Ядерну зброю- озброєння стратегічного характеру, здатне вирішувати глобальні завдання. Його застосування пов'язане зі страшними наслідками для людства. Це робить атомну бомбу як загрозою, а й зброєю стримування.

Поява озброєння, здатного поставити крапку у розвитку людства, ознаменувала початок його нової доби. Ймовірність глобального конфліктуабо нової світової війни зведено до мінімуму через можливість тотального знищення всієї цивілізації.

Незважаючи на такі загрози, ядерна зброя продовжує залишатися на озброєнні провідних країн світу. Певною мірою саме воно стає визначальним чинником міжнародної дипломатії та геополітики.

Історія створення ядерної бомби

Питання про те, хто винайшов ядерну бомбу, в історії немає однозначної відповіді. Передумовою до роботи над атомною зброєю прийнято вважати відкриття радіоактивності урану. У 1896 році французький хімік А. Беккерель відкрив ланцюгову реакцію даного елемента, започаткувавши розробки в ядерній фізиці.

У наступне десятиліття було відкрито альфа-, бета- і гамма-промені, а також ряд радіоактивних ізотопів деяких хімічних елементів. Наступне відкриття закону радіоактивного розпадуатома стало початком вивчення ядерної ізометрії.

У грудні 1938 року німецькі фізики О. Ган та Ф. Штрассман першими змогли провести реакцію розщеплення ядра у штучних умовах. 24 квітня 1939 р. керівництву Німеччини було доповідано про ймовірність створення нової потужної вибухової речовини.

Проте німецьку ядерну програму було приречено на провал. Незважаючи на успішне просування вчених, країна через війну постійно відчувала труднощі з ресурсами, особливо з постачанням важкої води. На пізніх етапах дослідження сповільнювалися постійними евакуаціями. 23 квітня 1945 р. розробки німецьких учених були захоплені в Хайгерлоху і вивезені до США.

США стали першою країною, яка висловила зацікавленість у новому винаході. У 1941 році на його розробку та створення було виділено значні кошти. Перші випробування відбулися 16 липня 1945 року. Менше, ніж за місяць, США вперше застосували ядерну зброю, скинувши дві бомби на Хіросіму та Нагасакі.

Власні дослідження в галузі ядерної фізики в СРСР велися з 1918 року. Комісія з атомного ядра була створена в 1938 при Академії наук. Проте з початком війни її діяльність у цьому напрямі було припинено.

В 1943 відомості про наукові праці в ядерній фізиці були отримані радянськими розвідниками з Англії. Були впроваджені агенти до кількох дослідницьких центрів США. Відомості, що здобуваються, дозволили прискорити розробку власної ядерної зброї.

Винахід радянської атомної бомби було очолено І. Курчатовим та Ю. Харитоном, вони і вважаються творцями радянської атомної бомби. Інформація про це стала поштовхом для підготовки США до попереджувальної війни. У липні 1949 року було розроблено план «Троян», яким планувалася розпочати військові дії 1 січня 1950 р.

Пізніше дата була перенесена на початок 1957 року з урахуванням того, щоб усі країни НАТО могли підготуватися та включитися у війну. За даними західної розвідки, випробування ядерної зброї в СРСР могло бути проведене не раніше 1954 року.

Однак про підготовку США до війни стало відомо заздалегідь, що змусило радянських вчених прискорити дослідження. У стислі терміни вони винаходять і створюють власну ядерну бомбу. 29 серпня 1949 р. у Семипалатинську на полігоні випробувано першу радянську атомну бомбу РДС-1 (реактивний двигун спеціальний).

Такі випробування зірвали план «Троян». З цього моменту США перестали мати монополію на ядерну зброю. Незалежно від сили попереджувального удару, залишався ризик дій у відповідь, що загрожувало катастрофою. З цього моменту найстрашніша зброя стала гарантом миру між великими державами.

Принцип роботи

Принцип роботи атомної бомби ґрунтується на ланцюговій реакції розпаду важких ядер або термоядерному синтезі легень. У ході цих процесів виділяється величезна кількість енергії, яка і перетворює бомбу на зброю масового ураження.

24 вересня 1951 року було проведено випробування РДС-2. Їх уже можна було доставити до точок запуску так, щоб вони діставали до США. 18 жовтня було випробувано РДС-3, що доставляється бомбардувальником.

Подальші випробування перейшли до термоядерного синтезу. Перші випробування подібної бомби США пройшли 1 листопада 1952 року. У СРСР така боєголовка була випробувана вже за 8 місяців.

ТХ ядерної бомби

Ядерні бомби не мають чітких характеристик через різноманітність застосування подібних боєприпасів. Однак існує низка загальних аспектів, які обов'язково враховуються при створенні даної зброї.

До таких відносять:

• осесиметрична будова бомби - всі блоки та системи розміщуються попарно у контейнерах циліндричної, сфероциліндричної або конічної форми;
• при проектуванні скорочують масу ядерної бомбиза рахунок об'єднання силових вузлів, вибору оптимальної форми оболонок та відсіків, а також застосування міцніших матеріалів;
• мінімізують кількість проводів і роз'ємів, а для передачі впливу застосовують пневмопровід або вибуходетанірующий шнур;
• блокування основних вузлів здійснюється за допомогою перегородок, що руйнуються пірозарядами;
• активні речовини закачуються за допомогою окремого контейнера чи зовнішнього носія.

З урахуванням вимог до пристрою ядерна бомба складається з наступних комплектуючих:

• корпус, що забезпечує захист боєприпасу від фізичного та теплового впливу - розділений на відсіки, може комплектуватися силовою рамою;
• ядерний заряд із силовим кріпленням;
• система самоліквідації з її інтеграцією у ядерний заряд;
• джерело живлення, розрахований на тривале зберігання-приводиться в дію вже при запуску ракети;
• зовнішні датчики – для збору інформації;
• системи зведення, управління та підриву, остання впроваджена в заряд;
• системи діагностики, підігріву та підтримки мікроклімату всередині герметичних відсіків.

Залежно від типу ядерної бомби, до неї інтегрують інші системи. Серед них може бути датчик польоту, пульт блокування, розрахунок польотних опцій, автопілот. У деяких боєприпасах застосовують і постановники перешкод, розраховані зниження протидії ядерної бомбі.

Наслідки застосування такої бомби

«Ідеальні» наслідки застосування ядерної зброї було зафіксовано вже під час скидання бомби на Хіросіму. Заряд вибухнув на висоті 200 метрів, що спричинило сильну ударну хвилю. У багатьох будинках були перекинуті пічки, що опалюються вугіллям, що призвело до пожеж навіть за межами зони ураження.

За світловим спалахом пішов тепловий удар, який тривав лічені секунди. Однак його потужності вистачило, щоб у радіусі 4 км розплавити черепицю та кварц, а також розпорошити телеграфні стовпи.

За тепловою хвилею була ударна. Швидкість вітру досягала 800 км/год, його порив зруйнував майже всі будівлі міста. З 76 тис. будівель, частково вціліло близько 6 тис., решту було зруйновано повністю.

Теплова хвиля, а також пара і попіл, що піднялася, викликали сильний конденсат в атмосфері. За кілька хвилин пішов дощ із чорними від попелу краплями. Їхнє попадання на шкіру викликало сильні невиліковні опіки.

Люди, які перебували за 800 метрів від епіцентру вибуху, були спалені в пилюку. Ті, хто залишився, зазнали впливу радіації та променевої хвороби. Її ознаками стали слабкість, нудота, блювання, лихоманка. У крові спостерігалося різке зниження кількості білих тілець.

За секунди було вбито близько 70 тис. людей. Ще стільки ж згодом загинуло від отриманих ран та опіків.

Через 3 дні ще одну бомбу скинули на Нагасакі з аналогічними наслідками.

Запаси ядерної зброї у світі

Основні запаси ядерної зброї зосереджені в Росії та США. Крім них, атомні бомби мають такі країни:

• Великобританія – з 1952 року;
• Франція – з 1960;
• Китай – з 1964;
• Індія – з 1974;
• Пакистан – з 1998;
• КНДР – з 2008.

Ядерну зброю має і Ізраїль, хоча офіційного підтвердження від керівництва країни так і не надходило.

Зрештою речовина все ж таки розлітається, припиняється розподіл, але процес на цьому не завершується: енергія перерозподіляється між іонізованими осколками ядер, що розділилися, та іншими випущеними при розподілі частинками. Їхня енергія — близько десятків і навіть сотень МеВ, але тільки електрично нейтральні гамма-кванти великих енергій та нейтрони мають шанси уникнути взаємодії з речовиною та «вислизнути». Заряджені ж частки швидко втрачають енергію в актах зіткнень та іонізацій. При цьому випромінюється — правда, вже не жорстке ядерне, а більш м'яке, з енергією на три порядки меншою, але все ж таки більш ніж достатньою, щоб вибити в атомів електрони — не лише із зовнішніх оболонок, а й взагалі все. Мішанина з голих ядер, обдертих з них електронів і випромінювання із щільністю в грами на кубічний сантиметр (спробуйте уявити, як добре можна засмагнути під світлом, що набуло щільності алюмінію!) — все те, що миттю назад було зарядом, — приходить до певної міри рівноваги . У дуже молодому вогненному кулі встановлюється температура близько десятків мільйонів градусів.

Вогненна куля

Здавалося б, навіть і м'яке, але випромінювання, що рухається зі швидкістю світла, має залишити далеко позаду речовину, яка його породила, але це не так: у холодному повітрі пробіг квантів кевних енергій становить сантиметри, і рухаються вони не по прямій, а змінюючи напрямок руху, перевипромінюючись при кожній взаємодії. Кванти іонізують повітря, поширюються в ньому, подібно до вишневого соку, вилитого в склянку з водою. Це явище називають радіаційною дифузією.

Молода вогненна куля вибуху потужністю 100 кт через кілька десятків наносекунд після завершення спалаху поділів має радіус 3 м і температуру майже 8 млн кельвінів. Але вже через 30 мікросекунд його радіус становить 18 м, щоправда, температура спускається нижче за мільйон градусів. Куля пожирає простір, а іонізоване повітря за його фронтом майже не рухається: передати йому значний імпульс при дифузії випромінювання не може. Але воно накачує в це повітря величезну енергію, нагріваючи його, і коли енергія випромінювання вичерпується, куля починає зростати за рахунок розширення гарячої плазми, що розпирається зсередини тим, що раніше було зарядом. Розширюючись, подібно до міхура, що надувається, плазмова оболонка стоншується. На відміну від міхура, її, звичайно, ніщо не надує: з внутрішньої сторони майже не залишається речовини, все вона летить від центру за інерцією, але через 30 мікросекунд після вибуху швидкість цього польоту – понад 100 км/с, а гідродинамічний тиск у речовині - Більше 150 000 атм! Стати надто тонкою оболонці не судилося, вона лопається, утворюючи «пухирі».

У вакуумній нейтронній трубці між насиченою тритієм мішенню (катодом) 1 і анодним вузлом 2 прикладається імпульсна напруга сотню кіловольт. Коли напруга максимальна, необхідно, щоб між анодом і катодом виявилися іони дейтерію, які потрібно прискорити. Для цього є іонне джерело. На його анод 3 подається запалюючий імпульс, і розряд, проходячи поверхнею насиченої дейтерієм кераміки 4, утворює іони дейтерію. Прискорившись, вони бомбардують мету, насичену тритієм, у результаті виділяється енергія 17,6 МеВ і утворюються нейтрони і ядра гелію-4. За складом частинок і навіть енергетичним виходом ця реакція ідентична синтезу — процесу злиття легких ядер. У 1950-х багато хто так і вважав, але пізніше з'ясувалося, що в трубці відбувається «зрив»: або протон, або нейтрон (з яких складається іон дейтерію, розігнаний електричним полем) «ув'язує» в ядрі мішені (тритію). Якщо ув'язує протон, то нейтрон відривається і стає вільним.

Який із механізмів передачі енергії вогняної кулі навколишньому середовищу превалює, залежить від потужності вибуху: якщо вона велика – основну роль відіграє радіаційна дифузія, якщо мала – розширення плазмового міхура. Зрозуміло, що можливий і проміжний випадок, коли обидва ефективні механізми.

Процес захоплює нові шари повітря, енергії на те, щоб обдерти всі електрони з атомів, вже не вистачає. Вичерпується енергія іонізованого шару та уривків плазмового міхура, вони вже не в змозі рухати перед собою величезну масу і помітно уповільнюються. Але те, що до вибуху було повітрям, рухається, відірвавшись від кулі, вбираючи все нові шари повітря холодного… Починається утворення ударної хвилі.

Ударна хвиля та атомний гриб

При відриві ударної хвилі від вогняної кулі змінюються характеристики випромінюючого шару і різко зростає потужність випромінювання оптичної частини спектру (так званий перший максимум). Далі конкурують процеси висвічування та зміни прозорості навколишнього повітря, що призводить до реалізації і другого максимуму, менш потужного, але значно тривалішого — настільки, що вихід світлової енергії більший, ніж у першому максимумі.

Поблизу вибуху все навколишнє випаровується, подалі плавиться, але ще далі, де тепловий потік вже недостатній для плавлення. твердих тіл, ґрунт, скелі, будинки течуть, як рідина, під жахливим, руйнуючим усі міцності напором газу, розпеченого до нестерпного для очей сяйва.

Нарешті, ударна хвиля йде далеко від точки вибуху, де залишається пухка і ослабла, але широка хмара з конденсованих пар, що звернулися в найдрібніший і дуже радіоактивний пил того, що побувало плазмою заряду, і того, що в свою страшну годину виявилося близько до місця, від якого слід було б триматися якнайдалі. Хмара починає підніматися нагору. Воно остигає, змінюючи свій колір, «одягає» білу шапку вологи, що сконденсувалася, за ним тягнеться пил з поверхні землі, утворюючи «ніжку» того, що прийнято називати «атомним грибом».

Нейтронне ініціювання

Уважні читачі можуть з олівцем у руках прикинути енерговиділення під час вибуху. При часі знаходження складання в надкритичному стані системи мікросекунд, віці нейтронів системи пікосекунд і коефіцієнті розмноження менше 2 виділяється близько гігаджоуля енергії, що еквівалентно… 250 кг тротилу. А де ж кіло- та мегатонни?

Нейтрони – повільні та швидкі

У речовині, що не розділяється, «відскакуючи» від ядер, нейтрони передають їм частину своєї енергії, тим більшу, чим легше (ближче їм по масі) ядра. Чим в більшій кількостізіткнень взяли участь нейтрони, тим більше вони уповільнюються, і, нарешті, приходять у теплова рівновагаз навколишнім речовиною - термалізуються (це займає мілісекунди). Швидкість теплових нейтронів – 2200 м/с (енергія 0,025 еВ). Нейтрони можуть вислизнути з уповільнювача, захоплюються його ядрами, але з уповільненням їх здатність вступати в ядерні реакції суттєво зростає, тому нейтрони, які «не загубилися», з лишком компенсують спад чисельності.
Так, якщо кулю речовини, що ділиться оточити сповільнювачем, багато нейтронів покинуть сповільнювач або будуть поглинені в ньому, але будуть і такі, які повернуться в кулю («відб'ються») і, втративши свою енергію, з набагато більшою ймовірністю викличуть акти поділу. Якщо кулю оточити шаром берилію товщиною 25 мм, то можна заощадити 20 кг U235 і все одно досягти критичного стану складання. Але за таку економію платять часом: кожне наступне покоління нейтронів, перш ніж викликати поділ, має спочатку сповільнитись. Ця затримка зменшує кількість поколінь нейтронів, що народжуються в одиницю часу, а отже, енерговиділення затягується. Чим менше речовини, що ділиться в зборці, тим більше потрібно сповільнювача для розвитку ланцюгової реакції, а розподіл йде на все більш низькоенергетичних нейтронах. У граничному випадку, коли критичність досягається лише на теплових нейтронах, наприклад — у розчині солей урану в хорошому сповільнювачі — воді, маса збірок — сотні грамів, але розчин просто періодично закипає. Виділені бульбашки пара зменшують середню щільність речовини, що ділиться, ланцюгова реакція припиняється, а, коли бульбашки залишають рідину — спалах поділів повторюється (якщо закупорити посудину, пара розірве його — але це буде тепловий вибух, позбавлений всіх типових «ядерних» ознак).

Справа в тому, що ланцюг поділів у складанні починається не з одного нейтрону: у потрібну мікросекунду їх впорскують у надкритичне складання мільйонами. У перших ядерних зарядах для цього використовувалися ізотопні джерела, розташовані в порожнині всередині плутонієвої збірки: полоній-210 в момент стиснення з'єднувався з бериллієм і своїми альфа-частинками викликав нейтронну емісію. Але всі ізотопні джерела заслабкі (у першому американському виробі генерувалося менше мільйона нейтронів за мікросекунду), а полоній дуже швидко псується - всього за 138 діб знижує свою активність вдвічі. Тому на зміну ізотопам прийшли менш небезпечні (що не випромінюють у невключеному стані), а головне — нейтронні трубки, що випромінюють більш інтенсивно (див. врізання): за кілька мікросекунд (стільки триває формований трубкою імпульс) народжуються сотні мільйонів нейтронів. А от якщо вона не спрацює або спрацює не вчасно, станеться так звана бавовна, або пшик — малопотужний тепловий вибух.

Атомна бомба – снаряд для одержання вибуху великої сили внаслідок дуже швидкого виділення ядерної (атомної) енергії.

Принцип дії атомних бомб

Ядерний заряд розділений на кілька частин до критичних розмірів, щоб у кожній з них не могла початися самокерована некерована ланцюгова реакція поділів атомів речовини, що ділиться. Така реакція виникне лише тоді, коли всі частини заряду швидко з'єднаються в одне ціле. Від швидкості зближення окремих частин сильно залежить повнота протікання реакції й у кінцевому рахунку потужність вибуху. Для повідомлення великої швидкості частин заряду можна використовувати вибух звичайної вибухової речовини. Якщо частини ядерного заряду розташувати за радіальними напрямами певній відстані від центру, і із зовнішнього боку помістити заряди тротилу, можна здійснити вибух звичайних зарядів, спрямований до центру ядерного заряду. Всі частини ядерного заряду не тільки з величезною швидкістю з'єднуватимуться в єдине ціле, але й виявляться на деякий час стиснутими з усіх боків величезним тиском продуктів вибуху і не зможуть розділитися відразу, як почнеться ланцюгова ядерна реакція в заряді. Внаслідок цього відбудеться значно більший поділ, ніж без такого стиску, і, отже, підвищиться потужність вибуху. Збільшенню потужності вибуху при тій же кількості речовини, що ділиться, сприяє також відбивач нейтронів (найбільш ефективними відбивачами є берилій< Be >, графіт, важка вода< H3O >). Для першого поділу, яке поклало б початок ланцюгової реакції, необхідний щонайменше один нейтрон. Розраховувати на своєчасне початок ланцюгової реакції під впливом нейтронів, які виникають при мимовільному (спонтанному) розподілі ядер, не можна, т.к. воно відбувається порівняно рідко: для U-235 – 1 розпад на годину на 1 гр. речовини. Нейтронів, які у вільному вигляді у атмосфері, також дуже мало: через S = 1см/кв. за секунду пролітає в середньому близько шести нейтронів. З цієї причини в ядерному заряді застосовують штучне джерело нейтронів – своєрідний ядерний капсуль-детонатор. Він забезпечує також безліч поділів, що починаються одночасно, тому реакція протікає у вигляді ядерного вибуху.

Варіанти детонації (Гарматна та імплозивна схеми)

Існують дві основні схеми підриву заряду, що ділиться: гарматна, інакше звана балістичною, і імплозивна.

«Гарматна схема» використовувалася в деяких моделях ядерної зброї першого покоління. Суть гарматної схеми полягає у вистрілюванні зарядом пороху одного блоку матеріалу, що ділиться докритичної маси («куля») в інший - нерухомий («мішень»). Блоки розраховані так, що при з'єднанні їх загальна маса стає надкритичною.

Даний спосіб детонації можливий тільки в уранових боєприпасах, так як плутоній має на два порядки вище нейтронний фон, що різко підвищує ймовірність передчасного розвитку ланцюгової реакції до з'єднання блоків. Це призводить до неповного виходу енергії (т.з. «шипучка», англ. для реалізації гарматної схеми в плутонієвих боєприпасах потрібно збільшення швидкості з'єднання частин заряду до технічно недосяжного рівня. Крім того, уран краще, ніж плутоній, витримує механічні навантаження.

Імплозивна схема. Ця схема детонації передбачає отримання надкритичного стану шляхом обтиснення матеріалу, що ділиться, сфокусованою ударною хвилею, створюваної вибухом хімічної вибухівки. Для фокусування ударної хвилі використовують так звані вибухові лінзи, і підрив проводиться одночасно в багатьох точках з прецизійною точністю. Створення подібної системи розташування вибухівки і підриву було свого часу однією з найважчих завдань. Формування ударної хвилі, що сходиться, забезпечувалося використанням вибухових лінз з «швидкої» і «повільної» вибухівок - ТАТВ (Тріамінотринітробензол) і баратолу (суміш тринітротолуолу з нітратом барію), і деякими добавками)

В області ядерного вибуху виділяють дві ключові ділянки: центр та епіцентр. У центрі вибуху безпосередньо протікає процес вивільнення енергії. Епіцентр є проекцією цього процесу на земну чи водну поверхню. Енергія ядерного вибуху, проеціруючись на землю, може призвести до сейсмічних поштовхів, що поширюються на значну відстань. Шкода навколишньому середовищу ці поштовхи завдають лише радіусі кількох сотень метрів від точки вибуху.

Вражаючі фактори

Атомна зброямає такі фактори ураження:

1. Радіоактивне зараження.
2. Світлове випромінювання.
3. Ударна хвиля.
4. Електромагнітний імпульс.
5. Проникаюча радіація.

Наслідки вибуху атомної бомби є згубними для всього живого. Через вивільнення величезної кількості світлової та теплої енергії вибух ядерного снаряда супроводжується яскравим спалахом. За потужністю цей спалах у кілька разів сильніший, ніж сонячні промені, тому небезпека ураження світловим та тепловим випромінюванням є в радіусі кількох кілометрів від точки вибуху.

Ще одним небезпечним вражаючим фактором атомної зброї є радіація, що утворюється при вибуху. Вона діє лише хвилину після вибуху, але має максимальну проникаючу здатність.

Ударна хвиля має сильну руйнівну дію. Вона буквально стирає з лиця землі все, що стоїть на шляху. Проникаюча радіація несе небезпеку всім живих істот. У людей вона спричиняє розвиток променевої хвороби. Ну а електромагнітний імпульс завдає шкоди лише техніці. У сукупності ж вражаючі факториатомного вибуху несуть у собі величезну небезпеку.

Перші випробування

Протягом усієї історії атомної бомби найбільшу зацікавленість у її створенні виявляла Америка. Наприкінці 1941 року керівництво країни виділило на цей напрямок величезну кількість грошей та ресурсів. Керівником проекту було призначено Роберта Оппенгеймера, якого багато хто вважає творцем атомної бомби. По суті він був першим, хто зміг втілити ідею вчених у життя. У результаті 16 липня 1945 року у пустелі штату Нью-Мексико відбулося перше випробування атомної бомби. Тоді Америка вирішила, що для повного закінчення війни їй необхідно розгромити Японію – союзника. гітлерівської Німеччини. Пентагон швидко вибрав цілі для перших ядерних атак, які мали стати яскравою ілюстрацією потужності американського озброєння.

6 серпня 1945 атомна бомба США, цинічно названа «Малюком», була скинута на місто Хіросіма. Постріл вийшов просто ідеальним – бомба вибухнула на висоті 200 метрів від землі, завдяки чому її вибухова хвиля завдала місту жахливої ​​шкоди. У районах, віддалених від центру, було перекинуто печі з вугіллям, що призвело до сильних пожеж.

Слідом за яскравим спалахом пішла теплова хвиля, яка за 4 секунди дії встигла розплавити черепицю на дахах будинків та спопелити телеграфні стовпи. За тепловою хвилею була ударна. Вітер, що пронісся містом зі швидкістю близько 800 км/год, зносив усе на своєму шляху. З 76 000 будівель, розташованих у місті до вибуху, було повністю зруйновано близько 70 000. Через кілька хвилин після вибуху з неба пішов дощ, великі краплі якого мали чорний колір. Дощ випав через утворення у холодних шарах атмосфери величезної кількості конденсату, що складається з пари та попелу.

Люди, які потрапили під дію вогняної кулі в радіусі 800 метрів від точки вибуху, перетворилися на пилюку. У тих, хто був трохи далі від вибуху, обгоріла шкіра, залишки якої зірвала ударна хвиля. Чорний радіоактивний дощ залишав на шкірі вцілілі невиліковні опіки. У тих, хто дивом зумів врятуватися, незабаром стали виявлятися ознаки променевої хвороби: нудота, лихоманка та напади слабкості.

Через три дні після бомбардування Хіросіми Америка атакувала ще одне японське місто - Нагасакі. Другий вибух мав такі ж згубні наслідки, як і перший.

За лічені секунди дві атомні бомби знищили сотні тисяч людей. Ударна хвиля практично стерла з землі Хіросіму. Більше половини місцевих жителів (близько 240 тисяч осіб) загинуло одразу від отриманих поранень. У місті Нагасакі, від вибуху загинуло близько 73 тисяч людей. Багато з тих, хто вцілів, зазнали найсильнішого опромінення, яке викликало безпліддя, променеву хворобу та рак. В результаті частина з уцілілих померла у страшних муках. Використання атомної бомби у Хіросімі та Нагасакі проілюструвало жахливу силу цієї зброї.

Ми з вами вже знаємо, хто винайшов атомну бомбу, як вона працює і які до яких наслідків може призвести. Тепер дізнаємося, як з ядерною зброєю були справи в СРСР.

Після бомбардування японських міст І.В. Сталін зрозумів, що створення радянської атомної бомби є питанням національної безпеки. 20 серпня 1945 року в СРСР було створено комітет з ядерної енергетики, головою якого призначили Л. Берію.

Варто зазначити, що роботи в цьому напрямку велися в Радянському Союзі ще з 1918 року, а в 1938 році було створено спеціальну комісію з атомного ядра при Академії наук. З початком Другої світової війни всі роботи в цьому напрямку були заморожені.

У 1943 році розвідники СРСР передали з Англії матеріали закритих. наукових працьу галузі атомної енергетики. Ці матеріали проілюстрували, що робота закордонних вчених над створенням атомної бомби серйозно просунулась уперед. Водночас американські резиденти сприяли впровадженню надійних радянських агентів у основні центри ядерних досліджень США. Агенти передавали інформацію про нові розробки радянським вченим та інженерам.

Технічне завдання

Коли у 1945 році питання про створення радянської ядерної бомби стало чи не пріоритетним, один із керівників проекту Ю. Харитон склав план розробки двох варіантів снаряду. 1 червня 1946 року план було підписано вищим керівництвом.

Відповідно до завдання, конструкторам необхідно було побудувати РДС (Реактивний спеціальний двигун) двох моделей:

1. РДС-1. Бомба з плутонієвим зарядом, що підривається шляхом сферичного обтиснення. Пристрій був запозичений у американців.
2. РДС-2. Гарматна бомба з двома урановими зарядами, що зближуються в стовбурі гармати, перш ніж утвориться критична маса.

В історії горезвісного РДС, найпоширенішим, хоч і жартівливим формулюванням, була фраза «Росія робить сама». Її вигадав заступник Ю. Харитона, К. Щолкін. Ця фраза дуже точно передає суть роботи принаймні для РДС-2.

Коли Америка дізналася про те, що Радянський Союз має секрети створення ядерної зброї, у неї з'явилося прагнення якнайшвидшої ескалації превентивної війни. Влітку 1949 з'явився план «Троян», за даними якого 1 січня 1950 планувалося розпочати бойові діїпроти СРСР. Потім дату нападу перенесли на початок 1957 року, але за умови, що до нього приєднуватимуться всі країни НАТО.

Випробування

Коли відомості про плани Америки надійшли розвідувальними каналами в СРСР, робота радянських учених значно прискорилася. Західні фахівці вважали, що в СРСР атомна зброя буде створена не раніше, ніж у 1954-1955 роках. Насправді ж випробування першої атомної бомби у СРСР відбулися вже у серпні 1949 року. 29 серпня на полігоні в Семипалатинську було підірвано пристрій РДС-1. У його створенні взяв участь великий колектив вчених, на чолі якого став Курчатов Ігор Васильович. Конструкція заряду належала американцям, а електронне обладнання було створено з нуля. Перша атомна бомба в СРСР вибухнула з потужністю 22 Кт.

Через ймовірність удару у відповідь план «Троян», який передбачав ядерну атаку 70 радянських міст, був зірваний. Випробування на Семипалатинську стали кінцем американської монополії на володіння атомною зброєю. Винахід Ігоря Васильовича Курчатова повністю зруйнувало військові плани Америки та НАТО та запобігло розвитку чергової світової війни. Так почалася епоха світу на Землі, що існує під загрозою абсолютного знищення.

"Ядерний клуб" світу

На сьогоднішній день атомне озброєння є не тільки в Америки та Росії, а й у інших країнах. Сукупність країн, які мають таку зброю, умовно називають «ядерним клубом».

До нього входять:

1. Америка (з 1945 р.).
2. СРСР, а тепер Росія (з 1949 р.).
3. Англія (з 1952 р.).
4. Франція (з 1960 р.).
5. Китай (з 1964 р.).
6. Індія (з 1974 р.).
7. Пакистан (з 1998 р.).
8. Корея (з 2006 р.).

Ядерна зброя також має Ізраїль, хоча керівництво країни відмовляється коментувати його наявність. Крім того, на території країн НАТО (Італія, Німеччина, Туреччина, Бельгія, Нідерланди, Канада) та союзників (Японія, Південна Корея, незважаючи на офіційну відмову), знаходиться американська ядерна зброя.

Україна, Білорусь та Казахстан, які володіли частиною ядерної зброї СРСР, після розпаду Союзу передали свої бомби Росії. Вона стала єдиним спадкоємцем ядерного арсеналу СРСР.

Висновок

Сьогодні ми з вами дізналися, хто винайшов атомну бомбу і що вона є. Резюмуючи вищесказане, можна зробити висновок, що ядерна зброя на сьогоднішній день є найпотужнішим інструментом глобальної політики, який твердо увійшов у відносини між країнами. Воно, з одного боку, є дієвим засобом залякування, а з іншого - переконливим аргументом для запобігання військовому протистоянню та зміцненню мирних відносинміж державами. Атомна зброя є символом цілої доби, яка потребує особливо дбайливого поводження.

Світ атома настільки фантастичний, що для його розуміння потрібна докорінна ломка звичних понять про простір і час. Атоми такі малі, що якби краплю води можна було збільшити до розмірів Землі, то кожен атом у цій краплі був би меншим за апельсин. Насправді, одна крапля води складається з 6000 мільярдів мільярдів (6000000000000000000000) атомів водню і кисню. І тим не менш, незважаючи на свої мікроскопічні розміри, атом має будову до певної міри подібну до будови нашої сонячної системи. У його незбагненно малому центрі, радіус якого менше однієї трильйонного сантиметра, знаходиться відносно величезне «сонце» – ядро ​​атома.

Навколо цього атомного "сонця" обертаються крихітні "планети" - електрони. Ядро складається з двох основних будівельних цеглин Всесвіту - протонів і нейтронів (вони мають назву - нуклони). Електрон і протон - заряджені частинки, причому кількість заряду у кожному їх абсолютно однаково, проте заряди різняться за знаком: протон завжди заряджений позитивно, а електрон - негативно. Нейтрон не несе електричного зарядуі внаслідок цього має дуже велику проникність.

В атомній шкалі вимірювань маса протона та нейтрону прийнята за одиницю. Атомна вага будь-якого хімічного елемента тому залежить кількості протонів і нейтронів, укладених у його ядрі. Наприклад, атом водню, ядро ​​якого складається лише з одного протона, має атомну масурівну 1. Атом гелію, з ядром із двох протонів і двох нейтронів, має атомну масу, рівну 4.

Ядра атомів одного і того ж елемента завжди містять однакову кількість протонів, але число нейтронів може бути різним. Атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але відрізняються за кількістю нейтронів і відносяться до різновидів одного й того самого елемента, називаються ізотопами. Щоб відрізнити їх один від одного, до символу елемента приписують число, рівну сумівсіх частинок в ядрі цього ізотопу.

Чи може виникнути питання: чому ядро ​​атома не розвалюється? Адже протони, що входять до нього, - електрично заряджені частинки з однаковим зарядом, які повинні відштовхуватися один від одного з великою силою. Пояснюється це тим, що всередині ядра діють ще й так звані внутрішньоядерні сили, що притягають частинки ядра один до одного. Ці сили компенсують сили відштовхування протонів і дають ядру мимоволі розлетітися.

Внутрідерні сили дуже великі, але діють тільки на дуже близькій відстані. Тому ядра важких елементів, які з сотень нуклонів, виявляються нестабільними. Частинки ядра перебувають у безперервному русі (не більше обсягу ядра), і якщо додати їм якесь додаткову кількість енергії, можуть подолати внутрішні сили - ядро ​​розділиться на частини. Величину цієї надлишкової енергії називають енергією збудження. Серед ізотопів важких елементів є такі, які знаходяться на самій грані саморозпаду. Достатньо лише невеликого «поштовху», наприклад, простого влучення в ядро ​​нейтрона (причому він навіть не повинен розганятися до великої швидкості), щоб пішла реакція ядерного поділу. Деякі з цих «діляться» ізотопів пізніше навчилися отримувати штучно. У природі існує тільки один такий ізотоп - це уран-235.

Уран був відкритий в 1783 Клапротом, який виділив його з уранової смолки і назвав на честь нещодавно відкритої планети Уран. Як виявилося надалі, це був, власне, не сам уран, яке оксид. Чистий уран – метал сріблясто-білого кольору – був отриманий
лише у 1842 році Пеліго. Новий елементне мав жодних чудових властивостей і не привертав до себе уваги аж до 1896 року, коли Беккерель відкрив явище радіоактивності солей урану. Після цього уран став об'єктом наукових дослідженьта експериментів, але практичного застосуванняяк і раніше, не мав.

Коли в першій третині XX століття фізикам більш-менш стала зрозумілою будова атомного ядра, вони насамперед спробували здійснити давню мрію алхіміків - постаралися перетворити один хімічний елемент на інший. У 1934 році французькі дослідники дружини Фредерік та Ірен Жоліо-Кюрі доповіли Французькій академії наук про наступний досвід: при бомбардуванні пластин алюмінію альфа-частинками (ядрами атома гелію) атоми алюмінію перетворювалися на атоми фосфору, але не звичайні, а радіо у стійкий ізотоп кремнію. Таким чином, атом алюмінію, приєднавши один протон і два нейтрони, перетворювався на важчий атом кремнію.

Цей досвід навів на думку, що якщо «обстрілювати» нейтронами ядра найважчого з існуючих у природі елементів – урану, можна отримати такий елемент, якого у природних умовах немає. У 1938 році німецькі хіміки Отто Ган і Фріц Штрассман повторили загалом досвід подружжя Жоліо-Кюрі, взявши замість алюмінію уран. Результати експерименту виявилися зовсім не ті, що вони очікували – замість нового надважкого елемента з масовим числом більше, ніж у урану, Ган та Штрассман отримали легкі елементи із середньої частини. періодичної системи: барій, криптон, бром та деякі інші. Самі експериментатори не змогли пояснити явище, що спостерігається. Тільки наступного року фізик Ліза Мейтнер, якій Ган повідомив про свої труднощі, знайшла правильне пояснення феномену, що спостерігається, припустивши, що при обстрілі урану нейтронами відбувається розщеплення (розподіл) його ядра. При цьому мали утворюватися ядра легших елементів (ось звідки бралися барій, криптон та інші речовини), а також виділятися 2-3 вільні нейтрони. Подальші дослідження дозволили детально прояснити картину того, що відбувається.

Природний уран складається з суміші трьох ізотопів з масами 238, 234 і 235. Основна кількість урану припадає на ізотоп-238, в ядро ​​якого входять 92 протони та 146 нейтронів. Уран-235 складає всього 1/140 природного урану (0,7% (він має у своєму ядрі 92 протони і 143 нейтрони), а уран-234 (92 протони, 142 нейтрони) лише - 1/17500 від загальної маси урану (0 Найменш стабільним з цих ізотопів є уран-235.

Іноді ядра його атомів мимоволі діляться на частини, унаслідок чого утворюються легші елементи періодичної системи. Процес супроводжується виділенням двох чи трьох вільних нейтронів, які мчать із величезною швидкістю - близько 10 тис. км/с (їх називають швидкими нейтронами). Ці нейтрони можуть потрапляти до інших ядрів урану, викликаючи ядерні реакції. Кожен ізотоп веде себе у разі по-різному. Ядра урану-238 у більшості випадків просто захоплюють ці нейтрони без будь-яких подальших перетворень. Але приблизно в одному випадку з п'яти при зіткненні швидкого нейтрону з ядром ізотопу-238 відбувається цікава ядерна реакція: один з нейтронів урану-238 випускає електрон, перетворюючись на протон, тобто ізотоп урану звертається на більш
важкий елемент – нептуній-239 (93 протони + 146 нейтронів). Але нептуній нестабільний - через кілька хвилин один з його нейтронів випускає електрон, перетворюючись на протон, після чого ізотоп нептунія звертається до наступного за рахунком елементу періодичної системи - плутоній-239 (94 протона + 145 нейтронів). Якщо ж нейтрон потрапляє в ядро ​​нестійкого урану-235, то негайно відбувається розподіл - атоми розпадаються з випромінюванням двох або трьох нейтронів. Зрозуміло, що в природному урані, більшість атомів якого відносяться до ізотопу-238, жодних видимих ​​наслідків ця реакція не має - усі вільні нейтрони виявляться зрештою поглиненими цим ізотопом.

Ну а якщо уявити досить масивний шматок урану, що повністю складається з ізотопу-235?

Тут процес піде по-іншому: нейтрони, що виділилися при розподілі кількох ядер, своєю чергою, потрапляючи в сусідні ядра, викликають їх розподіл. В результаті виділяється нова порція нейтронів, що розщеплює наступні ядра. За сприятливих умов ця реакція протікає лавиноподібно і зветься ланцюгової реакції. Для її початку може бути достатньо ліченої кількості бомбардуючих частинок.

Справді, хай уран-235 бомбардують лише 100 нейтронів. Вони поділять 100 ядер урану. При цьому виділиться 250 нових нейтронів другого покоління (у середньому 2, 5 за один поділ). Нейтрони другого покоління зроблять вже 250 поділів, у якому виділиться 625 нейтронів. У наступному поколінні воно дорівнюватиме 1562, потім 3906, далі 9670 і т.д. Число поділів збільшуватиметься безмежно, якщо процес не зупинити.

Проте реально лише незначна частина нейтронів потрапляє у ядра атомів. Решта, стрімко промчавши між ними, несуть у навколишній простір. Ланцюгова реакція, що самопідтримується, може виникнути тільки в досить великому масиві урану-235, що володіє, як кажуть, критичною масою. (Ця маса за нормальних умов дорівнює 50 кг.) Важливо відзначити, що розподіл кожного ядра супроводжується виділенням величезної кількості енергії, яка виявляється приблизно в 300 мільйонів разів більше енергії, витраченої на розщеплення! (Підраховано, що при повному розподілі 1 кг урану-235 виділяється стільки ж тепла, скільки при спалюванні 3 тис. тонн вугілля.)

Цей колосальний виплеск енергії, що звільняється за лічені миті, виявляє себе як вибух жахливої ​​сили та лежить в основі дії ядерної зброї. Але для того, щоб ця зброя стала реальністю, необхідно, щоб заряд складався не з природного урану, а з рідкісного ізотопу - 235 (такий уран називають збагаченим). Пізніше було встановлено, що чистий плутоній також ділиться матеріалом і може бути використаний в атомному заряді замість урану-235.

Усі ці важливі відкриття було зроблено напередодні Другої світової війни. Незабаром у Німеччині та інших країнах почалися секретні роботи зі створення атомної бомби. У цій проблемою зайнялися 1941 року. Усьому комплексу робіт було надано назву «Манхеттенського проекту».

Адміністративне керівництво проектом здійснював генерал Гровс, а наукове – професор Каліфорнійського університету Роберт Оппенгеймер. Обидва добре розуміли величезну складність завдання, що стоїть перед ними. Тому першою турботою Оппенгеймер стало комплектування високоінтелектуального наукового колективу. У США тоді було багато фізиків, які емігрували з фашистської Німеччини. Нелегко було залучити їх до створення зброї, спрямованої проти їхньої колишньої батьківщини. Оппенгеймер особисто розмовляв з кожним, пускаючи у хід усю силу своєї чарівності. Незабаром йому вдалося зібрати невелику групу теоретиків, яких він жартівливо називав світилами. І справді, до неї входили найбільші фахівці того часу в галузі фізики та хімії. (Серед них 13 лауреатів Нобелівської премії, у тому числі Бор, Фермі, Франк, Чедвік, Лоуренс.) Крім них, було багато інших фахівців різного профілю.

Уряд США не скупився на витрати, і роботи із самого початку набули грандіозного розмаху. У 1942 році було засновано найбільшу у світі дослідницьку лабораторію в Лос-Аламосі. Населення цього наукового міста невдовзі досягло 9 тисяч жителів. За складом вчених, розмахом наукових експериментів, Число залучених до роботи фахівців і робітників Лос-Аламоська лабораторія не мала собі рівних у світовій історії. "Манхеттенський проект" мав свою поліцію, контррозвідку, систему зв'язку, склади, селища, заводи, лабораторії, свій колосальний бюджет.

Головна мета проекту полягала в отриманні достатньої кількості матеріалу, що ділиться, з якого можна було б створити кілька атомних бомб. Окрім урану-235 зарядом для бомби, як уже говорилося, міг служити штучний елемент плутоній-239, тобто бомба могла бути як урановою, так і плутонієвою.

Гровсі Оппенгеймерпогодилися, що роботи повинні вестися одночасно за двома напрямками, оскільки неможливо наперед вирішити, який із них виявиться більш перспективним. Обидва способи принципово відрізнялися один від одного: накопичення урану-235 мало здійснюватися шляхом його відокремлення від основної маси природного урану, а плутоній міг бути отриманий тільки в результаті керованої ядерної реакції при опроміненні нейтронами урану-238. І той та інший шлях видавався надзвичайно важким і не обіцяв легких рішень.

Справді, як можна відокремити один від одного два ізотопи, які лише трохи відрізняються своєю вагою і хімічно поводяться абсолютно однаково? Ні наука, ні техніка ще ніколи не стикалися з такою проблемою. Виробництво плутонію теж спочатку здавалося дуже проблематичним. До того весь досвід ядерних перетворень зводився до кількох лабораторних експериментів. Тепер же в промисловому масштабі треба було освоїти виробництво кілограмів плутонію, розробити і створити для цього спеціальну установку - ядерний реактор, і навчитися керувати перебігом ядерної реакції.

І там і тут треба було вирішити цілий комплекс складних завдань. Тому «Манхеттенський проект» складався з кількох підпроектів, на чолі яких стояли видатні вчені. Сам Оппенгеймер був головою Лос-Аламоської наукової лабораторії. Лоуренс управляв Радіаційною лабораторією Каліфорнійського університету. Фермі вів у університеті Чикаго дослідження зі створення ядерного реактора.

Спочатку найважливішою проблемою було отримання урану. До війни цей метал фактично не мав застосування. Тепер, коли він потрібен одразу у величезних кількостях, виявилося, що не існує промислового способуйого виробництва.

Компанія «Вестингауз» взялася за його розробку і швидко досягла успіху. Після очищення уранової смоли (у такому вигляді уран зустрічається в природі) та одержання окису урану, її перетворювали на тетрафторид (UF4), з якого шляхом електролізу виділявся металевий уран. Якщо наприкінці 1941 року у розпорядженні американських учених було лише кілька грамів металевого урану, то вже у листопаді 1942 року його промислове виробництво заводах фірми «Вестингауз» досягло 6000 фунтів на місяць.

Водночас точилася робота над створенням ядерного реактора. Процес виробництва плутонію фактично зводився до опромінення уранових стрижнів нейтронами, у результаті частина урану-238 мала звернутися в плутоній. Джерелами нейтронів при цьому могли бути атоми урану-235, що діляться, розсіяні в достатній кількості серед атомів урану-238. Але щоб підтримувати постійне відтворення нейтронів, мала розпочатися ланцюгова реакція поділу атомів урану-235. Тим часом, як говорилося, на кожен атом урану-235 припадало 140 атомів урану-238. Ясно, що у нейтронів, що розлітаються на всі боки, було набагато більше ймовірності зустріти на своєму шляху саме їх. Тобто, величезна кількість нейтронів, що виділилися, виявлялося без будь-якої користі поглиненим основним ізотопом. Очевидно, що за таких умов ланцюгова реакція не могла йти. Як же бути?

Спочатку уявлялося, що без поділу двох ізотопів робота реактора взагалі неможлива, але незабаром було встановлено одну важливу обставину: виявилося, що уран-235 та уран-238 сприйнятливі до нейтронів різних енергій. Розщепити ядро ​​атома урану-235 можна нейтроном порівняно невеликої енергії, що має швидкість близько 22 м/с. Такі повільні нейтрони не захоплюються ядрами урану-238 - для цього ті повинні мати швидкість сотень тисяч метрів на секунду. Тобто уран-238 безсилий завадити початку і ходу ланцюгової реакції в урані-235, викликаної нейтронами, уповільненими до вкрай малих швидкостей - трохи більше 22 м/с. Це явище було відкрито італійським фізиком Фермі, який з 1938 жив у США і керував тут роботами зі створення першого реактора. Як сповільнювач нейтронів Фермі вирішив застосувати графіт. За його розрахунками, нейтрони, що вилетіли з урану-235, пройшовши через шар графіту в 40 см, повинні були знизити свою швидкість до 22 м/с і почати ланцюгову реакцію, що самопідтримується, в урані-235.

Іншим сповільнювачем могла бути так звана «важка» вода. Оскільки атоми водню, що входять до неї, за розмірами та масою дуже близькі до нейтронів, вони могли найкраще уповільнювати їх. (Зі швидкими нейтронами відбувається приблизно те саме, що з кулями: якщо маленька куля вдаряється об велику, вона відкочується назад, майже не втрачаючи швидкості, при зустрічі ж з маленькою кулею він передає йому значну частину своєї енергії - так само нейтрон при пружному зіткненні відскакує від важкого ядра лише трохи сповільнюючись, а при зіткненні з ядрами атомів водню дуже швидко втрачає всю свою енергію. звичайна водане підходить для уповільнення, оскільки її водень має тенденцію поглинати нейтрони. Ось чому для цього слід використовувати дейтерій, що входить до складу «важкої» води.

На початку 1942 року під керівництвом Фермі у приміщенні тенісного корту під західними трибунами стадіону Чикаго почалося будівництво першого в історії ядерного реактора. Усі роботи вчені проводили самі. Управління реакцією можна здійснювати єдиним способом - регулюючи число нейтронів, що у ланцюгової реакції. Фермі припускав домогтися цього за допомогою стрижнів, виготовлених із таких речовин, як бор та кадмій, які сильно поглинають нейтрони. Уповільнювачем служили графітові цеглини, з яких фізики звели колони заввишки 3 м і шириною 1, 2 м. Між ними були встановлені прямокутні блоки з окисом урану. На всю конструкцію пішло близько 46 тонн окису урану та 385 тонн графіту. Для уповільнення реакції служили введені в реактор стрижні з кадмію та бору.

Якби цього виявилося недостатньо, то для страховки на платформі, розташованій над реактором, стояли двоє вчених із відрами, наповненими розчином солей кадмію - вони мали вилити їх на реактор, якби реакція вийшла з-під контролю. На щастя, цього не потрібно. 2 грудня 1942 року Фермі наказав висунути всі контрольні стрижні, і експеримент розпочався. Через чотири хвилини нейтронні лічильники почали клацати все голосніше та голосніше. З кожною хвилиною інтенсивність нейтронного потоку зростала. Це говорило про те, що в реакторі йде ланцюгова реакція. Вона тривала протягом 28 хвилин. Потім Фермі дав знак і опущені стрижні припинили процес. Так уперше людина звільнила енергію атомного ядра і довела, що може контролювати її за своєю волею. Тепер уже не було сумніву, що ядерна зброя – реальність.

1943 року реактор Фермі демонтували і перевезли до Арагонської національної лабораторії (50 км від Чикаго). Тут був незабаром побудований ще один ядерний реактор, в якому як сповільнювач використовувалася важка вода. Він складався з циліндричної алюмінієвої цистерни, що містить 6,5 тонн важкої води, в яку було вертикально занурено 120 стрижнів із металевого урану, ув'язнених у алюмінієву оболонку. Сім керівників стрижнів було зроблено з кадмію. Навколо цистерни розташовувався графітовий відбивач, потім екран зі сплавів свинцю та кадмію. Вся конструкція полягала в бетонний панцир із товщиною стінок близько 2,5 м.

Експерименти на цих дослідних реакторах підтвердили можливість промислового виробництваплутонію.

Головним центром «Манхеттенського проекту» незабаром стало містечко Ок-Рідж у долині річки Теннесі, населення якого за кілька місяців зросло до 79 тисяч людей. Тут у короткий термін було збудовано перший в історії завод з виробництва збагаченого урану. Тут же 1943 року було пущено промисловий реактор, який виробляв плутоній. У лютому 1944 року з нього щодня витягували близько 300 кг урану, з поверхні якого шляхом хімічного поділу отримували плутоній. (Для цього плутоній спочатку розчиняли, а потім брали в облогу.) Очищений уран після цього знову повертався в реактор. Того ж року в безплідній похмурій пустелі на південному березі річки Колумбія почалося будівництво величезного заводу Хенфорд. Тут розміщувалося три потужні атомні реактори, які щодня давали кілька сотень грамів плутонію.

Паралельно повним ходом йшли дослідження щодо розробки промислового процесу збагачення урану.

Розглянувши різні варіанти, Гровс та Оппенгеймер вирішили зосередити зусилля на двох методах: газодифузійному та електромагнітному.

Газодифузійний метод ґрунтувався на принципі, відомому під назвою закону Грехема (він був вперше сформульований у 1829 році шотландським хіміком Томасом Грехемом та розроблений у 1896 році англійським фізикомРейлі). Відповідно до цього закону, якщо два газу, один з яких легший за інший, пропускати через фільтр з мізерно малими отворами, то через нього пройде дещо більше легкого газу, ніж важкого. У листопаді 1942 року Юрі та Даннінг з Колумбійського університету створили на основі методу Рейлі газодифузійний метод поділу ізотопів урану.

Оскільки природний уран - тверда речовина, його спочатку перетворювали на фтористий уран (UF6). Потім цей газ пропускали через мікроскопічні - близько тисячних часток міліметра - отвори в перегородці фільтра.

Так як різниця в молярних терезах газів була дуже мала, то за перегородкою вміст урану-235 збільшувався всього в 1,0002 рази.

Для того щоб збільшити кількість урану-235 ще більше, отриману суміш знову пропускають через перегородку, і кількість урану знову збільшується в 10002 рази. Таким чином, щоб підвищити вміст урану-235 до 99% потрібно було пропускати газ через 4000 фільтрів. Це відбувалося на величезному газодифузійному заводі Ок-Рідж.

У 1940 році під керівництвом Ернста Лоуренса в Каліфорнійському університеті почалися дослідження по розподілу ізотопів урану електромагнітним методом. Необхідно було знайти такі фізичні процеси, які б розділити ізотопи, користуючись різницею їх мас. Лоуренс спробував розділити ізотопи, використовуючи принцип мас-спектрографа - приладу, з допомогою якого визначають маси атомів.

Принцип його дії зводився до наступного: попередньо іонізовані атоми прискорювалися електричним полем, а потім пропускалися через магнітне поле, в якому вони описували кола, розташовані в площині перпендикулярної напрямку поля. Так як радіуси цих траєкторій були пропорційні масі, легкі іони виявлялися на кола меншого радіусу, ніж важкі. Якщо на шляху атомів розміщували пастки, то можна було окремо збирати різні ізотопи.

Таким був метод. У лабораторних умовах він дав непогані результати. Але будівництво установки, де поділ ізотопів міг би проводитися у промислових масштабах, виявилося надзвичайно складним. Однак Лоуренсу врешті-решт вдалося подолати всі труднощі. Результатом його зусиль стала поява калутрона, встановленого на гігантському заводі в Ок-Ріджі.

Цей електромагнітний завод був побудований в 1943 році і виявився чи не найдорожчим дітищем «Манхеттенського проекту». Метод Лоуренса вимагав великої кількості складних, ще не розроблених пристроїв, пов'язаних з високою напругою, високим вакуумом та сильними магнітними полями. Масштаби витрат виявилися величезними. Калутрон мав гігантський електромагніт, довжина якого досягала 75 м за вагою близько 4000 тонн.

На обмотки для цього електромагніту пішло кілька тисяч тонн срібного дроту.

Усі роботи (не рахуючи вартості срібла на суму 300 мільйонів доларів, яке державне казначейство надало лише на якийсь час) обійшлися в 400 мільйонів доларів. Тільки за електроенергію, витрачену калутроном, міністерство оборони сплатило 10 мільйонів. Більшість обладнання ок-риджського заводу перевершувала за масштабами і точності виготовлення все, що будь-коли розроблялося у цій галузі техніки.

Але всі ці витрати виявилися марними. Витративши загалом близько 2 мільярдів доларів, вчені США до 1944 року створили унікальну технологію збагачення урану та виробництва плутонію. Тим часом у Лос-Аламоській лабораторії працювали над проектом самої бомби. Принцип її дії був у загальних рисах зрозумілий вже давно: речовина, що ділиться (плутоній або уран-235), слід було в момент вибуху перевести в критичний стан (для здійснення ланцюгової реакції маса заряду повинна бути навіть помітно більше критичної) і опромінити пучком нейтронів, що тягло за собою початок ланцюгової реакції.

За розрахунками, критична маса заряду перевищувала 50 кілограмів, але її змогли значно зменшити. Загалом на величину критичної маси сильно впливають кілька факторів. Чим більша поверхнева площа заряду - тим більше нейтронів марно випромінюється в навколишній простір. Найменшою площеюповерхні має сфера. Отже, сферичні заряди за інших рівних умов мають найменшу критичну масу. Крім того, величина критичної маси залежить від чистоти і виду матеріалів, що діляться. Вона обернено пропорційна квадрату щільності цього матеріалу, що дозволяє, наприклад, зі збільшенням щільності вдвічі, зменшити критичну масу вчетверо. Потрібну ступінь підкритичності можна отримати, наприклад, ущільненням матеріалу, що ділиться за рахунок вибуху заряду звичайної вибухової речовини, виконаного у вигляді сферичної оболонки, навколишнього ядерний заряд. Критичну масу, крім того, можна зменшити, оточивши заряд екраном, що добре відображає нейтрони. Як такий екран можуть бути використані свинець, берилій, вольфрам, природний уран, залізо та багато інших.

Одна з можливих конструкцій атомної бомби складається із двох шматків урану, які, з'єднуючись, утворюють масу більше критичної. Для того, щоб викликати вибух бомби, треба якнайшвидше зблизити їх. Другий метод заснований на використанні вибуху, що сходить всередину. У цьому випадку потік газів від звичайної вибухової речовини прямував на розташований всередині матеріал, що ділиться і стискав його до тих пір, поки він не досягав критичної маси. З'єднання заряду та інтенсивне опромінення його нейтронами, як уже говорилося, викликає ланцюгову реакцію, в результаті якої в першу секунду температура зростає до 1 мільйона градусів. За цей час встигало розділитися лише близько 5% критичної маси. Решта заряду в бомбах ранньої конструкції випаровувалась без
будь-якої користі.

Першу в історії атомну бомбу (їй було дано ім'я «Трініті») було зібрано влітку 1945 року. А 16 червня 1945 року на атомному полігоні в пустелі Аламогордо (штат Нью-Мексико) було зроблено перший на Землі атомний вибух. Бомбу помістили у центрі полігону на вершині сталевої 30-метрової вежі. Навколо неї на великій відстані розміщувалася реєструюча апаратура. У 9 км був спостережний пункт, а 16 км - командний. На всіх свідків цієї події атомний вибух справив приголомшливе враження. За описом очевидців, було таке відчуття, ніби безліч сонців з'єдналося в одне й одразу висвітлило полігон. Потім над рівниною виникла величезна вогненна куля і до неї повільно і зловісно стала підніматися кругла хмара пилу і світла.

Відірвавшись від землі, ця вогненна куля за кілька секунд злетіла на висоту понад три кілометри. З кожною миттю він розростався у розмірах, незабаром його діаметр досяг 1,5 км, і він повільно піднявся до стратосфери. Потім вогненна куля поступилася місцем стовпу диму, що клубився, який витягнувся на висоту 12 км, прийнявши форму гігантського гриба. Все це супроводжувалося жахливим гуркотом, від якого тремтіла земля. Потужність бомби, що вибухнула, перевершила всі очікування.

Як тільки дозволила радіаційна ситуація, кілька танків «Шерман», викладені зсередини свинцевими плитами, кинулися в район вибуху. На одному з них знаходився Фермі, якому не терпілося побачити результати своєї праці. Його очам постала мертва випалена земля, на якій у радіусі 1,5 км було знищено все живе. Пісок спікся в склоподібну зелену кірку, що покривала землю. У величезній вирві лежали понівечені залишки сталевої опорної вежі. Сила вибуху була оцінена у 20000 тонн тротилу.

Наступним кроком мало стати бойове застосування атомної бомби проти Японії, яка після капітуляції фашистської Німеччини сама продовжувала війну зі США та їх союзниками. Ракет-носіїв тоді ще не було, тому бомбардування мали здійснити з літака. Компоненти двох бомб були з великою обережністю доставлені крейсером «Індіанаполіс» на острів Тініан, де базувалася 509 зведена група ВПС США. За типом заряду та конструкції ці бомби дещо відрізнялися одна від одної.

Перша атомна бомба - «Малюк» - була великогабаритною авіаційною бомбою з атомним зарядом із сильно збагаченого урану-235. Довжина її була близько 3 м, діаметр – 62 см, вага – 4, 1 т.

Друга атомна бомба – «Товстун» – із зарядом плутонію-239 мала яйцеподібну форму з великогабаритним стабілізатором. Довжина її
становила 3, 2 м, діаметр 1, 5 м, вага – 4, 5 т.

6 серпня бомбардувальник Б-29 «Енола Гей» полковника Тіббетса скинув «Малюка» на велике японське місто Хіросіму. Бомба опускалася на парашуті і вибухнула, як це було передбачено, на висоті 600 м від землі.

Наслідки вибуху були жахливими. Навіть на самих пілотів вид знищеного ними в одну мить мирного міста справив гнітюче враження. Пізніше один із них зізнався, що вони бачили в цю секунду найгірше, що тільки може побачити людина.

Для тих, хто знаходився на землі, те, що відбувалося, нагадувало справжнє пекло. Насамперед над Хіросимою пройшла теплова хвиля. Її дія тривала лише кілька миттєвостей, але була настільки потужною, що розплавило навіть черепицю та кристали кварцу в гранітних плитах, перетворило на вугілля телефонні стовпи на відстані 4 км і, нарешті, настільки спопелило людські тіла, що від них залишилися тільки тіні на асфальті мостових. або на стінах будинків. Потім з-під вогняної кулі вирвався жахливий порив вітру і промчав над містом зі швидкістю 800 км/год, змітаючи все на своєму шляху. Будинки, що не витримали його лютого натиску, руйнувалися як підкошені. У гігантському колі діаметром 4 км не залишилося жодної цілої будівлі. Через кілька хвилин після вибуху над містом пройшов чорний радіоактивний дощ - це волога, що перетворена на пару, сконденсувалася у високих шарах атмосфери і випала на землю у вигляді великих крапель, змішаних з радіоактивним пилом.

Після дощу на місто обрушився новий порив вітру, що цього разу дмухав у напрямку епіцентру. Він був слабший за першого, але все-таки досить сильний, щоб виривати з коренем дерева. Вітер роздув гігантську пожежу, в якій горіло все, що могло тільки горіти. З 76 тисяч будівель повністю зруйнувалося та згоріло 55 тисяч. Свідки цієї жахливої ​​катастрофи згадували про людей-факелів, з яких згорілий одяг спадав на землю разом з лахміттям шкіри, і про натовп збожеволілих людей, вкритих жахливими опіками, які з криком металися вулицями. У повітрі стояв задушливий сморід від горілого м'яса. Всюди валялися люди, мертві та вмираючі. Було багато таких, які засліпли і оглухли і, торкаючись на всі боки, не могли нічого розібрати в хаосі, що панував навколо.

Нещасні, що знаходилися від епіцентру на відстані до 800 м, за частки секунди згоріли в буквальному сенсі слова - їх нутрощі випарувалися, а тіла перетворилися на грудки вугілля, що димить. Ті, що перебували від епіцентру на відстані 1 км, були уражені променевою хворобою у вкрай важкій формі. Вже за кілька годин у них почалося сильне блювання, температура підскочила до 39-40 градусів, з'явилися задишка та кровотечі. Потім на шкірі висипали виразки, що не гояться, склад крові різко змінився, волосся випало. Після жахливих страждань, зазвичай другого чи третього дня, наступала смерть.

Загалом від вибуху та променевої хвороби загинуло близько 240 тисяч людей. Близько 160 тисяч отримали променеву хворобу у легшій формі - їхня болісна смерть виявилася відстроченою на кілька місяців або років. Коли звістка про катастрофу поширилася країною, вся Японія була паралізована страхом. Він ще збільшився, після того, як 9 серпня літак «Бокс Кар» майора Суїні скинув другу бомбу на Нагасакі. Тут також загинуло та було поранено кілька сотень тисяч жителів. Не в силах протистояти новій зброї, японський уряд капітулював - атомна бомба поклала край Другій світовій війні.

Війна закінчилась. Вона тривала лише шість років, але встигла змінити світ і людей майже до невпізнання.

Людська цивілізація до 1939 року та людська цивілізаціяпісля 1945 року дуже не схожі один на одного. Тому є багато причин, але одна з найважливіших – поява ядерної зброї. Можна без перебільшень сказати, що тінь Хіросіми лежить по всій другій половині ХХ століття. Вона стала глибоким моральним опіком для багатьох мільйонів людей, як сучасників цієї катастрофи, так і народилися через десятиліття після неї. Сучасна людинавже не може думати про світ так, як думали про нього до 6 серпня 1945 - він занадто ясно розуміє, що цей світ може за кілька миттєвостей перетворитися на ніщо.

Сучасна людина не може дивитися на війну, оскільки дивилися її діди та прадіди - він достовірно знає, що ця війна буде останньою, і в ній не виявиться ні переможців, ні переможених. Ядерна зброя наклала свій відбиток на всі сфери суспільного життя, і сучасна цивілізація не може жити за тими ж законами, що шістдесят чи вісімдесят років тому. Ніхто не розумів цього краще за самих творців атомної бомби.

«Люди нашої планети , - писав Роберт Оппенгеймер, - повинні об'єднатися. Жах та руйнування, посіяні останньою війноюдиктують нам цю думку. Вибухи атомних бомб довели її з усією жорстокістю. Інші люди в інший час вже говорили подібні слова – тільки про іншу зброю та про інші війни. Вони не досягли успіху. Але той, хто і сьогодні скаже, що ці слова марні, введений в оману мінливістю історії. Нас не можна переконати у цьому. Результати нашої праці не залишають людству іншого вибору, як створити об'єднаний світ. Світ, заснований на законності та гуманізму».