60 jaar gelede - op 29 Augustus 1949 - is die eerste Sowjet -atoombom RDS -1 met 'n verklaarde opbrengs van 20 kt suksesvol getoets op die Semipalatinsk -toetslokaal. Danksy hierdie gebeurtenis is daar na bewering in die wêreld strategiese militêre pariteit tussen die USSR en die Verenigde State gevestig. En 'n hipotetiese oorlog met katastrofale gevolge vir die Sowjetunie is in sy koue toestand van samelewing gerealiseer.
In die voetspore van die Manhattan -projek
Die Sowjetunie (soos inderdaad Duitsland) het alle rede gehad om 'n leier in die kernras te word. Dit het nie gebeur nie vanweë die groot rol wat die wetenskap gespeel het in die ideologie van die nuwe regering. Die leierskap van die Kommunistiese Party volg die voorskrifte van die onsterflike arbeid "Materialisme en empirio-kritiek", en kyk angstig na die opbloei van "fisiese idealisme". In die dertigerjare was Stalin geneig om nie die fisici te vertrou wat aangevoer het dat met behulp van 'n sekere kettingreaksie in isotope van swaar elemente enorme energie vrygestel kon word nie, maar diegene wat materialistiese beginsels in die wetenskap verdedig.
Sowjet -natuurkundiges het eers in 1941 begin praat oor die moontlikhede van militêre gebruik van kernenergie. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), wat voor die oorlog in die laboratorium van Igor Vasilyevich Kurchatov (1903-1960) gewerk het aan die probleem van die kettingreaksie van uraanfitting, en daarna as luitenant in die lugmag gedien het, twee keer gestuur briewe aan Stalin waarin hy spyt was oor "'n groot fout" En "vrywillige oorgawe van vooroorlogse posisies in navorsing oor kernfisika". Maar - tevergeefs.
Eers in September 1942, toe intelligensie bewus geword het van die implementering van die American Manhattan Project, onder leiding van Robert Oppenheimer (1904-1967), wat uit die aktiwiteite van die Anglo-Amerikaanse Uraniumkommissie gelei het, onderteken Stalin 'n dekreet "Oor die organisasie van werk aan uraan. "… Dit het die USSR Akademie vir Wetenskappe gelas "om die werk te hervat oor die ondersoek na die haalbaarheid van die gebruik van atoomenergie deur uraanklowing en om teen 1 April 1943 'n verslag voor te lê oor die moontlikheid om 'n uraanbom of uraanbrandstof te skep."
In die middel van April 1943 in Moskou, in Pokrovsky-Streshnevo, is laboratorium nr. 2 geskep, wat die land se grootste fisici insluit. Kurchatov was die hoof van die laboratorium, en die algemene bestuur van die "uraanwerk" is aanvanklik aan Molotov toegewys, maar toe vervang Beria hom in hierdie funksie.
Dit is heeltemal begryplik dat die hulpbronne van die Sowjetunie onvergelykbaar was met die vermoëns wat die state nie te veel belas het deur die oorlog nie. Dit is egter skaars die enigste verklaring vir die groot gaping in die omvang van ontwikkeling wat in Los Alamos en Moskou plaasvind. 12 Nobelpryswenners uit die VSA en Europa, 15 duisend wetenskaplikes, ingenieurs en tegnici, 45 duisend werkers, 4 duisend stenograwe, tiksters en sekretarisse, duisend sekuriteitspersoneel wat die regime van uiterste geheimhouding verseker het, het aan die Manhattan -projek deelgeneem. Daar is 80 mense in laboratorium nr. 2, waarvan slegs vyf-en-twintig navorsingswerkers was.
Teen die einde van die oorlog het werk feitlik nie van die grond af gekom nie: in laboratorium nr. 2, sowel as in laboratoriums nr. 3 en nr. 4 wat vroeg in 1945 geopen is, is metodes gesoek om plutonium te kry by reaktore van verskillende werksbeginsels. Dit wil sê, hulle was besig met wetenskaplike, nie eksperimentele en ontwerpontwikkelings nie.
Die atoombomaanvalle op Hiroshima en Nagasaki het eintlik die oë van die USSR -regering geopen vir die vlak van die bedreiging wat oor die land hang. En toe word 'n spesiale komitee gestig, onder leiding van Beria, wat noodmagte en onbeperkte befondsing ontvang het. Trae navorsingswerk is vervang deur 'n energieke, innoverende sprong vorentoe. In 1946 het die uraan-grafietreaktor wat in die Kurchatov-laboratorium gelanseer is, begin om plutonium-239 te produseer deur uraan met stadige neutrone te bombardeer. In die Oeral, veral in Chelyabinsk-40, is verskeie ondernemings gestig vir die vervaardiging van wapens van uraan en plutonium, sowel as chemiese komponente wat nodig is om 'n bom te skep.
In Sarov, naby Arzamas, het 'n tak van laboratorium nr. 2 begin, genaamd KB-11, en is hy toevertrou aan die ontwikkeling van die ontwerp van die bom en die toets daarvan, nie later nie as die lente van 1948. En in die begin was dit nodig om 'n plutoniumbom te maak. Hierdie keuse is vooraf bepaal deur die feit dat Laboratory No. 2 'n gedetailleerde diagram van die Amerikaanse plutoniumbom "Fat Man" op Nagasaki laat val het, wat deur die Duitse fisikus Claus Foocks (1911-1988) aan die Sowjet-intelligensie oorhandig is. die ontwikkeling daarvan, wat by die kommunistiese sienings gehou het. Die Sowjet -leierskap was haastig te midde van gespanne betrekkinge met die Verenigde State en wou 'n gewaarborgde positiewe resultaat behaal. In hierdie verband het die wetenskaplike leier van die projek, Kurchatov, geen keuse gehad nie.
Uraan of Plutonium?
Die klassieke skema van 'n kernkettingreaksie in die isotoop van uraan 235U is 'n eksponensiële funksie van tyd met basis 2. 'n Neutron wat bots met die kern van een van die atome, verdeel dit in twee fragmente. Dit stel twee neutrone vry. Hulle het op hul beurt reeds twee uraankerne verdeel. In die volgende fase kom twee keer soveel splitsings voor - 4. Dan - 8. En so aan, inkrementeel, totdat, weer, relatief gesproke, alle materie nie uit fragmente van twee tipes sal bestaan nie, waarvan die atoommassa ongeveer 95/ 140. As gevolg hiervan word 'n enorme termiese energie vrygestel, waarvan 90% verskaf word deur die kinetiese energie van die vlieënde fragmente (elke fragment is verantwoordelik vir 167 MeV).
Maar vir die reaksie om op hierdie manier te verloop, is dit nodig dat nie een neutron vermors word nie. In 'n klein hoeveelheid "brandstof" vlieg neutrone wat vrygestel word tydens die splitsingsproses van kerne, sonder om tyd te hê om met uraankerne te reageer. Die waarskynlikheid dat 'n reaksie plaasvind, hang ook af van die konsentrasie van die 235U -isotoop in die "brandstof", wat uit 235U en 238U bestaan. Aangesien 238U vinnige neutrone absorbeer wat nie aan die splitsingsreaksie deelneem nie. Natuurlike uraan bevat 0,714% 235U, verrykte wapens, dit moet ten minste 80% wees.
Net so, alhoewel sy eie besonderhede, vind die reaksie plaas in die plutonium -isotoop 239Pu
Uit 'n tegniese oogpunt was dit makliker om 'n uraanbom as 'n plutoniumbom te maak. Dit het weliswaar 'n omvang van meer uraan nodig: die kritieke massa van uraan-235, waarin die kettingreaksie plaasvind, is 50 kg, en vir plutonium-239 is dit 5,6 kg. Terselfdertyd is dit nie minder moeisaam om plutonium van wapengraad te verkry deur uraan-238 in 'n reaktor te bombardeer as om die uraan-235-isotoop van uraanerts in sentrifuges te skei nie. Beide hierdie take benodig minstens 200 ton uraanerts. En hul oplossing vereis die maksimum belegging van beide finansiële en produksiehulpbronne in verhouding tot die totale koste van die Sowjet -kernprojek. Wat menslike hulpbronne betref, het die Sowjetunie mettertyd die Verenigde State baie keer oortref: uiteindelik was 700 duisend mense, meestal gevangenes, betrokke by die skepping van die bom.
"Kid" of "Fat Man"?
Die uraanbom wat die Amerikaners op Hiroshima laat val het en 'Kid' genoem is, is opgevang in 'n vat wat geleen is uit 'n 75 millimeter lugweergeweer wat tot die vereiste deursnee geboor is. Daar is ses uraansilinders gelê wat in serie met mekaar verbind is met 'n totale massa van 25,6 kg. Die lengte van die projektiel was 16 cm, die deursnee was 10 cm. Aan die einde van die loop was daar 'n teiken - 'n hol uraniumsilinder met 'n massa van 38,46 kg. Die buitenste deursnee en lengte was 16 cm. Om die krag van die bom te verhoog, is die teiken gemonteer in 'n neutronweerkaatser van wolframkarbied, wat dit moontlik gemaak het om 'n meer volledige "verbranding" van uraan wat aan die kettingreaksie deelneem, te bewerkstellig.
Die bom het 'n deursnee van 60 cm, 'n lengte van meer as twee meter en weeg 2300 kg. Die werking daarvan is uitgevoer deur 'n poeierlading aan te steek wat die uraansilinders teen 'n snelheid van 300 m / s langs 'n vat van twee meter laat ry het. Terselfdertyd is die boorbeskermingsdoppe vernietig. Aan die "einde van die pad" het die projektiel die teiken binnegekom, die som van die twee helftes het die kritieke massa oorskry en 'n ontploffing het plaasgevind.
Die tekening van die atoombom, wat in 1953 tydens die verhoor in die saak van die Rosenberg -eggenote verskyn het, word beskuldig van atoomspioenasie ten gunste van die USSR. Interessant genoeg was die tekening geheim en is dit nie aan die regter of die jurie gewys nie. Die tekening is eers in 1966 gedeklassifiseer. Foto: Departement van Justisie. Kantoor van die VSA Prokureur vir die Southern Judicial District van New York
Die weermag, wat die gevegsgebruik van die "Malysh" toevertrou het, was bang dat, indien dit onverskillig hanteer word, die lont kan ontplof. Daarom is die kruit eers in die bom gelaai nadat die vliegtuig opgestyg het.
Die toestel van die Sowjet-plutoniumbom, met die uitsondering van die afmetings daarvan, wat op die bombaai van die swaar bomwerper Tu-4 gepas is, en die uitrustingstoerusting wanneer die atmosferiese druk van 'n gegewe waarde bereik is, herhaal presies die "vulsel" van nog 'n Amerikaanse bom - "Fat Man".
Die kanonmetode om twee stukke halfkritiese massa nader aan mekaar te bring, is nie geskik vir plutonium nie, aangesien hierdie stof 'n aansienlik hoër neutronagtergrond het. En as die stukke bymekaar gebring word teen 'n spoed wat met die blaasstopper bereik kan word, moet 'n kettingreaksie plaasvind as gevolg van sterk verhitting, smelt en verdamping van plutonium. En dit moet noodwendig lei tot meganiese vernietiging van die struktuur en die vrystelling van ongereageerde stof in die atmosfeer.
Daarom is in die Sowjetbom, soos in die Amerikaanse, die metode gebruik om dinamiese kompressie van 'n stuk plutonium deur 'n sferiese skokgolf te gebruik. Die golfsnelheid bereik 5 km / s, waardeur die digtheid van die stof met 2, 5 keer toeneem.
Die moeilikste deel van 'n inploffingsbom is die skep van 'n stelsel van plofbare lense, wat visueel lyk soos die geometrie van 'n voetbal, wat energie streng na die middel van 'n stuk plutonium, die grootte van 'n hoendereier, lei en dit simmetries met 'n fout van minder as een persent. Boonop het elke sodanige lens, gemaak van 'n allooi van TNT en RDX met die toevoeging van was, twee soorte fragmente - vinnig en stadig. Toe een van die deelnemers aan die Manhattan -projek in 1946 uitgevra is oor die vooruitsigte om 'n Sowjet -bom te skep, het hy geantwoord dat dit nie vroeër as 10 jaar later sou verskyn nie. En net omdat die Russe lank sal sukkel oor die probleem van die ideale simmetrie van implosie.
Sowjet "Fat Man"
Die Sowjet-bom RDS-1 het 'n lengte van 330 cm, 'n deursnee van 150 cm en 'n gewig van 4 700 kg. Konsentries geneste sfere is in die druppelvormige liggaam geplaas met 'n klassieke X-vormige stabiliseerder.
In die middel van die hele struktuur was 'n "neutronsekering", 'n berilliumbal, waarbinne 'n polonium-210 neutronbron was, beskerm deur 'n berillium-dop. Toe die skokgolf die lont bereik, is berillium en polonium gemeng en neutrone wat 'n kettingreaksie 'ontbrand', word in plutonium vrygestel.
Daarna kom twee 10 sentimeter hemisfere plutonium-239 in 'n toestand met 'n verminderde digtheid. Dit het plutonium makliker verwerk, en die vereiste finale digtheid was die gevolg van implosie. Die afstand van 0,1 mm tussen die hemisfere is gevul met 'n laag goud, wat die voortydige penetrasie van die skokgolf in die neutronsekering verhinder het.
Die funksie van 'n neutronreflektor is uitgevoer deur 'n laag natuurlike uraan van 7 cm dik en 'n gewig van 120 kg. 'N Splitsingsreaksie het daarin plaasgevind met die vrystelling van neutrone, wat gedeeltelik na 'n stuk plutonium teruggekeer is. Uraan-238 gee 20% van die bom se krag.
Die 'pusher' -laag, 'n bol van 11,5 cm dik aluminium en 'n gewig van 120 kg, was bedoel om die Taylor -golf te demp, wat lei tot 'n skerp druk agter die ontploffingsfront.
Die struktuur is omring deur 'n plofbare dop van 47 cm dik en weeg 2500 kg, wat bestaan uit 'n komplekse stelsel plofbare lense wat na die middel van die stelsel gerig is. 12 lense was vyfhoekig, 20 was seshoekig. Elke lens bestaan uit afwisselende dele van vinnig ontploffende en stadige plofstof, wat 'n ander chemiese formule gehad het.
Die bom het twee outonome ontploffingstelsels gehad - vanaf die grond en toe die atmosferiese druk 'n voorafbepaalde waarde bereik het (hoë -hoogte -lont).
Vyf RDS-1-bomme is vervaardig. Die eerste van hulle is op 'n stortingsterrein naby Semipalatinsk in 'n grondposisie opgeblaas. Die ontploffingsvermoë is amptelik teen 20 kt aangeteken, maar mettertyd het dit geblyk dat dit 'n te hoë skatting was. Regtig - op die helfte van die vlak. Teen daardie tyd het die Amerikaners reeds 20 sulke bomme gehad, en enige eise vir gelykheid was ongegrond. Maar die monopolie is verbreek.
Nog vier van hierdie bomme is nog nooit in die lug gelig nie. Die RDS-3, 'n oorspronklike Sowjet-ontwikkeling, is in gebruik geneem. Hierdie bom, met sy kleiner afmetings en gewig, het 'n opbrengs van 41 kt gelewer. Dit is veral moontlik as gevolg van die verbetering van die splitsingsreaksie van plutonium deur die termonukleêre reaksie van samesmelting van deuterium en tritium.
