Prieš 60 metų - 1949 m. Rugpjūčio 29 d. - Semipalatinsko poligone sėkmingai išbandyta pirmoji sovietinė atominė bomba RDS -1, kurios deklaruotas 20 kt. Šio įvykio dėka tariamai pasaulyje buvo nustatytas strateginis SSRS ir JAV karinis paritetas. Ir hipotetinis karas, turintis katastrofiškų padarinių Sovietų Sąjungai, buvo įgyvendintas šaltoje agregacijos būsenoje.
Manheteno projekto pėdomis
Sovietų Sąjunga (kaip ir Vokietija) turėjo visas priežastis tapti branduolinių lenktynių lydere. Taip nutiko ne dėl to, kad mokslas vaidino svarbų vaidmenį naujos valdžios ideologijoje. Komunistų partijos vadovybė, vadovaudamasi nemirtingo darbo „Materializmas ir empirinė-kritika“nuostatomis, su nerimu stebėjo „fizinio idealizmo“suklestėjimą. Ketvirtajame dešimtmetyje Stalinas buvo linkęs pasitikėti ne tais fizikais, kurie teigė, kad tam tikros grandininės reakcijos pagalba sunkiųjų elementų izotopuose galima išskirti didžiulę energiją, bet tais, kurie gynė materialistinius principus moksle.
Tiesa, sovietų fizikai apie karinio branduolinės energijos panaudojimo galimybes pradėjo kalbėti tik 1941 m. Georgijus Nikolajevičius Flerovas (1913–1990), kuris prieš karą Igorio Vasiljevičiaus Kurchatovo (1903–1960) laboratorijoje dirbo sprendžiant grandininės urano reakcijos problemą, o vėliau tarnavo kaip kariuomenės leitenantas, du kartus laiškai Stalinui, kuriuose jis apgailestauja dėl „didelės klaidos“ir „savanoriško prieškario pozicijų perdavimo branduolinės fizikos tyrimuose“. Bet - veltui.
Tik 1942 m. Rugsėjo mėn., Kai žvalgyba sužinojo apie amerikiečių Manheteno projekto, kuriam vadovavo Robertas Oppenheimeris (1904–1967), dislokavimą, kuris išaugo iš Anglo-Amerikos urano komisijos veiklos, Stalinas pasirašė dekretą „Dėl organizacijos darbo su uranu “… Ji įsakė SSRS mokslų akademijai „atnaujinti darbą, tiriant atominės energijos panaudojimo skiliant uraną galimybes, ir iki 1943 m. Balandžio 1 d. Pateikti Valstybės gynybos komitetui ataskaitą apie galimybę sukurti urano bombą ar urano kurą.."
1943 m. Balandžio viduryje Maskvoje, Pokrovsky-Streshnevo, buvo sukurta 2 laboratorija, kurioje dalyvavo didžiausi šalies fizikai. Kurchatovas vadovavo laboratorijai, o bendras „urano darbo“valdymas iš pradžių buvo paskirtas Molotovui, tačiau vėliau jį pakeitė Berija.
Visiškai suprantama, kad Sovietų Sąjungos ištekliai buvo nepalyginami su pajėgumais, kuriuos turėjo karu neapsunkintos valstybės. Tačiau tai vargu ar yra vienintelis paaiškinimas didžiuliam Los Alamos ir Maskvos vystymosi masto atotrūkiui. Manheteno projekte dalyvavo 12 Nobelio premijos laureatų iš JAV ir Europos, 15 tūkstančių mokslininkų, inžinierių ir technikų, 45 tūkstančiai darbuotojų, 4 tūkstančiai stenografų, mašinraščių ir sekretorių, tūkstantis saugumo darbuotojų, užtikrinusių ypatingo slaptumo režimą. 2 laboratorijoje yra 80 žmonių, iš kurių tik dvidešimt penki buvo mokslininkai.
Pasibaigus karui, darbas praktiškai nepakilo: 2 laboratorijoje, taip pat 1945 m. Pradžioje atidarytose 3 ir 4 laboratorijose buvo ieškoma būdų, kaip gauti plutonio iš įvairių reaktorių. veikimo principai. Tai yra, jie užsiėmė moksliniais, o ne eksperimentiniais ir dizaino kūrimais.
Atominiai bombardavimai Hirosimoje ir Nagasakyje iš tikrųjų atvėrė SSRS vyriausybės akis į grėsmę, kylančią virš šalies. Ir tada buvo sukurtas specialus komitetas, kuriam vadovavo Berija, kuris gavo skubius įgaliojimus ir neribotą finansavimą. Lėtą mokslinių tyrimų darbą pakeitė energingas naujoviškas šuolis į priekį. 1946 m. Kurchatovo laboratorijoje paleistas urano-grafito reaktorius pradėjo gaminti plutonį-239, bombarduodamas uraną lėtais neutronais. Urale, ypač Čeliabinske-40, buvo sukurtos kelios įmonės, skirtos ginklams tinkamo urano ir plutonio, taip pat cheminių komponentų, būtinų bombai sukurti, gamybai.
Sarove, netoli Arzamo, buvo pradėtas kurti 2-osios laboratorijos skyrius, pavadintas KB-11, jam buvo pavesta sukurti bombą ir ją išbandyti ne vėliau kaip 1948 m. Ir pradžioje reikėjo pagaminti plutonio bombą. Tokį pasirinkimą lėmė tai, kad 2-oji laboratorija turėjo išsamią ant Nagasakio numestos amerikietiškos plutonio bombos „Riebus žmogus“schemą, kurią sovietų žvalgybai perdavė vokiečių fizikas Clausas Foocksas (1911-1988). jos raidą, kuri laikėsi komunistų pažiūrų. Sovietų vadovybė skubėjo susidūrusi su įtemptais santykiais su JAV ir norėjo gauti garantuotą teigiamą rezultatą. Šiuo atžvilgiu mokslinis projekto vadovas Kurchatovas neturėjo kito pasirinkimo.
Uranas ar plutonis?
Klasikinė branduolinės grandininės reakcijos schema urano izotopuose 235U yra eksponentinė laiko funkcija su baze 2. Neutronas, susidūręs su vieno iš atomų branduoliu, padalija jį į dvi dalis. Tai išskiria du neutronus. Jie savo ruožtu suskaldė jau du urano branduolius. Kitame etape skilimų įvyksta dvigubai daugiau - 4. Tada - 8. Ir taip toliau, palaipsniui, kol vėl, santykinai tariant, visa materija nesusidės iš dviejų tipų fragmentų, kurių atominės masės yra maždaug 95/ 140. Dėl to išsiskiria didžiulė šiluminė energija, kurios 90% suteikia skraidančių fragmentų kinetinė energija (kiekvienas fragmentas sudaro 167 MeV).
Tačiau norint, kad reakcija vyktų taip, būtina neišleisti nė vieno neutrono. Nedideliame „degalų“kiekyje iš jo išskrenda branduolių skilimo procese išsiskiriantys neutronai, neturėdami laiko reaguoti su urano branduoliais. Reakcijos atsiradimo tikimybė taip pat priklauso nuo 235U izotopo koncentracijos „degaluose“, kuriuos sudaro 235U ir 238U. Kadangi 238U sugeria greitus neutronus, kurie nedalyvauja skilimo reakcijoje. Natūralaus urano sudėtyje yra 0,714% 235U, praturtinto ginklo, jis turi būti ne mažesnis kaip 80%.
Panašiai, nors ir būdinga savo specifika, reakcija vyksta plutonio izotopu 239Pu
Techniniu požiūriu buvo lengviau sukurti urano bombą nei plutonio. Tiesa, tam reikėjo laipsnio daugiau urano: kritinė urano-235 masė, kurioje vyksta grandininė reakcija, yra 50 kg, o plutonio-239-5,6 kg. Tuo pačiu metu ginkluotos rūšies plutonio gavimas bombarduojant uraną-238 reaktoriuje yra ne mažiau sunkus darbas, nei centrifugose atskirti urano-235 izotopą nuo urano rūdos. Abi šios užduotys pareikalavo mažiausiai 200 tonų urano rūdos. Ir jų sprendimas pareikalavo maksimalių finansinių ir gamybos išteklių investicijų, palyginti su visomis sovietinio branduolinio projekto sąnaudomis. Kalbant apie žmogiškuosius išteklius, Sovietų Sąjunga laikui bėgant daug kartų pranoko JAV: galų gale 700 tūkstančių žmonių, daugiausia kalinių, dalyvavo kuriant bombą.
„Vaikas“ar „Storas žmogus“?
Urano bomba, kurią amerikiečiai numetė ant Hirošimos ir pavadino „Vaiku“, buvo surinkta statinėje, pasiskolintoje iš 75 milimetrų priešlėktuvinio pistoleto, išgręžto iki reikiamo skersmens. Buvo uždėti šeši urano balionai, nuosekliai sujungti vienas su kitu, kurių bendra masė 25,6 kg. Šovinio ilgis buvo 16 cm, skersmuo - 10 cm. Statinės gale buvo taikinys - tuščiaviduris urano cilindras, kurio masė 38, 46 kg. Jo išorinis skersmuo ir ilgis buvo 16 cm. Norint padidinti bombos galią, taikinys buvo sumontuotas į neutronų atšvaitą, pagamintą iš volframo karbido, o tai leido pasiekti visapusiškesnį grandinės reakcijoje dalyvaujančio urano „degimą“.
Bomba buvo 60 cm skersmens, daugiau nei dviejų metrų ilgio ir 2300 kg svorio. Jo veikimas buvo atliktas uždegus miltelių užtaisą, kuris urano balionus 300 m / s greičiu važiavo dviejų metrų statine. Tuo pačiu metu buvo sunaikinti boro apsauginiai apvalkalai. „Kelio pabaigoje“sviedinys pateko į taikinį, dviejų pusių suma viršijo kritinę masę ir įvyko sprogimas.
Atominės bombos brėžinys, kuris 1953 m. Buvo parodytas teisme Rosenbergo sutuoktinių, kaltinamų atominiu šnipinėjimu SSRS naudai, byloje. Įdomu tai, kad piešinys buvo slaptas ir nebuvo parodytas nei teisėjui, nei žiuri. Piešinys buvo išslaptintas tik 1966 m. Nuotrauka: Teisingumo departamentas. JAV biuras Niujorko pietinės teismų apygardos advokatas
Kariuomenė, kuriai buvo patikėta kovoti su „Malysh“, bijojo, kad, jei bus elgiamasi neatsargiai, bet koks smūgis gali sukelti saugiklio susprogdinimą. Todėl parakas į bombą buvo pakrautas tik lėktuvui pakilus.
Sovietinės pliutonio bombos įtaisas, išskyrus jo matmenis, sumontuotas prie „Tu-4“bombonešio bombų dėžės, ir paleidimo įranga, kai pasiekiamas tam tikros vertės atmosferos slėgis, tiksliai pakartojo „įdarą“. dar viena amerikietiška bomba - „Riebus žmogus“.
Patrankos metodas priartinti du pusiau kritinės masės gabalus vienas prie kito netinka plutoniui, nes šios medžiagos neutronų fonas yra žymiai didesnis. Ir kai gabaliukai sujungiami tokiu greičiu, koks pasiekiamas naudojant sprogdinimo stūmiklį, prieš prasidedant grandininei reakcijai dėl stipraus kaitinimo, plutonis turi ištirpti ir išgaruoti. Ir tai neišvengiamai turėtų sukelti mechaninį konstrukcijos sunaikinimą ir nereaguotos medžiagos išsiskyrimą į atmosferą.
Todėl sovietinėje bomboje, kaip ir amerikietiškoje, buvo naudojamas plutonio gabalo dinaminio suspaudimo sferine smūgio banga metodas. Bangų greitis siekia 5 km / s, dėl to medžiagos tankis padidėja 2, 5 kartus.
Sunkiausia sprogstamosios bombos dalis yra sprogstamųjų lęšių sistemos sukūrimas, vizualiai primenantis futbolo kamuolio geometriją, kuri energiją nukreipia griežtai į vištienos kiaušinio dydžio plutonio gabalo centrą ir simetriškai suspaudžia klaida mažesnė nei vienas procentas. Be to, kiekvienas toks objektyvas, pagamintas iš TNT ir RDX lydinio su vašku, turėjo dviejų tipų fragmentus - greitą ir lėtą. Kai 1946 m. Vienas iš Manheteno projekto dalyvių buvo paklaustas apie sovietinės bombos kūrimo perspektyvas, jis atsakė, kad ji pasirodys ne anksčiau kaip po 10 metų. Ir tik todėl, kad rusai dar ilgai kovos dėl idealios sugriovimo simetrijos problemos.
Sovietinis „storas žmogus“
Sovietinės bombos RDS-1 ilgis buvo 330 cm, skersmuo-150 cm, o svoris-4700 kg. Koncentriškai įdėtos sferos buvo dedamos į lašo formos korpusą su klasikiniu X formos stabilizatoriumi.
Visos konstrukcijos centre buvo „neutronų saugiklis“, kuris buvo berilio rutulys, kurio viduje buvo polonio-210 neutronų šaltinis, uždengtas berilio apvalkalu. Kai smūgio banga pasiekė saugiklį, berilis ir polonis buvo sumaišyti, o į plutonį išsiskyrė grandininę reakciją „uždegantys“neutronai.
Toliau atsirado du 10 centimetrų plutonio-239 pusrutuliai, esantys sumažinto tankio. Tai palengvino plutonio apdorojimą, o reikalingas galutinis tankis buvo susprogdinimo rezultatas. 0,1 mm atstumas tarp pusrutulių buvo užpildytas aukso sluoksniu, kuris neleido per anksti patekti smūgio bangai į neutronų saugiklį.
Neutronų atšvaito funkciją atliko 7 cm storio ir 120 kg svorio natūralaus urano sluoksnis. Jame įvyko skilimo reakcija, kai išsiskyrė neutronai, kurie iš dalies buvo grąžinti į plutonio gabalėlį. Uranas-238 suteikė 20% bombos galios.
„Stūmiklio“sluoksnis, kuris yra 11,5 cm storio aliuminio rutulys ir sveria 120 kg, buvo skirtas sušvelninti Taylor bangą, dėl kurios už sprogimo fronto smarkiai sumažėjo slėgis.
Struktūrą supa 47 cm storio ir 2500 kg svorio sprogstamasis apvalkalas, kurį sudarė sudėtinga sprogstamųjų lęšių sistema, nukreipta į sistemos centrą. 12 lęšių buvo penkiakampiai, 20 - šešiakampiai. Kiekvieną lęšį sudarė kintamos greitai susprogdinančių ir lėtų sprogmenų dalys, kurių cheminė formulė buvo skirtinga.
Bomba turėjo dvi autonomines sprogdinimo sistemas - nuo smūgio į žemę ir tada, kai atmosferos slėgis pasiekė iš anksto nustatytą vertę (saugiklis dideliame aukštyje).
Buvo pagamintos penkios RDS-1 bombos. Pirmasis iš jų buvo susprogdintas sąvartyne netoli Semipalatinsko ant žemės. Sprogimo galia buvo oficialiai užfiksuota 20 kt, tačiau laikui bėgant paaiškėjo, kad tai per didelis įvertis. Tikra - pusė lygio. Iki to laiko amerikiečiai jau turėjo 20 tokių bombų, o bet kokie reikalavimai dėl lygybės buvo nepagrįsti. Tačiau monopolija buvo sulaužyta.
Dar keturios šios bombos niekada nebuvo pakeltos į orą. Buvo pradėtas naudoti RDS-3, originalus sovietų kūrinys. Šios bombos, kurios matmenys ir svoris buvo mažesnis, išeiga buvo 41 kt. Tai tapo įmanoma, visų pirma dėl to, kad deuterio ir tričio sintezės termobranduolinė reakcija sustiprino plutonio skilimo reakciją.
