60 aastat tagasi - 29. augustil 1949 - katsetati Semipalatinski katsepaigas edukalt esimest nõukogude aatomipommi RDS -1 deklareeritud saagisega 20 kt. Tänu sellele sündmusele kehtestati väidetavalt maailmas strateegiline sõjaline pariteet NSV Liidu ja USA vahel. Ja hüpoteetiline sõda, millel olid Nõukogude Liidule katastroofilised tagajärjed, realiseerus selle külmas koondumises.
Manhattani projekti jälgedes
Nõukogude Liidul (nagu ka Saksamaal) oli igati põhjust tuumavõistluse liidriks saada. Seda ei juhtunud teaduse suure rolli tõttu uue valitsuse ideoloogias. Kommunistliku partei juhtkond, järgides surematu töö ettekirjutusi "Materialism ja empiirikriitika", jälgis murelikult "füüsilise idealismi" õitsengut. 1930ndatel kaldus Stalin usaldama mitte neid füüsikuid, kes väitsid, et teatud ahelreaktsiooni abil raskete elementide isotoopides on võimalik tohutult energiat vabastada, vaid neid, kes kaitsesid teaduses materialistlikke põhimõtteid.
Tõsi, Nõukogude füüsikud hakkasid tuumaenergia sõjalise kasutamise võimalustest rääkima alles 1941. aastal. Georgi Nikolajevitš Flerov (1913–1990), kes töötas enne sõda Igor Vassiljevitš Kurtšatovi (1903–1960) laboris uraani lõhustumise ahelreaktsiooni probleemiga ja töötas seejärel õhuväes leitnandina, saadeti kaks korda kirjad Stalinile, milles ta kahetses „suurt viga” ja „sõjaeelsete positsioonide vabatahtlikku alistumist tuumafüüsika uurimisel”. Aga - asjata.
Alles septembris 1942, kui luure sai teadlikuks Robert Oppenheimeri (1904–1967) juhitud Ameerika Manhattani projekti kasutuselevõtmisest, mis kasvas välja Anglo-Ameerika uraanikomisjoni tegevusest, allkirjastas Stalin dekreedi „Organisatsiooni kohta tööd uraani kallal.”… See käskis NSVL Teaduste Akadeemial "jätkata tööd aatomienergia uraani lõhustamisel kasutamise otstarbekuse uurimisel ja esitada 1. aprilliks 1943 riigikaitsekomiteele aruanne uraanipommi või uraanikütuse loomise võimaluse kohta".."
1943. aasta aprilli keskel Moskvas Pokrovski-Strešnevos loodi labor nr 2, kuhu kuulusid riigi suurimad füüsikud. Kurtšatov juhtis laborit ja "uraanitöö" üldjuhtimine määrati esialgu Molotovile, kuid siis asendas teda selles ametis Beria.
On täiesti mõistetav, et Nõukogude Liidu ressursid olid võrreldamatud võimetega, mida osutasid sõjad liiga koormamata riikidele. See on aga vaevalt ainus seletus Los Alamose ja Moskva arengusuundade tohutule lõhele. Manhattani projektis osales 12 Nobeli preemia laureaati USAst ja Euroopast, 15 tuhat teadlast, inseneri ja tehnikut, 45 tuhat töötajat, 4 000 stenograafi, masinakirjutajat ja sekretäri, tuhat turvatöötajat, kes tagasid ülima saladusrežiimi. Laboris nr 2 on 80 inimest, kellest vaid kakskümmend viis olid teadustöötajad.
Sõja lõpuks ei saanud töö praktiliselt käiku: laboris nr 2, samuti 1945. aasta alguses avatud laborites nr 3 ja 4 otsiti meetodeid plutooniumi saamiseks erinevate reaktorite juures. tööpõhimõtted. See tähendab, et nad tegelesid teadusliku, mitte eksperimentaalse ja disaini arendamisega.
Hiroshima ja Nagasaki aatomipommitamised avasid tegelikult NSV Liidu valitsuse silmad riigi kohal rippuva ohu tasemele. Ja siis loodi erikomisjon eesotsas Beriaga, kes sai erakorralised volitused ja piiramatu rahastamise. Loid uurimistöö on asendunud energilise uuendusliku hüppega edasi. 1946. aastal hakkas Kurtšatovi laboris käivitatud uraani-grafiidi reaktor tootma plutooniumi-239, pommitades uraani aeglaste neutronitega. Uuralites, eriti Tšeljabinsk-40, loodi mitu ettevõtet relvade klassi uraani ja plutooniumi ning pommi valmistamiseks vajalike keemiliste komponentide tootmiseks.
Arovase lähedal Sarovis hakati looma laboratooriumi nr 2 haru nimega KB-11, talle usaldati pommi kavandi väljatöötamine ja selle katsetamine hiljemalt 1948. aasta kevadel. Ja alguses oli vaja teha plutooniumpomm. Selle valiku määras ette asjaolu, et laboris nr 2 oli Nagasakil maha lastud Ameerika plutooniumpommi "Paks mees" üksikasjalik skeem, mille andis Nõukogude luurele üle osalenud Saksa füüsik Claus Foocks (1911-1988). selle arengut, kes pidas kinni kommunistlikest vaadetest. Nõukogude juhtkonnal oli USA -ga pingeliste suhete ees kiire ja taheti saada garanteeritud positiivset tulemust. Sellega seoses ei olnud projekti teaduslikul juhil Kurtšatovil muud valikut.
Uraan või Plutoonium?
Klassikaline tuumaahelreaktsiooni skeem uraani 235U isotoobis on aja eksponentsiaalne funktsioon alusega 2. Neutron, mis põrkub kokku ühe aatomi tuumaga, jagab selle kaheks fragmendiks. See vabastab kaks neutronit. Nad omakorda lõhestasid juba kaks uraanituuma. Järgmisel etapil toimub lõhustumist kaks korda rohkem - 4. Seejärel - 8. Ja nii edasi, järk -järgult, kuni jällegi, suhteliselt suhteliselt, kogu aine ei koosne kahte tüüpi fragmentidest, mille aatommassid on ligikaudu 95/ 140. Selle tulemusena vabaneb tohutu soojusenergia, millest 90% annab lendavate fragmentide kineetiline energia (iga fragment moodustab 167 MeV).
Kuid selleks, et reaktsioon sellisel viisil toimuks, on vaja, et ükski neutron ei läheks raisku. Väikeses koguses "kütust" lendavad sellest välja tuumade lõhustumisel vabanevad neutronid, ilma et neil oleks aega reageerida uraanituumadega. Reaktsiooni tekkimise tõenäosus sõltub ka 235U isotoobi kontsentratsioonist "kütuses", mis koosneb 235U ja 238U -st. Kuna 238U neelab kiireid neutroneid, mis ei osale lõhustumisreaktsioonis. Looduslik uraan sisaldab 0,714% 235U, rikastatud, relvade klassi, see peab olema vähemalt 80%.
Sarnaselt, kuigi oma eripäraga, kulgeb reaktsioon plutooniumi isotoobis 239Pu
Tehnilisest seisukohast oli uraanipommi loomine lihtsam kui plutooniumi pomm. Tõsi, see nõudis suurusjärgu võrra rohkem uraani: uraani-235 kriitiline mass, milles ahelreaktsioon toimub, on 50 kg ja plutoonium-239 puhul 5,6 kg. Samal ajal ei ole relvastatud plutooniumi saamine reaktoris uraani-238 pommitamisega vähem töömahukas kui uraani-235 isotoobi eraldamine tsentrifuugides uraanimaagist. Mõlemad ülesanded nõudsid vähemalt 200 tonni uraanimaaki. Ja nende lahendus nõudis nii finants- kui ka tootmisressursside maksimaalset investeerimist kogu Nõukogude tuumaprojekti maksumuse suhtes. Mis puudutab inimressursse, siis Nõukogude Liit ületas aja jooksul USAd mitmekordselt: lõpuks oli pommi loomisse kaasatud 700 tuhat inimest, enamasti vangid.
"Laps" või "Paks mees"?
Ameeriklaste poolt Hiroshimale maha lastud uraanipomm, mis sai nimeks "Kid", koguti vaadis, mis oli laenatud 75-millimeetrisest õhutõrjepüstolist, mis oli puuritud vajaliku läbimõõduga. Sinna pandi kuus üksteisega järjestikku ühendatud uraaniballooni kogumassiga 25,6 kg. Mürsu pikkus oli 16 cm, läbimõõt 10 cm Tünni otsas oli sihtmärk - õõnes uraaniballoon massiga 38, 46 kg. Selle välisläbimõõt ja pikkus olid 16 cm. Pommi võimsuse suurendamiseks paigaldati sihtmärk volframkarbiidist valmistatud neutron reflektorisse, mis võimaldas saavutada ahelreaktsioonis osaleva uraani täieliku "põlemise".
Pommi läbimõõt oli 60 cm, pikkus üle kahe meetri ja kaal 2300 kg. Selle töö teostati pulberlaengu süütamisega, mis ajas uraaniballoonid kiirusega 300 m / s mööda kahemeetrist tünni. Samal ajal hävitati boori kaitsekestad. "Tee lõpus" sisenes mürsk sihtmärki, kahe poole summa ületas kriitilise massi ja toimus plahvatus.
Aatomipommi joonis, mis ilmus 1953. aastal kohtuprotsessil Rosenbergi abikaasade puhul, keda süüdistati aatomite spionaažis NSV Liidu kasuks. Huvitaval kombel oli joonis salajane ja seda ei näidatud ei kohtunikule ega žüriile. Joonistus kustutati alles 1966. aastal. Foto: justiitsministeerium. USA büroo New Yorgi lõunaosa kohtupiirkonna advokaat
Sõjaväelased, kellele usaldati "Malyshi" lahingukasutus, kartsid, et hooletult käsitsedes võib iga löök põhjustada kaitsme lõhkemise. Seetõttu laaditi püssirohi pommi alles pärast lennuki õhkutõusmist.
Nõukogude plutooniumipommi seade, välja arvatud selle mõõtmed, paigaldati raskepommitaja Tu-4 pommipesa juurde ja käivitusseadmed, kui saavutati antud väärtuse õhurõhk, kordasid täpselt "täitmist". teine Ameerika pomm - "Paks mees".
Kahurimeetod, mille abil tuua kaks poolkriitilise massi tükki üksteisele lähemale, ei sobi plutooniumi jaoks, kuna selle aine neutronitaust on oluliselt suurem. Ja kui tükid tuuakse kokku kiirusega, mis on saavutatav lõhkamistõukuriga, peaks enne tugeva kuumutamise tõttu tekkiva ahelreaktsiooni algust toimuma plutooniumi sulamine ja aurustumine. Ja see peaks paratamatult kaasa tooma konstruktsiooni mehaanilise hävitamise ja reageerimata aine atmosfääri.
Seetõttu kasutati nõukogude pommis, nagu ka Ameerikas, plutooniumi tüki dünaamilise kokkusurumise meetodit kerakujulise lööklaine abil. Lainekiirus ulatub 5 km / s, mille tõttu aine tihedus suureneb 2, 5 korda.
Plahvatusohtliku pommi kõige raskem osa on plahvatusohtlike läätsede süsteemi loomine, mis meenutab visuaalselt jalgpallipalli geomeetriat, mis suunab energia rangelt kanamuna suuruse plutooniumi tüki keskele ja pigistab selle sümmeetriliselt viga alla ühe protsendi. Veelgi enam, igal sellisel läätsel, mis oli valmistatud TNT ja RDX sulamist koos vaha lisamisega, oli kahte tüüpi fragmente - kiire ja aeglane. Kui 1946. aastal küsiti ühelt Manhattani projekti osaliselt nõukogude pommi loomise väljavaadete kohta, vastas ta, et see ilmub kõige varem 10 aastat hiljem. Ja ainult sellepärast, et venelased võitlevad pikka aega hävitamise ideaalse sümmeetria probleemi pärast.
Nõukogude "paks mees"
Nõukogude pommi RDS-1 pikkus oli 330 cm, läbimõõt 150 cm ja kaal 4700 kg. Kontsentriliselt pesastatud kuulid asetati tilgakujulise korpuse sisse klassikalise X-kujulise stabilisaatoriga.
Kogu konstruktsiooni keskel oli "neutronkaitsmed", mis oli berülliumpall, mille sees oli berülliumkoorega varjatud poloonium-210 neutronallikas. Kui lööklaine jõudis kaitsmele, segati berüllium ja poloonium ning ahelreaktsiooni "süttivad" neutronid eraldusid plutooniumi.
Edasi tulid kaks 10-sentimeetrist plutooniumi-239 poolkera vähendatud tihedusega olekus. See muutis plutooniumi hõlpsamini töödeldavaks ja nõutav lõpptihedus tulenes plahvatusest. Poolkerade vaheline 0,1 mm kaugus täideti kuldkihiga, mis takistas lööklaine enneaegset tungimist neutronkaitsesse.
Neutronreflektori funktsiooni täitis 7 cm paksune ja 120 kg kaaluv loodusliku uraani kiht. Selles toimus lõhustumisreaktsioon koos neutronite vabanemisega, mis suunati osaliselt tagasi plutooniumi tükiks. Uraan-238 andis 20% pommi võimsusest.
"Tõukur" kiht, mis on 11,5 cm paksune alumiiniumist kera ja kaalub 120 kg, oli mõeldud Taylori laine summutamiseks, mis viib järsu rõhulanguseni plahvatusrinde taga.
Konstruktsiooni ümbritses plahvatusohtlik kest, mille paksus oli 47 cm ja kaal 2500 kg, mis koosnes keerukast plahvatusohtlike läätsede süsteemist, mis oli keskendunud süsteemi keskpunkti. 12 läätse olid viisnurksed, 20 kuusnurkset. Iga lääts koosnes vahelduvatest osadest kiiresti lõhkevatest ja aeglastest lõhkeainetest, millel oli erinev keemiline valem.
Pommil oli kaks autonoomset detonatsioonisüsteemi - alates maapinnale löömisest ja kui atmosfäärirõhk saavutas etteantud väärtuse (kõrgel kõrgusel olev kaitse).
Valmistati viis RDS-1 pommi. Esimene neist lasti õhku Semipalatinski lähedal asuvas prügilas maapinnal. Plahvatusjõud registreeriti ametlikult 20 kt, kuid aja jooksul selgus, et see oli liiga kõrge hinnang. Päris - poolel tasemel. Selleks ajaks oli ameeriklastel juba 20 sellist pommi ja igasugused võrdsuse nõuded olid alusetud. Kuid monopol purunes.
Veel nelja neist pommidest pole kunagi õhku tõstetud. Kasutusele võeti RDS-3, algne Nõukogude arendus. Selle pommi väiksemate mõõtmete ja kaaluga saagikus oli 41 kt. See sai võimalikuks eelkõige tänu plutooniumi lõhustumisreaktsiooni täiustumisele deuteeriumi ja triitiumi termotuumareaktsiooni abil.
