Neutron initiator para sa isang atomic bomb. Baby (bomba)

Sa panahon ng paglikha ng mga sandatang atomic sa loob ng balangkas ng Manhattan Project, ang gawain ay sabay na isinagawa sa paglikha ng dalawang bombang nukleyar - uranium at plutonium.

Matapos subukan ang unang nuclear charge na "Gadget" (ang prototype ng plutonium bomb na "FatMan" - ang susunod, handa nang gamitin, ay ang uranium na "LittleBoy". Siya ang ibinagsak sa Hiroshima noong Agosto 6, 1945. Ang paggawa ng isa pang "Baby" ay mangangailangan ng mga buwan ng akumulasyon ng uranium, kaya ang pangalawang bomba na ibinagsak ay "Fat Man", na natipon sa isla ng Tinian ilang sandali bago ito gamitin .

Ang unang pagpupulong ng Fat Man ay naganap sa Saltwells Naval Base, California. Ang huling pagpupulong at pag-install ng plutonium core ay isinagawa sa isla ng Tinian, sa Karagatang Pasipiko, kung saan natapos ang pagtatayo ng unang combat plutonium charge. Ang pangalawang welga pagkatapos ng Hiroshima ay orihinal na dapat na isagawa sa Kokura, ilang araw pagkatapos ng unang pag-atake, ngunit dahil sa kondisyon ng panahon ang lungsod ng Nagasaki ay binomba.

Little Boy uranium atomic bomb.
Ang uranium charge sa isang bomba ay binubuo ng dalawang bahagi: isang target at isang projectile. Ang projectile, 10 sentimetro ang lapad at 16 sentimetro ang haba, ay isang set ng anim na uranium ring. Naglalaman ito ng mga 25.6 kg - 40% ng lahat ng uranium. Ang mga singsing sa projectile ay sinusuportahan ng isang tungsten carbide disc at steel plates at nakapaloob sa loob ng steel casing. Ang target ay may mass na 38.46 kg at ginawa sa hugis ng isang guwang na silindro na may diameter na 16 cm at isang haba na 16 cm. Sa istruktura, ito ay ginawa sa anyo ng dalawang magkahiwalay na halves. Ang target ay naka-mount sa isang pabahay na nagsisilbing isang neutron reflector. Sa prinsipyo, ang dami ng uranium na ginamit sa bomba ay nagbibigay ng kritikal na masa kahit na walang reflector, ngunit ang presensya nito, pati na rin ang paggawa ng projectile mula sa mas pinayaman na uranium (89% U-235) kaysa sa target (~80% U-235), ay nagbibigay-daan sa pag-charge ng kapangyarihan na tumaas.

Ang proseso ng pagpapayaman ng uranium ay naganap sa 3 yugto. Sa una, ang natural na ore (0.72% uranium) ay pinayaman sa 1-1.5% sa isang thermal diffusion plant. Sinundan ito ng pag-install ng pagsasabog ng gas at ang huling yugto - isang electromagnetic separator, na nagsagawa na ng paghihiwalay ng uranium isotopes. Upang makagawa ng "sanggol", 64 kg ng enriched uranium ang kailangan, na ~2.5 kritikal na masa. Sa tag-araw ng 1945, humigit-kumulang 50 kg ng 89% U-235 at 14 kg ng 50% U-235 ang naipon. Bilang resulta, ang kabuuang konsentrasyon ay ~80%. Kung ihahambing natin ang mga tagapagpahiwatig na ito sa isang plutonium core, ang masa ng Pu-239 kung saan ay ~6 kilo lamang, na naglalaman ng humigit-kumulang 5 kritikal na masa, ang pangunahing disbentaha ng proyekto ng uranium ay makikita: ang kahirapan sa pagtiyak ng mataas na supercriticality ng fissile substance. , na nagreresulta sa mababang kahusayan ng armas.

Upang maiwasan ang aksidenteng chain reaction, ang target ay naglalaman ng boron plug, at ang projectile ay naka-embed sa isang boron shell. Ang Boron ay isang mahusay na sumisipsip ng neutron, kaya tumataas ang kaligtasan sa panahon ng transportasyon at pag-iimbak ng mga naka-load na bala. Kapag naabot ng projectile ang target, ang casing nito ay lilipad at ang plug sa target ay maalis mula dito.

Ang naka-assemble na shell ng bomba ay binubuo ng isang tungsten carbide body (nagsisilbing isang neutron reflector), na napapalibutan ng isang bakal na jacket na may diameter na humigit-kumulang 60 cm. Ang kabuuang masa ng istrakturang ito ay humigit-kumulang 2.3 tonelada. Ang isang carbide body ay naka-install sa isang butas drilled sa jacket, kung saan ang isang target ay naka-mount. Ang ilalim ng butas na ito ay maaaring maglaman ng isa o higit pang beryllium-polonium initiators. Ang bariles kung saan gumagalaw ang uranium projectile ay mahigpit na sinulid sa bakal na katawan ng target; ito ay hiniram mula sa isang 75-mm na anti-aircraft gun at nababato upang magkasya ang projectile sa 100 mm. Ang haba ng bariles ay humigit-kumulang 2 m, timbang - 450 kg, at breech - 34 kg. Ang walang usok na pulbos ay ginagamit bilang isang propellant. Ang bilis ng projectile sa bariles ay umabot sa humigit-kumulang 300 m/s; upang itakda ito sa paggalaw, kinakailangan ang puwersa na hindi bababa sa 300 kN.

Ang Little Boy ay isang lubhang hindi ligtas na bomba na iimbak at i-transport. Ang pagpapasabog, kahit hindi sinasadya, ng propellant (nagtulak sa projectile) ay nagdudulot ng nuclear explosion. Para sa kadahilanang ito, nagpasya ang aerial observer at armas na espesyalista na si S. Parsons na i-load ang pulbura sa bomba pagkatapos lamang mag-takeoff. Gayunpaman, na may sapat na malakas na epekto kapag bumabagsak, ang projectile ay maaaring magsimulang gumalaw nang walang tulong ng pulbura, na maaaring humantong sa isang pagsabog mula sa ilang tonelada hanggang sa buong lakas. Delikado rin ang Little Boy kung ito ay nahuhulog sa tubig. Ang uranium sa loob - ilang kritikal na masa sa kabuuan - ay pinaghihiwalay ng hangin. Kung ang tubig ay nakapasok sa loob, maaari itong gumanap bilang isang tagapamagitan, na humahantong sa isang chain reaction. Magreresulta ito sa mabilis na pagkatunaw o maliit na pagsabog na naglalabas ng malalaking halaga ng radioactive material.

Pagpupulong at paggamit ng Little Boy.
Ang mga unang bahagi ng projectile ay nakumpleto sa Los Alamos noong Hunyo 15, 1945, at sila ay ganap na ginawa noong Hulyo 3.

Noong Hulyo 14, ang Little Boy at ang uranium shell para dito ay ikinarga sa barko ng Indianapolis at umalis patungo sa isla noong ika-16. Tinian, Mariana Islands. Dumating ang barko sa isla noong Hulyo 26.

Noong Hulyo 24, natapos ang target ng bomba at noong ika-26 ang mga sangkap ay pinalipad palabas sa tatlong C-54 mula sa Albuquerque at dumating sa Tinian noong ika-28.

Noong Hulyo 31, isang target at isang projectile ang inilagay sa loob ng bomba. Ang nuclear attack ay naka-iskedyul para sa susunod na araw, Agosto 1, ngunit ang isang paparating na bagyo ay pinilit ang operasyon na ipagpaliban ng 5 araw.

Agosto 6:
00:00 Huling pulong, layunin - Hiroshima. Pilot - Tibbets, 2nd pilot - Lewis.
02:45 Ang bombero ay lumipad.
07:30 Ang bomba ay ganap na handa na ihulog.
08:50 Lumipad ang eroplano sa isla ng Shikoku sa Japan.
09:16:02 Ang Little Boy ay sumabog sa taas na 580 m. Ang lakas ng pagsabog: 12-18 kt, ayon sa mga huling pagtatantya - 15 kt (+/- 20%).

Sa gayong lakas ng pagsabog, ang taas kung saan ito pinasabog ay pinakamainam para sa isang shock wave pressure na 12 psi (pounds per square inch), i.e. upang i-maximize ang lugar na napapailalim sa 12 psi o higit pa. Upang sirain ang mga gusali ng lungsod, sapat na ang presyon na 5 psi, na tumutugma sa taas na ~860, kaya, sa ganoong taas, maaaring mas malaki ang mga kaswalti at pagkasira. Dahil sa kawalan ng katiyakan sa pagtukoy ng kapangyarihan at sa malaking bilang ng mga dahilan na maaaring magdulot ng pagbaba sa lakas ng pagsabog, ang taas ay pinili na katamtamang mababa, tulad ng sa kaso ng isang maliit na singil. Ang taas na 580 m ay pinakamainam para sa isang pagsabog ng 5 kt.

Fat Man plutonium atomic bomb.

Ang bomb core ay isang hanay ng mga sphere na nakapugad sa loob ng bawat isa. Narito ang mga ito ay nakalista sa nesting order, ang mga sukat para sa panlabas na radii ng mga sphere ay ibinigay:

* paputok na shell - 65 cm,
* "pusher"/neutron absorber - 23 cm,
* uranium housing/neutron reflector - 11.5 cm,
* core ng plutonium - 4.5 cm,
* beryllium-polonium neutron initiator - 1 cm.

Neutron initiator.
Ang unang yugto, ang neutron initiator, na tinatawag ding Urchin, ay isang beryllium spherical shell na may diameter na 2 cm at may kapal na 0.6 cm. Sa loob nito ay may beryllium liner na may diameter na 0.8 cm. Ang kabuuang bigat ng istraktura ay tungkol sa 7 gramo. Mayroong 15 wedge-shaped slits na may lalim na 2.09 mm na ginawa sa panloob na ibabaw ng shell. Ang shell mismo ay nakuha sa pamamagitan ng mainit na pagpindot sa isang kapaligiran ng carbonyl nickel; ang ibabaw nito at ang panloob na globo ay natatakpan ng isang layer ng nickel at ginto. 50 curies ng polonium-210 (11 mg) ay idineposito sa inner sphere at mga bitak sa shell. Pinoprotektahan ng mga layer ng ginto at nikel ang beryllium mula sa mga particle ng alpha na ibinubuga ng polonium o ng plutonium na nakapalibot sa initiator. Ang initiator ay naka-mount sa isang bracket sa loob ng isang lukab na may diameter na 2.5 cm sa plutonium core.

Ang urchin ay isinaaktibo kapag ang shock wave ay umabot sa gitna ng charge. Kapag ang shock wave ay umabot sa mga dingding ng panloob na lukab sa plutonium, ang shock wave mula sa evaporated plutonium ay kumikilos sa initiator, na nagdudurog sa mga puwang ng polonium at lumilikha ng epekto ng Munroe - malakas na mga jet ng materyal na mabilis na naghahalo ng polonium at beryllium mula sa panlabas at panloob na mga globo. Ang mga particle ng alpha na ibinubuga ng Po-210 ay hinihigop ng mga atomo ng beryllium, na naglalabas naman ng mga neutron.

Pagsingil ng plutonium.
Isang siyam na sentimetro na globo, na may 2.5 cm na lukab sa gitna para sa isang neutron initiator. Ang paraan ng pagsingil na ito ay iminungkahi ni Robert Christy upang mabawasan ang kawalaan ng simetrya at kawalang-tatag sa panahon ng pagsabog.

Ang plutonium sa core ay nagpapatatag sa low-density delta phase (density 15.9) sa pamamagitan ng pagsasama nito sa 3% gallium sa dami ng substance (0.8% sa masa). Ang mga bentahe ng paggamit ng delta phase sa mas siksik na alpha phase (density 19.2) ay ang delta phase ay malleable at pliable, habang ang alpha phase ay malutong at malutong, bilang karagdagan, ang stabilization ng plutonium sa delta phase ay nagbibigay-daan sa pag-iwas sa pag-urong habang paglamig at pagpapapangit ng workpiece pagkatapos ng paghahagis o mainit na pagtatrabaho. Maaaring mukhang hindi kanais-nais ang paggamit ng mas mababang density na materyal para sa core, dahil ang paggamit ng mas siksik na materyal ay mas mainam dahil sa pagtaas ng kahusayan at pagbawas sa halaga ng plutonium na kinakailangan, ngunit ito ay lumalabas na hindi ganap na totoo. Ang Delta-stabilized plutonium ay sumasailalim sa isang paglipat sa alpha phase sa medyo mababang presyon ng sampu-sampung libong mga atmospheres. Ang presyon ng ilang milyong mga atmospheres na nangyayari sa panahon ng pagsabog ng pagsabog ay gumagawa ng paglipat na ito kasama ng iba pang mga phenomena na lumitaw sa panahon ng naturang compression. Kaya, sa plutonium sa delta phase mayroong isang mas malaking pagtaas sa density at isang mas malaking input ng reaktibiti kaysa sa mangyayari sa kaso ng isang siksik na alpha phase.

Ang core ay binuo mula sa dalawang hemispheres, malamang na orihinal na inihagis sa mga blangko at pagkatapos ay naproseso sa pamamagitan ng mainit na pagpindot sa isang carbonyl nickel na kapaligiran. Dahil ang plutonium ay isang napaka-reaktibong metal at, bilang karagdagan, mapanganib sa buhay, ang bawat hemisphere ay pinahiran ng isang layer ng nickel (o pilak, tulad ng iniulat para sa Gadget core). Ang coating na ito ay lumikha ng problema sa Gadget core, dahil ang mabilis na electroplating plutonium na may nickel (o pilak) ay humantong sa pagbuo ng mga shell sa metal at ang hindi angkop na paggamit nito sa core. Ang maingat na paggiling at paglalagay ng mga layer ng ginto ay naibalik ang mga depekto na ginawa ng mga hemisphere. Gayunpaman, ang isang manipis na layer ng ginto (mga 0.1 mm ang kapal) sa pagitan ng mga hemisphere ay sa anumang kaso ay isang kinakailangang bahagi ng disenyo, na nagsisilbi upang maiwasan ang napaaga na pagtagos ng mga shock wave jet sa pagitan ng mga hemisphere, na maaaring maagang i-activate ang neutron initiator.

Uranium housing/neutron reflector.
Ang plutonium charge ay napapalibutan ng isang casing na gawa sa natural na uranium na tumitimbang ng 120 kg at may diameter na 23 cm. Ang casing na ito ay bumubuo ng pitong sentimetro na layer sa paligid ng plutonium. Ang kapal ng uranium ay tinutukoy ng gawain ng pagpapanatili ng mga neutron, kaya ang isang layer ng ilang sentimetro ay sapat upang matiyak ang pagpepreno ng neutron. Ang isang mas makapal na katawan (higit sa 10 cm ang kapal) ay higit pang nagbibigay ng makabuluhang konserbasyon ng neutron para sa buong istraktura, gayunpaman, ang epekto ng "pansamantalang pagsipsip" na likas sa mabilis, mabilis na pagbuo ng mga reaksyon ng chain ay binabawasan ang mga benepisyo ng paggamit ng mas makapal na reflector.

Humigit-kumulang 20% ​​ng enerhiya ng bomba ay inilabas sa pamamagitan ng mabilis na fission ng uranium casing. Ang core at katawan na magkasama ay bumubuo ng isang minimally subcritical system. Kapag ang isang pagsabog ng pagsabog ay pumipilit sa pagpupulong sa 2.5 beses sa normal na density nito, ang core ay nagsisimulang maglaman ng mga apat hanggang limang kritikal na masa.

"Pusher"/neutron absorber.
Ang aluminyo layer na nakapalibot sa uranium, 11.5 cm makapal, weigh 120 kg. Ang pangunahing layunin ng globo na ito, na tinatawag na "pusher", ay upang bawasan ang epekto ng Taylor wave, ang mabilis na pagbaba ng presyon na nangyayari sa likod ng detonation front. Ang alon na ito ay may posibilidad na tumaas sa panahon ng pagsabog, na nagiging sanhi ng higit at mas mabilis na pagbaba ng presyon habang ang harap ng pagsabog ay nagtatagpo sa isang punto. Ang bahagyang pagmuni-muni ng shock wave na nagaganap sa explosive (composition "B")/aluminum interface (dahil sa pagkakaiba sa densidad: 1.65/2.71) ay nagpapadala sa pangalawang harap pabalik sa explosive, na pinipigilan ang Taylor wave. Pinatataas nito ang presyon ng ipinadalang alon, pinatataas ang compression sa gitna ng core.

Ang aluminyo na "pusher" ay naglalaman din ng isang proporsyon ng boron. Dahil ang boron mismo ay isang malutong na non-metallic substance at mahirap gamitin, malamang na ito ay nakapaloob sa anyo ng isang madaling iproseso na aluminyo na haluang metal na tinatawag na borax (35-50% boron). Kahit na ang kabuuang proporsyon nito sa shell ay maliit, ang boron ay gumaganap ng papel na isang neutron absorber, na pumipigil sa mga neutron na tumatakas mula doon mula sa pagbabalik sa plutonium-uranium assembly, pinabagal sa aluminyo at mga eksplosibo sa mga thermal speed.

Paputok na shell at sistema ng pagpapasabog.
Ang paputok na pambalot ay isang layer ng mataas na paputok. Ito ay humigit-kumulang 47 cm ang kapal at tumitimbang ng hindi bababa sa 2500 kg. Ang sistemang ito ay naglalaman ng 32 explosive lens, 20 sa mga ito ay hexagonal at 12 ay pentagonal. Ang mga lente ay pinagsama-sama sa isang football-like fashion upang bumuo ng isang spherical explosive assembly, humigit-kumulang 130cm ang diameter. Ang bawat isa ay may 3 bahagi: dalawa sa kanila ay gawa sa isang paputok na may mataas na bilis ng pagsabog, ang isa sa kanila ay gawa sa isang mababang bilis ng pagsabog. Ang pinakalabas na bahagi ng isang mabilis na nagpapasabog na paputok ay may hugis-kono na recess na puno ng mga pampasabog na may mababang bilis ng pagsabog. Ang mga mating parts na ito ay bumubuo ng isang aktibong lens na may kakayahang lumikha ng isang pabilog, lumalaking shock wave na nakadirekta sa gitna. Ang panloob na bahagi ng mabilis na sumasabog na paputok ay halos sumasakop sa aluminum sphere upang pahusayin ang converging impact.

Ang mga lente ay precision cast, kaya ang paputok ay kailangang matunaw bago gamitin. Ang pangunahing fast-detonating explosive ay "composition B," isang halo ng 60% hexagen (RDX) - isang napakabilis na pagpapasabog ngunit mahinang natutunaw na mataas na paputok, 39% TNT (TNT) - isang mataas na paputok at madaling matunaw na paputok at 1% waks. Ang "mabagal" na paputok ay baratol - isang pinaghalong TNT at barium nitrate (ang proporsyon ng TNT ay karaniwang 25-33%) na may 1% na wax bilang isang panali.

Ang komposisyon at density ng mga lente ay tiyak na kinokontrol at nanatiling pare-pareho. Ang sistema ng lens ay nababagay sa isang napakahigpit na pagpapaubaya, upang ang mga bahagi ay magkasya sa loob ng mas mababa sa 1 mm upang maiwasan ang mga iregularidad sa shock wave, ngunit ang pagkakahanay ng ibabaw ng lens ay mas mahalaga kaysa sa pagsasama-sama ng mga ito.

Upang makamit ang napakatumpak na timing ng detonator, ang mga karaniwang detonator ay walang pangunahin/pangalawang kumbinasyon ng paputok at may mga konduktor na pinainit ng kuryente. Ang mga konduktor na ito ay mga piraso ng manipis na kawad na agad na sumingaw mula sa surge ng kasalukuyang natanggap mula sa isang malakas na kapasitor. Ang paputok na materyal ng detonator ay pinasabog. Ang paglabas ng capacitor bank at evaporation ng wire para sa lahat ng detonator ay maaaring isagawa nang halos sabay-sabay - ang pagkakaiba ay +/- 10 nanoseconds. Ang downside ng naturang sistema ay ang pangangailangan para sa malalaking baterya, isang mataas na boltahe na suplay ng kuryente at isang malakas na bangko ng mga capacitor (tinatawag na X-Unit, na tumitimbang ng halos 200 kg) na idinisenyo upang magpaputok ng 32 detonator nang sabay-sabay.

Ang natapos na paputok na shell ay inilalagay sa isang duralumin housing. Ang istraktura ng katawan ay binubuo ng isang gitnang sinturon na binuo mula sa 5 naprosesong duralumin casting, at upper at lower hemispheres na bumubuo ng isang kumpletong shell.

Ang huling yugto ng pagpupulong.
Ang huling disenyo ng bomba ay may kasamang isang espesyal na "takip" kung saan inilalagay ang mga fissile na materyales sa dulo. Ang singil ay maaaring gawin nang buo, maliban sa plutonium insert na may initiator. Para sa mga kadahilanang pangkaligtasan, ang pagpupulong ay nakumpleto kaagad bago ang praktikal na paggamit. Ang duralumin hemisphere ay tinanggal kasama ng isa sa mga paputok na lente. Ang neutron initiator ay naka-install sa pagitan ng plutonium hemispheres at naka-mount sa loob ng 40-kilogram na uranium cylinder, at pagkatapos ang buong istraktura na ito ay inilalagay sa loob ng uranium reflector. Ang lens ay bumalik sa lugar nito, ang detonator ay konektado dito, at ang talukap ng mata ay screwed sa lugar sa itaas.

Ang Fat Man ay isang seryosong panganib kapag ipinadala at iniimbak na handa nang gamitin, kahit na sa pinakamasamang sitwasyon ay hindi pa rin ito mapanganib kaysa sa Little Boy. Ang kritikal na masa ng isang core na may uranium reflector ay 7.5 kg ng plutonium para sa delta phase, at 5.5 kg lamang para sa alpha phase. Ang anumang hindi sinasadyang pagsabog ng explosive shell ay maaaring magresulta sa pag-compress ng 6.2-kilogram na core ng Fat Man sa isang supercritical alpha phase. Ang tinantyang lakas ng pagsabog mula sa naturang hindi awtorisadong pagpapasabog ng charge ay mula sa sampu-sampung tonelada (halos pagsasalita, isang pagkakasunud-sunod ng magnitude na higit sa explosive charge sa bomba) sa ilang daang toneladang katumbas ng TNT. Ngunit ang pangunahing panganib ay nasa daloy ng tumatagos na radiation sa panahon ng pagsabog. ang shock wave propagation zone Kaya, ang isang maliit na pagsabog ng nuklear na 20 tonelada ay magdudulot ng nakamamatay na dosis ng radiation na 640 rem sa layo na 250 m.

Para sa mga kadahilanang pangkaligtasan, ang transportasyon ng Fat Man ay hindi kailanman isinagawa sa isang ganap na pinagsama-samang anyo; ang mga bomba ay nakumpleto kaagad bago gamitin. Dahil sa pagiging kumplikado ng armas, ang prosesong ito ay nangangailangan ng hindi bababa sa ilang araw (isinasaalang-alang ang mga intermediate na pagsusuri) Ang naka-assemble na bomba ay hindi maaaring manatiling gumagana sa loob ng mahabang panahon dahil sa mababang X-Unit na baterya.

Ang outline ng isang live na plutonium bomb ay pangunahing binubuo ng isang eksperimental na disenyo ng Gadget na nakabalot sa isang bakal na shell. Ang dalawang kalahati ng steel ellipsoid ay nakakabit sa blast system bandage kasama ang X-Unit, mga baterya, piyus at trigger electronics na matatagpuan sa harap na bahagi ng shell.

Tulad ng sa Little Boy, ang high-altitude fuse sa Fat Man ay ang Atchis radar rangefinder system (Archies - ang mga antenna nito ay makikita sa gilid sa mga litrato ni Little Boy). Kapag ang singil ay umabot sa kinakailangang taas sa ibabaw ng lupa (itakda sa 1850+-100 talampakan), nagbibigay ito ng senyales upang sumabog. Bilang karagdagan, ang bomba ay nilagyan din ng isang barometric sensor na pumipigil sa isang pagsabog na higit sa 7,000 talampakan.

Labanan ang paggamit ng isang plutonium bomb.
Ang huling pagpupulong ng Taong Taba ay naganap sa isla. Tinian.

Noong Hulyo 26, 1945, isang plutonium core na may initiator ang ipinadala sa isang C-54 aircraft mula sa Kirtland Air Force Base hanggang Tinian.

Noong Hulyo 28, dumating ang core sa isla. Sa araw na ito, tatlong B-29 ang aalis mula sa Kirtland patungong Tinian kasama ang tatlong pre-assembled na Fat Mans.

Agosto 2 - Dumating ang B-29. Ang petsa ng pambobomba ay itinakda noong Agosto 11, ang target ay ang arsenal sa Kokura. Ang hindi nuklear na bahagi ng unang bomba ay handa na noong ika-5 ng Agosto.

Sa Agosto 7, ang isang pagtataya ay dumating tungkol sa mga kondisyon ng panahon na hindi paborable para sa flight sa ika-11, ang petsa ng flight ay inilipat sa Agosto 10, pagkatapos ay sa Agosto 9. Dahil sa shift ng petsa, isinasagawa ang pinabilis na trabaho upang i-assemble ang singil.

Sa umaga ng ika-8, natapos ang pagpupulong ni Fat Man, at pagsapit ng 10:00 p.m. siya ay isinakay sa B-29 "Block's Car."

Agosto 9:
03:47 Ang eroplano ay lumipad mula sa Tinian, ang target ay kinilala bilang ang Kokur Arsenal. Pilot - Charles Sweeney.
10:44 Oras upang lapitan si Kokura, ngunit ang target ay hindi nakikita sa mahinang kondisyon ng visibility. Ang anti-aircraft artillery fire at ang hitsura ng mga Japanese fighters ay pinipilit kaming ihinto ang paghahanap at lumiko patungo sa target na reserba - Nagasaki.
Mayroong isang layer ng ulap sa ibabaw ng lungsod - tulad ng sa Kokura, mayroon lamang gasolina na natitira para sa isang pass, kaya ang bomba ay ibinagsak sa unang angkop na puwang sa mga ulap ilang milya mula sa itinalagang target.
11:02 Ang pagsabog ay nangyari sa taas na 503 m malapit sa hangganan ng lungsod, ang kapangyarihan ayon sa mga sukat noong 1987 ay 21 kt. Sa kabila ng katotohanan na ang pagsabog ay naganap sa hangganan ng isang mataong bahagi ng lungsod, ang bilang ng mga biktima ay lumampas sa 70,000 katao. Nawasak din ang mga kagamitan sa paggawa ng armas ng Mitsubishi.

Tulad ng madalas sa kasamaang palad, ang mga kapaki-pakinabang na imbensyon ay kadalasang ginagamit para sa masamang layunin. Nalalapat din ito sa paggamit ng fission chain reaction. Ang paglaban sa paglaganap ng mga sandatang atomiko ay nagpapatuloy sa iba't ibang antas ng tagumpay. Ang pinakamalaking panganib ay dulot ng pagkakaroon ng mga sandatang atomiko ng mga awtoritaryan na rehimen at, lalo na, ng mga terorista. Tingnan natin ang iba't ibang uri ng atomic bomb at ang mga panganib na nauugnay sa posibilidad ng pagkalat ng kanilang mga teknolohiya sa produksyon.

Bomba ng Uranium-235

Maaaring gumawa ng atomic bomb mula sa U-235, Pu-239 at U-233. Sa mga ito, ang U-235 lamang ang umiiral sa kalikasan. Ang Pu-239 at U-233 ay ginawa sa pamamagitan ng pagbomba sa iba pang isotopes na may mga neutron.
Ang pinakamadaling paraan upang makagawa ng atomic bomb ay mula sa uranium. Hindi mo kailangan ng reactor para dito. Halimbawa, para dito kailangan mong magkaroon ng kinakailangang halaga ng natural na uranium at gas centrifuges. Ang uranium ay na-convert sa isang gas na estado - uranium hexafluoride UF 6, na ipinapasa sa mga centrifuges. Ang antas ng paghihiwalay ay tinutukoy ng bilang ng mga indibidwal na centrifuges na binuo sa isang kaskad. Isang "kaunting" pasensya at mayroon kang armas-grade uranium (>90% 235 U). Upang makalikha ng uranium bomb na walang plutonium, humigit-kumulang 15-20 kg ng armas-grade uranium ang kailangan.
Gayunpaman, kahit na ang proseso ng pagpapayaman ng uranium ay kilala sa prinsipyo, upang makakuha ng sapat na dami ng lubos na pinayaman na uranium, ang mga hilaw na materyales, kasanayan, imprastraktura at malaking halaga ng enerhiya ay kinakailangan. Kaya't kahit na ang mga terorista ay nakakakuha ng mataas na pinayaman na uranium ay lubhang hindi malamang. Malamang, susubukan lang nilang nakawin ito. Kaya, dapat na mahigpit na subaybayan ng mga bansang may reserbang uranium sa antas ng armas ang kanilang mga pasilidad sa imbakan. Ang paggawa ng armas-grade uranium ay magagawa lamang para sa mga bansang may sapat na binuong teknolohikal na base.
Bilang karagdagan, ang isang bomba ay dapat gawin mula sa enriched uranium. Ang pinaka primitive atomic bomb − tinatawag na"cannon" type na bomba.

"Cannon" type na bomba
Ang "cannon" type bomb ay simple sa disenyo. Sa loob nito, ang isang "piraso" ng U-235 ay pinaputok na may kaukulang singil sa isa pang "piraso", na lumilikha ng isang kritikal na masa. Ang resulta ay isang chain reaction. Ang bombang ito ay isang hindi mahusay na paggamit ng fissile na materyal; 1.4% lamang ng Ang napakayamang uranium sa ganitong uri ng bomba ay na-fission. Ang bombang ito ay ibinagsak sa Hiroshima, ito ay masyadong malaki para sa isang rocket ngunit maaaring maihatid, halimbawa, sa pamamagitan ng eroplano.

Bomba ng Plutonium-239

Ang plutonium ay isang byproduct ng lahat ng mga reactor. Gayunpaman, upang magamit bilang isang materyal na fissile, dapat itong linisin ng kemikal mula sa mga nalalabi sa mataas na antas ng basura. Ito ay isang mahal at mapanganib na proseso na nangangailangan ng espesyal na kaalaman at kagamitan.

Ang plutonium ay nabuo sa isang nuclear reactor kapag ang U-238 ay binomba ng mga thermal neutron

Ang Pu-239 ay ginagamit upang makabuo ng mga sandatang nuklear. Ang fission at scattering cross section, pati na rin ang bilang ng mga neutron sa panahon ng fission, ay mas malaki para sa Pu-239 kaysa sa U-235 at, nang naaayon, ay may mas mababang kritikal na masa, i.e. Upang ipatupad ang isang self-sustaining fission reaction, ang plutonium ay nangangailangan ng mas mababa sa uranium. Ang isang plutonium atomic bomb ay karaniwang nangangailangan ng 3-5 kg ​​ng Pu-239.
Dahil sa medyo maikling kalahating buhay nito (kumpara sa U-235), kapansin-pansing umiinit ang Pu-239 dahil sa radiation na ibinubuga nito. Ang paglabas ng init ng Pu-239 ay 1.92 W/kg. Kaya, ang isang well-insulated na piraso ng plutonium ay umiinit mula sa temperatura ng silid hanggang 100 o sa loob ng dalawang oras. Ito ay natural na lumilikha ng mga paghihirap kapag nagdidisenyo ng isang bomba. Ang mga pisikal na katangian ng plutonium ay tulad na ang isang bomba na uri ng baril ay hindi maaaring pagsamahin nang mabilis ang dalawang piraso ng plutonium upang makabuo ng isang kritikal na masa. Para sa plutonium, isang mas kumplikadong pamamaraan ang dapat gamitin.

Bomba ng pagsabog
Sa gitna ng isang implosion-type na bomba ay plutonium, mataas na pinayaman na uranium, o isang halo ng pareho. Ang pagsabog na nakadirekta papasok sa core ng plutonium ay naisasakatuparan gamit ang isang sistema ng mga espesyal na lente na gumagana nang sabay-sabay. Ang plutonium ay pinipiga nang malakas at pantay. Nagiging kritikal ang masa. Gayunpaman, ang simpleng pag-compress ng plutonium sa isang kritikal na masa ay hindi ginagarantiyahan ang pagsisimula ng isang chain reaction. Nangangailangan ito ng mga neutron mula sa isang mapagkukunan ng neutron, na matatagpuan sa gitna ng aparato at sabay-sabay na nag-iilaw sa plutonium na may compression.
Ang plutonium na nakuha mula sa irradiated fuel at ginamit muli sa reactor ay nagiging mas at mas angkop para sa paggawa ng mga armas dahil sa pagtaas sa proporsyon ng Pu-238, Pu-240 at Pu-242.
Ang pangunahing nakakapinsalang karumihan para sa mga armas-grade plutonium ay Pu-240 dahil sa mataas na rate ng spontaneous fission nito. Ito ay 30,000 beses na mas malaki kaysa sa Pu-239. 1% lamang ng Pu-240 sa pinaghalong gumagawa ng napakaraming neutron na posible ang pagsabog sa isang implosion system. Ang pagkakaroon ng huli sa malalaking proporsyon ay makabuluhang kumplikado ang gawain ng pagdidisenyo ng isang maaasahang warhead na may tinukoy na mga katangian (rated na kapangyarihan, kaligtasan sa pangmatagalang imbakan, atbp.)
Ang plutonium na may antas ng armas ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakataas (higit sa 90%) na nilalaman ng fissile 239 Pu isotope at isang mababang nilalaman ng 240 Pu isotope (hanggang ~5%).
"Civilian" plutonium, na inilabas sa panahon ng pagproseso (reprocessing) ng ginastos na gasolina mula sa mga nuclear reactor ng mga nuclear power plant at nailalarawan sa isang average na isotope content ratio na 239 (60%) at 240 (40%). Ang paggamit ng "sibilyan" na plutonium para sa paggawa ng mga nuclear warhead ay posible.

Bomba ng Uranium-233

Sa mga bansa kung saan kakaunti ang uranium ngunit maraming thorium (halimbawa, India), interesadong makuha ang fissile isotope U-233 gamit ang isang chain of reactions:

Bilang isang paputok na materyal, ang 233 U ay halos kasing epektibo ng 239 Pu. Ang nagpapalubha sa sitwasyon sa paggamit ng militar ng 233 U ay ang 232 U na karumihan, ang mga produktong anak na kung saan ay malakas na pinagmumulan ng gamma, na nagpapalubha sa pagtatrabaho dito.
Ang 232 U ay nabuo bilang resulta ng reaksyon.

Ito ay isa sa mga pinaka-kahanga-hanga, mahiwaga at kahila-hilakbot na proseso. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga sandatang nuklear ay batay sa isang chain reaction. Ito ay isang proseso na ang mismong pag-unlad ay nagpasimula ng pagpapatuloy nito. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang bomba ng hydrogen ay batay sa pagsasanib.

Bomba ng atom

Ang nuclei ng ilang isotopes ng radioactive elements (plutonium, californium, uranium at iba pa) ay may kakayahang mabulok, habang kumukuha ng neutron. Pagkatapos nito, dalawa o tatlong higit pang mga neutron ang pinakawalan. Ang pagkasira ng nucleus ng isang atom sa ilalim ng mainam na mga kondisyon ay maaaring humantong sa pagkabulok ng dalawa o tatlo pa, na kung saan ay maaaring magpasimula ng iba pang mga atomo. At iba pa. Ang isang mala-avalanche na proseso ng pagkasira ng dumaraming bilang ng mga nuclei ay nangyayari, na naglalabas ng napakalaking dami ng enerhiya para sa pagsira ng mga atomic bond. Sa panahon ng pagsabog, ang napakalaking enerhiya ay inilabas sa isang napakaikling panahon. Nangyayari ito sa isang punto. Ito ang dahilan kung bakit napakalakas at mapanira ang pagsabog ng isang atomic bomb.

Upang simulan ang isang chain reaction, ang dami ng radioactive substance ay dapat lumampas sa isang kritikal na masa. Malinaw, kailangan mong kumuha ng ilang bahagi ng uranium o plutonium at pagsamahin ang mga ito sa isa. Gayunpaman, hindi ito sapat upang maging sanhi ng pagsabog ng atomic bomb, dahil ang reaksyon ay titigil bago pa mailabas ang sapat na enerhiya, o ang proseso ay magpapatuloy nang mabagal. Upang makamit ang tagumpay, kinakailangan hindi lamang lumampas sa kritikal na masa ng sangkap, ngunit gawin ito sa isang napakaikling panahon. Pinakamainam na gumamit ng marami. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng iba, at pagpapalit-palit ng mabilis at mabagal na mga paputok.

Ang unang nuclear test ay isinagawa noong Hulyo 1945 sa USA malapit sa bayan ng Almogordo. Noong Agosto ng parehong taon, ginamit ng mga Amerikano ang mga sandatang ito laban sa Hiroshima at Nagasaki. Ang pagsabog ng atomic bomb sa lungsod ay humantong sa kakila-kilabot na pagkawasak at pagkamatay ng karamihan sa populasyon. Sa USSR, ang mga sandatang atomic ay nilikha at nasubok noong 1949.

H-bomba

Ito ay isang sandata na may napakalaking mapanirang kapangyarihan. Ang prinsipyo ng operasyon nito ay batay sa synthesis ng mas mabibigat na helium nuclei mula sa mas magaan na atomo ng hydrogen. Naglalabas ito ng napakalaking dami ng enerhiya. Ang reaksyong ito ay katulad ng mga prosesong nagaganap sa Araw at iba pang mga bituin. Ang pinakamadaling paraan ay ang paggamit ng isotopes ng hydrogen (tritium, deuterium) at lithium.

Sinubukan ng mga Amerikano ang unang hydrogen warhead noong 1952. Sa modernong pag-unawa, ang aparatong ito ay halos hindi matatawag na bomba. Ito ay isang tatlong palapag na gusali na puno ng likidong deuterium. Ang unang pagsabog ng hydrogen bomb sa USSR ay isinagawa makalipas ang anim na buwan. Ang Soviet thermonuclear munition RDS-6 ay pinasabog noong Agosto 1953 malapit sa Semipalatinsk. Sinubukan ng USSR ang pinakamalaking bomba ng hydrogen na may ani na 50 megatons (Tsar Bomba) noong 1961. Ang alon pagkatapos ng pagsabog ng mga bala ay umikot sa planeta ng tatlong beses.

Iniuugnay ng marami sa aming mga mambabasa ang hydrogen bomb sa isang atomic, mas malakas lang. Sa katunayan, ito ay isang panimula na bagong sandata, na nangangailangan ng hindi proporsyonal na malalaking intelektwal na pagsisikap para sa paglikha nito at gumagana sa pangunahing magkakaibang pisikal na mga prinsipyo.

Ang tanging bagay na magkakatulad ang atomic at hydrogen bomb ay ang parehong naglalabas ng napakalaking enerhiya na nakatago sa atomic nucleus. Ito ay maaaring gawin sa dalawang paraan: upang hatiin ang mabibigat na nuclei, halimbawa, uranium o plutonium, sa mas magaan (fission reaction) o upang pilitin ang pinakamagaan na isotopes ng hydrogen na sumanib (fusion reaction). Bilang resulta ng parehong mga reaksyon, ang masa ng nagresultang materyal ay palaging mas mababa kaysa sa masa ng orihinal na mga atomo. Ngunit ang masa ay hindi maaaring mawala nang walang bakas - ito ay nagiging enerhiya ayon sa sikat na formula ni Einstein na E=mc 2.

Upang lumikha ng isang atomic bomb, isang kinakailangan at sapat na kondisyon ay upang makakuha ng fissile na materyal sa sapat na dami. Ang trabaho ay medyo labor-intensive, ngunit mababa ang intelektwal, mas malapit sa industriya ng pagmimina kaysa sa mataas na agham. Ang mga pangunahing mapagkukunan para sa paglikha ng naturang mga armas ay ginugol sa pagtatayo ng mga higanteng minahan ng uranium at mga halaman ng pagpapayaman. Ang katibayan ng pagiging simple ng aparato ay ang katotohanan na wala pang isang buwan ang lumipas sa pagitan ng paggawa ng plutonium na kailangan para sa unang bomba at ang unang pagsabog ng nukleyar ng Sobyet.

Alalahanin natin sandali ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang bomba, na kilala mula sa mga kurso sa pisika ng paaralan. Ito ay batay sa pag-aari ng uranium at ilang elemento ng transuranium, halimbawa, plutonium, upang maglabas ng higit sa isang neutron sa panahon ng pagkabulok. Ang mga elementong ito ay maaaring mabulok nang kusang o sa ilalim ng impluwensya ng iba pang mga neutron.

Ang pinakawalan na neutron ay maaaring umalis sa radioactive na materyal, o maaari itong bumangga sa isa pang atom, na magdulot ng isa pang reaksyon ng fission. Kapag nalampasan ang isang tiyak na konsentrasyon ng isang sangkap (kritikal na masa), ang bilang ng mga bagong panganak na neutron, na nagdudulot ng karagdagang fission ng atomic nucleus, ay nagsisimulang lumampas sa bilang ng nabubulok na nuclei. Ang bilang ng mga nabubulok na atom ay nagsisimulang lumaki tulad ng isang avalanche, na nagsilang ng mga bagong neutron, iyon ay, nangyayari ang isang chain reaction. Para sa uranium-235, ang kritikal na masa ay halos 50 kg, para sa plutonium-239 - 5.6 kg. Iyon ay, ang isang bola ng plutonium na tumitimbang ng bahagyang mas mababa sa 5.6 kg ay isang mainit na piraso lamang ng metal, at ang isang mass ng bahagyang mas tumatagal lamang ng ilang nanosecond.

Ang aktwal na operasyon ng bomba ay simple: kumukuha kami ng dalawang hemispheres ng uranium o plutonium, bawat isa ay bahagyang mas mababa kaysa sa kritikal na masa, ilagay ang mga ito sa layo na 45 cm, takpan ang mga ito ng mga eksplosibo at magpapasabog. Ang uranium o plutonium ay sintered sa isang piraso ng supercritical mass, at magsisimula ang isang nuclear reaction. Lahat. May isa pang paraan upang magsimula ng isang nuclear reaction - upang i-compress ang isang piraso ng plutonium na may malakas na pagsabog: ang distansya sa pagitan ng mga atom ay bababa, at ang reaksyon ay magsisimula sa isang mas mababang kritikal na masa. Ang lahat ng modernong atomic detonator ay gumagana sa prinsipyong ito.

Ang mga problema sa atomic bomb ay nagsisimula mula sa sandaling nais nating dagdagan ang lakas ng pagsabog. Ang simpleng pagtaas ng fissile na materyal ay hindi sapat - sa sandaling ang masa nito ay umabot sa isang kritikal na masa, ito ay sumasabog. Ang iba't ibang mga mapanlikha na pamamaraan ay naimbento, halimbawa, upang gumawa ng isang bomba hindi mula sa dalawang bahagi, ngunit mula sa marami, na naging dahilan upang ang bomba ay nagsimulang maging katulad ng isang gutted orange, at pagkatapos ay tipunin ito sa isang piraso na may isang pagsabog, ngunit gayon pa man, na may kapangyarihan. ng higit sa 100 kilotons, ang mga problema ay naging hindi malulutas.

Ngunit ang gasolina para sa thermonuclear fusion ay walang kritikal na masa. Dito ang Araw, na puno ng thermonuclear fuel, ay nakabitin sa itaas, isang thermonuclear reaction ang nangyayari sa loob nito sa loob ng isang bilyong taon - at walang sumasabog. Bilang karagdagan, sa panahon ng reaksyon ng synthesis ng, halimbawa, deuterium at tritium (mabigat at napakabigat na isotope ng hydrogen), ang enerhiya ay pinakawalan ng 4.2 beses na higit pa kaysa sa panahon ng pagkasunog ng parehong masa ng uranium-235.

Ang paggawa ng atomic bomb ay isang eksperimental sa halip na isang teoretikal na proseso. Ang paglikha ng isang bomba ng hydrogen ay nangangailangan ng paglitaw ng ganap na bagong mga pisikal na disiplina: ang pisika ng mataas na temperatura ng plasma at mga ultra-mataas na presyon. Bago simulan ang paggawa ng bomba, kinakailangan na lubusang maunawaan ang likas na katangian ng mga phenomena na nangyayari lamang sa core ng mga bituin. Walang mga eksperimento ang makakatulong dito - ang mga tool ng mga mananaliksik ay teoretikal na pisika at mas mataas na matematika. Hindi sinasadya na ang isang napakalaking papel sa pagbuo ng mga sandatang thermonuclear ay pag-aari ng mga mathematician: Ulam, Tikhonov, Samarsky, atbp.

Classic na sobrang

Sa pagtatapos ng 1945, iminungkahi ni Edward Teller ang unang disenyo ng hydrogen bomb, na tinatawag na "classic super". Upang lumikha ng napakalaking presyon at temperatura na kinakailangan upang simulan ang reaksyon ng pagsasanib, dapat itong gumamit ng isang maginoo na bomba ng atom. Ang "classic super" mismo ay isang mahabang silindro na puno ng deuterium. Ang isang intermediate na "ignition" na silid na may pinaghalong deuterium-tritium ay ibinigay din - ang reaksyon ng synthesis ng deuterium at tritium ay nagsisimula sa mas mababang presyon. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa isang apoy, ang deuterium ay dapat na gumanap ng papel na panggatong, isang halo ng deuterium at tritium - isang baso ng gasolina, at isang bomba ng atom - isang tugma. Ang scheme na ito ay tinawag na "pipe" - isang uri ng tabako na may atomic lighter sa isang dulo. Sinimulan ng mga physicist ng Sobyet na bumuo ng bomba ng hydrogen gamit ang parehong pamamaraan.

Gayunpaman, ang mathematician na si Stanislav Ulam, gamit ang isang ordinaryong slide rule, ay nagpatunay kay Teller na ang paglitaw ng isang pagsasanib na reaksyon ng purong deuterium sa isang "super" ay halos hindi posible, at ang timpla ay mangangailangan ng ganoong dami ng tritium na para makabuo nito ay ito. ay kinakailangan upang praktikal na i-freeze ang produksyon ng plutonium na may grade-sa-sandatang mga armas sa Estados Unidos.

Puff na may asukal

Noong kalagitnaan ng 1946, iminungkahi ni Teller ang isa pang disenyo ng hydrogen bomb - isang "alarm clock". Binubuo ito ng mga alternating spherical layer ng uranium, deuterium at tritium. Sa panahon ng nuclear explosion ng central charge ng plutonium, ang kinakailangang presyon at temperatura ay nilikha para sa pagsisimula ng isang thermonuclear reaction sa iba pang mga layer ng bomba. Gayunpaman, ang "alarm clock" ay nangangailangan ng isang high-power atomic initiator, at ang Estados Unidos (pati na rin ang USSR) ay nagkaroon ng mga problema sa paggawa ng armas-grade uranium at plutonium.

Noong taglagas ng 1948, dumating si Andrei Sakharov sa isang katulad na pamamaraan. Sa Unyong Sobyet, ang disenyo ay tinawag na "sloyka". Para sa USSR, na walang oras upang makagawa ng mga armas-grade uranium-235 at plutonium-239 sa sapat na dami, ang puff paste ni Sakharov ay isang panlunas sa lahat. At dahil jan.

Sa isang conventional atomic bomb, ang natural na uranium-238 ay hindi lamang walang silbi (ang neutron energy sa panahon ng pagkabulok ay hindi sapat upang simulan ang fission), ngunit nakakapinsala din dahil ito ay sabik na sumisipsip ng pangalawang neutrons, na nagpapabagal sa chain reaction. Samakatuwid, 90% ng armas-grade uranium ay binubuo ng isotope uranium-235. Gayunpaman, ang mga neutron na nagreresulta mula sa thermonuclear fusion ay 10 beses na mas masigla kaysa sa fission neutrons, at ang natural na uranium-238 na na-irradiated ng naturang mga neutron ay nagsisimulang mag-fission nang mahusay. Ang bagong bomba ay naging posible na gumamit ng uranium-238, na dati ay itinuturing na isang produkto ng basura, bilang isang paputok.

Ang highlight ng "puff pastry" ni Sakharov ay ang paggamit din ng isang puting light crystalline substance - lithium deuteride 6 LiD - sa halip na acutely deficient tritium.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pinaghalong deuterium at tritium ay mas madaling mag-apoy kaysa sa purong deuterium. Gayunpaman, dito nagtatapos ang mga pakinabang ng tritium, at ang mga disadvantages lamang ang nananatili: sa normal na estado, ang tritium ay isang gas, na nagiging sanhi ng mga paghihirap sa pag-iimbak; Ang tritium ay radioactive at nabubulok sa stable na helium-3, na aktibong kumokonsumo ng mga kinakailangang mabilis na neutron, na nililimitahan ang shelf life ng bomba sa ilang buwan.

Ang non-radioactive lithium deutride, kapag na-irradiated ng mabagal na fission neutrons - ang mga kahihinatnan ng pagsabog ng isang atomic fuse - ay nagiging tritium. Kaya, ang radiation mula sa pangunahing pagsabog ng atom ay agad na gumagawa ng sapat na dami ng tritium para sa karagdagang thermonuclear na reaksyon, at ang deuterium ay nasa simula ng lithium deutride.

Ito ay isang bomba lamang, RDS-6s, na matagumpay na nasubok noong Agosto 12, 1953 sa tore ng Semipalatinsk test site. Ang lakas ng pagsabog ay 400 kilotons, at mayroon pa ring debate kung ito ay isang tunay na thermonuclear na pagsabog o isang napakalakas na atomic. Pagkatapos ng lahat, ang reaksyon ng thermonuclear fusion sa puff paste ni Sakharov ay hindi hihigit sa 20% ng kabuuang lakas ng pagsingil. Ang pangunahing kontribusyon sa pagsabog ay ginawa ng pagkabulok na reaksyon ng uranium-238 na na-irradiated na may mabilis na mga neutron, salamat sa kung saan ang RDS-6s ay nagsimula sa panahon ng tinatawag na "marumi" na mga bomba.

Ang katotohanan ay ang pangunahing radioactive contamination ay nagmumula sa mga produkto ng pagkabulok (sa partikular, strontium-90 at cesium-137). Sa esensya, ang "puff pastry" ni Sakharov ay isang higanteng atomic bomb, na bahagyang pinahusay ng isang thermonuclear reaction. Hindi nagkataon na ang isang pagsabog lamang ng "puff pastry" ay gumawa ng 82% ng strontium-90 at 75% ng cesium-137, na pumasok sa kapaligiran sa buong kasaysayan ng site ng pagsubok ng Semipalatinsk.

mga bombang Amerikano

Gayunpaman, ang mga Amerikano ang unang nagpasabog ng bomba ng hydrogen. Noong Nobyembre 1, 1952, ang Mike thermonuclear device, na may ani na 10 megatons, ay matagumpay na nasubok sa Elugelab Atoll sa Karagatang Pasipiko. Mahirap na tawaging bomba ang isang 74-toneladang kagamitang Amerikano. Ang "Mike" ay isang napakalaking aparato na kasing laki ng isang dalawang palapag na bahay, na puno ng likidong deuterium sa temperatura na malapit sa absolute zero (ang "puff pastry" ni Sakharov ay isang ganap na naililipat na produkto). Gayunpaman, ang highlight ng "Mike" ay hindi ang laki nito, ngunit ang mapanlikhang prinsipyo ng pag-compress ng mga thermonuclear explosives.

Alalahanin natin na ang pangunahing ideya ng isang bomba ng hydrogen ay upang lumikha ng mga kondisyon para sa pagsasanib (ultra-high pressure at temperatura) sa pamamagitan ng isang nuclear explosion. Sa "puff" scheme, ang nuclear charge ay matatagpuan sa gitna, at samakatuwid ay hindi nito masyadong pinipiga ang deuterium bilang nakakalat ito palabas - ang pagtaas ng dami ng thermonuclear explosive ay hindi humahantong sa pagtaas ng kapangyarihan - hindi ito magkaroon ng oras upang magpasabog. Ito mismo ang naglilimita sa pinakamataas na kapangyarihan ng pamamaraang ito - ang pinakamalakas na "puff" sa mundo, ang Orange Herald, na pinasabog ng British noong Mayo 31, 1957, ay nagbunga lamang ng 720 kilotons.

Ito ay mainam kung maaari nating gawin ang atomic fuse na sumabog sa loob, na i-compress ang thermonuclear explosive. Ngunit paano gawin iyon? Iniharap ni Edward Teller ang isang napakatalino na ideya: upang i-compress ang thermonuclear fuel hindi sa mekanikal na enerhiya at neutron flux, ngunit sa radiation ng pangunahing atomic fuse.

Sa bagong disenyo ng Teller, ang nagpasimulang atomic unit ay nahiwalay sa thermonuclear unit. Kapag na-trigger ang atomic charge, ang X-ray radiation ay nauna sa shock wave at kumalat sa mga dingding ng cylindrical body, nag-evaporate at nagiging plasma ang polyethylene na panloob na lining ng katawan ng bomba. Ang plasma, sa turn, ay muling nagpalabas ng mas malambot na X-ray, na hinihigop ng mga panlabas na layer ng panloob na silindro ng uranium-238 - ang "pusher". Ang mga layer ay nagsimulang sumingaw na paputok (ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na ablation). Ang mainit na uranium plasma ay maihahambing sa mga jet ng isang napakalakas na rocket engine, na ang thrust ay nakadirekta sa silindro na may deuterium. Ang uranium cylinder ay bumagsak, ang presyon at temperatura ng deuterium ay umabot sa isang kritikal na antas. Ang parehong presyon ay nag-compress sa gitnang plutonium tube sa isang kritikal na masa, at ito ay sumabog. Ang pagsabog ng plutonium fuse ay pinindot sa deuterium mula sa loob, na lalong nag-compress at nagpainit ng thermonuclear explosive, na sumabog. Isang matinding stream ng mga neutron ang naghahati sa uranium-238 nuclei sa "pusher", na nagiging sanhi ng pangalawang reaksyon ng pagkabulok. Ang lahat ng ito ay nagawang mangyari bago ang sandaling ang pagsabog ng alon mula sa pangunahing pagsabog ng nuklear ay umabot sa thermonuclear unit. Ang pagkalkula ng lahat ng mga kaganapang ito, na nagaganap sa bilyong bahagi ng isang segundo, ay nangangailangan ng lakas ng utak ng pinakamalakas na mathematician sa planeta. Ang mga tagalikha ng "Mike" ay nakaranas ng hindi kakila-kilabot mula sa 10-megaton na pagsabog, ngunit hindi mailalarawan na kasiyahan - hindi lamang nila nagtagumpay na maunawaan ang mga proseso na sa totoong mundo ay nangyayari lamang sa mga core ng mga bituin, kundi pati na rin sa eksperimento na subukan ang kanilang mga teorya sa pamamagitan ng pagtatakda sa kanilang sariling maliit na bituin sa Earth.

Bravo

Dahil nalampasan nila ang mga Ruso sa kagandahan ng disenyo, hindi nagawa ng mga Amerikano na gawing compact ang kanilang device: gumamit sila ng liquid supercooled deuterium sa halip na ang powdered lithium deuteride ni Sakharov. Sa Los Alamos, tumugon sila sa "puff pastry" ni Sakharov na may kaunting inggit: "sa halip na isang malaking baka na may isang balde ng hilaw na gatas, ang mga Ruso ay gumagamit ng isang bag ng powdered milk." Gayunpaman, nabigo ang magkabilang panig na itago ang mga lihim sa isa't isa. Noong Marso 1, 1954, malapit sa Bikini Atoll, sinubukan ng mga Amerikano ang isang 15-megaton bomb na "Bravo" gamit ang lithium deuteride, at noong Nobyembre 22, 1955, ang unang Soviet two-stage thermonuclear bomb RDS-37 na may lakas na 1.7 megatons sumabog sa ibabaw ng site ng pagsubok ng Semipalatinsk, na winasak ang halos kalahati ng site ng pagsubok. Simula noon, ang disenyo ng thermonuclear bomb ay sumailalim sa maliliit na pagbabago (halimbawa, isang uranium shield ang lumitaw sa pagitan ng initiating bomb at ang pangunahing singil) at naging kanonikal. At wala nang malakihang misteryo ng kalikasan ang natitira sa mundo na malulutas sa gayong kamangha-manghang eksperimento. Marahil ang pagsilang ng isang supernova.

Isang maliit na teorya Sa isang thermonuclear bomb mayroong 4 na reaksyon, at sila ay nagpapatuloy nang napakabilis. Ang unang dalawang reaksyon ay nagsisilbing isang mapagkukunan ng materyal para sa ikatlo at ikaapat, na sa mga temperatura ng isang thermonuclear na pagsabog ay nagpapatuloy ng 30-100 beses na mas mabilis at nagbibigay ng mas malaking ani ng enerhiya. Samakatuwid, ang nagresultang helium-3 at tritium ay agad na natupok. Ang nuclei ng mga atom ay positibong sisingilin at samakatuwid ay nagtataboy sa isa't isa. Upang makapag-react sila, kailangan nilang itulak nang ulo, na malampasan ang de-koryenteng pagtanggi. Ito ay posible lamang kung sila ay gumagalaw sa mataas na bilis. Ang bilis ng mga atom ay direktang nauugnay sa temperatura, na dapat umabot sa 50 milyong degrees! Ngunit ang pagpainit ng deuterium sa gayong temperatura ay hindi sapat; dapat din itong pigilan mula sa pagkalat ng napakalaking presyon ng halos isang bilyong atmospera! Sa kalikasan, ang gayong mga temperatura sa gayong mga densidad ay matatagpuan lamang sa core ng mga bituin.

Ang pagtatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay tinapos ng Estados Unidos, katulad ni Pangulong Harry Truman, sa sandaling ang bombang atomika na ibinagsak sa Hiroshima ay sumabog sa ulo ng libu-libong mga Hapones.

Ang kalunos-lunos na kaganapang ito, at kasabay ng isang malaking teknolohikal na tagumpay, ay nauna sa mga taon ng pananaliksik, ang gawain ng daan-daang mga natitirang siyentipiko at technician sa buong mundo, at dose-dosenang mga buhay na nawala bilang resulta ng pagkakalantad sa radiation.

At nagkataon lamang na ang mga Amerikano ang naging unang gumamit ng mga resulta ng pananaliksik sa larangan ng atomic energy bilang sandata. Hiroshima, Nagasaki, nuclear bomb - ang mga salitang ito ay naging halos magkasingkahulugan kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga sandata ng malawakang pagkawasak. Isang bagong sandata, isang simbolo ng karera ng armas - ang atomic bomb sa Hiroshima at Nagasaki ay nagdala lamang ng sakit at kamatayan.

Ano ang atomic bomb (Hiroshima), na nilikha upang sirain ang buhay ng tao, na may napakagandang pangalan na "Little Boy"? Sino ang lumikha ng makabagong sandata na ito na ginamit sa mga lungsod ng Japan ng Hiroshima at Nagasaki? Ang kapangyarihan ng bomba, ang mga katangian nito - ito ang mga tanong na susubukan naming sagutin sa artikulong ito.

Atomic bomb Hiroshima. Saan nagsimula ang lahat?

Sa pagliko ng 1938 at 1939, ang katotohanan ng fission ng uranium nucleus ay natuklasan at ang kritikal na masa ng uranium-235 isotope ay natukoy. Sa mga taong iyon, ang mga siyentipikong lupon mula sa iba't ibang bansa ay malapit na nagtutulungan, ngunit ang lumalaking tensyon sa mundo ay tinatawag na pinagsamang pananaliksik na pinag-uusapan.

Interesado din ang USA sa paksang ito. Ang world-class physicist na sina Eugene Wigner at Leo Szilard ay nagsulat ng liham kay Franklin Roosevelt sa ngalan ni Einstein. Iniulat nito na ang Nazi Germany ay nagsasagawa ng pananaliksik na magreresulta sa isang bomba ng hindi kapani-paniwalang kapangyarihan. Kaugnay nito, nanawagan ang mga may-akda ng liham sa pangulo ng Amerika na pabilisin ang akumulasyon ng uranium ore at dagdagan ang pondo para sa mga proyekto ng atomic energy, dahil ang unang bomba ng atom sa mundo ay dapat gawin sa Estados Unidos. Ang Hiroshima at Nagasaki ay malapit nang maging testing ground para sa kapangyarihan nito.

Ang gobyerno ng Amerika ay agarang gumagawa ng mga kinakailangang hakbang. Ang Uranium Research Committee ay na-reformat, at noong Setyembre 17, 1943, ang lihim na programa na "Manhattan Project" ay binuksan. Sa lalong madaling panahon isang atomic bomb ay malilikha. Mararanasan mismo ng Hiroshima ang mga epekto nito. Para sa pananaliksik, sa pangunguna ni Colonel Leslie Groves at Robert Oppenheimer (siyentipikong bahagi), inimbitahan ang mga physicist mula sa buong mundo, computer scientist, technician at iba pang mga espesyalista. Marami sa kanila ay mga refugee mula sa Nazi Germany.

Sa kabuuan, humigit-kumulang 130 libong empleyado ang nakibahagi sa proyekto, na magreresulta sa pagbagsak ng isang nuclear bomb sa Hiroshima. Kabilang sa mga ito ay higit sa isang dosenang Nobel Prize laureates.

Kapanganakan ng "Baby"

Ang isotope ng uranium 235 sa mineral ng natural na pinagmulan ay nakapaloob sa halagang 0.7% lamang.

Upang makuha ang halaga ng uranium-235 na kinakailangan upang mapagtagumpayan ang kritikal na masa ng 10 kg, ang Oak Ridge National Laboratory ay bumuo ng mga pamamaraan para sa pagpapayaman ng ore, at ang mga hilaw na materyales para sa paggawa ng "Baby" na uranium bomb ay mina mula sa ilang mga deposito:

• Belgian Congo (ang teritoryo ng modernong Demokratikong Republika ng Congo sa Central Africa);
• Great Bear Lake sa Canada;
• Estado ng Colorado (USA).

May isang palagay na ang kalahati ng mga reserbang uranium sa mundo, na matatagpuan sa Belgian Congo, ay binili ng France hanggang sa katapusan ng 30s. Batay sa isang well-equipped na laboratoryo sa Collège de France, ang mga European scientists ay walang oras upang makumpleto ang kanilang pananaliksik, dahil bumagsak ang France noong 1940. Pagkatapos, ang mga reserbang uranium ay na-export sa USA.

MAHALAGANG MALAMAN:

Isang malaking pangkat ng mga siyentipiko ang nagtrabaho sa proyekto upang lumikha ng mga sandatang atomic sa States, ngunit si Otto Openheimer ay itinuturing na "ama" nito. Kung hindi dahil sa kanyang henyo, ang bombang nuklear ay hindi bumagsak sa Hiroshima, at iba ang kinalabasan ng World War II. Nang maglaon ay aktibong sasalungat siya sa paggamit ng mga sandatang atomiko. Si Openheimer ay susubukan nang buong lakas upang matiyak na ang isang "bagong Hiroshima" ay hindi mangyayari muli, na ang isang bomba ng ganitong uri ay hindi ibinagsak.

Ang mekanika ng pagsabog ng bomba ay batay sa sistema ng kanyon. Ang nag-develop nito ay si William Parson. Ito ay isang medyo simpleng prinsipyo. Dalawang bahagi na may subcritical mass ay nagsasama-sama sa isang tiyak na bilis, at isang pagsabog ang nangyari. Ngunit kahit na naabot ang kritikal na masa kung saan ang uranium ay sumasabog, ang dalawang piraso ng radioactive na materyal na ito ay hindi magkakaroon ng mapanirang kapangyarihan. Kinakailangan na magbigay ng isang siksik na shell na pumipigil sa "weathering" ng mga neutron.

Ang una, hindi pa nasubok na sample - isang uranium bomb (Hiroshima; Nakatanggap ang Nagasaki ng isang plutonium bomb na nasubok na sa mga site ng pagsubok) "Baby", pagkatapos mangolekta ng kinakailangang halaga ng radioactive filler, ay ibinagsak sa lungsod ng Hiroshima. Ang bomba ay may medyo mababang kahusayan sa pagsingil, ngunit ito ay sapat na upang kumitil ng daan-daang libong buhay.

Ano ang bombang ibinagsak sa lungsod ng Hiroshima?

Ang bombang sumabog sa Hiroshima ay nagdala ng 64 kilo ng uranium-235 na pinayaman hanggang 80%. Sa mga ito, 25 kg ang account para sa "target", at ang natitirang masa para sa "bala", na lumipat sa isang baril ng baril na may diameter na 76.2 mm sa bilis na 300 m / s mula sa pagsabog ng pulbos singilin.

Upang matugunan ng bomba ng Hiroshima ang mga kinakailangan sa mapanirang kapangyarihan, umabot ito ng higit sa 12 tonelada ng uranium ore, na pinayaman ng higanteng industriyal sa Oak Ridge sa loob ng isang buwan at kalahating patuloy na operasyon. Ang haba ng "Baby" ay 3 m 20 cm, diameter - 71 cm. Ang napakalaking katawan, na gawa sa mabigat na haluang metal na bakal, ang napakalaking buntot na pamantayan para sa mga bombang Amerikano sa panahong iyon, kasama ang iba pang kagamitan ay nagbigay ng kabuuang timbang na 4090 kg, patungo sa lungsod ng Hiroshima. Ang lakas ng bomba ay kailangang sapat para sa malawakang pagkawasak.

Dahil sa elongation at forward alignment nito, ang aerial bomb ay nagkaroon ng stable na trajectory at, bilang resulta, high hit accuracy. Ang lakas ng atomic bomb na ibinagsak sa Hiroshima ay 18 kilotons ng TNT. Sa hinaharap, ang kapangyarihan ng bomba na ibinagsak sa Hiroshima ay magiging napakaliit. Ang mga sandatang nuklear ng mga susunod na henerasyon ay may mas mataas na mapangwasak na kapangyarihan.
Ang lakas ng bomba na ibinagsak sa Hiroshima ay natukoy hindi lamang sa dami ng singil ng uranium, kundi pati na rin ng mga karagdagang mekanika.

Ang mga technician ay binigyan ng mga sumusunod na gawain:

• Sa operasyon, ang atomic bomb (Hiroshima) ay dapat na ligtas, ang hindi awtorisadong pagpapasabog ay hindi katanggap-tanggap;
• siguraduhin na ang isang bomba na bumabagsak sa Hiroshima ay sumabog sa taas na 500 - 600 metro sa ibabaw ng lupa;
• kung ang isang bagay ay hindi naaayon sa plano, at ang bomba ay bumagsak sa Hiroshima nang hindi sumasabog, ang singil ay dapat na masira sa sarili upang ang teknolohiya ay hindi mahulog sa kaaway.

Apat na pangunahing sistema ang binuo para sa mga layuning ito:

• Tiniyak ng mga altimeter ni Archie, na binuo para sa US Air Force, ang pagpapasabog ng bomba sa kinakailangang altitude, at sapat ang 2 sa 4 na available na indicator. Ang isang kagiliw-giliw na katotohanan ay ang mga sensitibong altimeter antenna ay hindi maalis mula sa bomba at muling mai-install. Samakatuwid, ang lahat ng sasakyang panghimpapawid ng Amerika sa mga isla ng Hapon noong mga araw na papunta ang atomic bomb sa Hiroshima at Nagasaki ay ipinagbabawal na lumikha ng interference sa radyo.
• Isang barometric fuse at timer ang nagsilbi upang maiwasan ang hindi sinasadyang pagpapasabog sa sarili. Hindi pinahintulutan ng fuse ang mga explosive circuit na gumana sa mga altitude sa itaas ng 2135 m. Hinarangan ng timer ang barometric data na makikita mula sa carrier aircraft sa loob ng 15 segundo pagkatapos ibagsak ang bomba.
• Kapag na-trigger ang mga altimeter, inilunsad ng automation unit ang detonator ng uranium charge cannon system.
• Sa kaso ng hindi inaasahang mga aberya, kung ang bomba ay hindi sumabog sa lungsod ng Hiroshima, isang maginoo na fuse ang tutunog kapag ito ay tumama sa lupa.

Bumagsak ang mga bombang atomika sa Hiroshima at Nagasaki. Ano ang pagkakaiba?

Ang uranium-based na bomba na ibinagsak sa lungsod ng Hiroshima ay napakamahal na gawin. Ang Manhattan Project ay sabay-sabay na gumagawa ng bomba batay sa plutonium-239 (highly radioactive). Ang bombang nuklear ng Hiroshima, tulad ng nabanggit sa itaas, ay isang uri ng kanyon; para sa plutonium, kailangan ng ibang solusyon. Ang isang globo ng plutonium charge sa mga shell ay napapaligiran ng 64 na detonator. Ang lahat ng ito ay inilagay sa isang metal na bola. Pagsabog sa loob ng globo, pinapataas ang density ng plutonium sa kritikal, na nagiging sanhi ng pagsabog. Ang mekanika ay pareho sa mga dala ng atomic bomb (Hiroshima) "Little".

Ang kapangyarihan ng atomic bomb sa Hiroshima ay mas mababa. Ang "Fat Man", na nilayon para sa Nagasaki, ay may ani na 22 kilotons ng TNT. Ngunit nagdala ito ng mas kaunting pagkasira dahil sa hindi tumpak na pagpuntirya at pagsasaayos ng lungsod.

Ang pagbagsak ng isang bombang nuklear sa Hiroshima at Nagasaki ay dapat na puwersahin ang Japan na sumuko. Nakamit ng Estados Unidos ang layunin nito sa gastos ng libu-libong buhay na agad na binawi sa atomic fire, sakit at pagdurusa ng marami pang libu-libong tao sa mga lungsod ng Hiroshima at Nagasaki. Ang atomic bomb na ginamit sa Japan ay humantong sa pagtatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig at nagpasimula ng Cold War at ang edad ng nuclear energy.

Ayon sa ilang ulat, maaaring magkaroon ng isa pang atomic bomb. Nanguna sa listahan ng mga biktima ang Hiroshima at Nagasaki. Ang lakas ng bomba (Hiroshima ay humigit-kumulang 15 - 18 kilotons), na maaaring maging pangatlo, ay maraming beses na mas mataas. Ngunit sa hindi namin malamang kadahilanan, nawala ang kanyang bakas.