60 évvel ezelőtt - 1949. augusztus 29 -én - a szemipalatinski teszthelyen sikeresen tesztelték az első szovjet RDS -1 atombombát, amelynek deklarált hozama 20 kt. Ennek az eseménynek köszönhetően állítólag létrejött a világon a Szovjetunió és az Egyesült Államok közötti stratégiai katonai paritás. A Szovjetunió számára katasztrofális következményekkel járó hipotetikus háború pedig hideg aggregációs állapotában valósult meg.
A Manhattan -projekt nyomában
A Szovjetuniónak (mint valóban Németországnak) minden oka megvolt arra, hogy vezető szerepet töltsön be a nukleáris versenyben. Ez nem azért történt, mert a tudománynak nagy szerepe volt az új kormány ideológiájában. A Kommunista Párt vezetősége, a halhatatlan munkásság "Materializmus és empirikus-kritika" előírásait követve, aggódva figyelte a "fizikai idealizmus" virágzását. A harmincas években Sztálin hajlamos volt bízni nem azokban a fizikusokban, akik azzal érveltek, hogy egy nehéz láncreakció segítségével a nehéz elemek izotópjaiban hatalmas energia szabadulhat fel, hanem azokban, akik megvédték a materialista elveket a tudományban.
Igaz, a szovjet fizikusok csak 1941 -ben kezdtek beszélni az atomenergia katonai felhasználásának lehetőségeiről. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), aki a háború előtt Igor Vasziljevics Kurchatov (1903-1960) laboratóriumában dolgozott az uránhasadás láncreakciójának problémáján, majd hadnagyként szolgált a légierőben, kétszer küldött levelek Sztálinnak, amelyben sajnálja „nagy hibát” és „a háború előtti pozíciók önkéntes feladását a nukleáris fizika kutatásban”. De hiába.
Csak 1942 szeptemberében, amikor a hírszerzés tudomást szerzett a Robert Oppenheimer (1904-1967) által vezetett amerikai Manhattan Project bevetéséről, amely az angol-amerikai uránbizottság tevékenységéből nőtt ki, Sztálin aláírta a "A szervezetről az uránnal kapcsolatos munkáról.”… Elrendelte a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának, hogy "folytassa az atomenergia uránhasadással történő felhasználásának megvalósíthatóságának tanulmányozásával kapcsolatos munkát, és 1943. április 1 -ig nyújtsa be az Államvédelmi Bizottsághoz jelentést az uránbomba vagy uránüzemanyag létrehozásának lehetőségéről.."
1943. április közepén Moszkvában, Pokrovsky-Streshnevo-ban létrehozták a 2. számú laboratóriumot, amely az ország legnagyobb fizikusait foglalta magában. Kurchatov vezette a laboratóriumot, és az "uránmunka" általános irányítását kezdetben Molotovra bízták, de ekkor Berija helyettesítette ezt a funkciót.
Teljesen érthető, hogy a Szovjetunió erőforrásai összehasonlíthatatlanok a háború által nem túlterhelt államok képességeivel. Azonban aligha ez az egyetlen magyarázat a Los Alamosban és Moszkvában végrehajtott fejlesztési skála óriási szakadékára. 12 amerikai és európai Nobel -díjas, 15 ezer tudós, mérnök és technikus, 45 ezer munkás, 4 ezer gyorsíró, gépíró és titkár, ezer biztonsági személyzet vett részt a manhattani projektben. A 2. számú laboratóriumban 80 ember dolgozik, ebből csak huszonöt volt kutató.
A háború végére a munka gyakorlatilag nem indult el: a 2. számú laboratóriumban, valamint az 1945 elején megnyitott 3. és 4. számú laboratóriumokban módszereket kerestek plutónium beszerzésére különböző reaktorokban. működési elvei. Vagyis tudományos, nem kísérleti és tervezési fejlesztésekkel foglalkoztak.
A Hirosima és Nagasaki atombombázás valójában megnyitotta a Szovjetunió kormányának a szemét az ország feletti fenyegetés szintjén. És akkor létrehoztak egy speciális bizottságot Beria vezetésével, amely rendkívüli hatásköröket és korlátlan finanszírozást kapott. A lassú kutatómunkát felváltotta egy energikus, innovatív ugrás. 1946-ban a Kurchatov laboratóriumban elindított urán-grafit reaktor plutónium-239-et kezdett termelni úgy, hogy az uránt lassú neutronokkal bombázták. Az Urálban, különösen a Cseljabinszk-40-ben számos vállalkozást hoztak létre fegyver minőségű urán és plutónium, valamint a bomba előállításához szükséges kémiai összetevők előállítására.
Az Arzamasz melletti Sarovban megkezdődött a 2. számú laboratórium KB-11 nevű ágának létrehozása, őt bízta meg a bomba tervezésének kidolgozásával és tesztelésével legkésőbb 1948 tavaszán. És az elején szükség volt egy plutónium bomba elkészítésére. Ezt a választást előre meghatározta az a tény, hogy a 2. számú laboratóriumban részletes diagram volt a "Kövér ember" amerikai plutóniumbombáról, amelyet Nagaszakira dobtak le, és amelyet Claus Foocks (1911-1988) német fizikus adott át a szovjet hírszerzésnek. fejlesztése, aki ragaszkodott a kommunista nézetekhez. A szovjet vezetés sietett az Egyesült Államokkal kialakult feszült kapcsolatok ellenére, és garantált pozitív eredményt akart elérni. Ezzel kapcsolatban a projekt tudományos vezetőjének, Kurchatovnak nem volt más választása.
Urán vagy plutónium?
A nukleáris láncreakció klasszikus sémája az urán 235U izotópjában az idő exponenciális függvénye a 2. bázissal. A neutron, amely az egyik atom magjával ütközik, két részre osztja. Ez két neutront szabadít fel. Ezek viszont már két uránmagot osztottak szét. A következő szakaszban kétszer annyi hasadás következik be - 4. Aztán - 8. És így tovább, fokozatosan, amíg megint csak viszonylag elmondható, hogy minden anyag nem kétféle töredékből fog állni, amelyek atomtömege megközelítőleg 95/ 140. Ennek eredményeként hatalmas hőenergia szabadul fel, amelynek 90% -át a repülő töredékek mozgási energiája biztosítja (mindegyik töredék 167 MeV -ot tesz ki).
Ahhoz azonban, hogy a reakció így haladjon, szükség van arra, hogy egyetlen neutron sem kerüljön kárba. Kis mennyiségű "üzemanyagban" az atommagok hasadási folyamatában felszabaduló neutronok repülnek ki belőle, anélkül, hogy ideje lenne reagálni az uránmagokkal. A reakció bekövetkezésének valószínűsége a 235U izotóp koncentrációjától is függ az "üzemanyagban", amely 235U és 238U. Mivel a 238U elnyeli a gyors neutronokat, amelyek nem vesznek részt a hasadási reakcióban. A természetes urán 0,714% 235U -t tartalmaz, dúsított, fegyver minőségű, legalább 80% -nak kell lennie.
Hasonlóképpen, bár sajátosságaival, a reakció a 239Pu plutónium -izotópban megy végbe
Technikai szempontból könnyebb volt uránbombát létrehozni, mint plutóniumot. Igaz, nagyságrendekkel több uránra volt szüksége: az urán-235 kritikus tömege, amelyben a láncreakció zajlik, 50 kg, a plutónium-239 esetében pedig 5,6 kg. Ugyanakkor a fegyver minőségű plutónium megszerzése az urán-238 reaktorban történő bombázásával nem kevésbé fáradságos, mint az urán-235 izotóp elválasztása az uránérctől centrifugákban. Mindkét feladat legalább 200 tonna uránércet igényelt. Megoldásukhoz mind a pénzügyi, mind a termelési erőforrások maximális befektetésére volt szükség a szovjet nukleáris projekt teljes költségéhez viszonyítva. Ami az emberi erőforrásokat illeti, a Szovjetunió idővel sokszorosan felülmúlta az Egyesült Államokat: végül 700 ezer ember, többnyire fogoly vett részt a bomba létrehozásában.
"Gyerek" vagy "Kövér ember"?
Az amerikaiak által Hirosimára ledobott és "Kid" névre keresztelt uránbombát egy 75 milliméteres légvédelmi lövegből kölcsönözték a szükséges átmérőjű hordóba. Hat, egymással sorba kapcsolt uránpalackot helyeztek el, amelyek össztömege 25,6 kg. A lövedék hossza 16 cm, átmérője 10 cm A hordó végén egy céltábla volt - egy üreges uránhenger, amelynek tömege 38, 46 kg. Külső átmérője és hossza 16 cm volt. A bomba erejének növelése érdekében a céltáblát egy volfrám -karbidból készült neutron reflektorba szerelték fel, ami lehetővé tette a láncreakcióban részt vevő urán teljesebb "égését".
A bomba átmérője 60 cm, hossza több mint két méter, súlya 2300 kg. Működését egy portöltet meggyújtásával hajtották végre, ami az uránpalackokat kétméteres hordó mentén hajtotta 300 m / s sebességgel. Ugyanakkor megsemmisítették a bór védőburkolatait. Az "útvonal végén" a lövedék belépett a célpontba, a két fél összege meghaladta a kritikus tömeget, és robbanás történt.
Az atombomba rajza, amely 1953 -ban jelent meg a tárgyaláson a Rosenberg házastársak ügyében, akiket a Szovjetunió javára atomkémkedéssel vádolnak. Érdekes módon a rajz titkos volt, és nem mutatták be sem a bírónak, sem az esküdtszéknek. A rajzot csak 1966 -ban szüntették meg. Fotó: Igazságügyi Minisztérium. Az Egyesült Államok Irodája New York -i déli bírói körzet ügyvédje
A katonaság, akit a "Malysh" harci használatával bíztak meg, attól tartott, hogy ha gondatlanul kezelik, minden ütés a biztosíték felrobbanásához vezethet. Ezért a lőport csak a repülő felszállása után töltötték a bombába.
A szovjet plutóniumbomba eszköze-a méreteit leszámítva-a Tu-4 nehézbombázó bombarekeszébe volt szerelve, és az indítóberendezés egy adott értékű légköri nyomás elérésekor pontosan megismételte a egy másik amerikai bomba - "Kövér ember".
Az ágyú módszer két darab félkritikus tömeg közelítésére egymáshoz nem alkalmas plutóniumra, mivel ez az anyag lényegesen magasabb neutronháttérrel rendelkezik. És amikor a darabokat a robbantótolóval elérhető sebességgel összehozzák, a láncreakció megkezdése előtt az erős hevítés hatására meg kell történnie a plutónium olvadásának és elpárolgásának. Ennek pedig elkerülhetetlenül a szerkezet mechanikai megsemmisüléséhez és a reagálatlan anyag légkörbe jutásához kell vezetnie.
Ezért a szovjet bombában - akárcsak az amerikaiban - egy plutóniumdarab gömblökéshullámmal történő dinamikus összenyomásának módszerét alkalmazták. A hullámsebesség eléri az 5 km / s -t, ami miatt az anyag sűrűsége 2,5 -szeresére nő.
A robbanóbomba legnehezebb része egy robbanó lencserendszer létrehozása, amely vizuálisan hasonlít egy futball -labda geometriájára, amely szigorúan egy csirketojás méretű plutónium közepére irányítja az energiát, és szimmetrikusan összenyomja hiba kevesebb, mint egy százalék. Ezenkívül minden ilyen lencse, amely TNT és RDX ötvözetből készült, viasz hozzáadásával, kétféle töredéket tartalmazott - gyors és lassú. Amikor 1946 -ban a Manhattan -projekt egyik résztvevőjét megkérdezték a szovjet bomba létrehozásának kilátásairól, azt válaszolta, hogy legkorábban 10 évvel később jelenik meg. És csak azért, mert az oroszok sokáig küzdeni fognak az összeomlás ideális szimmetriájának problémája miatt.
Szovjet "kövér ember"
Az RDS-1 szovjet bomba hossza 330 cm, átmérője 150 cm, súlya 4700 kg. Koncentrikusan egymásba ágyazott gömböket helyeztünk a csepp alakú test belsejébe egy klasszikus X alakú stabilizátorral.
Az egész szerkezet közepén egy "neutronbiztosíték" volt, amely egy berilliumgolyó volt, amelyen belül egy beróniumhéjjal árnyékolt polónium-210 neutronforrás volt. Amikor a lökéshullám elérte a biztosítékot, berilliumot és polóniumot kevertek össze, és a láncreakciót "meggyújtó" neutronok felszabadultak a plutóniumba.
Ezután két 10 centiméteres plutónium-239 félgömb következett csökkentett sűrűségű állapotban. Ez megkönnyítette a plutónium feldolgozását, és az előírt végső sűrűség az összeomlás eredménye. A féltekék közötti 0,1 mm -es távolságot aranyréteggel töltötték meg, ami megakadályozta a lökéshullám idő előtti behatolását a neutronbiztosítékba.
A neutron reflektor funkcióját 7 cm vastag és 120 kg súlyú természetes uránréteg látta el. Hasadási reakció zajlott le benne, amikor neutronok szabadultak fel, amelyeket részben visszavezettek egy darab plutóniumba. Az Urán-238 a bomba erejének 20% -át adta.
A "toló" réteg, amely egy 11,5 cm vastag és 120 kg súlyú alumíniumgömb, a Taylor -hullám csillapítására volt hivatott, ami a detonációs front mögötti éles nyomáscsökkenéshez vezet.
A szerkezetet egy 47 cm vastag és 2500 kg súlyú robbanóhéj vette körül, amely a rendszer középpontja felé összpontosító robbanólencse -komplex rendszerből állt. 12 lencse ötszögű, 20 hatszögletű volt. Mindegyik lencse gyorsan felrobbanó és lassú robbanóanyagok váltakozó szakaszaiból állt, amelyek kémiai képlete eltérő volt.
A bombának két önálló detonációs rendszere volt - a talajba ütközéstől, és amikor a légköri nyomás elért egy előre meghatározott értéket (nagy magasságú biztosíték).
Öt RDS-1 bombát gyártottak. Az elsőt a Semipalatinsk melletti hulladéklerakón robbantották fel földi helyzetben. A robbanóteljesítményt hivatalosan 20 kt -ra jegyezték fel, de idővel kiderült, hogy ez túl magas becslés. Igazi - a felénél. Addigra az amerikaiaknak már 20 ilyen bombájuk volt, és az egyenlőségre vonatkozó követelések alaptalanok voltak. De a monopólium megtört.
Még négy ilyen bombát soha nem emeltek a levegőbe. Az eredeti szovjet fejlesztés, az RDS-3 üzembe került. Ennek a bombának kisebb méreteivel és súlyával 41 kt volt a hozama. Ez különösen a plutónium hasadási reakciójának a deutérium és a trícium fúziós termonukleáris reakciója által fokozott hatására vált lehetővé.
