Arma nucleare- armi di natura strategica, in grado di risolvere problemi globali. Il suo uso è associato a terribili conseguenze per tutta l'umanità. Questo rende la bomba atomica non solo una minaccia, ma anche un deterrente.

La comparsa di armi in grado di porre fine allo sviluppo dell'umanità ne segnò l'inizio nuova era. Probabilità conflitto globale o una nuova guerra mondiale è ridotta al minimo a causa della possibilità di distruzione totale dell'intera civiltà.

Nonostante tali minacce, le armi nucleari continuano a essere in servizio con i principali paesi del mondo. In una certa misura, è proprio questo che diventa il fattore determinante della diplomazia e della geopolitica internazionali.

Storia della bomba nucleare

La domanda su chi abbia inventato la bomba nucleare non ha una risposta chiara nella storia. La scoperta della radioattività dell'uranio è considerata un prerequisito per il lavoro sulle armi atomiche. Nel 1896, il chimico francese A. Becquerel scoprì la reazione a catena di questo elemento, dando inizio agli sviluppi della fisica nucleare.

Nel decennio successivo furono scoperti raggi alfa, beta e gamma, oltre a numerosi isotopi radioattivi di alcuni elementi chimici. Successiva scoperta della legge decadimento radioattivo l'atomo fu l'inizio per lo studio dell'isometria nucleare.

Nel dicembre 1938 i fisici tedeschi O. Hahn e F. Strassmann furono i primi a poter effettuare la reazione di fissione nucleare in condizioni artificiali. Il 24 aprile 1939, la leadership della Germania fu informata della probabilità di creare un nuovo potente esplosivo.

Tuttavia, il programma nucleare tedesco era destinato al fallimento. Nonostante il successo degli scienziati, il paese era costantemente in difficoltà di risorse a causa della guerra, in particolare con la fornitura di acqua pesante. Nelle fasi successive, l'esplorazione è stata rallentata dalle continue evacuazioni. Il 23 aprile 1945, gli sviluppi degli scienziati tedeschi furono catturati ad Haigerloch e portati negli Stati Uniti.

Gli Stati Uniti sono stati il ​​primo paese ad esprimere interesse per la nuova invenzione. Nel 1941 furono stanziati fondi significativi per il suo sviluppo e creazione. Le prime prove ebbero luogo il 16 luglio 1945. Meno di un mese dopo, gli Stati Uniti hanno utilizzato per la prima volta armi nucleari, sganciando due bombe su Hiroshima e Nagasaki.

La propria ricerca nel campo della fisica nucleare in URSS è stata condotta dal 1918. La Commissione sul Nucleo Atomico è stata istituita nel 1938 presso l'Accademia delle Scienze. Tuttavia, con lo scoppio della guerra, le sue attività in questa direzione furono sospese.

Nel 1943, le informazioni sul lavoro scientifico in fisica nucleare furono ricevute dagli ufficiali dell'intelligence sovietica dall'Inghilterra. Gli agenti sono stati introdotti in diversi centri di ricerca statunitensi. Le informazioni ottenute hanno permesso di accelerare lo sviluppo delle proprie armi nucleari.

L'invenzione della bomba atomica sovietica fu guidata da I. Kurchatov e Yu. Khariton, sono considerati i creatori della bomba atomica sovietica. Le informazioni su questo divennero lo slancio per preparare gli Stati Uniti a una guerra preventiva. Nel luglio 1949 fu sviluppato il piano di Troyan, secondo il quale si prevedeva di iniziare le ostilità il 1 gennaio 1950.

Successivamente, la data è stata spostata all'inizio del 1957, tenendo conto che tutti i paesi della NATO potevano prepararsi e unirsi alla guerra. Secondo l'intelligence occidentale, un test nucleare in URSS non avrebbe potuto essere effettuato fino al 1954.

Tuttavia, i preparativi statunitensi per la guerra divennero noti in anticipo, il che costrinse gli scienziati sovietici ad accelerare la ricerca. In breve tempo inventano e creano la propria bomba nucleare. Il 29 agosto 1949, la prima bomba atomica sovietica RDS-1 (motore a reazione speciale) fu testata nel sito di prova di Semipalatinsk.

Test come questi hanno sventato il piano Trojan. Da allora, gli Stati Uniti hanno cessato di avere il monopolio sulle armi nucleari. Indipendentemente dalla forza dell'attacco preventivo, c'era il rischio di ritorsioni, che minacciavano di essere un disastro. Da quel momento l'arma più terribile divenne garante della pace tra le grandi potenze.

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di una bomba atomica si basa sulla reazione a catena del decadimento dei nuclei pesanti o della fusione termonucleare dei polmoni. Durante questi processi viene rilasciata un'enorme quantità di energia, che trasforma la bomba in un'arma di distruzione di massa.

Il 24 settembre 1951, l'RDS-2 fu testato. Potrebbero già essere consegnati ai punti di lancio in modo da raggiungere gli Stati Uniti. Il 18 ottobre è stato testato l'RDS-3, consegnato da un bombardiere.

Ulteriori test sono passati alla fusione termonucleare. I primi test di una tale bomba negli Stati Uniti ebbero luogo il 1 novembre 1952. In URSS, una tale testata è stata testata dopo 8 mesi.

TX di una bomba nucleare

Le bombe nucleari non hanno caratteristiche chiare a causa della varietà di applicazioni di tali munizioni. Tuttavia, ci sono una serie di aspetti generali che devono essere presi in considerazione durante la creazione di quest'arma.

Questi includono:

• struttura assisimmetrica della bomba: tutti i blocchi e i sistemi sono posti a coppie in contenitori di forma cilindrica, sferica o conica;
• ridurre il peso durante la progettazione bomba nucleare combinando le unità di potenza, scegliendo la forma ottimale di gusci e scomparti, nonché utilizzando materiali più durevoli;
• il numero di fili e connettori è ridotto al minimo e viene utilizzato un condotto pneumatico o un cavo esplosivo per trasmettere l'impatto;
• il blocco dei nodi principali viene effettuato con l'ausilio di partizioni distrutte da cariche pirotecniche;
• le sostanze attive vengono pompate utilizzando un contenitore separato o un vettore esterno.

Tenendo conto dei requisiti per il dispositivo, una bomba nucleare è composta dai seguenti componenti:

• la custodia, che fornisce protezione delle munizioni dagli effetti fisici e termici - è divisa in scomparti, può essere dotata di un telaio di alimentazione;
• carica nucleare con un supporto di potenza;
• sistema di autodistruzione con la sua integrazione in una carica nucleare;
• una fonte di alimentazione progettata per lo stoccaggio a lungo termine - viene attivata già al lancio del razzo;
• sensori esterni - per raccogliere informazioni;
• sistemi di armamento, controllo e detonazione, quest'ultimo incorporato nella carica;
• sistemi di diagnostica, riscaldamento e mantenimento del microclima all'interno di compartimenti stagni.

A seconda del tipo di bomba nucleare, altri sistemi sono integrati in essa. Tra questi potrebbero esserci un sensore di volo, una console di blocco, un calcolo delle opzioni di volo, un pilota automatico. Alcune munizioni utilizzano anche jammer progettati per ridurre l'opposizione a una bomba nucleare.

Le conseguenze dell'uso di una tale bomba

Le conseguenze "ideali" dell'uso delle armi nucleari erano già state registrate durante il bombardamento di Hiroshima. La carica è esplosa a un'altezza di 200 metri, provocando una forte onda d'urto. Stufe a carbone sono state ribaltate in molte case, provocando incendi anche al di fuori dell'area colpita.

Un lampo di luce è stato seguito da un colpo di calore che è durato pochi secondi. Tuttavia, la sua potenza era sufficiente per fondere piastrelle e quarzo entro un raggio di 4 km, nonché per spruzzare pali del telegrafo.

L'ondata di caldo è stata seguita da un'onda d'urto. La velocità del vento ha raggiunto gli 800 km/h, la sua raffica ha distrutto quasi tutti gli edifici della città. Dei 76mila edifici, circa 6mila sono sopravvissuti parzialmente, il resto è stato completamente distrutto.

L'ondata di caldo, così come l'aumento di vapore e cenere, ha causato una forte condensazione nell'atmosfera. Pochi minuti dopo cominciò a piovere con gocce nere di cenere. Il loro contatto con la pelle provocava gravi ustioni incurabili.

Le persone che si trovavano entro 800 metri dall'epicentro dell'esplosione sono state ridotte in polvere. Il resto è stato esposto a radiazioni e malattie da radiazioni. I suoi sintomi erano debolezza, nausea, vomito e febbre. C'è stata una forte diminuzione del numero di globuli bianchi nel sangue.

In pochi secondi sono state uccise circa 70mila persone. Lo stesso numero morì in seguito per ferite e ustioni.

3 giorni dopo, un'altra bomba è stata sganciata su Nagasaki con conseguenze simili.

Scorte di armi nucleari nel mondo

I principali stock di armi nucleari sono concentrati in Russia e negli Stati Uniti. Oltre a loro, i seguenti paesi hanno bombe atomiche:

• Gran Bretagna - dal 1952;
• Francia - dal 1960;
• Cina - dal 1964;
• India - dal 1974;
• Pakistan - dal 1998;
• Corea del Nord - dal 2008.

Israele possiede anche armi nucleari, anche se non ci sono state conferme ufficiali da parte della leadership del Paese.

Alla fine, la materia si disperde comunque, la fissione si interrompe, ma il processo non finisce qui: l'energia viene ridistribuita tra i frammenti ionizzati dei nuclei separati e le altre particelle emesse durante la fissione. La loro energia è dell'ordine di decine e persino centinaia di MeV, ma solo quanti e neutroni gamma ad alta energia elettricamente neutri hanno la possibilità di evitare l'interazione con la materia e la "fuga". Le particelle cariche perdono rapidamente energia in caso di collisioni e ionizzazioni. In questo caso viene emessa radiazione - tuttavia non è più nucleare dura, ma più morbida, con un'energia di tre ordini di grandezza inferiore, ma comunque più che sufficiente per eliminare gli elettroni dagli atomi - non solo dai gusci esterni, ma in generale Tutto quanto. Un pasticcio di nuclei nudi, elettroni strappati da essi e radiazioni con una densità di grammi per centimetro cubo (prova a immaginare come ci si può abbronzare bene sotto una luce che ha acquisito la densità dell'alluminio!) - tutto ciò che un momento fa era una carica - entra in una sorta di equilibrio. In una palla di fuoco molto giovane si stabilisce una temperatura dell'ordine di decine di milioni di gradi.

Palla di fuoco

Sembrerebbe che anche morbida, ma muovendosi alla velocità della luce, la radiazione dovrebbe lasciare molto indietro la sostanza che l'ha originata, ma non è così: nell'aria fredda, la gamma dei quanti di energia keV è di centimetri, e lo fanno non muoversi in linea retta, ma cambiare la direzione del movimento, riemesso ad ogni interazione. Quanta ionizza l'aria, si propaga in essa, come il succo di ciliegia versato in un bicchiere d'acqua. Questo fenomeno è chiamato diffusione radiativa.

Una giovane palla di fuoco di un'esplosione con una potenza di 100 kt, poche decine di nanosecondi dopo il completamento dell'esplosione di fissione, ha un raggio di 3 m e una temperatura di quasi 8 milioni di kelvin. Ma dopo 30 microsecondi, il suo raggio è di 18 m, tuttavia la temperatura scende sotto il milione di gradi. La palla divora lo spazio e l'aria ionizzata dietro la sua parte anteriore quasi non si muove: la radiazione non può trasferirle un impulso significativo durante la diffusione. Ma pompa un'enorme energia in quest'aria, riscaldandola, e quando l'energia della radiazione si esaurisce, la palla inizia a crescere a causa dell'espansione del plasma caldo, che esplode dall'interno con quella che era una carica. Espandendosi, come una bolla gonfiata, il guscio del plasma diventa più sottile. A differenza di una bolla, ovviamente, nulla la gonfia: all'interno non è rimasta quasi alcuna sostanza, vola tutta dal centro per inerzia, ma 30 microsecondi dopo l'esplosione, la velocità di questo volo è superiore a 100 km/s e la pressione idrodinamica nella sostanza: più di 150.000 atm! Il guscio non è destinato a diventare troppo sottile, scoppia, formando delle “vesciche”.

In un tubo di neutroni sotto vuoto, tra un bersaglio saturo di trizio (catodo) 1 e un gruppo di anodo 2, viene applicata una tensione di impulso di cento kilovolt. Quando la tensione è massima, è necessario che tra anodo e catodo appaiano ioni deuterio, che devono essere accelerati. Per questo viene utilizzata una sorgente di ioni. Un impulso di accensione viene applicato al suo anodo 3 e la scarica, passando sulla superficie della ceramica 4 satura di deuterio, forma ioni deuterio. Accelerando, bombardano un bersaglio saturo di trizio, a seguito del quale viene rilasciata un'energia di 17,6 MeV e si formano neutroni e nuclei di elio-4. Nella composizione delle particelle e anche nella resa energetica, questa reazione è identica alla fusione, il processo di fusione dei nuclei leggeri. Negli anni '50 molti pensavano di sì, ma in seguito si è scoperto che nel tubo si verifica un "guasto": un protone o un neutrone (di cui lo ione deuterio è accelerato campo elettrico) "si blocca" nel nucleo di destinazione (trizio). Se un protone si impantana, il neutrone si interrompe e diventa libero.

Quale dei meccanismi per trasferire l'energia di una palla di fuoco all'ambiente prevale dipende dalla potenza dell'esplosione: se è grande, la diffusione della radiazione gioca il ruolo principale, se è piccola, nell'espansione della bolla di plasma. È chiaro che è possibile anche un caso intermedio, quando entrambi i meccanismi sono efficaci.

Il processo cattura nuovi strati d'aria, non c'è più energia sufficiente per strappare tutti gli elettroni dagli atomi. L'energia dello strato ionizzato e i frammenti della bolla di plasma si asciugano, non sono più in grado di spostare un'enorme massa davanti a loro e rallentano notevolmente. Ma quella che era aria prima dell'esplosione si muove, staccandosi dalla palla, assorbendo sempre più strati di aria fredda... Inizia la formazione di un'onda d'urto.

Onda d'urto e fungo atomico

Quando l'onda d'urto viene separata dalla palla di fuoco, le caratteristiche dello strato emittente cambiano e la potenza di radiazione nella parte ottica dello spettro aumenta notevolmente (il cosiddetto primo massimo). Inoltre, i processi di luminescenza e i cambiamenti nella trasparenza dell'aria circostante competono, il che porta alla realizzazione del secondo massimo, che è meno potente, ma molto più lungo, tanto che la produzione di energia luminosa è maggiore che nel primo massimo.

Vicino all'esplosione, tutto intorno evapora, via - si scioglie, ma anche oltre, dove il flusso di calore è già insufficiente per sciogliersi solidi, il suolo, le rocce, le case scorrono come un liquido, sotto una mostruosa pressione di gas, distruggendo tutti i legami di forza, incandescenti di uno splendore insopportabile per gli occhi.

Infine, l'onda d'urto viaggia lontano dal punto di esplosione, dove rimane una nuvola di condensa lassa e indebolita, ma espansa molte volte, trasformata nei più piccoli e molto radioattivi vapori di polvere di quello che era il plasma della carica, e cosa si rivelò vicino alla sua ora terribile, a un luogo da cui si dovrebbe stare il più lontano possibile. La nuvola inizia a salire. Si raffredda, cambia colore, "riveste" un berretto bianco di umidità condensata, seguito da polvere dalla superficie della terra, formando una "gamba" di quello che comunemente viene chiamato "fungo atomico".

iniziazione neutronica

I lettori attenti possono, con una matita in mano, stimare il rilascio di energia durante l'esplosione. Con il tempo che l'assieme si trova nello stato supercritico dell'ordine dei microsecondi, l'età dei neutroni è dell'ordine dei picosecondi e il fattore di moltiplicazione è inferiore a 2, viene rilasciato circa un gigajoule di energia, che equivale a .. 250 kg di TNT. E dove sono i kilo e i megatoni?

Neutroni: lenti e veloci

In una sostanza non fissile, che "rimbalza" sui nuclei, i neutroni trasferiscono loro parte della loro energia, maggiore, più leggero (più vicino in massa) sono i nuclei. che dentro Di più le collisioni hanno coinvolto i neutroni, più rallentano e, infine, si riprendono equilibrio termale con la materia circostante - termalizzare (questo richiede millisecondi). La velocità dei neutroni termici è di 2200 m/s (energia 0,025 eV). I neutroni possono sfuggire al moderatore, vengono catturati dai suoi nuclei, ma con il rallentamento la loro capacità di entrare in reazioni nucleari aumenta in modo significativo, quindi i neutroni che non vengono "persi" più che compensano la diminuzione del numero.
Quindi, se una palla di materiale fissile è circondata da un moderatore, molti neutroni lasceranno il moderatore o verranno assorbiti in esso, ma ci saranno anche quelli che torneranno alla palla ("rifletteranno") e, avendo perso la loro energia, è molto più probabile che causino atti di fissione. Se la palla è circondata da uno strato di berillio con uno spessore di 25 mm, è possibile risparmiare 20 kg di U235 e raggiungere comunque lo stato critico dell'assieme. Ma tali risparmi si pagano con il tempo: ogni generazione successiva di neutroni, prima di provocare la fissione, deve prima rallentare. Questo ritardo riduce il numero di generazioni di neutroni prodotti per unità di tempo, il che significa che il rilascio di energia è ritardato. Meno materiale fissile nell'assieme, più moderatore è richiesto per lo sviluppo di una reazione a catena e la fissione procede su neutroni di energia sempre più bassa. Nel caso limite, quando la criticità viene raggiunta solo sui neutroni termici, ad esempio in una soluzione di sali di uranio in un buon moderatore - acqua, la massa degli assiemi è di centinaia di grammi, ma la soluzione semplicemente bolle periodicamente. Le bolle di vapore rilasciate riducono la densità media della sostanza fissile, la reazione a catena si interrompe e quando le bolle lasciano il liquido, il lampo di fissione si ripete (se il recipiente è intasato, il vapore lo romperà, ma questo sarà un effetto termico esplosione, priva di tutti i tipici segni "nucleari").

Il fatto è che la catena di fissioni in un assemblaggio non inizia con un singolo neutrone: nel microsecondo richiesto, milioni di essi vengono iniettati nell'assemblaggio supercritico. Nelle prime cariche nucleari per questo furono utilizzate sorgenti di isotopi, situate in una cavità all'interno dell'assieme di plutonio: il polonio-210 al momento della compressione si combinava con il berillio e provocava l'emissione di neutroni con le sue particelle alfa. Ma tutte le sorgenti di isotopi sono piuttosto deboli (nel primo prodotto americano sono stati generati meno di un milione di neutroni al microsecondo) e il polonio è già molto deperibile: in soli 138 giorni dimezza la sua attività. Pertanto, gli isotopi sono stati sostituiti da tubi di neutroni meno pericolosi (che non irradiano allo stato spento) e, soprattutto, che emettono più intensamente (vedi barra laterale): centinaia di milioni di neutroni nascono in pochi microsecondi (la durata dell'impulso formato dal tubo). Ma se non funziona o non funziona al momento giusto, si verificherà il cosiddetto pop o "zilch": un'esplosione termica a bassa potenza.

Una bomba atomica è un proiettile per produrre un'esplosione di grande forza come risultato di un rilascio molto rapido di energia nucleare (atomica).

Come funzionano le bombe atomiche

La carica nucleare è divisa in più parti a una dimensione critica, in modo che in ciascuna di esse non possa iniziare una reazione a catena incontrollata autosviluppante di fissione di atomi di una sostanza fissile. Una tale reazione avverrà solo quando tutte le parti della carica saranno rapidamente combinate in un tutto. La completezza della reazione e, in definitiva, la potenza dell'esplosione dipendono in larga misura dalla velocità di avvicinamento delle singole parti. Per comunicare parti ad alta velocità della carica, puoi usare l'esplosione di esplosivi convenzionali. Se parti della carica nucleare sono disposte in direzioni radiali a una certa distanza dal centro e le cariche di TNT sono poste all'esterno, è possibile eseguire un'esplosione di cariche convenzionali dirette verso il centro della carica nucleare. Tutte le parti della carica nucleare non solo si uniranno in un unico insieme con grande velocità, ma saranno anche compresse per qualche tempo da tutti i lati dall'enorme pressione dei prodotti dell'esplosione e non potranno separarsi immediatamente, non appena un la reazione a catena nucleare inizia nella carica. Di conseguenza, si verificherà una divisione molto maggiore che senza tale compressione e, di conseguenza, aumenterà la potenza dell'esplosione. Un aumento della potenza dell'esplosione con la stessa quantità di materiale fissile è facilitato anche da un riflettore di neutroni (i riflettori più efficaci sono il berillio< Be >, grafite, acqua pesante< H3O >). Per la prima fissione, che avvierebbe una reazione a catena, è necessario almeno un neutrone. È impossibile contare sull'inizio tempestivo di una reazione a catena sotto l'azione dei neutroni che compaiono durante la fissione nucleare spontanea (spontanea), perché si verifica relativamente raramente: per U-235 - 1 disintegrazione all'ora per 1 g. sostanze. Ci sono anche pochissimi neutroni che esistono in forma libera nell'atmosfera: attraverso S = 1 cm/sq. circa 6 neutroni volano al secondo. Per questo motivo, una fonte artificiale di neutroni viene utilizzata in una carica nucleare, una specie di tappo di detonatore nucleare. Fornisce anche molte fissioni che iniziano contemporaneamente, quindi la reazione procede sotto forma di esplosione nucleare.

Opzioni di detonazione (cannone e schemi implosivi)

Esistono due schemi principali per far esplodere una carica fissile: il cannone, altrimenti chiamato balistico, e l'implosivo.

Lo "schema del cannone" è stato utilizzato in alcuni modelli di armi nucleari di prima generazione. L'essenza dello schema del cannone è sparare con una carica di polvere da sparo un blocco di materiale fissile di massa subcritica ("proiettile") in un altro - immobile ("bersaglio"). I blocchi sono progettati in modo che, una volta collegati, la loro massa totale diventi supercritica.

Questo metodo di detonazione è possibile solo nelle munizioni all'uranio, poiché il plutonio ha uno sfondo di neutroni più alto di due ordini di grandezza, il che aumenta notevolmente la probabilità di uno sviluppo prematuro di una reazione a catena prima che i blocchi siano collegati. Ciò porta a un rilascio incompleto di energia (il cosiddetto "fizz", inglese. Per implementare uno schema di cannoni nelle munizioni al plutonio, è necessario aumentare la velocità di collegamento di parti della carica a un livello tecnicamente irraggiungibile. Inoltre, l'uranio è migliore del plutonio, resiste ai sovraccarichi meccanici.

schema implosivo. Questo schema di detonazione comporta l'ottenimento di uno stato supercritico comprimendo materiale fissile con un'onda d'urto focalizzata creata da un'esplosione di esplosivi chimici. Per focalizzare l'onda d'urto vengono utilizzate le cosiddette lenti esplosive e l'esplosione viene eseguita simultaneamente in molti punti con precisione. La creazione di un tale sistema per la localizzazione di esplosivi e la detonazione era un tempo uno dei compiti più difficili. La formazione di un'onda d'urto convergente è stata assicurata dall'uso di lenti esplosive da esplosivi "veloci" e "lenti" - TATV (Triaminotrinitrobenzene) e baratolo (una miscela di trinitrotoluene con nitrato di bario) e alcuni additivi)

Nell'area di un'esplosione nucleare si distinguono due aree chiave: il centro e l'epicentro. Al centro dell'esplosione, avviene direttamente il processo di rilascio dell'energia. L'epicentro è la proiezione di questo processo sulla superficie terrestre o dell'acqua. L'energia di un'esplosione nucleare, proiettata sulla terra, può portare a scosse sismiche che si diffondono a notevole distanza. Queste scosse danneggiano l'ambiente solo entro un raggio di diverse centinaia di metri dal punto di esplosione.

Fattori che influiscono

armi atomiche ha i seguenti fattori:

1. contaminazione radioattiva.
2. Emissione di luce.
3. onda d'urto.
4. impulso elettromagnetico.
5. radiazione penetrante.

Le conseguenze dell'esplosione di una bomba atomica sono dannose per tutti gli esseri viventi. A causa del rilascio di un'enorme quantità di energia luminosa e termica, l'esplosione di un proiettile nucleare è accompagnata da un lampo luminoso. In termini di potenza, questo lampo è parecchie volte più forte dei raggi solari, quindi c'è il pericolo di essere colpiti dalla luce e dalle radiazioni termiche entro un raggio di diversi chilometri dal punto di esplosione.

Un altro fattore dannoso più pericoloso delle armi atomiche è la radiazione generata durante l'esplosione. Agisce solo un minuto dopo l'esplosione, ma ha un potere penetrante massimo.

L'onda d'urto ha il più forte effetto distruttivo. Cancella letteralmente tutto ciò che si frappone sulla sua strada dalla faccia della terra. Le radiazioni penetranti rappresentano un pericolo per tutti gli esseri viventi. Negli esseri umani, provoca lo sviluppo della malattia da radiazioni. Bene, l'impulso elettromagnetico danneggia solo la tecnologia. In aggregato fattori dannosi un'esplosione atomica è un enorme pericolo.

Prime prove

Nel corso della storia della bomba atomica, l'America ha mostrato il massimo interesse per la sua creazione. Alla fine del 1941, la leadership del paese ha stanziato un'enorme quantità di denaro e risorse per questa direzione. Il project manager era Robert Oppenheimer, considerato da molti il ​​creatore della bomba atomica. In effetti, è stato il primo che è stato in grado di dare vita all'idea degli scienziati. Di conseguenza, il 16 luglio 1945, il primo test di una bomba atomica ebbe luogo nel deserto del New Mexico. Quindi l'America decise che per porre fine completamente alla guerra, doveva sconfiggere il Giappone, un alleato Germania nazista. Il Pentagono scelse rapidamente gli obiettivi per i primi attacchi nucleari, che avrebbero dovuto essere una vivida illustrazione della potenza delle armi americane.

Il 6 agosto 1945 la bomba atomica statunitense, cinicamente chiamata "Baby", fu sganciata sulla città di Hiroshima. Il colpo si è rivelato perfetto: la bomba è esplosa a un'altezza di 200 metri da terra, a causa della quale la sua onda d'urto ha causato danni terribili alla città. Nelle zone lontane dal centro, le stufe a carbone sono state rovesciate, provocando gravi incendi.

Il lampo luminoso è stato seguito da un'ondata di caldo, che, in 4 secondi di azione, è riuscita a sciogliere le tegole sui tetti delle case e ad incenerire i pali del telegrafo. L'ondata di caldo è stata seguita da un'onda d'urto. Il vento, che ha spazzato la città a una velocità di circa 800 km/h, ha demolito tutto ciò che incontrava. Dei 76.000 edifici situati in città prima dell'esplosione, circa 70.000 furono completamente distrutti e pochi minuti dopo l'esplosione iniziò a piovere dal cielo, di cui grosse gocce erano nere. La pioggia è caduta a causa della formazione negli strati freddi dell'atmosfera di un'enorme quantità di condensa, costituita da vapore e cenere.

Le persone colpite dalla palla di fuoco entro un raggio di 800 metri dal punto dell'esplosione si sono trasformate in polvere. Quelli che erano un po' più lontani dall'esplosione avevano bruciato la pelle, i cui resti erano stati strappati via dall'onda d'urto. La pioggia radioattiva nera ha lasciato ustioni incurabili sulla pelle dei sopravvissuti. Coloro che miracolosamente riuscirono a fuggire iniziarono presto a mostrare segni di malattia da radiazioni: nausea, febbre e attacchi di debolezza.

Tre giorni dopo il bombardamento di Hiroshima, l'America ha attaccato un'altra città giapponese: Nagasaki. La seconda esplosione ha avuto gli stessi effetti dannosi della prima.

In pochi secondi, due bombe atomiche hanno ucciso centinaia di migliaia di persone. L'onda d'urto ha praticamente spazzato via Hiroshima dalla faccia della terra. Più della metà dei residenti locali (circa 240mila persone) è morta immediatamente per le ferite riportate. Nella città di Nagasaki sono morte circa 73mila persone per l'esplosione. Molti di coloro che sono sopravvissuti sono stati esposti a gravi radiazioni, che hanno causato infertilità, malattie da radiazioni e cancro. Di conseguenza, alcuni dei sopravvissuti morirono in una terribile agonia. L'uso della bomba atomica a Hiroshima e Nagasaki ha illustrato il terribile potere di queste armi.

Tu ed io sappiamo già chi ha inventato la bomba atomica, come funziona e quali conseguenze può portare. Ora scopriremo come stavano le cose con le armi nucleari in URSS.

Dopo il bombardamento delle città giapponesi, I.V. Stalin si rese conto che la creazione della bomba atomica sovietica era una questione di sicurezza nazionale. Il 20 agosto 1945 in URSS fu creato un comitato per l'energia nucleare, guidato da L. Beria.

Vale la pena notare che il lavoro in questa direzione è stato svolto in Unione Sovietica dal 1918 e nel 1938 è stata creata una commissione speciale sul nucleo atomico presso l'Accademia delle scienze. Con lo scoppio della seconda guerra mondiale, tutti i lavori in questa direzione furono congelati.

Nel 1943, gli ufficiali dell'intelligence sovietica consegnarono dall'Inghilterra materiali di chiusura articoli scientifici nel campo dell'energia nucleare. Questi materiali hanno illustrato che il lavoro di scienziati stranieri sulla creazione di una bomba atomica è seriamente avanzato. Allo stesso tempo, i residenti americani hanno facilitato l'introduzione di agenti sovietici affidabili nei principali centri di ricerca nucleare degli Stati Uniti. Gli agenti hanno trasmesso informazioni sui nuovi sviluppi a scienziati e ingegneri sovietici.

Compito tecnico

Quando nel 1945 la questione della creazione di una bomba nucleare sovietica divenne quasi una priorità, uno dei leader del progetto, Yu Khariton, elaborò un piano per sviluppare due versioni del proiettile. Il 1 giugno 1946 il piano fu firmato dai vertici.

Secondo il compito, i progettisti hanno dovuto costruire un RDS (Special Jet Engine) di due modelli:

1. RDS-1. Una bomba con una carica di plutonio che viene fatta esplodere per compressione sferica. Il dispositivo è stato preso in prestito dagli americani.
2. RDS-2. Un cannone bomba con due cariche di uranio che convergono nella canna del cannone prima di raggiungere una massa critica.

Nella storia del famigerato RDS, la formulazione più comune, anche se divertente, era la frase "La Russia lo fa da sola". È stato inventato dal vice di Yu Khariton, K. Shchelkin. Questa frase trasmette in modo molto accurato l'essenza del lavoro, almeno per l'RDS-2.

Quando l'America ha scoperto che l'Unione Sovietica possedeva i segreti della creazione di armi nucleari, è diventata ansiosa di intensificare la guerra preventiva il prima possibile. Nell'estate del 1949 apparve il piano di Troia, secondo il quale il 1 gennaio 1950 era previsto l'avvio battagliero contro l'URSS. Quindi la data dell'attacco è stata spostata all'inizio del 1957, ma a condizione che tutti i paesi della NATO vi aderissero.

Prove

Quando le informazioni sui piani dell'America arrivarono all'URSS attraverso i canali dell'intelligence, il lavoro degli scienziati sovietici accelerò in modo significativo. Gli esperti occidentali credevano che in URSS le armi atomiche sarebbero state create non prima del 1954-1955. In effetti, i test della prima bomba atomica in URSS ebbero luogo già nell'agosto del 1949. Il 29 agosto, il dispositivo RDS-1 è stato fatto esplodere nel campo di addestramento di Semipalatinsk. Un grande team di scienziati ha preso parte alla sua creazione, guidato da Kurchatov Igor Vasilyevich. Il design della carica apparteneva agli americani e l'apparecchiatura elettronica è stata creata da zero. La prima bomba atomica nell'URSS esplose con una potenza di 22 kt.

A causa della probabilità di un attacco di rappresaglia, il piano di Troyan, che prevedeva un attacco nucleare a 70 città sovietiche, fu sventato. I test a Semipalatinsk hanno segnato la fine del monopolio americano sul possesso di armi atomiche. L'invenzione di Igor Vasilyevich Kurchatov distrusse completamente i piani militari dell'America e della NATO e impedì lo sviluppo di un'altra guerra mondiale. Iniziò così l'era della pace sulla Terra, che esiste sotto la minaccia dell'annientamento assoluto.

"Club nucleare" del mondo

Ad oggi, non solo l'America e la Russia hanno armi nucleari, ma anche un certo numero di altri stati. L'insieme dei paesi che possiedono tali armi è chiamato condizionatamente "club nucleare".

Include:

1. America (dal 1945).
2. URSS e ora Russia (dal 1949).
3. Inghilterra (dal 1952).
4. Francia (dal 1960).
5. Cina (dal 1964).
6. India (dal 1974).
7. Pakistan (dal 1998).
8. Corea (dal 2006).

Israele possiede anche armi nucleari, sebbene la leadership del Paese si rifiuti di commentare la loro presenza. Inoltre, sul territorio dei paesi NATO (Italia, Germania, Turchia, Belgio, Paesi Bassi, Canada) e alleati (Giappone, Corea del Sud, nonostante la smentita ufficiale), è un'arma nucleare americana.

Ucraina, Bielorussia e Kazakistan, che possedevano alcune delle armi nucleari dell'URSS, hanno trasferito le loro bombe alla Russia dopo il crollo dell'Unione. Divenne l'unica erede dell'arsenale nucleare dell'URSS.

Conclusione

Oggi abbiamo appreso chi ha inventato la bomba atomica e di cosa si tratta. Riassumendo quanto sopra, possiamo concludere che oggi le armi nucleari sono lo strumento più potente della politica globale, saldamente radicato nelle relazioni tra paesi. Da un lato, è un deterrente efficace e, dall'altro, è un argomento convincente per prevenire il confronto militare e rafforzare relazioni pacifiche tra stati. Le armi nucleari sono il simbolo di un'intera epoca, che richiede una manipolazione particolarmente attenta.

Il mondo dell'atomo è così fantastico che la sua comprensione richiede una rottura radicale nei consueti concetti di spazio e tempo. Gli atomi sono così piccoli che se una goccia d'acqua potesse essere ingrandita alle dimensioni della Terra, ogni atomo in quella goccia sarebbe più piccolo di un'arancia. Infatti, una goccia d'acqua è composta da 6000 miliardi di miliardi (60000000000000000000000) di atomi di idrogeno e ossigeno. Eppure, nonostante le sue dimensioni microscopiche, l'atomo ha una struttura per certi versi simile alla struttura del nostro sistema solare. Nel suo centro incomprensibilmente piccolo, il cui raggio è inferiore a un trilionesimo di centimetro, c'è un "sole" relativamente grande: il nucleo di un atomo.

Intorno a questo "sole" atomico ruotano minuscoli "pianeti" - gli elettroni. Il nucleo è costituito da due elementi costitutivi principali dell'Universo: protoni e neutroni (hanno un nome unificante: nucleoni). Un elettrone e un protone sono particelle cariche e la quantità di carica in ciascuna di esse è esattamente la stessa, ma le cariche differiscono nel segno: il protone è sempre caricato positivamente e l'elettrone è sempre negativo. Il neutrone non trasporta carica elettrica e quindi ha una permeabilità molto elevata.

Nella scala di misura atomica, la massa del protone e del neutrone viene presa come unità. Il peso atomico di qualsiasi elemento chimico dipende quindi dal numero di protoni e neutroni contenuti nel suo nucleo. Ad esempio, un atomo di idrogeno, il cui nucleo è costituito da un solo protone, ha massa atomica uguale a 1. Un atomo di elio, con un nucleo di due protoni e due neutroni, ha una massa atomica pari a 4.

I nuclei degli atomi dello stesso elemento contengono sempre lo stesso numero di protoni, ma il numero di neutroni può essere diverso. Gli atomi che hanno nuclei con lo stesso numero di protoni, ma differiscono per il numero di neutroni e relativi a varietà dello stesso elemento, sono detti isotopi. Per distinguerli l'uno dall'altro, al simbolo dell'elemento viene assegnato un numero, uguale alla somma di tutte le particelle nel nucleo di un dato isotopo.

Potrebbe sorgere la domanda: perché il nucleo di un atomo non si sfalda? Dopotutto, i protoni in esso contenuti sono particelle caricate elettricamente con la stessa carica, che devono respingersi a vicenda con grande forza. Ciò è spiegato dal fatto che all'interno del nucleo ci sono anche le cosiddette forze intranucleari che attraggono tra loro le particelle del nucleo. Queste forze compensano le forze repulsive dei protoni e non consentono al nucleo di separarsi spontaneamente.

Le forze intranucleari sono molto forti, ma agiscono solo a distanza molto ravvicinata. Pertanto, i nuclei di elementi pesanti, costituiti da centinaia di nucleoni, risultano instabili. Le particelle del nucleo sono in costante movimento qui (entro il volume del nucleo) e se aggiungi loro una quantità aggiuntiva di energia, possono superare le forze interne: il nucleo sarà diviso in parti. La quantità di questa energia in eccesso è chiamata energia di eccitazione. Tra gli isotopi degli elementi pesanti, ci sono quelli che sembrano sull'orlo del decadimento personale. È sufficiente solo una piccola "spinta", ad esempio, un semplice colpo nel nucleo di un neutrone (e non deve nemmeno essere accelerato ad alta velocità) per avviare la reazione di fissione nucleare. Alcuni di questi isotopi "fissili" sono stati successivamente realizzati artificialmente. In natura, esiste un solo isotopo di questo tipo: è l'uranio-235.

Urano fu scoperto nel 1783 da Klaproth, che lo isolò dalla pece di uranio e gli diede il nome del pianeta Urano recentemente scoperto. Come si è scoperto in seguito, in realtà non era l'uranio stesso, ma il suo ossido. Si ottenne l'uranio puro, un metallo bianco argenteo
solo nel 1842 Peligot. Nuovo elemento non possedeva proprietà degne di nota e non attirò l'attenzione fino al 1896, quando Becquerel scoprì il fenomeno della radioattività dei sali di uranio. Successivamente, l'uranio è diventato un oggetto ricerca scientifica ed esperimenti, ma applicazione pratica ancora non aveva.

Quando, nel primo terzo del 20° secolo, la struttura del nucleo atomico divenne più o meno chiara ai fisici, cercarono prima di tutto di realizzare il vecchio sogno degli alchimisti: cercarono di trasformare un elemento chimico in un altro. Nel 1934, i ricercatori francesi, i coniugi Frederic e Irene Joliot-Curie, riferirono all'Accademia francese delle scienze del seguente esperimento: quando le lastre di alluminio furono bombardate con particelle alfa (nuclei dell'atomo di elio), gli atomi di alluminio si trasformarono in atomi di fosforo , ma non ordinario, ma radioattivo, che, a sua volta, è passato in un isotopo stabile del silicio. Così, un atomo di alluminio, dopo aver aggiunto un protone e due neutroni, si è trasformato in un atomo di silicio più pesante.

Questa esperienza ha portato all'idea che se i nuclei dell'elemento più pesante esistente in natura, l'uranio, sono "sgranati" con neutroni, allora si può ottenere un elemento che non esiste in condizioni naturali. Nel 1938 i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann ripetono in termini generali l'esperienza dei coniugi Joliot-Curie, prendendo l'uranio al posto dell'alluminio. I risultati dell'esperimento non furono affatto quelli che si aspettavano: invece di un nuovo elemento superpesante con un numero di massa maggiore di quello dell'uranio, Hahn e Strassmann ricevettero elementi leggeri dalla parte centrale sistema periodico: bario, krypton, bromo e alcuni altri. Gli stessi sperimentatori non potevano spiegare il fenomeno osservato. Fu solo l'anno successivo che la fisica Lisa Meitner, alla quale Hahn riferì le sue difficoltà, trovò una spiegazione corretta per il fenomeno osservato, suggerendo che quando l'uranio veniva bombardato con neutroni, il suo nucleo si divideva (fissione). In questo caso si sarebbero dovuti formare nuclei di elementi più leggeri (da qui sono stati prelevati bario, krypton e altre sostanze), oltre a 2-3 neutroni liberi dovrebbero essere stati rilasciati. Ulteriori ricerche hanno permesso di chiarire in dettaglio il quadro di ciò che sta accadendo.

L'uranio naturale è costituito da una miscela di tre isotopi con masse di 238, 234 e 235. La quantità principale di uranio cade sull'isotopo 238, il cui nucleo comprende 92 protoni e 146 neutroni. L'uranio-235 è solo 1/140 dell'uranio naturale (0,7% (ha 92 protoni e 143 neutroni nel suo nucleo) e l'uranio-234 (92 protoni, 142 neutroni) è solo 1/17500 della massa totale dell'uranio ( 0 006% Il meno stabile di questi isotopi è l'uranio-235.

Di tanto in tanto, i nuclei dei suoi atomi si dividono spontaneamente in parti, a seguito delle quali si formano elementi più leggeri del sistema periodico. Il processo è accompagnato dal rilascio di due o tre neutroni liberi, che corrono a una velocità tremenda - circa 10 mila km / s (sono chiamati neutroni veloci). Questi neutroni possono colpire altri nuclei di uranio, provocando reazioni nucleari. Ogni isotopo si comporta in modo diverso in questo caso. I nuclei di uranio-238 nella maggior parte dei casi catturano semplicemente questi neutroni senza ulteriori trasformazioni. Ma in circa un caso su cinque, quando un neutrone veloce entra in collisione con il nucleo dell'isotopo 238, si verifica una curiosa reazione nucleare: uno dei neutroni di uranio-238 emette un elettrone, trasformandosi in un protone, cioè l'isotopo di uranio diventa di più
l'elemento pesante è il nettunio-239 (93 protoni + 146 neutroni). Ma il nettunio è instabile: dopo pochi minuti uno dei suoi neutroni emette un elettrone, trasformandosi in un protone, dopodiché l'isotopo del nettunio si trasforma nell'elemento successivo del sistema periodico: il plutonio-239 (94 protoni + 145 neutroni). Se un neutrone entra nel nucleo dell'uranio-235 instabile, si verifica immediatamente la fissione: gli atomi decadono con l'emissione di due o tre neutroni. È chiaro che nell'uranio naturale, la maggior parte dei cui atomi appartengono all'isotopo 238, questa reazione non ha conseguenze visibili: tutti i neutroni liberi verranno eventualmente assorbiti da questo isotopo.

Ma cosa succede se immaginiamo un pezzo di uranio abbastanza massiccio, costituito interamente dall'isotopo 235?

Qui il processo andrà diversamente: i neutroni rilasciati durante la fissione di più nuclei, a loro volta, cadendo nei nuclei vicini, provocano la loro fissione. Di conseguenza, viene rilasciata una nuova porzione di neutroni, che divide i seguenti nuclei. In condizioni favorevoli, questa reazione procede come una valanga ed è chiamata reazione a catena. Poche particelle di bombardamento possono essere sufficienti per avviarlo.

In effetti, lasciamo che solo 100 neutroni bombardino l'uranio-235. Divideranno 100 nuclei di uranio. In questo caso verranno rilasciati 250 nuovi neutroni di seconda generazione (una media di 2,5 per fissione). I neutroni della seconda generazione produrranno già 250 fissioni, durante le quali verranno rilasciati 625 neutroni. Nella prossima generazione sarà il 1562, poi il 3906, poi il 9670 e così via. Il numero di divisioni aumenterà senza limiti se il processo non viene interrotto.

Tuttavia, in realtà, solo una parte insignificante dei neutroni entra nei nuclei degli atomi. Gli altri, precipitandosi rapidamente tra loro, vengono portati via nello spazio circostante. Una reazione a catena autosufficiente può verificarsi solo in una matrice sufficientemente ampia di uranio-235, che si dice abbia una massa critica. (Questa massa in condizioni normali è di 50 kg.) È importante notare che la fissione di ciascun nucleo è accompagnata dal rilascio di un'enorme quantità di energia, che risulta essere circa 300 milioni di volte superiore all'energia spesa per la fissione ! (È stato calcolato che con la fissione completa di 1 kg di uranio-235, viene rilasciata la stessa quantità di calore di quando si bruciano 3mila tonnellate di carbone.)

Questa colossale ondata di energia, rilasciata in pochi istanti, si manifesta come un'esplosione di forza mostruosa ed è alla base del funzionamento delle armi nucleari. Ma affinché quest'arma diventi una realtà, è necessario che la carica non sia costituita da uranio naturale, ma da un raro isotopo - 235 (tale uranio è chiamato arricchito). Successivamente si è scoperto che anche il plutonio puro è un materiale fissile e può essere utilizzato in una carica atomica invece dell'uranio-235.

Tutte queste importanti scoperte furono fatte alla vigilia della seconda guerra mondiale. Presto iniziò il lavoro segreto in Germania e in altri paesi sulla creazione di una bomba atomica. Negli Stati Uniti, questo problema è stato affrontato nel 1941. L'intero complesso delle opere ha ricevuto il nome di "Manhattan Project".

La direzione amministrativa del progetto è stata affidata al generale Groves e la direzione scientifica è stata affidata al professor Robert Oppenheimer dell'Università della California. Entrambi erano ben consapevoli dell'enorme complessità del compito che li attendeva. Pertanto, la prima preoccupazione di Oppenheimer è stata l'acquisizione di un team scientifico altamente intelligente. C'erano molti fisici negli Stati Uniti in quel momento che erano emigrati da Germania nazista. Non è stato facile coinvolgerli nella creazione di armi dirette contro la loro antica patria. Oppenheimer ha parlato con tutti personalmente, usando tutta la forza del suo fascino. Ben presto riuscì a radunare un piccolo gruppo di teorici, che chiamò scherzosamente "luminari". E infatti includeva i più grandi esperti dell'epoca nel campo della fisica e della chimica. (Tra questi 13 vincitori premio Nobel, tra cui Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Oltre a loro, c'erano molti altri specialisti di vari profili.

Il governo degli Stati Uniti non ha lesinato sulla spesa e fin dall'inizio il lavoro ha assunto una portata grandiosa. Nel 1942 a Los Alamos fu fondato il più grande laboratorio di ricerca del mondo. La popolazione di questa città scientifica raggiunse presto le 9 mila persone. Secondo la composizione degli scienziati, la portata esperimenti scientifici, il numero di specialisti e lavoratori coinvolti nel lavoro del Los Alamos Laboratory non ha eguali nella storia del mondo. Il "Progetto Manhattan" aveva la sua polizia, controspionaggio, sistema di comunicazione, magazzini, villaggi, fabbriche, laboratori, un proprio budget colossale.

L'obiettivo principale del progetto era ottenere abbastanza materiale fissile da cui creare diverse bombe atomiche. Oltre all'uranio-235, come già accennato, l'elemento artificiale plutonio-239 potrebbe fungere da carica per la bomba, ovvero la bomba potrebbe essere di uranio o plutonio.

Boschi e Oppenheimer convenuto che il lavoro dovrebbe essere svolto contemporaneamente in due direzioni, poiché è impossibile decidere in anticipo quale di esse sarà più promettente. Entrambi i metodi erano fondamentalmente diversi l'uno dall'altro: l'accumulo di uranio-235 doveva essere effettuato separandolo dalla maggior parte dell'uranio naturale e il plutonio poteva essere ottenuto solo a seguito di una reazione nucleare controllata irradiando l'uranio-238 con neutroni. Entrambi i percorsi sembravano insolitamente difficili e non promettevano soluzioni facili.

In effetti, come si possono separare due isotopi che differiscono solo leggermente nel loro peso e si comportano chimicamente esattamente nello stesso modo? Né la scienza né la tecnologia hanno mai affrontato un problema del genere. Anche la produzione di plutonio sembrava inizialmente molto problematica. Prima di questo, l'intera esperienza delle trasformazioni nucleari è stata ridotta a diversi esperimenti di laboratorio. Ora era necessario padroneggiare la produzione di chilogrammi di plutonio su scala industriale, sviluppare e creare un'installazione speciale per questo: un reattore nucleare e imparare a controllare il corso di una reazione nucleare.

E qua e là un intero complesso di problemi complessi doveva essere risolto. Pertanto, il "Progetto Manhattan" consisteva in diversi sottoprogetti, guidati da eminenti scienziati. Lo stesso Oppenheimer era il capo del Los Alamos Science Laboratory. Lawrence era responsabile del Radiation Laboratory presso l'Università della California. Fermi ha condotto una ricerca all'Università di Chicago sulla creazione di un reattore nucleare.

Inizialmente, il problema più importante era l'ottenimento dell'uranio. Prima della guerra, questo metallo in realtà non aveva alcuna utilità. Ora, quando è stato richiesto immediatamente in enormi quantità, si è scoperto che non c'era modo industriale la sua produzione.

La società Westinghouse ha intrapreso il suo sviluppo e ha raggiunto rapidamente il successo. Dopo la purificazione della resina di uranio (in questa forma l'uranio si trova in natura) e l'ottenimento dell'ossido di uranio, è stato convertito in tetrafluoruro (UF4), dal quale è stato isolato l'uranio metallico mediante elettrolisi. Se alla fine del 1941 gli scienziati americani avevano a disposizione solo pochi grammi di uranio metallico, già nel novembre 1942 la sua produzione industriale negli stabilimenti di Westinghouse raggiungeva le 6.000 libbre al mese.

Allo stesso tempo, erano in corso i lavori per la creazione di un reattore nucleare. Il processo di produzione del plutonio in realtà si riduceva all'irradiazione di barre di uranio con neutroni, a seguito della quale parte dell'uranio-238 doveva trasformarsi in plutonio. Fonti di neutroni in questo caso potrebbero essere atomi di uranio-235 fissili sparsi in quantità sufficienti tra gli atomi di uranio-238. Ma per mantenere una riproduzione costante dei neutroni, doveva iniziare una reazione a catena di fissione degli atomi di uranio-235. Intanto, come già accennato, per ogni atomo di uranio-235 c'erano 140 atomi di uranio-238. È chiaro che i neutroni che volavano in tutte le direzioni avevano molte più probabilità di incontrarli sulla loro strada. Cioè, un numero enorme di neutroni rilasciati si è rivelato inutilmente assorbito dall'isotopo principale. Ovviamente, in tali condizioni, la reazione a catena non poteva andare. Come essere?

All'inizio sembrava che senza la separazione di due isotopi il funzionamento del reattore fosse generalmente impossibile, ma presto si stabilì una circostanza importante: si scoprì che l'uranio-235 e l'uranio-238 erano suscettibili a neutroni di diverse energie. È possibile dividere il nucleo di un atomo di uranio-235 con un neutrone di energia relativamente bassa, avente una velocità di circa 22 m/s. Tali neutroni lenti non vengono catturati dai nuclei di uranio-238 - per questo devono avere una velocità dell'ordine di centinaia di migliaia di metri al secondo. In altre parole, l'uranio-238 non è in grado di impedire l'inizio e il progresso di una reazione a catena nell'uranio-235 causata da neutroni rallentati a velocità estremamente basse - non più di 22 m/s. Questo fenomeno è stato scoperto dal fisico italiano Fermi, che visse negli Stati Uniti dal 1938 e qui supervisionò i lavori per la creazione del primo reattore. Fermi ha deciso di utilizzare la grafite come moderatore di neutroni. Secondo i suoi calcoli, i neutroni emessi dall'uranio-235, dopo essere passati attraverso uno strato di grafite di 40 cm, avrebbero dovuto ridurre la loro velocità a 22 m/s e avviare una reazione a catena autosufficiente nell'uranio-235.

La cosiddetta acqua "pesante" potrebbe fungere da moderatore. Poiché gli atomi di idrogeno che lo compongono sono molto vicini per dimensioni e massa ai neutroni, potrebbero rallentarli meglio. (Succede più o meno la stessa cosa con i neutroni veloci come con le palline: se una pallina ne colpisce una grande, rotola indietro, quasi senza perdere velocità, ma quando incontra una pallina le trasferisce una parte significativa della sua energia - proprio come un neutrone in una collisione elastica rimbalza su un nucleo pesante rallentando solo leggermente, e quando si scontra con i nuclei degli atomi di idrogeno, perde molto rapidamente tutta la sua energia.) Tuttavia acqua ordinaria non adatto alla moderazione, poiché il suo idrogeno tende ad assorbire i neutroni. Ecco perché il deuterio, che fa parte dell'acqua "pesante", dovrebbe essere utilizzato per questo scopo.

All'inizio del 1942, sotto la guida di Fermi, iniziò la costruzione del primo reattore nucleare in assoluto nel campo da tennis sotto le tribune ovest del Chicago Stadium. Tutto il lavoro è stato svolto dagli stessi scienziati. La reazione può essere controllata nell'unico modo: regolando il numero di neutroni coinvolti nella reazione a catena. Fermi immaginava di farlo con barre realizzate con materiali come boro e cadmio, che assorbono fortemente i neutroni. I mattoni di grafite fungevano da moderatore, da cui i fisici hanno eretto colonne alte 3 me larghe 1,2 m, tra cui sono stati installati blocchi rettangolari con ossido di uranio. Circa 46 tonnellate di ossido di uranio e 385 tonnellate di grafite sono entrate nell'intera struttura. Per rallentare la reazione servivano barre di cadmio e boro introdotte nel reattore.

Se ciò non bastasse, per sicurezza, su una piattaforma situata sopra il reattore, c'erano due scienziati con secchi pieni di una soluzione di sali di cadmio: avrebbero dovuto versarli sul reattore se la reazione fosse andata fuori controllo. Fortunatamente, questo non era necessario. Il 2 dicembre 1942 Fermi ordinò l'estensione di tutte le barre di comando e iniziò l'esperimento. Quattro minuti dopo, i contatori di neutroni iniziarono a scattare sempre più forte. Con ogni minuto, l'intensità del flusso di neutroni aumentava. Ciò indicava che nel reattore stava avvenendo una reazione a catena. È andato avanti per 28 minuti. Allora Fermi fece un segnale, e le aste abbassate fermarono il processo. Così, per la prima volta, l'uomo ha liberato l'energia del nucleo atomico e ha dimostrato di poterlo controllare a piacimento. Ora non c'era più alcun dubbio sul fatto che le armi nucleari fossero una realtà.

Nel 1943 il reattore di Fermi fu smantellato e trasportato al Laboratorio Nazionale Aragonese (50 km da Chicago). Qui fu presto costruito un altro reattore nucleare, in cui l'acqua pesante veniva utilizzata come moderatore. Consisteva in un serbatoio cilindrico in alluminio contenente 6,5 tonnellate di acqua pesante, in cui venivano caricate verticalmente 120 barre di uranio metallico, racchiuse in una guaina di alluminio. Le sette barre di controllo erano fatte di cadmio. Intorno al serbatoio c'era un riflettore di grafite, poi uno schermo fatto di leghe di piombo e cadmio. L'intera struttura è stata racchiusa in un guscio di cemento con uno spessore della parete di circa 2,5 m.

Gli esperimenti su questi reattori sperimentali hanno confermato la possibilità produzione industriale plutonio.

Il centro principale del "Manhattan Project" divenne presto la città di Oak Ridge nella Tennessee River Valley, la cui popolazione in pochi mesi crebbe fino a 79mila persone. Qui, in breve tempo, fu costruito il primo impianto per la produzione di uranio arricchito. Immediatamente nel 1943 fu lanciato un reattore industriale che produceva plutonio. Nel febbraio 1944 da esso venivano estratti giornalmente circa 300 kg di uranio, dalla cui superficie si otteneva il plutonio per separazione chimica. (Per fare ciò, il plutonio è stato prima disciolto e poi precipitato.) L'uranio purificato è stato quindi riportato nuovamente al reattore. Nello stesso anno, nell'arido e desolato deserto sulla sponda meridionale del fiume Columbia, iniziò la costruzione dell'enorme stabilimento di Hanford. Qui si trovavano tre potenti reattori nucleari, che fornivano diverse centinaia di grammi di plutonio al giorno.

Parallelamente, era in pieno svolgimento la ricerca per sviluppare un processo industriale per l'arricchimento dell'uranio.

Dopo aver considerato diverse varianti, Groves e Oppenheimer hanno deciso di concentrarsi su due metodi: diffusione del gas ed elettromagnetico.

Il metodo di diffusione del gas si basava su un principio noto come legge di Graham (fu formulato per la prima volta nel 1829 dal chimico scozzese Thomas Graham e sviluppato nel 1896 fisico inglese Reilly). Secondo questa legge, se due gas, uno dei quali è più leggero dell'altro, vengono fatti passare attraverso un filtro con aperture trascurabilmente piccole, allora passerà un po' più di gas leggero rispetto a quello pesante. Nel novembre 1942, Urey e Dunning alla Columbia University hanno creato un metodo di diffusione gassosa per separare gli isotopi dell'uranio basato sul metodo Reilly.

Poiché l'uranio naturale è un solido, è stato inizialmente convertito in fluoruro di uranio (UF6). Questo gas è stato quindi fatto passare attraverso microscopici fori - dell'ordine dei millesimi di millimetro - nel setto del filtro.

Poiché la differenza nei pesi molari dei gas era molto piccola, dietro il deflettore il contenuto di uranio-235 aumentava solo di un fattore 1,0002.

Per aumentare ulteriormente la quantità di uranio-235, la miscela risultante viene nuovamente fatta passare attraverso una partizione e la quantità di uranio viene nuovamente aumentata di 1,0002 volte. Pertanto, per aumentare il contenuto di uranio-235 al 99%, è stato necessario far passare il gas attraverso 4000 filtri. Ciò è avvenuto in un enorme impianto di diffusione gassosa a Oak Ridge.

Nel 1940, sotto la guida di Ernst Lawrence presso l'Università della California, iniziò la ricerca sulla separazione degli isotopi dell'uranio con il metodo elettromagnetico. Era necessario trovare tali processi fisici che consentissero di separare gli isotopi usando la differenza delle loro masse. Lawrence ha tentato di separare gli isotopi utilizzando il principio di uno spettrografo di massa, uno strumento che determina le masse degli atomi.

Il principio del suo funzionamento era il seguente: gli atomi preionizzati venivano accelerati da un campo elettrico e quindi passavano attraverso un campo magnetico in cui descrivevano cerchi situati su un piano perpendicolare alla direzione del campo. Poiché i raggi di queste traiettorie erano proporzionali alla massa, gli ioni leggeri finivano su cerchi di raggio minore rispetto a quelli pesanti. Se le trappole sono state posizionate lungo il percorso degli atomi, è stato possibile in questo modo raccogliere separatamente diversi isotopi.

Questo era il metodo. In condizioni di laboratorio, ha dato buoni risultati. Ma la costruzione di un impianto in cui la separazione degli isotopi potesse essere effettuata su scala industriale si è rivelata estremamente difficile. Tuttavia, Lawrence alla fine riuscì a superare tutte le difficoltà. Il risultato dei suoi sforzi fu l'apparizione del calutrone, che fu installato in un gigantesco impianto a Oak Ridge.

Questo impianto elettromagnetico è stato costruito nel 1943 e si è rivelato forse il frutto più costoso del Progetto Manhattan. Il metodo di Lawrence richiedeva un gran numero di dispositivi complessi, non ancora sviluppati, associati ad alta tensione, alto vuoto e forte campi magnetici. I costi erano enormi. Calutron aveva un elettromagnete gigante, la cui lunghezza raggiungeva i 75 me pesava circa 4000 tonnellate.

Diverse migliaia di tonnellate di filo d'argento sono andate negli avvolgimenti di questo elettromagnete.

L'intera opera (escluso il costo di 300 milioni di dollari in argento, che il Tesoro dello Stato ha fornito solo temporaneamente) è costata 400 milioni di dollari. Solo per l'energia elettrica spesa dal Calutrone, il Ministero della Difesa ha pagato 10 milioni. Gran parte dell'attrezzatura nello stabilimento di Oak Ridge era superiore per dimensioni e precisione a qualsiasi cosa mai sviluppata sul campo.

Ma tutte queste spese non sono state vane. Dopo aver speso un totale di circa 2 miliardi di dollari, gli scienziati statunitensi nel 1944 hanno creato una tecnologia unica per l'arricchimento dell'uranio e la produzione di plutonio. Nel frattempo, al Los Alamos Laboratory, stavano lavorando al progetto della bomba stessa. Il principio del suo funzionamento era in generale chiaro da molto tempo: la sostanza fissile (plutonio o uranio-235) avrebbe dovuto essere trasferita in uno stato critico al momento dell'esplosione (perché si verificasse una reazione a catena, la massa di la carica deve essere anche sensibilmente maggiore di quella critica) e irradiata con un fascio di neutroni, che comporta l'inizio di una reazione a catena.

Secondo i calcoli, la massa critica della carica ha superato i 50 chilogrammi, ma potrebbe essere notevolmente ridotta. In generale, l'entità della massa critica è fortemente influenzata da diversi fattori. Maggiore è la superficie della carica, più neutroni vengono emessi inutilmente nello spazio circostante. zona più piccola la superficie ha una sfera. Di conseguenza, le cariche sferiche, a parità di condizioni, hanno la massa critica più piccola. Inoltre, il valore della massa critica dipende dalla purezza e dal tipo di materiali fissili. È inversamente proporzionale al quadrato della densità di questo materiale, che consente, ad esempio, raddoppiando la densità, di ridurre la massa critica di un fattore quattro. Il grado di subcriticità richiesto può essere ottenuto, ad esempio, compattando il materiale fissile a causa dell'esplosione di una carica esplosiva convenzionale realizzata sotto forma di un guscio sferico che circonda la carica nucleare. La massa critica può anche essere ridotta circondando la carica con uno schermo che riflette bene i neutroni. Piombo, berillio, tungsteno, uranio naturale, ferro e molti altri possono essere usati come tali schermi.

Uno dei possibili progetti della bomba atomica consiste in due pezzi di uranio, che, quando combinati, formano una massa maggiore di quella critica. Per provocare l'esplosione di una bomba, è necessario riunirli il più rapidamente possibile. Il secondo metodo si basa sull'uso di un'esplosione convergente verso l'interno. In questo caso, il flusso di gas di un esplosivo convenzionale è stato diretto verso il materiale fissile che si trova all'interno e comprimendolo fino a raggiungere una massa critica. La connessione della carica e il suo intenso irraggiamento con i neutroni, come già accennato, provoca una reazione a catena, a seguito della quale, nel primo secondo, la temperatura sale a 1 milione di gradi. Durante questo periodo, solo il 5% circa della massa critica è riuscito a separarsi. Il resto della carica nei primi progetti di bombe è evaporato senza
nulla di buono.

La prima bomba atomica della storia (le fu dato il nome di "Trinity") fu assemblata nell'estate del 1945. E il 16 giugno 1945, presso il sito di test nucleari nel deserto di Alamogordo (Nuovo Messico), fu prodotto il primo sulla Terra esplosione nucleare. La bomba è stata posizionata al centro del sito di prova in cima a una torre d'acciaio di 30 metri. Attorno ad esso era collocata a grande distanza un'apparecchiatura di registrazione. A 9 km c'era un posto di osservazione ea 16 km un posto di comando. L'esplosione atomica ha impressionato tutti i testimoni di questo evento. Secondo la descrizione dei testimoni oculari, c'era la sensazione che molti soli si unissero in uno e illuminassero il poligono contemporaneamente. Poi un'enorme palla di fuoco apparve sopra la pianura, e una nuvola rotonda di polvere e luce cominciò a salire lentamente e minacciosamente verso di essa.

Dopo essere decollata da terra, questa palla di fuoco è volata fino a un'altezza di oltre tre chilometri in pochi secondi. Con ogni momento cresceva di dimensioni, presto il suo diametro raggiunse 1,5 km e lentamente salì nella stratosfera. La palla di fuoco ha poi lasciato il posto a una colonna di fumo vorticoso, che si estendeva per un'altezza di 12 km, assumendo la forma di un fungo gigante. Tutto questo fu accompagnato da un terribile ruggito, dal quale tremò la terra. La potenza della bomba esplosa ha superato tutte le aspettative.

Non appena la situazione delle radiazioni lo ha permesso, diversi carri armati Sherman, rivestiti di piastre di piombo dall'interno, si sono precipitati nell'area dell'esplosione. Su uno di loro c'era Fermi, ansioso di vedere i risultati del suo lavoro. La terra bruciata morta apparve davanti ai suoi occhi, su cui tutta la vita fu distrutta entro un raggio di 1,5 km. La sabbia sinterizzava in una crosta vitrea verdastra che ricopriva il terreno. In un enorme cratere giacevano i resti mutilati di una torre di sostegno in acciaio. La forza dell'esplosione è stata stimata in 20.000 tonnellate di tritolo.

Il passo successivo doveva essere l'uso in combattimento della bomba atomica contro il Giappone, che, dopo la resa della Germania nazista, da solo continuò la guerra con gli Stati Uniti ei suoi alleati. Allora non c'erano veicoli di lancio, quindi il bombardamento doveva essere effettuato da un aereo. I componenti delle due bombe furono trasportati con grande cura dalla USS Indianapolis all'isola di Tinian, dove aveva sede il 509° Composite Group della US Air Force. Per tipo di carica e design, queste bombe erano in qualche modo diverse l'una dall'altra.

La prima bomba atomica - "Baby" - era una bomba aerea di grandi dimensioni con una carica atomica di uranio-235 altamente arricchito. La sua lunghezza era di circa 3 m, diametro - 62 cm, peso - 4,1 tonnellate.

La seconda bomba atomica - "Fat Man" - con una carica di plutonio-239 aveva una forma a uovo con uno stabilizzatore di grandi dimensioni. La sua lunghezza
era 3,2 m, diametro 1,5 m, peso - 4,5 tonnellate.

Il 6 agosto, il bombardiere B-29 Enola Gay del colonnello Tibbets ha lanciato il "Kid" sulla grande città giapponese di Hiroshima. La bomba è stata lanciata con il paracadute ed è esplosa, come previsto, a un'altitudine di 600 m da terra.

Le conseguenze dell'esplosione furono terribili. Anche sugli stessi piloti, la vista della pacifica città da loro distrutta in un istante fece un'impressione deprimente. Più tardi, uno di loro ha ammesso di aver visto in quel momento la cosa peggiore che una persona può vedere.

Per coloro che erano sulla terra, quello che stava accadendo sembrava un vero inferno. Prima di tutto, un'ondata di caldo è passata su Hiroshima. La sua azione durò solo pochi istanti, ma fu così potente che sciolse anche piastrelle e cristalli di quarzo in lastre di granito, trasformò in carbone i pali del telefono a una distanza di 4 km e, infine, inceneriva così i corpi umani che ne restavano solo ombre li sull'asfalto del marciapiede o sui muri delle case. Poi una mostruosa folata di vento sfuggì da sotto la palla di fuoco e si precipitò sulla città alla velocità di 800 km/h, spazzando via tutto ciò che incontrava sul suo cammino. Le case che non hanno resistito al suo assalto furioso sono crollate come se fossero state abbattute. In un cerchio gigante con un diametro di 4 km, non un solo edificio è rimasto intatto. Pochi minuti dopo l'esplosione, una pioggia radioattiva nera cadde sulla città: questa umidità si trasformò in vapore condensato negli strati alti dell'atmosfera e cadde a terra sotto forma di grandi gocce mescolate a polvere radioattiva.

Dopo la pioggia, una nuova raffica di vento ha colpito la città, questa volta in direzione dell'epicentro. Era più debole del primo, ma ancora abbastanza forte da sradicare gli alberi. Il vento alimentava un gigantesco fuoco in cui bruciava tutto ciò che poteva bruciare. Dei 76.000 edifici, 55.000 furono completamente distrutti e bruciati. Testimoni di questa terribile catastrofe hanno ricordato le persone-torce da cui sono caduti a terra vestiti bruciati insieme a brandelli di pelle, e folle di persone sconvolte, coperte da terribili ustioni, che si sono precipitate urlando per le strade. Nell'aria c'era un puzzo soffocante di carne umana bruciata. La gente giaceva ovunque, morta e morente. C'erano molti che erano ciechi e sordi e, frugando in tutte le direzioni, non riuscivano a distinguere nulla nel caos che regnava intorno.

Gli sfortunati, che si trovavano dall'epicentro a una distanza massima di 800 m, si esaurirono in una frazione di secondo nel senso letterale della parola: le loro viscere evaporarono e i loro corpi si trasformarono in grumi di carboni fumanti. Situati a una distanza di 1 km dall'epicentro, sono stati colpiti da malattie da radiazioni in una forma estremamente grave. Nel giro di poche ore, hanno iniziato a vomitare gravemente, la temperatura è salita a 39-40 gradi, sono comparsi mancanza di respiro e sanguinamento. Quindi sulla pelle sono apparse ulcere non cicatrizzanti, la composizione del sangue è cambiata radicalmente e i capelli sono caduti. Dopo terribili sofferenze, di solito il secondo o il terzo giorno, si verificò la morte.

In totale, circa 240 mila persone sono morte a causa dell'esplosione e della malattia da radiazioni. Circa 160 mila hanno ricevuto malattie da radiazioni in una forma più lieve: la loro dolorosa morte è stata ritardata di diversi mesi o anni. Quando la notizia della catastrofe si è diffusa in tutto il paese, tutto il Giappone è stato paralizzato dalla paura. È aumentato ulteriormente dopo che l'aereo Box Car del maggiore Sweeney ha sganciato una seconda bomba su Nagasaki il 9 agosto. Qui furono uccisi e feriti anche diverse centinaia di migliaia di abitanti. Incapace di resistere alle nuove armi, il governo giapponese capitolò: la bomba atomica pose fine alla seconda guerra mondiale.

La guerra è finita. Durò solo sei anni, ma riuscì a cambiare il mondo e le persone quasi irriconoscibili.

Civiltà umana prima del 1939 e civilizzazione umana dopo il 1945 sono sorprendentemente diversi l'uno dall'altro. Ci sono molte ragioni per questo, ma una delle più importanti è l'emergere di armi nucleari. Si può affermare senza esagerare che l'ombra di Hiroshima giace su tutta la seconda metà del 20° secolo. Divenne una profonda bruciatura morale per molti milioni di persone, sia coloro che erano contemporanei di questa catastrofe che quelli nati decenni dopo di essa. Uomo moderno non riesce più a pensare al mondo come lo pensava prima del 6 agosto 1945 - capisce troppo chiaramente che questo mondo può trasformarsi in un nulla in pochi istanti.

Una persona moderna non può guardare alla guerra, come guardavano i suoi nonni e bisnonni: sa per certo che questa guerra sarà l'ultima e non ci saranno né vincitori né vinti. Le armi nucleari hanno lasciato il segno in tutte le sfere vita pubblica e la civiltà moderna non può vivere secondo le stesse leggi di sessanta o ottanta anni fa. Nessuno lo ha capito meglio degli stessi creatori della bomba atomica.

"Gente del nostro pianeta Robert Oppenheimer ha scritto, dovrebbe unire. Orrore e distruzione seminati ultima guerra, dettaci questa idea. Le esplosioni di bombe atomiche lo hanno dimostrato con tutta crudeltà. Altre persone altre volte hanno detto parole simili - solo su altre armi e altre guerre. Non ci sono riusciti. Ma chi oggi dice che queste parole sono inutili si lascia ingannare dalle vicissitudini della storia. Non possiamo esserne convinti. I risultati del nostro lavoro non lasciano altra scelta all'umanità che creare un mondo unito. Un mondo basato sul diritto e sull'umanesimo".