Pred 60 rokmi - 29. augusta 1949 - bola na testovacom mieste Semipalatinsk úspešne testovaná prvá sovietska atómová bomba RDS -1 s deklarovaným výnosom 20 kt. Vďaka tejto udalosti bola údajne vo svete založená strategická vojenská parita medzi ZSSR a USA. A hypotetická vojna s katastrofálnymi následkami pre Sovietsky zväz sa uskutočnila v chladnom stave agregácie.
Po stopách projektu Manhattan
Sovietsky zväz (ako skutočne Nemecko) mal všetky dôvody na to, aby sa stal lídrom v jadrových pretekoch. Nestalo sa to kvôli veľkej úlohe, ktorú veda zohrala v ideológii novej vlády. Vedenie komunistickej strany v súlade s prikázaniami nesmrteľnej práce „materializmus a empiricko-kritika“úzkostlivo sledovalo rozkvet „fyzického idealizmu“. V 30. rokoch minulého storočia Stalin inklinoval k dôvere nie tým fyzikom, ktorí tvrdili, že pomocou určitej reťazovej reakcie v izotopoch ťažkých prvkov je možné uvoľniť obrovskú energiu, ale tým, ktorí vo vede obhajovali materialistické princípy.
Je pravda, že sovietski fyzici začali hovoriť o možnostiach vojenského využitia jadrovej energie až v roku 1941. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), ktorý pred vojnou v laboratóriu Igora Vasilyeviča Kurchatova (1903-1960) pracoval na probléme reťazovej reakcie štiepenia uránu, a potom slúžil ako poručík v letectve, dvakrát vyslaný listy Stalinovi, v ktorých ľutuje „veľkú chybu“a „dobrovoľné vzdanie sa predvojnových pozícií vo výskume jadrovej fyziky“. Ale - márne.
Až v septembri 1942, keď sa rozviedka dozvedela o nasadení amerického projektu Manhattan vedeného Robertom Oppenheimerom (1904-1967), ktorý vyrastal z činnosti angloamerickej uránovej komisie, Stalin podpísal dekrét „O organizácii práce na uráne. "… Uložilo Akadémii vied ZSSR „obnoviť prácu na štúdiu uskutočniteľnosti využívania atómovej energie štiepením uránu a predložiť Výboru pre obranu štátu do 1. apríla 1943 správu o možnosti vytvorenia uránovej bomby alebo uránového paliva.."
V polovici apríla 1943 v Moskve, v Pokrovskom-Streshneve, bolo vytvorené laboratórium č. 2, v ktorom boli najväčší fyzici v krajine. Kurchatov viedol laboratórium a všeobecné vedenie „uránového diela“bolo pôvodne pridelené Molotovovi, ale potom ho v tejto funkcii nahradil Beria.
Je celkom pochopiteľné, že zdroje Sovietskeho zväzu boli neporovnateľné so schopnosťami, ktoré nemali vojnou príliš zaťažené štáty. Toto je však sotva jediné vysvetlenie obrovskej medzery v rozsahu rozvoja, ktorý sa uskutočnil v Los Alamos a Moskve. Na projekte Manhattan sa zúčastnilo 12 laureátov Nobelovej ceny z USA a Európy, 15 tisíc vedcov, inžinierov a technikov, 45 tisíc robotníkov, 4 tisíc stenografov, pisárov a tajomníkov, tisíc bezpečnostných pracovníkov, ktorí zabezpečovali režim extrémneho utajenia. V laboratóriu č. 2 je 80 ľudí, z toho iba dvadsaťpäť bolo výskumných pracovníkov.
Do konca vojny sa práca prakticky nedostala zo zeme: v laboratóriu č. 2, ako aj v laboratóriách č. 3 a č. 4 otvorených začiatkom roku 1945 sa hľadali metódy na získanie plutónia v rôznych reaktoroch prevádzkové zásady. To znamená, že sa zaoberali vedeckým, nie experimentálnym a vývojovým vývojom.
Atómové bombardovanie Hirošimy a Nagasaki v skutočnosti otvorilo vláde ZSSR oči na úroveň hrozby visiacej nad krajinou. A potom bol vytvorený špeciálny výbor na čele s Berijom, ktorý dostal núdzové právomoci a neobmedzené financovanie. Lenivú výskumnú prácu nahradil energický inovatívny skok vpred. V roku 1946 uránovo-grafitový reaktor spustený v kurčatovskom laboratóriu začal vyrábať plutónium-239 bombardovaním uránu pomalými neutrónmi. Na Urale, najmä v Čeľabinsku-40, bolo vytvorených niekoľko podnikov na výrobu uránu a plutónia na výrobu zbraní, ako aj chemických komponentov potrebných na vytvorenie bomby.
V Sarove, neďaleko Arzamasu, sa začala vytvárať pobočka laboratória č. 2 s názvom KB-11, ktorý bol poverený vývojom konštrukcie bomby a jej testovaním najneskôr na jar 1948. A na začiatku bolo potrebné vyrobiť plutóniovú bombu. Táto voľba bola predurčená skutočnosťou, že v laboratóriu č. 2 bol na Nagasaki zhodený podrobný diagram americkej plutóniovej bomby „Fat Man“, ktorý sovietskej rozviedke odovzdal nemecký fyzik Claus Foocks (1911-1988), ktorý sa zúčastnil jeho rozvoj, ktorý sa držal komunistických názorov. Sovietske vedenie sa tvárou v tvár napätým vzťahom s USA ponáhľalo a chcelo dosiahnuť zaručene pozitívny výsledok. V tejto súvislosti nemal vedecký vedúci projektu Kurchatov na výber.
Urán alebo plutónium?
Klasická schéma jadrovej reťazovej reakcie v izotopu uránu 235U je exponenciálnou funkciou času so zásadou 2. Neutrón, ktorý narazí do jadra jedného z atómov, ho rozdelí na dva fragmenty. Tým sa uvoľnia dva neutróny. Na druhej strane už rozdelili dve jadrá uránu. V ďalšej fáze dôjde k dvojnásobnému počtu štiepení - 4. Potom - 8. A tak ďalej, prírastkovo, až kým, opäť, relatívne povedané, všetka hmota nebude pozostávať z fragmentov dvoch typov, ktorých atómová hmotnosť je približne 95/ 140. Výsledkom je uvoľnenie obrovskej tepelnej energie, z ktorej 90% je poskytovaných kinetickou energiou lietajúcich fragmentov (každý fragment predstavuje 167 MeV).
Aby však reakcia prebiehala týmto spôsobom, je nevyhnutné, aby nebol zbytočný ani jeden neutrón. V malom objeme „paliva“z neho vyletia neutróny uvoľnené v procese štiepenia jadier bez toho, aby mali čas reagovať s jadrami uránu. Pravdepodobnosť výskytu reakcie závisí aj od koncentrácie izotopu 235U v „palive“, ktoré pozostáva z 235U a 238U. Pretože 238U absorbuje rýchle neutróny, ktoré sa nezúčastňujú na štiepnej reakcii. Prírodný urán obsahuje 0,714% 235U, obohatený o zbraň, musí to byť najmenej 80%.
Podobne, aj keď so svojimi vlastnými špecifikami, reakcia prebieha v izotopu plutónia 239Pu
Z technického hľadiska bolo jednoduchšie vytvoriť uránovú bombu než plutónium. Je pravda, že to vyžadovalo rádovo viac uránu: kritická hmotnosť uránu-235, v ktorom prebieha reťazová reakcia, je 50 kg a pre plutónium-239 je to 5,6 kg. Získať plutónium na úrovni zbraní bombardovaním uránu-238 v reaktore nie je o nič menej náročné ako oddeľovať izotop uránu-235 od uránovej rudy v odstredivkách. Obe tieto úlohy si vyžiadali najmenej 200 ton uránovej rudy. A ich riešenie vyžadovalo maximálnu investíciu finančných aj výrobných zdrojov vo vzťahu k celkovým nákladom sovietskeho jadrového projektu. Pokiaľ ide o ľudské zdroje, Sovietsky zväz postupom času mnohonásobne prekonal Spojené štáty: nakoniec sa na vytvorení bomby podieľalo 700 tisíc ľudí, väčšinou väzňov.
„Dieťa“alebo „Tučný muž“?
Uránová bomba, ktorú Američania zhodili na Hirošimu a dostali prezývku „Kid“, bola zhromaždená v sude požičanom zo 75-milimetrového protilietadlového dela vyvŕtaného na požadovaný priemer. Bolo položených šesť uránových valcov zapojených do série navzájom s celkovou hmotnosťou 25,6 kg. Dĺžka projektilu bola 16 cm, priemer 10 cm Na konci hlavne bol terč - dutý uránový valec s hmotnosťou 38,46 kg. Jeho vonkajší priemer a dĺžka boli 16 cm Na zvýšenie sily bomby bol cieľ namontovaný do neutrónového reflektora vyrobeného z karbidu wolfrámu, čo umožnilo dosiahnuť úplnejšie „spaľovanie“uránu zúčastňujúceho sa reťazovej reakcie.
Bomba mala priemer 60 cm, dĺžku viac ako dva metre a vážila 2300 kg. Jeho činnosť sa uskutočňovala zapálením prachovej náplne, ktorá poháňala uránové valce po dvojmetrovom valci rýchlosťou 300 m / s. Súčasne boli zničené ochranné škrupiny bóru. Na „konci cesty“projektil vstúpil do cieľa, súčet dvoch polovíc prekročil kritické množstvo a došlo k výbuchu.
Kresba atómovej bomby, ktorá sa objavila v roku 1953 pri procese v prípade manželov Rosenbergovcov, obvinená z atómovej špionáže v prospech ZSSR. Je zaujímavé, že kresba bola tajná a nebola ukázaná sudcovi ani porote. Kresba bola odtajnená až v roku 1966. Foto: ministerstvo spravodlivosti. Kancelária USA Právny zástupca pre južný súdny obvod v New Yorku
Armáda, ktorá bola poverená bojovým použitím „Malysh“, sa obávala, že pri neopatrnom zaobchádzaní môže akýkoľvek úder viesť k výbuchu poistky. Strelný prach bol preto do bomby naložený až po štarte lietadla.
Zariadenie sovietskej plutóniovej bomby, s výnimkou jej rozmerov, pripevnené k pumovnici ťažkého bombardéra Tu-4 a spúšťacie zariadenie pri dosiahnutí atmosférického tlaku danej hodnoty, presne opakovalo „vypchávanie“ďalšia americká bomba - „Fat Man“.
Metóda spájania dvoch kusov semikritickej hmoty k sebe nie je vhodná pre plutónium, pretože táto látka má výrazne vyššie neutrónové pozadie. A keď sa kúsky spoja rýchlosťou dosiahnuteľnou pomocou tryskacieho tlačného zariadenia, pred začiatkom reťazovej reakcie v dôsledku silného zahrievania by malo dôjsť k roztaveniu a odpareniu plutónia. A to by malo nevyhnutne viesť k mechanickému zničeniu štruktúry a uvoľneniu nezreagovanej látky do atmosféry.
Preto v sovietskej bombe, rovnako ako v americkej, bola použitá metóda dynamickej kompresie kúska plutónia sférickou rázovou vlnou. Rýchlosť vĺn dosahuje 5 km / s, vďaka čomu sa hustota látky zvyšuje 2,5 -krát.
Najťažšou časťou implozívnej bomby je vytvorenie systému výbušných šošoviek, ktoré vizuálne pripomínajú geometriu futbalovej lopty, ktorá smeruje energiu striktne do stredu kúska plutónia, veľkosti kuracieho vajca, a symetricky ho stláčať chyba menšia ako jedno percento. Navyše každá taká šošovka, vyrobená zo zliatiny TNT a RDX s prídavkom vosku, mala dva typy fragmentov - rýchly a pomalý. Keď sa v roku 1946 jedného z účastníkov projektu Manhattan pýtali na perspektívy vytvorenia sovietskej bomby, odpovedal, že sa objaví najskôr o 10 rokov neskôr. A to len preto, že Rusi budú dlho zápasiť o problém ideálnej symetrie implózie.
Sovietsky „tučný muž“
Sovietska bomba RDS-1 mala dĺžku 330 cm, priemer 150 cm a hmotnosť 4700 kg. Sústredne vnorené gule boli umiestnené do telesa v tvare kvapky s klasickým stabilizátorom v tvare X.
V strede celej štruktúry bola „neutrónová poistka“, čo bola berýliová guľa, vo vnútri ktorej bol zdroj neutrónu polónia-210 tienený berýliovou škrupinou. Keď šoková vlna dosiahla poistku, zmiešali sa berýlium a polónium a neutróny „zapaľujúce“reťazovú reakciu sa uvoľnili do plutónia.
Nasledovali dve 10-centimetrové pologule plutónia-239 v stave so zníženou hustotou. To uľahčilo spracovanie plutónia a požadovaná konečná hustota bola výsledkom implózie. Vzdialenosť 0,1 mm medzi pologuľami bola vyplnená vrstvou zlata, ktorá zabránila predčasnému prieniku rázovej vlny do neutrónovej poistky.
Funkciu neutrónového reflektora plnila vrstva prírodného uránu s hrúbkou 7 cm a hmotnosťou 120 kg. Prebiehala v ňom štiepna reakcia s uvoľňovaním neutrónov, ktoré boli čiastočne vrátené do kúska plutónia. Urán-238 dával 20% sily bomby.
Vrstva „posunovača“, čo je hliníková guľa s hrúbkou 11,5 cm a hmotnosťou 120 kg, mala tlmiť Taylorovu vlnu, čo vedie k prudkému poklesu tlaku za prednou časťou detonácie.
Štruktúra bola obklopená výbušnou škrupinou s hrúbkou 47 cm a hmotnosťou 2500 kg, ktorá pozostávala z komplexného systému výbušných šošoviek zameraných do stredu systému. 12 šošoviek bolo päťuholníkových, 20 šošoviek bolo šesťhranných. Každá šošovka sa skladala zo striedajúcich sa častí rýchlo detonujúcich a pomalých trhavín, ktoré mali iný chemický vzorec.
Bomba mala dva autonómne detonačné systémy - od dopadu na zem a vtedy, keď atmosférický tlak dosiahol vopred stanovenú hodnotu (vysokohorská poistka).
Bolo vyrobených päť bômb RDS-1. Prvý z nich bol vyhodený do vzduchu na skládku neďaleko Semipalatinsku v prízemnej polohe. Sila výbuchu bola oficiálne zaznamenaná na 20 kt, ale časom sa ukázalo, že to bol príliš vysoký odhad. Skutočné - na polovičnej úrovni. V tej dobe už mali Američania 20 takýchto bômb a akékoľvek tvrdenia o parite boli neopodstatnené. Ale monopol bol zlomený.
Štyri ďalšie z týchto bômb neboli nikdy zdvihnuté do vzduchu. RDS-3, pôvodný sovietsky vývoj, bol uvedený do prevádzky. Táto bomba mala so svojimi menšími rozmermi a hmotnosťou výťažok 41 kt. To bolo možné najmä vďaka zvýšeniu štiepnej reakcie plutónia termonukleárnou reakciou fúzie deutéria a trícia.
