For 60 år siden - den 29. august 1949 - blev den første sovjetiske atombombe RDS -1 med et deklareret udbytte på 20 kt testet med succes på Semipalatinsk -teststedet. Takket være denne begivenhed blev der angiveligt etableret strategisk militær paritet mellem Sovjetunionen og USA i verden. Og en hypotetisk krig med katastrofale konsekvenser for Sovjetunionen blev realiseret i dens kolde aggregeringstilstand.
I fodsporene på Manhattan -projektet
Sovjetunionen (som faktisk Tyskland) havde al mulig grund til at blive leder i atomløbet. Dette skete ikke på grund af den store rolle, som videnskaben spillede i den nye regerings ideologi. Kommunistpartiets ledelse fulgte forskrifterne for det udødelige arbejde "Materialisme og empirio-kritik" og fulgte ivrigt blomstringen af "fysisk idealisme". I 1930'erne var Stalin tilbøjelig til ikke at stole på de fysikere, der hævdede, at det ved hjælp af en bestemt kædereaktion i isotoper af tunge grundstoffer var muligt at frigive enorm energi, men dem, der forsvarede materialistiske principper i videnskaben.
Sandt nok begyndte sovjetiske fysikere først at tale om mulighederne for militær brug af atomkraft i 1941. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), der før krigen i laboratoriet af Igor Vasilyevich Kurchatov (1903-1960) arbejdede med problemet med kædereaktionen af uranfission og derefter tjente som løjtnant i luftvåbnet, to gange sendt breve til Stalin, hvor han beklagede "en stor fejl" og "frivillig overgivelse af førkrigsstillinger inden for forskning inden for atomfysik". Men - forgæves.
Først i september 1942, da efterretningen blev opmærksom på indsættelsen af American Manhattan Project, ledet af Robert Oppenheimer (1904-1967), som voksede ud af aktiviteterne i den angloamerikanske urankommission, underskrev Stalin et dekret "Om organisationen arbejde med uran. "… Det beordrede USSR Academy of Sciences "at genoptage arbejdet med at undersøge muligheden for at bruge atomkraft ved fission af uran og forelægge statsforsvarsudvalget inden 1. april 1943 en rapport om muligheden for at oprette en uranbombe eller uranbrændstof."
I midten af april 1943 i Moskva, i Pokrovsky-Streshnevo, blev laboratorium nr. 2 oprettet, som omfattede landets største fysikere. Kurchatov stod i spidsen for laboratoriet, og den generelle ledelse af "uranværket" blev i første omgang tildelt Molotov, men derefter erstattede Beria ham i denne funktion.
Det er ganske forståeligt, at Sovjetunionens ressourcer var uforlignelige med de kapaciteter, som staterne ikke alt for belastede af krigen. Dette er imidlertid næppe den eneste forklaring på det enorme hul i udviklingsomfanget, der udføres i Los Alamos og Moskva. 12 nobelpristagere fra USA og Europa, 15 tusinde forskere, ingeniører og teknikere, 45 tusinde arbejdere, 4 tusinde stenografer, maskinskrivere og sekretærer, tusind sikkerhedspersonale, der sikrede ekstrem hemmeligholdelsesregime, deltog i Manhattan -projektet. Der er 80 mennesker i laboratorium nr. 2, hvoraf kun femogtyve var forskningsarbejdere.
Ved krigens afslutning kom arbejdet praktisk talt ikke i gang: i laboratorium nr. 2 samt i laboratorier nr. 3 og nr. 4, der blev åbnet i begyndelsen af 1945, blev der søgt metoder til at opnå plutonium ved reaktorer af forskellige driftsprincipper. Det vil sige, at de var engageret i videnskabelig, ikke eksperimentel og designudvikling.
Atombomberne i Hiroshima og Nagasaki åbnede faktisk USSR -regeringens øjne for niveauet af truslen, der hænger over landet. Og så blev der oprettet et særligt udvalg, ledet af Beria, som modtog nødbeføjelser og ubegrænset finansiering. Trægt forskningsarbejde er blevet erstattet af et energisk innovativt spring fremad. I 1946 begyndte uran-grafitreaktoren, der blev lanceret i Kurchatov-laboratoriet, at producere plutonium-239 ved at bombardere uran med langsomme neutroner. I Ural, især i Chelyabinsk-40, blev der oprettet flere virksomheder til fremstilling af våbenkvalitets uran og plutonium samt kemiske komponenter, der er nødvendige for at skabe en bombe.
I Sarov, nær Arzamas, begyndte der at blive oprettet en gren af laboratorium nr. 2, kaldet KB-11, og han blev betroet udviklingen af bombens design og testning senest i foråret 1948. Og i begyndelsen var det nødvendigt at lave en plutoniumbombe. Dette valg blev forudbestemt ved, at Laboratorium nr. 2 havde et detaljeret diagram over den amerikanske plutoniumbombe "Fat Man" faldt på Nagasaki, som blev overdraget til sovjetisk efterretning af den tyske fysiker Claus Foocks (1911-1988), der deltog i dens udvikling, der holdt fast i kommunistiske synspunkter. Den sovjetiske ledelse havde travlt over for spændte forbindelser til USA og ønskede at få et garanteret positivt resultat. I den forbindelse havde den videnskabelige leder af projektet, Kurchatov, intet valg.
Uran eller Plutonium?
Det klassiske skema for en kernekædereaktion i isotopen af uran 235U er en eksponentiel tidsfunktion med base 2. En neutron, der kolliderer med kernen i et af atomerne, deler den i to fragmenter. Dette frigiver to neutroner. De opdelte til gengæld allerede to urankerner. På det næste trin forekommer dobbelt så mange fissioner - 4. Derefter - 8. Og så videre, trinvist, indtil alt igen relativt set ikke vil bestå af fragmenter af to typer, hvis atommasser er cirka 95/ 140. Som et resultat frigives en enorm termisk energi, hvoraf 90% tilføres af de flyvende fragmenters kinetiske energi (hvert fragment tegner sig for 167 MeV).
Men for at reaktionen kan forløbe på denne måde, er det nødvendigt, at ikke en enkelt neutron går til spilde. I et lille volumen af "brændstof" flyver neutroner frigivet i processen med fission af kerner ud af det uden at have tid til at reagere med urankerner. Sandsynligheden for forekomst af en reaktion afhænger også af koncentrationen af 235U -isotopen i "brændstoffet", som består af 235U og 238U. Da 238U absorberer hurtige neutroner, der ikke deltager i fissionsreaktionen. Naturligt uran indeholder 0,714% 235U, beriget, våbenklasse, det skal være mindst 80%.
Tilsvarende, omend med sine egne specifikationer, forløber reaktionen i plutoniumisotopen 239Pu
Fra et teknisk synspunkt var det lettere at oprette en uranbombe end en plutonium. Sandt nok krævede det en størrelsesorden mere uran: den kritiske masse af uran-235, hvor kædereaktionen finder sted, er 50 kg, og for plutonium-239 er den 5,6 kg. Samtidig er det ikke mindre besværligt at skaffe plutonium af våbenkvalitet ved at bombardere uran-238 i en reaktor end at adskille uran-235-isotopen fra uranmalm i centrifuger. Begge disse opgaver krævede mindst 200 tons uranmalm. Og deres løsning krævede den maksimale investering af både finansielle og produktionsressourcer i forhold til hele omkostningerne ved det sovjetiske atomprojekt. Hvad angår menneskelige ressourcer, overgik Sovjetunionen over tid USA mange gange: i sidste ende var 700 tusind mennesker, for det meste fanger, involveret i oprettelsen af bomben.
"Kid" eller "Fat Man"?
Den uranbombe, som amerikanerne smed på Hiroshima og kaldte "Kid", blev samlet i en tønde lånt fra en 75 millimeter luftværnskanon, der var kedet til den nødvendige diameter. Der blev lagt seks uranflasker forbundet i serie med hinanden med en samlet masse på 25,6 kg. Længden af projektilet var 16 cm, diameteren var 10 cm. For enden af tønden var der et mål - en hul urancylinder med en masse på 38, 46 kg. Dens ydre diameter og længde var 16 cm. For at øge bombens kraft blev målet monteret i en neutronreflektor lavet af wolframcarbid, hvilket gjorde det muligt at opnå en mere fuldstændig "forbrænding" af uran, der deltog i kædereaktionen.
Bomben havde en diameter på 60 cm, en længde på mere end to meter og vejede 2300 kg. Dets drift blev udført ved at antænde en pulverladning, der drev urancylindrene langs en to meter tønde med en hastighed på 300 m / s. På samme tid blev borbeskyttelsesskallerne ødelagt. Ved "enden af stien" kom projektilet ind i målet, summen af de to halvdele oversteg den kritiske masse, og der opstod en eksplosion.
Tegningen af atombomben, der dukkede op i 1953 ved retssagen i sagen om ægtefællerne Rosenberg, anklaget for atomspionage til fordel for USSR. Interessant nok var tegningen hemmelig og blev ikke vist for hverken dommeren eller juryen. Tegningen blev først afklassificeret i 1966. Foto: Justitsministeriet. Kontor i USA Advokat for det sydlige judicielle distrikt i New York
Militæret, der blev betroet bekæmpelsesbrugen af "Malysh", frygtede, at ethvert slag, hvis det blev behandlet uforsigtigt, kunne føre til detonering af sikringen. Derfor blev krudtet først læsset i bomben, efter at flyet startede.
Enheden til den sovjetiske plutoniumbombe, med undtagelse af dens dimensioner, monteret på bombeflyet i Tu-4 tunge bombefly og udløsningsudstyret, når atmosfæretrykket af en given værdi blev nået, gentog nøjagtigt "fyldningen" af endnu en amerikansk bombe - "Fat Man".
Kanonmetoden til at bringe to stykker halvkritisk masse tættere på hinanden er ikke egnet til plutonium, da dette stof har en betydeligt højere neutronbaggrund. Og når stykkerne bringes sammen med en hastighed, der kan opnås med sprængningsskubberen, bør der forekomme en kædereaktion på grund af stærk opvarmning, smeltning og fordampning af plutonium. Og dette skulle uundgåeligt føre til mekanisk ødelæggelse af strukturen og frigivelse af ureageret stof til atmosfæren.
Derfor blev metoden til dynamisk komprimering af et stykke plutonium ved hjælp af en sfærisk chokbølge i den sovjetiske bombe, som i den amerikanske, brugt. Bølgehastigheden når 5 km / s, på grund af hvilken densiteten af stoffet stiger med 2, 5 gange.
Den sværeste del af en implosionsbombe er at skabe et system med eksplosive linser, der visuelt ligner en fodbolds geometri, som direkte sender energi til midten af et stykke plutonium, på størrelse med et kyllingæg, og klemmer det symmetrisk med en fejl på mindre end en procent. Desuden havde hver sådan linse, fremstillet af en legering af TNT og RDX med tilsætning af voks, to typer fragmenter - hurtig og langsom. Da en af deltagerne i Manhattan -projektet i 1946 blev spurgt om udsigterne til at oprette en sovjetisk bombe, svarede han, at den ville dukke op tidligst 10 år senere. Og kun fordi russerne i lang tid vil kæmpe om problemet med implosionens ideelle symmetri.
Sovjetisk "tyk mand"
Den sovjetiske bombe RDS-1 havde en længde på 330 cm, en diameter på 150 cm og vejede 4.700 kg. Koncentrisk indlejrede kugler blev placeret inde i den dråbeformede krop med en klassisk X-formet stabilisator.
I midten af hele strukturen var en "neutronsikring", som var en berylliumkugle, inden i hvilken der var en polonium-210 neutronkilde afskærmet af en berylliumskal. Da chokbølgen nåede sikringen, blev beryllium og polonium blandet, og neutroner "antændte" en kædereaktion blev frigivet til plutonium.
Dernæst kom to 10 centimeter halvkugler af plutonium-239 i en tilstand med en reduceret densitet. Dette gjorde plutonium lettere at bearbejde, og den nødvendige endelige densitet var resultatet af implosion. Afstanden på 0,1 mm mellem halvkuglerne var fyldt med et lag guld, hvilket forhindrede for tidlig indtrængning af stødbølgen i neutronsikringen.
Funktionen af en neutronreflektor blev udført af et lag naturligt uran, 7 cm tykt og vejer 120 kg. En fissionsreaktion fandt sted i den med frigivelse af neutroner, som delvist blev returneret til et stykke plutonium. Uran-238 gav 20% af bombens magt.
"Pusher" -laget, som er en kugle af aluminium 11,5 cm tyk og vejer 120 kg, var beregnet til at dæmpe Taylor -bølgen, hvilket fører til et kraftigt trykfald bag detonationsfronten.
Strukturen var omgivet af en eksplosiv skal 47 cm tyk og vejer 2500 kg, som bestod af et komplekst system af eksplosive linser fokuseret mod midten af systemet. 12 linser var femkantede, 20 var sekskantede. Hver linse bestod af skiftevis sektioner af hurtigt-detonerende og langsomme sprængstoffer, som havde en anden kemisk formel.
Bomben havde to autonome detonationssystemer - fra at ramme jorden, og da atmosfæretrykket nåede en forudbestemt værdi (sikring i høj højde).
Fem RDS-1 bomber blev fremstillet. Den første af dem blev sprængt på en losseplads nær Semipalatinsk i en jordposition. Eksplosionsstyrken blev officielt registreret ved 20 kt, men med tiden viste det sig, at dette var et for højt estimat. Real - på det halve niveau. På det tidspunkt havde amerikanerne allerede 20 sådanne bomber, og eventuelle krav om ligestilling var grundløse. Men monopolet blev brudt.
Yderligere fire af disse bomber er aldrig blevet løftet i luften. RDS-3, en original sovjetisk udvikling, blev taget i brug. Denne bombe havde med sine mindre dimensioner og vægt et udbytte på 41 kt. Dette blev især muligt på grund af forbedringen af fissionsreaktionen af plutonium ved den termonukleære reaktion ved fusion af deuterium og tritium.
