Pirms 60 gadiem - 1949. gada 29. augustā - Semipalatinskas poligonā veiksmīgi tika izmēģināta pirmā padomju atombumba RDS -1 ar deklarēto ražību 20 kt. Pateicoties šim notikumam pasaulē it kā tika izveidota stratēģiskā militārā paritāte starp PSRS un ASV. Un hipotētiskais karš ar katastrofālām sekām Padomju Savienībai tika īstenots tā aukstajā agregācijas stāvoklī.
Pa Manhetenas projekta pēdām
Padomju Savienībai (tāpat kā Vācijai) bija visi iemesli kļūt par kodolsacīkšu līderi. Tas nenotika, jo zinātnei bija liela loma jaunās valdības ideoloģijā. Komunistiskās partijas vadība, ievērojot nemirstīgā darba "Materiālisms un empīriskā kritika" priekšrakstus, ar bažām vēroja "fiziskā ideālisma" uzplaukumu. Trīsdesmitajos gados Staļins sliecās uzticēties nevis tiem fiziķiem, kuri apgalvoja, ka ar noteiktas ķēdes reakcijas palīdzību smago elementu izotopos iespējams atbrīvot milzīgu enerģiju, bet gan tiem, kuri aizstāvēja materiālistiskos principus zinātnē.
Tiesa, padomju fiziķi par kodolenerģijas militārās izmantošanas iespējām sāka runāt tikai 1941. gadā. Georgijs Nikolajevičs Flerovs (1913-1990), kurš pirms kara Igora Vasiljeviča Kurčatova (1903-1960) laboratorijā strādāja pie urāna skaldīšanas ķēdes reakcijas problēmas un pēc tam kalpoja par leitnantu gaisa spēkos, divreiz nosūtīja vēstules Staļinam, kurās viņš nožēlo “lielu kļūdu” un “pirmskara amatu brīvprātīgu nodošanu kodolfizikas pētniecībā”. Bet - velti.
Tikai 1942. gada septembrī, kad izlūkdienesti uzzināja par amerikāņu Manhetenas projekta, ko vadīja Roberts Oppenheimers (1904–1967), izvietošanu, kas izauga no Angloamerikāņu urāna komisijas darbības izvietošanas, Staļins parakstīja dekrētu “Par organizāciju darbs pie urāna.”… Tā uzdeva PSRS Zinātņu akadēmijai "atsākt darbu pie atomenerģijas izmantošanas iespējamības, sadaloties urānam, un līdz 1943. gada 1. aprīlim iesniegt Valsts aizsardzības komitejai ziņojumu par iespēju izveidot urāna bumbu vai urāna degvielu.."
1943. gada aprīļa vidū Maskavā, Pokrovskī-Strešņevo, tika izveidota 2. laboratorija, kurā bija iekļauti valsts lielākie fiziķi. Kurčatovs vadīja laboratoriju, un "urāna darba" vispārējā vadība sākotnēji tika uzticēta Molotovam, bet pēc tam šajā amatā viņu aizstāja Berija.
Ir pilnīgi saprotams, ka Padomju Savienības resursi bija nesalīdzināmi ar spējām, kādas bija valstīm, kuras nebija pārāk noslogotas ar karu. Tomēr tas diez vai ir vienīgais izskaidrojums milzīgajai atšķirībai attīstības mērogā Los Alamos un Maskavā. Manhetenas projektā piedalījās 12 Nobela prēmijas laureāti no ASV un Eiropas, 15 tūkstoši zinātnieku, inženieru un tehniķu, 45 tūkstoši strādnieku, 4 tūkstoši stenogrāfu, mašīnrakstītāju un sekretāru, tūkstotis drošības darbinieku, kas nodrošināja ārkārtējas slepenības režīmu. 2. laboratorijā ir 80 cilvēki, no kuriem tikai divdesmit pieci bija pētnieki.
Līdz kara beigām darbs praktiski neatkāpās: 2. laboratorijā, kā arī 1945. gada sākumā atvērtajās laboratorijās Nr. 3 un Nr. 4 tika meklētas metodes plutonija iegūšanai dažādu veidu reaktoros. darbības principi. Tas ir, viņi nodarbojās ar zinātnisku, nevis eksperimentālu un dizaina attīstību.
Atombumbas Hirosimā un Nagasaki faktiski pavēra PSRS valdības acis uz apdraudējumu līmeni, kas karājas pār valsti. Un tad tika izveidota īpaša komiteja Berijas vadībā, kas saņēma ārkārtas pilnvaras un neierobežotu finansējumu. Lēno pētniecības darbu ir aizstājis enerģisks novatorisks lēciens uz priekšu. 1946. gadā Kurčatova laboratorijā palaistais urāna-grafīta reaktors sāka ražot plutoniju-239, bombardējot urānu ar lēniem neitroniem. Urālos, jo īpaši Čeļabinskā-40, tika izveidoti vairāki uzņēmumi ieroču kvalitātes urāna un plutonija, kā arī ķīmisko komponentu ražošanai, kas vajadzīgi bumbas izveidei.
Sarovā, netālu no Arzamas, sāka veidot 2. laboratorijas filiāli ar nosaukumu KB-11, viņam tika uzticēts izstrādāt bumbas dizainu un to pārbaudīt ne vēlāk kā 1948. gada pavasarī. Un sākumā vajadzēja izgatavot plutonija bumbu. Šādu izvēli noteica fakts, ka 2. laboratorijā bija detalizēta diagramma par Amerikas plutonija bumbu "Resnais vīrs", kas tika nomesta uz Nagasaki, un kuru padomju izlūkdienestam nodeva vācu fiziķis Klauss Fokss (1911-1988), kurš piedalījās tās attīstību, kas pieturējās pie komunistu uzskatiem. Padomju vadība bija sasteigta, saskaroties ar saspringtajām attiecībām ar ASV, un vēlējās iegūt garantētu pozitīvu rezultātu. Šajā sakarā projekta zinātniskajam vadītājam Kurčatovam nebija citas izvēles.
Urāns vai plutonijs?
Kodolķēdes reakcijas klasiskā shēma urāna 235U izotopā ir eksponenciāla laika funkcija ar bāzi 2. Neitrons, saduroties ar viena atoma kodolu, sadala to divos fragmentos. Tas atbrīvo divus neitronus. Tie savukārt sadalīja jau divus urāna kodolus. Nākamajā posmā notiek divreiz vairāk dalījumu - 4. Tad - 8. Un tā, pakāpeniski, līdz atkal, salīdzinoši runājot, visa matērija nesastāvēs no divu veidu fragmentiem, kuru atomu masas ir aptuveni 95/ 140. Rezultātā tiek atbrīvota milzīga siltumenerģija, no kuras 90% nodrošina lidojošo fragmentu kinētiskā enerģija (katrs fragments veido 167 MeV).
Bet, lai reakcija notiktu šādā veidā, ir nepieciešams, lai netiktu izšķiests neitrons. Nelielā "degvielas" apjomā no tās izlido kodolu skaldīšanas procesā izdalītie neitroni, kuriem nav laika reaģēt ar urāna kodoliem. Reakcijas iespējamība ir atkarīga arī no 235U izotopa koncentrācijas "degvielā", kas sastāv no 235U un 238U. Tā kā 238U absorbē ātrus neitronus, kas nepiedalās dalīšanās reakcijā. Dabiskais urāns satur 0,714% 235U, bagātināts, ieroču pakāpe, tam jābūt vismaz 80%.
Līdzīgi, kaut arī ar savu specifiku, reakcija notiek plutonija izotopā 239Pu
No tehniskā viedokļa urāna bumbu bija vieglāk izveidot nekā plutonija. Tiesa, tam vajadzēja par kārtu vairāk urāna: urāna-235 kritiskā masa, kurā notiek ķēdes reakcija, ir 50 kg, bet plutonijam-239-5,6 kg. Tajā pašā laikā ieročiem atbilstoša plutonija iegūšana, bombardējot urānu-238 reaktorā, ir ne mazāk darbietilpīgs nekā urāna-235 izotopa atdalīšana no urāna rūdas centrifūgās. Abi šie uzdevumi prasīja vismaz 200 tonnas urāna rūdas. Un to risinājums prasīja maksimālus finanšu un ražošanas resursu ieguldījumus attiecībā pret visām padomju kodolprojekta izmaksām. Attiecībā uz cilvēkresursiem Padomju Savienība laika gaitā daudzkārt pārspēja ASV: galu galā bumbas radīšanā bija iesaistīti 700 tūkstoši cilvēku, galvenokārt ieslodzītie.
"Bērns" vai "Resnais cilvēks"?
Urāna bumba, ko amerikāņi nometa Hirosimā un nodēvēja par "Kid", tika savākta mucā, kas aizgūta no 75 milimetru pretgaisa lielgabala, kas bija urbts līdz vajadzīgajam diametram. Tika uzlikti seši urāna baloni, kas virknē savienoti viens ar otru ar kopējo masu 25,6 kg. Šāviņa garums bija 16 cm, diametrs - 10 cm. Mucas galā atradās mērķis - dobs urāna cilindrs ar masu 38, 46 kg. Tās ārējais diametrs un garums bija 16 cm. Lai palielinātu bumbas jaudu, mērķis tika uzstādīts neitronu atstarotājā, kas izgatavots no volframa karbīda, kas ļāva panākt pilnīgāku urāna "sadedzināšanu", kas piedalās ķēdes reakcijā.
Bumbas diametrs bija 60 cm, garums vairāk nekā divi metri un svars 2300 kg. Tās darbība tika veikta, aizdedzinot pulvera lādiņu, kas urāna cilindrus dzina gar divu metru mucu ar ātrumu 300 m / s. Tajā pašā laikā bora aizsargvāki tika iznīcināti. "Ceļa beigās" šāviņš nonāca mērķī, abu pusīšu summa pārsniedza kritisko masu, un notika sprādziens.
Atombumbas zīmējums, kas 1953. gadā parādījās tiesas prāvā Rozenberga dzīvesbiedru lietā, kas tika apsūdzēta atomu spiegošanā par labu PSRS. Interesanti, ka zīmējums bija slepens un netika parādīts ne tiesnesim, ne žūrijai. Zīmējums tika deklasificēts tikai 1966. gadā. Foto: Tieslietu departaments. ASV birojs Ņujorkas Dienvidu tiesu apgabala advokāts
Militārpersonas, kurām tika uzticēta kaujas "Malysh" izmantošana, baidījās, ka, neuzmanīgi rīkojoties, jebkurš trieciens var izraisīt drošinātāja detonāciju. Tāpēc šaujampulveris tika ielādēts bumbā tikai pēc lidmašīnas pacelšanās.
Padomju plutonija bumbas ierīce, izņemot tās izmērus, uzstādīta smagā bumbvedēja Tu-4 bumbu nodalījumā, un iedarbināšanas iekārta, kad tika sasniegts noteiktas vērtības atmosfēras spiediens, precīzi atkārtoja "pildījumu". vēl viena amerikāņu bumba - "Resnais cilvēks".
Lielgabalu metode divu daļēji kritiskās masas gabalu tuvināšanai viena otrai nav piemērota plutonijam, jo šai vielai ir ievērojami augstāks neitronu fons. Un, kad gabali tiek savākti kopā ar ātrumu, kas sasniedzams ar spridzināšanas stūmēju, pirms ķēdes reakcijas sākuma spēcīgas karsēšanas dēļ plutonija kušana un iztvaikošana jānotiek. Un tam neizbēgami vajadzētu novest pie struktūras mehāniskas iznīcināšanas un nereaģētas vielas izplūšanas atmosfērā.
Tāpēc padomju bumbā, tāpat kā amerikāņu bumbā, tika izmantota plutonija gabala dinamiskas saspiešanas metode ar sfērisku trieciena vilni. Viļņu ātrums sasniedz 5 km / s, kā rezultātā vielas blīvums palielinās 2, 5 reizes.
Visgrūtākā sprādzienbumbas daļa ir sprādzienbīstamu lēcu sistēmas izveidošana, kas vizuāli atgādina futbola bumbas ģeometriju, kas enerģiju novirza stingri uz vistas olas lieluma plutonija gabala centru un simetriski izspiež to ar kļūda ir mazāka par vienu procentu. Turklāt katram šādam objektīvam, kas izgatavots no TNT un RDX sakausējuma, pievienojot vasku, bija divu veidu fragmenti - ātri un lēni. Kad 1946. gadā vienam no Manhetenas projekta dalībniekiem jautāja par padomju bumbas izveides perspektīvām, viņš atbildēja, ka tā parādīsies ne agrāk kā 10 gadus vēlāk. Un tikai tāpēc, ka krievi ilgi cīnīsies par problēmu, kas saistīta ar ideālu sabrukšanas simetriju.
Padomju "resnais cilvēks"
Padomju bumbas RDS-1 garums bija 330 cm, diametrs-150 cm un svars-4700 kg. Koncentriski ligzdotas sfēras tika ievietotas pilienveida korpusa iekšpusē ar klasisku X formas stabilizatoru.
Visas struktūras centrā bija "neitronu drošinātājs", kas bija berilija bumba, kuras iekšpusē atradās polonija-210 neitronu avots, ko pasargāja berilija apvalks. Kad triecienvilnis sasniedza drošinātāju, berilijs un polonijs tika sajaukti, un neitroni, kas "aizdedzināja" ķēdes reakciju, tika atbrīvoti plutonijā.
Tālāk nāca divas 10 centimetru plutonija-239 puslodes stāvoklī ar samazinātu blīvumu. Tas padarīja plutoniju vieglāk apstrādājamu, un nepieciešamais galīgais blīvums bija noplūdes rezultāts. 0,1 mm attālums starp puslodēm tika piepildīts ar zelta slāni, kas neļāva triecienviļņam priekšlaicīgi iekļūt neitronu drošinātājā.
Neitronu atstarotāja funkciju veica 7 cm biezs un 120 kg smags dabīgā urāna slānis. Tajā notika skaldīšanās reakcija, atbrīvojoties neitroniem, kas daļēji tika atgriezti plutonija gabalā. Urāns-238 deva 20% bumbas jaudas.
"Stumšanas" slānis, kas ir 11,5 cm bieza alumīnija lode un sver 120 kg, bija paredzēts, lai slāpētu Teilora vilni, kas noved pie strauja spiediena krituma aiz detonācijas frontes.
Struktūru ieskauj 47 cm biezs un 2500 kg smags sprādzienbīstams apvalks, kas sastāv no sarežģītas sprādzienbīstamu lēcu sistēmas, kas vērsta uz sistēmas centru. 12 lēcas bija piecstūrainas, 20 - sešstūrainas. Katrs objektīvs sastāvēja no mainīgām ātri detonējošu un lēnu sprāgstvielu sekcijām, kurām bija atšķirīga ķīmiskā formula.
Bumbai bija divas autonomas detonācijas sistēmas - no atsitiena pret zemi un kad atmosfēras spiediens sasniedza iepriekš noteiktu vērtību (drošinātājs augstumā).
Tika izgatavotas piecas RDS-1 bumbas. Pirmais no tiem tika uzspridzināts poligonā pie Semipalatinskas zemes stāvoklī. Sprādziena jauda tika oficiāli reģistrēta 20 kt, bet laika gaitā izrādījās, ka tas bija pārāk augsts novērtējums. Īsts - uz pusi līmenī. Līdz tam laikam amerikāņiem jau bija 20 šādas bumbas, un visas prasības par paritāti bija nepamatotas. Bet monopols tika izjaukts.
Vēl četras no šīm bumbām nekad nav paceltas gaisā. Ekspluatācijā tika nodota oriģinālā padomju attīstība RDS-3. Šīs bumbas ar mazākiem izmēriem un svaru ražība bija 41 kt. Tas kļuva iespējams, jo īpaši pateicoties plutonija skaldīšanas reakcijas pastiprināšanai, ko veic kodolreakcija, saplūstot ar deitēriju un tritiju.
