Πότε εμφανίστηκε η πρώτη ατομική βόμβα; Πατέρας της σοβιετικής ατομικής βόμβας

Ο κόσμος του ατόμου είναι τόσο φανταστικός που η κατανόησή του απαιτεί μια ριζική ρήξη στις συνήθεις έννοιες του χώρου και του χρόνου. Τα άτομα είναι τόσο μικρά που αν μια σταγόνα νερού μπορούσε να μεγεθυνθεί στο μέγεθος της Γης, κάθε άτομο αυτής της σταγόνας θα ήταν μικρότερο από ένα πορτοκάλι. Στην πραγματικότητα, μια σταγόνα νερού αποτελείται από 6000 δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια (6000000000000000000000) άτομα υδρογόνου και οξυγόνου. Και όμως, παρά το μικροσκοπικό του μέγεθος, το άτομο έχει μια δομή κάπως παρόμοια με τη δομή του ηλιακού μας συστήματος. Στο ακατανόητα μικρό του κέντρο, η ακτίνα του οποίου είναι μικρότερη από το ένα τρισεκατομμυριοστό του εκατοστού, υπάρχει ένας σχετικά τεράστιος «ήλιος» - ο πυρήνας ενός ατόμου.

Μικροί "πλανήτες" - ηλεκτρόνια - περιστρέφονται γύρω από αυτόν τον ατομικό "ήλιο". Ο πυρήνας αποτελείται από τα δύο κύρια δομικά στοιχεία του Σύμπαντος - πρωτόνια και νετρόνια (έχουν ένα ενοποιητικό όνομα - νουκλεόνια). Ένα ηλεκτρόνιο και ένα πρωτόνιο είναι φορτισμένα σωματίδια και η ποσότητα φορτίου σε καθένα από αυτά είναι ακριβώς η ίδια, αλλά τα φορτία διαφέρουν ως προς το πρόσημο: το πρωτόνιο είναι πάντα θετικά φορτισμένο και το ηλεκτρόνιο είναι αρνητικά φορτισμένο. Το νετρόνιο δεν φέρει ηλεκτρικό φορτίο και, ως εκ τούτου, έχει πολύ υψηλή διαπερατότητα.

Στην ατομική κλίμακα μετρήσεων, η μάζα ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου λαμβάνεται ως μονάδα. Επομένως, το ατομικό βάρος οποιουδήποτε χημικού στοιχείου εξαρτάται από τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων που περιέχονται στον πυρήνα του. Για παράδειγμα, ένα άτομο υδρογόνου, με πυρήνα που αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο, έχει ατομική μάζα 1. Ένα άτομο ηλίου, με πυρήνα δύο πρωτονίων και δύο νετρονίων, έχει ατομική μάζα 4.

Οι πυρήνες των ατόμων του ίδιου στοιχείου περιέχουν πάντα τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να ποικίλλει. Τα άτομα που έχουν πυρήνες με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφέρουν στον αριθμό των νετρονίων και είναι ποικιλίες του ίδιου στοιχείου ονομάζονται ισότοπα. Για να διακριθούν μεταξύ τους, αποδίδεται ένας αριθμός στο σύμβολο του στοιχείου ίσος με το άθροισμα όλων των σωματιδίων στον πυρήνα ενός δεδομένου ισοτόπου.

Μπορεί να προκύψει το ερώτημα: γιατί ο πυρήνας ενός ατόμου δεν καταρρέει; Εξάλλου, τα πρωτόνια που περιλαμβάνονται σε αυτό είναι ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια με το ίδιο φορτίο, τα οποία πρέπει να απωθούνται μεταξύ τους με μεγάλη δύναμη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι μέσα στον πυρήνα υπάρχουν επίσης οι λεγόμενες ενδοπυρηνικές δυνάμεις που έλκουν τα πυρηνικά σωματίδια μεταξύ τους. Αυτές οι δυνάμεις αντισταθμίζουν τις απωστικές δυνάμεις των πρωτονίων και εμποδίζουν τον πυρήνα να πετάξει αυθόρμητα.

Οι ενδοπυρηνικές δυνάμεις είναι πολύ ισχυρές, αλλά δρουν μόνο σε πολύ κοντινές αποστάσεις. Επομένως, οι πυρήνες των βαρέων στοιχείων, που αποτελούνται από εκατοντάδες νουκλεόνια, αποδεικνύονται ασταθείς. Τα σωματίδια του πυρήνα βρίσκονται σε συνεχή κίνηση εδώ (εντός του όγκου του πυρήνα) και αν προσθέσετε κάποια επιπλέον ποσότητα ενέργειας σε αυτά, μπορούν να ξεπεράσουν τις εσωτερικές δυνάμεις - ο πυρήνας θα χωριστεί σε μέρη. Η ποσότητα αυτής της περίσσειας ενέργειας ονομάζεται ενέργεια διέγερσης. Μεταξύ των ισοτόπων των βαρέων στοιχείων, υπάρχουν και εκείνα που φαίνεται να βρίσκονται στα όρια της αυτοδιάσπασης. Αρκεί μόνο μια μικρή «ώθηση», για παράδειγμα, ένα απλό νετρόνιο να χτυπήσει τον πυρήνα (και δεν χρειάζεται καν να επιταχυνθεί σε υψηλή ταχύτητα) για να συμβεί η αντίδραση πυρηνικής σχάσης. Μερικά από αυτά τα «σχάσιμα» ισότοπα μαθεύτηκαν αργότερα ότι παράγονται τεχνητά. Στη φύση, υπάρχει μόνο ένα τέτοιο ισότοπο - ουράνιο-235.

Ο Ουρανός ανακαλύφθηκε το 1783 από τον Klaproth, ο οποίος τον απομόνωσε από την πίσσα ουρανίου και τον ονόμασε από τον πρόσφατα ανακαλυφθέν πλανήτη Ουρανό. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, στην πραγματικότητα δεν ήταν το ίδιο το ουράνιο, αλλά το οξείδιό του. Λήφθηκε καθαρό ουράνιο, ένα ασημί-λευκό μέταλλο
μόλις το 1842 Peligo. Το νέο στοιχείο δεν είχε αξιοσημείωτες ιδιότητες και δεν τράβηξε την προσοχή μέχρι το 1896, όταν ο Μπεκερέλ ανακάλυψε το φαινόμενο της ραδιενέργειας στα άλατα ουρανίου. Μετά από αυτό, το ουράνιο έγινε αντικείμενο επιστημονικής έρευνας και πειραματισμού, αλλά δεν είχε ακόμα πρακτική χρήση.

Όταν, στο πρώτο τρίτο του 20ού αιώνα, οι φυσικοί λίγο πολύ κατάλαβαν τη δομή του ατομικού πυρήνα, προσπάθησαν πρώτα απ 'όλα να εκπληρώσουν το μακροχρόνιο όνειρο των αλχημιστών - προσπάθησαν να μετατρέψουν ένα χημικό στοιχείο σε ένα άλλο. Το 1934, Γάλλοι ερευνητές, οι σύζυγοι Frederic και Irene Joliot-Curie, ανέφεραν στη Γαλλική Ακαδημία Επιστημών για την ακόλουθη εμπειρία: όταν βομβαρδίζουν πλάκες αλουμινίου με σωματίδια άλφα (πυρήνες ατόμου ηλίου), τα άτομα αλουμινίου μετατρέπονται σε άτομα φωσφόρου, αλλά όχι συνηθισμένα, αλλά ραδιενεργά, τα οποία με τη σειρά τους έγιναν σταθερό ισότοπο πυριτίου. Έτσι, ένα άτομο αλουμινίου, έχοντας προσθέσει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια, μετατράπηκε σε ένα βαρύτερο άτομο πυριτίου.

Αυτή η εμπειρία έδειξε ότι εάν «βομβαρδίσετε» τους πυρήνες του βαρύτερου στοιχείου που υπάρχει στη φύση - το ουράνιο - με νετρόνια, μπορείτε να αποκτήσετε ένα στοιχείο που δεν υπάρχει σε φυσικές συνθήκες. Το 1938, οι Γερμανοί χημικοί Otto Hahn και Fritz Strassmann επανέλαβαν με γενικούς όρους την εμπειρία των συζύγων Joliot-Curie, χρησιμοποιώντας ουράνιο αντί για αλουμίνιο. Τα αποτελέσματα του πειράματος δεν ήταν καθόλου αυτά που περίμεναν - αντί για ένα νέο υπερβαρύ στοιχείο με αριθμό μάζας μεγαλύτερο από αυτόν του ουρανίου, οι Hahn και Strassmann έλαβαν ελαφρά στοιχεία από το μεσαίο τμήμα του περιοδικού πίνακα: βάριο, κρυπτό, βρώμιο και κάποιοι άλλοι. Οι ίδιοι οι πειραματιστές δεν ήταν σε θέση να εξηγήσουν το παρατηρούμενο φαινόμενο. Μόνο το επόμενο έτος, η φυσικός Lise Meitner, στην οποία ο Hahn ανέφερε τις δυσκολίες του, βρήκε τη σωστή εξήγηση για το παρατηρούμενο φαινόμενο, προτείνοντας ότι όταν το ουράνιο βομβαρδίζεται με νετρόνια, ο πυρήνας του διασπάται (σχάση). Σε αυτή την περίπτωση, θα έπρεπε να είχαν σχηματιστεί πυρήνες ελαφρύτερων στοιχείων (από εκεί προήλθε το βάριο, το κρυπτό και άλλες ουσίες), καθώς και 2-3 ελεύθερα νετρόνια. Περαιτέρω έρευνα έδωσε τη δυνατότητα να αποσαφηνιστεί λεπτομερώς η εικόνα του τι συνέβαινε.

Το φυσικό ουράνιο αποτελείται από ένα μείγμα τριών ισοτόπων με μάζες 238, 234 και 235. Η κύρια ποσότητα ουρανίου είναι το ισότοπο-238, ο πυρήνας του οποίου περιλαμβάνει 92 πρωτόνια και 146 νετρόνια. Το ουράνιο-235 είναι μόνο το 1/140 του φυσικού ουρανίου (0,7% (έχει 92 πρωτόνια και 143 νετρόνια στον πυρήνα του) και το ουράνιο-234 (92 πρωτόνια, 142 νετρόνια) είναι μόνο το 1/17500 της συνολικής μάζας ουρανίου ( 0, 006%. Το λιγότερο σταθερό από αυτά τα ισότοπα είναι το ουράνιο-235.

Από καιρό σε καιρό, οι πυρήνες των ατόμων του χωρίζονται αυθόρμητα σε μέρη, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται ελαφρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Η διαδικασία συνοδεύεται από την απελευθέρωση δύο ή τριών ελεύθερων νετρονίων, τα οποία ορμούν με τεράστια ταχύτητα - περίπου 10 χιλιάδες km/s (ονομάζονται γρήγορα νετρόνια). Αυτά τα νετρόνια μπορούν να χτυπήσουν άλλους πυρήνες ουρανίου, προκαλώντας πυρηνικές αντιδράσεις. Κάθε ισότοπο συμπεριφέρεται διαφορετικά σε αυτή την περίπτωση. Οι πυρήνες του ουρανίου-238 στις περισσότερες περιπτώσεις απλώς συλλαμβάνουν αυτά τα νετρόνια χωρίς περαιτέρω μετασχηματισμούς. Αλλά σε περίπου μία στις πέντε περιπτώσεις, όταν ένα γρήγορο νετρόνιο συγκρούεται με τον πυρήνα του ισοτόπου-238, συμβαίνει μια περίεργη πυρηνική αντίδραση: ένα από τα νετρόνια του ουρανίου-238 εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο, μετατρέποντας σε πρωτόνιο, δηλαδή το ισότοπο ουρανίου μετατρέπεται σε περισσότερο
βαρύ στοιχείο - Neptunium-239 (93 πρωτόνια + 146 νετρόνια). Αλλά το ποσειδώνιο είναι ασταθές - μετά από λίγα λεπτά, ένα από τα νετρόνια του εκπέμπει ένα ηλεκτρόνιο, μετατρέπεται σε πρωτόνιο, μετά το οποίο το ισότοπο του ποσειδώνιου μετατρέπεται στο επόμενο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα - το πλουτώνιο-239 (94 πρωτόνια + 145 νετρόνια). Εάν ένα νετρόνιο χτυπήσει τον πυρήνα του ασταθούς ουρανίου-235, τότε εμφανίζεται αμέσως σχάση - τα άτομα αποσυντίθενται με την εκπομπή δύο ή τριών νετρονίων. Είναι σαφές ότι στο φυσικό ουράνιο, τα περισσότερα άτομα του οποίου ανήκουν στο ισότοπο-238, αυτή η αντίδραση δεν έχει ορατές συνέπειες - όλα τα ελεύθερα νετρόνια θα απορροφηθούν τελικά από αυτό το ισότοπο.

Λοιπόν, τι γίνεται αν φανταστούμε ένα αρκετά τεράστιο κομμάτι ουρανίου που αποτελείται εξ ολοκλήρου από ισότοπο-235;

Εδώ η διαδικασία θα πάει διαφορετικά: τα νετρόνια που απελευθερώνονται κατά τη διάσπαση πολλών πυρήνων, με τη σειρά τους, χτυπώντας γειτονικούς πυρήνες, προκαλούν τη σχάση τους. Ως αποτέλεσμα, απελευθερώνεται ένα νέο τμήμα νετρονίων, το οποίο διασπά τους επόμενους πυρήνες. Κάτω από ευνοϊκές συνθήκες, η αντίδραση αυτή προχωρά σαν χιονοστιβάδα και ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση. Για να το ξεκινήσετε, μερικά βομβαρδιστικά σωματίδια μπορεί να είναι αρκετά.

Πράγματι, αφήστε το ουράνιο-235 να βομβαρδιστεί μόνο από 100 νετρόνια. Θα διαχωρίσουν 100 πυρήνες ουρανίου. Σε αυτή την περίπτωση, θα απελευθερωθούν 250 νέα νετρόνια δεύτερης γενιάς (κατά μέσο όρο 2,5 ανά σχάση). Τα νετρόνια δεύτερης γενιάς θα παράγουν 250 σχάσεις, οι οποίες θα απελευθερώσουν 625 νετρόνια. Στην επόμενη γενιά θα γίνει 1562, μετά 3906, μετά 9670 κ.λπ. Ο αριθμός των τμημάτων θα αυξάνεται επ' αόριστον εάν δεν σταματήσει η διαδικασία.

Ωστόσο, στην πραγματικότητα μόνο ένα μικρό κλάσμα νετρονίων φτάνει στους πυρήνες των ατόμων. Οι υπόλοιποι, ορμώντας γρήγορα ανάμεσά τους, παρασύρονται στον περιβάλλοντα χώρο. Μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση μπορεί να συμβεί μόνο σε μια αρκετά μεγάλη συστοιχία ουρανίου-235, που λέγεται ότι έχει κρίσιμη μάζα. (Αυτή η μάζα υπό κανονικές συνθήκες είναι 50 kg.) Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η σχάση κάθε πυρήνα συνοδεύεται από την απελευθέρωση τεράστιας ποσότητας ενέργειας, η οποία αποδεικνύεται ότι είναι περίπου 300 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια που δαπανάται για τη σχάση ! (Υπολογίζεται ότι η πλήρης σχάση 1 κιλού ουρανίου-235 απελευθερώνει την ίδια ποσότητα θερμότητας με την καύση 3 χιλιάδων τόνων άνθρακα.)

Αυτή η κολοσσιαία έκρηξη ενέργειας, που απελευθερώνεται σε λίγες στιγμές, εκδηλώνεται ως έκρηξη τερατώδους δύναμης και αποτελεί τη βάση της δράσης των πυρηνικών όπλων. Αλλά για να γίνει πραγματικότητα αυτό το όπλο, είναι απαραίτητο η γόμωση να μην αποτελείται από φυσικό ουράνιο, αλλά από ένα σπάνιο ισότοπο - 235 (αυτό το ουράνιο ονομάζεται εμπλουτισμένο). Αργότερα ανακαλύφθηκε ότι το καθαρό πλουτώνιο είναι επίσης ένα σχάσιμο υλικό και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ατομικό φορτίο αντί για το ουράνιο-235.

Όλες αυτές οι σημαντικές ανακαλύψεις έγιναν τις παραμονές του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Σύντομα, οι μυστικές εργασίες για τη δημιουργία μιας ατομικής βόμβας ξεκίνησαν στη Γερμανία και σε άλλες χώρες. Στις ΗΠΑ, αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε το 1941. Ολόκληρο το συγκρότημα των έργων ονομάστηκε «Manhattan Project».

Η διοικητική διαχείριση του έργου έγινε από την General Groves και η επιστημονική διαχείριση έγινε από τον καθηγητή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Robert Oppenheimer. Και οι δύο γνώριζαν καλά την τεράστια πολυπλοκότητα του έργου που τους αντιμετώπιζαν. Ως εκ τούτου, το πρώτο μέλημα του Oppenheimer ήταν η στρατολόγηση μιας εξαιρετικά ευφυούς επιστημονικής ομάδας. Στις ΗΠΑ εκείνη την εποχή υπήρχαν πολλοί φυσικοί που μετανάστευσαν από τη ναζιστική Γερμανία. Δεν ήταν εύκολο να τους προσελκύσουμε για να δημιουργήσουν όπλα που να στρέφονται κατά της πρώην πατρίδας τους. Ο Οπενχάιμερ μίλησε προσωπικά σε όλους, χρησιμοποιώντας όλη τη δύναμη της γοητείας του. Σύντομα κατάφερε να συγκεντρώσει μια μικρή ομάδα θεωρητικών, τους οποίους χαριτολογώντας αποκαλούσε «φωτιστές». Και μάλιστα περιλάμβανε τους μεγαλύτερους ειδικούς εκείνης της εποχής στον τομέα της φυσικής και της χημείας. (Ανάμεσά τους είναι 13 νομπελίστες, μεταξύ των οποίων οι Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Εκτός από αυτούς, υπήρχαν πολλοί άλλοι ειδικοί διαφόρων προφίλ.

Η κυβέρνηση των ΗΠΑ δεν τσιγκουνεύτηκε τα έξοδα και το έργο πήρε μεγάλη κλίμακα από την αρχή. Το 1942, το μεγαλύτερο ερευνητικό εργαστήριο στον κόσμο ιδρύθηκε στο Λος Άλαμος. Ο πληθυσμός αυτής της επιστημονικής πόλης έφτασε σύντομα τις 9 χιλιάδες άτομα. Όσον αφορά τη σύνθεση των επιστημόνων, το εύρος των επιστημονικών πειραμάτων και τον αριθμό των ειδικών και των εργαζομένων που συμμετείχαν στην εργασία, το Εργαστήριο του Λος Άλαμος δεν είχε κανένα αντίστοιχο στην παγκόσμια ιστορία. Το Manhattan Project είχε τη δική του αστυνομία, αντικατασκοπεία, σύστημα επικοινωνιών, αποθήκες, χωριά, εργοστάσια, εργαστήρια και τον δικό του κολοσσιαίο προϋπολογισμό.

Ο κύριος στόχος του έργου ήταν να αποκτήσει αρκετό σχάσιμο υλικό από το οποίο θα μπορούσαν να δημιουργηθούν αρκετές ατομικές βόμβες. Εκτός από το ουράνιο-235, η χρέωση για τη βόμβα, όπως ήδη αναφέρθηκε, θα μπορούσε να είναι το τεχνητό στοιχείο πλουτώνιο-239, δηλαδή η βόμβα θα μπορούσε να είναι είτε ουράνιο είτε πλουτώνιο.

ΆλσηΚαι Οπενχάιμερσυμφώνησε ότι οι εργασίες θα πρέπει να εκτελούνται ταυτόχρονα προς δύο κατευθύνσεις, καθώς είναι αδύνατο να αποφασιστεί εκ των προτέρων ποια από αυτές θα είναι πιο ελπιδοφόρα. Και οι δύο μέθοδοι ήταν θεμελιωδώς διαφορετικές μεταξύ τους: η συσσώρευση ουρανίου-235 έπρεπε να πραγματοποιηθεί με διαχωρισμό του από το μεγαλύτερο μέρος του φυσικού ουρανίου, και το πλουτώνιο μπορούσε να ληφθεί μόνο ως αποτέλεσμα μιας ελεγχόμενης πυρηνικής αντίδρασης όταν το ουράνιο-238 ακτινοβολήθηκε με νετρόνια. Και τα δύο μονοπάτια φαίνονταν ασυνήθιστα δύσκολα και δεν υπόσχονταν εύκολες λύσεις.

Στην πραγματικότητα, πώς μπορεί κανείς να διαχωρίσει δύο ισότοπα που διαφέρουν ελάχιστα σε βάρος και χημικά συμπεριφέρονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο; Ούτε η επιστήμη ούτε η τεχνολογία έχουν αντιμετωπίσει ποτέ τέτοιο πρόβλημα. Η παραγωγή πλουτωνίου φαινόταν επίσης πολύ προβληματική στην αρχή. Πριν από αυτό, ολόκληρη η εμπειρία των πυρηνικών μετασχηματισμών περιορίστηκε σε μερικά εργαστηριακά πειράματα. Τώρα έπρεπε να κυριαρχήσουν στην παραγωγή κιλών πλουτωνίου σε βιομηχανική κλίμακα, να αναπτύξουν και να δημιουργήσουν μια ειδική εγκατάσταση για αυτό - έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και να μάθουν να ελέγχουν την πορεία της πυρηνικής αντίδρασης.

Τόσο εδώ όσο και εδώ έπρεπε να λυθεί ένα ολόκληρο σύμπλεγμα πολύπλοκων προβλημάτων. Επομένως, το Manhattan Project αποτελούνταν από πολλά υποέργα, με επικεφαλής εξέχοντες επιστήμονες. Ο ίδιος ο Οπενχάιμερ ήταν επικεφαλής του Επιστημονικού Εργαστηρίου του Λος Άλαμος. Ο Λόρενς ήταν υπεύθυνος του Εργαστηρίου Ακτινοβολίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Ο Φέρμι διεξήγαγε έρευνα στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο για τη δημιουργία πυρηνικού αντιδραστήρα.

Στην αρχή, το πιο σημαντικό πρόβλημα ήταν η απόκτηση ουρανίου. Πριν από τον πόλεμο, αυτό το μέταλλο δεν είχε ουσιαστικά καμία χρήση. Τώρα που χρειάστηκε άμεσα σε τεράστιες ποσότητες, αποδείχθηκε ότι δεν υπήρχε βιομηχανική μέθοδος παραγωγής του.

Η εταιρεία Westinghouse ξεκίνησε την ανάπτυξή της και πέτυχε γρήγορα την επιτυχία. Μετά τον καθαρισμό της ρητίνης ουρανίου (το ουράνιο υπάρχει στη φύση με αυτή τη μορφή) και τη λήψη οξειδίου του ουρανίου, μετατράπηκε σε τετραφθορίδιο (UF4), από το οποίο διαχωρίστηκε το μέταλλο ουρανίου με ηλεκτρόλυση. Αν στα τέλη του 1941 οι Αμερικανοί επιστήμονες είχαν στη διάθεσή τους μόνο μερικά γραμμάρια μετάλλου ουρανίου, τότε ήδη τον Νοέμβριο του 1942 η βιομηχανική παραγωγή του στα εργοστάσια του Westinghouse έφτασε τις 6.000 λίρες το μήνα.

Ταυτόχρονα, γίνονταν εργασίες για τη δημιουργία πυρηνικού αντιδραστήρα. Η διαδικασία παραγωγής πλουτωνίου στην πραγματικότητα κατέληξε στην ακτινοβόληση ράβδων ουρανίου με νετρόνια, με αποτέλεσμα μέρος του ουρανίου-238 να μετατραπεί σε πλουτώνιο. Οι πηγές νετρονίων σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσαν να είναι σχάσιμα άτομα ουρανίου-235, διασκορπισμένα σε επαρκείς ποσότητες μεταξύ των ατόμων ουρανίου-238. Αλλά για να διατηρηθεί η σταθερή παραγωγή νετρονίων, έπρεπε να ξεκινήσει μια αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης των ατόμων ουρανίου-235. Εν τω μεταξύ, όπως ήδη αναφέρθηκε, για κάθε άτομο ουρανίου-235 υπήρχαν 140 άτομα ουρανίου-238. Είναι σαφές ότι τα νετρόνια που διασκορπίζονται προς όλες τις κατευθύνσεις είχαν πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα να τα συναντήσουν στο δρόμο τους. Δηλαδή, ένας τεράστιος αριθμός απελευθερωμένων νετρονίων αποδείχθηκε ότι απορροφήθηκε από το κύριο ισότοπο χωρίς κανένα όφελος. Προφανώς, υπό τέτοιες συνθήκες δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί αλυσιδωτή αντίδραση. Πώς να είσαι;

Αρχικά φαινόταν ότι χωρίς τον διαχωρισμό δύο ισοτόπων, η λειτουργία του αντιδραστήρα ήταν γενικά αδύνατη, αλλά σύντομα διαπιστώθηκε μια σημαντική περίσταση: αποδείχθηκε ότι το ουράνιο-235 και το ουράνιο-238 ήταν ευαίσθητα σε νετρόνια διαφορετικών ενεργειών. Ο πυρήνας ενός ατόμου ουρανίου-235 μπορεί να διαιρεθεί από ένα νετρόνιο σχετικά χαμηλής ενέργειας, με ταχύτητα περίπου 22 m/s. Τέτοια αργά νετρόνια δεν συλλαμβάνονται από πυρήνες ουρανίου-238 - για αυτό πρέπει να έχουν ταχύτητα της τάξης των εκατοντάδων χιλιάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Με άλλα λόγια, το ουράνιο-238 είναι ανίσχυρο να αποτρέψει την έναρξη και την πρόοδο μιας αλυσιδωτής αντίδρασης στο ουράνιο-235 που προκαλείται από νετρόνια που επιβραδύνονται σε εξαιρετικά χαμηλές ταχύτητες - όχι περισσότερο από 22 m/s. Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Ιταλό φυσικό Fermi, ο οποίος ζούσε στις ΗΠΑ από το 1938 και οδήγησε τις εργασίες εδώ για τη δημιουργία του πρώτου αντιδραστήρα. Ο Fermi αποφάσισε να χρησιμοποιήσει τον γραφίτη ως συντονιστή νετρονίων. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, τα νετρόνια που εκπέμπονται από το ουράνιο-235, έχοντας περάσει από ένα στρώμα γραφίτη 40 cm, θα έπρεπε να έχουν μειώσει την ταχύτητά τους στα 22 m/s και να έχουν ξεκινήσει μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση στο ουράνιο-235.

Ένας άλλος συντονιστής θα μπορούσε να είναι το λεγόμενο «βαρύ» νερό. Δεδομένου ότι τα άτομα υδρογόνου που περιλαμβάνονται σε αυτό είναι πολύ παρόμοια σε μέγεθος και μάζα με τα νετρόνια, θα μπορούσαν καλύτερα να τα επιβραδύνουν. (Με γρήγορα νετρόνια, συμβαίνει περίπου το ίδιο με τις μπάλες: αν μια μικρή μπάλα χτυπήσει μια μεγάλη, γυρίζει πίσω, σχεδόν χωρίς να χάσει ταχύτητα, αλλά όταν συναντά μια μικρή μπάλα, μεταφέρει σημαντικό μέρος της ενέργειάς της σε αυτήν - ακριβώς όπως ένα νετρόνιο σε μια ελαστική σύγκρουση αναπηδά από έναν βαρύ πυρήνα, επιβραδύνοντας ελάχιστα, και όταν συγκρούεται με τους πυρήνες των ατόμων υδρογόνου, χάνει πολύ γρήγορα όλη του την ενέργεια.) Ωστόσο, το συνηθισμένο νερό δεν είναι κατάλληλο για επιβράδυνση, αφού το υδρογόνο του τείνει να απορροφά νετρόνια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το δευτέριο, που αποτελεί μέρος του «βαρέως» νερού, θα πρέπει να χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό.

Στις αρχές του 1942, υπό την ηγεσία του Φέρμι, ξεκίνησε η κατασκευή του πρώτου πυρηνικού αντιδραστήρα στην ιστορία στον χώρο του γηπέδου τένις κάτω από τις δυτικές εξέδρες του Σταδίου του Σικάγο. Οι επιστήμονες έκαναν μόνοι τους όλη την εργασία. Η αντίδραση μπορεί να ελεγχθεί με τον μόνο τρόπο - ρυθμίζοντας τον αριθμό των νετρονίων που συμμετέχουν στην αλυσιδωτή αντίδραση. Ο Fermi σκόπευε να το πετύχει χρησιμοποιώντας ράβδους κατασκευασμένες από ουσίες όπως το βόριο και το κάδμιο, που απορροφούν έντονα τα νετρόνια. Ο συντονιστής ήταν τούβλα γραφίτη, από τα οποία οι φυσικοί κατασκεύασαν στήλες ύψους 3 μέτρων και πλάτους 1,2 μ. ορθογώνιες πλάκες με οξείδιο ουρανίου. Ολόκληρη η δομή απαιτούσε περίπου 46 τόνους οξειδίου του ουρανίου και 385 τόνους γραφίτη. Για να επιβραδυνθεί η αντίδραση, ράβδοι καδμίου και βορίου εισήχθησαν στον αντιδραστήρα.

Αν αυτό δεν ήταν αρκετό, τότε για την ασφάλιση, δύο επιστήμονες στάθηκαν σε μια πλατφόρμα που βρισκόταν πάνω από τον αντιδραστήρα με κουβάδες γεμάτους με διάλυμα αλάτων καδμίου - υποτίθεται ότι θα τα έβαζαν στον αντιδραστήρα εάν η αντίδραση έβγαινε εκτός ελέγχου. Ευτυχώς, αυτό δεν ήταν απαραίτητο. Στις 2 Δεκεμβρίου 1942, ο Fermi διέταξε να επεκταθούν όλες οι ράβδοι ελέγχου και το πείραμα ξεκίνησε. Μετά από τέσσερα λεπτά, οι μετρητές νετρονίων άρχισαν να χτυπούν όλο και πιο δυνατά. Με κάθε λεπτό η ένταση της ροής νετρονίων γινόταν μεγαλύτερη. Αυτό έδειξε ότι μια αλυσιδωτή αντίδραση λάμβανε χώρα στον αντιδραστήρα. Διήρκεσε 28 λεπτά. Στη συνέχεια, ο Fermi έδωσε το σήμα και οι χαμηλωμένες ράβδοι σταμάτησαν τη διαδικασία. Έτσι, για πρώτη φορά, ο άνθρωπος απελευθέρωσε την ενέργεια του ατομικού πυρήνα και απέδειξε ότι μπορούσε να τον ελέγξει κατά βούληση. Τώρα δεν υπήρχε πλέον καμία αμφιβολία ότι τα πυρηνικά όπλα ήταν πραγματικότητα.

Το 1943, ο αντιδραστήρας Fermi αποσυναρμολογήθηκε και μεταφέρθηκε στο Εθνικό Εργαστήριο της Αραγονίας (50 χλμ. από το Σικάγο). Ένας άλλος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε σύντομα εδώ, χρησιμοποιώντας βαρύ νερό ως συντονιστή. Αποτελούνταν από μια κυλινδρική δεξαμενή αλουμινίου που περιείχε 6,5 τόνους βαρύ νερό, μέσα στην οποία βυθίστηκαν κάθετα 120 ράβδοι από μέταλλο ουρανίου, εγκλεισμένες σε ένα κέλυφος αλουμινίου. Οι επτά ράβδοι ελέγχου ήταν κατασκευασμένες από κάδμιο. Γύρω από τη δεξαμενή υπήρχε ένας ανακλαστήρας γραφίτη και μετά ένα πλέγμα από κράματα μολύβδου και καδμίου. Ολόκληρη η κατασκευή ήταν εγκλεισμένη σε κέλυφος από σκυρόδεμα με πάχος τοιχώματος περίπου 2,5 m.

Τα πειράματα σε αυτούς τους πιλοτικούς αντιδραστήρες επιβεβαίωσαν τη δυνατότητα βιομηχανικής παραγωγής πλουτωνίου.

Το κύριο κέντρο του Manhattan Project έγινε σύντομα η πόλη Oak Ridge στην κοιλάδα του ποταμού Tennessee, της οποίας ο πληθυσμός αυξήθηκε σε 79 χιλιάδες άτομα μέσα σε λίγους μήνες. Εδώ, η πρώτη μονάδα παραγωγής εμπλουτισμένου ουρανίου στην ιστορία χτίστηκε σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ένας βιομηχανικός αντιδραστήρας που παράγει πλουτώνιο ξεκίνησε εδώ το 1943. Τον Φεβρουάριο του 1944 εξάγονταν από αυτό περίπου 300 κιλά ουρανίου καθημερινά, από την επιφάνεια του οποίου λαμβανόταν πλουτώνιο με χημικό διαχωρισμό. (Για να γίνει αυτό, το πλουτώνιο αρχικά διαλύθηκε και στη συνέχεια καταβυθίστηκε.) Το καθαρισμένο ουράνιο στη συνέχεια επέστρεψε στον αντιδραστήρα. Την ίδια χρονιά ξεκίνησε η κατασκευή του τεράστιου εργοστασίου του Χάνφορντ στην άγονη, ζοφερή έρημο στη νότια όχθη του ποταμού Κολούμπια. Τρεις ισχυροί πυρηνικοί αντιδραστήρες βρίσκονταν εδώ, οι οποίοι παρήγαγαν αρκετές εκατοντάδες γραμμάρια πλουτωνίου κάθε μέρα.

Παράλληλα, η έρευνα βρισκόταν σε πλήρη εξέλιξη για την ανάπτυξη μιας βιομηχανικής διαδικασίας εμπλουτισμού ουρανίου.

Αφού εξέτασαν διάφορες επιλογές, οι Groves και Oppenheimer αποφάσισαν να επικεντρώσουν τις προσπάθειές τους σε δύο μεθόδους: την αέρια διάχυση και την ηλεκτρομαγνητική.

Η μέθοδος διάχυσης αερίων βασίστηκε σε μια αρχή γνωστή ως νόμος του Graham (διατυπώθηκε για πρώτη φορά το 1829 από τον Σκωτσέζο χημικό Thomas Graham και αναπτύχθηκε το 1896 από τον Άγγλο φυσικό Reilly). Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, εάν δύο αέρια, εκ των οποίων το ένα είναι ελαφρύτερο από το άλλο, περάσουν από ένα φίλτρο με αμελητέα μικρές οπές, τότε θα περάσει λίγο περισσότερο από το ελαφρύ αέριο από το βαρύ. Τον Νοέμβριο του 1942, ο Urey και ο Dunning από το Πανεπιστήμιο Columbia δημιούργησαν μια μέθοδο αέριας διάχυσης για τον διαχωρισμό των ισοτόπων ουρανίου με βάση τη μέθοδο Reilly.

Δεδομένου ότι το φυσικό ουράνιο είναι στερεό, μετατράπηκε αρχικά σε φθοριούχο ουράνιο (UF6). Αυτό το αέριο στη συνέχεια πέρασε από μικροσκοπικές -της τάξης των χιλιοστών του χιλιοστού- οπές στο διαχωριστικό του φίλτρου.

Δεδομένου ότι η διαφορά στα μοριακά βάρη των αερίων ήταν πολύ μικρή, πίσω από το διαχωριστικό η περιεκτικότητα σε ουράνιο-235 αυξήθηκε μόνο κατά 1.0002 φορές.

Προκειμένου να αυξηθεί ακόμη περισσότερο η ποσότητα του ουρανίου-235, το προκύπτον μείγμα περνά και πάλι από ένα διαχωριστικό και η ποσότητα ουρανίου αυξάνεται ξανά κατά 1.0002 φορές. Έτσι, για να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε ουράνιο-235 στο 99%, ήταν απαραίτητο να περάσει το αέριο από 4000 φίλτρα. Αυτό έλαβε χώρα σε ένα τεράστιο εργοστάσιο διάχυσης αερίων στο Oak Ridge.

Το 1940, υπό την ηγεσία του Ernest Lawrence, ξεκίνησε η έρευνα για τον διαχωρισμό των ισοτόπων ουρανίου με την ηλεκτρομαγνητική μέθοδο στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Ήταν απαραίτητο να βρεθούν φυσικές διεργασίες που θα επέτρεπαν τον διαχωρισμό των ισοτόπων χρησιμοποιώντας τη διαφορά στις μάζες τους. Ο Lawrence προσπάθησε να διαχωρίσει τα ισότοπα χρησιμοποιώντας την αρχή ενός φασματογράφου μάζας, ενός οργάνου που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μάζας των ατόμων.

Η αρχή της λειτουργίας του ήταν η εξής: τα προιονισμένα άτομα επιταχύνθηκαν από ένα ηλεκτρικό πεδίο και στη συνέχεια περνούσαν μέσα από ένα μαγνητικό πεδίο, στο οποίο περιέγραφαν κύκλους που βρίσκονται σε ένα επίπεδο κάθετο προς την κατεύθυνση του πεδίου. Δεδομένου ότι οι ακτίνες αυτών των τροχιών ήταν ανάλογες με τη μάζα, τα ελαφρά ιόντα κατέληξαν σε κύκλους μικρότερης ακτίνας από τα βαριά. Εάν τοποθετούνταν παγίδες κατά μήκος της διαδρομής των ατόμων, τότε διαφορετικά ισότοπα θα μπορούσαν να συλλεχθούν χωριστά με αυτόν τον τρόπο.

Αυτή ήταν η μέθοδος. Σε εργαστηριακές συνθήκες έδωσε καλά αποτελέσματα. Αλλά η κατασκευή μιας εγκατάστασης όπου ο διαχωρισμός των ισοτόπων θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί σε βιομηχανική κλίμακα αποδείχθηκε εξαιρετικά δύσκολη. Ωστόσο, ο Λόρενς κατάφερε τελικά να ξεπεράσει όλες τις δυσκολίες. Αποτέλεσμα των προσπαθειών του ήταν η εμφάνιση του καλούτρου, το οποίο εγκαταστάθηκε σε ένα γιγάντιο εργοστάσιο στο Oak Ridge.

Αυτό το ηλεκτρομαγνητικό εργοστάσιο κατασκευάστηκε το 1943 και αποδείχθηκε ότι ήταν ίσως το πιο ακριβό πνευματικό τέκνο του Manhattan Project. Η μέθοδος του Lawrence απαιτούσε μεγάλο αριθμό πολύπλοκων, μη ανεπτυγμένων ακόμη συσκευών που περιελάμβαναν υψηλή τάση, υψηλό κενό και ισχυρά μαγνητικά πεδία. Η κλίμακα του κόστους αποδείχθηκε τεράστια. Ο Calutron είχε έναν γιγάντιο ηλεκτρομαγνήτη, το μήκος του οποίου έφτανε τα 75 μέτρα και ζύγιζε περίπου 4000 τόνους.

Αρκετές χιλιάδες τόνοι ασημένιου σύρματος χρησιμοποιήθηκαν για τις περιελίξεις αυτού του ηλεκτρομαγνήτη.

Ολόκληρο το έργο (χωρίς να υπολογίζεται το κόστος των 300 εκατομμυρίων δολαρίων σε ασήμι, το οποίο το Δημόσιο Ταμείο παρείχε μόνο προσωρινά) κόστισε 400 εκατομμύρια δολάρια. Το Υπουργείο Άμυνας πλήρωσε 10 εκατομμύρια για το ρεύμα που καταναλώνει μόνο το calutron. Μεγάλο μέρος του εξοπλισμού στο εργοστάσιο του Oak Ridge ήταν ανώτερο σε κλίμακα και ακρίβεια από οτιδήποτε είχε αναπτυχθεί ποτέ σε αυτόν τον τομέα της τεχνολογίας.

Όμως όλα αυτά τα έξοδα δεν ήταν μάταια. Έχοντας ξοδέψει συνολικά περίπου 2 δισεκατομμύρια δολάρια, οι Αμερικανοί επιστήμονες μέχρι το 1944 δημιούργησαν μια μοναδική τεχνολογία για τον εμπλουτισμό ουρανίου και την παραγωγή πλουτωνίου. Εν τω μεταξύ, στο εργαστήριο του Λος Άλαμος εργάζονταν στον σχεδιασμό της ίδιας της βόμβας. Η αρχή της λειτουργίας του ήταν σε γενικές γραμμές σαφής για μεγάλο χρονικό διάστημα: η σχάσιμη ουσία (πλουτώνιο ή ουράνιο-235) έπρεπε να μεταφερθεί σε κρίσιμη κατάσταση τη στιγμή της έκρηξης (για να συμβεί μια αλυσιδωτή αντίδραση, η μάζα φορτίου θα έπρεπε να είναι ακόμη αισθητά μεγαλύτερη από την κρίσιμη) και να ακτινοβοληθεί με μια δέσμη νετρονίων, η οποία συνεπαγόταν την αρχή μιας αλυσιδωτής αντίδρασης.

Σύμφωνα με υπολογισμούς, η κρίσιμη μάζα του φορτίου ξεπέρασε τα 50 κιλά, αλλά κατάφεραν να τη μειώσουν σημαντικά. Γενικά, η τιμή της κρίσιμης μάζας επηρεάζεται έντονα από διάφορους παράγοντες. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια του φορτίου, τόσο περισσότερα νετρόνια εκπέμπονται άχρηστα στον περιβάλλοντα χώρο. Μια σφαίρα έχει τη μικρότερη επιφάνεια. Κατά συνέπεια, τα σφαιρικά φορτία, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, έχουν τη μικρότερη κρίσιμη μάζα. Επιπλέον, η τιμή της κρίσιμης μάζας εξαρτάται από την καθαρότητα και τον τύπο των σχάσιμων υλικών. Είναι αντιστρόφως ανάλογο με το τετράγωνο της πυκνότητας αυτού του υλικού, το οποίο επιτρέπει, για παράδειγμα, διπλασιάζοντας την πυκνότητα, μειώνοντας την κρίσιμη μάζα κατά τέσσερις φορές. Ο απαιτούμενος βαθμός υποκρισιμότητας μπορεί να ληφθεί, για παράδειγμα, με συμπίεση του σχάσιμου υλικού λόγω της έκρηξης μιας γόμωσης ενός συμβατικού εκρηκτικού υλικού που κατασκευάζεται με τη μορφή ενός σφαιρικού κελύφους που περιβάλλει το πυρηνικό φορτίο. Η κρίσιμη μάζα μπορεί επίσης να μειωθεί περιβάλλοντας το φορτίο με μια οθόνη που αντανακλά καλά τα νετρόνια. Μόλυβδος, βηρύλλιο, βολφράμιο, φυσικό ουράνιο, σίδηρος και πολλά άλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τέτοια οθόνη.

Ένας πιθανός σχεδιασμός μιας ατομικής βόμβας αποτελείται από δύο κομμάτια ουρανίου, τα οποία, όταν συνδυάζονται, σχηματίζουν μια μάζα μεγαλύτερη από την κρίσιμη. Για να προκαλέσετε έκρηξη βόμβας, πρέπει να τα φέρετε πιο κοντά το συντομότερο δυνατό. Η δεύτερη μέθοδος βασίζεται στη χρήση μιας έκρηξης σύγκλισης προς τα μέσα. Σε αυτή την περίπτωση, ένα ρεύμα αερίων από ένα συμβατικό εκρηκτικό κατευθύνθηκε προς το σχάσιμο υλικό που βρισκόταν μέσα και το συμπίεσε μέχρι να φτάσει σε μια κρίσιμη μάζα. Ο συνδυασμός ενός φορτίου και η έντονη ακτινοβολία του με νετρόνια, όπως ήδη αναφέρθηκε, προκαλεί μια αλυσιδωτή αντίδραση, με αποτέλεσμα στο πρώτο δευτερόλεπτο η θερμοκρασία να αυξάνεται στους 1 εκατομμύριο βαθμούς. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, μόνο το 5% περίπου της κρίσιμης μάζας κατάφερε να διαχωριστεί. Το υπόλοιπο φορτίο στα πρώιμα σχέδια βόμβας εξατμίστηκε χωρίς
οποιοδήποτε όφελος.

Η πρώτη ατομική βόμβα στην ιστορία (της δόθηκε το όνομα Trinity) συναρμολογήθηκε το καλοκαίρι του 1945. Και στις 16 Ιουνίου 1945, πραγματοποιήθηκε η πρώτη ατομική έκρηξη στη Γη στο χώρο πυρηνικών δοκιμών στην έρημο Alamogordo (Νέο Μεξικό). Η βόμβα τοποθετήθηκε στο κέντρο του χώρου δοκιμών πάνω από έναν ατσάλινο πύργο 30 μέτρων. Γύρω του τοποθετήθηκε συσκευή εγγραφής σε μεγάλη απόσταση. Υπήρχε ένα παρατηρητήριο σε απόσταση 9 χιλιομέτρων και ένα σταθμό διοίκησης σε απόσταση 16 χιλιομέτρων. Η ατομική έκρηξη έκανε εκπληκτική εντύπωση σε όλους τους μάρτυρες αυτού του γεγονότος. Σύμφωνα με τις περιγραφές των αυτόπτων μαρτύρων, ένιωθε ότι πολλοί ήλιοι είχαν ενωθεί σε έναν και φώτισαν το χώρο των δοκιμών ταυτόχρονα. Τότε μια τεράστια βολίδα εμφανίστηκε πάνω από τον κάμπο και ένα στρογγυλό σύννεφο σκόνης και φωτός άρχισε να ανεβαίνει προς το μέρος του αργά και δυσοίωνα.

Απογειώνοντας από το έδαφος, αυτή η βολίδα εκτοξεύτηκε σε ύψος πάνω από τρία χιλιόμετρα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Κάθε στιγμή που μεγάλωνε σε μέγεθος, σύντομα η διάμετρός του έφτασε το 1,5 km και σιγά σιγά ανέβαινε στη στρατόσφαιρα. Στη συνέχεια η βολίδα έδωσε τη θέση της σε μια στήλη καπνού που φουντώνει, η οποία εκτείνεται σε ύψος 12 χιλιομέτρων, παίρνοντας το σχήμα ενός γιγάντιου μανιταριού. Όλα αυτά συνοδεύονταν από ένα τρομερό βρυχηθμό που έκανε τη γη να τρέμει. Η δύναμη της βόμβας που εκρήγνυε ξεπέρασε κάθε προσδοκία.

Μόλις το επέτρεψε η κατάσταση της ακτινοβολίας, αρκετές δεξαμενές Sherman, επενδεδυμένες με πλάκες μολύβδου στο εσωτερικό, έσπευσαν στην περιοχή της έκρηξης. Σε ένα από αυτά ήταν ο Fermi, ο οποίος ήταν πρόθυμος να δει τα αποτελέσματα της δουλειάς του. Αυτό που φάνηκε μπροστά στα μάτια του ήταν μια νεκρή, καμένη γη, στην οποία είχαν καταστραφεί όλα τα ζωντανά πράγματα σε ακτίνα 1,5 χιλιομέτρου. Η άμμος είχε ψηθεί σε μια γυάλινη πρασινωπή κρούστα που κάλυπτε το έδαφος. Σε έναν τεράστιο κρατήρα κείτονταν τα σπασμένα υπολείμματα ενός χαλύβδινου πύργου στήριξης. Η δύναμη της έκρηξης υπολογίστηκε σε 20.000 τόνους TNT.

Το επόμενο βήμα ήταν η πολεμική χρήση της ατομικής βόμβας κατά της Ιαπωνίας, η οποία, μετά την παράδοση της ναζιστικής Γερμανίας, μόνη της συνέχισε τον πόλεμο με τις Ηνωμένες Πολιτείες και τους συμμάχους της. Εκείνη την ώρα δεν υπήρχαν οχήματα εκτόξευσης, οπότε ο βομβαρδισμός έπρεπε να πραγματοποιηθεί από αεροπλάνο. Τα εξαρτήματα των δύο βομβών μεταφέρθηκαν με μεγάλη προσοχή από το καταδρομικό Indianapolis στο νησί Tinian, όπου εδρεύει η 509η Συνδυασμένη Ομάδα Αεροπορίας. Αυτές οι βόμβες διέφεραν κάπως η μία από την άλλη ως προς τον τύπο γόμωσης και το σχεδιασμό.

Η πρώτη ατομική βόμβα - "Baby" - ήταν μια αεροβόμβα μεγάλου μεγέθους με ατομικό φορτίο κατασκευασμένη από υψηλά εμπλουτισμένο ουράνιο-235. Το μήκος του ήταν περίπου 3 m, η διάμετρος - 62 cm, το βάρος - 4,1 τόνοι.

Η δεύτερη ατομική βόμβα - "Fat Man" - με φορτίο πλουτώνιο-239 είχε σχήμα αυγού με έναν μεγάλο σταθεροποιητή. Το μήκος του
ήταν 3,2 m, διάμετρος 1,5 m, βάρος - 4,5 τόνοι.

Στις 6 Αυγούστου, το βομβαρδιστικό B-29 Enola Gay του συνταγματάρχη Tibbets έριξε το "Little Boy" στη μεγάλη ιαπωνική πόλη της Χιροσίμα. Η βόμβα κατέβηκε με αλεξίπτωτο και εξερράγη, όπως είχε προγραμματιστεί, σε υψόμετρο 600 μέτρων από το έδαφος.

Οι συνέπειες της έκρηξης ήταν τρομερές. Ακόμη και για τους ίδιους τους πιλότους, η θέα μιας ειρηνικής πόλης που καταστράφηκε από αυτούς σε μια στιγμή έκανε μια καταθλιπτική εντύπωση. Αργότερα, ένας από αυτούς παραδέχτηκε ότι εκείνο το δευτερόλεπτο είδαν το χειρότερο πράγμα που μπορεί να δει ένας άνθρωπος.

Για όσους ήταν στη γη, αυτό που συνέβαινε έμοιαζε με αληθινή κόλαση. Πρώτα απ 'όλα, ένα κύμα καύσωνα πέρασε πάνω από τη Χιροσίμα. Η επίδρασή του διήρκεσε μόνο λίγες στιγμές, αλλά ήταν τόσο ισχυρή που έλιωσε ακόμη και πλακάκια και κρυστάλλους χαλαζία σε πλάκες γρανίτη, μετέτρεψε τηλεφωνικούς στύλους σε απόσταση 4 χιλιομέτρων σε άνθρακα και, τελικά, αποτέφρωσε ανθρώπινα σώματα τόσο πολύ που έμειναν μόνο σκιές από αυτά. στην άσφαλτο των πεζοδρομίων ή στους τοίχους των σπιτιών. Τότε μια τερατώδης ριπή ανέμου ξέσπασε κάτω από τη βολίδα και όρμησε πάνω από την πόλη με ταχύτητα 800 km/h, καταστρέφοντας τα πάντα στο πέρασμά της. Σπίτια που δεν άντεξαν στη μανιώδη επίθεση του κατέρρευσαν σαν να είχαν γκρεμιστεί. Δεν έχει μείνει ούτε ένα άθικτο κτίριο στον γιγάντιο κύκλο με διάμετρο 4 km. Λίγα λεπτά μετά την έκρηξη, μαύρη ραδιενεργή βροχή έπεσε πάνω από την πόλη - αυτή η υγρασία μετατράπηκε σε ατμό που συμπυκνώθηκε στα ψηλά στρώματα της ατμόσφαιρας και έπεσε στο έδαφος με τη μορφή μεγάλων σταγόνων αναμεμειγμένων με ραδιενεργή σκόνη.

Μετά τη βροχή, μια νέα ριπή ανέμου έπληξε την πόλη, αυτή τη φορά με κατεύθυνση προς το επίκεντρο. Ήταν πιο αδύναμο από το πρώτο, αλλά και πάλι αρκετά δυνατό για να ξεριζώσει δέντρα. Ο άνεμος άναψε μια γιγαντιαία φωτιά στην οποία κάηκε ό,τι μπορούσε να καεί. Από τα 76 χιλιάδες κτίρια, τα 55 χιλιάδες καταστράφηκαν ολοσχερώς και κάηκαν. Οι μάρτυρες αυτής της τρομερής καταστροφής θυμήθηκαν ανθρώπινους πυρσούς από τους οποίους καμένα ρούχα έπεσαν στο έδαφος μαζί με κουρέλια από δέρμα και πλήθη τρελών ανθρώπων καλυμμένων με τρομερά εγκαύματα που ορμούσαν ουρλιάζοντας στους δρόμους. Υπήρχε μια αποπνικτική δυσωδία καμένης ανθρώπινης σάρκας στον αέρα. Υπήρχαν άνθρωποι ξαπλωμένοι παντού, νεκροί και ετοιμοθάνατοι. Υπήρχαν πολλοί που ήταν τυφλοί και κωφοί και, τρυπώντας προς όλες τις κατευθύνσεις, δεν μπορούσαν να διακρίνουν τίποτα στο χάος που επικρατούσε γύρω τους.

Οι άτυχοι άνθρωποι, που βρίσκονταν σε απόσταση έως και 800 μ. από το επίκεντρο, κάηκαν κυριολεκτικά σε κλάσματα δευτερολέπτου - το εσωτερικό τους εξατμίστηκε και το σώμα τους μετατράπηκε σε σβώλους καπνιστών κάρβουνων. Όσοι βρίσκονταν σε απόσταση 1 χιλιομέτρου από το επίκεντρο προσβλήθηκαν από ασθένεια ακτινοβολίας σε εξαιρετικά σοβαρή μορφή. Μέσα σε λίγες ώρες άρχισαν να κάνουν βίαιο εμετό, η θερμοκρασία τους εκτινάχθηκε στους 39-40 βαθμούς και άρχισαν να παρουσιάζουν δύσπνοια και αιμορραγία. Στη συνέχεια εμφανίστηκαν μη επουλωτικά έλκη στο δέρμα, η σύνθεση του αίματος άλλαξε δραματικά και τα μαλλιά έπεσαν. Μετά από φοβερά βάσανα, συνήθως τη δεύτερη ή την τρίτη μέρα, επήλθε ο θάνατος.

Συνολικά, περίπου 240 χιλιάδες άνθρωποι πέθαναν από την έκρηξη και την ασθένεια της ραδιενέργειας. Περίπου 160 χιλιάδες υπέστησαν ασθένεια ακτινοβολίας σε πιο ήπια μορφή - ο επώδυνος θάνατός τους καθυστέρησε αρκετούς μήνες ή χρόνια. Όταν τα νέα της καταστροφής διαδόθηκαν σε όλη τη χώρα, όλη η Ιαπωνία παρέλυσε από φόβο. Αυξήθηκε περαιτέρω όταν το Major Sweeney's Box Car έριξε μια δεύτερη βόμβα στο Ναγκασάκι στις 9 Αυγούστου. Πολλές εκατοντάδες χιλιάδες κάτοικοι σκοτώθηκαν και τραυματίστηκαν επίσης εδώ. Ανίκανη να αντισταθεί στα νέα όπλα, η ιαπωνική κυβέρνηση συνθηκολόγησε - η ατομική βόμβα τερμάτισε τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο.

Πόλεμος έχει τελειώσει. Διήρκεσε μόνο έξι χρόνια, αλλά κατάφερε να αλλάξει τον κόσμο και τους ανθρώπους σχεδόν αγνώριστα.

Ο ανθρώπινος πολιτισμός πριν από το 1939 και ο ανθρώπινος πολιτισμός μετά το 1945 είναι εντυπωσιακά διαφορετικοί μεταξύ τους. Υπάρχουν πολλοί λόγοι για αυτό, αλλά ένας από τους πιο σημαντικούς είναι η εμφάνιση πυρηνικών όπλων. Μπορεί να ειπωθεί χωρίς υπερβολή ότι η σκιά της Χιροσίμα βρίσκεται σε ολόκληρο το δεύτερο μισό του 20ού αιώνα. Έγινε ένα βαθύ ηθικό έγκαυμα για πολλά εκατομμύρια ανθρώπων, τόσο των συγχρόνων αυτής της καταστροφής όσο και εκείνων που γεννήθηκαν δεκαετίες μετά από αυτήν. Ο σύγχρονος άνθρωπος δεν μπορεί πλέον να σκέφτεται τον κόσμο όπως τον σκέφτονταν πριν από τις 6 Αυγούστου 1945 - καταλαβαίνει πολύ καθαρά ότι αυτός ο κόσμος μπορεί να μετατραπεί σε τίποτα σε λίγες στιγμές.

Ο σύγχρονος άνθρωπος δεν μπορεί να βλέπει τον πόλεμο όπως οι παππούδες και οι προπάππους του - γνωρίζει με βεβαιότητα ότι αυτός ο πόλεμος θα είναι ο τελευταίος και δεν θα υπάρχουν ούτε νικητές ούτε ηττημένοι σε αυτόν. Τα πυρηνικά όπλα έχουν αφήσει το στίγμα τους σε όλους τους τομείς της δημόσιας ζωής και ο σύγχρονος πολιτισμός δεν μπορεί να ζήσει με τους ίδιους νόμους όπως πριν από εξήντα ή ογδόντα χρόνια. Κανείς δεν το κατάλαβε αυτό καλύτερα από τους ίδιους τους δημιουργούς της ατομικής βόμβας.

«Άνθρωποι του πλανήτη μας , έγραψε ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ, πρέπει να ενωθούν. Η φρίκη και η καταστροφή που έσπειρε ο τελευταίος πόλεμος μας υπαγορεύουν αυτή τη σκέψη. Οι εκρήξεις των ατομικών βομβών το απέδειξαν με κάθε σκληρότητα. Άλλοι άνθρωποι άλλες φορές έχουν ήδη πει παρόμοια λόγια - μόνο για άλλα όπλα και για άλλους πολέμους. Δεν είχαν επιτυχία. Αλλά όποιος θα έλεγε σήμερα ότι αυτά τα λόγια είναι άχρηστα παραπλανάται από τις αντιξοότητες της ιστορίας. Δεν μπορούμε να πειστούμε γι' αυτό. Τα αποτελέσματα της δουλειάς μας δεν αφήνουν στην ανθρωπότητα άλλη επιλογή από το να δημιουργήσουμε έναν ενωμένο κόσμο. Ένας κόσμος που βασίζεται στη νομιμότητα και τον ανθρωπισμό».

Η ιστορία της ανθρώπινης ανάπτυξης συνοδεύτηκε πάντα από πολέμους ως τρόπος επίλυσης των συγκρούσεων μέσω της βίας. Ο πολιτισμός έχει υποστεί περισσότερες από δεκαπέντε χιλιάδες μικρές και μεγάλες ένοπλες συγκρούσεις, οι απώλειες ανθρώπινων ζωών υπολογίζονται σε εκατομμύρια. Μόνο τη δεκαετία του ενενήντα του περασμένου αιώνα σημειώθηκαν περισσότερες από εκατό στρατιωτικές συγκρούσεις, στις οποίες συμμετείχαν ενενήντα χώρες του κόσμου.

Ταυτόχρονα, οι επιστημονικές ανακαλύψεις και η τεχνολογική πρόοδος κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία όπλων καταστροφής ολοένα μεγαλύτερης ισχύος και πολυπλοκότητας στη χρήση. Στον εικοστό αιώναΤα πυρηνικά όπλα έγιναν η κορύφωση των μαζικών καταστροφικών επιπτώσεων και ένα πολιτικό όργανο.

Συσκευή ατομικής βόμβας

Οι σύγχρονες πυρηνικές βόμβες ως μέσα καταστροφής του εχθρού δημιουργούνται με βάση προηγμένες τεχνικές λύσεις, η ουσία των οποίων δεν δημοσιοποιείται ευρέως. Αλλά τα κύρια στοιχεία που είναι εγγενή σε αυτόν τον τύπο όπλου μπορούν να εξεταστούν χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του σχεδιασμού μιας πυρηνικής βόμβας με την κωδική ονομασία "Fat Man", που έπεσε το 1945 σε μια από τις πόλεις της Ιαπωνίας.

Η ισχύς της έκρηξης ήταν 22,0 kt σε ισοδύναμο TNT.

Είχε τα ακόλουθα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά:

• το μήκος του προϊόντος ήταν 3250,0 mm, με διάμετρο του ογκομετρικού τμήματος - 1520,0 mm. Συνολικό βάρος άνω των 4,5 τόνων.
• το σώμα έχει ελλειπτικό σχήμα. Για να αποφευχθεί η πρόωρη καταστροφή λόγω αντιαεροπορικών πυρομαχικών και άλλων ανεπιθύμητων κρούσεων, χρησιμοποιήθηκε θωρακισμένος χάλυβας 9,5 mm για την κατασκευή του.
• το σώμα χωρίζεται σε τέσσερα εσωτερικά μέρη: τη μύτη, τα δύο μισά του ελλειψοειδούς (το κύριο είναι ένα διαμέρισμα για το πυρηνικό γέμισμα) και την ουρά.
• το διαμέρισμα πλώρης είναι εξοπλισμένο με μπαταρίες.
• το κύριο διαμέρισμα, όπως και το ρινικό, είναι σκουπισμένο με ηλεκτρική σκούπα για να αποφευχθεί η είσοδος επιβλαβών περιβαλλόντων, υγρασίας και να δημιουργηθούν άνετες συνθήκες εργασίας για τον γενειοφόρο άνδρα.
• το ελλειψοειδές στέγαζε έναν πυρήνα πλουτωνίου που περιβαλλόταν από ένα παραβίαση ουρανίου (κέλυφος). Έπαιξε το ρόλο ενός αδρανειακού περιοριστή για την πορεία της πυρηνικής αντίδρασης, εξασφαλίζοντας τη μέγιστη δραστηριότητα πλουτωνίου οπλικής ποιότητας ανακλώντας τα νετρόνια στην πλευρά της ενεργού ζώνης του φορτίου.

Μια πρωταρχική πηγή νετρονίων, που ονομάζεται εκκινητής ή «σκαντζόχοιρος», τοποθετήθηκε μέσα στον πυρήνα. Αντιπροσωπεύεται από βηρύλλιο σφαιρικής διαμέτρου 20,0 χλστμε εξωτερική επίστρωση με βάση το πολώνιο - 210.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η κοινότητα των ειδικών έχει διαπιστώσει ότι αυτός ο σχεδιασμός πυρηνικών όπλων είναι αναποτελεσματικός και αναξιόπιστος στη χρήση. Η εκκίνηση νετρονίων του μη ελεγχόμενου τύπου δεν χρησιμοποιήθηκε περαιτέρω .

Λειτουργική αρχή

Η διαδικασία σχάσης των πυρήνων του ουρανίου 235 (233) και του πλουτωνίου 239 (από αυτό είναι φτιαγμένη μια πυρηνική βόμβα) με τεράστια απελευθέρωση ενέργειας ενώ περιορίζει τον όγκο ονομάζεται πυρηνική έκρηξη. Η ατομική δομή των ραδιενεργών μετάλλων έχει μια ασταθή μορφή - διαιρούνται συνεχώς σε άλλα στοιχεία.

Η διαδικασία συνοδεύεται από την αποκόλληση νευρώνων, μερικοί από τους οποίους πέφτουν σε γειτονικά άτομα και ξεκινούν μια περαιτέρω αντίδραση, συνοδευόμενη από την απελευθέρωση ενέργειας.

Η αρχή είναι η εξής: η συντόμευση του χρόνου διάσπασης οδηγεί σε μεγαλύτερη ένταση της διαδικασίας και η συγκέντρωση των νευρώνων κατά τον βομβαρδισμό των πυρήνων οδηγεί σε μια αλυσιδωτή αντίδραση. Όταν δύο στοιχεία συνδυάζονται σε μια κρίσιμη μάζα, δημιουργείται μια υπερκρίσιμη μάζα, η οποία οδηγεί σε έκρηξη.

Σε καθημερινές συνθήκες, είναι αδύνατο να προκληθεί ενεργή αντίδραση - απαιτούνται υψηλές ταχύτητες προσέγγισης των στοιχείων - τουλάχιστον 2,5 km/s. Η επίτευξη αυτής της ταχύτητας σε μια βόμβα είναι δυνατή με τη χρήση συνδυασμού τύπων εκρηκτικών (γρήγορων και αργών), εξισορροπώντας την πυκνότητα της υπερκρίσιμης μάζας που παράγει μια ατομική έκρηξη.

Οι πυρηνικές εκρήξεις αποδίδονται στα αποτελέσματα της ανθρώπινης δραστηριότητας στον πλανήτη ή στην τροχιά του. Φυσικές διεργασίες αυτού του είδους είναι δυνατές μόνο σε ορισμένα αστέρια στο διάστημα.

Οι ατομικές βόμβες θεωρούνται δικαίως τα πιο ισχυρά και καταστροφικά όπλα μαζικής καταστροφής. Η τακτική χρήση λύνει το πρόβλημα της καταστροφής στρατηγικών, στρατιωτικών στόχων στο έδαφος, καθώς και στόχων βαθιάς βάσης, νικώντας μια σημαντική συσσώρευση εχθρικού εξοπλισμού και ανθρώπινου δυναμικού.

Μπορεί να εφαρμοστεί παγκοσμίως μόνο με στόχο την πλήρη καταστροφή του πληθυσμού και των υποδομών σε μεγάλες περιοχές.

Για την επίτευξη ορισμένων στόχων και την εκτέλεση τακτικών και στρατηγικών καθηκόντων, οι εκρήξεις ατομικών όπλων μπορούν να πραγματοποιηθούν με:

• σε κρίσιμα και χαμηλά υψόμετρα (πάνω και κάτω από 30,0 km).
• σε άμεση επαφή με τον φλοιό της γης (νερό).
• υπόγεια (ή υποβρύχια έκρηξη).

Μια πυρηνική έκρηξη χαρακτηρίζεται από την στιγμιαία απελευθέρωση τεράστιας ενέργειας.

Οδηγεί σε ζημιές σε αντικείμενα και ανθρώπους ως εξής:

• Σοκ κύμα.Όταν μια έκρηξη συμβαίνει πάνω ή στον φλοιό της γης (νερό) ονομάζεται κύμα αέρα υπόγειο (νερό) ονομάζεται σεισμικό κύμα έκρηξης. Ένα κύμα αέρα σχηματίζεται μετά από κρίσιμη συμπίεση των μαζών αέρα και διαδίδεται σε κύκλο μέχρι την εξασθένηση με ταχύτητα που υπερβαίνει τον ήχο. Οδηγεί τόσο σε άμεσες ζημιές στο ανθρώπινο δυναμικό όσο και σε έμμεσες ζημιές (αλληλεπίδραση με θραύσματα κατεστραμμένων αντικειμένων). Η δράση της υπερβολικής πίεσης καθιστά τον εξοπλισμό μη λειτουργικό μετακινώντας και χτυπώντας στο έδαφος.
• Ακτινοβολία φωτός.Η πηγή είναι το ελαφρύ τμήμα που σχηματίζεται από την εξάτμιση του προϊόντος με μάζες αέρα για χρήση στο έδαφος, είναι ατμοί εδάφους. Το αποτέλεσμα εμφανίζεται στο υπεριώδες και υπέρυθρο φάσμα. Η απορρόφησή του από αντικείμενα και ανθρώπους προκαλεί απανθράκωση, τήξη και καύση. Ο βαθμός της ζημιάς εξαρτάται από την απόσταση του επίκεντρου.
• Διαπεραστική ακτινοβολία- αυτά είναι νετρόνια και ακτίνες γάμμα που κινούνται από το σημείο της ρήξης. Η έκθεση σε βιολογικούς ιστούς οδηγεί σε ιονισμό των μορίων των κυττάρων, οδηγώντας σε ασθένεια ακτινοβολίας στο σώμα. Η ζημιά στην ιδιοκτησία σχετίζεται με αντιδράσεις σχάσης μορίων στα επιβλαβή στοιχεία των πυρομαχικών.
• Ραδιενεργή μόλυνση.Κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης εδάφους, ανεβαίνουν ατμοί εδάφους, σκόνη και άλλα πράγματα. Εμφανίζεται ένα σύννεφο που κινείται προς την κατεύθυνση της κίνησης των μαζών του αέρα. Πηγές ζημιάς αντιπροσωπεύονται από προϊόντα σχάσης του ενεργού τμήματος ενός πυρηνικού όπλου, ισότοπα και μη κατεστραμμένα μέρη της γόμωσης. Όταν ένα ραδιενεργό νέφος κινείται, εμφανίζεται συνεχής μόλυνση της περιοχής από ακτινοβολία.
• Ηλεκτρομαγνητικός παλμός.Η έκρηξη συνοδεύεται από την εμφάνιση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων (από 1,0 έως 1000 m) με τη μορφή παλμού. Οδηγούν σε αστοχία ηλεκτρικών συσκευών, χειριστηρίων και επικοινωνιών.

Ο συνδυασμός παραγόντων μιας πυρηνικής έκρηξης προκαλεί ποικίλα επίπεδα ζημιάς στο προσωπικό, τον εξοπλισμό και την υποδομή του εχθρού και το μοιραίο των συνεπειών σχετίζεται μόνο με την απόσταση από το επίκεντρό της.

Ιστορία της δημιουργίας πυρηνικών όπλων

Η δημιουργία όπλων με χρήση πυρηνικών αντιδράσεων συνοδεύτηκε από μια σειρά από επιστημονικές ανακαλύψεις, θεωρητική και πρακτική έρευνα, όπως:

• 1905— δημιουργήθηκε η θεωρία της σχετικότητας, η οποία δηλώνει ότι μια μικρή ποσότητα ύλης αντιστοιχεί σε σημαντική απελευθέρωση ενέργειας σύμφωνα με τον τύπο E = mc2, όπου το "c" αντιπροσωπεύει την ταχύτητα του φωτός (συγγραφέας A. Einstein).
• 1938— Γερμανοί επιστήμονες διεξήγαγαν ένα πείραμα για τη διαίρεση ενός ατόμου σε μέρη με επίθεση στο ουράνιο με νετρόνια, το οποίο έληξε επιτυχώς (Ο. Hann και F. Strassmann), και ένας φυσικός από τη Μεγάλη Βρετανία εξήγησε το γεγονός της απελευθέρωσης ενέργειας (R. Frisch) ;
• 1939- Επιστήμονες από τη Γαλλία ότι κατά τη διεξαγωγή μιας αλυσίδας αντιδράσεων μορίων ουρανίου, θα απελευθερωθεί ενέργεια που μπορεί να προκαλέσει μια έκρηξη τεράστιας δύναμης (Joliot-Curie).

Το τελευταίο έγινε η αφετηρία για την εφεύρεση των ατομικών όπλων. Παράλληλη ανάπτυξη πραγματοποιήθηκε από τη Γερμανία, τη Μεγάλη Βρετανία, τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία. Το κύριο πρόβλημα ήταν η εξόρυξη ουρανίου στους απαιτούμενους όγκους για τη διεξαγωγή πειραμάτων στην περιοχή αυτή.

Το πρόβλημα επιλύθηκε ταχύτερα στις ΗΠΑ με την αγορά πρώτων υλών από το Βέλγιο το 1940.

Στο πλαίσιο του έργου, που ονομάζεται Μανχάταν, από το 1939 έως το 1945, κατασκευάστηκε μια μονάδα καθαρισμού ουρανίου, δημιουργήθηκε ένα κέντρο για τη μελέτη των πυρηνικών διεργασιών και οι καλύτεροι ειδικοί - φυσικοί από όλη τη Δυτική Ευρώπη - προσλήφθηκαν για να εργαστούν εκεί.

Η Μεγάλη Βρετανία, που πραγματοποίησε τις δικές της εξελίξεις, αναγκάστηκε, μετά τους γερμανικούς βομβαρδισμούς, να μεταφέρει οικειοθελώς τις εξελίξεις στο έργο της στον αμερικανικό στρατό.

Πιστεύεται ότι οι Αμερικανοί ήταν οι πρώτοι που επινόησαν την ατομική βόμβα. Οι δοκιμές του πρώτου πυρηνικού φορτίου πραγματοποιήθηκαν στην πολιτεία του Νέου Μεξικού τον Ιούλιο του 1945. Η λάμψη από την έκρηξη σκοτείνιασε τον ουρανό και το αμμώδες τοπίο έγινε γυαλί. Μετά από σύντομο χρονικό διάστημα, δημιουργήθηκαν πυρηνικά φορτία που ονομάστηκαν «Baby» και «Fat Man».

Πυρηνικά όπλα στην ΕΣΣΔ - ημερομηνίες και γεγονότα

Της ανάδυσης της ΕΣΣΔ ως πυρηνικής δύναμης προηγήθηκε μακροχρόνια εργασία μεμονωμένων επιστημόνων και κυβερνητικών ιδρυμάτων. Οι βασικές περίοδοι και οι σημαντικές ημερομηνίες γεγονότων παρουσιάζονται ως εξής:

• 1920θεωρήθηκε η αρχή της εργασίας των σοβιετικών επιστημόνων για την ατομική σχάση.
• Από τη δεκαετία του τριάνταη κατεύθυνση της πυρηνικής φυσικής γίνεται προτεραιότητα.
• Οκτώβριος 1940- μια ομάδα πρωτοβουλίας φυσικών υπέβαλε μια πρόταση να χρησιμοποιηθούν οι ατομικές εξελίξεις για στρατιωτικούς σκοπούς.
• Καλοκαίρι 1941σε σχέση με τον πόλεμο, τα ινστιτούτα πυρηνικής ενέργειας μεταφέρθηκαν στα μετόπισθεν.
• Φθινόπωρο 1941έτος, η σοβιετική υπηρεσία πληροφοριών ενημέρωσε την ηγεσία της χώρας για την έναρξη των πυρηνικών προγραμμάτων στη Βρετανία και την Αμερική.
• Σεπτέμβριος 1942- άρχισε να διεξάγεται πλήρως η ατομική έρευνα, συνεχίστηκαν οι εργασίες για το ουράνιο.
• Φεβρουάριος 1943— δημιουργήθηκε ειδικό ερευνητικό εργαστήριο υπό την ηγεσία του I. Kurchatov και η γενική διεύθυνση ανατέθηκε στον V. Molotov.

Επικεφαλής του έργου ήταν ο Β. Μολότοφ.

• Αύγουστος 1945- σε σχέση με τη διεξαγωγή πυρηνικών βομβαρδισμών στην Ιαπωνία, την υψηλή σημασία των εξελίξεων για την ΕΣΣΔ, δημιουργήθηκε μια Ειδική Επιτροπή υπό την ηγεσία του L. Beria.
• Απρίλιος 1946- Δημιουργήθηκε το KB-11, το οποίο άρχισε να αναπτύσσει δείγματα σοβιετικών πυρηνικών όπλων σε δύο εκδόσεις (χρησιμοποιώντας πλουτώνιο και ουράνιο).
• Μέσα 1948— οι εργασίες για το ουράνιο σταμάτησαν λόγω χαμηλής απόδοσης και υψηλού κόστους.
• Αύγουστος 1949- όταν εφευρέθηκε η ατομική βόμβα στην ΕΣΣΔ, δοκιμάστηκε η πρώτη σοβιετική πυρηνική βόμβα.

Η μείωση του χρόνου ανάπτυξης του προϊόντος διευκολύνθηκε από την υψηλής ποιότητας εργασία των υπηρεσιών πληροφοριών, που μπόρεσαν να λάβουν πληροφορίες για τις αμερικανικές πυρηνικές εξελίξεις. Μεταξύ αυτών που δημιούργησαν για πρώτη φορά την ατομική βόμβα στην ΕΣΣΔ ήταν μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον ακαδημαϊκό Α. Ζαχάρωφ. Έχουν αναπτύξει πιο υποσχόμενες τεχνικές λύσεις από αυτές που χρησιμοποιούν οι Αμερικανοί.

Ατομική βόμβα "RDS-1"

Το 2015 - 2017, η Ρωσία έκανε μια σημαντική ανακάλυψη στη βελτίωση των πυρηνικών όπλων και των συστημάτων παράδοσης τους, ανακηρύσσοντας έτσι ένα κράτος ικανό να αποκρούσει κάθε επιθετικότητα.

Πρώτες δοκιμές ατομικής βόμβας

Μετά τη δοκιμή μιας πειραματικής πυρηνικής βόμβας στο Νέο Μεξικό το καλοκαίρι του 1945, οι ιαπωνικές πόλεις Χιροσίμα και Ναγκασάκι βομβαρδίστηκαν στις 6 και 9 Αυγούστου, αντίστοιχα.

Η ανάπτυξη της ατομικής βόμβας ολοκληρώθηκε φέτος

Το 1949, υπό συνθήκες αυξημένης μυστικότητας, οι Σοβιετικοί σχεδιαστές του KB-11 και οι επιστήμονες ολοκλήρωσαν την ανάπτυξη μιας ατομικής βόμβας που ονομάζεται RDS-1 (κινητήρας αεριωθούμενων "C"). Στις 29 Αυγούστου, η πρώτη σοβιετική πυρηνική συσκευή δοκιμάστηκε στο χώρο δοκιμών του Σεμιπαλατίνσκ. Η ρωσική ατομική βόμβα - RDS-1 ήταν ένα προϊόν σε σχήμα σταγόνας, βάρους 4,6 τόνων, με ογκομετρική διάμετρο 1,5 m και μήκος 3,7 μέτρα.

Το ενεργό μέρος περιελάμβανε ένα μπλοκ πλουτωνίου, το οποίο κατέστησε δυνατή την επίτευξη ισχύος έκρηξης 20,0 κιλοτόνων, ανάλογη του TNT. Ο χώρος δοκιμών κάλυψε μια ακτίνα είκοσι χιλιομέτρων. Οι ιδιαιτερότητες των συνθηκών της δοκιμαστικής έκρηξης δεν έχουν δημοσιοποιηθεί μέχρι σήμερα.

Στις 3 Σεπτεμβρίου του ίδιου έτους, η αμερικανική υπηρεσία πληροφοριών της αεροπορίας διαπίστωσε την παρουσία στις εναέριες μάζες της Καμτσάτκα ίχνων ισοτόπων που υποδεικνύουν τη δοκιμή ενός πυρηνικού φορτίου. Την εικοστή τρίτη, ο ανώτατος αξιωματούχος των ΗΠΑ ανακοίνωσε δημόσια ότι η ΕΣΣΔ πέτυχε τη δοκιμή μιας ατομικής βόμβας.

Πρέπει να καθιερωθεί μια δημοκρατική μορφή διακυβέρνησης στην ΕΣΣΔ.

Vernadsky V.I.

Η ατομική βόμβα στην ΕΣΣΔ δημιουργήθηκε στις 29 Αυγούστου 1949 (η πρώτη επιτυχημένη εκτόξευση). Το έργο ηγήθηκε από τον ακαδημαϊκό Igor Vasilievich Kurchatov. Η περίοδος ανάπτυξης των ατομικών όπλων στην ΕΣΣΔ διήρκεσε από το 1942 και τελείωσε με δοκιμές στο έδαφος του Καζακστάν. Αυτό έσπασε το μονοπώλιο των ΗΠΑ σε τέτοια όπλα, γιατί από το 1945 ήταν η μόνη πυρηνική δύναμη. Το άρθρο είναι αφιερωμένο στην περιγραφή της ιστορίας της εμφάνισης της σοβιετικής πυρηνικής βόμβας, καθώς και στον χαρακτηρισμό των συνεπειών αυτών των γεγονότων για την ΕΣΣΔ.

Ιστορία της δημιουργίας

Το 1941, εκπρόσωποι της ΕΣΣΔ στη Νέα Υόρκη μετέφεραν πληροφορίες στον Στάλιν ότι μια συνάντηση φυσικών πραγματοποιήθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες, η οποία ήταν αφιερωμένη στην ανάπτυξη πυρηνικών όπλων. Σοβιετικοί επιστήμονες τη δεκαετία του 1930 εργάστηκαν επίσης στην ατομική έρευνα, με πιο διάσημη τη διάσπαση του ατόμου από επιστήμονες από το Χάρκοβο με επικεφαλής τον L. Landau. Ωστόσο, ποτέ δεν έφτασε στο σημείο της πραγματικής χρήσης σε όπλα. Εκτός από τις Ηνωμένες Πολιτείες, η ναζιστική Γερμανία εργάστηκε σε αυτό. Στα τέλη του 1941, οι Ηνωμένες Πολιτείες ξεκίνησαν το ατομικό τους έργο. Ο Στάλιν το έμαθε στις αρχές του 1942 και υπέγραψε διάταγμα για τη δημιουργία ενός εργαστηρίου στην ΕΣΣΔ για τη δημιουργία ενός ατομικού έργου.

Υπάρχει η άποψη ότι το έργο των επιστημόνων των ΗΠΑ επιταχύνθηκε από τις μυστικές εξελίξεις Γερμανών συναδέλφων που ήρθαν στην Αμερική. Σε κάθε περίπτωση, το καλοκαίρι του 1945, στη Διάσκεψη του Πότσνταμ, ο νέος πρόεδρος των ΗΠΑ G. Truman ενημέρωσε τον Στάλιν για την ολοκλήρωση των εργασιών για ένα νέο όπλο - την ατομική βόμβα. Επιπλέον, για να επιδείξει το έργο των Αμερικανών επιστημόνων, η κυβέρνηση των ΗΠΑ αποφάσισε να δοκιμάσει το νέο όπλο στη μάχη: στις 6 και 9 Αυγούστου, βόμβες έπεσαν σε δύο ιαπωνικές πόλεις, τη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που η ανθρωπότητα έμαθε για ένα νέο όπλο. Ήταν αυτό το γεγονός που ανάγκασε τον Στάλιν να επιταχύνει το έργο των επιστημόνων του. Ο Ι. Κουρτσάτοφ κλήθηκε από τον Στάλιν και υποσχέθηκε να εκπληρώσει τις όποιες απαιτήσεις του επιστήμονα, εφόσον η διαδικασία προχωρήσει όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Επιπλέον, δημιουργήθηκε μια κρατική επιτροπή υπό το Συμβούλιο των Λαϊκών Επιτρόπων, η οποία επέβλεπε το σοβιετικό ατομικό σχέδιο. Επικεφαλής της ήταν ο Λ. Μπέρια.

Η ανάπτυξη έχει μετακινηθεί σε τρία κέντρα:

1. Το γραφείο σχεδιασμού του εργοστασίου Kirov, που εργάζεται για τη δημιουργία ειδικού εξοπλισμού.
2. Ένα διάχυτο εργοστάσιο στα Ουράλια, το οποίο υποτίθεται ότι εργαζόταν για τη δημιουργία εμπλουτισμένου ουρανίου.
3. Χημικά και μεταλλουργικά κέντρα όπου μελετήθηκε το πλουτώνιο. Ήταν αυτό το στοιχείο που χρησιμοποιήθηκε στην πρώτη πυρηνική βόμβα σοβιετικού τύπου.

Το 1946 δημιουργήθηκε το πρώτο ενοποιημένο σοβιετικό πυρηνικό κέντρο. Ήταν μια μυστική εγκατάσταση Arzamas-16, που βρισκόταν στην πόλη Sarov (περιοχή Nizhny Novgorod). Το 1947, ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας δημιουργήθηκε σε μια επιχείρηση κοντά στο Τσελιάμπινσκ. Το 1948, δημιουργήθηκε ένα μυστικό πεδίο εκπαίδευσης στο έδαφος του Καζακστάν, κοντά στην πόλη Semipalatinsk-21. Ήταν εδώ που στις 29 Αυγούστου 1949 οργανώθηκε η πρώτη έκρηξη της σοβιετικής ατομικής βόμβας RDS-1. Αυτό το γεγονός κρατήθηκε εντελώς μυστικό, αλλά η αμερικανική αεροπορία του Ειρηνικού μπόρεσε να καταγράψει μια απότομη αύξηση των επιπέδων ακτινοβολίας, κάτι που ήταν απόδειξη της δοκιμής ενός νέου όπλου. Ήδη τον Σεπτέμβριο του 1949, ο G. Truman ανακοίνωσε την παρουσία ατομικής βόμβας στην ΕΣΣΔ. Επίσημα, η ΕΣΣΔ παραδέχτηκε την παρουσία αυτών των όπλων μόνο το 1950.

Μπορούν να εντοπιστούν αρκετές κύριες συνέπειες της επιτυχημένης ανάπτυξης ατομικών όπλων από σοβιετικούς επιστήμονες:

1. Απώλεια του καθεστώτος των ΗΠΑ ως ενιαίου κράτους με ατομικά όπλα. Αυτό όχι μόνο ισοφάρισε την ΕΣΣΔ με τις ΗΠΑ όσον αφορά τη στρατιωτική ισχύ, αλλά και τις ανάγκασε τις τελευταίες να σκεφτούν κάθε στρατιωτικό τους βήμα, αφού τώρα έπρεπε να φοβούνται για την απάντηση της ηγεσίας της ΕΣΣΔ.
2. Η παρουσία των ατομικών όπλων στην ΕΣΣΔ εξασφάλισε το καθεστώς της ως υπερδύναμης.
3. Αφού οι ΗΠΑ και η ΕΣΣΔ εξισώθηκαν στη διαθεσιμότητα των ατομικών όπλων, άρχισε ο αγώνας για την ποσότητα τους. Τα κράτη ξόδεψαν τεράστια ποσά για να ξεπεράσουν τους ανταγωνιστές τους. Επιπλέον, άρχισαν προσπάθειες για τη δημιουργία ακόμη πιο ισχυρών όπλων.
4. Αυτά τα γεγονότα σηματοδότησε την έναρξη της πυρηνικής κούρσας. Πολλές χώρες έχουν αρχίσει να επενδύουν πόρους για να προστεθούν στον κατάλογο των κρατών με πυρηνικά όπλα και να διασφαλίσουν την ασφάλειά τους.

Στις 7 Φεβρουαρίου 1960 πέθανε ο διάσημος Σοβιετικός επιστήμονας Igor Vasilyevich Kurchatov. Ένας εξαιρετικός φυσικός, στις πιο δύσκολες στιγμές, δημιούργησε μια πυρηνική ασπίδα για την πατρίδα του. Θα σας πούμε πώς αναπτύχθηκε η πρώτη ατομική βόμβα στην ΕΣΣΔ

Ανακάλυψη πυρηνικής αντίδρασης.

Από το 1918, επιστήμονες στην ΕΣΣΔ διεξάγουν έρευνα στον τομέα της πυρηνικής φυσικής. Αλλά μόνο πριν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο εμφανίστηκε μια θετική αλλαγή. Ο Kurchatov άρχισε να μελετά σοβαρά τους ραδιενεργούς μετασχηματισμούς το 1932. Και το 1939, επέβλεψε την εκτόξευση του πρώτου κυκλοτρονίου στη Σοβιετική Ένωση, που πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Ραδίου στο Λένινγκραντ.

Εκείνη την εποχή αυτό το κυκλότρον ήταν το μεγαλύτερο στην Ευρώπη. Ακολούθησε μια σειρά από ανακαλύψεις. Ο Kurchatov ανακάλυψε τη διακλάδωση μιας πυρηνικής αντίδρασης όταν ο φώσφορος ακτινοβολείται με νετρόνια. Ένα χρόνο αργότερα, ο επιστήμονας, στην έκθεσή του «Σχάση Βαρέων Πυρήνων», τεκμηρίωσε τη δημιουργία ενός πυρηνικού αντιδραστήρα ουρανίου. Ο Κουρτσάτοφ επιδίωκε έναν μέχρι πρότινος ανέφικτο στόχο: ήθελε να δείξει πώς να χρησιμοποιεί την πυρηνική ενέργεια στην πράξη.

Ο πόλεμος είναι εμπόδιο.

Χάρη στους σοβιετικούς επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Igor Kurchatov, η χώρα μας πήρε ηγετική θέση στην ανάπτυξη της πυρηνικής ανάπτυξης εκείνη την εποχή: υπήρξαν πολλές επιστημονικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα και το προσωπικό εκπαιδεύτηκε. Όμως το ξέσπασμα του πολέμου σχεδόν κατέστρεψε τα πάντα. Κάθε έρευνα στην πυρηνική φυσική σταμάτησε. Τα ινστιτούτα της Μόσχας και του Λένινγκραντ εκκενώθηκαν και οι ίδιοι οι επιστήμονες αναγκάστηκαν να βοηθήσουν τις ανάγκες του μετώπου. Ο ίδιος ο Kurchatov εργάστηκε για την προστασία των πλοίων από τις νάρκες και ακόμη και για την αποσυναρμολόγηση ναρκών.

Ο ρόλος της νοημοσύνης.

Πολλοί ιστορικοί είναι της άποψης ότι χωρίς πληροφορίες και κατασκόπους στη Δύση, η ατομική βόμβα δεν θα είχε εμφανιστεί στην ΕΣΣΔ σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα. Από το 1939, πληροφορίες για το πυρηνικό ζήτημα συγκεντρώθηκαν από την GRU του Κόκκινου Στρατού και την 1η Διεύθυνση του NKVD. Η πρώτη αναφορά σχεδίων για τη δημιουργία ατομικής βόμβας στην Αγγλία, η οποία στην αρχή του πολέμου ήταν ένας από τους ηγέτες στην πυρηνική έρευνα, ήρθε το 1940. Μεταξύ των επιστημόνων ήταν και το μέλος του ΚΚΕ Φουξ. Για κάποιο διάστημα μετέδιδε πληροφορίες μέσω κατασκόπων, αλλά στη συνέχεια η σύνδεση διακόπηκε.

Ο σοβιετικός αξιωματικός πληροφοριών Semenov εργάστηκε στις ΗΠΑ. Το 1943, ανέφερε ότι η πρώτη πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση είχε πραγματοποιηθεί στο Σικάγο. Είναι περίεργο ότι η σύζυγος του διάσημου γλύπτη Konenkov εργάστηκε επίσης για την ευφυΐα. Ήταν φίλη με τους διάσημους φυσικούς Oppenheimer και Einstein. Με διάφορους τρόπους, οι σοβιετικές αρχές εισήγαγαν τους πράκτορες τους στα αμερικανικά πυρηνικά ερευνητικά κέντρα. Και το 1944, το NKVD δημιούργησε ακόμη και ένα ειδικό τμήμα για τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με τις δυτικές εξελίξεις στο πυρηνικό ζήτημα. Τον Ιανουάριο του 1945, ο Fuchs μετέδωσε μια περιγραφή του σχεδιασμού της πρώτης ατομικής βόμβας.

Έτσι η νοημοσύνη διευκόλυνε και επιτάχυνε σημαντικά το έργο των Σοβιετικών επιστημόνων. Πράγματι, η πρώτη δοκιμή ατομικής βόμβας έγινε το 1949, αν και Αμερικανοί ειδικοί υπέθεσαν ότι αυτό θα συνέβαινε δέκα χρόνια αργότερα

Κούρσα εξοπλισμών.

Παρά την κορύφωση των εχθροπραξιών, τον Σεπτέμβριο του 1942 ο Ιωσήφ Στάλιν υπέγραψε εντολή για την επανέναρξη των εργασιών για το πυρηνικό ζήτημα. Στις 11 Φεβρουαρίου δημιουργήθηκε το Εργαστήριο Νο. 2 και στις 10 Μαρτίου 1943 ο Ιγκόρ Κουρτσάτοφ διορίστηκε επιστημονικός διευθυντής του έργου για τη χρήση της ατομικής ενέργειας. Ο Κουρτσάτοφ έλαβε εξουσίες έκτακτης ανάγκης και υποσχέθηκε κάθε δυνατή υποστήριξη από την κυβέρνηση. Έτσι, ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας δημιουργήθηκε και δοκιμάστηκε στο συντομότερο δυνατό χρόνο. Τότε ο Στάλιν έδωσε δύο χρόνια για να δημιουργήσει την ίδια την ατομική βόμβα, αλλά την άνοιξη του 1948 αυτή η περίοδος έληξε. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να επιδείξουν μια βόμβα, δεν είχαν καν τα απαραίτητα υλικά σχάσης για την παραγωγή μιας. Οι προθεσμίες αναβλήθηκαν, αλλά όχι πολύ - μέχρι την 1η Μαρτίου 1949.

Φυσικά, οι επιστημονικές εξελίξεις του Κουρτσάτοφ και των επιστημόνων από το εργαστήριό του δεν δημοσιεύτηκαν στον ανοιχτό τύπο. Μερικές φορές δεν έλαβαν την κατάλληλη κάλυψη ακόμη και σε κλειστές αναφορές λόγω έλλειψης χρόνου. Οι επιστήμονες εργάστηκαν σκληρά για να συμβαδίσουν με τους δυτικούς ανταγωνιστές τους. Ειδικά μετά τις βόμβες που έριξε ο αμερικανικός στρατός στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι.

Ξεπερνώντας τις δυσκολίες.

Η δημιουργία ενός πυρηνικού εκρηκτικού μηχανισμού απαιτούσε την κατασκευή ενός βιομηχανικού πυρηνικού αντιδραστήρα για την παραγωγή του. Αλλά εδώ προέκυψαν δυσκολίες, επειδή πρέπει να ληφθούν τα απαραίτητα υλικά για τη λειτουργία ενός πυρηνικού αντιδραστήρα - ουράνιο, γραφίτης.

Σημειώστε ότι ακόμη και ένας μικρός αντιδραστήρας απαιτούσε περίπου 36 τόνους ουρανίου, 9 τόνους διοξειδίου του ουρανίου και περίπου 500 τόνους καθαρού γραφίτη. Η έλλειψη γραφίτη επιλύθηκε στα μέσα του 1943. Ο Kurchatov συμμετείχε στην ανάπτυξη ολόκληρης της τεχνολογικής διαδικασίας. Και τον Μάιο του 1944, ιδρύθηκε η παραγωγή γραφίτη στο εργοστάσιο ηλεκτροδίων της Μόσχας. Αλλά η απαιτούμενη ποσότητα ουρανίου δεν ήταν ακόμα διαθέσιμη.

Ένα χρόνο αργότερα, τα ορυχεία στην Τσεχοσλοβακία και την Ανατολική Γερμανία άρχισαν να λειτουργούν ξανά και κοιτάσματα ουρανίου ανακαλύφθηκαν στην Kolyma, στην περιοχή Chita, στην Κεντρική Ασία, στο Καζακστάν, στην Ουκρανία και στον Βόρειο Καύκασο. Μετά από αυτό, άρχισαν να δημιουργούν ατομικές πόλεις. Το πρώτο εμφανίστηκε στα Ουράλια, κοντά στην πόλη Kyshtym. Ο Κουρτσάτοφ επέβλεπε προσωπικά τη φόρτωση ουρανίου στον αντιδραστήρα. Στη συνέχεια χτίστηκαν άλλα τρία εργοστάσια - δύο κοντά στο Sverdlovsk και ένα στην περιοχή Gorky (Arzamas -16).

Εκτόξευση του πρώτου πυρηνικού αντιδραστήρα.

Τελικά, στις αρχές του 1948, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Kurchatov ξεκίνησε την εγκατάσταση ενός πυρηνικού αντιδραστήρα. Ο Igor Vasilyevich βρισκόταν σχεδόν συνεχώς στο χώρο και ανέλαβε την πλήρη ευθύνη για τις αποφάσεις που ελήφθησαν. Πραγματοποίησε προσωπικά όλα τα στάδια της εκτόξευσης του πρώτου βιομηχανικού αντιδραστήρα. Έγιναν αρκετές προσπάθειες. Έτσι, στις 8 Ιουνίου, ξεκίνησε το πείραμα. Όταν ο αντιδραστήρας έφτασε σε ισχύ εκατό κιλοβάτ, ο Kurchatov διέκοψε την αλυσιδωτή αντίδραση επειδή δεν υπήρχε αρκετό ουράνιο για να ολοκληρωθεί η διαδικασία. Ο Κουρτσάτοφ κατάλαβε τον κίνδυνο των πειραμάτων και στις 17 Ιουνίου έγραψε στο επιχειρησιακό περιοδικό:

Σας προειδοποιώ ότι αν διακοπεί η παροχή νερού θα γίνει έκρηξη, οπότε σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να διακοπεί η παροχή νερού... Είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε τη στάθμη του νερού σε δεξαμενές έκτακτης ανάγκης και τη λειτουργία των αντλιοστασίων.

Και μόνο στις 22 Ιουνίου 1948, ο φυσικός πραγματοποίησε μια βιομηχανική εκτόξευση του αντιδραστήρα, φέρνοντάς τον σε πλήρη ισχύ.

Επιτυχής δοκιμή της ατομικής βόμβας.

Μέχρι το 1947, ο Kurchatov κατάφερε να αποκτήσει εργαστηριακό πλουτώνιο-239 - περίπου 20 μικρογραμμάρια. Διαχωρίστηκε από το ουράνιο με χημικές μεθόδους. Μετά από δύο χρόνια, οι επιστήμονες κατάφεραν να συγκεντρώσουν επαρκή ποσότητα. Στις 5 Αυγούστου 1949 στάλθηκε με τρένο στο KB-11. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, οι ειδικοί είχαν ολοκληρώσει τη συναρμολόγηση του εκρηκτικού μηχανισμού. Το πυρηνικό φορτίο που συναρμολογήθηκε τη νύχτα 10-11 Αυγούστου έλαβε τον δείκτη 501 για την ατομική βόμβα RDS-1. Μόλις δεν αποκρυπτογράφησαν αυτή τη συντομογραφία: "ειδικός κινητήρας τζετ", "ο κινητήρας τζετ του Στάλιν", "Η Ρωσία το κάνει η ίδια".

Μετά τα πειράματα, η συσκευή αποσυναρμολογήθηκε και στάλθηκε στο χώρο της δοκιμής. Η δοκιμή του πρώτου σοβιετικού πυρηνικού φορτίου πραγματοποιήθηκε στις 29 Αυγούστου στις Σεμιπαλατίνσκπεδίο εκπαίδευσης. Η βόμβα τοποθετήθηκε σε πύργο ύψους 37,5 μέτρων. Όταν η βόμβα εξερράγη, ο πύργος καταστράφηκε ολοσχερώς, αφήνοντας στη θέση του έναν κρατήρα. Την επόμενη μέρα πήγαμε στο χωράφι για να ελέγξουμε την επίδραση της βόμβας. Οι δεξαμενές στις οποίες δοκιμάστηκε η δύναμη πρόσκρουσης ανατράπηκαν, τα όπλα παραμορφώθηκαν από το κύμα έκρηξης και δέκα οχήματα Pobeda κάηκαν. Σημειώστε ότι η σοβιετική ατομική βόμβα κατασκευάστηκε σε 2 χρόνια 8 μήνες. Χρειάστηκαν οι επιστήμονες των ΗΠΑ ένα μήνα λιγότερο για να το ολοκληρώσουν.

Οι αρχαίοι Ινδοί και οι αρχαίοι Έλληνες επιστήμονες υπέθεσαν ότι η ύλη αποτελείται από τα μικρότερα αδιαίρετα σωματίδια που έγραψαν για αυτό στις πραγματείες τους πολύ πριν από την αρχή της εποχής μας. Τον 5ο αιώνα προ ΧΡΙΣΤΟΥ μι. ο Έλληνας επιστήμονας Λεύκιππος από τη Μίλητο και ο μαθητής του Δημόκριτος διατύπωσαν την έννοια του ατόμου (ελληνικά atomos «αδιαίρετο»). Για πολλούς αιώνες, αυτή η θεωρία παρέμεινε μάλλον φιλοσοφική και μόνο το 1803 ο Άγγλος χημικός John Dalton πρότεινε μια επιστημονική θεωρία του ατόμου, που επιβεβαιώθηκε από πειράματα.

Στα τέλη του 19ου και αρχές του 20ου αιώνα. Αυτή η θεωρία αναπτύχθηκε στα έργα τους από τον Joseph Thomson και στη συνέχεια από τον Ernest Rutherford, που ονομάζεται πατέρας της πυρηνικής φυσικής. Διαπιστώθηκε ότι το άτομο, σε αντίθεση με το όνομά του, δεν είναι ένα αδιαίρετο πεπερασμένο σωματίδιο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως. Το 1911, οι φυσικοί υιοθέτησαν το «πλανητικό» σύστημα του Ράδερφορντ Μπορ, σύμφωνα με το οποίο ένα άτομο αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που περιφέρονται γύρω του. Αργότερα διαπιστώθηκε ότι ο πυρήνας δεν είναι επίσης αδιαίρετος, αποτελείται από θετικά φορτισμένα πρωτόνια και αφόρτιστα νετρόνια, τα οποία, με τη σειρά τους, αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια.

Μόλις οι επιστήμονες έγιναν λίγο πολύ ξεκάθαροι για τη δομή του ατομικού πυρήνα, προσπάθησαν να εκπληρώσουν το μακροχρόνιο όνειρο των αλχημιστών - τη μετατροπή μιας ουσίας σε άλλη. Το 1934, οι Γάλλοι επιστήμονες Frederic και Irene Joliot-Curie, όταν βομβάρδιζαν το αλουμίνιο με σωματίδια άλφα (πυρήνες ατόμου ηλίου), έλαβαν ραδιενεργά άτομα φωσφόρου, τα οποία, με τη σειρά τους, μετατράπηκαν σε σταθερό ισότοπο πυριτίου, στοιχείο βαρύτερο από το αλουμίνιο. Προέκυψε η ιδέα να διεξαχθεί ένα παρόμοιο πείραμα με το βαρύτερο φυσικό στοιχείο, το ουράνιο, που ανακαλύφθηκε το 1789 από τον Martin Klaproth. Αφού ο Henri Becquerel ανακάλυψε τη ραδιενέργεια των αλάτων ουρανίου το 1896, αυτό το στοιχείο ενδιέφερε σοβαρά τους επιστήμονες.

Ε. Ράδερφορντ.

Μανιτάρι μιας πυρηνικής έκρηξης.

Το 1938, οι Γερμανοί χημικοί Otto Hahn και Fritz Strassmann πραγματοποίησαν ένα πείραμα παρόμοιο με το πείραμα Joliot-Curie, ωστόσο, χρησιμοποιώντας ουράνιο αντί για αλουμίνιο, περίμεναν να αποκτήσουν ένα νέο υπερβαρύ στοιχείο. Ωστόσο, το αποτέλεσμα ήταν απροσδόκητο: αντί για υπερβαριά στοιχεία, λήφθηκαν ελαφρά στοιχεία από το μεσαίο τμήμα του περιοδικού πίνακα. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η φυσικός Lise Meitner πρότεινε ότι ο βομβαρδισμός του ουρανίου με νετρόνια οδηγεί στη διάσπαση (σχάση) του πυρήνα του, με αποτέλεσμα τους πυρήνες των ελαφρών στοιχείων και αφήνοντας έναν ορισμένο αριθμό ελεύθερων νετρονίων.

Περαιτέρω έρευνα έδειξε ότι το φυσικό ουράνιο αποτελείται από ένα μείγμα τριών ισοτόπων, το λιγότερο σταθερό από τα οποία είναι το ουράνιο-235. Από καιρό σε καιρό, οι πυρήνες των ατόμων του χωρίζονται αυθόρμητα σε μέρη, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από την απελευθέρωση δύο ή τριών ελεύθερων νετρονίων, τα οποία ορμούν με ταχύτητα περίπου 10 χιλιομέτρων. Οι πυρήνες του πιο συνηθισμένου ισοτόπου-238 στις περισσότερες περιπτώσεις απλώς συλλαμβάνουν αυτά τα νετρόνια, λιγότερο συχνά, το ουράνιο μετατρέπεται σε ποσειδώνιο και στη συνέχεια σε πλουτώνιο-239. Όταν ένα νετρόνιο χτυπά έναν πυρήνα ουρανίου-2 3 5, υφίσταται αμέσως νέα σχάση.

Ήταν προφανές: αν πάρετε ένα αρκετά μεγάλο κομμάτι καθαρού (εμπλουτισμένου) ουρανίου-235, η αντίδραση πυρηνικής σχάσης σε αυτό θα προχωρήσει σαν χιονοστιβάδα αυτή η αντίδραση ονομάστηκε αλυσιδωτή αντίδραση. Κάθε σχάση πυρήνα απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας. Υπολογίστηκε ότι με την πλήρη σχάση 1 κιλού ουρανίου-235, απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας με την καύση 3 χιλιάδων τόνων άνθρακα. Αυτή η κολοσσιαία απελευθέρωση ενέργειας, που απελευθερώθηκε σε λίγες στιγμές, υποτίθεται ότι θα εκδηλωνόταν ως έκρηξη τερατώδους δύναμης, η οποία φυσικά ενδιέφερε αμέσως τα στρατιωτικά τμήματα.

Το ζευγάρι Joliot-Curie. δεκαετία του 1940

L. Meitner και O. Hahn. 1925

Πριν από το ξέσπασμα του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, στη Γερμανία και σε ορισμένες άλλες χώρες πραγματοποιήθηκαν εργασίες υψηλής διαβάθμισης για τη δημιουργία πυρηνικών όπλων. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η έρευνα που αναφέρεται ως «Σχέδιο Μανχάταν» ξεκίνησε το 1941 και ένα χρόνο αργότερα ιδρύθηκε το μεγαλύτερο ερευνητικό εργαστήριο στον κόσμο στο Λος Άλαμος. Διοικητικά, το έργο υπαγόταν στην επιστημονική ηγεσία του General Groves από τον καθηγητή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Robert Oppenheimer. Στο έργο συμμετείχαν οι μεγαλύτερες αρχές στον τομέα της φυσικής και της χημείας, συμπεριλαμβανομένων 13 βραβευθέντων με βραβείο Νόμπελ: Enrico Fermi, James Frank, Niels Bohr, Ernest Lawrence και άλλοι.

Το κύριο καθήκον ήταν να αποκτηθεί επαρκής ποσότητα ουρανίου-235. Διαπιστώθηκε ότι το πλουτώνιο-2 39 θα μπορούσε επίσης να χρησιμεύσει ως γόμωση για μια βόμβα, έτσι η εργασία διεξήχθη σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Η συσσώρευση του ουρανίου-235 επρόκειτο να πραγματοποιηθεί με τον διαχωρισμό του από τον κύριο όγκο του φυσικού ουρανίου και το πλουτώνιο μπορούσε να ληφθεί μόνο ως αποτέλεσμα μιας ελεγχόμενης πυρηνικής αντίδρασης όταν το ουράνιο-238 ακτινοβολήθηκε με νετρόνια. Ο εμπλουτισμός φυσικού ουρανίου πραγματοποιήθηκε στα εργοστάσια του Westinghouse και για την παραγωγή πλουτωνίου ήταν απαραίτητη η κατασκευή πυρηνικού αντιδραστήρα.

Ήταν στον αντιδραστήρα που έλαβε χώρα η διαδικασία ακτινοβόλησης ράβδων ουρανίου με νετρόνια, ως αποτέλεσμα της οποίας μέρος του ουρανίου-238 έπρεπε να μετατραπεί σε πλουτώνιο. Οι πηγές νετρονίων σε αυτή την περίπτωση ήταν σχάσιμα άτομα ουρανίου-235, αλλά η σύλληψη νετρονίων από το ουράνιο-238 εμπόδισε την έναρξη μιας αλυσιδωτής αντίδρασης. Το πρόβλημα λύθηκε με την ανακάλυψη του Enrico Fermi, ο οποίος ανακάλυψε ότι τα νετρόνια που επιβραδύνονται σε ταχύτητα 22 ms προκαλούν μια αλυσιδωτή αντίδραση του ουρανίου-235, αλλά δεν συλλαμβάνονται από το ουράνιο-238. Ως συντονιστής, ο Fermi πρότεινε ένα στρώμα 40 εκατοστών από γραφίτη ή βαρύ νερό, το οποίο περιέχει το ισότοπο υδρογόνου δευτερίου.

R. Oppenheimer και τον υποστράτηγο L. Groves. 1945

Calutron στο Oak Ridge.

Ένας πειραματικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε το 1942 κάτω από τις εξέδρες του σταδίου του Σικάγο. Στις 2 Δεκεμβρίου πραγματοποιήθηκε η επιτυχημένη πειραματική του εκτόξευση. Ένα χρόνο αργότερα, ένα νέο εργοστάσιο εμπλουτισμού κατασκευάστηκε στην πόλη Oak Ridge και τέθηκε σε λειτουργία ένας αντιδραστήρας για τη βιομηχανική παραγωγή πλουτωνίου, καθώς και μια συσκευή calutron για τον ηλεκτρομαγνητικό διαχωρισμό των ισοτόπων ουρανίου. Το συνολικό κόστος του έργου ήταν περίπου 2 δισεκατομμύρια δολάρια. Εν τω μεταξύ, στο Los Alamos, οι εργασίες ήταν σε εξέλιξη απευθείας για το σχεδιασμό της βόμβας και τις μεθόδους για την έκρηξη της γόμωσης.

Στις 16 Ιουνίου 1945, κοντά στην πόλη Alamogordo στο Νέο Μεξικό, κατά τη διάρκεια δοκιμών με την κωδική ονομασία Trinity, πυροδοτήθηκε η πρώτη πυρηνική συσκευή στον κόσμο με γόμωση πλουτωνίου και ένα εκρηκτικό (χρησιμοποιώντας χημικό εκρηκτικό για την έκρηξη) κύκλωμα έκρηξης. Η ισχύς της έκρηξης ισοδυναμούσε με έκρηξη 20 κιλοτόνων TNT.

Το επόμενο βήμα ήταν η πολεμική χρήση πυρηνικών όπλων κατά της Ιαπωνίας, η οποία, μετά την παράδοση της Γερμανίας, συνέχισε μόνη της τον πόλεμο κατά των Ηνωμένων Πολιτειών και των συμμάχων της. Στις 6 Αυγούστου, ένα βομβαρδιστικό B-29 Enola Gay, υπό τον έλεγχο του συνταγματάρχη Tibbetts, έριξε μια βόμβα Little Boy στη Χιροσίμα με γόμωση ουρανίου και ένα πυροβόλο (χρησιμοποιώντας τη σύνδεση δύο μπλοκ για τη δημιουργία μιας κρίσιμης μάζας) σχέδιο έκρηξης. Η βόμβα κατέβηκε με αλεξίπτωτο και εξερράγη σε υψόμετρο 600 μέτρων από το έδαφος. Στις 9 Αυγούστου, το Major Sweeney's Box Car έριξε τη βόμβα πλουτωνίου Fat Man στο Ναγκασάκι. Οι συνέπειες των εκρήξεων ήταν τρομερές. Και οι δύο πόλεις καταστράφηκαν σχεδόν ολοκληρωτικά, περισσότεροι από 200 χιλιάδες άνθρωποι πέθαναν στη Χιροσίμα, περίπου 80 χιλιάδες στο Ναγκασάκι Αργότερα, ένας από τους πιλότους παραδέχτηκε ότι σε εκείνο το δευτερόλεπτο είδαν το χειρότερο πράγμα που μπορεί να δει ένας άνθρωπος. Ανίκανη να αντισταθεί στα νέα όπλα, η ιαπωνική κυβέρνηση συνθηκολόγησε.

Η Χιροσίμα μετά τον ατομικό βομβαρδισμό.

Η έκρηξη της ατομικής βόμβας έβαλε τέλος στον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, αλλά ουσιαστικά ξεκίνησε ένας νέος Ψυχρός Πόλεμος, συνοδευόμενος από έναν άκρατο αγώνα πυρηνικών εξοπλισμών. Οι Σοβιετικοί επιστήμονες έπρεπε να προφτάσουν τους Αμερικανούς. Το 1943 δημιουργήθηκε το μυστικό «εργαστήριο Νο. 2», με επικεφαλής τον διάσημο φυσικό Igor Vasilyevich Kurchatov. Αργότερα το εργαστήριο μετατράπηκε σε Ινστιτούτο Ατομικής Ενέργειας. Τον Δεκέμβριο του 1946, πραγματοποιήθηκε η πρώτη αλυσιδωτή αντίδραση στον πειραματικό πυρηνικό αντιδραστήρα ουρανίου-γραφίτη F1. Δύο χρόνια αργότερα, η πρώτη μονάδα πλουτωνίου με αρκετούς βιομηχανικούς αντιδραστήρες κατασκευάστηκε στη Σοβιετική Ένωση και τον Αύγουστο του 1949, η πρώτη σοβιετική ατομική βόμβα με γόμωση πλουτωνίου, RDS-1, με απόδοση 22 κιλοτόνων, δοκιμάστηκε στο Σεμιπαλατίνσκ. τοποθεσία δοκιμής.

Τον Νοέμβριο του 1952, στην ατόλη Enewetak στον Ειρηνικό Ωκεανό, οι Ηνωμένες Πολιτείες πυροδότησαν το πρώτο θερμοπυρηνικό φορτίο, η καταστροφική δύναμη του οποίου προέκυψε από την ενέργεια που απελευθερώθηκε κατά την πυρηνική σύντηξη ελαφρών στοιχείων σε βαρύτερα. Εννέα μήνες αργότερα, στο χώρο δοκιμών Semipalatinsk, Σοβιετικοί επιστήμονες δοκίμασαν τη θερμοπυρηνική βόμβα RDS-6, ή υδρογόνο, απόδοσης 400 κιλοτόνων, που αναπτύχθηκε από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τους Andrei Dmitrievich Sakharov και Yuli Borisovich Khariton. Τον Οκτώβριο του 1961, η Tsar Bomba των 50 μεγατόνων, η πιο ισχυρή βόμβα υδρογόνου που δοκιμάστηκε ποτέ, πυροδοτήθηκε στο σημείο δοκιμών του αρχιπελάγους Novaya Zemlya.

I. V. Kurchatov.

Στα τέλη της δεκαετίας του 2000, οι Ηνωμένες Πολιτείες διέθεταν περίπου 5.000 και η Ρωσία 2.800 πυρηνικά όπλα σε αναπτυγμένα οχήματα στρατηγικής παράδοσης, καθώς και σημαντικό αριθμό τακτικών πυρηνικών όπλων. Αυτή η προσφορά είναι αρκετή για να καταστρέψει ολόκληρο τον πλανήτη πολλές φορές. Μόνο μια θερμοπυρηνική βόμβα μέσης ισχύος (περίπου 25 μεγατόνων) ισούται με 1.500 Χιροσίμα.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, πραγματοποιήθηκε έρευνα για τη δημιουργία ενός όπλου νετρονίων, ενός τύπου πυρηνικής βόμβας χαμηλής απόδοσης. Μια βόμβα νετρονίων διαφέρει από μια συμβατική πυρηνική βόμβα στο ότι αυξάνει τεχνητά το μέρος της ενέργειας έκρηξης που απελευθερώνεται με τη μορφή ακτινοβολίας νετρονίων. Η ακτινοβολία αυτή επηρεάζει το προσωπικό του εχθρού, επηρεάζει τα όπλα του και δημιουργεί ραδιενεργό μόλυνση της περιοχής, ενώ η πρόσκρουση του κρουστικού κύματος και της ελαφριάς ακτινοβολίας είναι περιορισμένη. Ωστόσο, ούτε ένας στρατός στον κόσμο δεν έχει υιοθετήσει ποτέ φορτία νετρονίων.

Αν και η χρήση της ατομικής ενέργειας έχει φέρει τον κόσμο στο χείλος της καταστροφής, έχει επίσης μια ειρηνική πτυχή, αν και είναι εξαιρετικά επικίνδυνη όταν ξεφεύγει από τον έλεγχο, αυτό φάνηκε ξεκάθαρα από τα ατυχήματα στους πυρηνικούς σταθμούς του Τσερνομπίλ και της Φουκουσίμα . Ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στον κόσμο με ισχύ μόνο 5 MW ξεκίνησε στις 27 Ιουνίου 1954 στο χωριό Obninskoye, στην περιοχή Kaluga (τώρα η πόλη Obninsk). Σήμερα λειτουργούν πάνω από 400 πυρηνικοί σταθμοί στον κόσμο, εκ των οποίων οι 10 στη Ρωσία. Παράγουν περίπου το 17% του συνόλου της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας, και αυτό το ποσοστό είναι πιθανό να αυξηθεί. Επί του παρόντος, ο κόσμος δεν μπορεί να κάνει χωρίς τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας, αλλά θα ήθελα να πιστεύω ότι στο μέλλον η ανθρωπότητα θα βρει μια ασφαλέστερη πηγή ενέργειας.

Πίνακας ελέγχου ενός πυρηνικού σταθμού στο Obninsk.

Το Τσερνόμπιλ μετά την καταστροφή.