Sjeverna Koreja prijeti SAD-u testovima super-moći hidrogenska bomba u Tihom oceanu. Japan, koji bi mogao stradati zbog pokusa, nazvao je planove Sjeverne Koreje potpuno neprihvatljivima. Predsjednici Donald Trump i Kim Jong-un svađaju se u intervjuima i govore o otvorenom vojnom sukobu. Za one koji se ne razumiju u nuklearno oružje, ali žele biti upućeni, The Futurist je sastavio vodič.

Kako radi nuklearno oružje?

Poput običnog dinamita, nuklearna bomba koristi energiju. Samo što se ne oslobađa tijekom primitivne kemijska reakcija, i u kompleksu nuklearni procesi. Dva su glavna načina izvlačenja nuklearne energije iz atoma. U nuklearna fizija jezgra atoma s neutronom se raspada na dva manja fragmenta. Nuklearna fuzija – proces kojim Sunce proizvodi energiju – uključuje spajanje dvaju manjih atoma u jedan veći. U bilo kojem procesu, fisiji ili fuziji, oslobađaju se velike količine toplinske energije i zračenja. Ovisno o tome koristi li se nuklearna fisija ili fuzija, bombe se dijele na nuklearni (atomski) I termonuklearni .

Možete li mi reći nešto više o nuklearnoj fisiji?

Eksplozija atomske bombe iznad Hirošime (1945.)

Kao što se sjećate, atom se sastoji od tri vrste subatomske čestice: protoni, neutroni i elektroni. Središte atoma, tzv jezgra , sastoji se od protona i neutrona. Protoni su pozitivno nabijeni, elektroni su negativno nabijeni, a neutroni uopće nemaju naboj. Omjer protona i elektrona uvijek je jedan prema jedan, tako da atom kao cjelina ima neutralan naboj. Na primjer, atom ugljika ima šest protona i šest elektrona. Čestice drži zajedno temeljna sila - jaka nuklearna sila .

Svojstva atoma mogu se značajno promijeniti ovisno o tome koliko različitih čestica sadrži. Ako promijenite broj protona, imat ćete drugačiji kemijski element. Ako promijenite broj neutrona, dobit ćete izotop isti element koji imate u rukama. Na primjer, ugljik ima tri izotopa: 1) ugljik-12 (šest protona + šest neutrona), koji je stabilan i čest oblik elementa, 2) ugljik-13 (šest protona + sedam neutrona), koji je stabilan, ali rijedak i 3) ugljik -14 (šest protona + osam neutrona), koji je rijedak i nestabilan (ili radioaktivan).

Većina atomskih jezgri je stabilna, ali neke su nestabilne (radioaktivne). Te jezgre spontano emitiraju čestice koje znanstvenici nazivaju zračenjem. Ovaj proces se zove radioaktivni raspad . Postoje tri vrste raspadanja:

Alfa raspad : Jezgra emitira alfa česticu - dva protona i dva neutrona vezana zajedno. Beta raspad : Neutron se pretvara u proton, elektron i antineutrino. Izbačeni elektron je beta čestica. Spontana fisija: jezgra se raspada na nekoliko dijelova i emitira neutrone, a emitira i puls elektromagnetske energije - gama zraku. To je potonji tip raspada koji se koristi u nuklearnoj bombi. Počinju slobodni neutroni emitirani kao rezultat fisije lančana reakcija , koji oslobađa kolosalnu količinu energije.

Od čega su napravljene nuklearne bombe?

Mogu se napraviti od urana-235 i plutonija-239. Uran se u prirodi pojavljuje kao mješavina tri izotopa: 238 U (99,2745% prirodnog urana), 235 U (0,72%) i 234 U (0,0055%). Najčešći 238 U ne podržava lančanu reakciju: za to je sposoban samo 235 U. Da bi se postigla maksimalna snaga eksplozije, potrebno je da sadržaj 235 U u "punjenju" bombe bude najmanje 80%. Stoga se uran proizvodi umjetno obogatiti . Da bi se to postiglo, smjesa izotopa urana se podijeli na dva dijela tako da jedan od njih sadrži više od 235 U.

Tipično, odvajanje izotopa za sobom ostavlja puno osiromašenog urana koji ne može proći lančanu reakciju—ali postoji način da se to učini. Činjenica je da plutonij-239 ne postoji u prirodi. Ali može se dobiti bombardiranjem 238 U neutronima.

Kako se mjeri njihova snaga?

Nuklearna energija i termonuklearni naboj mjereno u TNT ekvivalentu - količina trinitrotoluena koja se mora detonirati da bi se dobio sličan rezultat. Mjeri se u kilotonama (kt) i megatonama (Mt). Učinkovitost ultra-malih nuklearnih oružja je manja od 1 kt, dok super-moćne bombe imaju više od 1 mt.

Snaga sovjetske "Car bombe" bila je, prema različitim izvorima, od 57 do 58,6 megatona u TNT ekvivalentu; snaga termonuklearne bombe, koju je DNRK testirala početkom rujna, bila je oko 100 kilotona.

Tko je stvorio nuklearno oružje?

Američki fizičar Robert Oppenheimer i general Leslie Groves

1930-ih talijanski fizičar Enrico Fermi pokazao je da se elementi bombardirani neutronima mogu transformirati u nove elemente. Rezultat ovog rada bilo je otkriće spori neutroni , kao i otkriće novih elemenata koji nisu zastupljeni u periodnom sustavu. Ubrzo nakon Fermijeva otkrića njemački znanstvenici Otto Hahn I Fritz Strassmann bombardirao uran neutronima, što je rezultiralo stvaranjem radioaktivnog izotopa barija. Zaključili su da neutroni male brzine uzrokuju lomljenje jezgre urana na dva manja dijela.

Ovo djelo uzbudilo je umove cijelog svijeta. Na Sveučilištu Princeton Niels Bohr radio s John Wheeler razviti hipotetski model procesa fisije. Predložili su da uran-235 prolazi kroz fisiju. Otprilike u isto vrijeme, drugi su znanstvenici otkrili da je proces fisije doveo do stvaranja više više neutroni. To je potaknulo Bohra i Wheelera da postave važno pitanje: mogu li slobodni neutroni stvoreni fisijom pokrenuti lančanu reakciju koja bi oslobodila goleme količine energije? Ako je to tako, onda je moguće stvoriti oružje nesagledive moći. Njihove pretpostavke potvrdio je francuski fizičar Frederic Joliot-Curie . Njegov zaključak postao je poticaj za razvoj u stvaranju nuklearnog oružja.

Na stvaranju atomskog oružja radili su fizičari iz Njemačke, Engleske, SAD-a i Japana. Prije početka Drugog svjetskog rata Albert Einstein napisao američkom predsjedniku Franklin Roosevelt da nacistička Njemačka planira pročistiti uran-235 i stvoriti atomsku bombu. Sada je postalo jasno da je Njemačka bila daleko od držanja lančana reakcija: Radili su na "prljavoj", visokoradioaktivnoj bombi. Bilo kako bilo, američka vlada uložila je sve svoje napore u stvaranje atomske bombe što je prije moguće. Pokrenut je projekt Manhattan koji je vodio američki fizičar Robert Oppenheimer i općenito Leslie Groves . Na njoj su sudjelovali istaknuti znanstvenici iseljeni iz Europe. Do ljeta 1945. stvoreno je atomsko oružje na temelju dvije vrste fisijskih materijala - urana-235 i plutonija-239. Jedna bomba, plutonijska "Stvar", detonirana je tijekom testiranja, a još dvije, uranova "Beba" i plutonijska "Debeli čovjek", bačene su na japanske gradove Hirošimu i Nagasaki.

Kako radi termonuklearna bomba i tko ju je izumio?

Termonuklearna bomba temelji se na reakciji nuklearna fuzija . Za razliku od nuklearne fisije, koja se može dogoditi i spontano i prisilno, nuklearna fuzija je nemoguća bez napajanja vanjska energija. Atomske jezgre su pozitivno nabijene – pa se međusobno odbijaju. Ova situacija se naziva Coulombova barijera. Da bi prevladale odbojnost, te se čestice moraju ubrzati do ludih brzina. To se može učiniti na vrlo visokim temperaturama - reda veličine nekoliko milijuna Kelvina (otuda naziv). Postoje tri vrste termonuklearnih reakcija: samoodržive (odvijaju se u dubini zvijezda), kontrolirane i nekontrolirane ili eksplozivne – koriste se u hidrogenskim bombama.

Ideju o bombi s termonuklearnom fuzijom koju pokreće atomski naboj predložio je Enrico Fermi svom kolegi Edward Teller davne 1941. godine, na samom početku projekta Manhattan. Međutim, ta ideja u to vrijeme nije bila tražena. Tellerov razvoj je poboljšan Stanislav Ulama , čineći ideju o termonuklearnoj bombi izvedivom u praksi. Godine 1952. prva termonuklearna eksplozivna naprava testirana je na atolu Enewetak tijekom operacije Ivy Mike. Međutim, radilo se o laboratorijskom uzorku, neprikladnom za borbu. Godinu dana kasnije, Sovjetski Savez detonirao je prvu svjetsku termonuklearnu bombu, sastavljenu prema dizajnu fizičara Andrej Saharov I Julija Kharitona . Uređaj je podsjećao na tortu, pa je strašno oružje dobilo nadimak "Puff". U daljnjem razvoju nastala je najjača bomba na Zemlji, „Car bomba“ ili „Kuzkina majka“. U listopadu 1961. testiran je na arhipelagu Novaya Zemlya.

Od čega su napravljene termonuklearne bombe?

Ako ste to mislili vodik a termonuklearne bombe su različite stvari, prevarili ste se. Ove riječi su sinonimi. Potreban je vodik (ili bolje rečeno, njegovi izotopi - deuterij i tricij). termonuklearna reakcija. Međutim, postoji poteškoća: da bi se detonirala hidrogenska bomba, prvo je potrebno postići visoku temperaturu tijekom konvencionalne nuklearne eksplozije - tek tada će atomske jezgre početi reagirati. Stoga se u slučaju termonuklearne bombe velika uloga dizajn igra.

Opće su poznate dvije sheme. Prvo je Saharovljevo "lisnato tijesto". U središtu se nalazio nuklearni detonator, koji je bio okružen slojevima litijeva deuterida pomiješanog s tricijem, koji su bili prošarani slojevima obogaćenog urana. Ovaj je dizajn omogućio postizanje snage unutar 1 Mt. Druga je američka Teller-Ulamova shema, gdje su nuklearna bomba i izotopi vodika locirani odvojeno. Izgledalo je ovako: ispod je bio spremnik s mješavinom tekućeg deuterija i tricija, u čijem je središtu bila "svjećica" - plutonijska šipka, a na vrhu - konvencionalni nuklearni naboj, i sve to u ljuska od teških metala (na primjer, osiromašeni uran). Brzi neutroni proizvedeni tijekom eksplozije uzrokuju reakcije atomske fisije u uranovom omotaču i dodaju energiju ukupnoj energiji eksplozije. Dodavanje dodatnih slojeva litij uran-238 deuterida omogućuje stvaranje projektila neograničene snage. Godine 1953., sovjetski fizičar Viktor Davidenko slučajno ponovio Teller-Ulamovu ideju, a na njezinoj osnovi Saharov je došao do višestupanjske sheme koja je omogućila stvaranje oružja neviđene moći. “Kuzkina majka” radila je upravo po ovoj shemi.

Koje još bombe postoje?

Ima i neutronskih, ali to je općenito zastrašujuće. U biti, neutronska bomba je termonuklearna bomba male snage, čija je 80% energije eksplozije radijacija (neutronsko zračenje). Izgleda kao obično nuklearno punjenje male snage, kojemu je dodan blok s izotopom berilija – izvorom neutrona. Kada nuklearni naboj eksplodira, aktivira se termonuklearna reakcija. Ovu vrstu oružja razvio je američki fizičar Samuel Cohen . Vjerovalo se da neutronsko oružje uništava sva živa bića, čak iu skloništima, ali domet uništenja takvog oružja je mali, jer atmosfera raspršuje struje brzih neutrona, a udarni val je jači na velikim udaljenostima.

Što je s kobaltnom bombom?

Ne, sine, ovo je fantastično. Službeno, nijedna država nema kobaltne bombe. Teoretski, riječ je o termonuklearnoj bombi s kobaltnom ljuskom, koja osigurava jaku radioaktivnu kontaminaciju područja čak i uz relativno slabu nuklearnu eksploziju. 510 tona kobalta može zaraziti cijelu površinu Zemlje i uništiti sav život na planetu. Fizičar Leo Szilard , koji je opisao ovaj hipotetski dizajn 1950. godine, nazvao ga je "Stroj sudnjeg dana".

Što je hladnije: nuklearna bomba ili termonuklearna?

Maketa "Cara bombe" u punoj veličini

Hidrogenska bomba puno je naprednija i tehnološki naprednija od atomske. Njegova eksplozivna snaga daleko premašuje onu atomske i ograničena je samo brojem dostupnih komponenti. U termonuklearnoj reakciji za svaki nukleon (tzv. sastavne jezgre, protone i neutrone) oslobađa se mnogo više energije nego u nuklearnoj reakciji. Na primjer, fisija jezgre urana proizvodi 0,9 MeV (megaelektronvolt) po nukleonu, a fuzija jezgre helija iz jezgri vodika oslobađa energiju od 6 MeV.

Kao bombe dostavitido cilja?

Isprva su ih izbacivali iz zrakoplova, ali sustavi protuzračne obrane neprestano su se poboljšavali, a isporuka nuklearnog oružja na ovaj način pokazala se nerazboritom. S porastom proizvodnje raketne tehnologije, sva prava na isporuku nuklearnog oružja prenesena su na balističke i krstareće rakete različitih baza. Dakle, bomba sada ne znači bomba, već bojeva glava.

Vjeruje se da je sjevernokorejska hidrogenska bomba prevelika da bi se mogla montirati na raketu – pa će je, ako DNRK odluči izvršiti prijetnju, brodom odvesti do mjesta eksplozije.

Koje su posljedice nuklearnog rata?

Hirošima i Nagasaki samo su mali dio moguće apokalipse. ​Na primjer, poznata je hipoteza o “nuklearnoj zimi” koju su iznijeli američki astrofizičar Carl Sagan i sovjetski geofizičar Georgij Golicin. Pretpostavlja se da ako nekoliko nuklearnih bojevih glava eksplodira (ne u pustinji ili vodi, već u naseljena područja) izbit će mnogi požari i velike količine dima i čađe bit će ispuštene u atmosferu, što će dovesti do globalnog zahlađenja. Hipoteza je kritizirana usporedbom učinka s vulkanskom aktivnošću, koja ima mali učinak na klimu. Osim toga, neki znanstvenici primjećuju da je vjerojatnije da će doći do globalnog zatopljenja nego do zahlađenja - iako se obje strane nadaju da to nikada nećemo saznati.

Je li nuklearno oružje dopušteno?

Nakon utrke u naoružanju u 20. stoljeću, zemlje su se urazumile i odlučile ograničiti upotrebu nuklearnog oružja. UN je usvojio ugovore o neširenju nuklearnog oružja i zabrani nuklearnih pokusa (potonji nisu potpisale mlade nuklearne sile Indija, Pakistan i DNRK). U srpnju 2017. godine usvojen je novi ugovor o zabrani nuklearnog oružja.

“Svaka država stranka se obvezuje da nikada ni pod kojim okolnostima neće razvijati, testirati, proizvoditi, na drugi način stjecati, posjedovati ili skladištiti nuklearno oružje ili druge nuklearne eksplozivne naprave”, navodi se u prvom članku ugovora.

Međutim, dokument neće stupiti na snagu dok ga ne ratificira 50 država.

Nuklearno oružje- strateško oružje sposobno riješiti globalne probleme. Njegova uporaba povezana je s strašnim posljedicama za cijelo čovječanstvo. To čini atomsku bombu ne samo prijetnjom, već i oružjem odvraćanja.

Pojava oružja koje može zaustaviti razvoj čovječanstva označila je početak nove ere. Vjerojatnost globalnog sukoba ili novog svjetskog rata svedena je na minimum zbog mogućnosti potpunog uništenja cijele civilizacije.

Unatoč takvim prijetnjama, nuklearno oružje i dalje je u službi vodećih zemalja svijeta. U određenoj mjeri upravo to postaje odlučujući faktor u međunarodnoj diplomaciji i geopolitici.

Povijest stvaranja nuklearne bombe

Pitanje tko je izumio nuklearnu bombu nema jasan odgovor u povijesti. Otkriće radioaktivnosti urana smatra se preduvjetom za rad na atomskom oružju. Godine 1896. francuski kemičar A. Becquerel otkrio je lančanu reakciju ovog elementa, što je označilo početak razvoja nuklearne fizike.

U sljedećem desetljeću otkrivene su alfa, beta i gama zrake, kao i niz radioaktivnih izotopa pojedinih kemijskih elemenata. Naknadno otkriće zakona radioaktivnog raspada atoma postalo je početak proučavanja nuklearne izometrije.

U prosincu 1938. njemački fizičari O. Hahn i F. Strassmann prvi su izveli reakciju nuklearne fisije u umjetnim uvjetima. Dana 24. travnja 1939. njemačko je vodstvo obaviješteno o vjerojatnosti stvaranja nove moćne Eksplozivno.

Međutim, njemački nuklearni program bio je osuđen na neuspjeh. Unatoč uspješnom napretku znanstvenika, zemlja je zbog rata stalno imala poteškoća s resursima, posebice s opskrbom teškom vodom. U kasnijim fazama istraživanja su usporavana stalnim evakuacijama. 23. travnja 1945. razvoj njemačkih znanstvenika uhvaćen je u Haigerlochu i odveden u SAD.

Sjedinjene Države postale su prva zemlja koja je iskazala interes za novi izum. Godine 1941. izdvojena su značajna sredstva za njegov razvoj i stvaranje. Prva testiranja održana su 16. srpnja 1945. godine. Manje od mjesec dana kasnije, Sjedinjene Države su prvi put upotrijebile nuklearno oružje, bacivši dvije bombe na Hirošimu i Nagasaki.

Vlastita istraživanja SSSR-a u području nuklearne fizike provode se od 1918. godine. Komisija za atomsku jezgru osnovana je 1938. pri Akademiji znanosti. Međutim, izbijanjem rata njezino djelovanje u tom smjeru je obustavljeno.

Godine 1943. podatak o znanstveni radovi u nuklearnoj fizici dobiveni su Sovjetski obavještajci iz Engleske. Agenti su uvedeni u nekoliko američkih istraživačkih centara. Informacije koje su dobili omogućile su im da ubrzaju razvoj vlastitog nuklearnog oružja.

Izum sovjetske atomske bombe predvodili su I. Kurchatov i Yu Khariton, oni se smatraju tvorcima sovjetske atomske bombe. Informacije o tome postale su poticaj za američke pripreme za preventivni rat. U srpnju 1949. godine razvijen je Trojanski plan prema kojem je planirano započeti vojne operacije 1. siječnja 1950. godine.

Datum je kasnije pomaknut na početak 1957. kako bi se sve zemlje NATO-a mogle pripremiti i pridružiti ratu. Prema zapadnim obavještajnim službama, testiranje nuklearnog oružja u SSSR-u nije se moglo izvesti do 1954. godine.

Međutim, unaprijed se znalo za američke pripreme za rat, što je prisililo sovjetske znanstvenike da ubrzaju svoja istraživanja. U kratkom vremenu izmišljaju i stvaraju vlastitu nuklearnu bombu. Dana 29. kolovoza 1949. na poligonu u Semipalatinsku ispitana je prva sovjetska atomska bomba RDS-1 (specijalni mlazni motor).

Takvi testovi osujetili su trojanski plan. Od tog trenutka Sjedinjene Države prestale su imati monopol nad nuklearnim oružjem. Bez obzira na snagu preventivnog udara, ostao je rizik od odmazde, što bi moglo dovesti do katastrofe. Od tog trenutka najstrašnije oružje postalo je jamac mira između velikih sila.

Princip rada

Princip rada atomske bombe temelji se na lančanoj reakciji raspada teške jezgre ili termonuklearna fuzija pluća. Tijekom tih procesa oslobađa se ogromna količina energije koja bombu pretvara u oružje za masovno uništenje.

24. rujna 1951. obavljena su ispitivanja RDS-2. Oni bi već mogli biti isporučeni na točke lansiranja kako bi mogli stići do Sjedinjenih Država. Dana 18. listopada testiran je RDS-3, isporučen bombarderom.

Daljnja ispitivanja prešla su na termonuklearnu fuziju. Prva testiranja takve bombe u SAD-u obavljena su 1. studenog 1952. godine. U SSSR-u je takva bojeva glava testirana u roku od 8 mjeseci.

TX nuklearna bomba

Nuklearne bombe nemaju jasne karakteristike zbog raznolikosti namjena takvog streljiva. Međutim, postoji niz općih aspekata koji se moraju uzeti u obzir pri izradi ovog oružja.

To uključuje:

• osnosimetrična struktura bombe - svi blokovi i sustavi smješteni su u parovima u cilindrične, sferocilindrične ili stožaste spremnike;
• prilikom projektiranja smanjuju masu nuklearne bombe kombiniranjem energetskih jedinica, odabirom optimalnog oblika školjki i odjeljaka, kao i korištenjem izdržljivijih materijala;
• minimizirajte broj žica i konektora i koristite pneumatski vod ili eksplozivni detonacijski kabel za prijenos udarca;
• blokiranje glavnih komponenti provodi se pomoću pregrada koje su uništene piroelektričnim nabojima;
• djelatne tvari se pumpaju pomoću zasebnog spremnika ili vanjskog nosača.

Uzimajući u obzir zahtjeve za uređaj, nuklearna bomba sastoji se od sljedećih komponenti:

• kućište koje pruža zaštitu streljiva od fizičkih i toplinskih učinaka - podijeljeno u odjeljke i može biti opremljeno nosivim okvirom;
• nuklearno punjenje s nosačem napajanja;
• sustav za samouništenje s njegovom integracijom u nuklearno punjenje;
• izvor energije dizajniran za dugotrajno skladištenje - aktivira se već tijekom lansiranja rakete;
• vanjski senzori - za prikupljanje informacija;
• sustavi za napinjanje, kontrolu i detonaciju, potonji ugrađeni u punjenje;
• sustavi za dijagnostiku, grijanje i održavanje mikroklime unutar zatvorenih odjeljaka.

Ovisno o vrsti nuklearne bombe, u nju su integrirani i drugi sustavi. To može uključivati ​​senzor leta, daljinski upravljač za zaključavanje, izračun opcija leta i autopilota. Neka streljiva također koriste ometače dizajnirane za smanjenje otpornosti na nuklearnu bombu.

Posljedice korištenja takve bombe

“Idealne” posljedice uporabe nuklearnog oružja zabilježene su već kad je bomba bačena na Hirošimu. Naboj je eksplodirao na visini od 200 metara, što je izazvalo snažan udarni val. Peći na ugljen su se prevrnule u mnogim domovima, uzrokujući požare čak i izvan pogođenog područja.

Nakon bljeska svjetla uslijedio je toplinski udar koji je trajao nekoliko sekundi. Međutim, njegova je snaga bila dovoljna da topi pločice i kvarc u radijusu od 4 km, kao i da poprska telegrafske stupove.

Nakon toplinskog vala uslijedio je udarni val. Brzina vjetra dostigla je 800 km/h, a njegov nalet uništio je gotovo sve zgrade u gradu. Od 76 tisuća zgrada, oko 6 tisuća je djelomično preživjelo, ostale su potpuno uništene.

Toplinski val, kao i rastuća para i pepeo, uzrokovali su jaku kondenzaciju u atmosferi. Nekoliko minuta kasnije počela je padati kiša s kapljicama pepeljaste crnine. Dodir s kožom izazvao je teške, neizlječive opekline.

Ljudi koji su bili unutar 800 metara od epicentra eksplozije izgorjeli su u prah. Oni koji su ostali bili su izloženi zračenju i radijacijskoj bolesti. Njegovi simptomi bili su slabost, mučnina, povraćanje i groznica. Došlo je do naglog smanjenja broja bijelih stanica u krvi.

U nekoliko sekundi ubijeno je oko 70 tisuća ljudi. Isto toliko ih je naknadno umrlo od zadobivenih rana i opeklina.

Tri dana kasnije na Nagasaki je bačena još jedna bomba sa sličnim posljedicama.

Zalihe nuklearnog oružja u svijetu

Glavne zalihe nuklearnog oružja koncentrirane su u Rusiji i Sjedinjenim Državama. Osim njih, atomske bombe imaju sljedeće zemlje:

• Velika Britanija - od 1952.;
• Francuska - od 1960.;
• Kina - od 1964.;
• Indija - od 1974.;
• Pakistan - od 1998.;
• DNRK - od 2008.

Izrael također posjeduje nuklearno oružje, iako nije bilo službene potvrde od državnog vrha.

Svijet atoma toliko je fantastičan da njegovo razumijevanje zahtijeva radikalan prekid u uobičajenim konceptima prostora i vremena. Atomi su toliko mali da kad bi se kap vode mogla povećati na veličinu Zemlje, svaki atom u toj kapi bio bi manji od naranče. Zapravo, jedna kap vode sastoji se od 6000 milijardi milijardi (600000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000) atoma vodika i kisika). Pa ipak, unatoč svojim mikroskopskim dimenzijama, atom ima strukturu donekle sličnu strukturi naše. Sunčev sustav. U njegovom neshvatljivo malom središtu, čiji je radijus manji od trilijuntog dijela centimetra, nalazi se relativno ogromno "sunce" - jezgra atoma.

Sićušni "planete" - elektroni - kruže oko ovog atomskog "sunca". Jezgra se sastoji od dvije glavne građevne jedinice Svemira - protona i neutrona (imaju objedinjujuće ime - nukleoni). Elektron i proton su nabijene čestice, a količina naboja u svakoj od njih potpuno je ista, ali se naboji razlikuju po predznaku: proton je uvijek pozitivno nabijen, a elektron negativno. Neutron ne nosi električno punjenje i kao rezultat ima vrlo visoku propusnost.

U atomskoj ljestvici mjerenja, masa protona i neutrona se uzima kao jedinica. Atomska težina bilo kojeg kemijskog elementa stoga ovisi o broju protona i neutrona sadržanih u njegovoj jezgri. Na primjer, atom vodika, čija se jezgra sastoji od samo jednog protona, ima atomsku masu 1. Atom helija, s jezgrom od dva protona i dva neutrona, ima atomsku masu 4.

Jezgre atoma istog elementa uvijek sadrže isti broj protona, ali broj neutrona može varirati. Atomi koji imaju jezgre sa isti broj protoni, ali koji se razlikuju po broju neutrona i pripadaju varijantama istog elementa, nazivaju se izotopi. Kako bi se razlikovali jedni od drugih, simbolu elementa dodijeljen je broj, jednak zbroju sve čestice u jezgri određenog izotopa.

Može se postaviti pitanje: zašto se jezgra atoma ne raspada? Uostalom, protoni uključeni u njega su električno nabijene čestice s istim nabojem, koje se moraju odbijati velikom silom. To se objašnjava činjenicom da unutar jezgre također postoje takozvane intranuklearne sile koje privlače nuklearne čestice jedna drugoj. Te sile kompenziraju odbojne sile protona i sprječavaju spontani razlet jezgre.

Intranuklearne sile su vrlo jake, ali djeluju samo na vrlo malim udaljenostima. Stoga se jezgre teških elemenata, koje se sastoje od stotina nukleona, pokazuju nestabilnima. Čestice jezgre su ovdje u neprekidnom gibanju (unutar volumena jezgre), a ako im dodamo još neku količinu energije, one mogu prevladati unutarnje sile- jezgra će se podijeliti na dijelove. Količina tog viška energije naziva se energija pobude. Među izotopima teških elemenata ima i onih koji su, čini se, na samom rubu samoraspada. Dovoljan je samo mali “potisak”, npr. običan neutron koji udari u jezgru (a ne mora čak ni ubrzati do velike brzine) da bi došlo do reakcije nuklearne fisije. Kasnije se saznalo da se neki od tih "fisijskih" izotopa proizvode umjetno. U prirodi postoji samo jedan takav izotop - uran-235.

Uran je 1783. godine otkrio Klaproth, koji ga je izolirao iz uranovog katrana i nazvao ga po nedavno otkrivenom planetu Uranu. Kako se kasnije pokazalo, to zapravo nije bio sam uran, već njegov oksid. Dobiven je čisti uran, srebrnobijeli metal
tek 1842. Peligo. Novi element nije imao neka značajna svojstva i nije privukao pažnju sve do 1896., kada je Becquerel otkrio fenomen radioaktivnosti u uranovim solima. Nakon toga, uran je postao predmet znanstveno istraživanje i eksperimenti, ali još uvijek nisu imali praktičnu primjenu.

Kada su u prvoj trećini 20. stoljeća fizičari koliko-toliko shvatili strukturu atomska jezgra, prije svega su pokušali ispuniti dugogodišnji san alkemičara - pokušali su transformirati jedan kemijski element u drugi. Godine 1934. francuski istraživači, supružnici Frederic i Irene Joliot-Curie, izvijestili su Francusku akademiju znanosti o sljedećem iskustvu: prilikom bombardiranja aluminijskih ploča alfa česticama (jezgre atoma helija) atomi aluminija pretvorili su se u atome fosfora, ali ne običnih, već radioaktivnih, koji su pak postali stabilni izotop silicija. Tako se atom aluminija, dodavši jedan proton i dva neutrona, pretvorio u teži atom silicija.

Ovo iskustvo sugerira da ako "bombardirate" jezgre najtežeg elementa koji postoji u prirodi - urana - neutronima, možete dobiti element koji ne postoji u prirodnim uvjetima. Godine 1938. ponovili su njemački kemičari Otto Hahn i Fritz Strassmann opći nacrt iskustvo supružnika Joliot-Curie, uzimajući uran umjesto aluminija. Rezultati eksperimenta uopće nisu bili onakvi kakvi su očekivali - umjesto novog superteškog elementa s masenim brojem većim od mase urana, Hahn i Strassmann dobili su lake elemente iz srednjeg dijela periodni sustav elemenata: barij, kripton, brom i neki drugi. Sami eksperimentatori nisu mogli objasniti opaženi fenomen. Tek sljedeće godine, fizičarka Lise Meitner, kojoj je Hahn izvijestio o svojim poteškoćama, pronašla je ispravno objašnjenje za uočeni fenomen, sugerirajući da kada se uran bombardira neutronima, njegova jezgra se cijepa (fisije). U tom slučaju trebale su se formirati jezgre lakših elemenata (odatle barij, kripton i druge tvari), kao i osloboditi 2-3 slobodna neutrona. Daljnja istraživanja omogućila su da se detaljno razjasni slika onoga što se događalo.

Prirodni uran sastoji se od mješavine tri izotopa s masama 238, 234 i 235. Glavna količina urana je izotop-238, čija jezgra uključuje 92 protona i 146 neutrona. Uran-235 čini samo 1/140 prirodnog urana (0,7% (ima 92 protona i 143 neutrona u jezgri), a uran-234 (92 protona, 142 neutrona) čini samo 1/17500 ukupne mase urana ( 0 , 006 % Najmanje stabilan od ovih izotopa je uran-235.

S vremena na vrijeme jezgre njegovih atoma spontano se dijele na dijelove, uslijed čega nastaju lakši elementi periodnog sustava elemenata. Proces je popraćen oslobađanjem dva ili tri slobodna neutrona, koji jure ogromnom brzinom - oko 10 tisuća km/s (oni se nazivaju brzi neutroni). Ti neutroni mogu pogoditi druge jezgre urana, uzrokujući nuklearne reakcije. Svaki se izotop u ovom slučaju ponaša drugačije. Jezgre urana-238 u većini slučajeva jednostavno hvataju te neutrone bez ikakvih daljnjih transformacija. Ali otprilike u jednom od pet slučajeva, kada se brzi neutron sudari s jezgrom izotopa-238, dolazi do neobične nuklearne reakcije: jedan od neutrona urana-238 emitira elektron, pretvarajući se u proton, tj. izotop urana pretvara u više
teški element - neptunij-239 (93 protona + 146 neutrona). Ali neptunij je nestabilan - nakon nekoliko minuta jedan od njegovih neutrona emitira elektron, pretvarajući se u proton, nakon čega se izotop neptunija pretvara u sljedeći element u periodnom sustavu - plutonij-239 (94 protona + 145 neutrona). Ako neutron pogodi jezgru nestabilnog urana-235, odmah dolazi do fisije - atomi se raspadaju uz emisiju dva ili tri neutrona. Jasno je da u prirodnom uranu, čija većina atoma pripada izotopu-238, ova reakcija nema vidljivih posljedica - svi slobodni neutroni će na kraju biti apsorbirani od strane ovog izotopa.

Pa, što ako zamislimo prilično masivan komad urana koji se u potpunosti sastoji od izotopa-235?

Ovdje će proces ići drugačije: neutroni koji se oslobađaju tijekom fisije nekoliko jezgri, zauzvrat, udarajući u susjedne jezgre, uzrokuju njihovu fisiju. Kao rezultat, oslobađa se novi dio neutrona, koji cijepa sljedeće jezgre. U povoljnim uvjetima ova reakcija teče poput lavine i naziva se lančana reakcija. Za početak može biti dovoljno nekoliko bombardirajućih čestica.

Doista, neka uran-235 bombardira samo 100 neutrona. Odvojit će 100 jezgri urana. U tom slučaju će se osloboditi 250 novih neutrona druge generacije (u prosjeku 2,5 po fisiji). Neutroni druge generacije proizvest će 250 fisija, koje će osloboditi 625 neutrona. U sljedećoj generaciji to će postati 1562, zatim 3906, zatim 9670, itd. Broj podjela će se neograničeno povećavati ako se proces ne zaustavi.

Međutim, u stvarnosti samo mali dio neutrona dospijeva do jezgri atoma. Ostatak, brzo jureći između njih, odnosi se u okolni prostor. Samoodrživa lančana reakcija može se dogoditi samo u dovoljno velikom nizu urana-235, za koji se kaže da ima kritičnu masu. (Ta je masa u normalnim uvjetima 50 kg.) Važno je napomenuti da je fisija svake jezgre popraćena oslobađanjem ogromne količine energije, za koju se ispostavlja da je približno 300 milijuna puta veća od energije potrošene na fisiju ! (Procjenjuje se da se potpunom fisijom 1 kg urana-235 oslobađa jednaka količina topline kao izgaranjem 3 tisuće tona ugljena.)

Ovaj kolosalni nalet energije, oslobođen u nekoliko trenutaka, očituje se kao eksplozija monstruozne sile i u pozadini je djelovanja nuklearnog oružja. Ali da bi ovo oružje postalo stvarnost, potrebno je da se punjenje ne sastoji od prirodnog urana, već od rijetkog izotopa - 235 (takav uran se zove obogaćeni). Kasnije je otkriveno da je čisti plutonij također fisijski materijal i da se može koristiti u atomskom naboju umjesto urana-235.

Svi ovi važna otkrića nastale su uoči Drugog svjetskog rata. Ubrzo je u Njemačkoj i drugim zemljama započeo tajni rad na stvaranju atomske bombe. U SAD-u se ovaj problem počeo baviti 1941. godine. Cijeli kompleks radova dobio je naziv “Projekt Manhattan”.

Administrativno upravljanje projektom vodio je general Groves, a znanstveno vođenje profesor Robert Oppenheimer sa Sveučilišta u Kaliforniji. Obojica su bili itekako svjesni goleme složenosti zadatka koji im je stajao. Stoga je Oppenheimerova prva briga bila regrutiranje visoko inteligentnog znanstvenog tima. U SAD-u je u to vrijeme bilo mnogo fizičara koji su emigrirali iz nacističke Njemačke. Nije ih bilo lako privući da stvore oružje usmjereno protiv bivše domovine. Oppenheimer je osobno razgovarao sa svima, koristeći svu snagu svog šarma. Ubrzo je uspio okupiti malu skupinu teoretičara koje je u šali nazvao "svjetlima". I zapravo, uključivao je najveće stručnjake tog vremena u području fizike i kemije. (Među njima je 13 laureata Nobelova nagrada, uključujući Bohra, Fermija, Franka, Chadwicka, Lawrencea.) Osim njih, bilo je još mnogo drugih stručnjaka različitih profila.

Američka vlada nije štedjela na troškovima i posao je od samog početka poprimio velike razmjere. Godine 1942. u Los Alamosu je osnovan najveći istraživački laboratorij na svijetu. Stanovništvo ovog znanstvenog grada ubrzo je doseglo 9 tisuća ljudi. Po sastavu znanstvenika, obimu znanstvenih eksperimenata i broju stručnjaka i radnika uključenih u rad, Laboratoriju u Los Alamosu nije bilo ravnog u svjetskoj povijesti. Projekt Manhattan imao je vlastitu policiju, protuobavještajnu službu, komunikacijski sustav, skladišta, sela, tvornice, laboratorije i vlastiti kolosalan proračun.

Glavni cilj projekta bio je dobiti dovoljno fisibilnog materijala od kojeg bi se moglo napraviti nekoliko atomskih bombi. Osim urana-235, punjenje za bombu, kao što je već spomenuto, mogao bi biti i umjetni element plutonij-239, odnosno bomba bi mogla biti ili uran ili plutonij.

Groves I Oppenheimer složili su se da treba raditi istovremeno u dva smjera, budući da je nemoguće unaprijed odlučiti koji će od njih biti perspektivniji. Obje su se metode bitno razlikovale jedna od druge: akumulacija urana-235 morala se provesti odvajanjem od mase prirodnog urana, a plutonij se mogao dobiti samo kao rezultat kontrolirane nuklearne reakcije kada je uran-238 ozračen s neutronima. Oba su se puta činila neobično teškima i nisu obećavala laka rješenja.

Zapravo, kako se mogu razdvojiti dva izotopa koji se samo malo razlikuju u težini, a kemijski se ponašaju na potpuno isti način? Ni znanost ni tehnologija nikada se nisu suočile s takvim problemom. Proizvodnja plutonija također se isprva činila vrlo problematičnom. Prije toga, cjelokupno iskustvo nuklearnih transformacija bilo je svedeno na nekoliko laboratorijskih eksperimenata. Sada su morali ovladati proizvodnjom kilograma plutonija u industrijskim razmjerima, razviti i stvoriti posebnu instalaciju za to - nuklearni reaktor i naučiti kontrolirati tijek nuklearne reakcije.

I ovdje i ovdje trebalo je riješiti cijeli jedan kompleks složeni zadaci. Stoga se projekt Manhattan sastojao od nekoliko potprojekata, na čelu s istaknutim znanstvenicima. Sam Oppenheimer bio je voditelj znanstvenog laboratorija u Los Alamosu. Lawrence je bio zadužen za Laboratorij za radijaciju na Kalifornijskom sveučilištu. Fermi je proveo istraživanje na Sveučilištu u Chicagu kako bi stvorio nuklearni reaktor.

Isprva je najvažniji problem bilo dobivanje urana. Prije rata ovaj metal praktički nije imao nikakvu primjenu. Sada kada je bio potreban odmah u ogromnim količinama, pokazalo se da ne postoji nikakva industrijska metoda njegove proizvodnje.

Tvrtka Westinghouse preuzela je njegov razvoj i brzo postigla uspjeh. Nakon pročišćavanja uranove smole (uran se u prirodi pojavljuje u ovom obliku) i dobivanja uranovog oksida, ona je prevedena u tetrafluorid (UF4) iz kojeg je elektrolizom odvojen metalni uran. Ako su krajem 1941. američki znanstvenici raspolagali sa samo nekoliko grama metalnog urana, onda je već u studenom 1942. njegova industrijska proizvodnja u Westinghouseovim tvornicama dosegla 6000 funti mjesečno.

Istodobno se radilo na stvaranju nuklearnog reaktora. Proces proizvodnje plutonija zapravo se svodio na ozračivanje uranovih šipki neutronima, pri čemu bi se dio urana-238 pretvorio u plutonij. Izvori neutrona u ovom slučaju mogli bi biti fisijski atomi urana-235 raspršeni u dovoljna količina među atomima urana-238. No, da bi se održala stalna proizvodnja neutrona, morala je započeti lančana reakcija fisije atoma urana-235. U međuvremenu, kao što je već spomenuto, na svaki atom urana-235 bilo je 140 atoma urana-238. Jasno je da su neutroni koji se raspršuju u svim smjerovima imali mnogo veću vjerojatnost da će ih sresti na svom putu. Odnosno, veliki broj oslobođenih neutrona apsorbirao je glavni izotop bez ikakve koristi. Očito, pod takvim uvjetima lančana reakcija nije mogla doći. Kako biti?

Isprva se činilo da je bez razdvajanja dvaju izotopa rad reaktora općenito nemoguć, no ubrzo je utvrđena jedna važna okolnost: pokazalo se da su uran-235 i uran-238 osjetljivi na neutrone različitih energija. Jezgru atoma urana-235 može razdvojiti neutron relativno niske energije, koji ima brzinu od oko 22 m/s. Takve spore neutrone ne hvataju jezgre urana-238 - za to moraju imati brzinu reda veličine stotina tisuća metara u sekundi. Drugim riječima, uran-238 je nemoćan spriječiti početak i napredovanje lančane reakcije u uranu-235 uzrokovane neutronima usporenim na iznimno niske brzine - ne više od 22 m/s. Ovaj fenomen je otkrio talijanski fizičar Fermi, koji je živio u SAD-u od 1938. godine i ovdje je vodio rad na stvaranju prvog reaktora. Fermi je odlučio koristiti grafit kao moderator neutrona. Prema njegovim proračunima, neutroni emitirani iz urana-235, nakon što su prošli kroz sloj grafita od 40 cm, trebali su smanjiti svoju brzinu na 22 m/s i započeti samoodrživu lančanu reakciju u uranu-235.

Drugi moderator bi mogla biti takozvana “teška” voda. Budući da su atomi vodika uključeni u njega vrlo slični po veličini i masi neutronima, mogli bi ih najbolje usporiti. (Kod brzih neutrona događa se otprilike isto što i kod loptica: ako mala loptica udari veliku, ona se otkotrlja natrag, gotovo bez gubitka brzine, ali kada se susretne s malom lopticom, predaje joj značajan dio svoje energije - baš kao što se neutron u elastičnom sudaru odbija od teške jezgre, samo malo usporava, a pri sudaru s jezgrama vodikovih atoma vrlo brzo gubi svu svoju energiju.) Međutim, obična voda nije pogodna za usporavanje, budući da njegov vodik nastoji apsorbirati neutrone. Zato se u tu svrhu treba koristiti deuterij koji je dio “teške” vode.

Početkom 1942. pod Fermijevim vodstvom započela je gradnja prvog nuklearnog reaktora u povijesti na području teniskih terena ispod zapadne tribine stadiona u Chicagu. Znanstvenici su sami obavili sav posao. Reakcija se može kontrolirati na jedini način - podešavanjem broja neutrona koji sudjeluju u lančanoj reakciji. Fermi je to namjeravao postići pomoću šipki napravljenih od tvari kao što su bor i kadmij, koje snažno apsorbiraju neutrone. Moderator su bile grafitne opeke, od kojih su fizičari izgradili stupove visine 3 m i širine 1,2 m između kojih su ugrađeni pravokutni blokovi. Za cijelu konstrukciju bilo je potrebno oko 46 tona uranovog oksida i 385 tona grafita. Kako bi se reakcija usporila, u reaktor su ubačene šipke od kadmija i bora.

Ako to nije bilo dovoljno, za osiguranje su dva znanstvenika stajala na platformi iznad reaktora s kantama napunjenim otopinom kadmijevih soli - trebali su ih izliti na reaktor ako reakcija izmakne kontroli. Srećom, to nije bilo potrebno. Dana 2. prosinca 1942. Fermi je naredio produljenje svih kontrolnih šipki i eksperiment je započeo. Nakon četiri minute, brojači neutrona počeli su kliktati sve glasnije i glasnije. Sa svakom minutom intenzitet toka neutrona postajao je sve veći. To je ukazivalo da se u reaktoru odvija lančana reakcija. Trajalo je 28 minuta. Zatim je Fermi dao znak, a spuštene šipke zaustavile su proces. Tako je čovjek prvi put oslobodio energiju atomske jezgre i dokazao da njome može upravljati po volji. Sada više nije bilo sumnje da je nuklearno oružje stvarnost.

Godine 1943. Fermijev reaktor je rastavljen i prevezen u Aragonski nacionalni laboratorij (50 km od Chicaga). Uskoro je ovdje izgrađen još jedan nuklearni reaktor koji je kao moderator koristio tešku vodu. Sastojao se od cilindričnog aluminijskog spremnika koji je sadržavao 6,5 tona teške vode, u koji je okomito uronjeno 120 šipki od metalnog urana, omotanih u aluminijsku školjku. Sedam kontrolnih šipki napravljeno je od kadmija. Oko spremnika nalazio se grafitni reflektor, zatim zaslon od legura olova i kadmija. Cjelokupna konstrukcija bila je zatvorena u betonsku ljusku debljine zida oko 2,5 m.

Pokusi na tim pilot reaktorima potvrdili su mogućnost industrijske proizvodnje plutonija.

Glavno središte Projekta Manhattan ubrzo postaje gradić Oak Ridge u dolini rijeke Tennessee, čija je populacija u nekoliko mjeseci narasla na 79 tisuća ljudi. Ovdje, unutra kratkoročno Izgrađeno je prvo postrojenje za proizvodnju obogaćenog urana u povijesti. Ovdje je 1943. pokrenut industrijski reaktor za proizvodnju plutonija. U veljači 1944. iz njega je dnevno izvađeno oko 300 kg urana s čije je površine kemijskom separacijom dobiven plutonij. (Da bi se to postiglo, plutonij je prvo otopljen, a zatim istaložen.) Pročišćeni uran je zatim vraćen u reaktor. Iste godine započela je izgradnja goleme tvornice Hanford u neplodnoj, sumornoj pustinji na južnoj obali rijeke Columbia. Ovdje su bila smještena tri snažna nuklearna reaktora koji su dnevno proizvodili nekoliko stotina grama plutonija.

Paralelno, istraživanje je bilo u punom zamahu za razvoj industrijskog procesa za obogaćivanje urana.

Nakon razmatranja različitih opcija, Groves i Oppenheimer odlučili su usmjeriti svoje napore na dvije metode: plinsku difuziju i elektromagnetsku.

Metoda plinske difuzije temeljila se na principu poznatom kao Grahamov zakon (prvi ga je formulirao 1829. škotski kemičar Thomas Graham, a razvio 1896. engleski fizičar Reilly). Prema tom zakonu, ako se dva plina, od kojih je jedan lakši od drugog, propuste kroz filter sa zanemarivo malim rupama, tada će kroz njega proći nešto više lakog nego teškog plina. U studenom 1942. Urey i Dunning sa Sveučilišta Columbia stvorili su metodu plinske difuzije za odvajanje izotopa urana temeljenu na Reilly metodi.

Budući da je prirodni uran čvrsta tvar, prvo je pretvoren u uranov fluorid (UF6). Taj je plin potom propušten kroz mikroskopske - veličine tisućinki milimetra - rupe u pregradi filtera.

Budući da je razlika u molarnim težinama plinova bila vrlo mala, iza pregrade se sadržaj urana-235 povećao samo 1,0002 puta.

Kako bi se još više povećala količina urana-235, dobivena smjesa se ponovno propušta kroz pregradu, te se količina urana ponovno povećava za 1,0002 puta. Dakle, da bi se povećao sadržaj urana-235 na 99%, bilo je potrebno propustiti plin kroz 4000 filtera. To se dogodilo u ogromnom postrojenju za plinsku difuziju u Oak Ridgeu.

Godine 1940., pod vodstvom Ernesta Lawrencea, na Kalifornijskom sveučilištu započela su istraživanja o odvajanju izotopa urana elektromagnetskom metodom. Trebalo je pronaći takve fizički procesi, što bi omogućilo razdvajanje izotopa pomoću razlike u njihovim masama. Lawrence je pokušao razdvojiti izotope korištenjem principa masenog spektrografa, instrumenta koji se koristi za određivanje mase atoma.

Princip njegovog rada bio je sljedeći: prethodno ionizirani atomi su ubrzani električno polje, a zatim prošli kroz magnetsko polje u kojem su opisivali kružnice smještene u ravnini okomitoj na smjer polja. Kako su radijusi tih putanja bili proporcionalni masi, laki ioni su završavali na krugovima manjeg radijusa od teških. Kad bi se zamke postavile duž putanje atoma, tada bi se različiti izotopi mogli skupljati odvojeno na ovaj način.

To je bila metoda. U laboratorijskim uvjetima dao je dobre rezultate. Ali izgradnja postrojenja u kojem bi se odvajanje izotopa moglo izvesti u industrijskim razmjerima pokazalo se izuzetno teškim. Ipak, Lawrence je na kraju uspio prevladati sve poteškoće. Rezultat njegovih napora bila je pojava kalutrona, koji je instaliran u divovskoj tvornici u Oak Ridgeu.

Ovo elektromagnetsko postrojenje izgrađeno je 1943. godine i pokazalo se da je možda najskuplje djelo projekta Manhattan. Potrebna je Lawrenceova metoda velika količina složeni, još nerazvijeni uređaji povezani s visokim naponom, visokim vakuumom i jakim magnetska polja. Pokazalo se da su razmjeri troškova ogromni. Calutron je imao golemi elektromagnet, čija je duljina dosegla 75 m i težio oko 4000 tona.

Nekoliko tisuća tona srebrne žice korišteno je za namote za ovaj elektromagnet.

Cijeli posao (ne računajući cijenu od 300 milijuna dolara u srebru, koje je Državna riznica osigurala samo privremeno) koštao je 400 milijuna dolara. Samo za utrošenu električnu energiju calutrona MORH je platio 10 milijuna. Velik dio opreme u tvornici u Oak Ridgeu bio je superiorniji u opsegu i preciznosti od svega što je ikada razvijeno u ovom području tehnologije.

Ali svi ti troškovi nisu bili uzaludni. Nakon što su potrošili ukupno oko 2 milijarde dolara, američki su znanstvenici do 1944. godine stvorili jedinstvenu tehnologiju za obogaćivanje urana i proizvodnju plutonija. U međuvremenu su u laboratoriju u Los Alamosu radili na dizajnu same bombe. Načelo njegova rada bilo je općenito jasno već duže vrijeme: fisijska tvar (plutonij ili uran-235) morala je biti prebačena u kritično stanje u trenutku eksplozije (da bi došlo do lančane reakcije, masa naboja bi trebala biti čak zamjetno veća od kritične) i ozračena snopom neutrona, što je za posljedicu imalo početak lančane reakcije.

Prema izračunima, kritična masa punjenja premašila je 50 kilograma, ali su je uspjeli značajno smanjiti. Općenito, na vrijednost kritične mase snažno utječe nekoliko čimbenika. Što je veća površina naboja, to se više neutrona beskorisno emitira u okolni prostor. Kugla ima najmanju površinu. Prema tome, sferni naboji, pod istim uvjetima, imaju najmanju kritičnu masu. Osim toga, vrijednost kritične mase ovisi o čistoći i vrsti fisijskih materijala. Ona je obrnuto proporcionalna kvadratu gustoće ovog materijala, što omogućuje, primjerice, udvostručenjem gustoće smanjenje kritične mase za četiri puta. Potreban stupanj subkritičnosti može se dobiti, na primjer, zbijanjem fisibilnog materijala uslijed eksplozije punjenja konvencionalnog eksploziva izrađenog u obliku kuglaste ljuske koja okružuje nuklearno punjenje. Kritična masa također se može smanjiti okružujući naboj ekranom koji dobro odbija neutrone. Kao takav zaslon mogu se koristiti olovo, berilij, volfram, prirodni uran, željezo i mnogi drugi.

Jedan mogući dizajn atomske bombe sastoji se od dva komada urana, koji, kada se spoje, tvore masu veću od kritične. Kako biste izazvali eksploziju bombe, morate ih približiti što je brže moguće. Druga metoda temelji se na korištenju eksplozije koja konvergira prema unutra. U ovom slučaju, struja plinova iz konvencionalnog eksploziva bila je usmjerena na fisijski materijal koji se nalazio unutra i komprimirao ga dok nije dosegao kritičnu masu. Kombiniranje naboja i njegovo intenzivno zračenje neutronima, kao što je već spomenuto, uzrokuje lančanu reakciju, uslijed koje se u prvoj sekundi temperatura povećava na 1 milijun stupnjeva. Tijekom tog vremena uspjelo se odvojiti samo oko 5% kritične mase. Ostatak naboja u ranim dizajnima bombi nestao je
bilo kakvu korist.

Prva atomska bomba u povijesti (nazvana je Trinity) sastavljena je u ljeto 1945. godine. A 16. lipnja 1945. godine na poligonu za nuklearna ispitivanja u pustinji Alamogordo (Novi Meksiko) izvedena je prva atomska eksplozija na Zemlji. Bomba je postavljena u središte poligona na vrhu 30-metarskog čeličnog tornja. Oprema za snimanje bila je postavljena oko njega na velikoj udaljenosti. 9 km je bila osmatračnica, a 16 km zapovjedno mjesto. Atomska eksplozija ostavila je zapanjujući dojam na sve svjedoke ovog događaja. Prema opisima očevidaca, činilo se kao da se više sunaca ujedinilo u jedno i obasjalo poligon odjednom. Tada se nad ravnicom pojavila ogromna vatrena kugla, a prema njoj se polako i zloslutno počeo dizati okrugli oblak prašine i svjetla.

Polijećući s tla, ova se vatrena kugla u nekoliko sekundi vinula na visinu veću od tri kilometra. Svakim se trenutkom povećavao, uskoro mu je promjer dosegao 1,5 km, a polako se uzdizao u stratosferu. Zatim je vatrena kugla ustupila mjesto kolutu dima koji se protezao do visine od 12 km, poprimajući oblik goleme gljive. Sve je to bilo popraćeno strašnom tutnjavom, od koje se zemlja tresla. Snaga eksplozivne bombe nadmašila je sva očekivanja.

Čim je radijacijska situacija dopustila, nekoliko Shermanovih tenkova, iznutra obloženih olovnim pločama, požurilo je na područje eksplozije. Na jednom od njih bio je Fermi, koji je jedva čekao vidjeti rezultate svog rada. Ono što mu se ukazalo pred očima bila je mrtva, spaljena zemlja, na kojoj je sve živo uništeno u radijusu od 1,5 km. Pijesak se zapekao u staklastu zelenkastu koru koja je prekrila tlo. U ogromnom krateru ležali su oštećeni ostaci čelične potporne kule. Snaga eksplozije procijenjena je na 20.000 tona TNT-a.

Sljedeći korak bio je biti borbena uporaba atomskom bombom protiv Japana, koji je nakon kapitulacije nacističke Njemačke sam nastavio rat sa SAD-om i njegovim saveznicima. U to vrijeme nije bilo raketa-nosača pa se bombardiranje moralo izvesti iz zrakoplova. Komponente dviju bombi su s velikom pažnjom transportirane krstaricom Indianapolis do otoka Tinian, gdje je bila smještena 509. kombinirana grupa zračnih snaga. Ove bombe su se međusobno donekle razlikovale po vrsti punjenja i dizajnu.

Prva atomska bomba - "Beba" - bila je zrakoplovna bomba velikih dimenzija s atomskim punjenjem visoko obogaćenog urana-235. Duljina mu je bila oko 3 m, promjer - 62 cm, težina - 4,1 tona.

Druga atomska bomba - "Fat Man" - s punjenjem plutonijem-239 bila je jajolikog oblika s velikim stabilizatorom. Njegova duljina
bio je 3,2 m, promjer 1,5 m, težina - 4,5 tona.

Dana 6. kolovoza, bombarder B-29 Enola Gay pukovnika Tibbetsa bacio je "Little Boy" na glavni japanski grad Hirošimu. Bomba je spuštena padobranom i eksplodirala je, kako je planirano, na visini od 600 m od tla.

Posljedice eksplozije bile su strašne. Čak je i na same pilote prizor mirnog grada koji su oni u trenu uništili ostavio depresivan dojam. Kasnije je jedan od njih priznao da su u toj sekundi vidjeli nešto najgore što čovjek može vidjeti.

Za one koji su bili na zemlji, ono što se događalo ličilo je na pravi pakao. Prije svega, toplinski val prošao je preko Hirošime. Njegov učinak trajao je samo nekoliko trenutaka, ali je bio toliko snažan da je rastalio čak i pločice i kvarcne kristale u granitnim pločama, telefonske stupove na udaljenosti od 4 km pretvorio u ugljen i na kraju toliko spalio ljudska tijela da su od njih ostale samo sjene na asfaltu pločnika ili na zidovima kuća. Tada je monstruozni nalet vjetra izletio ispod vatrene kugle i projurio iznad grada brzinom od 800 km/h, uništavajući sve što mu se našlo na putu. Kuće koje nisu mogle izdržati njegovu bijesnu navalu rušile su se kao srušene. U divovskom krugu promjera 4 km nije ostala niti jedna netaknuta građevina. Nekoliko minuta nakon eksplozije, nad gradom je pala crna radioaktivna kiša - ta se vlaga pretvorila u paru kondenziranu u visoke slojeve atmosferu i pao na tlo u obliku velikih kapi pomiješanih s radioaktivnom prašinom.

Nakon kiše grad je zahvatio novi udar vjetra, ovaj put u smjeru epicentra. Bio je slabiji od prvog, ali još uvijek dovoljno jak da čupa drveće. Vjetar je raspirio golemu vatru u kojoj je izgorjelo sve što je moglo gorjeti. Od 76 tisuća objekata, 55 tisuća je potpuno uništeno i spaljeno. Svjedoci ove strašne katastrofe prisjetili su se ljudskih baklji s kojih je spaljena odjeća padala na zemlju zajedno s komadima kože, te gomile izbezumljenih ljudi prekrivenih strašnim opeklinama koji su vrišteći jurili ulicama. U zraku se osjećao zagušljiv smrad spaljenog ljudskog mesa. Posvuda su ležali ljudi, mrtvi i umirući. Bilo je mnogo onih koji su bili slijepi i gluhi i, gurajući na sve strane, nisu mogli ništa razabrati u kaosu koji je vladao oko njih.

Nesretni ljudi, koji su se nalazili na udaljenosti i do 800 m od epicentra, doslovno su izgorjeli u djeliću sekunde - iznutra im je isparila, a tijela su im se pretvorila u gromade dimljećeg ugljena. Oni koji su se nalazili 1 km od epicentra bili su pogođeni radijacijskom bolešću u izuzetno teškom obliku. U roku od nekoliko sati počeli su žestoko povraćati, temperatura im je skočila na 39-40 stupnjeva, počeli su osjećati kratak dah i krvarenje. Zatim su se na koži pojavili čirevi koji nisu zacjeljivali, sastav krvi se dramatično promijenio, a kosa je ispala. Nakon strašnih muka, obično drugi ili treći dan, nastupala je smrt.

Ukupno je oko 240 tisuća ljudi umrlo od eksplozije i radijacijske bolesti. Oko 160 tisuća dobilo je radijacijsku bolest u blažem obliku - njihova bolna smrt odgođena je nekoliko mjeseci ili godina. Kad se vijest o katastrofi proširila zemljom, cijeli je Japan bio paraliziran od straha. Dodatno se povećao nakon što je Box Car bojnika Sweeneyja bacio drugu bombu na Nagasaki 9. kolovoza. Ovdje je također ubijeno i ranjeno nekoliko stotina tisuća stanovnika. Nesposobna odoljeti novom oružju, japanska vlada je kapitulirala – atomska bomba završila je Drugi svjetski rat.

Rat je gotov. Trajao je samo šest godina, ali uspio je promijeniti svijet i ljude gotovo do neprepoznatljivosti.

Ljudska civilizacija prije 1939. i ljudska civilizacija nakon 1945. zapanjujuće se međusobno razlikuju. Mnogo je razloga za to, ali jedan od najvažnijih je pojava nuklearnog oružja. Bez pretjerivanja se može reći da sjena Hirošime leži nad cijelom drugom polovicom 20. stoljeća. Postala je to duboka moralna opekotina za mnoge milijune ljudi, kako suvremenika ove katastrofe tako i onih rođenih desetljećima nakon nje. Suvremeni čovjek više ne može razmišljati o svijetu na način na koji se o njemu razmišljalo prije 6. kolovoza 1945. – on previše jasno shvaća da se taj svijet u nekoliko trenutaka može pretvoriti u ništa.

Suvremeni čovjek ne može na rat gledati onako kako su ga gledali njegovi djedovi i pradjedovi – on sigurno zna da će ovaj rat biti posljednji i da u njemu neće biti ni pobjednika ni poraženih. Nuklearno oružje ostavilo je traga na svim područjima javni život, a moderna civilizacija ne može živjeti po istim zakonima kao prije šezdeset ili osamdeset godina. Nitko to nije razumio bolje od samih tvoraca atomske bombe.

„Ljudi našeg planeta , napisao je Robert Oppenheimer, mora ujediniti. Užas i razaranja koje je posijao prošli rat nalažu nam ovu misao. Eksplozije atomskih bombi to su dokazale svom okrutnošću. Drugi su ljudi u drugim vremenima već rekli slične riječi - samo o drugom oružju i o drugim ratovima. Nisu bili uspješni. Ali svatko tko bi danas rekao da su te riječi beskorisne, zaveden je povijesnim peripetijama. Ne možemo se u to uvjeriti. Rezultati našeg rada ne ostavljaju čovječanstvu drugog izbora nego stvoriti ujedinjeni svijet. Svijet utemeljen na zakonitosti i humanosti."

Onaj tko je izumio atomsku bombu nije mogao ni zamisliti do kakvih tragičnih posljedica može dovesti ovaj čudesni izum 20. stoljeća. Bilo je to jako dugo putovanje prije nego što su stanovnici japanskih gradova Hirošime i Nagasakija iskusili ovo superoružje.

početak

U travnju 1903. prijatelji Paula Langevina okupili su se u pariškom vrtu u Francuskoj. Povod je bila obrana disertacije mlade i talentirane znanstvenice Marie Curie. Među uglednim gostima bio je i slavni engleski fizičar Sir Ernest Rutherford. Usred zabave ugasila su se svjetla. najavio svima da će biti iznenađenje. Svečanog pogleda Pierre Curie unio je malu epruvetu sa solima radija, koja je zasjala zelenim svjetlom, što je kod prisutnih izazvalo neobično oduševljenje. Gosti su nakon toga žustro raspravljali o budućnosti ovog fenomena. Svi su se složili da će radij riješiti akutni problem nestašice energije. To je sve inspiriralo za nova istraživanja i daljnje izglede. Da im je tada rečeno da će laboratorijski rad s radioaktivnim elementima postaviti temelje za strašno oružje 20. stoljeća, ne zna se kakva bi bila njihova reakcija. Tada je počela priča o atomskoj bombi koja je odnijela živote stotina tisuća Japanaca civila.

Igra naprijed

Njemački znanstvenik Otto Gann je 17. prosinca 1938. dobio nepobitne dokaze o raspadu urana na manje elementarne čestice. U biti, uspio je razdvojiti atom. U znanstveni svijet ovo se smatralo novom prekretnicom u povijesti čovječanstva. Otto Gann nije dijelio političke stavove Trećeg Reicha. Stoga je iste godine, 1938., znanstvenik bio prisiljen preseliti se u Stockholm, gdje je, zajedno s Friedrichom Strassmannom, nastavio svoj znanstveno istraživanje. U strahu da će nacistička Njemačka prva dobiti strašno oružje, piše pismo u kojem upozorava na to. Vijest o mogućem napredovanju jako je uznemirila američku vladu. Amerikanci su počeli djelovati brzo i odlučno.

Tko je stvorio atomsku bombu? američki projekt

Čak i prije nego što je skupina, od kojih su mnogi bili izbjeglice od nacističkog režima u Europi, dobila zadatak za razvoj nuklearnog oružja. Vrijedno je napomenuti da su početna istraživanja provedena u nacističkoj Njemačkoj. Godine 1940. vlada Sjedinjenih Američkih Država počela je financirati vlastiti program o razvoju atomskog oružja. Za realizaciju projekta izdvojena je nevjerojatna svota od dvije i pol milijarde dolara. Za provedbu ovog tajnog projekta pozvani su istaknuti fizičari 20. stoljeća, među kojima je bilo više od deset nobelovaca. Ukupno je bilo uključeno oko 130 tisuća djelatnika, među kojima su bili ne samo vojnici, već i civili. Na čelu razvojnog tima bio je pukovnik Leslie Richard Groves, a Robert Oppenheimer postao je znanstveni direktor. On je čovjek koji je izumio atomsku bombu. Na području Manhattana sagrađena je posebna tajna inženjerska zgrada koju znamo kao kodno ime"Projekt Manhattan". Sljedećih nekoliko godina znanstvenici iz tajnog projekta radili su na problemu nuklearne fisije urana i plutonija.

Nemirni atom Igora Kurčatova

Danas će svaki školarac moći odgovoriti na pitanje tko je izumio atomsku bombu u Sovjetskom Savezu. A tada, ranih 30-ih godina prošlog stoljeća, to nitko nije znao.

Godine 1932. akademik Igor Vasiljevič Kurčatov jedan je od prvih u svijetu koji je počeo proučavati atomsku jezgru. Okupljajući oko sebe istomišljenike, Igor Vasiljevič je 1937. stvorio prvi ciklotron u Europi. Iste godine on i njegovi istomišljenici stvaraju prve umjetne jezgre.

Godine 1939. I.V.Kurchatov počeo je proučavati novi smjer - nuklearnu fiziku. Nakon nekoliko laboratorijskih uspjeha u proučavanju ovog fenomena, znanstvenik dobiva tajnu oznaku Centar za istraživanje, koji je nazvan "Laboratorij br. 2". Danas se taj tajni objekt zove "Arzamas-16".

Ciljani smjer ovog centra bilo je ozbiljno istraživanje i stvaranje nuklearnog oružja. Sada postaje jasno tko je stvorio atomsku bombu u Sovjetskom Savezu. Njegov tim tada se sastojao od samo deset ljudi.

Bit će atomska bomba

Do kraja 1945. Igor Vasiljevič Kurčatov uspio je okupiti ozbiljan tim znanstvenika koji je brojao više od stotinu ljudi. Najbolji umovi različitih znanstvenih specijalizacija došli su u laboratorij iz cijele zemlje kako bi stvorili atomsko oružje. Nakon što su Amerikanci bacili atomsku bombu na Hirošimu, sovjetski znanstvenici shvatili su da se to može učiniti Sovjetski Savez. "Laboratorij br. 2" dobiva od vodstva zemlje naglo povećanje financiranja i veliki priljev kvalificiranog osoblja. Lavrenty Pavlovich Beria imenovan je odgovornim za tako važan projekt. Ogromni napori sovjetskih znanstvenika urodili su plodom.

Ispitni poligon Semipalatinsk

Atomska bomba u SSSR-u prvi put je testirana na poligonu u Semipalatinsku (Kazahstan). 29. kolovoza 1949. nuklearna naprava snage 22 kilotona protresla je kazahstansko tlo. nobelovac fizičar Otto Hanz rekao je: “Ovo su dobre vijesti. Ako Rusija ima atomsko oružje, onda neće biti rata.” Upravo je ta atomska bomba u SSSR-u, kodirana kao proizvod br. 501, ili RDS-1, eliminirala američki monopol na nuklearno oružje.

Atomska bomba. Godina 1945

U rano jutro 16. srpnja Projekt Manhattan izveo je svoje prvo uspješno testiranje atomske naprave – plutonijske bombe – na poligonu Alamogordo u Novom Meksiku, SAD.

Novac uložen u projekt dobro je potrošen. Prva u povijesti čovječanstva izvedena je u 5:30 ujutro.

“Odradili smo vražji posao”, reći će kasnije onaj koji je u SAD-u izumio atomsku bombu, kasnije prozvan “ocem atomske bombe”.

Japan neće kapitulirati

Do trenutka konačnog i uspješnog testiranja atomske bombe sovjetske trupe a saveznici konačno poraženi fašističke Njemačke. Ipak, postojala je jedna država koja je obećala da će se boriti do kraja za prevlast u Tihom oceanu. Od sredine travnja do sredine srpnja 1945. japanska je vojska u više navrata izvodila zračne napade na savezničke snage, nanoseći tako velike gubitke američkoj vojsci. Krajem srpnja 1945. militaristička japanska vlada odbila je saveznički zahtjev za predaju prema Potsdamskoj deklaraciji. U njemu je posebno stajalo da će se u slučaju neposluha japanska vojska suočiti s brzim i potpunim uništenjem.

Predsjednica se slaže

Američka vlada održala je riječ i započela ciljano bombardiranje japanskih vojnih položaja. Zračni udari nisu donijeli nikakve rezultate željeni rezultat, a američki predsjednik Harry Truman odlučuje izvršiti invaziju američkih trupa na Japan. Međutim, vojno zapovjedništvo odvraća svog predsjednika od takve odluke, pozivajući se na činjenicu da bi američka invazija za sobom povukla veliki broj žrtava.

Na prijedlog Henryja Lewisa Stimsona i Dwighta Davida Eisenhowera odlučeno je koristiti više učinkovita metoda kraj rata. Veliki zagovornik atomske bombe, američki predsjednički tajnik James Francis Byrnes, smatrao je da će bombardiranje japanskih teritorija konačno okončati rat i staviti SAD u dominantan položaj, što će se pozitivno odraziti na daljnji tijek događaja u poslijeratni svijet. Tako je američki predsjednik Harry Truman bio uvjeren da je to jedina ispravna opcija.

Atomska bomba. Hirošima

Kao prva meta odabran je mali japanski grad Hirošima s populacijom od nešto više od 350 tisuća ljudi, koji se nalazi pet stotina milja od japanske prijestolnice Tokija. Nakon što je modificirani bombarder B-29 Enola Gay stigao u američku pomorsku bazu na otoku Tinian, u letjelicu je postavljena atomska bomba. Hirošima je trebala iskusiti djelovanje 9 tisuća funti urana-235.

Ovo dosad neviđeno oružje bilo je namijenjeno civilima u malom japanskom gradu. Zapovjednik bombardera bio je pukovnik Paul Warfield Tibbetts Jr. Američka atomska bomba nosila je ciničan naziv “Baby”. Ujutro 6. kolovoza 1945., otprilike u 8:15, američki "Little" bačen je na Hirošimu u Japanu. Oko 15 tisuća tona TNT-a uništilo je sav život u radijusu od pet kvadratnih milja. Sto četrdeset tisuća stanovnika grada umrlo je u nekoliko sekundi. Preživjeli Japanci umrli su bolnom smrću od radijacijske bolesti.

Uništio ih je američki atomski "Baby". Međutim, razaranje Hirošime nije uzrokovalo trenutnu predaju Japana, kako su svi očekivali. Tada je odlučeno da se izvrši još jedno bombardiranje japanskog teritorija.

Nagasaki. Nebo gori

Američka atomska bomba “Fat Man” postavljena je u zrakoplov B-29 9. kolovoza 1945., još uvijek tamo, u američkoj pomorskoj bazi u Tinianu. Ovaj put zapovjednik zrakoplova bio je bojnik Charles Sweeney. U početku je strateški cilj bio grad Kokura.

Međutim vrijeme Nisu nam dopustili da ostvarimo naše planove; Charles Sweeney je prošao u drugi krug. U 11:02 američki nuklearni "Fat Man" progutao je Nagasaki. Bio je to snažniji razorni zračni udar, koji je bio nekoliko puta jači od bombardiranja Hirošime. Nagasaki je testirao atomsko oružje teško oko 10 tisuća funti i 22 kilotona TNT-a.

Geografski položaj japanskog grada smanjio je očekivani učinak. Stvar je u tome što se grad nalazi u uskoj dolini između planina. Stoga uništenje 2,6 četvornih milja nije otkrilo puni potencijal američkog oružja. Testiranje atomske bombe u Nagasakiju smatra se neuspjelim projektom Manhattan.

Japan se predao

U podne 15. kolovoza 1945., car Hirohito je u radijskom obraćanju narodu Japana objavio predaju svoje zemlje. Ova vijest brzo se proširila svijetom. U Sjedinjenim Američkim Državama počelo je slavlje povodom pobjede nad Japanom. Narod se radovao.

2. rujna 1945. na američkom bojnom brodu Missouri koji je bio usidren u Tokijskom zaljevu potpisan je službeni sporazum o završetku rata. Tako je završio najbrutalniji i najkrvaviji rat u ljudskoj povijesti.

Već šest dugih godina svjetska zajednica ide prema tome značajan datum- od 1. rujna 1939., kada su prvi pucnji nacističke Njemačke ispaljeni na poljski teritorij.

Mirni atom

Ukupno su u Sovjetskom Savezu izvedene 124 nuklearne eksplozije. Ono što je karakteristično je da su svi oni provedeni za dobrobit nacionalnog gospodarstva. Samo tri od njih bile su nesreće koje su rezultirale istjecanjem radioaktivnih elemenata. Programi korištenja miroljubivog atoma provodili su se u samo dvije zemlje - SAD-u i Sovjetskom Savezu. Nuklearna miroljubiva energija također poznaje primjer globalne katastrofe, kada je četvrta energetska jedinica Černobilska nuklearna elektrana eksplodirao je reaktor.

Uvod

Interes za povijest nastanka i značaj nuklearnog oružja za čovječanstvo određen je značajem niza čimbenika, među kojima, možda, prvi red zauzimaju problemi osiguravanja ravnoteže snaga na svjetskoj pozornici i relevantnost izgradnje sustava nuklearnog odvraćanja vojne prijetnje državi. Prisutnost nuklearnog oružja uvijek ima određeni utjecaj, izravan ili neizravan, na socioekonomsku situaciju i političku ravnotežu snaga u “zemljama koje posjeduju” takvo oružje To, između ostalog, određuje i relevantnost našeg odabranog problema istraživanja . Problem razvoja i važnosti uporabe nuklearnog oružja za osiguranje nacionalne sigurnosti države aktualan je u domaćoj znanosti više od desetljeća, a ova tema još nije iscrpljena.

Predmet ovog istraživanja je atomsko oružje moderni svijet, predmet proučavanja je povijest nastanka atomske bombe i njezina tehnološka struktura. Novost rada je u tome što je problem atomskog oružja obrađen iz perspektive niza područja: nuklearne fizike, nacionalne sigurnosti, povijesti, vanjska politika i inteligencije.

Svrha ovog rada je proučavanje povijesti nastanka i uloge atomske (nuklearne) bombe u osiguravanju mira i reda na našem planetu.

Za postizanje ovog cilja riješeni su sljedeći zadaci:

okarakteriziran je pojam “atomska bomba”, “nuklearno oružje” itd.;

razmatraju se preduvjeti za nastanak atomskog oružja;

Identificirani su razlozi koji su potaknuli čovječanstvo na stvaranje i korištenje atomskog oružja.

analizirana je struktura i sastav atomske bombe.

Postavljeni ciljevi i zadaće odredili su strukturu i logiku studije koja se sastoji od uvoda, dva dijela, zaključka i popisa korištenih izvora.

ATOMSKA BOMBA: SASTAV, BORBENE KARAKTERISTIKE I SVRHA STVARANJA

Prije nego počnete proučavati strukturu atomske bombe, morate razumjeti terminologiju ovog problema. Dakle, u znanstvenim krugovima postoje posebni pojmovi koji odražavaju karakteristike atomskog oružja. Među njima posebno ističemo sljedeće:

Atomska bomba izvorni je naziv zrakoplovne nuklearne bombe čije se djelovanje temelji na eksplozivnoj lančanoj reakciji nuklearne fisije. Pojavom takozvane hidrogenske bombe, temeljene na reakciji termonuklearne fuzije, ustalio se zajednički naziv za njih - nuklearna bomba.

Nuklearna bomba je zrakoplovna bomba s nuklearnim punjenjem koja ima veliku razornu moć. Prve dvije nuklearne bombe, s TNT ekvivalentom od oko 20 kt svaka, bacili su američki zrakoplovi na japanske gradove Hirošimu, odnosno Nagasaki, 6. i 9. kolovoza 1945. godine, te su uzrokovale goleme žrtve i razaranja. Moderne nuklearne bombe imaju TNT ekvivalent od desetaka do milijuna tona.

Nuklearno ili atomsko oružje je eksplozivno oružje koje se temelji na korištenju nuklearne energije koja se oslobađa tijekom nuklearne lančane reakcije fisije teških jezgri ili reakcije termonuklearne fuzije lakih jezgri.

Odnosi se na oružje za masovno uništenje (WMD) uz biološka i kemijska.

Nuklearno oružje je skup nuklearnog oružja, sredstava za njegovu dostavu do cilja i sredstava upravljanja. Odnosi se na oružje za masovno uništenje; ima ogromnu razornu moć. Iz navedenog razloga SAD i SSSR uložili su ogromne količine novca u razvoj nuklearnog oružja. Prema snazi ​​punjenja i dometu nuklearno oružje se dijeli na taktičko, operativno-taktičko i strateško. Korištenje nuklearnog oružja u ratu je pogubno za cijelo čovječanstvo.

Nuklearna eksplozija je proces trenutnog oslobađanja velike količine unutarnuklearne energije u ograničenom volumenu.

Djelovanje atomskog oružja temelji se na reakciji fisije teških jezgri (uran-235, plutonij-239 i, u nekim slučajevima, uran-233).

Uran-235 koristi se u nuklearnom oružju jer je u njemu, za razliku od najčešćeg izotopa urana-238, moguća samoodrživa nuklearna lančana reakcija.

Plutonij-239 također se naziva "plutonij za oružje" jer namijenjen je stvaranju nuklearnog oružja, a sadržaj izotopa 239Pu mora biti najmanje 93,5%.

Da bismo prikazali strukturu i sastav atomske bombe, kao prototip ćemo analizirati plutonijsku bombu “Fat Man” (slika 1) bačenu 9. kolovoza 1945. na japanski grad Nagasaki.

eksplozija atomske nuklearne bombe

Slika 1 - Atomska bomba "Debeli čovjek"

Raspored ove bombe (tipične za plutonijevo jednofazno streljivo) otprilike je sljedeći:

Inicijator neutrona je kuglica promjera oko 2 cm izrađena od berilija, presvučena tankim slojem itrij-polonijeve legure ili metala polonija-210 - primarni izvor neutrona za naglo smanjenje kritične mase i ubrzavanje početka reakcija. Aktivira se u trenutku kada se borbena jezgra prebaci u superkritično stanje (tijekom kompresije dolazi do miješanja polonija i berilija uz oslobađanje velikog broja neutrona). Trenutno je uz ovu vrstu inicijacije češća termonuklearna inicijacija (TI). Termonuklearni inicijator (TI). Nalazi se u središtu naboja (slično kao NI) gdje se nalazi mala količina termonuklearnog materijala, čije se središte zagrijava konvergentnim udarnim valom i tijekom termonuklearne reakcije, na pozadini rezultirajućih temperatura, nastaje značajan broj neutrona dovoljan za neutronsko pokretanje lančane reakcije (slika 2).

Plutonij. Koristi se najčišći izotop plutonij-239, ali radi povećanja stabilnosti fizička svojstva(gustoća) i poboljšati kompresibilnost naboja, plutonij je dopiran s malom količinom galija.

Ljuska (obično izrađena od urana) koja služi kao reflektor neutrona.

Aluminijska kompresijska školjka. Omogućuje veću ujednačenost kompresije udarnim valom, a istovremeno štiti unutarnje dijelove punjenja od izravnog kontakta s eksplozivom i vrućim produktima njegovog raspadanja.

Eksploziv sa složenim detonacijskim sustavom koji osigurava sinkroniziranu detonaciju cijelog eksploziva. Sinkronicitet je neophodan za stvaranje striktno sferičnog kompresijskog (usmjerenog u loptu) udarnog vala. Nesferični val dovodi do izbacivanja materijala lopte kroz heterogenost i nemogućnost stvaranja kritične mase. Izrada takvog sustava za postavljanje eksploziva i detonaciju svojedobno je bio jedan od najtežih zadataka. Koristi se kombinirana shema (sustav leća) "brzih" i "sporih" eksploziva.

Tijelo je izrađeno od utisnutih duraluminijskih elemenata - dva sferična poklopca i pojasa, povezanih vijcima.

Slika 2 - Princip rada plutonijske bombe

Središte nuklearne eksplozije je točka u kojoj se javlja bljesak ili se nalazi središte vatrene kugle, a epicentar je projekcija središta eksplozije na površinu zemlje ili vode.

Nuklearno oružje je najmoćnija i najopasnija vrsta oružja masovnog uništenja, prijeti cijelom čovječanstvu neviđenim uništenjem i istrebljenjem milijuna ljudi.

Ako se eksplozija dogodi na tlu ili sasvim blizu njegove površine, tada se dio energije eksplozije prenosi na površinu Zemlje u obliku seizmičkih vibracija. Događa se pojava koja po svojim karakteristikama podsjeća na potres. Kao rezultat takve eksplozije nastaju seizmički valovi koji se šire kroz debljinu zemlje na vrlo velike udaljenosti. Destruktivno djelovanje vala ograničeno je na radijus od nekoliko stotina metara.

Kao rezultat ekstremno visoke temperature eksplozije, stvara se blistav bljesak svjetlosti, čiji je intenzitet stotinama puta veći od intenziteta sunčeve svjetlosti koja pada na Zemlju. Bljesak proizvodi ogromnu količinu topline i svjetla. Svjetlosno zračenje uzrokuje spontano sagorijevanje zapaljivih materijala i opekline kože kod ljudi u radijusu od više kilometara.

Nuklearna eksplozija proizvodi radijaciju. Traje oko minutu i ima tako veliku moć prodora da su potrebna snažna i pouzdana skloništa za zaštitu od njega na malim udaljenostima.

Nuklearna eksplozija može trenutno uništiti ili onesposobiti nezaštićene ljude, otvoreno stojeću opremu, strukture i razno materijalna sredstva. Glavni štetni čimbenici nuklearne eksplozije (NFE) su:

udarni val;

svjetlosno zračenje;

prodorno zračenje;

radioaktivna kontaminacija područja;

elektromagnetski puls (EMP).

Tijekom nuklearne eksplozije u atmosferi raspodjela oslobođene energije između PFYV je približno sljedeća: oko 50% za udarni val, 35% za svjetlosno zračenje, 10% za radioaktivnu kontaminaciju i 5% za prodorno zračenje i EMR.

Radioaktivna kontaminacija ljudi, vojne opreme, terena i raznih objekata tijekom nuklearne eksplozije uzrokovana je fisijskim djelićima tvari naboja (Pu-239, U-235) i nereagiranim dijelom naboja koji ispada iz oblaka eksplozije, kao i kao radioaktivni izotopi nastali u tlu i drugim materijalima pod utjecajem neutrona – inducirana aktivnost. Tijekom vremena aktivnost fisijskih fragmenata brzo opada, osobito u prvim satima nakon eksplozije. Na primjer, ukupna aktivnost fisijskih fragmenata tijekom eksplozije nuklearno oružje sa snagom od 20 kT u jednom danu bit će nekoliko tisuća puta manje od jedne minute nakon eksplozije.