¿Cuándo apareció la primera bomba atómica? Padre de la bomba atómica soviética

El mundo del átomo es tan fantástico que comprenderlo requiere una ruptura radical con los conceptos habituales de espacio y tiempo. Los átomos son tan pequeños que si una gota de agua pudiera ampliarse hasta el tamaño de la Tierra, cada átomo de esa gota sería más pequeño que una naranja. De hecho, una gota de agua consta de 6 billones de billones (60000000000000000000000) de átomos de hidrógeno y oxígeno. Y, sin embargo, a pesar de su tamaño microscópico, el átomo tiene una estructura algo similar a la estructura de nuestro sistema solar. En su incomprensiblemente pequeño centro, cuyo radio es inferior a una billonésima de centímetro, se encuentra un "sol" relativamente enorme: el núcleo de un átomo.

Pequeños “planetas” (electrones) giran alrededor de este “sol” atómico. El núcleo consta de dos componentes básicos del Universo: protones y neutrones (tienen un nombre unificador: nucleones). Un electrón y un protón son partículas cargadas y la cantidad de carga en cada una de ellas es exactamente la misma, pero las cargas difieren en signo: el protón siempre tiene carga positiva y el electrón, negativa. El neutrón no lleva carga eléctrica y, como resultado, tiene una permeabilidad muy alta.

En la escala atómica de medidas, la masa de un protón y un neutrón se toma como unidad. Por tanto, el peso atómico de cualquier elemento químico depende del número de protones y neutrones contenidos en su núcleo. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, con un núcleo formado por un solo protón, tiene una masa atómica de 1. Un átomo de helio, con un núcleo de dos protones y dos neutrones, tiene una masa atómica de 4.

Los núcleos de átomos de un mismo elemento contienen siempre el mismo número de protones, pero el número de neutrones puede variar. Los átomos que tienen núcleos con el mismo número de protones, pero difieren en el número de neutrones y son variedades del mismo elemento se llaman isótopos. Para distinguirlos entre sí, al símbolo del elemento se le asigna un número igual a la suma de todas las partículas en el núcleo de un isótopo determinado.

Puede surgir la pregunta: ¿por qué el núcleo de un átomo no se desintegra? Después de todo, los protones que contiene son partículas cargadas eléctricamente con la misma carga, que deben repelerse entre sí con gran fuerza. Esto se explica por el hecho de que dentro del núcleo también existen las llamadas fuerzas intranucleares que atraen las partículas nucleares entre sí. Estas fuerzas compensan las fuerzas repulsivas de los protones e impiden que el núcleo se separe espontáneamente.

Las fuerzas intranucleares son muy fuertes, pero actúan sólo a distancias muy cercanas. Por tanto, los núcleos de elementos pesados, formados por cientos de nucleones, resultan inestables. Las partículas del núcleo aquí están en movimiento continuo (dentro del volumen del núcleo), y si les agregas una cantidad adicional de energía, pueden superar las fuerzas internas: el núcleo se dividirá en partes. La cantidad de este exceso de energía se llama energía de excitación. Entre los isótopos de elementos pesados, hay aquellos que parecen estar al borde de la autodesintegración. Basta con un pequeño “empujón”, por ejemplo, que un simple neutrón golpee el núcleo (y ni siquiera tiene que acelerar a gran velocidad) para que se produzca la reacción de fisión nuclear. Más tarde se supo que algunos de estos isótopos “fisibles” se producían artificialmente. En la naturaleza, sólo existe un isótopo de este tipo: el uranio-235.

Urano fue descubierto en 1783 por Klaproth, quien lo aisló del alquitrán de uranio y le puso el nombre del planeta Urano recientemente descubierto. Como resultó más tarde, en realidad no se trataba de uranio en sí, sino de su óxido. Se obtuvo uranio puro, un metal de color blanco plateado.
sólo en 1842 Peligo. El nuevo elemento no tenía propiedades destacables y no llamó la atención hasta 1896, cuando Becquerel descubrió el fenómeno de la radiactividad en las sales de uranio. Después de esto, el uranio se convirtió en objeto de investigación y experimentación científica, pero todavía no tenía ningún uso práctico.

Cuando, en el primer tercio del siglo XX, los físicos comprendieron más o menos la estructura del núcleo atómico, lo primero que intentaron fue hacer realidad el antiguo sueño de los alquimistas: intentar transformar un elemento químico en otro. En 1934, los investigadores franceses, los cónyuges Frederic e Irene Joliot-Curie, informaron a la Academia de Ciencias de Francia sobre la siguiente experiencia: al bombardear placas de aluminio con partículas alfa (núcleos de un átomo de helio), los átomos de aluminio se convirtieron en átomos de fósforo, pero no los ordinarios, sino los radiactivos, que a su vez se convirtieron en un isótopo estable de silicio. Así, un átomo de aluminio, tras añadir un protón y dos neutrones, se convirtió en un átomo de silicio más pesado.

Esta experiencia sugirió que si "bombardeas" los núcleos del elemento más pesado existente en la naturaleza, el uranio, con neutrones, puedes obtener un elemento que no existe en condiciones naturales. En 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann repitieron en términos generales la experiencia de los cónyuges Joliot-Curie, utilizando uranio en lugar de aluminio. Los resultados del experimento no fueron en absoluto los que esperaban: en lugar de un nuevo elemento superpesado con un número másico mayor que el del uranio, Hahn y Strassmann recibieron elementos ligeros de la parte media de la tabla periódica: bario, criptón, bromo y algunos otros. Los propios experimentadores no pudieron explicar el fenómeno observado. Recién al año siguiente, la física Lise Meitner, a quien Hahn informó de sus dificultades, encontró la explicación correcta para el fenómeno observado, sugiriendo que cuando el uranio es bombardeado con neutrones, su núcleo se divide (fisiones). En este caso, se deberían haber formado núcleos de elementos más ligeros (de ahí provienen el bario, el criptón y otras sustancias), y también se deberían haber liberado 2-3 neutrones libres. Investigaciones adicionales permitieron aclarar en detalle el panorama de lo que estaba sucediendo.

El uranio natural consiste en una mezcla de tres isótopos con masas 238, 234 y 235. La principal cantidad de uranio es el isótopo 238, cuyo núcleo incluye 92 protones y 146 neutrones. El uranio-235 es sólo 1/140 del uranio natural (0,7% (tiene 92 protones y 143 neutrones en su núcleo), y el uranio-234 (92 protones, 142 neutrones) es sólo 1/17500 de la masa total de uranio ( 0, 006%. El menos estable de estos isótopos es el uranio-235.

De vez en cuando, los núcleos de sus átomos se dividen espontáneamente en partes, como resultado de lo cual se forman elementos más ligeros de la tabla periódica. El proceso va acompañado de la liberación de dos o tres neutrones libres, que corren a una velocidad enorme, unos 10 mil km/s (se les llama neutrones rápidos). Estos neutrones pueden chocar contra otros núcleos de uranio y provocar reacciones nucleares. Cada isótopo se comporta de manera diferente en este caso. En la mayoría de los casos, los núcleos de uranio-238 simplemente capturan estos neutrones sin más transformaciones. Pero en aproximadamente uno de cada cinco casos, cuando un neutrón rápido choca con el núcleo del isótopo-238, se produce una curiosa reacción nuclear: uno de los neutrones del uranio-238 emite un electrón, convirtiéndose en un protón, es decir, el El isótopo de uranio se convierte en un
elemento pesado: neptunio-239 (93 protones + 146 neutrones). Pero el neptunio es inestable: después de unos minutos, uno de sus neutrones emite un electrón y se convierte en un protón, después de lo cual el isótopo del neptunio se convierte en el siguiente elemento de la tabla periódica: el plutonio-239 (94 protones + 145 neutrones). Si un neutrón golpea el núcleo del inestable uranio-235, se produce inmediatamente la fisión: los átomos se desintegran con la emisión de dos o tres neutrones. Está claro que en el uranio natural, la mayoría de cuyos átomos pertenecen al isótopo 238, esta reacción no tiene consecuencias visibles: todos los neutrones libres eventualmente serán absorbidos por este isótopo.

Bueno, ¿qué pasaría si imaginamos un trozo de uranio bastante masivo compuesto enteramente por el isótopo 235?

Aquí el proceso será diferente: los neutrones liberados durante la fisión de varios núcleos, a su vez, al golpear los núcleos vecinos, provocan su fisión. Como resultado, se libera una nueva porción de neutrones, que divide los núcleos siguientes. En condiciones favorables, esta reacción se produce como una avalancha y se denomina reacción en cadena. Para empezar, unas pocas partículas de bombardeo pueden ser suficientes.

De hecho, dejemos que el uranio-235 sea bombardeado con sólo 100 neutrones. Separarán 100 núcleos de uranio. En este caso se liberarán 250 nuevos neutrones de segunda generación (una media de 2,5 por fisión). Los neutrones de segunda generación producirán 250 fisiones, que liberarán 625 neutrones. En la próxima generación será 1562, luego 3906, luego 9670, etc. El número de divisiones aumentará indefinidamente si no se detiene el proceso.

Sin embargo, en realidad sólo una pequeña fracción de neutrones llega al núcleo de los átomos. El resto, corriendo rápidamente entre ellos, es arrastrado al espacio circundante. Una reacción en cadena autosostenida sólo puede ocurrir en una cantidad suficientemente grande de uranio-235, que se dice que tiene una masa crítica. (Esta masa en condiciones normales es de 50 kg.) Es importante señalar que la fisión de cada núcleo va acompañada de la liberación de una enorme cantidad de energía, que resulta ser aproximadamente 300 millones de veces mayor que la energía gastada en la fisión. ! (Se estima que la fisión completa de 1 kg de uranio-235 libera la misma cantidad de calor que la combustión de 3.000 toneladas de carbón).

Esta colosal explosión de energía, liberada en cuestión de momentos, se manifiesta como una explosión de fuerza monstruosa y subyace a la acción de las armas nucleares. Pero para que esta arma se convierta en realidad, es necesario que la carga no consista en uranio natural, sino en un isótopo raro: el 235 (este uranio se llama enriquecido). Más tarde se descubrió que el plutonio puro también es un material fisionable y podría usarse en una carga atómica en lugar del uranio-235.

Todos estos importantes descubrimientos se realizaron en vísperas de la Segunda Guerra Mundial. Pronto, en Alemania y otros países comenzaron los trabajos secretos para crear una bomba atómica. En Estados Unidos, este problema se abordó en 1941. Todo el complejo de obras recibió el nombre de “Proyecto Manhattan”.

La gestión administrativa del proyecto estuvo a cargo del General Groves y la gestión científica estuvo a cargo del profesor Robert Oppenheimer de la Universidad de California. Ambos eran muy conscientes de la enorme complejidad de la tarea que les esperaba. Por lo tanto, la primera preocupación de Oppenheimer fue reclutar un equipo científico altamente inteligente. En Estados Unidos en aquella época había muchos físicos que emigraron de la Alemania nazi. No fue fácil atraerlos para que crearan armas dirigidas contra su antigua patria. Oppenheimer habló personalmente con todos, utilizando todo el poder de su encanto. Pronto logró reunir a un pequeño grupo de teóricos, a quienes en broma llamó "luminarias". Y, de hecho, incluía a los más grandes especialistas de la época en el campo de la física y la química. (Entre ellos se encuentran 13 premios Nobel, entre ellos Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Además de ellos, había muchos otros especialistas de diversos perfiles.

El gobierno de Estados Unidos no escatimó en gastos y el trabajo adquirió gran escala desde el principio. En 1942 se fundó en Los Álamos el laboratorio de investigación más grande del mundo. La población de esta ciudad científica pronto llegó a 9 mil personas. En términos de la composición de los científicos, el alcance de los experimentos científicos y el número de especialistas y trabajadores involucrados en el trabajo, el Laboratorio de Los Álamos no tuvo igual en la historia mundial. El Proyecto Manhattan tenía su propia policía, contrainteligencia, sistema de comunicaciones, almacenes, aldeas, fábricas, laboratorios y su propio presupuesto colosal.

El objetivo principal del proyecto era obtener suficiente material fisionable para poder crear varias bombas atómicas. Además del uranio-235, la carga de la bomba, como ya se mencionó, podría ser el elemento artificial plutonio-239, es decir, la bomba podría ser uranio o plutonio.

Arboledas Y oppenheimer Estuvo de acuerdo en que se debe trabajar simultáneamente en dos direcciones, ya que es imposible decidir de antemano cuál de ellas será más prometedora. Ambos métodos eran fundamentalmente diferentes entre sí: la acumulación de uranio-235 debía llevarse a cabo separándolo de la mayor parte del uranio natural, y el plutonio solo podía obtenerse como resultado de una reacción nuclear controlada cuando se irradiaba uranio-238. con neutrones. Ambos caminos parecían inusualmente difíciles y no prometían soluciones fáciles.

De hecho, ¿cómo se pueden separar dos isótopos que difieren sólo ligeramente en peso y comportarse químicamente exactamente de la misma manera? Ni la ciencia ni la tecnología se han enfrentado jamás a un problema semejante. La producción de plutonio también parecía al principio muy problemática. Antes de esto, toda la experiencia de las transformaciones nucleares se reducía a unos pocos experimentos de laboratorio. Ahora era necesario dominar la producción de kilogramos de plutonio a escala industrial, desarrollar y crear una instalación especial para ello: un reactor nuclear, y aprender a controlar el curso de la reacción nuclear.

Tanto allí como aquí hubo que resolver toda una serie de problemas complejos. Por tanto, el Proyecto Manhattan constaba de varios subproyectos, encabezados por destacados científicos. El propio Oppenheimer era el jefe del Laboratorio Científico de Los Alamos. Lawrence estaba a cargo del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California. Fermi realizó una investigación en la Universidad de Chicago para crear un reactor nuclear.

Al principio, el problema más importante fue la obtención de uranio. Antes de la guerra, este metal prácticamente no tenía uso. Ahora que se necesitaba inmediatamente en grandes cantidades, resultó que no existía ningún método industrial para producirlo.

La empresa Westinghouse retomó su desarrollo y rápidamente logró el éxito. Después de purificar la resina de uranio (el uranio se presenta en la naturaleza en esta forma) y obtener óxido de uranio, se convirtió en tetrafluoruro (UF4), del cual se separó el uranio metálico mediante electrólisis. Si a finales de 1941 los científicos estadounidenses sólo disponían de unos pocos gramos de uranio metálico, ya en noviembre de 1942 su producción industrial en las fábricas de Westinghouse alcanzó las 6.000 libras mensuales.

Al mismo tiempo, se estaba trabajando en la creación de un reactor nuclear. En realidad, el proceso de producción de plutonio se reducía a irradiar barras de uranio con neutrones, como resultado de lo cual parte del uranio-238 se convertía en plutonio. Las fuentes de neutrones en este caso podrían ser átomos fisibles de uranio-235, dispersos en cantidades suficientes entre los átomos de uranio-238. Pero para mantener la producción constante de neutrones, tuvo que comenzar una reacción en cadena de fisión de átomos de uranio-235. Mientras tanto, como ya se mencionó, por cada átomo de uranio-235 había 140 átomos de uranio-238. Está claro que los neutrones que se dispersaban en todas direcciones tenían una probabilidad mucho mayor de encontrarse con ellos en su camino. Es decir, una gran cantidad de neutrones liberados fueron absorbidos por el isótopo principal sin ningún beneficio. Evidentemente, en tales condiciones no podría tener lugar una reacción en cadena. ¿Cómo ser?

Al principio parecía que sin la separación de dos isótopos el funcionamiento del reactor era generalmente imposible, pero pronto se estableció una circunstancia importante: resultó que el uranio-235 y el uranio-238 eran susceptibles a neutrones de diferentes energías. El núcleo de un átomo de uranio-235 puede ser dividido por un neutrón de energía relativamente baja, que tiene una velocidad de aproximadamente 22 m/s. Estos neutrones lentos no son capturados por los núcleos de uranio-238; para ello deben tener una velocidad del orden de cientos de miles de metros por segundo. En otras palabras, el uranio-238 es incapaz de impedir el inicio y el progreso de una reacción en cadena en el uranio-235 provocada por la reducción de la velocidad de los neutrones a velocidades extremadamente bajas, no más de 22 m/s. Este fenómeno fue descubierto por el físico italiano Fermi, que vivió en Estados Unidos desde 1938 y dirigió aquí los trabajos para crear el primer reactor. Fermi decidió utilizar grafito como moderador de neutrones. Según sus cálculos, los neutrones emitidos por el uranio-235, al atravesar una capa de grafito de 40 cm, deberían haber reducido su velocidad a 22 m/s y haber iniciado una reacción en cadena autosostenida en el uranio-235.

Otro moderador podría ser el agua llamada “pesada”. Dado que los átomos de hidrógeno incluidos en él son muy similares en tamaño y masa a los neutrones, lo mejor sería frenarlos. (Con los neutrones rápidos ocurre aproximadamente lo mismo que con las bolas: si una bola pequeña golpea una grande, retrocede, casi sin perder velocidad, pero cuando se encuentra con una bola pequeña, le transfiere una parte importante de su energía. - al igual que un neutrón en una colisión elástica rebota en un núcleo pesado, desacelerando solo ligeramente, y cuando choca con los núcleos de los átomos de hidrógeno, pierde muy rápidamente toda su energía). Sin embargo, el agua ordinaria no es adecuada para desacelerar, ya que su hidrógeno tiende a absorber neutrones. Por eso conviene utilizar para este fin el deuterio, que forma parte del agua “pesada”.

A principios de 1942, bajo el liderazgo de Fermi, comenzó la construcción del primer reactor nuclear de la historia en el área de la cancha de tenis debajo de las gradas occidentales del estadio de Chicago. Los científicos realizaron todo el trabajo ellos mismos. La reacción se puede controlar de la única manera: ajustando el número de neutrones que participan en la reacción en cadena. Fermi pretendía lograrlo utilizando varillas hechas de sustancias como el boro y el cadmio, que absorben fuertemente los neutrones. El moderador fueron ladrillos de grafito, con los que los físicos construyeron columnas de 3 m de alto y 1,2 m de ancho, entre las cuales colocaron bloques rectangulares con óxido de uranio. Toda la estructura requirió alrededor de 46 toneladas de óxido de uranio y 385 toneladas de grafito. Para ralentizar la reacción, se introdujeron en el reactor barras de cadmio y boro.

Si esto no fuera suficiente, entonces, para asegurarse, dos científicos estaban en una plataforma ubicada encima del reactor con cubos llenos de una solución de sales de cadmio; se suponía que debían verterlos en el reactor si la reacción se salía de control. Afortunadamente esto no fue necesario. El 2 de diciembre de 1942, Fermi ordenó que se extendieran todas las barras de control y comenzó el experimento. Después de cuatro minutos, los contadores de neutrones empezaron a hacer clic cada vez más fuerte. Con cada minuto la intensidad del flujo de neutrones aumentaba. Esto indicó que se estaba produciendo una reacción en cadena en el reactor. Duró 28 minutos. Entonces Fermi dio la señal y las varillas bajadas detuvieron el proceso. Así, por primera vez, el hombre liberó la energía del núcleo atómico y demostró que podía controlarlo a voluntad. Ahora ya no había ninguna duda de que las armas nucleares eran una realidad.

En 1943, el reactor Fermi fue desmantelado y transportado al Laboratorio Nacional de Aragón (a 50 km de Chicago). Pronto se construyó aquí otro reactor nuclear, utilizando agua pesada como moderador. Consistía en un tanque cilíndrico de aluminio que contenía 6,5 ​​toneladas de agua pesada, en el que se sumergían verticalmente 120 barras de uranio metálico, encerradas en una carcasa de aluminio. Las siete barras de control estaban hechas de cadmio. Alrededor del tanque había un reflector de grafito y luego una pantalla de aleaciones de plomo y cadmio. Toda la estructura estaba encerrada en una capa de hormigón con un espesor de pared de aproximadamente 2,5 m.

Los experimentos en estos reactores piloto confirmaron la posibilidad de producción industrial de plutonio.

El principal centro del Proyecto Manhattan pronto se convirtió en la ciudad de Oak Ridge, en el valle del río Tennessee, cuya población creció hasta 79 mil personas en pocos meses. Aquí se construyó en poco tiempo la primera planta de producción de uranio enriquecido de la historia. En 1943 se inauguró aquí un reactor industrial que producía plutonio. En febrero de 1944 se extraían diariamente unos 300 kg de uranio, de cuya superficie se obtenía plutonio mediante separación química. (Para hacer esto, primero se disolvió el plutonio y luego se precipitó). Luego, el uranio purificado se devolvió al reactor. Ese mismo año, comenzó la construcción de la enorme planta de Hanford en el desierto árido y desolado de la orilla sur del río Columbia. Aquí se encontraban tres potentes reactores nucleares que producían varios cientos de gramos de plutonio cada día.

Paralelamente, estaban en pleno desarrollo las investigaciones para desarrollar un proceso industrial de enriquecimiento de uranio.

Después de considerar varias opciones, Groves y Oppenheimer decidieron centrar sus esfuerzos en dos métodos: la difusión gaseosa y la electromagnética.

El método de difusión de gases se basó en un principio conocido como ley de Graham (fue formulada por primera vez en 1829 por el químico escocés Thomas Graham y desarrollada en 1896 por el físico inglés Reilly). Según esta ley, si dos gases, uno de los cuales es más ligero que el otro, pasan a través de un filtro con agujeros insignificantemente pequeños, entonces pasará a través de él un poco más de gas ligero que de pesado. En noviembre de 1942, Urey y Dunning de la Universidad de Columbia crearon un método de difusión gaseosa para separar isótopos de uranio basado en el método de Reilly.

Como el uranio natural es un sólido, primero se convirtió en fluoruro de uranio (UF6). Luego, este gas se hizo pasar a través de orificios microscópicos, del orden de milésimas de milímetro, en la partición del filtro.

Como la diferencia en los pesos molares de los gases era muy pequeña, detrás de la partición el contenido de uranio-235 aumentó sólo 1,0002 veces.

Para aumentar aún más la cantidad de uranio-235, la mezcla resultante se pasa nuevamente a través de una partición y la cantidad de uranio se aumenta nuevamente en 1,0002 veces. Así, para aumentar el contenido de uranio-235 al 99%, fue necesario pasar el gas a través de 4.000 filtros. Esto tuvo lugar en una enorme planta de difusión gaseosa en Oak Ridge.

En 1940, bajo el liderazgo de Ernest Lawrence, se iniciaron investigaciones sobre la separación de isótopos de uranio mediante el método electromagnético en la Universidad de California. Era necesario encontrar procesos físicos que permitieran separar los isótopos mediante la diferencia de sus masas. Lawrence intentó separar isótopos utilizando el principio de un espectrógrafo de masas, un instrumento utilizado para determinar las masas de los átomos.

El principio de su funcionamiento era el siguiente: los átomos preionizados eran acelerados por un campo eléctrico y luego pasaban a través de un campo magnético, en el que describían círculos ubicados en un plano perpendicular a la dirección del campo. Dado que los radios de estas trayectorias eran proporcionales a la masa, los iones ligeros terminaban en círculos de radios más pequeños que los pesados. Si se colocaran trampas a lo largo del camino de los átomos, de esta manera se podrían recolectar diferentes isótopos por separado.

Ese fue el método. En condiciones de laboratorio dio buenos resultados. Pero construir una instalación donde se pudiera llevar a cabo la separación de isótopos a escala industrial resultó extremadamente difícil. Sin embargo, Lawrence finalmente logró superar todas las dificultades. El resultado de sus esfuerzos fue la aparición de Calutron, que se instaló en una planta gigante en Oak Ridge.

Esta planta electromagnética fue construida en 1943 y resultó ser quizás la creación más cara del Proyecto Manhattan. El método de Lawrence requirió una gran cantidad de dispositivos complejos, aún no desarrollados, que involucraban alto voltaje, alto vacío y fuertes campos magnéticos. La magnitud de los costos resultó ser enorme. Calutron tenía un electroimán gigante, cuya longitud alcanzaba los 75 my pesaba alrededor de 4.000 toneladas.

Para los devanados de este electroimán se utilizaron varios miles de toneladas de alambre de plata.

Toda la obra (sin contar el coste de 300 millones de dólares en plata, que el Tesoro estatal proporcionó sólo temporalmente) costó 400 millones de dólares. Sólo por la electricidad consumida por Calutron, el Ministerio de Defensa pagó 10 millones. Gran parte del equipo de la planta de Oak Ridge era superior en escala y precisión a cualquier cosa que se hubiera desarrollado jamás en este campo de la tecnología.

Pero todos estos costos no fueron en vano. Después de gastar en total unos 2 mil millones de dólares, los científicos estadounidenses crearon en 1944 una tecnología única para el enriquecimiento de uranio y la producción de plutonio. Mientras tanto, en el laboratorio de Los Álamos trabajaban en el diseño de la propia bomba. El principio de su funcionamiento estuvo claro en términos generales durante mucho tiempo: la sustancia fisible (plutonio o uranio-235) tenía que ser transferida a un estado crítico en el momento de la explosión (para que se produjera una reacción en cadena, la masa de la carga debería ser incluso notablemente mayor que el crítico) y se irradia con un haz de neutrones, lo que supone el comienzo de una reacción en cadena.

Según los cálculos, la masa crítica de la carga superó los 50 kilogramos, pero lograron reducirla significativamente. En general, el valor de la masa crítica está fuertemente influenciado por varios factores. Cuanto mayor es la superficie de la carga, más neutrones se emiten inútilmente al espacio circundante. Una esfera tiene la superficie más pequeña. En consecuencia, las cargas esféricas, en igualdad de condiciones, tienen la masa crítica más pequeña. Además, el valor de la masa crítica depende de la pureza y el tipo de materiales fisionables. Es inversamente proporcional al cuadrado de la densidad de este material, lo que permite, por ejemplo, duplicar la densidad reducir cuatro veces la masa crítica. El grado de subcriticidad requerido se puede obtener, por ejemplo, compactando el material fisionable mediante la explosión de una carga de un explosivo convencional fabricado en forma de un proyectil esférico que rodea la carga nuclear. La masa crítica también se puede reducir rodeando la carga con una pantalla que refleje bien los neutrones. Como pantalla se pueden utilizar plomo, berilio, tungsteno, uranio natural, hierro y muchos otros.

Un posible diseño de bomba atómica consiste en dos piezas de uranio que, cuando se combinan, forman una masa mayor que la crítica. Para provocar la explosión de una bomba, debes acercarlos lo más rápido posible. El segundo método se basa en el uso de una explosión convergente hacia adentro. En este caso, se dirigió una corriente de gases de un explosivo convencional al material fisible que se encontraba en su interior y lo comprimió hasta alcanzar una masa crítica. Combinar una carga e irradiarla intensamente con neutrones, como ya se mencionó, provoca una reacción en cadena, como resultado de lo cual en el primer segundo la temperatura aumenta a 1 millón de grados. Durante este tiempo, sólo alrededor del 5% de la masa crítica logró separarse. El resto de la carga en los primeros diseños de bombas se evaporó sin
cualquier beneficio.

La primera bomba atómica de la historia (recibió el nombre de Trinity) se montó en el verano de 1945. Y el 16 de junio de 1945 se produjo la primera explosión atómica en la Tierra en un polígono de pruebas nucleares en el desierto de Alamogordo (Nuevo México). La bomba fue colocada en el centro del polígono de pruebas, encima de una torre de acero de 30 metros. A su alrededor se colocaron equipos de grabación a gran distancia. Había un puesto de observación a 9 km y un puesto de mando a 16 km. La explosión atómica causó una impresión asombrosa en todos los testigos de este evento. Según las descripciones de los testigos, parecía como si muchos soles se hubieran unido en uno e iluminaran el lugar de la prueba a la vez. Entonces apareció una enorme bola de fuego sobre la llanura y una nube redonda de polvo y luz comenzó a elevarse hacia ella lenta y siniestramente.

Despegando del suelo, esta bola de fuego se elevó a una altura de más de tres kilómetros en unos pocos segundos. Con cada momento crecía en tamaño, pronto su diámetro alcanzó los 1,5 km y poco a poco se elevó hacia la estratosfera. Luego, la bola de fuego dio paso a una columna de humo que se extendía hasta una altura de 12 km y tomaba la forma de un hongo gigante. Todo esto estuvo acompañado de un terrible rugido, que hizo temblar la tierra. El poder de la explosión superó todas las expectativas.

Tan pronto como la situación de radiación lo permitió, varios tanques Sherman, revestidos con placas de plomo en el interior, se apresuraron a llegar al lugar de la explosión. En uno de ellos estaba Fermi, ansioso por ver los resultados de su trabajo. Lo que apareció ante sus ojos fue una tierra muerta y quemada, en la que todos los seres vivos habían sido destruidos en un radio de 1,5 km. La arena se había cocido hasta formar una costra vidriosa y verdosa que cubría el suelo. En un enorme cráter yacían los restos destrozados de una torre de soporte de acero. La fuerza de la explosión se estimó en 20.000 toneladas de TNT.

El siguiente paso sería el uso combativo de la bomba atómica contra Japón, país que, tras la rendición de la Alemania nazi, continuó por sí solo la guerra con Estados Unidos y sus aliados. En aquella época no había vehículos de lanzamiento, por lo que el bombardeo tuvo que realizarse desde un avión. Los componentes de las dos bombas fueron transportados con gran cuidado por el crucero Indianápolis a la isla Tinian, donde tenía su base el 509º Grupo Combinado de Fuerzas Aéreas. Estas bombas se diferenciaban ligeramente entre sí por el tipo de carga y diseño.

La primera bomba atómica, "Baby", fue una bomba aérea de gran tamaño con una carga atómica de uranio-235 altamente enriquecido. Su longitud era de unos 3 m, diámetro - 62 cm, peso - 4,1 toneladas.

La segunda bomba atómica, "Fat Man", con una carga de plutonio-239 tenía forma de huevo y un gran estabilizador. Su longitud
Medía 3,2 m, diámetro 1,5 m y pesaba 4,5 toneladas.

El 6 de agosto, el bombardero B-29 Enola Gay del coronel Tibbets lanzó "Little Boy" sobre la importante ciudad japonesa de Hiroshima. La bomba fue lanzada en paracaídas y explotó, como estaba previsto, a una altitud de 600 m del suelo.

Las consecuencias de la explosión fueron terribles. Incluso para los propios pilotos, la vista de una ciudad pacífica destruida por ellos en un instante causó una impresión deprimente. Posteriormente, uno de ellos admitió que en ese segundo vio lo peor que una persona puede ver.

Para quienes estaban en la tierra, lo que estaba sucediendo parecía un verdadero infierno. En primer lugar, una ola de calor pasó por Hiroshima. Su efecto duró sólo unos momentos, pero fue tan poderoso que derritió incluso tejas y cristales de cuarzo en losas de granito, convirtió en carbón postes telefónicos a una distancia de 4 km y, finalmente, incineró cuerpos humanos de tal manera que de ellos solo quedaron sombras. sobre el asfalto de las aceras o sobre las paredes de las casas. Entonces una monstruosa ráfaga de viento surgió de debajo de la bola de fuego y se precipitó sobre la ciudad a una velocidad de 800 km/h, destruyendo todo a su paso. Las casas que no pudieron resistir su furioso ataque se derrumbaron como si las hubieran derribado. En el círculo gigante de 4 km de diámetro no queda ni un solo edificio intacto. Unos minutos después de la explosión, una lluvia radiactiva negra cayó sobre la ciudad; esta humedad se convirtió en vapor, condensado en las capas altas de la atmósfera y cayó al suelo en forma de grandes gotas mezcladas con polvo radiactivo.

Tras la lluvia, una nueva ráfaga de viento azotó la ciudad, esta vez soplando en dirección al epicentro. Era más débil que el primero, pero aún lo suficientemente fuerte como para arrancar árboles. El viento avivó un fuego gigantesco en el que ardía todo lo que podía arder. De los 76 mil edificios, 55 mil fueron completamente destruidos e incendiados. Los testigos de esta terrible catástrofe recordaron a los hombres de las antorchas, de quienes caían al suelo ropas quemadas junto con jirones de piel, y a multitudes de personas enloquecidas, cubiertas de terribles quemaduras, corriendo gritando por las calles. Había un hedor sofocante a carne humana quemada en el aire. Había gente tirada por todas partes, muerta y moribunda. Había muchos que estaban ciegos y sordos y, mirando en todas direcciones, no podían distinguir nada en el caos que reinaba a su alrededor.

Las desafortunadas personas, que se encontraban a una distancia de hasta 800 m del epicentro, literalmente se quemaron en una fracción de segundo: sus entrañas se evaporaron y sus cuerpos se convirtieron en trozos de brasas humeantes. Los que se encontraban a 1 km del epicentro sufrieron la enfermedad por radiación de forma extremadamente grave. A las pocas horas, comenzaron a vomitar violentamente, su temperatura subió a 39-40 grados y comenzaron a experimentar dificultad para respirar y sangrado. Luego aparecieron úlceras que no cicatrizaban en la piel, la composición de la sangre cambió drásticamente y el cabello se cayó. Después de un sufrimiento terrible, generalmente al segundo o tercer día, llegaba la muerte.

En total, unas 240 mil personas murieron a causa de la explosión y la enfermedad por radiación. Alrededor de 160 mil sufrieron la enfermedad por radiación en una forma más leve; su dolorosa muerte se retrasó varios meses o años. Cuando la noticia del desastre se difundió por todo el país, todo Japón quedó paralizado de miedo. Aumentó aún más después de que el furgón del mayor Sweeney arrojara una segunda bomba sobre Nagasaki el 9 de agosto. Aquí también murieron y resultaron heridos varios cientos de miles de habitantes. Incapaz de resistir las nuevas armas, el gobierno japonés capituló: la bomba atómica puso fin a la Segunda Guerra Mundial.

Guerra ha terminado. Duró sólo seis años, pero logró cambiar el mundo y a las personas casi hasta quedar irreconocibles.

La civilización humana antes de 1939 y la civilización humana después de 1945 son sorprendentemente diferentes entre sí. Hay muchas razones para ello, pero una de las más importantes es la aparición de armas nucleares. Se puede decir sin exagerar que la sombra de Hiroshima se extiende sobre toda la segunda mitad del siglo XX. Se convirtió en una profunda quemadura moral para muchos millones de personas, tanto los contemporáneos de esta catástrofe como los nacidos décadas después. El hombre moderno ya no puede pensar en el mundo como lo pensaba antes del 6 de agosto de 1945; comprende con demasiada claridad que este mundo puede convertirse en nada en unos momentos.

El hombre moderno no puede ver la guerra como lo hacían sus abuelos y bisabuelos; sabe con certeza que esta guerra será la última y que no habrá ganadores ni perdedores en ella. Las armas nucleares han dejado su huella en todas las esferas de la vida pública y la civilización moderna no puede vivir según las mismas leyes que hace sesenta u ochenta años. Nadie entendió esto mejor que los propios creadores de la bomba atómica.

"La gente de nuestro planeta , escribió Robert Oppenheimer, debe unirse. El horror y la destrucción sembrados por la última guerra nos dictan este pensamiento. Las explosiones de las bombas atómicas lo demostraron con toda crueldad. Otras personas ya han dicho en otras ocasiones palabras similares, sólo que sobre otras armas y otras guerras. No tuvieron éxito. Pero quien hoy diga que estas palabras son inútiles se deja engañar por las vicisitudes de la historia. No podemos estar convencidos de esto. Los resultados de nuestro trabajo no dejan a la humanidad otra opción que crear un mundo unido. Un mundo basado en la legalidad y la humanidad."

La historia del desarrollo humano siempre ha estado acompañada de guerras como forma de resolver conflictos mediante la violencia. La civilización ha sufrido más de quince mil conflictos armados, pequeños y grandes, y la pérdida de vidas humanas se estima en millones. Sólo en los años noventa del siglo pasado se produjeron más de cien enfrentamientos militares en los que participaron noventa países del mundo.

Al mismo tiempo, los descubrimientos científicos y el progreso tecnológico han permitido crear armas de destrucción cada vez más poderosas y sofisticadas de uso. En el siglo veinte Las armas nucleares se convirtieron en la cima del impacto destructivo masivo y en un instrumento político.

Dispositivo de bomba atómica

Las bombas nucleares modernas como medio para destruir al enemigo se crean sobre la base de soluciones técnicas avanzadas, cuya esencia no se publicita ampliamente. Pero los principales elementos inherentes a este tipo de arma se pueden examinar usando el ejemplo del diseño de una bomba nuclear con el nombre en código "Fat Man", lanzada en 1945 sobre una de las ciudades de Japón.

La potencia de la explosión fue de 22,0 kt en equivalente de TNT.

Tenía las siguientes características de diseño:

• la longitud del producto era de 3250,0 mm y el diámetro de la parte volumétrica era de 1520,0 mm. Peso total superior a 4,5 toneladas;
• el cuerpo tiene forma elíptica. Para evitar una destrucción prematura por munición antiaérea y otros impactos no deseados, para su fabricación se utilizó acero blindado de 9,5 mm;
• el cuerpo está dividido en cuatro partes internas: la nariz, dos mitades del elipsoide (la principal es un compartimento para el relleno nuclear) y la cola.
• el compartimento de proa está equipado con baterías;
• el compartimento principal, al igual que el nasal, está aspirado para evitar la entrada de ambientes nocivos, humedad y crear condiciones cómodas para el trabajo del barbudo;
• el elipsoide albergaba un núcleo de plutonio rodeado por una cápsula (cáscara) de uranio. Desempeñó el papel de limitador inercial del curso de la reacción nuclear, asegurando la máxima actividad del plutonio apto para armas al reflejar neutrones hacia la zona activa de la carga.

Dentro del núcleo se colocó una fuente primaria de neutrones, llamada iniciador o "erizo". Representado por berilio de diámetro esférico. 20,0 milímetros con revestimiento exterior a base de polonio - 210.

Cabe señalar que la comunidad de expertos ha determinado que este diseño de armas nucleares es ineficaz y poco fiable en su uso. La iniciación con neutrones del tipo no controlado no se utilizó más .

Principio de operación

El proceso de fisión de los núcleos de uranio 235 (233) y plutonio 239 (de esto está hecha una bomba nuclear) con una enorme liberación de energía y limitando el volumen se llama explosión nuclear. La estructura atómica de los metales radiactivos tiene una forma inestable: se dividen constantemente en otros elementos.

El proceso va acompañado del desprendimiento de neuronas, algunas de las cuales caen sobre los átomos vecinos e inician una reacción posterior, acompañada de la liberación de energía.

El principio es el siguiente: acortar el tiempo de desintegración conduce a una mayor intensidad del proceso, y la concentración de neuronas al bombardear los núcleos conduce a una reacción en cadena. Cuando dos elementos se combinan hasta obtener una masa crítica, se crea una masa supercrítica, lo que provoca una explosión.

En condiciones cotidianas, es imposible provocar una reacción activa: se necesitan altas velocidades de aproximación de los elementos, al menos 2,5 km/s. Lograr esta velocidad en una bomba es posible combinando tipos de explosivos (rápidos y lentos), equilibrando la densidad de la masa supercrítica produciendo una explosión atómica.

Las explosiones nucleares se atribuyen a los resultados de la actividad humana en el planeta o su órbita. Este tipo de procesos naturales sólo son posibles en algunas estrellas del espacio exterior.

Las bombas atómicas se consideran, con razón, las armas de destrucción masiva más poderosas y destructivas. El uso táctico resuelve el problema de destruir objetivos militares estratégicos en tierra, así como objetivos profundos, derrotando una acumulación significativa de equipo y mano de obra enemiga.

Sólo se puede aplicar globalmente con el objetivo de destruir completamente la población y la infraestructura en grandes áreas.

Para lograr determinados objetivos y realizar tareas tácticas y estratégicas, las explosiones de armas atómicas se pueden realizar mediante:

• en altitudes críticas y bajas (por encima y por debajo de 30,0 km);
• en contacto directo con la corteza terrestre (agua);
• Subterráneo (o explosión submarina).

Una explosión nuclear se caracteriza por la liberación instantánea de una enorme energía.

Provocando daños a objetos y personas de la siguiente manera:

• Onda de choque. Cuando ocurre una explosión sobre o sobre la corteza terrestre (agua) se llama onda de aire; bajo tierra (agua) se llama onda de explosión sísmica. Una onda de aire se forma después de una compresión crítica de masas de aire y se propaga en círculo hasta atenuarse a una velocidad superior al sonido. Conduce tanto a daños directos a la mano de obra como a daños indirectos (interacción con fragmentos de objetos destruidos). La acción del exceso de presión inutiliza el equipo al moverse y golpear el suelo;
• Radiación luminosa. La fuente es la parte ligera formada por la evaporación del producto con masas de aire, para uso terrestre es el vapor del suelo. El efecto se produce en el espectro ultravioleta e infrarrojo. Su absorción por objetos y personas provoca carbonización, fusión y quema. El grado de daño depende de la distancia del epicentro;
• Radiación penetrante- Estos son neutrones y rayos gamma que se mueven desde el lugar de ruptura. La exposición al tejido biológico provoca la ionización de las moléculas celulares, lo que provoca enfermedades por radiación en el cuerpo. Los daños a la propiedad están asociados con reacciones de fisión de moléculas en los elementos dañinos de las municiones.
• Contaminación radioactiva. Durante una explosión terrestre, se elevan vapores del suelo, polvo y otras cosas. Aparece una nube que se mueve en la dirección del movimiento de las masas de aire. Las fuentes de daño están representadas por los productos de fisión de la parte activa de un arma nuclear, los isótopos y las partes no destruidas de la carga. Cuando una nube radiactiva se mueve, se produce una contaminación radiactiva continua del área;
• Pulso electromagnetico. La explosión va acompañada de la aparición de campos electromagnéticos (de 1,0 a 1000 m) en forma de pulso. Conducen a fallos de dispositivos eléctricos, controles y comunicaciones.

La combinación de factores de una explosión nuclear causa diversos niveles de daño al personal, el equipo y la infraestructura del enemigo, y la fatalidad de las consecuencias está asociada únicamente con la distancia desde su epicentro.

Historia de la creación de armas nucleares.

La creación de armas mediante reacciones nucleares estuvo acompañada de una serie de descubrimientos científicos, investigaciones teóricas y prácticas, entre ellas:

• 1905— se creó la teoría de la relatividad, que afirma que a una pequeña cantidad de materia corresponde una liberación significativa de energía según la fórmula E = mc2, donde “c” representa la velocidad de la luz (autor A. Einstein);
• 1938— Los científicos alemanes realizaron un experimento sobre la división del átomo en partes atacando el uranio con neutrones, que finalizó con éxito (O. Hann y F. Strassmann), y un físico de Gran Bretaña explicó el hecho de la liberación de energía (R. Frisch) ;
• 1939- Científicos de Francia que al llevarse a cabo una cadena de reacciones de las moléculas de uranio se liberará energía que puede producir una explosión de enorme fuerza (Joliot-Curie).

Este último se convirtió en el punto de partida para la invención de las armas atómicas. Alemania, Gran Bretaña, Estados Unidos y Japón llevaron a cabo un desarrollo paralelo. El principal problema fue la extracción de uranio en los volúmenes necesarios para realizar experimentos en esta área.

El problema se resolvió más rápidamente en Estados Unidos, comprando materias primas de Bélgica en 1940.

Como parte del proyecto, llamado Manhattan, de 1939 a 1945, se construyó una planta de purificación de uranio, se creó un centro para el estudio de procesos nucleares y se contrató para trabajar allí a los mejores especialistas, físicos de toda Europa occidental.

Gran Bretaña, que llevó a cabo sus propios desarrollos, se vio obligada, tras el bombardeo alemán, a transferir voluntariamente los desarrollos de su proyecto al ejército estadounidense.

Se cree que los estadounidenses fueron los primeros en inventar la bomba atómica. Las pruebas de la primera carga nuclear se llevaron a cabo en el estado de Nuevo México en julio de 1945. El destello de la explosión oscureció el cielo y el paisaje arenoso se convirtió en cristal. Después de un corto período de tiempo, se crearon cargas nucleares llamadas "Baby" y "Fat Man".

Armas nucleares en la URSS: fechas y eventos

El surgimiento de la URSS como potencia nuclear fue precedido por un largo trabajo de científicos e instituciones gubernamentales. Los períodos clave y las fechas importantes de los eventos se presentan a continuación:

• 1920 considerado el comienzo del trabajo de los científicos soviéticos sobre la fisión atómica;
• Desde los años treinta la dirección de la física nuclear se convierte en una prioridad;
• octubre de 1940— un grupo de iniciativa de físicos propuso utilizar los avances atómicos con fines militares;
• Verano de 1941 en relación con la guerra, los institutos de energía nuclear fueron trasladados a la retaguardia;
• Otoño de 1941 año, la inteligencia soviética informó a los líderes del país sobre el inicio de programas nucleares en Gran Bretaña y Estados Unidos;
• septiembre de 1942- la investigación atómica comenzó a realizarse en su totalidad y continuaron los trabajos sobre el uranio;
• febrero de 1943— se creó un laboratorio de investigación especial bajo la dirección de I. Kurchatov y la dirección general se confió a V. Molotov;

El proyecto fue dirigido por V. Molotov.

• agosto de 1945- en relación con los bombardeos nucleares en Japón y la gran importancia de los acontecimientos para la URSS, se creó un Comité Especial bajo la dirección de L. Beria;
• abril de 1946- Se creó KB-11, que comenzó a desarrollar muestras de armas nucleares soviéticas en dos versiones (usando plutonio y uranio);
• Mediados de 1948— los trabajos con uranio se detuvieron debido a la baja eficiencia y los altos costos;
• agosto de 1949- Cuando se inventó la bomba atómica en la URSS, se probó la primera bomba nuclear soviética.

La reducción del tiempo de desarrollo de productos se vio facilitada por el trabajo de alta calidad de las agencias de inteligencia, que pudieron obtener información sobre los desarrollos nucleares estadounidenses. Entre los primeros que crearon la bomba atómica en la URSS se encontraba un equipo de científicos dirigido por el académico A. Sajarov. Han desarrollado soluciones técnicas más prometedoras que las utilizadas por los estadounidenses.

Bomba atómica "RDS-1"

En 2015-2017, Rusia logró un gran avance en la mejora de las armas nucleares y sus sistemas vectores, declarando así un estado capaz de repeler cualquier agresión.

Primeras pruebas de bombas atómicas

Después de probar una bomba nuclear experimental en Nuevo México en el verano de 1945, las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki fueron bombardeadas el 6 y 9 de agosto, respectivamente.

El desarrollo de la bomba atómica finalizó este año.

En 1949, en condiciones de mayor secretismo, los diseñadores y científicos soviéticos del KB-11 completaron el desarrollo de una bomba atómica llamada RDS-1 (motor a reacción “S”). El 29 de agosto se probó el primer dispositivo nuclear soviético en el polígono de pruebas de Semipalatinsk. La bomba atómica rusa RDS-1 era un producto en forma de gota, que pesaba 4,6 toneladas, tenía un diámetro volumétrico de 1,5 m y una longitud de 3,7 metros.

La parte activa incluía un bloque de plutonio, que permitió alcanzar una potencia de explosión de 20,0 kilotones, acorde con el TNT. El lugar de las pruebas cubría un radio de veinte kilómetros. Los detalles de las condiciones de la detonación de prueba no se han hecho públicos hasta la fecha.

El 3 de septiembre del mismo año, la inteligencia de aviación estadounidense estableció la presencia en las masas de aire de Kamchatka de rastros de isótopos que indicaban pruebas de una carga nuclear. El día 23, el alto funcionario estadounidense anunció públicamente que la URSS había logrado probar una bomba atómica.

Es necesario establecer una forma democrática de gobierno en la URSS.

Vernadsky V.I.

La bomba atómica en la URSS fue creada el 29 de agosto de 1949 (el primer lanzamiento exitoso). El proyecto fue dirigido por el académico Igor Vasilievich Kurchatov. El período de desarrollo de armas atómicas en la URSS duró desde 1942 y terminó con las pruebas en el territorio de Kazajstán. Esto rompió el monopolio estadounidense sobre tales armas, porque desde 1945 eran la única potencia nuclear. El artículo está dedicado a describir la historia de la aparición de la bomba nuclear soviética, así como a caracterizar las consecuencias de estos acontecimientos para la URSS.

Historia de la creación

En 1941, representantes de la URSS en Nueva York informaron a Stalin que se estaba celebrando una reunión de físicos en los Estados Unidos dedicada al desarrollo de armas nucleares. Los científicos soviéticos en la década de 1930 también trabajaron en investigaciones atómicas, siendo la más famosa la división del átomo realizada por científicos de Jarkov dirigidos por L. Landau. Sin embargo, nunca llegó al punto de su uso real en armas. Además de Estados Unidos, la Alemania nazi trabajó en esto. A finales de 1941, Estados Unidos inició su proyecto atómico. Stalin se enteró de esto a principios de 1942 y firmó un decreto sobre la creación de un laboratorio en la URSS para crear un proyecto atómico; el académico I. Kurchatov se convirtió en su líder.

Existe la opinión de que el trabajo de los científicos estadounidenses se vio acelerado por los avances secretos de los colegas alemanes que llegaron a Estados Unidos. En cualquier caso, en el verano de 1945, en la Conferencia de Potsdam, el nuevo presidente estadounidense, G. Truman, informó a Stalin sobre la finalización de los trabajos sobre una nueva arma: la bomba atómica. Además, para demostrar el trabajo de los científicos estadounidenses, el gobierno estadounidense decidió probar la nueva arma en combate: los días 6 y 9 de agosto se lanzaron bombas sobre dos ciudades japonesas, Hiroshima y Nagasaki. Esta fue la primera vez que la humanidad conoció una nueva arma. Fue este evento el que obligó a Stalin a acelerar el trabajo de sus científicos. I. Kurchatov fue convocado por Stalin y prometió cumplir con cualquier demanda del científico, siempre que el proceso se desarrollara lo más rápido posible. Además, se creó un comité estatal dependiente del Consejo de Comisarios del Pueblo, que supervisó el proyecto atómico soviético. Estaba encabezado por L. Beria.

El desarrollo se ha trasladado a tres centros:

1. La oficina de diseño de la planta de Kirov trabaja en la creación de equipos especiales.
2. Una planta difusa en los Urales, que se suponía que trabajaría en la creación de uranio enriquecido.
3. Centros químicos y metalúrgicos donde se estudió el plutonio. Fue este elemento el que se utilizó en la primera bomba nuclear de estilo soviético.

En 1946 se creó el primer centro nuclear unificado soviético. Se trataba de la instalación secreta Arzamas-16, ubicada en la ciudad de Sarov (región de Nizhny Novgorod). En 1947, se construyó el primer reactor nuclear en una empresa cerca de Chelyabinsk. En 1948, se creó un campo de entrenamiento secreto en el territorio de Kazajstán, cerca de la ciudad de Semipalatinsk-21. Fue aquí donde el 29 de agosto de 1949 se organizó la primera explosión de la bomba atómica soviética RDS-1. Este evento se mantuvo en completo secreto, pero la aviación estadounidense del Pacífico pudo registrar un fuerte aumento en los niveles de radiación, lo que fue evidencia de las pruebas de una nueva arma. Ya en septiembre de 1949, G. Truman anunció la presencia de una bomba atómica en la URSS. Oficialmente, la URSS no admitió la presencia de estas armas hasta 1950.

Se pueden identificar varias consecuencias principales del exitoso desarrollo de armas atómicas por parte de los científicos soviéticos:

1. Pérdida del estatus de Estados Unidos como estado único con armas atómicas. Esto no sólo igualó a la URSS con los Estados Unidos en términos de poder militar, sino que también obligó a estos últimos a pensar en cada uno de sus pasos militares, ya que ahora tenían que temer por la respuesta de los líderes de la URSS.
2. La presencia de armas atómicas en la URSS aseguró su estatus de superpotencia.
3. Después de que Estados Unidos y la URSS se igualaron en la disponibilidad de armas atómicas, comenzó la carrera por su cantidad. Los estados gastaron enormes cantidades de dinero para superar a sus competidores. Además, comenzaron los intentos de crear armas aún más poderosas.
4. Estos acontecimientos marcaron el inicio de la carrera nuclear. Muchos países han comenzado a invertir recursos para agregarlos a la lista de estados con armas nucleares y garantizar su seguridad.

El 7 de febrero de 1960 murió el famoso científico soviético Igor Vasilyevich Kurchatov. Un físico destacado, en los momentos más difíciles, creó un escudo nuclear para su tierra natal. Te contamos cómo se desarrolló la primera bomba atómica en la URSS

Descubrimiento de la reacción nuclear.

Desde 1918, los científicos de la URSS realizan investigaciones en el campo de la física nuclear. Pero sólo antes de la Segunda Guerra Mundial surgió un cambio positivo. Kurchatov comenzó a estudiar seriamente las transformaciones radiactivas en 1932. Y en 1939 supervisó el lanzamiento del primer ciclotrón de la Unión Soviética, que tuvo lugar en el Instituto del Radio de Leningrado.

En aquel momento este ciclotrón era el más grande de Europa. A esto le siguió una serie de descubrimientos. Kurchatov descubrió la ramificación de una reacción nuclear cuando el fósforo se irradia con neutrones. Un año después, el científico, en su informe "Fisión de núcleos pesados", fundamentó la creación de un reactor nuclear de uranio. Kurchatov perseguía un objetivo que antes era inalcanzable: quería mostrar cómo utilizar la energía nuclear en la práctica.

La guerra es un obstáculo.

Gracias a los científicos soviéticos, incluido Igor Kurchatov, nuestro país tomó una posición de liderazgo en el desarrollo del desarrollo nuclear en ese momento: hubo muchos avances científicos en esta área y se capacitó al personal. Pero el estallido de la guerra casi lo arruinó todo. Se detuvo toda investigación en física nuclear. Los institutos de Moscú y Leningrado fueron evacuados y los propios científicos se vieron obligados a ayudar en las necesidades del frente. El propio Kurchatov trabajó en la protección de los barcos de las minas e incluso desmanteló minas.

El papel de la inteligencia.

Muchos historiadores opinan que sin la inteligencia y los espías de Occidente, la bomba atómica no habría aparecido en la URSS en tan poco tiempo. Desde 1939, el GRU del Ejército Rojo y la 1ª Dirección del NKVD recopilaron información sobre la cuestión nuclear. El primer informe sobre planes para crear una bomba atómica en Inglaterra, que al comienzo de la guerra era uno de los líderes en investigación nuclear, llegó en 1940. Entre los científicos se encontraba Fuchs, miembro del KKE. Durante algún tiempo transmitió información a través de espías, pero luego se cortó la conexión.

El oficial de inteligencia soviético Semenov trabajó en Estados Unidos. En 1943 informó que se había llevado a cabo la primera reacción nuclear en cadena en Chicago. Es curioso que la esposa del famoso escultor Konenkov también trabajara para la inteligencia. Era amiga de los famosos físicos Oppenheimer y Einstein. De diversas maneras, las autoridades soviéticas introdujeron a sus agentes en los centros de investigación nuclear estadounidenses. Y en 1944, la NKVD incluso creó un departamento especial para recopilar información sobre los avances occidentales en la cuestión nuclear. En enero de 1945, Fuchs transmitió una descripción del diseño de la primera bomba atómica.

De modo que la inteligencia facilitó y aceleró significativamente el trabajo de los científicos soviéticos. De hecho, la primera prueba de una bomba atómica tuvo lugar en 1949, aunque los expertos estadounidenses suponían que esto sucedería diez años después.

Carrera de armamentos.

A pesar del apogeo de las hostilidades, en septiembre de 1942 Joseph Stalin firmó una orden para reanudar el trabajo en la cuestión nuclear. El 11 de febrero se creó el Laboratorio nº 2 y el 10 de marzo de 1943 Igor Kurchatov fue nombrado director científico del proyecto sobre el uso de la energía atómica. Kurchatov recibió poderes de emergencia y prometió todo el apoyo posible del gobierno. Así, se creó y probó el primer reactor nuclear en el menor tiempo posible. Luego Stalin dio dos años para crear la bomba atómica, pero en la primavera de 1948 este período expiró. Sin embargo, los científicos no pudieron demostrar la existencia de una bomba; ni siquiera tenían los materiales de fisión necesarios para producirla. Los plazos se retrasaron, pero no mucho, hasta el 1 de marzo de 1949.

Por supuesto, los avances científicos de Kurchatov y los científicos de su laboratorio no fueron publicados en la prensa abierta. A veces no recibieron una cobertura adecuada ni siquiera en informes cerrados por falta de tiempo. Los científicos trabajaron duro para mantenerse al día con sus competidores occidentales. Especialmente después de las bombas que el ejército estadounidense lanzó sobre Hiroshima y Nagasaki.

Superar las dificultades.

La creación de un artefacto explosivo nuclear requirió la construcción de un reactor nuclear industrial para producirlo. Pero aquí surgieron dificultades, porque aún es necesario obtener los materiales necesarios para el funcionamiento de un reactor nuclear (uranio, grafito).

Tenga en cuenta que incluso un reactor pequeño requería alrededor de 36 toneladas de uranio, 9 toneladas de dióxido de uranio y alrededor de 500 toneladas de grafito puro. La escasez de grafito se resolvió a mediados de 1943. Kurchatov participó en el desarrollo de todo el proceso tecnológico. Y en mayo de 1944 se estableció la producción de grafito en la Planta de Electrodos de Moscú. Pero todavía no se disponía de la cantidad necesaria de uranio.

Un año después, las minas en Checoslovaquia y Alemania Oriental reanudaron sus operaciones y se descubrieron depósitos de uranio en Kolyma, la región de Chita, Asia Central, Kazajstán, Ucrania y el Cáucaso Norte. Después de esto, comenzaron a crear ciudades atómicas. El primero apareció en los Urales, cerca de la ciudad de Kyshtym. Kurchatov supervisó personalmente la carga de uranio en el reactor. Luego se construyeron tres fábricas más: dos cerca de Sverdlovsk y una en la región de Gorky (Arzamas -16).

Lanzamiento del primer reactor nuclear.

Finalmente, a principios de 1948, un grupo de científicos liderados por Kurchatov comenzó a instalar un reactor nuclear. Igor Vasilyevich estuvo casi constantemente en el lugar y asumió toda la responsabilidad de las decisiones tomadas. Él personalmente llevó a cabo todas las etapas de la puesta en marcha del primer reactor industrial. Hubo varios intentos. Así, el 8 de junio comenzó el experimento. Cuando el reactor alcanzó una potencia de cien kilovatios, Kurchatov interrumpió la reacción en cadena porque no había suficiente uranio para completar el proceso. Kurchatov comprendió el peligro de los experimentos y el 17 de junio escribió en el diario operativo:

Les advierto que si se corta el suministro de agua se producirá una explosión, por lo que bajo ninguna circunstancia se debe cortar el suministro de agua... Es necesario controlar el nivel del agua en los tanques de emergencia y el funcionamiento de las estaciones de bombeo.

Y recién el 22 de junio de 1948, el físico llevó a cabo la puesta en marcha industrial del reactor, llevándolo a plena potencia.

Prueba exitosa de la bomba atómica.

En 1947, Kurchatov logró obtener plutonio-239 de laboratorio, unos 20 microgramos. Se separó del uranio mediante métodos químicos. Después de dos años, los científicos lograron acumular una cantidad suficiente. El 5 de agosto de 1949 fue enviado en tren a KB-11. Para entonces, los especialistas habían terminado de montar el artefacto explosivo. La carga nuclear ensamblada la noche del 10 al 11 de agosto recibió el índice 501 para la bomba atómica RDS-1. Tan pronto como no descifraron esta abreviatura: "motor a reacción especial", "motor a reacción de Stalin", "Rusia lo fabrica ella misma".

Después de los experimentos, el dispositivo fue desmontado y enviado al sitio de prueba. La prueba de la primera carga nuclear soviética tuvo lugar el 29 de agosto en Semipalatinsk campo de entrenamiento. La bomba fue instalada en una torre de 37,5 metros de altura. Cuando la bomba explotó, la torre quedó completamente destruida, dejando un cráter en su lugar. Al día siguiente fuimos al campo para comprobar el efecto de la bomba. Los tanques sobre los que se probó la fuerza del impacto volcaron, los cañones quedaron deformados por la onda expansiva y diez vehículos Pobeda fueron quemados. Tenga en cuenta que la bomba atómica soviética se fabricó en 2 años y 8 meses. A los científicos estadounidenses les llevó un mes menos completarlo.

Los antiguos científicos indios y griegos asumieron que la materia se compone de las partículas más pequeñas e indivisibles; escribieron sobre esto en sus tratados mucho antes del comienzo de nuestra era. En el siglo V antes de Cristo mi. el científico griego Leucipo de Mileto y su alumno Demócrito formularon el concepto de átomo (del griego atomos “indivisible”). Durante muchos siglos, esta teoría siguió siendo bastante filosófica, y recién en 1803 el químico inglés John Dalton propuso una teoría científica del átomo, confirmada mediante experimentos.

A finales del siglo XIX y principios del XX. Esta teoría fue desarrollada en sus trabajos por Joseph Thomson y luego por Ernest Rutherford, llamado el padre de la física nuclear. Se descubrió que el átomo, contrariamente a su nombre, no es una partícula finita e indivisible, como se dijo anteriormente. En 1911, los físicos adoptaron el sistema "planetario" de Rutherford Bohr, según el cual un átomo consta de un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente que orbitan a su alrededor. Posteriormente se descubrió que el núcleo tampoco es indivisible; está formado por protones cargados positivamente y neutrones sin carga, que, a su vez, están formados por partículas elementales.

Tan pronto como los científicos tuvieron más o menos claridad sobre la estructura del núcleo atómico, intentaron realizar el viejo sueño de los alquimistas: la transformación de una sustancia en otra. En 1934, los científicos franceses Frederic e Irene Joliot-Curie, al bombardear aluminio con partículas alfa (núcleos de un átomo de helio), obtuvieron átomos de fósforo radiactivos, que, a su vez, se convirtieron en un isótopo estable de silicio, un elemento más pesado que el aluminio. Surgió la idea de realizar un experimento similar con el elemento natural más pesado, el uranio, descubierto en 1789 por Martin Klaproth. Después de que Henri Becquerel descubriera la radiactividad de las sales de uranio en 1896, este elemento interesó seriamente a los científicos.

E. Rutherford.

Hongo de una explosión nuclear.

En 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann realizaron un experimento similar al de Joliot-Curie, aunque utilizando uranio en lugar de aluminio, esperaban obtener un nuevo elemento superpesado. Sin embargo, el resultado fue inesperado: en lugar de elementos superpesados, se obtuvieron elementos ligeros de la parte media de la tabla periódica. Después de un tiempo, la física Lise Meitner sugirió que el bombardeo de uranio con neutrones conduce a la división (fisión) de su núcleo, dando como resultado núcleos de elementos ligeros y dejando un cierto número de neutrones libres.

Investigaciones posteriores demostraron que el uranio natural consiste en una mezcla de tres isótopos, el menos estable de los cuales es el uranio-235. De vez en cuando, los núcleos de sus átomos se dividen espontáneamente en partes; este proceso va acompañado de la liberación de dos o tres neutrones libres, que se precipitan a una velocidad de unos 10 mil kilómetros. Los núcleos del isótopo más común, el 238, en la mayoría de los casos simplemente capturan estos neutrones; con menos frecuencia, el uranio se transforma en neptunio y luego en plutonio-239. Cuando un neutrón choca contra un núcleo de uranio-2 3 5, inmediatamente sufre una nueva fisión.

Era obvio: si se toma un trozo suficientemente grande de uranio-235 puro (enriquecido), la reacción de fisión nuclear en él se desarrollará como una avalancha; esta reacción se llamó reacción en cadena. Cada fisión del núcleo libera una enorme cantidad de energía. Se calculó que con la fisión completa de 1 kg de uranio-235 se libera la misma cantidad de calor que cuando se queman 3 mil toneladas de carbón. Se suponía que esta colosal liberación de energía, liberada en cuestión de momentos, se manifestaría como una explosión de fuerza monstruosa que, por supuesto, interesó de inmediato a los departamentos militares.

La pareja Joliot-Curie. década de 1940

L. Meitner y O. Hahn. 1925

Antes del estallido de la Segunda Guerra Mundial, en Alemania y algunos otros países se llevaban a cabo trabajos altamente secretos para crear armas nucleares. En los Estados Unidos, la investigación denominada "Proyecto Manhattan" comenzó en 1941, y un año después se fundó en Los Álamos el laboratorio de investigación más grande del mundo. Administrativamente, el proyecto estaba subordinado al general Groves; el liderazgo científico estuvo a cargo del profesor de la Universidad de California, Robert Oppenheimer. Al proyecto asistieron las mayores autoridades en el campo de la física y la química, incluidos 13 premios Nobel: Enrico Fermi, James Frank, Niels Bohr, Ernest Lawrence y otros.

La tarea principal era obtener una cantidad suficiente de uranio-235. Se descubrió que el plutonio-2 39 también podría servir como carga para una bomba, por lo que se trabajó en dos direcciones a la vez. La acumulación de uranio-235 debía llevarse a cabo separándolo de la mayor parte del uranio natural, y el plutonio sólo podía obtenerse como resultado de una reacción nuclear controlada cuando el uranio-238 se irradiaba con neutrones. El enriquecimiento de uranio natural se llevó a cabo en las plantas de Westinghouse y para producir plutonio fue necesario construir un reactor nuclear.

Fue en el reactor donde tuvo lugar el proceso de irradiación de barras de uranio con neutrones, como resultado del cual parte del uranio-238 se convertiría en plutonio. Las fuentes de neutrones en este caso eran átomos fisibles de uranio-235, pero la captura de neutrones por el uranio-238 impidió que comenzara una reacción en cadena. El problema fue ayudado por el descubrimiento de Enrico Fermi, quien descubrió que los neutrones, ralentizados a una velocidad de 22 ms, provocan una reacción en cadena del uranio-235, pero no son capturados por el uranio-238. Como moderador, Fermi propuso una capa de 40 centímetros de grafito o agua pesada, que contiene el isótopo de hidrógeno deuterio.

R. Oppenheimer y el teniente general L. Groves. 1945

Calutrón en Oak Ridge.

En 1942 se construyó un reactor experimental bajo las gradas del estadio de Chicago. El pasado 2 de diciembre tuvo lugar su exitoso lanzamiento experimental. Un año después, se construyó una nueva planta de enriquecimiento en la ciudad de Oak Ridge y se puso en marcha un reactor para la producción industrial de plutonio, así como un dispositivo Calutron para la separación electromagnética de isótopos de uranio. El coste total del proyecto fue de unos 2.000 millones de dólares. Mientras tanto, en Los Álamos se estaba trabajando directamente en el diseño de la bomba y los métodos para detonar la carga.

El 16 de junio de 1945, cerca de la ciudad de Alamogordo en Nuevo México, durante las pruebas con el nombre en código Trinity, se detonó el primer dispositivo nuclear del mundo con una carga de plutonio y un circuito de detonación implosivo (que utiliza explosivo químico para la detonación). La potencia de la explosión fue equivalente a una explosión de 20 kilotones de TNT.

El siguiente paso fue el uso de armas nucleares en combate contra Japón, que, después de la rendición de Alemania, continuó por sí solo la guerra contra Estados Unidos y sus aliados. El 6 de agosto, un bombardero B-29 Enola Gay, bajo el control del coronel Tibbetts, lanzó sobre Hiroshima una bomba Little Boy con una carga de uranio y un esquema de detonación de cañón (utilizando la conexión de dos bloques para crear una masa crítica). La bomba fue lanzada en paracaídas y explotó a una altitud de 600 m del suelo. El 9 de agosto, el furgón del mayor Sweeney arrojó la bomba de plutonio Fat Man sobre Nagasaki. Las consecuencias de las explosiones fueron terribles. Ambas ciudades quedaron casi completamente destruidas, en Hiroshima murieron más de 200 mil personas, en Nagasaki unas 80 mil, más tarde uno de los pilotos admitió que en ese segundo vio lo peor que una persona puede ver. Incapaz de resistir las nuevas armas, el gobierno japonés capituló.

Hiroshima después del bombardeo atómico.

La explosión de la bomba atómica puso fin a la Segunda Guerra Mundial, pero en realidad inició una nueva Guerra Fría, acompañada de una desenfrenada carrera armamentista nuclear. Los científicos soviéticos tuvieron que alcanzar a los estadounidenses. En 1943, se creó el "laboratorio número 2" secreto, dirigido por el famoso físico Igor Vasilyevich Kurchatov. Posteriormente el laboratorio se transformó en el Instituto de Energía Atómica. En diciembre de 1946 se llevó a cabo la primera reacción en cadena en el reactor nuclear experimental de uranio-grafito F1. Dos años más tarde, se construyó en la Unión Soviética la primera planta de plutonio con varios reactores industriales, y en agosto de 1949 se probó en Semipalatinsk la primera bomba atómica soviética con carga de plutonio, la RDS-1, con una potencia de 22 kilotones. sitio de prueba.

En noviembre de 1952, en el atolón de Enewetak, en el Océano Pacífico, Estados Unidos detonó la primera carga termonuclear, cuyo poder destructivo surgió de la energía liberada durante la fusión nuclear de elementos ligeros en otros más pesados. Nueve meses después, en el polígono de pruebas de Semipalatinsk, los científicos soviéticos probaron la bomba termonuclear RDS-6, o de hidrógeno, con un rendimiento de 400 kilotones, desarrollada por un grupo de científicos dirigido por Andrei Dmitrievich Sakharov y Yuli Borisovich Khariton. En octubre de 1961, la Tsar Bomba de 50 megatones, la bomba de hidrógeno más potente jamás probada, fue detonada en el polígono de pruebas del archipiélago de Novaya Zemlya.

I. V. Kurchatov.

A finales de la década de 2000, Estados Unidos tenía aproximadamente 5.000 y Rusia 2.800 armas nucleares en vehículos vectores estratégicos desplegados, así como un número significativo de armas nucleares tácticas. Este suministro es suficiente para destruir varias veces el planeta entero. Una sola bomba termonuclear de potencia media (unos 25 megatones) equivale a 1.500 Hiroshimas.

A finales de los años 1970 se llevaron a cabo investigaciones para crear un arma de neutrones, un tipo de bomba nuclear de bajo rendimiento. Una bomba de neutrones se diferencia de una bomba nuclear convencional en que aumenta artificialmente la parte de la energía de explosión que se libera en forma de radiación de neutrones. Esta radiación afecta al personal enemigo, afecta a sus armas y crea contaminación radiactiva de la zona, mientras que el impacto de la onda de choque y la radiación luminosa es limitado. Sin embargo, ni un solo ejército en el mundo ha adoptado jamás cargas de neutrones.

Aunque el uso de la energía atómica ha llevado al mundo al borde de la destrucción, también tiene un aspecto pacífico, aunque es extremadamente peligroso cuando se sale de control, así lo demostraron claramente los accidentes de las centrales nucleares de Chernobyl y Fukushima. . La primera central nuclear del mundo con una capacidad de sólo 5 MW se inauguró el 27 de junio de 1954 en el pueblo de Obninskoye, región de Kaluga (ahora la ciudad de Obninsk). Hoy en día, en el mundo funcionan más de 400 centrales nucleares, 10 de ellas en Rusia. Generan alrededor del 17% de toda la electricidad mundial, y es probable que esta cifra no haga más que aumentar. Actualmente, el mundo no puede prescindir del uso de la energía nuclear, pero me gustaría creer que en el futuro la humanidad encontrará una fuente de energía más segura.

Panel de control de una central nuclear en Obninsk.

Chernobyl después del desastre.