60 жыл бұрын - 1949 жылы 29 тамызда - мәлімделген өнімділігі 20 кт болатын бірінші кеңес атомдық бомбасы РДС -1 Семей полигонында сәтті сыналды. Осы оқиғаның арқасында әлемде КСРО мен Америка Құрама Штаттары арасындағы стратегиялық әскери паритет орнатылды. Кеңес Одағы үшін апатты салдары бар гипотетикалық соғыс оның суық агрегация жағдайында жүзеге асты.
Манхэттен жобасының ізімен
Кеңес Одағында (шын мәнінде Германияда) ядролық жарыс көшбасшысы болуға барлық негіз бар еді. Бұл жаңа үкіметтің идеологиясында ғылымның атқарған рөлі үлкен болғандықтан болған жоқ. Коммунистік партияның басшылығы өлмес еңбектің «Материализм және эмпириокритицизм» өсиеттерін орындай отырып, «физикалық идеализмнің» өркендеуіне алаңдаушылықпен қарады. 1930 жылдары Сталин ауыр элементтер изотоптарындағы белгілі бір тізбекті реакция көмегімен орасан зор энергия бөлуге болады деп айтқан физиктерге емес, ғылымдағы материалистік принциптерді қорғаушыларға сенуге бейім болды.
Рас, кеңес физиктері атом энергиясын әскери мақсатта қолдану мүмкіндіктері туралы 1941 жылы ғана айта бастады. Георгий Николаевич Флеров (1913-1990), ол соғысқа дейін Игорь Васильевич Курчатовтың зертханасында (1903-1960) уранның бөлінуінің тізбекті реакциясы мәселесімен жұмыс істеді, содан кейін АӘК-те лейтенант қызметін екі рет жіберді. Сталинге жазған хаттары, онда ол «үлкен қателік» пен «ядролық физиканы зерттеудегі соғысқа дейінгі позицияларды ерікті түрде тапсырғаны» үшін өкінді. Бірақ - бекер.
Тек 1942 жылдың қыркүйегінде, барлау қызметі ағылшын-американдық уран комиссиясының қызметінен шыққан Роберт Оппенгеймер басқаратын американдық Манхэттен жобасының (1904-1967) қолданылуы туралы білген кезде, Сталин «Ұйым туралы» жарлыққа қол қойды. уран бойынша жұмыс. »… Ол КСРО Ғылым Академиясына «уранның бөлінуі арқылы атом энергиясын қолданудың орындылығын зерттеу бойынша жұмысты қайта бастауды және 1943 жылдың 1 сәуіріне дейін Мемлекеттік қорғаныс комитетіне уран бомбасын немесе уран отынын жасау мүмкіндігі туралы есепті ұсынуды тапсырды.. «
1943 жылдың сәуір айының ортасында Мәскеуде Покровский-Стрешневода No2 зертхана құрылды, оның құрамына елдің ірі физиктері кірді. Курчатов зертхананы басқарды, ал «уран жұмысына» жалпы басшылық бастапқыда Молотовқа жүктелді, бірақ кейін Берия оны осы функцияға ауыстырды.
Кеңес Одағының ресурстары соғыстың ауыртпалығына ұшыраған мемлекеттердің мүмкіндіктерімен салыстыруға келмейтіні түсінікті. Алайда, бұл Лос -Аламос пен Мәскеуде дамудың ауқымды айырмашылығының жалғыз түсіндірмесі емес. Манхэттен жобасына АҚШ пен Еуропадан 12 Нобель сыйлығының лауреаты, 15 мың ғалымдар, инженерлер мен техниктер, 45 мың жұмысшылар, 4 мың стенографтар, машинистер мен хатшылар, мыңдаған қауіпсіздік қызметкерлері қатаң құпиялық режимін қамтамасыз етті. No2 зертханада 80 адам бар, олардың тек жиырма бесеуі ғылыми қызметкер болды.
Соғыс аяқталғаннан кейін жұмыс іс жүзінде орнынан түспеді: No2 зертханада, сондай -ақ 1945 жылдың басында ашылған No3 және No4 зертханаларда әр түрлі реакторларда плутоний алу әдістері ізделді. жұмыс принциптері. Яғни, олар эксперименттік және конструкторлық әзірлемелермен емес, ғылыми жұмыстармен айналысты.
Хиросима мен Нагасакидегі атом бомбалары КСРО үкіметінің көзін елге төніп тұрған қауіп деңгейіне ашты. Содан кейін Берия басқаратын арнайы комитет құрылды, ол төтенше өкілеттіктер мен шектеусіз қаржыландыруды алды. Баяу зерттеу жұмыстары энергетикалық инновациялық серпіліспен алмастырылды. 1946 жылы Курчатов зертханасында іске қосылған уран-графит реакторы уранды баяу нейтрондармен бомбалау арқылы плутоний-239 шығара бастады. Оралда, атап айтқанда Челябинск-40-те, қару-жарақ түріндегі уран мен плутоний, сондай-ақ бомба жасауға қажетті химиялық компоненттер шығаратын бірнеше кәсіпорындар құрылды.
Саровта, Арзамас маңында КБ-11 деп аталатын No2 зертхананың филиалы құрыла бастады, оған бомбаның конструкциясын әзірлеу және оны сынауды 1948 жылдың көктемінен кешіктірмей сеніп тапсырды. Ал бастапқыда плутоний бомбасын жасау қажет болды. Бұл таңдауды No2 зертханада Нагасакиге тасталған американдық плутоний бомбасының «Майлы адам» егжей-тегжейлі диаграммасы болғандығымен алдын ала анықтады, оны қатысқан неміс физигі Клаус Фокс (1911-1988) кеңес барлауына тапсырды. коммунистік көзқарасты ұстанған оның дамуы. Кеңес басшылығы АҚШ -пен шиеленіскен қарым -қатынас жағдайында асығыс болды және кепілдендірілген оң нәтиже алғысы келді. Осыған байланысты жобаның ғылыми жетекшісі Курчатовқа басқа амал қалмады.
Уран немесе плутоний?
Уран 235U изотопындағы ядролық тізбекті реакцияның классикалық схемасы - негізі 2 бар уақыттың экспоненциалды функциясы. Нейтрон, атомдардың бірінің ядросымен соқтығысып, оны екі бөлікке бөледі. Бұл екі нейтронды шығарады. Олар өз кезегінде екі уран ядросын бөлді. Келесі кезеңде бөліну екі есе көп болады - 4. Содан кейін - 8. Сөйтіп, біртіндеп, салыстырмалы түрде айтсақ, барлық заттар екі түрдегі фрагменттерден тұрмайды, олардың атомдық массалары шамамен 95/ 140. Нәтижесінде орасан зор жылу энергиясы бөлінеді, оның 90% ұшатын фрагменттердің кинетикалық энергиясымен қамтамасыз етіледі (әрбір фрагмент 167 МэВ құрайды).
Бірақ реакция осылай жүруі үшін бірде -бір нейтрон босқа кетпеуі керек. «Отынның» аз көлемінде ядролардың бөліну процесінде бөлінген нейтрондар уран ядроларымен әрекеттесуге үлгермей, одан ұшып шығады. Реакцияның пайда болу ықтималдығы 235U және 238U тұратын «отындағы» 235U изотопының концентрациясына да байланысты. 238U бөліну реакциясына қатыспайтын жылдам нейтрондарды сіңіреді. Табиғи уран құрамында 0,714% 235U, байытылған, қару сыныбы бар, ол кем дегенде 80% болуы керек.
Сол сияқты, өзіндік ерекшеліктеріне қарамастан, реакция 239Pu плутоний изотопында жүреді
Техникалық тұрғыдан алғанда, плутонийден гөрі уран бомбасын жасау оңай болды. Рас, ол үшін уранға көбірек реттік тәртіп қажет болды: тізбекті реакция жүретін уран-235-тің критикалық массасы 50 кг, ал плутоний-239 үшін 5,6 кг. Сонымен қатар, реактордағы уран-238-ді бомбалау арқылы қаруға жарамды плутоний алу уран-235 изотопын уран кенінен центрифугаларда бөлуден кем емес. Бұл екі міндет те кемінде 200 тонна уран кенін қажет етті. Ал олардың шешімі кеңестік ядролық жобаның бүкіл құнына қатысты қаржылық және өндірістік ресурстардың максималды инвестициясын талап етті. Адами ресурстарға келетін болсақ, Кеңес Одағы уақыт өте келе Америка Құрама Штаттарынан бірнеше есе асып түсті: соңында бомбаны жасауға 700 мың адам, негізінен тұтқындар қатысты.
«Бала» немесе «семіз адам»?
Америкалықтар Хиросимаға тастаған және «Кид» деп аталатын уран бомбасы 75 миллиметрлік зениттік қарудан қажетті диаметрге дейін сығылған бөшкеде жиналды. Жалпы массасы 25,6 кг бір -бірімен тізбектей қосылған алты уран цилиндрі салынды. Снарядтың ұзындығы 16 см, диаметрі 10 см Бөшке ұшында нысана - массасы 38, 46 кг қуыс уран цилиндрі болды. Оның сыртқы диаметрі мен ұзындығы 16 см болды. Бомбаның қуатын арттыру үшін нысана вольфрам карбидіден жасалған нейтронды рефлекторға орнатылды, бұл тізбекті реакцияға қатысатын уранның толық «жануына» қол жеткізуге мүмкіндік берді.
Бомба диаметрі 60 см, ұзындығы екі метрден асып, салмағы 2300 кг болды. Оның жұмысы уран цилиндрлерін екі метрлік бөшке бойымен 300 м / с жылдамдықпен жүргізетін ұнтақ зарядын тұтату арқылы жүзеге асырылды. Сонымен бірге бордың қорғаныш қабықтары жойылды. «Жолдың соңында» снаряд нысанаға кірді, екі бөліктің қосындысы сыни массадан асып кетті және жарылыс болды.
1953 жылы КСРО пайдасына атомдық тыңшылық жасады деп айыпталған ерлі -зайыптылар Розенбергке қатысты сот процесінде пайда болған атом бомбасының суреті. Бір қызығы, бұл сурет жасырын болды және оны судьяға да, қазылар алқасына да көрсетпеді. Сызба 1966 жылы ғана құпиядан шығарылды. Фото: Әділет департаменті. АҚШ кеңсесі Нью -Йорктің Оңтүстік Сот округінің прокуроры
«Малышты» жауынгерлік қолдану сеніп тапсырылған әскерилер, егер абайсызда қолданылса, кез келген соққы сақтандырғыштың жарылуына әкелуі мүмкін деп қорықты. Сондықтан, порошок бомбаға ұшақ ұшқан соң ғана тиелген.
Кеңестік плутоний бомбасының құрылғысы, оның өлшемдерін қоспағанда, Ту-4 ауыр бомбалаушысының бомбалық бөлігіне және атмосфералық қысымға жеткен кезде іске қосылатын қондырғыға «толтыру» дәл қайталанды. тағы бір американдық бомба - «Майлы адам».
Жартылай критикалық массаның екі бөлігін бір-біріне жақындатудың зеңбірек әдісі плутоний үшін жарамайды, өйткені бұл зат нейтрондық фонға қарағанда әлдеқайда жоғары. Бөлшектерді жару итергішімен қол жеткізуге болатын жылдамдықпен біріктіргенде, плутонийдің қатты қызуына байланысты тізбекті реакцияның басталуына дейін еруі мен булануы пайда болуы керек. Және бұл сөзсіз құрылымның механикалық бұзылуына және реакцияланбаған заттың атмосфераға шығарылуына әкелуі тиіс.
Сондықтан, американдық бомбадағыдай, кеңестік бомбада сфералық соққы толқынымен плутонийдің бір бөлігін динамикалық түрде қысу әдісі қолданылды. Толқынның жылдамдығы 5 км / с жетеді, соның арқасында заттың тығыздығы 2, 5 есе артады.
Жарылғыш бомбаның ең қиын бөлігі - бұл футбол допының геометриясына ұқсас жарылғыш линзалар жүйесін құру, ол энергияны плутоний бөлігінің ортасына, тауық жұмыртқасының көлеміне бағыттайды және оны симметриялы түрде сығып алады. қателік бір пайыздан аз. Сонымен қатар, балауыз қосылған TNT және RDX қорытпасынан жасалған әрбір осындай линзаның екі түрі бар - тез және баяу. 1946 жылы Манхэттен жобасына қатысушылардың бірінен кеңестік бомбаны жасау перспективасы туралы сұрағанда, ол 10 жылдан кейін пайда болады деп жауап берді. Тек ресейліктер жарылыстың идеалды симметрия мәселесі бойынша ұзақ күресетіндіктен.
Кеңестік «семіз адам»
Кеңестік RDS-1 бомбасының ұзындығы 330 см, диаметрі 150 см, салмағы 4700 кг болды. Шоғырланған ұяшықтар X-тәрізді классикалық тұрақтандырғышпен тамшы тәрізді корпустың ішіне орналастырылды.
Бүкіл құрылымның ортасында бериллий шар болып табылатын «нейтрондық сақтандырғыш» болды, оның ішінде бериллий қабығымен қоршалған полоний-210 нейтронды көзі болды. Соққы толқыны сақтандырғышқа жеткенде бериллий мен полоний араласып, плутонияға тізбекті реакцияны «тұтататын» нейтрондар бөлінді.
Содан кейін тығыздығы төмендеген 10 сантиметрлік екі плутоний-239 жарты шарлары келді. Бұл плутонийді өңдеуді жеңілдетті және қажетті соңғы тығыздық жарылыс нәтижесінде пайда болды. Жарты шарлар арасындағы 0,1 мм қашықтық алтын қабатымен толтырылды, бұл соққы толқынының нейтрондық сақтандырғышқа мерзімінен бұрын енуіне жол бермеді.
Нейтронды рефлектор функциясын қалыңдығы 7 см және салмағы 120 кг табиғи уран қабаты атқарды. Онда нейтрондардың бөлінуімен бөліну реакциясы жүрді, олар ішінара плутоний бөлігіне қайтарылды. Уран-238 бомба қуатының 20% берді.
Қалыңдығы 11,5 см және салмағы 120 кг алюминийден тұратын «итергіш» қабаты Тейлор толқынын бәсеңдетуге арналған, бұл детонациялық фронттың артындағы қысымның күрт төмендеуіне әкеледі.
Құрылым қалыңдығы 47 см, салмағы 2500 кг жарылғыш қабықпен қоршалған, ол жүйенің орталығына бағытталған фокустық линзалардың күрделі жүйесінен тұрды. 12 линза - бесбұрышты, 20 - алтыбұрышты. Әр линза басқа химиялық формуласы бар тез жарылатын және баяу жарылғыш заттардың ауыспалы бөліктерінен тұрды.
Бомбаның екі автономды детонациялық жүйесі болды - жерге тигеннен бастап және атмосфералық қысым алдын ала белгіленген мәнге жеткенде (биіктіктегі сақтандырғыш).
Бес RDS-1 бомбасы шығарылды. Олардың біріншісі Семей маңындағы полигонда жердегі жағдайда жарылды. Жарылыстың күші ресми түрде 20 кт деп тіркелді, бірақ уақыт өте келе бұл тым жоғары баға екені белгілі болды. Нақты - деңгейдің жартысында. Ол кезде американдықтарда 20 осындай бомба болды, және паритетке қатысты кез келген шағымдар негізсіз болды. Бірақ монополия бұзылды.
Бұл бомбалардың тағы төртеуі ешқашан ауаға көтерілген емес. RDS-3, кеңестің өзіндік үлгісі пайдалануға берілді. Бұл бомба, оның кіші өлшемдері мен салмағы бойынша, 41 кт өнімділікке ие болды. Бұл, атап айтқанда, дейтерий мен тритийдің бірігуінің термоядролық реакциясымен плутонийдің бөліну реакциясының күшеюінің арқасында мүмкін болды.
