Кто первый изобрел ядерную бомбу. Кто изобрел атомную бомбу? Когда и как появилось ядерное оружие

Истории развития человечества всегда сопутствовали войны, как способ решения конфликтов насилием. Цивилизация перенесла более пятнадцати тысяч малых и больших вооруженных конфликтов, потери человеческих жизней исчисляются миллионами. Только в девяностых годах прошлого века случилось более ста военных столкновений, с участием девяноста стран мира.

Одновременно, научные открытия, технический прогресс позволили создавать оружие уничтожения все большей мощности и изощренности применения. В двадцатом веке пиком массового разрушительного воздействия и инструментом политики стало ядерное оружие.

Устройство атомной бомбы

Современные ядерные бомбы как средства поражения противника создаются на основе передовых технических решений, суть которых широкой огласке не придается. Но основные элементы присущие этому виду оружия, можно рассмотреть на примере устройства ядерной бомбы с кодовым названием «Толстяк», сброшенной в 1945 году на один из городов Японии.

Мощность взрыва равнялась 22.0 кт в тротиловом эквиваленте.

Она имела следующие конструктивные особенности:

• длинна изделия составляла 3250.0 мм, при диаметре объемной части — 1520.0 мм. Общий вес более 4.5 тонн;
• корпус представлен эллиптической формой. Во избежание преждевременного разрушения из — за попадания зенитных боеприпасов и нежелательных воздействий иного рода, для его изготовления использовалась 9.5 мм бронированная сталь;
• корпус разделен на четыре внутренние части: нос, две половины эллипсоида (основной — отсек для ядерной начинки), хвост.
• носовой отсек укомплектован аккумуляторными батареями;
• основной отсек, как носовой, для предупреждения попадания вредных сред, влаги, создания комфортных условий для работы бородатчика вакуумируются;
• в эллипсоиде размещалось плутониевое ядро, охваченное урановым тампером (оболочкой). Он играл роль инерционного ограничителя течением ядерной реакции, обеспечивая максимальную активности оружейного плутония, путем отражения нейтронов к стороне активной зоны заряда.

Внутри ядра размещали первичный источник нейтронов, носящий название инициатор или «ежик». Представлен бериллием шарообразной формы диаметром 20.0 мм с наружным покрытием на основе полония — 210.

Следует отметить, что экспертным сообществом такая конструкция ядерного боеприпаса определена, малоэффективной, ненадежной при использовании. Нейтронное инициирование неуправляемого типа в дальнейшем не использовалось.

Принцип действия

Процесс деления ядер урана 235 (233) и плутония 239 (это то, из чего состоит ядерная бомба) с огромным выделением энергии при ограничении объема — называют ядерным взрывом. Атомная структура радиоактивных металлов имеет неустойчивую форму — они постоянно делятся на другие элементы.

Процесс сопровождается отрывом нейронов, часть из которых, попадает на соседние атомы, инициируют дальнейшую реакцию, сопровождающуюся выделением энергии.

Принцип заключается следующим: сокращение время распада приводит к большей интенсивности процесса, а сосредоточение нейронов на бомбардировках ядер приводит к цепной реакции. При совмещении двух элементов до критической массы создастся сверхкритическая, приводящая к взрыву.

В бытовых условиях спровоцировать активную реакцию невозможно — нужны высокие скорости сближения элементов — не менее 2.5 км/с. Достижение этой скорости в бомбе возможно при применении комбинирующих друг друга типов взрывчатки (быстрой и медленной), балансирующих плотность сверхкритической массы, производящий атомный взрыв.

Ядерные взрывы относят к результатам деятельности человека на планете или ее орбите. Природные процессы такого рода возможны лишь на некоторых звездах космического пространства.

Атомные бомбы по праву считают самым мощным и разрушительным оружием массового поражения. Тактическое применение решает задачи по уничтожению стратегических, военных объектов наземного, а также глубинного базирования, поражения значительного скопления техники, живой силы противника.

Глобально применить можно только преследуя цель полного истребления населения и инфраструктуры на значительных территориях.

Для достижения определенных целей, выполнения задач тактического и стратегического характера подрывы атомных боеприпасов могут проводить:

• на критических и малых высотах (выше и ниже 30.0 км);
• в непосредственном прикосновении с земной корой (водой);
• подземно (или подводный взрыв).

Ядерный взрыв характеризуется мгновенным выделением огромной энергии.

Приводящей к поражению объектов и человека следующим образом:

• Ударная волна. При взрыве выше или на земной коре (воде) называют воздушной волной, под землей (водой) — сейсмовзрывной волной. Воздушная волна образуется после критичного сжатия воздушных масс и распространяется окружностью до затухания со скоростью, превышающей звук. Приводит как прямому поражению живой силы, так и косвенному (взаимодействием с осколками разрушенных объектов). Действие избыточного давления делает технику нефункциональной путем перемещения и ударов о поверхность земли;
• Световое излучение. Источник — световая часть, образованная испарением изделия с массами воздуха, при наземном применении — паров грунта. Воздействие происходит в ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах. Его поглощение предметами и людьми провоцирует обугливание, плавление и горение. Степень поражения зависима от удаления эпицентра;
• Проникающая радиация — это движущееся от места разрыва нейтроны и гамма — лучи. Воздействие на биологические ткани приводит к ионизации молекул клеток, приводящих к лучевой болезни организма. Поражение имущества сопряжено с реакциями деления молекул в поражающих элементах боеприпасов.
• Радиоактивное заражение. При наземном взрыве происходит подъем паров грунта, пыли и прочего. Возникает облако, перемещающееся в направлении движения воздушных масс. Источники поражения представлены продуктами деления активной части ядерного боеприпаса, изотопами, не разрушенными частями заряда. При движении радиоактивного облака происходит сплошное радиационное заражение местности;
• Электромагнитный импульс. Взрыв сопровождает появление электромагнитных полей (от 1.0 до 1000 м) в виде импульса. Они приводят к выходу из строя электрических приборов, средств управления и связи.

Совокупность факторов ядерного взрыва наносит разно — уровневое поражение живой силе, технике и инфраструктуре противника, а фатальность последствий связана лишь с удалением от его эпицентра.

История создания ядерного оружия

Создание оружия с использованием ядерной реакции сопровождалось рядом научных открытий, теоретических и практических изысканий, в их числе:

• 1905 год — создана теория относительности, утверждающая, что небольшое количество вещества соотносится значительному выделению энергии по формуле E = mc2, где «с» представляет световую скорость (автор А. Эйнштейн);
• 1938 год — немецкими учеными проведен эксперимент по разделению атома на части путем атаки урана нейтронами, закончившийся успешно (О.Ханн и Ф. Страссманна), а физик из Великобритании дал объяснения факту выделения энергии (Р.Фриш);
• 1939 год — ученым из Франции, что при проведении цепи реакций молекул урана выделится энергия способная произвести взрыв огромной силы (Жолио — Кюри).

Последнее и стало отправной точкой для изобретения атомного оружия. Параллельной разработкой занимались Германия, Великобритания, США, Япония. Основная проблема заключалась в добычи урана потребными объемами для проведения экспериментов в этой области.

Быстрее задачу решили в США, закупив сырье у Бельгии в 1940 году.

В рамках проекта, получившего название Манхэттен, с тридцать девятого по сорок пятый год построен завод по урановой очистке, создан центр исследования ядерных процессов, привлечены для работы в нем лучшие специалисты — физики со всей части Западной Европы.

Великобритания, ведшая собственные разработки, вынуждена была, после немецкой бомбардировки, в добровольном порядке передать наработки по своему проекту военным США.

Считается, что американцы, первые, кто изобрел атомную бомбу. Испытания первого ядерного заряда проводились в штате Нью — Мехико в июле сорок пятого года. Вспышка от взрыва затмила небо, а песчаный ландшафт превратился в стекло. Через небольшой промежуток времени созданы ядерные заряды, именуемые «Малыш» и «Толстяк».

Ядерное оружие в СССР — даты и события

Становлению СССР, как ядерной державы, предшествовала длительная работа отдельных ученых и государственных институтов. Ключевые периоды и значимые даты событий представлены следующим:

• 1920 год считают началом работ советских ученых по делению атома;
• С тридцатых годов направление ядерной физики становиться приоритетным;
• Октябрь 1940 года — инициативная группа ученых — физиков выступила с предложением об использовании атомных разработок в военных целях;
• Летом 1941 года в связи с войной институты атомной энергетики переведены в тыл;
• Осенью 1941 года советская разведка проинформировала руководство страны о начале ядерных программ в Британии и Америке;
• Сентябрь 1942 года — исследования атома начали делаться полным объемом, работы по урану продолжились;
• Февраль 1943 года — создана специальная исследовательская лаборатория под руководством И. Курчатова, а общее руководство возложено на В. Молотова;

Руководил проектом В. Молотов.

• Август 1945 года — в связи проведением ядерного бомбометания в Японии, высокой важностью разработок для СССР, создан Специальный Комитет под руководство Л. Берии;
• Апрель 1946 года — создано КБ-11, ставшее разрабатывать образцы советского ядерного оружия в двух вариантах (с использованием плутония и урана);
• Средина 1948 года — работы по урану прекращены из — за малой эффективности при больших затратах;
• Август 1949 года — когда в СССР изобрели атомную бомбу, проведены испытания первой советской ядерной бомбы.

Сокращению сроков разработки изделия способствовала качественная работа разведывательных органов, сумевших получить информацию по американским ядерным разработкам. Среди тех, кто первый создал атомную бомбу в СССР, был коллектив ученых под руководством академика А. Сахарова. Они разработали более перспективные технические решения, чем используемые американцами.

В 2015 — 2017 годах Россия сделала прорыв совершенствования ядерных боеприпасов и средств их доставки, тем самым заявив о государстве способном отразить любую агрессию.

Первые испытания атомной бомбы

После испытания экспериментального ядерной бомбы в штате Нью — Мексико летом сорок пятого года, последовали бомбежки японских городов Хиросимы и Нагасаки, шестого и девятого августа соответственно.

в этом году закончена разработка атомной бомбы

В 1949 году, при условиях повышенной секретности, советскими конструкторами КБ — 11 и ученым была закончена разработка атомной бомбы, носившей название РДС-1 (реактивный двигатель «С»). 29 августа на полигоне Семипалатинска прошло испытание первого советского ядерного устройства. Атомная бомба России — РДС-1 представляла собой изделие «каплевидной» формы, весом 4.6 тонн, диаметром объемной части 1.5 м, длинной 3.7 метра.

Активная часть включала плутониевый блок, позволивший достичь мощности взрыва 20.0 килотонн соразмерно тротилу. Площадка для испытаний занимала радиус двадцатью километрами. Особенности условий испытательного подрыва не обнародованы до настоящего времени.

Третьего сентября того же года американской авиационной разведкой установлено наличие в воздушных массах Камчатки следов изотопов, свидетельствующих об испытания ядерного заряда. Двадцать третьего числа, первое лицо США публично объявило, что СССР удалось испытывать атомную бомбу.

Советский Союз опроверг заявления американцев сообщением ТАСС, в котором говорилось о масштабном строительстве на территории СССР и больших объемах проведения строительных, в том числе взрывных, работ, послуживших причиной привлечения внимания иностранцев. Официальное заявление о том, что СССР располагает атомным оружием, сделано лишь в 1950 году. Поэтому до сих пор в мире не стихают споры, кто первый изобрел атомную бомбу.

Вопрос о создателях первой советской ядерной бомбы достаточно противоречив и требует более детального изучения, а о том, кто в действительности отец советской атомной бомбы, существует несколько укоренившихся мнений. Большинство физиков и историков считают, что основной вклад в создание советского ядерного оружия внес Игорь Васильевич Курчатов. Однако некоторые высказывают мнение, что без Юлия Борисовича Харитона, основателя Арзамаса - 16 и создателя промышленной основы для получения обогащенных расщепляющихся изотопов, первое испытание этого вида оружия в Советском Союзе затянулось бы еще на несколько лет.

Рассмотрим историческую последовательность проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию практического образца атомной бомбы, оставив в стороне теоретические исследования расщепляющихся материалов и условий возникновения цепной реакции, без которых ядерный взрыв невозможен.

Впервые серия заявок на получение авторских свидетельств на изобретение (патенты) атомной бомбы была подана в 1940 году сотрудниками Харьковского физико-технического института Ф. Ланге, В. Шпинелем и В. Масловым. Авторы рассматривали вопросы и предлагали решения по обогащению урана и использованию его как взрывчатого вещества. Предложенная бомба имела классическую схему подрыва (пушечного типа), которая в дальнейшем, с некоторыми изменениями, использовалась для инициализации ядерного взрыва в американских ядерных бомбах на основе урана.

Начавшаяся Великая Отечественная война замедлила теоретические и экспериментальные исследования в области ядерной физики, а крупнейшие центры (Харьковский физико-технический институт и Радиевый институт – Ленинград) прекратили свою деятельность и частично были эвакуированы.

Начиная с сентября 1941 года, разведывательные органы НКВД и Главного разведуправления Красной Армии стали получать все возрастающее количество информации об особом интересе, проявляемом в военных кругах Великобритании к созданию взрывчатых веществ на основе делящихся изотопов. В мае 1942 года Главное разведуправление, обобщив полученные материалы, доложило Государственному комитету обороны (ГКО) о военном назначении проводимых ядерных исследований.

Примерно в это же время техник-лейтенант Георгий Николаевич Флёров, который в 1940 году был одним из открывателей спонтанного деления ядер урана, пишет письмо лично И.В. Сталину. В своем послании будущий академик, один из создателей советского ядерного оружия, обращает внимание на то, что из научной печати Германии, Великобритании и Соединенных Штатов исчезли публикации о работах, связанных с делением атомного ядра. По мнению ученого, это может свидетельствовать о переориентации «чистой» науки в практическую военную область.

В октябре – ноябре 1942 года внешняя разведка НКВД докладывает Л.П. Берии всю имеющуюся информацию о работах в области ядерных исследований, добытую разведчиками-нелегалами в Англии и США, на основании которой нарком пишет докладную записку руководителю государства.

В конце сентября 1942 года И.В. Сталин подписывает постановление Государственного комитета обороны о возобновлении и интенсификации «работ по урану», а в феврале 1943 года после изучения материалов, представленных Л.П. Берией, принимается решение о переводе всех исследований по созданию ядерного оружия (атомной бомбы) в «практическое русло». Общее руководство и координация всех видов работ были возложены на заместителя Председателя ГКО В.М. Молотова, научное руководство проектом поручалось И.В. Курчатову. Руководство работами по поиску месторождений и добыче урановой руды было возложено на А.П. Завенягина, за создание предприятий по обогащению урана и производству тяжелой воды отвечал М.Г. Первухин, а Народному Комиссару цветной металлургии П.Ф. Ломако «доверялось» к 1944 году накопить 0,5 тонны металлического (обогащенного до необходимых кондиций) урана.

На этом первый этап (сроки исполнения которого были сорваны), предусматривающий создание атомной бомбы в СССР, был закончен.

После того, как США сбросили атомные бомбы на японские города, руководство СССР воочию увидело отставание научных исследований и практических работ по созданию ядерного оружия от своих конкурентов. Для интенсификации и создания атомной бомбы в максимально короткие сроки 20 августа 1945 года выходит специальное постановление ГКО о создании Спецкомитета №1, в функции которого входила организация и координация всех видов работ по созданию ядерной бомбы. Руководителем этого чрезвычайного органа с неограниченными полномочиями назначается Л.П. Берия, научное руководство поручается И.В. Курчатову. Непосредственно управление всеми научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими и производственными предприятиями должен был осуществлять нарком вооружений Б.Л. Ванников.

Благодаря тому, что научные, теоретические и экспериментальные исследования были закончены, разведывательные данные об организации промышленного производства урана и плутония получены, разведчиками были добыты схемы американских атомных бомб, наибольшую сложность представлял перевод всех видов работ на промышленную основу. Для создания предприятий по получению плутония на пустом месте был выстроен город Челябинск – 40 (научный руководитель И.В. Курчатов). В поселке Саров (будущий Арзамас – 16) был построен завод по сборке и производству в промышленных масштабах самих атомных бомб (научный руководитель – главный конструктор Ю.Б. Харитон).

Благодаря оптимизации всех видов работ и жесткому контролю за ними со стороны Л.П. Берии, который, однако, не препятствовал творческому развитию заложенных в проекты идей, в июле 1946 года были разработаны технические задания на создание первых двух советских атомных бомб:

• «РДС - 1» - бомба с плутониевым зарядом, подрыв которого осуществлялся по имплозивному типу;
• «РДС - 2» - бомба с пушечным подрывом уранового заряда.

Научным руководителем работ по созданию обоих типов ядерного оружия был назначен И.В. Курчатов.

Права отцовства

Испытания первой, созданной в СССР атомной бомбы «РДС - 1» (аббревиатура в разных источниках расшифровывается как – «реактивный двигатель С» или «Россия делает сама») состоялись в последних числах августа 1949 года в Семипалатинске под непосредственным руководством Ю.Б. Харитона. Мощность ядерного заряда составляла 22 килотонны. Однако приписывать отцовство этому изделию кому-либо из российских (советских) граждан, с точки зрения современного авторского права, невозможно. Ранее, при разработке первого практического образца, пригодного для военного использования, Правительством СССР и руководством Спецпроекта №1 было принято решение о максимальном копировании отечественной имплозивной бомбы с плутониевым зарядом с американского прототипа «Толстяк», сброшенного на японский город Нагасаки. Таким образом, «отцовство» первой ядерной бомбы СССР скорее принадлежит генералу Лесли Гровсу (Leslie Groves) – военному руководителю «Манхэттенского» проекта и Роберту Оппенгеймеру (Robert Oppenheimer), известному во всем мире как «отец атомной бомбы» и осуществлявшему научное руководство над проектом «Манхэттен». Основное отличие советского образца от американского заключается в использовании отечественной электроники в системе подрыва и изменении аэродинамической формы корпуса бомбы.

Первой «чисто» советской атомной бомбой можно считать изделие «РДС - 2». Несмотря на то, что первоначально планировалось копирование американского уранового прототипа «Малыш», советская урановая атомная бомба «РДС - 2» была создана в имплозивном варианте, аналогов у которого на тот момент не было. В ее создании участвовали Л.П. Берия – общее руководство проектом, И.В. Курчатов – научный руководитель всех видов работ и Ю.Б. Харитон – научный руководитель и главный конструктор, ответственный за изготовление практического образца бомбы и его испытания.

Говоря о том, кто отец первой советской атомной бомбы, нельзя упускать из внимания тот факт, что и «РДС - 1», и «РДС - 2» были взорваны на полигоне. Первой атомной бомбой, сброшенной с бомбардировщика «Ту - 4», было изделие «РДС - 3». Его конструкция повторяла бомбу имплозивного типа «РДС - 2», но имела комбинированный ураново-плутониевый заряд, благодаря чему удалось увеличить его мощность, при тех же габаритах, до 40 килотонн. Поэтому во многих публикациях «научным» отцом первой, реально сброшенной с самолета атомной бомбы считается академик Игорь Курчатов, так как его коллега по научному цеху, Юлий Харитон был категорически против внесения каких-либо изменений. В пользу «отцовства» говорит и тот факт, что за всю историю СССР Л.П. Берия и И.В Курчатов были единственными, кто в 1949 году удостоились звания Почётного Гражданина СССР – «...за осуществление советского атомного проекта, создание атомной бомбы».

Мир атома настолько фантастичен, что для его понимания требуется коренная ломка привычных понятий о пространстве и времени. Атомы так малы, что если бы каплю воды можно было увеличить до размеров Земли, то каждый атом в этой капле был бы меньше апельсина. В самом деле, одна капля воды состоит из 6000 миллиардов миллиардов (6000000000000000000000) атомов водорода и кислорода. И тем не менее, несмотря на свои микроскопические размеры, атом имеет строение до некоторой степени сходное со строением нашей солнечной системы. В его непостижимо малом центре, радиус которого менее одной триллионной сантиметра, находится относительно огромное «солнце» - ядро атома.

Вокруг этого атомного «солнца» вращаются крохотные «планеты» - электроны. Ядро состоит из двух основных строительных кирпичиков Вселенной - протонов и нейтронов (они имеют объединяющее название - нуклоны). Электрон и протон - заряженные частицы, причем количество заряда в каждом из них совершенно одинаково, однако заряды различаются по знаку: протон всегда заряжен положительно, а электрон - отрицательно. Нейтрон не несет электрического заряда и вследствие этого имеет очень большую проницаемость.

В атомной шкале измерений масса протона и нейтрона принята за единицу. Атомный вес любого химического элемента поэтому зависит от количества протонов и нейтронов, заключенных в его ядре. Например, атом водорода, ядро которого состоит только из одного протона, имеет атомную массу равную 1. Атом гелия, с ядром из двух протонов и двух нейтронов, имеет атомную массу, равную 4.

Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одинаковое число протонов, но число нейтронов может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но отличающиеся по числу нейтронов и относящиеся к разновидностям одного и того же элемента, называются изотопами. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа.

Может возникнуть вопрос: почему ядро атома не разваливается? Ведь входящие в него протоны - электрически заряженные частицы с одинаковым зарядом, которые должны отталкиваться друг от друга с большой силой. Объясняется это тем, что внутри ядра действуют еще и так называемые внутриядерные силы, притягивающие частицы ядра друг к другу. Эти силы компенсируют силы отталкивания протонов и не дают ядру самопроизвольно разлететься.

Внутриядерные силы очень велики, но действуют только на очень близком расстоянии. Поэтому ядра тяжелых элементов, состоящие из сотен нуклонов, оказываются нестабильными. Частицы ядра находятся здесь в беспрерывном движении (в пределах объема ядра), и если добавить им какое-то дополнительное количество энергии, они могут преодолеть внутренние силы - ядро разделится на части. Величину этой избыточной энергии называют энергией возбуждения. Среди изотопов тяжелых элементов есть такие, которые как бы находятся на самой грани самораспада. Достаточно лишь небольшого «толчка», например, простого попадания в ядро нейтрона (причем он даже не должен разгоняться до большой скорости), чтобы пошла реакция ядерного деления. Некоторые из этих «делящихся» изотопов позже научились получать искусственно. В природе же существует только один такой изотоп - это уран-235.

Уран был открыт в 1783 году Клапротом, который выделил его из урановой смолки и назвал в честь недавно открытой планеты Уран. Как оказалось в дальнейшем, это был, собственно, не сам уран, а его оксид. Чистый уран - металл серебристо-белого цвета - был получен
только в 1842 году Пелиго. Новый элемент не обладал никакими замечательными свойствами и не привлекал к себе внимания вплоть до 1896 года, когда Беккерель открыл явление радиоактивности солей урана. После этого уран сделался объектом научных исследований и экспериментов, но практического применения по-прежнему не имел.

Когда в первой трети XX века физикам более или менее стало понятно строение атомного ядра, они прежде всего попробовали осуществить давнюю мечту алхимиков - постарались превратить один химический элемент в другой. В 1934 году французские исследователи супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской академии наук о следующем опыте: при бомбардировке пластин алюминия альфа-частицами (ядрами атома гелия) атомы алюминия превращались в атомы фосфора, но не обычные, а радиоактивные, которые свою очередь переходили в устойчивый изотоп кремния. Таким образом, атом алюминия, присоединив один протон и два нейтрона, превращался в более тяжелый атом кремния.

Этот опыт навел на мысль, что если «обстреливать» нейтронами ядра самого тяжелого из существующих в природе элементов - урана, то можно получить такой элемент, которого в естественных условиях нет. В 1938 году немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман повторили в общих чертах опыт супругов Жолио-Кюри, взяв вместо алюминия уран. Результаты эксперимента оказались совсем не те, что они ожидали - вместо нового сверхтяжелого элемента с массовым числом больше, чем у урана, Ган и Штрассман получили легкие элементы из средней части периодической системы: барий, криптон, бром и некоторые другие. Сами экспериментаторы не смогли объяснить наблюдаемое явление. Только в следующем году физик Лиза Мейтнер, которой Ган сообщил о своих затруднениях, нашла правильное объяснение наблюдаемому феномену, предположив, что при обстреле урана нейтронами происходит расщепление (деление) его ядра. При этом должны были образовываться ядра более легких элементов (вот откуда брались барий, криптон и другие вещества), а также выделяться 2-3 свободных нейтрона. Дальнейшие исследования позволили детально прояснить картину происходящего.

Природный уран состоит из смеси трех изотопов с массами 238, 234 и 235. Основное количество урана приходится на изотоп-238, в ядро которого входят 92 протона и 146 нейтронов. Уран-235 составляет всего 1/140 природного урана (0, 7% (он имеет в своем ядре 92 протона и 143 нейтрона), а уран-234 (92 протона, 142 нейтрона) лишь - 1/17500 от общей массы урана (0, 006%. Наименее стабильным из этих изотопов является уран-235.

Время от времени ядра его атомов самопроизвольно делятся на части, вследствие чего образуются более легкие элементы периодической системы. Процесс сопровождается выделением двух или трех свободных нейтронов, которые мчатся с огромной скоростью - около 10 тыс. км/с (их называют быстрыми нейтронами). Эти нейтроны могут попадать в другие ядра урана, вызывая ядерные реакции. Каждый изотоп ведет себя в этом случае по-разному. Ядра урана-238 в большинстве случаев просто захватывают эти нейтроны без каких-либо дальнейших превращений. Но примерно в одном случае из пяти при столкновении быстрого нейтрона с ядром изотопа-238 происходит любопытная ядерная реакция: один из нейтронов урана-238 испускает электрон, превращаясь в протон, то есть изотоп урана обращается в более
тяжелый элемент - нептуний-239 (93 протона + 146 нейтронов). Но нептуний нестабилен - через несколько минут один из его нейтронов испускает электрон, превращаясь в протон, после чего изотоп нептуния обращается в следующий по счету элемент периодической системы - плутоний-239 (94 протона + 145 нейтронов). Если же нейтрон попадает в ядро неустойчивого урана-235, то немедленно происходит деление - атомы распадаются с испусканием двух или трех нейтронов. Понятно, что в природном уране, большинство атомов которого относятся к изотопу-238, никаких видимых последствий эта реакция не имеет - все свободные нейтроны окажутся в конце концов поглощенными этим изотопом.

Ну а если представить себе достаточно массивный кусок урана, целиком состоящий из изотопа-235?

Здесь процесс пойдет по-другому: нейтроны, выделившиеся при делении нескольких ядер, в свою очередь, попадая в соседние ядра, вызывают их деление. В результате выделяется новая порция нейтронов, которая расщепляет следующие ядра. При благоприятных условиях эта реакция протекает лавинообразно и носит название цепной реакции. Для ее начала может быть достаточно считанного количества бомбардирующих частиц.

Действительно, пусть уран-235 бомбардируют всего 100 нейтронов. Они разделят 100 ядер урана. При этом выделится 250 новых нейтронов второго поколения (в среднем 2, 5 за одно деление). Нейтроны второго поколения произведут уже 250 делений, при котором выделится 625 нейтронов. В следующем поколении оно станет равным 1562, затем 3906, далее 9670 и т.д. Число делений будет увеличиваться безгранично, если процесс не остановить.

Однако реально лишь незначительная часть нейтронов попадает в ядра атомов. Остальные, стремительно промчавшись между ними, уносятся в окружающее пространство. Самоподдерживающаяся цепная реакция может возникнуть только в достаточно большом массиве урана-235, обладающим, как говорят, критической массой. (Эта масса при нормальных условиях равна 50 кг.) Важно отметить, что деление каждого ядра сопровождается выделением огромного количества энергии, которая оказывается примерно в 300 миллионов раз больше энергии, затраченной на расщепление! (Подсчитано, что при полном делении 1 кг урана-235 выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 3 тыс. тонн угля.)

Этот колоссальный выплеск энергии, освобождающейся в считанные мгновения, проявляет себя как взрыв чудовищной силы и лежит в основе действия ядерного оружия. Но для того чтобы это оружие стало реальностью, необходимо, чтобы заряд состоял не из природного урана, а из редкого изотопа - 235 (такой уран называют обогащенным). Позже было установлено, что чистый плутоний также является делящимся материалом и может быть использован в атомном заряде вместо урана-235.

Все эти важные открытия были сделаны накануне Второй мировой войны. Вскоре в Германии и в других странах начались секретные работы по созданию атомной бомбы. В США этой проблемой занялись в 1941 году. Всему комплексу работ было присвоено наименование «Манхэттенского проекта».

Административное руководство проектом осуществлял генерал Гровс, а научное - профессор Калифорнийского университета Роберт Оппенгеймер. Оба хорошо понимали огромную сложность стоящей перед ними задачи. Поэтому первой заботой Оппенгеймера стало комплектование высокоинтеллектуального научного коллектива. В США тогда было много физиков, эмигрировавших из фашистской Германии. Нелегко было привлечь их к созданию оружия, направленного против их прежней родины. Оппенгеймер лично говорил с каждым, пуская в ход всю силу своего обаяния. Вскоре ему удалось собрать небольшую группу теоретиков, которых он шутливо называл «светилами». И в самом деле, в нее входили крупнейшие специалисты того времени в области физики и химии. (Среди них 13 лауреатов Нобелевской премии, в том числе Бор, Ферми, Франк, Чедвик, Лоуренс.) Кроме них, было много других специалистов самого разного профиля.

Правительство США не скупилось на расходы, и работы с самого начала приняли грандиозный размах. В 1942 году была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе. Население этого научного города вскоре достигло 9 тысяч человек. По составу ученых, размаху научных экспериментов, числу привлекаемых к работе специалистов и рабочих Лос-Аламосская лаборатория не имела себе равных в мировой истории. «Манхэттенский проект» имел свою полицию, контрразведку, систему связи, склады, поселки, заводы, лаборатории, свой колоссальный бюджет.

Главная цель проекта состояла в получении достаточного количества делящегося материала, из которого можно было бы создать несколько атомных бомб. Кроме урана-235 зарядом для бомбы, как уже говорилось, мог служить искусственный элемент плутоний-239, то есть бомба могла быть как урановой, так и плутониевой.

Гровс и Оппенгеймер согласились, что работы должны вестись одновременно по двум направлениям, поскольку невозможно наперед решить, какое из них окажется более перспективным. Оба способа принципиально отличались друг от друга: накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. И тот и другой путь представлялся необычайно трудным и не сулил легких решений.

В самом деле, как можно отделить друг от друга два изотопа, которые лишь незначительно отличаются своим весом и химически ведут себя совершенно одинаково? Ни наука, ни техника никогда еще не сталкивались с такой проблемой. Производство плутония тоже поначалу казалось очень проблематичным. До этого весь опыт ядерных превращений сводился к нескольким лабораторным экспериментам. Теперь же предстояло в промышленном масштабе освоить производство килограммов плутония, разработать и создать для этого специальную установку - ядерный реактор, и научиться управлять течением ядерной реакции.

И там и здесь предстояло разрешить целый комплекс сложных задач. Поэтому «Манхэттенский проект» состоял из нескольких подпроектов, во главе которых стояли видные ученые. Сам Оппенгеймер был главой Лос-Аламосской научной лаборатории. Лоуренс заведовал Радиационной лабораторией Калифорнийского университета. Ферми вел в Чикагском университете исследования по созданию ядерного реактора.

Поначалу важнейшей проблемой было получение урана. До войны этот металл фактически не имел применения. Теперь, когда он потребовался сразу в огромных количествах, оказалось, что не существует промышленного способа его производства.

Компания «Вестингауз» взялась за его разработку и быстро добилась успеха. После очистки урановой смолы (в таком виде уран встречается в природе) и получения окиси урана, ее превращали в тетрафторид (UF4), из которого путем электролиза выделялся металлический уран. Если в конце 1941 года в распоряжении американских ученых было всего несколько граммов металлического урана, то уже в ноябре 1942 года его промышленное производство на заводах фирмы «Вестингауз» достигло 6000 фунтов в месяц.

Одновременно шла работа над созданием ядерного реактора. Процесс производства плутония фактически сводился к облучению урановых стержней нейтронами, в результате чего часть урана-238 должна была обратиться в плутоний. Источниками нейтронов при этом могли быть делящиеся атомы урана-235, рассеянные в достаточном количестве среди атомов урана-238. Но для того чтобы поддерживать постоянное воспроизводство нейтронов, должна была начаться цепная реакция деления атомов урана-235. Между тем, как уже говорилось, на каждый атом урана-235 приходилось 140 атомов урана-238. Ясно, что у разлетающихся во все стороны нейтронов было гораздо больше вероятности встретить на своем пути именно их. То есть, огромное число выделившихся нейтронов оказывалось без всякой пользы поглощенным основным изотопом. Очевидно, что при таких условиях цепная реакция идти не могла. Как же быть?

Сначала представлялось, что без разделения двух изотопов работа реактора вообще невозможна, но вскоре было установлено одно важное обстоятельство: оказалось, что уран-235 и уран-238 восприимчивы к нейтронам разных энергий. Расщепить ядро атома урана-235 можно нейтроном сравнительно небольшой энергии, имеющим скорость около 22 м/с. Такие медленные нейтроны не захватываются ядрами урана-238 - для этого те должны иметь скорость порядка сотен тысяч метров в секунду. Другими словами уран-238 бессилен помешать началу и ходу цепной реакции в уране-235, вызванной нейтронами, замедленными до крайне малых скоростей - не более 22 м/с. Это явление было открыто итальянским физиком Ферми, который с 1938 года жил в США и руководил здесь работами по созданию первого реактора. В качестве замедлителя нейтронов Ферми решил применить графит. По его расчетам, вылетевшие из урана-235 нейтроны, пройдя через слой графита в 40 см, должны были снизить свою скорость до 22 м/с и начать самоподдерживающуюся цепную реакцию в уране-235.

Другим замедлителем могла служить так называемая «тяжелая» вода. Поскольку атомы водорода, входящие в нее, по размерам и массе очень близки к нейтронам, они могли лучше всего замедлять их. (С быстрыми нейтронами происходит примерно то же, что с шарами: если маленький шар ударяется о большой, он откатывается назад, почти не теряя скорости, при встрече же с маленьким шаром он передает ему значительную часть своей энергии - точно так же нейтрон при упругом столкновении отскакивает от тяжелого ядра лишь незначительно замедляясь, а при столкновении с ядрами атомов водорода очень быстро теряет всю свою энергию.) Однако обычная вода не подходит для замедления, так как ее водород имеет тенденцию поглощать нейтроны. Вот почему для этой цели следует использовать дейтерий, входящий в состав «тяжелой» воды.

В начале 1942 года под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Все работы ученые проводили сами. Управление реакцией можно осуществлять единственным способом - регулируя число нейтронов, участвующих в цепной реакции. Ферми предполагал добиться этого с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны. Замедлителем служили графитовые кирпичи, из которых физики возвели колоны высотой в 3 м и шириной в 1, 2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 тонн окиси урана и 385 тонн графита. Для замедления реакции служили введенные в реактор стержни из кадмия и бора.

Если бы этого оказалось недостаточно, то для страховки на платформе, расположенной над реактором, стояли двое ученых с ведрами, наполненными раствором солей кадмия - они должны были вылить их на реактор, если бы реакция вышла из-под контроля. К счастью, этого не потребовалось. 2 декабря 1942 года Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Через четыре минуты нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче. С каждой минутой интенсивность нейтронного потока становилась больше. Это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Она продолжалась в течение 28 минут. Затем Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие - реальность.

В 1943 году реактор Ферми демонтировали и перевезли в Арагонскую национальную лабораторию (50 км от Чикаго). Здесь был вскоре
построен еще один ядерный реактор, в котором в качестве замедлителя использовалась тяжелая вода. Он состоял из цилиндрической алюминиевой цистерны, содержащей 6, 5 тонн тяжелой воды, в которую было вертикально погружено 120 стержней из металлического урана, заключенные в алюминиевую оболочку. Семь управляющих стержней были сделаны из кадмия. Вокруг цистерны располагался графитовый отражатель, затем экран из сплавов свинца и кадмия. Вся конструкция заключалась в бетонный панцирь с толщиной стенок около 2, 5 м.

Эксперименты на этих опытных реакторах подтвердили возможность промышленного производства плутония.

Главным центром «Манхэттенского проекта» вскоре стал городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тысяч человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 году был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний. В феврале 1944 года из него ежедневно извлекали около 300 кг урана, с поверхности которого путем химического разделения получали плутоний. (Для этого плутоний сначала растворяли, а потом осаждали.) Очищенный уран после этого вновь возвращался в реактор. В том же году в бесплодной унылой пустыне на южном берегу реки Колумбия началось строительство огромного Хэнфордского завода. Здесь размещалось три мощных атомных реактора, ежедневно дававших несколько сот граммов плутония.

Параллельно полным ходом шли исследования по разработке промышленного процесса обогащения урана.

Рассмотрев разные варианты, Гровс и Оппенгеймер решили сосредоточить усилия на двух методах: газодиффузионном и электромагнитном.

Газодиффузионный метод основывался на принципе, известном под названием закона Грэхэма (он был впервые сформулирован в 1829 году шотландским химиком Томасом Грэхэмом и разработан в 1896 году английским физиком Рейли). В соответствии с этим законом, если два газа, один из которых легче другого, пропускать через фильтр с ничтожно малыми отверстиями, то через него пройдет несколько больше легкого газа, чем тяжелого. В ноябре 1942 года Юри и Даннинг из Колумбийского университета создали на основе метода Рейли газодиффузионный метод разделения изотопов урана.

Так как природный уран - твердое вещество, то его сначала превращали во фтористый уран (UF6). Затем этот газ пропускали через микроскопические - порядка тысячных долей миллиметра - отверстия в перегородке фильтра.

Так как разница в молярных весах газов была очень мала, то за перегородкой содержание урана-235 увеличивалось всего в 1, 0002 раза.

Для того чтобы увеличить количество урана-235 еще больше, полученную смесь снова пропускают через перегородку, и количество урана опять увеличивается в 1, 0002 раза. Таким образом, чтобы повысить содержание урана-235 до 99%, нужно было пропускать газ через 4000 фильтров. Это происходило на огромном газодиффузионном заводе в Ок-Ридж.

В 1940 году под руководством Эрнста Лоуренса в Калифорнийском университете начались исследования по разделению изотопов урана электромагнитным методом. Необходимо было найти такие физические процессы, которые позволили бы разделять изотопы, пользуясь разностью их масс. Лоуренс предпринял попытку разделить изотопы, используя принцип масс-спектрографа - прибора, с помощью которого определяют массы атомов.

Принцип его действия сводился к следующему: предварительно ионизированные атомы ускорялись электрическим полем, а затем пропускались через магнитное поле, в котором они описывали окружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной направлению поля. Так как радиусы этих траекторий были пропорциональны массе, легкие ионы оказывались на окружностях меньшего радиуса, чем тяжелые. Если на пути атомов размещали ловушки, то можно было таким образом раздельно собирать различные изотопы.

Таков был метод. В лабораторных условиях он дал неплохие результаты. Но строительство установки, на которой разделение изотопов могло бы производиться в промышленных масштабах, оказалось чрезвычайно сложным. Однако Лоуренсу в конце концов удалось преодолеть все трудности. Результатом его усилий стало появление калутрона, который был установлен на гигантском заводе в Ок-Ридже.

Этот электромагнитный завод был построен в 1943 году и оказался едва ли не самым дорогостоящим детищем «Манхэттенского проекта». Метод Лоуренса требовал большого количества сложных, еще не разработанных устройств, связанных с высоким напряжением, высоким вакуумом и сильными магнитными полями. Масштабы затрат оказались огромны. Калутрон имел гигантский электромагнит, длина которого достигала 75 м при весе около 4000 тонн.

На обмотки для этого электромагнита пошло несколько тысяч тонн серебряной проволоки.

Все работы (не считая стоимости серебра на сумму 300 миллионов долларов, которое государственное казначейство предоставило только на время) обошлись в 400 миллионов долларов. Только за электроэнергию, затраченную калутроном, министерство обороны заплатило 10 миллионов. Большая часть оборудования ок-риджского завода превосходила по масштабам и точности изготовления все, что когда-либо разрабатывалось в этой области техники.

Но все эти затраты оказались не напрасными. Издержав в общей сложности около 2 миллиардов долларов, ученые США к 1944 году создали уникальную технологию обогащения урана и производства плутония. Тем временем в Лос-Аламосской лаборатории работали над проектом самой бомбы. Принцип ее действия был в общих чертах ясен уже давно: делящееся вещество (плутоний или уран-235) следовало в момент взрыва перевести в критическое состояние (для осуществления цепной реакции масса заряда должна быть даже заметно больше критической) и облучить пучком нейтронов, что влекло за собой начало цепной реакции.

По расчетам, критическая масса заряда превосходила 50 килограмм, но ее смогли значительно уменьшить. Вообще на величину критической массы сильно влияют несколько факторов. Чем больше поверхностная площадь заряда - тем больше нейтронов бесполезно излучается в окружающее пространство. Наименьшей площадью поверхности обладает сфера. Следовательно, сферические заряды при прочих равных условиях имеют наименьшую критическую массу. Кроме того, величина критической массы зависит от чистоты и вида делящихся материалов. Она обратно пропорциональна квадрату плотности этого материала, что позволяет, например, при увеличении плотности вдвое, уменьшить критическую массу в четыре раза. Нужную степень подкритичности можно получить, к примеру, уплотнением делящегося материала за счет взрыва заряда обычного взрывчатого вещества, выполненного в виде сферической оболочки, окружающей ядерный заряд. Критическую массу, кроме того, можно уменьшить, окружив заряд экраном, хорошо отражающим нейтроны. В качестве такого экрана могут быть использованы свинец, бериллий, вольфрам, природный уран, железо и многие другие.

Одна из возможных конструкций атомной бомбы состоит из двух кусков урана, которые, соединяясь, образуют массу больше критической. Для того чтобы вызвать взрыв бомбы, надо как можно быстрее сблизить их. Второй метод основан на использовании сходящегося внутрь взрыва. В этом случае поток газов от обычного взрывчатого вещества направлялся на расположенный внутри делящийся материал и сжимал его до тех пор, пока он не достигал критической массы. Соединение заряда и интенсивное облучение его нейтронами, как уже говорилось, вызывает цепную реакцию, в результате которой в первую же секунду температура возрастает до 1 миллиона градусов. За это время успевало разделиться всего около 5% критической массы. Остальная часть заряда в бомбах ранней конструкции испарялась без
всякой пользы.

Первая в истории атомная бомба (ей было дано имя «Тринити») была собрана летом 1945 года. А 16 июня 1945 года на атомном полигоне в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. Бомбу поместили в центре полигона на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на большом расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт, а в 16 км - командный. На всех свидетелей этого события атомный взрыв произвел потрясающее впечатление. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно и разом осветило полигон. Затем над равниной возник огромный огненный шар и к нему медленно и зловеще стало подниматься круглое облако пыли и света.

Оторвавшись от земли, этот огненный шар за несколько секунд взлетел на высоту более трех километров. С каждым мгновением он разрастался в размерах, вскоре его диаметр достиг 1, 5 км, и он медленно поднялся в стратосферу. Затем огненный шар уступил место столбу клубящегося дыма, который вытянулся на высоту 12 км, приняв форму гигантского гриба. Все это сопровождалось ужасным грохотом, от которого дрожала земля. Мощность взорвавшейся бомбы превзошла все ожидания.

Как только позволила радиационная обстановка, несколько танков «Шерман», выложенные изнутри свинцовыми плитами, ринулись в район взрыва. На одном из них находился Ферми, которому не терпелось увидеть результаты своего труда. Его глазам предстала мертвая выжженная земля, на которой в радиусе 1, 5 км было уничтожено все живое. Песок спекся в стекловидную зеленоватую корку, покрывавшую землю. В огромной воронке лежали изуродованные остатки стальной опорной башни. Сила взрыва была оценена в 20000 тонн тротила.

Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии, которая после капитуляции фашистской Германии одна продолжала войну с США и их союзниками. Ракет-носителей тогда еще не было, поэтому бомбардировку предстояло осуществить с самолета. Компоненты двух бомб были с большой осторожностью доставлены крейсером «Индианаполис» на остров Тиниан, где базировалась 509-я сводная группа ВВС США. По типу заряда и конструкции эти бомбы несколько отличались друг от друга.

Первая бомба - «Малыш» - представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, диаметр - 62 см, вес - 4, 1 т.

Вторая бомба - «Толстяк» - с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее
составляла 3, 2 м, диаметр 1, 5 м, вес - 4, 5 т.

6 августа бомбардировщик Б-29 «Энола Гэй» полковника Тиббетса сбросил «Малыша» на крупный японский город Хиросиму. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась, как это и было предусмотрено, на высоте 600 м от земли.

Последствия взрыва были ужасны. Даже на самих пилотов вид уничтоженного ими в одно мгновение мирного города произвел гнетущее впечатление. Позже один из них признался, что они видели в эту секунду самое плохое, что только может увидеть человек.

Для тех же, кто находился на земле, происходящее напоминало подлинный ад. Прежде всего, над Хиросимой прошла тепловая волна. Ее действие длилось всего несколько мгновений, но было настолько мощным, что расплавило даже черепицу и кристаллы кварца в гранитных плитах, превратило в уголь телефонные столбы на расстоянии 4 км и, наконец, настолько испепелило человеческие тела, что от них остались только тени на асфальте мостовых или на стенах домов. Затем из-под огненного шара вырвался чудовищный порыв ветра и промчался над городом со скоростью 800 км/ч, сметая все на своем пути. Не выдержавшие его яростного натиска дома рушились как подкошенные. В гигантском круге диаметром 4 км не осталось ни одного целого здания. Через несколько минут после взрыва над городом прошел черный радиоактивный дождь - это превращенная в пар влага сконденсировалась в высоких слоях атмосферы и выпала на землю в виде крупных капель, смешанных с радиоактивной пылью.

После дождя на город обрушился новый порыв ветра, на этот раз дувший в направлении эпицентра. Он был слабее первого, но все же достаточно силен, чтобы вырывать с корнем деревья. Ветер раздул гигантский пожар, в котором горело все, что только могло гореть. Из 76 тысяч зданий полностью разрушилось и сгорело 55 тысяч. Свидетели этой ужасной катастрофы вспоминали о людях-факелах, с которых сгоревшая одежда спадала на землю вместе с лохмотьями кожи, и о толпах обезумевших людей, покрытых ужасными ожогами, которые с криком метались по улицам. В воздухе стоял удушающий смрад от горелого человеческого мяса. Всюду валялись люди, мертвые и умирающие. Было много таких, которые ослепли и оглохли и, тычась во все стороны, не могли ничего разобрать в царившем вокруг хаосе.

Несчастные, находившиеся от эпицентра на расстоянии до 800 м, за доли секунды сгорели в буквальном смысле слова - их внутренности испарились, а тела превратились в комки дымящихся углей. Находившиеся от эпицентра на расстоянии 1 км, были поражены лучевой болезнью в крайне тяжелой форме. Уже через несколько часов у них началась сильнейшая рвота, температура подскочила до 39-40 градусов, появились одышка и кровотечения. Затем на коже высыпали незаживающие язвы, состав крови резко изменился, волосы выпали. После ужасных страданий, обычно на второй или третий день, наступала смерть.

Всего от взрыва и лучевой болезни погибло около 240 тысяч человек. Около 160 тысяч получили лучевую болезнь в более легкой форме - их мучительная смерть оказалась отсроченной на несколько месяцев или лет. Когда известие о катастрофе распространилось по стране, вся Япония была парализована страхом. Он еще увеличился, после того как 9 августа самолет «Бокс Кар» майора Суини сбросил вторую бомбу на Нагасаки. Здесь также погибло и было ранено несколько сот тысяч жителей. Не в силах противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало - атомная бомба положила конец Второй мировой войне.

Война закончилась. Она продолжалась всего шесть лет, но успела изменить мир и людей почти до неузнаваемости.

Человеческая цивилизация до 1939 года и человеческая цивилизация после 1945 года разительно не похожи друг на друга. Тому есть много причин, но одна из важнейших - появление ядерного оружия. Можно без преувеличений сказать, что тень Хиросимы лежит на всей второй половине XX века. Она стала глубоким нравственным ожогом для многих миллионов людей, как бывших современниками этой катастрофы, так и родившихся через десятилетия после нее. Современный человек уже не может думать о мире так, как думали о нем до 6 августа 1945 года - он слишком ясно понимает, что этот мир может за несколько мгновений превратиться в ничто.

Современный человек не может смотреть на войну, так как смотрели его деды и прадеды - он достоверно знает, что эта война будет последней, и в ней не окажется ни победителей, ни побежденных. Ядерное оружие наложило свой отпечаток на все сферы общественной жизни, и современная цивилизация не может жить по тем же законам, что шестьдесят или восемьдесят лет назад. Никто не понимал этого лучше самих создателей атомной бомбы.

«Люди нашей планеты , - писал Роберт Оппенгеймер, - должны объединиться. Ужас и разрушение, посеянные последней войной, диктуют нам эту мысль. Взрывы атомных бомб доказали ее со всей жестокостью. Другие люди в другое время уже говорили подобные слова - только о другом оружии и о других войнах. Они не добились успеха. Но тот, кто и сегодня скажет, что эти слова бесполезны, введен в заблуждение превратностями истории. Нас нельзя убедить в этом. Результаты нашего труда не оставляют человечеству другого выбора, кроме как создать объединенный мир. Мир, основанный на законности и гуманизме».

Созда́ние сове́тской а́томной бо́мбы (военная часть атомного проекта СССР) - фундаментальные исследования , разработка технологий и практическая их реализация в СССР, направленные на создание оружия массового поражения с использованием ядерной энергии . Мероприятия в немалой степени были стимулированы деятельностью в этом направлении научных учреждений и военной промышленности других стран, в первую очередь нацистской Германии и США [ ] . В 1945 году, 6 и 9 августа американские самолёты сбросили на японские города Хиросиму и Нагасаки две атомные бомбы. Почти половина мирных жителей погибли сразу при взрывах, другие тяжело болели и продолжают умирать до сих пор.

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  В 1930-1941 годах активно проводились работы в ядерной области.

  В это десятилетие проводились фундаментальные радиохимические исследования, без которых вообще немыслимо полное понимание этих проблем, их развитие и, тем более - реализация.

  Работа в 1941-1943 годах

  Информация внешней разведки

  Уже с сентября 1941 года в СССР начала поступать разведывательная информация о проведении в Великобритании и США секретных интенсивных научно-исследовательских работ, направленных на разработку методов использования атомной энергии для военных целей и создание атомных бомб огромной разрушительной силы. Одним из наиболее важных, полученных ещё в 1941 году советской разведкой, документов является отчёт британского «Комитета MAUD ». Из материалов этого отчёта, полученного по каналам внешней разведки НКВД СССР от Дональда Маклина , следовало, что создание атомной бомбы реально, что вероятно она может быть создана ещё до окончания войны и, следовательно, может повлиять на её ход.

  Разведывательная информация о работах по проблеме атомной энергии за рубежом, имевшаяся в СССР к моменту принятия решения о возобновлении работ по урану, была получена как по каналам разведки НКВД, так и по каналам Главного разведывательного управления Генерального штаба (ГРУ) Красной армии.

  В мае 1942 года руководство ГРУ информировало Академию наук СССР о наличии сообщений о работах за рубежом по проблеме использования атомной энергии в военных целях и просило сообщить, имеет ли в настоящее время эта проблема реальную практическую основу. Ответ на указанный запрос в июне 1942 года дал В. Г. Хлопин, который отметил, что за последний год в научной литературе почти совершенно не публикуются работы, связанные с решением проблемы использования атомной энергии.

  Официальное письмо главы НКВД Л. П. Берия на имя И. В. Сталина с информацией о работах по использованию атомной энергии в военных целях за рубежом, предложениями по организации этих работ в СССР и секретном ознакомлении с материалами НКВД видных советских специалистов, варианты которого были подготовлены сотрудниками НКВД ещё в конце 1941 - начале 1942 годов, было отправлено И. В. Сталину только в октябре 1942 года, уже после принятия распоряжения ГКО о возобновлении в СССР работ по урану.

  Советская разведка имела подробные сведения о работах по созданию атомной бомбы в США , исходившие от специалистов, понимавших опасность ядерной монополии или сочувствующих СССР, в частности, Клауса Фукса , Теодора Холла , Жоржа Коваля и Давида Грингласа . Однако решающее значение, как полагают некоторые, имело адресованное Сталину в начале 1943 года письмо советского физика Г. Флёрова , который сумел разъяснить суть проблемы популярно. С другой стороны, имеются основания предполагать, что работа Г. Н. Флёрова над письмом Сталину завершена не была и отправлено оно не было.

  Охота за данными уранового проекта Америки началась по инициативе начальника отдела научно-технической разведки НКВД Леонида Квасникова еще в 1942 году, но полностью развернулась только после прибытия в Вашингтон знаменитой пары советских разведчиков: Василия Зарубина и его жены Елизаветы. Именно с ними взаимодействовал резидент НКВД в Сан-Франциско Григорий Хейфиц, сообщивший, что виднейший физик Америки Роберт Оппенгеймер и многие его коллеги выехали из Калифорнии в неизвестное место, где будут заниматься созданием какого-то сверхоружия.

  Перепроверить данные «Харона» (таким было кодовое имя Хейфица) было поручено подполковнику Семену Семенову (псевдоним «Твен»), работавшему в США с 1938 года и собравшего там большую и активную агентурную группу. Именно «Твен» подтвердил реальность работ по созданию атомной бомбы, назвал код Манхэттенского проекта и местонахождение его главного научного центра - бывшей колонии для малолетних преступников Лос-Аламос в штате Нью-Мексико. Семенов также сообщил фамилии некоторых ученых, работавших там, которые в своё время были приглашены в СССР для участия в больших сталинских стройках и которые, вернувшись в США, не потеряли связей с крайне левыми организациями.

  Таким образом и были внедрены советские агенты в научные и конструкторские центры Америки, где создавался ядерный боеприпас. Однако в самый разгар налаживания агентурных действий, Лиза и Василий Зарубины были срочно отозваны в Москву. Они терялись в догадках, ведь ни одного провала не произошло. Выяснилось, что в Центр поступил донос сотрудника резидентуры Миронова, обвинявшего Зарубиных в предательстве. И почти полгода московская контрразведка проверяла эти обвинения. Они не подтвердились, тем не менее, Зарубиных больше за границу не выпускали.

  Тем временем, работа внедренной агентуры уже принесла первые результаты - стали поступать донесения, и их надо было немедля отправлять в Москву. Эта работа была возложена на группу специальных курьеров. Самыми оперативными и не знавшими страха были супруги Коэны, Морис и Лона. После того, как Мориса призвали в американскую армию, Лона стала самостоятельно доставлять информационные материалы из штата Нью-Мексико в Нью-Йорк. Для этого она ездила в небольшой городок Альбукерке, где для видимости посещала туберкулезный диспансер. Там она встречалась с агентами по агентурной кличке «Млад» и «Эрнст».

  Однако НКВД все-таки удалось добыть несколько тонн малообогащённого урана в .

  Первоочерёдными задачами были организация промышленного производства плутония-239 и урана-235 . Для решения первой задачи было необходимо создание опытного, а затем и промышленного ядерных реакторов, строительство радиохимического и специального металлургического цехов. Для решения второй задачи было развёрнуто строительство завода по разделению изотопов урана диффузионным методом.

  Решение этих задач оказалось возможным в результате создания промышленных технологий, организации производства и наработки необходимых больших количеств чистого металлического урана, окиси урана, гексафторида урана , других соединений урана, графита высокой чистоты и целого ряда других специальных материалов, создания комплекса новых промышленных агрегатов и приборов. Недостаточный объём добычи урановой руды и получения урановых концентратов в СССР (первый комбинат по производству урановго концентрата - «Комбинат № 6 НКВД СССР » в Таджикистане был основан в 1945 г.) в этот период был компенсирован трофейным сырьём и продукцией урановых предприятий стран Восточной Европы, с которыми СССР заключил соответствующие соглашения.

  В 1945 году Правительством СССР были приняты следующие важнейшие решения:

  • о создании на базе Кировского завода (г. Ленинград) двух специальных опытно-конструкторских бюро, предназначенных для разработки оборудования, производящего обогащённый по изотопу 235 уран методом газовой диффузии;
  • о начале строительства на Среднем Урале (около посёлка Верх-Нейвинский) диффузионного завода для получения обогащённого урана-235;
  • об организации лаборатории для работ по созданию тяжеловодных реакторов на природном уране;
  • о выборе площадки и начале строительства на Южном Урале первого в стране предприятия по производству плутония-239.

  В состав предприятия на Южном Урале должны были входить:

  • уран-графитовый реактор на естественном (природном) уране (завод «А»);
  • радиохимическое производство по выделению плутония-239 из облучённого в реакторе естественного (природного) урана (завод «Б»);
  • химико-металлургическое производство по получению особо чистого металлического плутония (завод «В»).

  Участие немецких специалистов в атомном проекте

  В 1945 году из Германии в СССР были доставлены сотни немецких ученых, имевших отношение к ядерной проблеме. Большая часть (около 300 человек) их была привезена в Сухуми и тайно размещена в бывших имениях великого князя Александра Михайловича и миллионера Смецкого (санатории «Синоп» и «Агудзеры»). В СССР было вывезено оборудование из немецкого Института химии и металлургии, Физического института кайзера Вильгельма, электротехнических лабораторий Siemens, Физического института министерства почт Германии. Три из четырёх немецких циклотронов , мощные магниты, электронные микроскопы, осциллографы, трансформаторы высокого напряжения, сверхточные приборы были привезены в СССР. В ноябре 1945 г. в составе НКВД СССР было создано Управление специальных институтов (9-е управление НКВД СССР) для руководства работой по использованию немецких специалистов.

  Санаторий «Синоп» назвали «Объект „А“» - им руководил барон Манфред фон Арденне . «Агудзеры» стали «Объектом „Г“» - его возглавил Густав Герц . На объектах «А» и «Г» работали выдающиеся учёные - Николаус Риль , Макс Фольмер , который построил первую в СССР установку по производству тяжёлой воды , Петер Тиссен , конструктор никелевых фильтров для газодиффузионного разделения изотопов урана , Макс Штеенбек и Гернот Циппе , работавшие над центрифужным методом разделения и впоследствии получившие патенты на газовые центрифуги на западе. На базе объектов «А» и «Г» был позднее создан (СФТИ).

  Некоторые ведущие немецкие специалисты за эту работу были удостоены правительственных наград СССР, в том числе, Сталинской премии.

  В период 1954-1959 немецкие специалисты в разное время переезжают в ГДР (Гернот Циппе - в Австрию).

  Строительство газодиффузионного завода в Новоуральске

  В 1946 году на производственной базе завода № 261 Наркомата авиационной промышленности в Новоуральске началось сооружение газодиффузионного завода, носившего название Комбинат № 813 (завод Д-1)) и предназначенного для производства высокообогащенного урана. Завод дал первую продукцию в 1949 г.

  Строительство производства гексафторида урана в Кирово-Чепецке

  На месте выбранной строительной площадки со временем был возведён целый комплекс промышленных предприятий, зданий и сооружений, соединённых между собой сетью автомобильных и железных дорог, системой теплоэнергоснабжения, промышленного водоснабжения и канализации. В разное время секретный город назывался по-разному, но наиболее известное название - Челябинск-40 или «Сороковка». В настоящее время промышленный комплекс, который первоначально именовался комбинатом № 817, называется производственным объединением «Маяк» , а город на берегу озера Иртяш, в котором живут работники ПО «Маяк» и члены их семей, получил название Озёрск .

  В ноябре 1945 года на выбранной площадке приступили к геологическим изысканиям, а с начала декабря стали прибывать первые строители.

  Первым начальником строительства (1946-1947 гг.) был Я. Д. Раппопорт , впоследствии его сменил генерал-майор М. М. Царевский. Главным инженером строительства был В. А. Сапрыкин, первым директором будущего предприятия - П. Т. Быстров (с 17 апреля 1946 г.), которого сменил Е. П. Славский (с 10 июля 1947 г.), а затем Б. Г. Музруков (с 1 декабря 1947 г.). Научным руководителем комбината был назначен И. В. Курчатов.

  Строительство Арзамаса-16

  Продукция

  Разработка конструкции атомных бомб

  Постановлением СМ СССР № 1286-525сс «О плане развёртывания работ КБ-11 при Лаборатории № 2 АН СССР» были определены первые задачи КБ-11: создание под научным руководством Лаборатории № 2 (академика И. В. Курчатова) атомных бомб, условно названных в постановлении «реактивными двигателями С», в двух вариантах: РДС-1 - имплозивного типа с плутонием и атомной бомбы РДС-2 пушечного типа с ураном-235 .

  Тактико-технические задания на конструкции РДС-1 и РДС-2 должны были быть разработаны уже к 1 июля 1946 г., а конструкции их главных узлов - к 1 июля 1947 г. Полностью изготовленная бомба РДС-1 должна была быть предъявлена к государственным испытаниям для взрыва при установке на земле к 1 января 1948 г., в авиационном исполнении - к 1 марта 1948 г., а бомба РДС-2 - соответственно к 1 июня 1948 г. и к 1 января 1949 г. Работы по созданию конструкций должны были проводиться параллельно с организацией в КБ-11 специальных лабораторий и развёртыванием работ этих лабораторий. Такие сжатые сроки и организация параллельных работ стали возможными также благодаря поступлению в СССР некоторых разведывательных данных об американских атомных бомбах.

  Научно-исследовательские лаборатории и конструкторские подразделения КБ-11 начали разворачивать свою деятельность непосредственно в

  12 августа 1953 года в 7.30 утра на Семипалатинском полигоне была испытана первая советская водородная бомба , которая имела служебное название "Изделие РДС‑6c". Это было четвертое по счету советское испытание ядерного оружия.

  Начало первых работ по термоядерной программе в СССР относится ещё к 1945 году . Тогда была получена информация об исследованиях, ведущихся в США над термоядерной проблемой. Они были начаты по инициативе американского физика Эдварда Теллера в 1942 году. За основу была взята теллеровская концепция термоядерного оружия, получившая в кругах советских ученых‑ядерщиков название "труба" ‑ цилиндрический контейнер с жидким дейтерием, который должен был нагреваться от взрыва инициирующего устройства типа обычной атомной бомбы. Только в 1950 году американцы установили, что "труба" бесперспективна, и они продолжили разработку других конструкций. Но к этому времени советскими физиками уже была самостоятельно разработана другая концепция термоядерного оружия, которая вскоре ‑ в 1953 году ‑ привела к успеху.

  Альтернативную схему водородной бомбы придумал Андрей Сахаров. В основу бомбы им была положена идея "слойки" и применения дейтерида лития‑6. Разработанный в КБ‑11 (сегодня это город Саров, бывший Арзамас‑16, Нижегородская область) термоядерный заряд РДС‑6с представлял собой сферическую систему из слоев урана и термоядерного горючего, окруженных химическим взрывчатым веществом.

  

  Академик Сахаров - депутат и диссидент 21 мая исполняется 90 лет со дня рождения советского физика, политического деятеля, диссидента, одного из создателя советской водородной бомбы, лауреата Нобелевской премии мира академика Андрея Сахарова. Он умер в 1989 году в возрасте 68 лет, семь из которых Андрей Дмитриевич провел в ссылке.

  Для увеличения энерговыделения заряда в его конструкции был использован тритий. Основная задача при создании подобного оружия заключалась в том, чтобы с помощью энергии, выделенной при взрыве атомной бомбы, нагреть и поджечь тяжелый водород — дейтерий, осуществить термоядерные реакции с выделением энергии, способные сами себя поддерживать. Для увеличения доли "сгоревшего" дейтерия Сахаров предложил окружить дейтерий оболочкой из обычного природного урана, который должен был замедлить разлет и, главное, существенно повысить плотность дейтерия. Явление ионизационного сжатия термоядерного горючего, ставшее основой первой советской водородной бомбы, до сих пор называют "сахаризацией".

  По результатам работ над первой водородной бомбой Андрей Сахаров получил звание Героя Соцтруда и лауреата Сталинской премии.

  "Изделие РДС‑6с" было выполнено в виде транспортабельной бомбы весом 7 тонн, которая помещалась в бомбовом люке бомбардировщика Ту‑16. Для сравнения — бомба, созданная американцами, весила 54 тонн и была размером с трехэтажный дом.

  Чтобы оценить разрушительные воздействия новой бомбы, на Семипалатинском полигоне построили город из промышленных и административных зданий. В общей сложности на поле имелось 190 различных сооружений. В этом испытании впервые были применены вакуумные заборники радиохимических проб, автоматически открывавшиеся под действием ударной волны. Всего к испытаниям РДС‑6с было подготовлено 500 различных измерительных, регистрирующих и киносъемочных приборов, установленных в подземных казематах и прочных наземных сооружениях. Авиационно‑техническое обеспечение испытаний — измерение давления ударной волны на самолет, находящийся в воздухе в момент взрыва изделия, забор проб воздуха из радиоактивного облака, аэрофотосъемка района осуществлялось специальной летной частью. Подрыв бомбы осуществлялся дистанционно, подачей сигнала с пульта, который находился в бункере.

  Было решено произвести взрыв на стальной башне высотой 40 метров, заряд был расположен на высоте 30 метров . Радиоактивный грунт от прошлых испытаний был удален на безопасное расстояние, специальные сооружения были отстроены на своих же местах на старых фундаментах, в 5 метрах от башни был сооружен бункер для установки разработанной в ИХФ АН СССР аппаратуры, регистрирующей термоядерные процессы.

  На поле установили военную технику всех родов войск. В ходе испытаний были уничтожены все опытные сооружения в радиусе до четырех километров. Взрыв водородной бомбы мог бы полностью разрушить город в 8 километров в поперечнике. Экологические последствия взрыва оказались ужасающими: на долю первого взрыва приходится 82% стронция‑90 и 75% цезия‑137.

  Мощность бомбы достигла 400 килотонн, в 20 раз больше первых атомных бомб в США и СССР.

  

  Уничтожение последнего ядерного заряда в Семипалатинске. Справка 31 мая 1995 г. на бывшем Семипалатинском полигоне был уничтожен последний ядерный заряд. Семипалатинский полигон был создан в 1948 г. специально для проведения испытаний первого советского ядерного устройства. Полигон располагался в северо-восточном Казахстане.

  Работа по созданию водородной бомбы стала первой в мире интеллектуальной "битвой умов" поистине мирового масштаба. Создание водородной бомбы инициировало появление совершенно новых научных направлений — физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. Впервые в истории человечества было масштабно использовано математическое моделирование.

  Работы по "изделию РДС‑6с" создали научно‑технический задел, который затем был использован в разработке несравнимо более совершенной водородной бомбы принципиально нового типа — водородной бомбы двухстадийной конструкции.

  Водородная бомба сахаровской конструкции не только стала серьезным контраргументом в политическом противостоянии между США и СССР, но и послужила причиной бурного развития советской космонавтики тех лет. Именно после успешных ядерных испытаний ОКБ Королева получило важное правительственное задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для доставки к цели созданного заряда. В дальнейшем ракета, получившая название "семерка", вывела в космос первый искусственный спутник Земли , и именно на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин.

  Материал подготовлен на основе информации открытых источников