝ միայն այլ զենքերի և այլ պատերազմների մասին: Նրանց չհաջողվեց։ Բայց ով այսօր ասում է, որ այս խոսքերն անիմաստ են, խաբվում է պատմության շրջադարձներին։ Սրանում մենք չենք կարող համոզվել։ Մեր աշխատանքի արդյունքները մարդկության համար այլ ելք չեն թողնում, քան միասնական աշխարհ ստեղծելը: Օրենքի և մարդասիրության վրա հիմնված աշխարհ»:

Ատոմային ռումբը միջուկային (ատոմային) էներգիայի շատ արագ արտանետման արդյունքում մեծ ուժի պայթյուն առաջացնող արկ է։

Ինչպես են աշխատում ատոմային ռումբերը

Միջուկային լիցքը բաժանված է մի քանի մասի մինչև կրիտիկական չափս, այնպես որ դրանցից յուրաքանչյուրում չի կարող սկսվել տրոհվող նյութի ատոմների տրոհման ինքնազարգացող անվերահսկելի շղթայական ռեակցիա: Նման ռեակցիա կառաջանա միայն այն ժամանակ, երբ լիցքի բոլոր մասերը արագ միավորվեն մեկ ամբողջության մեջ։ Ռեակցիայի ամբողջականությունը և, ի վերջո, պայթյունի ուժը մեծապես կախված են առանձին մասերի մոտեցման արագությունից։ Լիցքի բարձր արագությամբ մասերը հաղորդակցվելու համար կարող եք օգտագործել սովորական պայթուցիկ նյութերի պայթյունը: Եթե ​​միջուկային լիցքի մասերը կենտրոնից որոշակի հեռավորության վրա տեղակայված են շառավղային ուղղություններով, իսկ արտաքինից դրված են տրոտիլ լիցքեր, ապա հնարավոր է սովորական լիցքերի պայթյուն՝ ուղղված միջուկային լիցքի կենտրոնին։ Միջուկային լիցքի բոլոր մասերը ոչ միայն մեծ արագությամբ կմիավորվեն մեկ ամբողջության մեջ, այլև որոշ ժամանակով կսեղմվեն բոլոր կողմերից պայթյունի արգասիքների ահռելի ճնշումից և չեն կարողանա անմիջապես բաժանվել, հենց որ միջուկային շղթայական ռեակցիան սկսվում է լիցքավորման մեջ: Սրա արդյունքում տեղի կունենա շատ ավելի մեծ բաժանում, քան առանց նման սեղմման, և, հետևաբար, պայթյունի հզորությունը կավելանա։ Նույն քանակությամբ տրոհվող նյութով պայթյունի հզորության բարձրացմանը նպաստում է նաև նեյտրոնային ռեֆլեկտորը (առավել արդյունավետ ռեֆլեկտորները բերիլիումն են< Be >, գրաֆիտ, ծանր ջուր< H3O >) Առաջին տրոհման համար, որը կսկսի շղթայական ռեակցիա, անհրաժեշտ է առնվազն մեկ նեյտրոն։ Անհնար է հաշվել շղթայական ռեակցիայի ժամանակին սկիզբը նեյտրոնների ազդեցության տակ, որոնք հայտնվում են միջուկային ինքնաբուխ (ինքնաբուխ) տրոհման ժամանակ, քանի որ. դա տեղի է ունենում համեմատաբար հազվադեպ. U-235-ի դեպքում՝ 1 տարրալուծում ժամում 1 գ-ի դիմաց: նյութեր. Մթնոլորտում կան նաև շատ քիչ նեյտրոններ, որոնք ազատ ձևով գոյություն ունեն՝ S = 1 սմ/ք. վայրկյանում մոտ 6 նեյտրոն է թռչում: Այդ իսկ պատճառով միջուկային լիցքում օգտագործվում է նեյտրոնների արհեստական ​​աղբյուր՝ միջուկային պայթուցիչի մի տեսակ գլխարկ։ Այն նաև ապահովում է բազմաթիվ տրոհումներ, որոնք սկսվում են միաժամանակ, ուստի ռեակցիան ընթանում է միջուկային պայթյունի տեսքով:

Պայթեցման տարբերակներ (թնդանոթներ և պայթյունավտանգ սխեմաներ)

Գոյություն ունի տրոհվող լիցքի պայթեցման երկու հիմնական սխեման՝ թնդանոթ, որը այլ կերպ կոչվում է բալիստիկ և պայթեցնող։

«Թնդանոթի սխեման» օգտագործվել է առաջին սերնդի միջուկային զենքի որոշ մոդելներում։ Թնդանոթի սխեմայի էությունը վառոդի լիցքով կրակելն է ենթակրիտիկական զանգվածի տրոհվող նյութի մի բլոկի («փամփուշտ») մյուսի մեջ՝ անշարժ («թիրախ»): Բլոկները նախագծված են այնպես, որ միացման դեպքում դրանց ընդհանուր զանգվածը դառնում է գերկրիտիկական:

Պայթեցման այս մեթոդը հնարավոր է միայն ուրանի զինամթերքի մեջ, քանի որ պլուտոնիումն ունի երկու կարգի մագնիտուդով ավելի բարձր նեյտրոնային ֆոն, ինչը կտրուկ մեծացնում է շղթայական ռեակցիայի վաղաժամ զարգացման հավանականությունը մինչև բլոկների միացումը: Սա հանգեցնում է էներգիայի թերի թողարկման (այսպես կոչված «fizz», անգլերեն: Պլուտոնիումային զինամթերքի մեջ թնդանոթային սխեմա իրականացնելու համար անհրաժեշտ է բարձրացնել լիցքի մասերի միացման արագությունը տեխնիկապես անհասանելի մակարդակի: Բացի այդ. ուրանը ավելի լավ է, քան պլուտոնիումը, դիմանում է մեխանիկական ծանրաբեռնվածություններին:

ազդեցիկ սխեմա. Պայթեցման այս սխեման ներառում է գերկրիտիկական վիճակի ստացում` սեղմելով տրոհվող նյութը կենտրոնացված հարվածային ալիքով, որը առաջանում է քիմիական պայթուցիկների պայթյունից: Հարվածային ալիքը կենտրոնացնելու համար օգտագործվում են, այսպես կոչված, պայթուցիկ ոսպնյակներ, և պայթյունը կատարվում է միաժամանակ շատ կետերում՝ ճշգրտությամբ։ Պայթուցիկ նյութերի տեղակայման և պայթեցման համար նման համակարգի ստեղծումը ժամանակին ամենադժվար խնդիրներից էր։ Համընկնող հարվածային ալիքի ձևավորումն ապահովվել է «արագ» և «դանդաղ» պայթուցիկներից պայթուցիկ ոսպնյակների օգտագործմամբ՝ TATV (Տրիամինոտրինիտրոբենզոլ) և բարատոլ (տրինիտրոտոլուենի խառնուրդ բարիումի նիտրատով) և որոշ հավելումներ)

Կառուցվածքային առումով առաջին ատոմային ռումբը բաղկացած էր հետևյալ հիմնական բաղադրիչներից.

1. միջուկային լիցք;
2. պայթուցիկ սարք և լիցքավորման ավտոմատ պայթեցման համակարգ՝ անվտանգության համակարգերով.
3. օդային ռումբի բալիստիկ դեպք, որը պարունակում էր միջուկային լիցք և ավտոմատ պայթյուն:

Հիմնարար պայմանները, որոնք որոշեցին RDS-1 ռումբի դիզայնը, կապված էին.

1. 1945-ին փորձարկված ամերիկյան ատոմային ռումբի սխեմատիկ դիագրամը հնարավորինս ղեկավարելու որոշմամբ.
2. Անվտանգության շահերից ելնելով, ռումբի բալիստիկ մարմնում տեղադրված լիցքի վերջնական հավաքումը պետք է իրականացվի փորձարկման վայրի պայմաններում՝ պայթեցումից անմիջապես առաջ.
3. ծանր ՏՈՒ-4 ռմբակոծիչից RDS-1 ռմբակոծելու հնարավորությամբ։

RDS-1 ռումբի ատոմային լիցքը բազմաշերտ կառույց էր, որում ակտիվ նյութի՝ պլուտոնիումի անցումը գերկրիտիկական վիճակի իրականացվել է դրա սեղմման շնորհիվ պայթուցիկում միաձուլվող գնդաձև պայթեցման ալիքի միջոցով։

Միջուկային լիցքի կենտրոնում տեղադրվել է պլուտոնիում, որը կառուցվածքով բաղկացած է երկու կիսագնդային մասերից։ Պլուտոնիումի զանգվածը որոշվել է 1949 թվականի հուլիսին՝ միջուկային հաստատունները չափելու փորձերի ավարտից հետո։

Մեծ հաջողությունների են հասել ոչ միայն տեխնոլոգները, այլեւ մետալուրգներն ու ռադիոքիմիկոսները։ Նրանց ջանքերի շնորհիվ նույնիսկ առաջին պլուտոնիումային մասերը պարունակում էին փոքր քանակությամբ կեղտեր և բարձր ակտիվ իզոտոպներ։ Վերջին կետը հատկապես նշանակալից էր, քանի որ կարճատև իզոտոպները, լինելով նեյտրոնների հիմնական աղբյուրը, կարող էին բացասական ազդեցություն ունենալ վաղաժամ պայթյունի հավանականության վրա։

Պլուտոնիումի միջուկի խոռոչում տեղադրվել է նեյտրոնային ապահովիչ (NC)՝ բնական ուրանի կոմպոզիտային պատյանում։ 1947-1948 թվականներին քննարկվել են շուրջ 20 տարբեր առաջարկներ՝ կապված ՆԺՀ-ի գործունեության, նախագծման և կատարելագործման սկզբունքների հետ։

Առաջին RDS-1 ատոմային ռումբի ամենաբարդ բաղադրիչներից մեկը պայթուցիկ լիցքն էր, որը պատրաստված էր TNT և RDX խառնուրդից:

Պայթուցիկի արտաքին շառավիղի ընտրությունը որոշվել է մի կողմից՝ բավարար էներգիայի արտանետում ստանալու անհրաժեշտությամբ, իսկ մյուս կողմից՝ արտադրանքի թույլատրելի արտաքին չափսերով և արտադրության տեխնոլոգիական հնարավորություններով։

Առաջին ատոմային ռումբը ստեղծվել է ՏՈՒ-4 ինքնաթիռում դրա կասեցման հետ կապված, որի ռումբի ծոցը հնարավորություն էր տալիս տեղադրել մինչև 1500 մմ տրամագծով արտադրանք։ Այս չափման հիման վրա որոշվել է RDS-1 ռումբի բալիստիկ մարմնի միջնամասը։ Պայթուցիկ լիցքը կառուցվածքային առումով սնամեջ գնդիկ էր և բաղկացած էր երկու շերտից։

Ներքին շերտը ձևավորվել է երկու կիսագնդային հիմքերից՝ պատրաստված TNT և RDX կենցաղային համաձուլվածքից։

RDS-1 պայթուցիկ լիցքի արտաքին շերտը հավաքվել է առանձին տարրերից։ Այս շերտը, որը նախատեսված է պայթուցիկի հիմքում գնդաձև միաձուլվող պայթյունի ալիք ձևավորելու համար և կոչվում է կենտրոնացման համակարգ, լիցքի հիմնական ֆունկցիոնալ միավորներից մեկն էր, որը մեծապես որոշում էր դրա կատարողական բնութագրերը:

Ռումբի ավտոմատացման համակարգի հիմնական նպատակը միջուկային պայթյուն իրականացնելն էր տրված կետհետագծեր. Ռումբի էլեկտրական սարքավորումների մի մասը տեղադրվել է փոխադրող ինքնաթիռի վրա, իսկ դրա առանձին տարրերը՝ միջուկային լիցքի վրա։
Արտադրանքի շահագործման հուսալիությունը բարելավելու համար ավտոմատ պայթեցման առանձին տարրեր պատրաստվել են երկալիքային (կրկնօրինակ) սխեմայի համաձայն: Բարձր բարձրության ապահովիչ համակարգերի խափանման դեպքում ռումբի նախագծման մեջ նախատեսվել է հատուկ սարք (հարվածի սենսոր)՝ ռումբը գետնին դիպչելու ժամանակ միջուկային պայթյուն իրականացնելու համար։

Արդեն միջուկային զենքի ստեղծման հենց սկզբնական փուլում ակնհայտ դարձավ, որ լիցքավորման մեջ տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրությունը պետք է ընթանա հաշվողական և փորձարարական ճանապարհով, ինչը հնարավորություն տվեց շտկել տեսական վերլուծությունը՝ հիմնվելով փորձարարական փորձարարական արդյունքների վրա։ միջուկային լիցքերի գազադինամիկ բնութագրերի վերաբերյալ տվյալներ։

Ընդհանուր առումով, միջուկային լիցքի գազադինամիկ փորձարկումը ներառում էր մի շարք ուսումնասիրություններ՝ կապված փորձերի ստեղծման և արագ գործընթացների գրանցման հետ, ներառյալ տարասեռ միջավայրերում պայթեցման և հարվածային ալիքների տարածումը:

Նյութերի հատկությունների ուսումնասիրությունը միջուկային լիցքերի շահագործման գազադինամիկ փուլում, երբ ճնշման միջակայքը հասնում է հարյուր միլիոնավոր մթնոլորտների, պահանջել է հիմնովին նոր հետազոտական ​​մեթոդների մշակում, որոնց կինետիկան պահանջում է բարձր ճշգրտություն՝ մինչև միկրովայրկյանի հարյուրերորդական մասը: Նման պահանջները հանգեցրին արագընթաց գործընթացների գրանցման նոր մեթոդների մշակմանը։ Հենց KB-11-ի գիտահետազոտական ​​հատվածում դրվեցին կենցաղային գերարագ ֆոտոխրոնոգրաֆիայի հիմքերը մինչև 10 կմ/վրկ արագությամբ և մոտ մեկ միլիոն կադր վայրկյանում նկարահանման արագությամբ։ Ա.Դ.Զախարենկովի, Գ.Դ.Սոկոլովի և Վ.Կ.-ի կողմից մշակված գերարագ ձայնագրիչը: Քիմիական ֆիզիկա 1950 թվականին։

Նկատի ունեցեք, որ այս ֆոտոխրոնոգրաֆը, որը վարում էր օդային տուրբինն արդեն այդ ժամանակ, ապահովում էր 7 կմ/վրկ արագություն: Սերիական SFR (1950) սարքի պարամետրերը, որոնք ստեղծված են դրա հիման վրա էլեկտրական շարժիչից շարժիչով, ավելի համեստ են՝ մինչև 3,5 կմ/վ:

Է.Կ.Զավոյսկի

Առաջին արտադրանքի սպասարկելիության հաշվարկ-տեսական հիմնավորման համար սկզբունքորեն կարևոր էր իմանալ պայթեցման ալիքի առջևի հետևում գտնվող PW-ի վիճակի պարամետրերը, ինչպես նաև կենտրոնական մասի գնդաձև սիմետրիկ սեղմման դինամիկան: ապրանք. Այդ նպատակով 1948 թվականին Է.Կ. Զավոյսկին առաջարկել և մշակել է էլեկտրամագնիսական մեթոդ՝ պայթյունի ալիքների առջևի հետևում գտնվող պայթյունի արտադրանքի զանգվածային արագությունները գրանցելու համար, ինչպես հարթ, այնպես էլ գնդաձև պայթյունի դեպքում:

Պայթյունի արտադրանքի արագության բաշխումն իրականացվել է զուգահեռաբար և իմպուլսային ռադիոգրաֆիայի մեթոդով Վ.Ա.Ցուկերմանի և գործընկերների կողմից:

Արագ գործընթացները գրանցելու համար ստեղծվել են եզակի բազմալիք ձայնագրիչներ ETAR-1 և ETAR-2, որոնք մշակվել են E.A. Etingof-ի և M.S. Tarasov-ի կողմից՝ նանվայրկյանին մոտ ժամանակային լուծաչափով: Հետագայում այս ձայնագրիչները փոխարինվեցին սերիական OK-4 սարքով, որը մշակվել էր A.I.-ի կողմից: Սոկոլիկ (ԻԽՊ ԱՆ).

KB-11-ի ուսումնասիրություններում նոր մեթոդների և նոր ձայնագրիչների օգտագործումը հնարավորություն տվեց ձեռք բերել անհրաժեշտ տվյալներ կառուցվածքային նյութերի դինամիկ սեղմելիության վերաբերյալ արդեն ատոմային զենքի ստեղծման աշխատանքների մեկնարկին:

Աշխատանքային նյութերի հաստատունների փորձարարական ուսումնասիրությունները, որոնք կազմում են լիցքի ֆիզիկական սխեման, հիմք են ստեղծել լիցքավորման գազադինամիկ փուլում տեղի ունեցող գործընթացների ֆիզիկական հասկացությունների ստուգման համար:

Ատոմային ռումբի ընդհանուր կառուցվածքը

Միջուկային զենքի հիմնական տարրերն են.

• շրջանակ
• ավտոմատացման համակարգ

Պատյանը նախատեսված է միջուկային լիցքավորման և ավտոմատացման համակարգի համար, ինչպես նաև պաշտպանում է դրանք մեխանիկական, իսկ որոշ դեպքերում նաև ջերմային ազդեցություններից: Ավտոմատացման համակարգը ապահովում է միջուկային լիցքի պայթյունը տվյալ պահին և բացառում է դրա պատահական կամ վաղաժամ շահագործումը: Այն ներառում է.

• անվտանգության և սպառազինման համակարգ
• վթարային պայթյունի համակարգ
• լիցքավորման պայթեցման համակարգ
• ուժի աղբյուր
• խափանում է սենսորային համակարգը

Առաքում նշանակում է միջուկային զենքերկարող են լինել բալիստիկ հրթիռներ, թեւավոր և զենիթային հրթիռներ, ավիա։ Միջուկային զինամթերքն օգտագործվում է օդային ռումբերի, ականների, տորպեդների, հրետանային արկերի (203,2 մմ SG և 155 մմ SG-USA) սարքավորման համար։

Ատոմային ռումբը պայթեցնելու համար ստեղծվել են տարբեր համակարգեր։ Ամենապարզ համակարգը ներարկիչի տիպի զենքն է, որի ժամանակ տրոհվող նյութից պատրաստված արկը բախվում է թիրախին՝ առաջացնելով գերկրիտիկական զանգված։ 1945 թվականի օգոստոսի 6-ին ԱՄՆ-ի կողմից Հիրոսիմայի վրա նետված ատոմային ռումբն ուներ ներարկման տիպի պայթուցիչ։ Եվ այն ուներ մոտավորապես 20 կիլոտոննա տրոտիլ էներգիայի համարժեք:

Միջուկային զենքի թանգարան

1992 թվականի նոյեմբերի 13-ին Սարովում բացվել է Միջուկային զենքի պատմական և հուշահամալիր RFNC-VNIIEF (Ռուսաստանի դաշնային միջուկային կենտրոն - Փորձարարական ֆիզիկայի համառուսական գիտահետազոտական ​​ինստիտուտ): Սա երկրում առաջին թանգարանն է, որը պատմում է ներքին միջուկային վահանի ստեղծման հիմնական փուլերի մասին։ Թանգարանի առաջին ցուցանմուշները այցելուների առաջ այս օրը հայտնվեցին նախկին տեխնիկումի շենքում, որտեղ այժմ գտնվում է թանգարանը։

Նրա ցուցանմուշները արտադրանքի նմուշներ են, որոնք լեգենդներ են դարձել երկրի միջուկային արդյունաբերության պատմության մեջ: Մինչև վերջերս այն, ինչի վրա աշխատել են խոշորագույն փորձագետները, հսկայական պետական ​​գաղտնիք էր ոչ միայն հասարակ մահկանացուների, այլև հենց միջուկային զենք մշակողների համար։

Թանգարանի ցուցադրությունը պարունակում է ցուցանմուշներ 1949 թվականի առաջին փորձնական նմուշից մինչև մեր օրերը։

1. ԱՏՈՄԱԿԱՆ ՌՈՒՄԲ. ԿԱԶՄԸ, ՄԱՐՏԻ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐՆԵՐԸ ԵՎ ՍՏԵՂԾՄԱՆ ՆՊԱՏԱԿԸ.

Նախքան ատոմային ռումբի կառուցվածքի ուսումնասիրությունը սկսելը, անհրաժեշտ է հասկանալ այս հարցի տերմինաբանությունը։ Այսպիսով, գիտական ​​շրջանակներում կան հատուկ տերմիններ, որոնք արտացոլում են ատոմային զենքի բնութագրերը։ Դրանց թվում առանձնացնում ենք հետևյալը.

Ատոմային ռումբ - ավիացիոն միջուկային ռումբի բնօրինակ անվանումը, որի գործողությունը հիմնված է պայթուցիկ միջուկային տրոհման շղթայական ռեակցիայի վրա: Այսպես կոչված ջրածնային ռումբի գալուստով, որը հիմնված է ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիայի վրա, նրանց համար հաստատվեց ընդհանուր տերմին՝ միջուկային ռումբ:

Միջուկային ռումբը միջուկային լիցք ունեցող օդային ռումբ է, որն ունի մեծ կործանարար ուժ։ Առաջին երկու միջուկային ռումբերը՝ յուրաքանչյուրը մոտ 20 կտ-ի համարժեք տրոտիլով, ամերիկյան ինքնաթիռների կողմից նետվեցին ճապոնական Հիրոսիմա և Նագասակի քաղաքների վրա, համապատասխանաբար, 1945 թվականի օգոստոսի 6-ին և 9-ին և պատճառեցին հսկայական զոհեր և ավերածություններ: Ժամանակակից միջուկային ռումբերն ունեն տասնյակից միլիոնավոր տոննա համարժեք տրոտիլ:

Միջուկային կամ ատոմային զենք- պայթուցիկ զենք, որը հիմնված է միջուկային էներգիայի օգտագործման վրա, որը թողարկվում է ծանր միջուկների շղթայական միջուկային տրոհման կամ թեթև միջուկների ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիայի ժամանակ:

Կենսաբանական և քիմիական զենքի հետ մեկտեղ վերաբերում է զանգվածային ոչնչացման զենքերին (WMD):

Միջուկային զենք՝ միջուկային զենքի մի շարք, դրանց նպատակակետին հասցնելու միջոցներ և հսկողություն: վերաբերում է զանգվածային ոչնչացման զենքին. ահռելի կործանարար ուժ ունի. Վերոնշյալ պատճառով ԱՄՆ-ը և ԽՍՀՄ-ը մեծ ներդրումներ կատարեցին միջուկային զենքի ստեղծման գործում։ Ըստ մեղադրանքների հզորության և գործողության շրջանակի՝ միջուկային զենքերը բաժանվում են մարտավարական, օպերատիվ-մարտավարական և ռազմավարական։ Միջուկային զենքի օգտագործումը պատերազմում աղետալի է ողջ մարդկության համար։

Միջուկային պայթյունը սահմանափակ ծավալով մեծ քանակությամբ ներմիջուկային էներգիայի ակնթարթային արձակման գործընթաց է։

Ատոմային զենքի գործողությունը հիմնված է ծանր միջուկների տրոհման ռեակցիայի վրա (ուրան-235, պլուտոնիում-239 և որոշ դեպքերում՝ ուրան-233):

Ուրան-235-ը օգտագործվում է միջուկային զենքի մեջ, քանի որ, ի տարբերություն ավելի տարածված ուրան-238 իզոտոպի, այն կարող է իրականացնել ինքնուրույն միջուկային շղթայական ռեակցիա:

Պլուտոնիում-239-ը նաև կոչվում է «զենքի պլուտոնիում», քանի որ այն նախատեսված է միջուկային զենք ստեղծելու համար, և 239Pu իզոտոպի պարունակությունը պետք է լինի առնվազն 93,5%:

Ատոմային ռումբի կառուցվածքն ու բաղադրությունը արտացոլելու համար, որպես նախատիպ, մենք վերլուծում ենք 1945 թվականի օգոստոսի 9-ին ճապոնական Նագասակի քաղաքի վրա նետված «Չաղ մարդ» (նկ. 1) պլուտոնիումային ռումբը։

ատոմային միջուկային ռումբի պայթյուն

Նկար 1 - ատոմային ռումբ «Չաղ մարդ»

Այս ռումբի դասավորությունը (բնորոշ պլուտոնիումային միաֆազ զինամթերքի համար) մոտավորապես հետևյալն է.

Նեյտրոնային նախաձեռնող - մոտ 2 սմ տրամագծով բերիլիումի գնդիկ, որը ծածկված է իտրիում-պոլոնիումի համաձուլվածքի կամ պոլոնիում-210 մետաղի բարակ շերտով, նեյտրոնների հիմնական աղբյուրը կրիտիկական զանգվածի կտրուկ նվազման և առաջացման արագացման համար: ռեակցիա. Կրակում է մարտական ​​միջուկը գերկրիտիկական վիճակի տեղափոխելու պահին (սեղմման ժամանակ առաջանում է պոլոնիումի և բերիլիումի խառնուրդ՝ մեծ քանակությամբ նեյտրոնների արտազատմամբ)։ Ներկայումս, բացի այս տեսակի մեկնարկից, ավելի տարածված է ջերմամիջուկային մեկնարկը (ԹԻ): Ջերմամիջուկային նախաձեռնող (TI): Այն գտնվում է լիցքի կենտրոնում (նման է NI-ին), որտեղ գտնվում է փոքր քանակությամբ ջերմամիջուկային նյութ, որի կենտրոնը տաքացվում է համընկնող հարվածային ալիքով և ջերմամիջուկային ռեակցիայի գործընթացում ջերմաստիճանի ֆոնի վրա։ որոնք առաջացել են, արտադրվում է զգալի քանակությամբ նեյտրոններ, որոնք բավարար են շղթայական ռեակցիայի նեյտրոնային մեկնարկի համար (նկ. 2):

Պլուտոնիում. Օգտագործեք ամենամաքուր պլուտոնիում-239 իզոտոպը, թեև կայունությունը բարձրացնելու համար ֆիզիկական հատկություններ(խտությունը) և բարելավել լիցքի սեղմելիությունը պլուտոնիումը լիցքավորված է փոքր քանակությամբ գալիումով:

Պատյան (սովորաբար պատրաստված ուրանից), որը ծառայում է որպես նեյտրոնային ռեֆլեկտոր։

Կոմպրեսիոն պատյան՝ պատրաստված ալյումինից։ Ապահովում է հարվածային ալիքով սեղմման ավելի մեծ միատեսակություն՝ միևնույն ժամանակ պաշտպանելով լիցքի ներքին մասերը պայթուցիկ նյութերի և դրա տարրալուծման տաք արտադրանքների հետ անմիջական շփումից:

Պայթուցիկ բարդ պայթեցման համակարգով, որն ապահովում է ամբողջ պայթուցիկի միաժամանակյա պայթյունը: Սինխրոնիկությունը անհրաժեշտ է խիստ գնդաձև սեղմիչ (ուղղված գնդակի ներսում) հարվածային ալիք ստեղծելու համար: Ոչ գնդաձև ալիքը հանգեցնում է գնդակի նյութի արտանետմանը անհամասեռության և կրիտիկական զանգված ստեղծելու անհնարինության միջոցով: Պայթուցիկ նյութերի տեղակայման և պայթեցման համար նման համակարգի ստեղծումը ժամանակին ամենադժվար խնդիրներից էր։ Օգտագործվում է «արագ» և «դանդաղ» պայթուցիկների համակցված սխեման (ոսպնյակների համակարգ):

Դյուրալյումինի դրոշմավորված տարրերից պատրաստված կորպուս՝ երկու գնդաձև ծածկոց և պտուտակներով միացված գոտի։

Նկար 2 - Պլուտոնիումային ռումբի գործողության սկզբունքը

Միջուկային պայթյունի կենտրոնը այն կետն է, որտեղ տեղի է ունենում բռնկում կամ գտնվում է հրե գնդակի կենտրոնը, իսկ էպիկենտրոնը պայթյունի կենտրոնի պրոյեկցիան է երկրի կամ ջրի մակերեսի վրա:

Միջուկային զենքը զանգվածային ոչնչացման զենքի ամենահզոր և վտանգավոր տեսակն է, որը սպառնում է ողջ մարդկությանը միլիոնավոր մարդկանց աննախադեպ ոչնչացմամբ և ոչնչացմամբ։

Եթե ​​գետնի վրա կամ դրա մակերեսին բավականին մոտ պայթյուն է տեղի ունենում, ապա պայթյունի էներգիայի մի մասը սեյսմիկ թրթռումների տեսքով փոխանցվում է Երկրի մակերեսին։ Առաջանում է մի երևույթ, որն իր առանձնահատկություններով երկրաշարժ է հիշեցնում. Նման պայթյունի արդյունքում առաջանում են սեյսմիկ ալիքներ, որոնք տարածվում են երկրի հաստությամբ շատ մեծ հեռավորությունների վրա։ Ալիքի կործանարար ազդեցությունը սահմանափակվում է մի քանի հարյուր մետր շառավղով։

Պայթյունի չափազանց բարձր ջերմաստիճանի արդյունքում առաջանում է լույսի պայծառ բռնկում, որի ինտենսիվությունը հարյուրավոր անգամ գերազանցում է Երկրի վրա ընկնող արեգակի ճառագայթների ուժգնությունը։ Ֆլեշը մեծ քանակությամբ ջերմություն և լույս է արձակում: Լույսի ճառագայթումը առաջացնում է դյուրավառ նյութերի ինքնաբուխ այրում և այրում մարդկանց մաշկը շատ կիլոմետրերի շառավղով:

ժամը միջուկային պայթյունտեղի է ունենում ճառագայթում. Այն տևում է մոտ մեկ րոպե և ունի այնպիսի բարձր թափանցող ուժ, որ մոտ հեռավորության վրա դրանից պաշտպանվելու համար անհրաժեշտ են հզոր և հուսալի ապաստարաններ։

Միջուկային պայթյունն ունակ է ակնթարթորեն ոչնչացնել կամ անգործունակ դարձնել անպաշտպան մարդկանց, բացահայտ կանգնած սարքավորումներին, կառույցներին և տարբեր նյութերին: Միջուկային պայթյունի (PFYAV) հիմնական վնասակար գործոններն են.

հարվածային ալիք;

լույսի ճառագայթում;

ներթափանցող ճառագայթում;

տարածքի ռադիոակտիվ աղտոտում;

էլեկտրամագնիսական իմպուլս (EMP):

Մթնոլորտում միջուկային պայթյունի ժամանակ արձակված էներգիայի բաշխումը PNF-ների միջև մոտավորապես հետևյալն է՝ մոտ 50% հարվածային ալիքի համար, 35% լույսի ճառագայթման, 10% ռադիոակտիվ աղտոտման և 5% ներթափանցման համար: ճառագայթում և EMP:

Մարդկանց, ռազմական տեխնիկայի, տեղանքի և տարբեր առարկաների ռադիոակտիվ աղտոտումը միջուկային պայթյունի ժամանակ առաջանում է լիցքավորման նյութի տրոհման բեկորների (Pu-239, U-235) և պայթյունի ամպից դուրս եկող լիցքի չհակազդող մասի պատճառով: որպես նեյտրոնների ազդեցության տակ հողում և այլ նյութերում ձևավորված ռադիոակտիվ իզոտոպներ՝ առաջացած ակտիվություն։ Ժամանակի ընթացքում տրոհման բեկորների ակտիվությունը արագորեն նվազում է, հատկապես պայթյունից հետո առաջին ժամերին։ Այսպես, օրինակ, մեկ օրում 20 կՏ հզորությամբ միջուկային զենքի պայթյունի ժամանակ տրոհման բեկորների ընդհանուր ակտիվությունը պայթյունից հետո մեկ րոպեից մի քանի հազար անգամ պակաս կլինի։

Հակառակորդային միջոցների ինտեգրված կիրառման արդյունավետության վերլուծություն՝ բարելավելու կապի միջոցների գործունեության կայունությունը հակառակորդի ռադիոհակամիջոցառումների պայմաններում

Հաշվի առնելով տեխնիկական հագեցվածության մակարդակը, կիրականացվի էլեկտրոնային պատերազմի ուժերի և միջոցների վերլուծություն ՊՎ մեխանիզացված դիվիզիայի (ՄՀ) հետախուզական և էլեկտրոնային պատերազմի գումարտակի (Հ և ԵՎ): ԱՄՆ արտաքին գործերի նախարարության հետախուզության և էլեկտրոնային պատերազմի գումարտակը ներառում է.