Разработчик атомной бомбы. Отец атомной бомбы. Кто создал атомную бомбу?Американский проект
Ядерное оружие - оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании энергии деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония, или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода дейтерия и трития, в более тяжелые, например, ядра изотопов гелия.
Ядерными зарядами могут быть снабжены боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и мины. По мощности различают ядерные боеприпасы сверхмалые (менее 1 кт), малые (1-10 кт), средние (10-100 кт), крупные (100-1000 кт) и сверхкрупные (более 1000 кт). В зависимости от решаемых задач возможно применение ядерного оружия в виде подземного, наземного, воздушного, подводного и надводного взрывов. Особенности поражающего действия ядерного оружия на население определяются не только мощностью боеприпаса и видом взрыва, но и типом ядерного устройства. В зависимости от заряда различают: атомное оружие, в основе которого лежит реакция деления; термоядерное оружие - при использовании реакции синтеза; комбинированные заряды; нейтронное оружие.
Единственным встречающимся в природе в заметных количествах делящимся веществом является изотоп урана с массой ядра 235 атомных единиц массы (уран-235). Содержание этого изотопа в природном уране составляет всего 0.7%. Оставшаяся часть приходится на уран-238. Поскольку химические свойства изотопов абсолютно одинаковы, для выделения урана-235 из природного урана необходимо осуществление достаточно сложного процесса разделения изотопов. В результате может быть получен высокообогащенный уран, содержащий около 94% урана-235, который пригоден для использования в ядерном оружии.
Делящиеся вещества могут быть получены искусственно, причем наименее сложным с практической точки зрения является получение плутония-239, образующегося в результате захвата нейтрона ядром урана-238 (и последующей цепочки радиоактивных распадов промежуточных ядер). Подобный процесс можно осуществить в ядерном реакторе, работающем на природном или слабообогащенном уране. В дальнейшем, плутоний может быть выделен из отработавшего топлива реактора в процессе химической переработки топлива, что заметно проще осуществляемого при получении оружейного урана процесса разделения изотопов.
Для создания ядерных взрывных устройств могут быть использованы и другие делящиеся вещества, например уран-233, получаемый при облучении в ядерном реакторе тория-232. Однако практическое применение нашли только уран-235 и плутоний-239, прежде всего из-за относительной простоты получения этих материалов.
Возможность практического использования выделяющейся при делении ядер энергии обусловлена тем, что реакция деления может иметь цепной, самоподдерживающийся характер. В каждом акте деления образуется примерно два вторичных нейтрона, которые, будучи захвачены ядрами делящегося вещества, могут вызвать их деление, в свою очередь приводящее к образованию еще большего количества нейтронов. При создании специальных условий количество нейтронов, а следовательно и актов деления, растет от поколения к поколению.
Взрыв первого ядерного взрывного устройства был произведен США 16 июля 1945 г. в Аламогордо, штат Нью - Мексико. Устройство представляло собой плутониевую бомбу, в которой для создания критичности был использован направленный взрыв. Мощность взрыва составила около 20 кт. В СССР взрыв первого ядерного взрывного устройства, аналогичного американскому, был произведен 29 августа 1949 г.
История создания ядерного оружия.
В начале 1939 года французский физик Фредерик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии как обычное взрывчатое вещество. Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием давало любому его обладателю огромные преимущества. Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии.
К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия "Малыш" и "Толстяк". Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235.
Бомба "Толстяк" с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг.
Президент США Г. Трумэн стал первым политическим руководителем, кто принял решение на применение ядерных бомб. Первыми целями для ядерных ударов были выбраны японские города (Хиросима, Нагасаки, Кокура, Ниигата). С военной точки зрения необходимости таких бомбардировок густонаселенных японских городов не было.
Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой было ясное, безоблачное небо. Как и прежде, приближение с востока двух американских самолетов(один из них назывался Энола Гей) на высоте 10-13 км не вызвало тревоги (т.к. каждый день они показывались в небе Хиросимы). Один из самолетов спикировал и что-то сбросил, а затем оба самолета повернули и улетели. Сброшенный предмет на парашюте медленно спускался и вдруг на высоте 600 м над землей взорвался. Это была бомба "Малыш". 9 августа еще одна бомба была сброшена над городом Нагасаки.
Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны - 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранения, ожоги, лучевую болезнь. На площади 12 кв. км были полностью разрушены все строения. Только в одной Хиросиме из 90 тысяч строений было уничтожено 62 тысячи.
После американских атомных бомбежек по распоряжению Сталина 20 августа 1945 года был образован специальный комитет по атомной энергии под руководством Л. Берия. В комитет вошли видные ученые А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица и И.В. Курчатов. Большую услугу советским атомщикам оказал коммунист по убеждениям, ученый Клаус Фукс - видный работник американского ядерного центра в Лос-Аламосе. Он в течение 1945 -1947 годов четыре раза передавал сведения по практическим и теоретическим вопросам создания атомной и водородных бомб, чем ускорил их появление в СССР.
В 1946 - 1948 годах в СССР была создана атомная промышленность. В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. В августе 1949 года там было подорвано первое советское ядерное устройство. Перед этим президенту США Г. Трумэну доложили, что Советский Союз овладел секретом ядерного оружия, но ядерную бомбу Советский Союз создаст не ранее 1953 года. Это сообщение вызвало у правящих кругов США желание как можно быстрее развязать превентивную войну. Был разработан план "Тройан", в котором предусматривалось начать боевые действия в начале 1950 года. На то время США располагало 840 стратегическими бомбардировщиками и свыше 300 атомными бомбами.
Поражающими факторами ядерного взрыва являются : ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс.
Ударная волна. Основной поражающий фактор ядерного взрыва. На нее расходуется около 60% энергии ядерного взрыва. Она представляет собой область резкого сжатия воздуха, распространяющуюся во все стороны от места взрыва. Поражающее действие ударной волны характеризуется величиной избыточного давления. Избыточное давление - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед ним. Оно измеряется в кило паскалях - 1 кПа =0,01 кгс/см2.
При избыточном давлении 20-40 кПа незащищенные люди могут получить легкие поражения. Воздействие ударной волны с избыточным давлением 40-60 кПа приводит к поражениям средней тяжести. Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше 60 кПа и характеризуются сильными контузиями всего организма, переломами конечностей, разрывами внутренних паренхиматозных органов. Крайне тяжелые поражения, нередко со смертельным исходом, наблюдаются при избыточном давлении свыше 100 кПа.
Световое излучение - это поток лучистой энергии, включающий видимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.
Его источник - светящаяся область, образуемая раскаленными продуктами взрыва. Световое излучение распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного взрыва до 20 с. Сила его такова, что, несмотря на кратковременность, оно способно вызывать пожары, глубокие ожоги кожи и поражение органов зрения у людей.
Световое излучение не проникает через непрозрачные материалы, поэтому любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги.
Значительно ослабляется световое излучение в запыленном (задымленном) воздухе, в туман, дождь.
Проникающая радиация.
Это поток гамма-излучения и нейтронов. Воздействие длится 10-15 с. Первичное действие радиации реализуется в физических, физико-химических и химических процессах с образованием химически активных свободных радикалов (Н, ОН, НО2) обладающих высокими окислительными и восстановительными свойствами. В последующем образуются различные перекисные соединения, угнетающие активность одних ферментов и повышающие - других, играющих важную роль в процессах аутолиза (саморастворения) тканей организма. Появление в крови продуктов распада радиочувствительных тканей и патологического обмена веществ при воздействии высоких доз ионизирующего излучения является основой формирования токсемии - отравления организма, связанного с циркуляцией в крови токсинов. Основное значение в развитии радиационных поражений имеют нарушения физиологической регенерации клеток и тканей, а также изменения функций регуляторных систем.
Радиоактивное заражение местности
Основными её источниками являются продукты деления ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате приобретения радиоактивных свойств элементами из которых изготовлен ядерный боеприпас и входящих в состав грунта. Из них образуется радиоактивное облако. Оно поднимается на многокилометровую высоту, и с воздушными массами переносится на значительные расстояния. Радиоактивные частицы, выпадая из облака на землю, образуют зону радиоактивного заражения (след), длина которой может достигать нескольких сот километров. Наибольшую опасность радиоактивные вещества представляют в первые часы после выпадения, так как их активность в этот период наивысшая.
Электромагнитный импульс .
Это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма-излучения и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве, с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия является перегорание или пробои отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры. Поражение людей возможно только в тех случаях, когда они в момент взрыва соприкасаются с проводными линиями.
Разновидностью ядерного оружия является нейтронное и термоядерное оружие.
Нейтронное оружие, представляет собой малогабаритный термоядерный боеприпас мощностью до 10 кт, предназначенный в основном для поражения живой силы противника за счет действия нейтронного излучения. Нейтронное оружие относится к тактическому ядерному оружию.
В каких условиях и какими усилиями страна, пережившая самую страшную войну ХХ века, создавала свой атомный щит
Почти семь десятилетий назад, 29 октября 1949 года, Президиум Верховного совета СССР издал четыре сверхсекретных указа о награждении 845 человек званиями Героев Социалистического Труда, орденами Ленина, Трудового Красного Знамени и «Знак Почета». Ни в одном из них по отношению ни к одному из награжденных не было сказано, за что именно он отмечен: везде фигурировала стандартная формулировка «за исключительные заслуги перед государством при выполнении специального задания». Даже для привыкшего к секретности Советского Союза это было редким явлением. Между тем сами награжденные прекрасно знали, конечно же, какие именно «исключительные заслуги» имеются в виду. Все 845 человек были в большей или меньшей степени непосредственно связаны с созданием первой ядерной бомбы СССР.
Для награжденных не было странным, что и сам проект, и его успех окутывает плотная завеса секретности. Ведь все они хорошо знали, что в немалой степени своим успехом обязаны мужеству и профессионализму советских разведчиков, на протяжении восьми лет снабжавших ученых и инженеров сверхсекретной информацией из-за рубежа. И столь высокая оценка, которую заслужили создатели советской атомной бомбы, не была преувеличенной. Как вспоминал один из создателей бомбы, академик Юлий Харитон, на церемонии вручения Сталин внезапно произнес: «Если бы мы опоздали на один–полтора года, то, наверное, испробовали бы этот заряд на себе». И это не преувеличение…
Атомная бомба образца… 1940 года
К идее создания бомбы, в которой используется энергия цепной ядерной реакции, в Советском Союзе пришли практически одновременно с Германией и США. Первый официально рассматривавшийся проект такого типа вооружения был представлен в 1940 году группой ученых из Харьковского физико-технического института под руководством Фридриха Ланге. Именно в этом проекте впервые в СССР была предложена ставшая позже классической для всех ядерных боеприпасов схема подрыва обычной взрывчатки, за счет которого из двух докритических масс урана почти моментально складывается надкритическая.
Проект получил отрицательные отзывы и в дальнейшем не рассматривался. Но работы, положенные в его основу, продолжались, и не только в Харькове. Атомной тематикой в предвоенном СССР занималось как минимум четыре крупных института - в Ленинграде, Харькове и Москве, а курировал работы председатель Совнаркома Вячеслав Молотов. Вскоре после представления проекта Ланге, в январе 1941-го советское правительство приняло закономерное решение засекретить отечественные атомные исследования. Было ясно, что они действительно могут привести к созданию нового типа мощного , а разбрасываться такими сведениями не следует, тем паче что именно в это время были получены первые разведданные по американскому атомному проекту - и рисковать своим в Москве не хотели.
Естественное течение событий прервало начало Великой Отечественной войны. Но, несмотря на то, что вся советская промышленность и наука очень быстро были переведены на военные рельсы и принялись обеспечивать армию самыми насущными разработками и изобретениями, на продолжение атомного проекта тоже нашлись силы и средства. Хотя и не сразу. Возобновление исследований надо отсчитывать от постановления Государственного комитета обороны от 11 февраля 1943 года, оговорившего начало практических работ по созданию атомной бомбы.
Проект «Энормоз»
К этому времени советская внешняя разведка уже вовсю работала над добычей сведений по проекту «Энормоз» - так в оперативных документах именовался американский атомный проект. Первые содержательные данные, свидетельствующие, что Запад всерьез занимается созданием уранового оружия, поступили от лондонской резидентуры в сентябре 1941-го. А в конце того же года из того же источника приходит сообщение, что Америка и Великобритания договорились координировать усилия своих ученых в сфере исследования атомной энергии. В условиях войны это могло быть интерпретировано только одним образом: союзники ведут работы по созданию атомного оружия. А в феврале 1942 года разведка получила документальные подтверждения, что и в Германии активно занимаются тем же самым.
По мере того как продвигались усилия советских ученых, работавших по собственным планам, активизировалась и работа разведки по получению информации об американском и английском атомных проектах. В декабре 1942-го стало окончательно понятно, что США явно опережают Британию в этой сфере, и основные усилия были сосредоточены на добыче данных из-за океана. Фактически каждый шаг участников «Манхэттенского проекта», как именовались работы по созданию атомной бомбы в США, плотно контролировался советской разведкой. Достаточно сказать, что подробнейшие сведения об устройстве первой реальной атомной бомбы в Москве получили меньше чем через две недели после того, как ее собрали в Америке.
Именно поэтому хвастливое сообщение нового президента США Гарри Трумэна, решившего огорошить Сталина на Потсдамской конференции заявлением о наличии у Америки нового оружия небывалой разрушительной силы, не вызвало той реакции, на которую рассчитывал американец. Советский лидер спокойно выслушал его, кивнул - и ничего не ответил. Иностранцы были уверены, что Сталин просто ничего не понял. В действительности же руководитель СССР здраво оценил слова Трумэна и в тот же день вечером потребовал от советских специалистов максимально ускорить работы по созданию собственной атомной бомбы. Но перегнать Америку уже было невозможно. Через неполный месяц первый атомный гриб вырос над Хиросимой, три дня спустя - над Нагасаки. А над Советским Союзом нависла тень новой, атомной войны, причем не с кем-нибудь, а с бывшими союзниками.
Время, вперед!
Сейчас, семьдесят лет спустя, никого уже не удивляет, что Советский Союз получил так необходимый ему запас времени на создание собственной супербомбы, несмотря на резко ухудшившиеся отношения с экс-партнерами по антигитлеровской коалиции. Ведь уже 5 марта 1946 года, через полгода после первых атомных бомбардировок прозвучала знаменитая Фултонская речь Уинстона Черчилля, положившая начало холодной войне. Но в горячую, по замыслу Вашингтона и его союзников, она должна была перерасти позднее - в конце 1949-го. Ведь, как рассчитывали за океаном, СССР не должен был получить собственное атомное оружие раньше середины 1950-х, а значит, и спешить было некуда.
Испытания атомной бомбы. Фото: U.S. Air Force / АР
С высоты сегодняшнего дня кажется удивительным совпадение даты начала новой мировой войны - точнее, одной из дат одного из основных планов, «Флитвуд» - и даты испытания первой советской ядерной бомбы: 1949 год. Но в действительности все закономерно. Внешнеполитическая обстановка накалялась быстро, бывшие союзники все резче и резче разговаривали друг с другом. А в 1948 году стало совершенно ясно, что договориться между собой Москва и Вашингтон уже, видимо, не смогут. Отсюда и нужно отсчитывать время до начала новой войны: год - крайний срок, за который недавно вышедшие из колоссальной войны страны могут полноценно подготовиться к новой, к тому же с государством, вынесшим на своих плечах основную тяжесть Победы. Даже атомная монополия не давала США возможности сократить срок подготовки к войне.
Иностранные «акценты» советской атомной бомбы
Все это прекрасно понимали и у нас. С 1945 года резко активизировались все работы, связанные с атомным проектом. В течение первых двух послевоенных лет СССР, истерзанному войной, потерявшему немалую часть своего промышленного потенциала, удалось с нуля создать колоссальную атомную индустрию. Возникли будущие ядерные центры, такие как «Челябинск-40», «Арзамас-16», Обнинск, сложились крупные научные институты и производственные мощности.
Еще не так давно распространенной точкой зрения на советского атомного проекта была такая: дескать, если бы не разведка, ученые СССР не смогли бы создать никакой атомной бомбы. На деле же все обстояло далеко не так однозначно, как пытались показать ревизионисты отечественной истории. В действительности добытые советской разведкой данные об американском атомном проекте позволили нашим ученым избежать многих ошибок, которые неизбежно пришлось совершить ушедшим вперед их американским коллегам (которым, напомним, война всерьез работать не мешала: враг не вторгался на территорию США, и страна не теряла в течение нескольких месяцев половину промышленности). Кроме того, данные разведки, несомненно, помогли советским специалистам оценить наиболее выигрышные конструкции и технические решения, позволившие собрать свою, более совершенную атомную бомбу.
А если говорить о степени иностранного влияния на советский атомный проект, то, скорее, нужно вспомнить о нескольких сотнях немецких специалистов-атомщиков, которые работали на двух секретных объектах под Сухуми - в прообразе будущего Сухумского физико-технического института. Вот они действительно очень сильно помогли продвинуть вперед работы над «изделием» - первой атомной бомбой СССР, причем настолько, что многие из них теми же секретными указами от 29 октября 1949 года были награждены советскими орденами. Большинство этих специалистов пять лет спустя уехали обратно в Германию, поселившись в большинстве своем в ГДР (хотя были и такие, кто отправился на Запад).
Объективно говоря, у первой советской атомной бомбы был, если можно так выразиться, не один «акцент». Ведь она родилась в итоге колоссальной кооперации усилий множества людей - и тех, кто занимался проектом по своей воле, и тех, кого привлекли к работам в качестве военнопленных или интернированных специалистов. Но страна, которой во что бы то ни стало требовалось как можно быстрее получить оружие, уравнивающее ее шансы с экс-союзниками, стремительно превратившимися в смертельных врагов, было не до сантиментов.
Россия делает сама!
В документах, касающихся создания первой ядерной бомбы СССР, еще не встречался ставший потом популярным термин «изделие». Гораздо чаще она официально именовалась «реактивным двигателем специальным», или сокращенно РДС. Хотя, конечно, ничем реактивным в работах над этой конструкцией и не пахло: все дело было только в строжайших требованиях секретности.
С легкой руки академика Юлия Харитона за аббревиатурой РДС очень быстро закрепилась неофициальная расшифровка «Россия делает сама». В этом была и немалая доля иронии, поскольку все знали, как много дали нашим атомщикам добытые разведкой сведения, но и большая доля истины. Ведь если конструкция первой советской ядерной бомбы была очень похожа на американскую (просто потому, что выбиралась наиболее оптимальная, а законы физики и математики не имеют национальных особенностей), то, скажем, баллистический корпус и электронная начинка первой бомбы были сугубо отечественной разработкой.
Когда работы по советскому атомному проекту продвинулись достаточно далеко, руководство СССР сформулировало тактико-технические требования к первым атомным бомбам. Решено было одновременно дорабатывать два типа: плутониевую бомбу имплозивного типа и урановую - пушечного, аналогичного использованному американцами. Первая получила индекс РДС-1, вторая, соответственно, РДС-2.
По плану РДС-1 должна была быть представлена на государственные испытания взрывом в январе 1948 года. Но эти сроки выдержать не удалось: возникли проблемы с изготовлением и обработкой необходимого количества оружейного плутония для ее снаряжения. Он был получен лишь полтора года спустя, в августе 1949-го - и тут же отправился в «Арзамас-16», где ждала почти готовая первая советская атомная бомба. В течение нескольких дней специалисты будущего ВНИИЭФа закончили сборку «изделия», и оно отправилось на Семипалатинский полигон на испытания.
Первая заклепка ядерного щита России
Первая ядерная бомба СССР была взорвана в семь часов утра 29 августа 1949 года. Прошел почти месяц, прежде чем за океаном отошли от шока, вызванного разведданными об успешном испытании в нашей стране собственной «большой дубинки». Лишь 23 сентября Гарри Трумэн, не так давно хвастливо сообщавший Сталину об успехах Америки в создании атомного оружия, выступил с заявлением, что таким же типом вооружений теперь располагают и в СССР.
Презентация мультимедийной инсталляции в честь 65-летия создания первой советской атомной бомбы. Фото: Геодакян Артем / ТАСС
Как ни странно, в Москве вовсе не торопились подтверждать заявления американцев. Напротив, ТАСС выступил фактически с опровержением американского заявления, утверждая, что все дело в колоссальном размахе строительства в СССР, при котором используются и взрывные работы с применением новейших технологий. Правда, в конце тассовского заявления содержался более чем прозрачный намек на обладание собственным ядерным оружием. Агентство напоминало всем заинтересованным, что еще 6 ноября 1947 года министр иностранных дел СССР Вячеслав Молотов заявил, что никакого секрета атомной бомбы давно не существует.
И это было дважды правдой. К 1947 году для СССР уже не были секретом никакие сведения об атомном оружии, а к концу лета 1949-го ни для кого уже не было секретом, что Советский Союз восстановил стратегический паритет со своим основным соперником - Соединенными Штатами. Паритет, который сохраняется вот уже шесть десятков лет. Паритет, поддерживать который помогает ядерный щит России и начало которому было положено накануне Великой Отечественной войны.
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.
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.
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
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)
Курсовая работа
По дисциплине "ТГ и В"
Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы
Студент гр.227
Толмачёв М.И.
Руководитель
Преподаватель кафедры РЭТЭМ,
Хорев И.Е.
Томск 2010 г.
Курсовая работа ___ стр., 11 рисунков, 6 источников.
В данном курсовом проекте рассмотрены ключевые моменты в истории создания ядерного оружия. Показаны основные виды и характеристики атомных снарядов.
Приведена классификация ядерных взрывов. Рассмотрены различные формы выделения энергии при взрыве; виды её распространения и действия на человека.
Изучены реакции, протекающие во внутренних оболочках ядерных снарядов. Подробно описаны поражающие факторы ядерных взрывов.
Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003
2.4 Поражающие факторы ядерного взрыва
2.4.4 Радиоактивное заражение
3.1 Основные элементы ядерных боеприпасов
3.3 Устройство термоядерной бомбы
Введение
Строение электронной оболочки было достаточно изучено к концу XIX века, но знаний о строении атомного ядра было очень мало, и к тому же, они были противоречивы.
В 1896 году было открыто явление, получившее название радиоактивности (от латинского слова "радиус" - луч). Это открытие сыграло важную роль в дальнейшем излучении строения атомных ядер. Мария Склодовская-Кюри и Пьер
Кюри установили, что, кроме урана, еще торий, полоний и химические соединения урана с торием обладает таким же излучением, что и уран.
Продолжая исследования, они выделили в 1898 году из урановой руды вещество в несколько миллионов раз более активное, чем уран, и назвали его радием, что значит лучистый. Вещества, обладающие излучением подобно урану или радию, получили название радиоактивных, а само явление стали называть радиоактивностью.
В XX веке наука сделала радикальный шаг в изучении радиоактивности и применении радиоактивных свойств материалов.
В настоящее время 5 стран имеют в своём вооружение ядерное оружие: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай и в ближайшие годы этот список пополниться.
Сейчас трудно оценить роль ядерного оружия. С одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой - самый эффективный инструмент укрепления мира и предотвращения военного конфликтами между державами.
Задачи, стоящие перед современным человечеством - не допустить гонку ядерного вооружения ведь научные знания могут служить и гуманным, благородным целям.
1. История создания и развития ядерного оружия
В 1905 Альберт Эйнштейн издал свою специальную теорию относительности. Согласно этой теории, соотношение между массой и энергией выражено уравнением E = mc 2 , которое значит, что данная масса (m) связана с количеством энергии (E) равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Очень малое количество вещества эквивалентно к большому количеству энергии. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила.
В 1938 г, в результате экспериментов немецким химикам Отто Хана и Фритца Страссманна, удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Роберт Фриш, объяснил как при делении ядра атома выделяется энергия.
В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество.
Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований.
Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии, понимая, что без достаточного количества урановой руды невозможно вести работы. США в сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой руды по подставным документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием ядерного оружия полным ходом.
ядерное оружие взрыв снаряд
Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал письмо президенту США Франклину Рузвельту. В нем якобы говорилось о попытках нацистской Германии очистить Уран-235, что может привести их к созданию атомной бомбы. Сейчас стало известно, что германские учёные были очень далеки от проведения цепной реакции. В их планы входило изготовление "грязной", сильно радиоактивной бомбы.
Как бы то ни было, правительством Соединённых Штатов было принято решение - в кратчайшие сроки создать атомную бомбу. Этот проект вошел историю как "Manhattan Project". Следующие шесть лет, с 1939 по 1945, на проект Манхэттен было потрачено более двух биллионов долларов. В Oak Ridge, штат Теннеси, был построен огромный завод по очистке урана. Был предложен способ очистки в котором газовая центрифуга отделяла легкий Уран-235 от более тяжелого Урана-238.
На территории Соединенных Штатов, в пустынных просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный центр. Над проектом работало множество учёных, главным же был Роберт Оппенгеймер. Под его началом были собраны лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Работа в лаборатория, не прекращалась ни на минуту.
В Европе тем временем шла Вторая мировая война, и Германия проводила массовые бомбардировки городов Англии, что подвергало опасности английский атомный проект “Tub Alloys”, и Англия добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики (создания ядерного оружия).
16 июля 1945 года, яркая вспышка озарила небо над плато в горах Джемеза на севере от Нью-Мехико. Характерное облако радиоактивной пыли, напоминающее гриб, поднялось на 30 тысяч футов. Все что осталось на месте взрыва - фрагменты зеленого радиоактивного стекла, в которое превратился песок. Так было положено начало атомной эре.
К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия "Малыш" и "Толстяк". Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. "Толстяк" с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг.
Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой была сброшена бомба "Малыш".9 августа еще одна бомба была сброшена над городом Нагасаки. Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны - 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранение, ожоги, облучились. На площади 12 кв.км были полностью разрушены все строения. Эти бомбардировки потрясли весь мир.
Считается, что эти 2 события положили начало гонке ядерных вооружений.
Но уже 1946 году в СССР были открыты и сразу же стали разрабатываться крупные месторождения урана более высокого качества. В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. А 29 августа 1949 года на этом полигоне было подорвано первое советское ядерное устройство под кодовым названием "РДС-1". Событие, происшедшее на Семипалатинском полигоне, известило мир о создании в СССР ядерного оружия, что положило конец американскому монополизму на владение новым для человечества оружием.
2. Атомное оружие - оружие массового поражения
2.1 Ядерное оружие
Ядерное или атомное оружие - оружие взрывного действия, основанного на использовании ядерной энергии, освобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. Относится к оружию массового поражения (ОМП) наряду с биологическим и химическим.
Ядерный взрыв - это процесс мгновенного выделения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме.
Центр ядерного взрыва - точка, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром - проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность.
Ядерное оружие является самым мощным и опасным видом оружия массового поражения, угрожающим всему человечеству невиданными разрушениями и уничтожением миллионов людей.
Если взрыв происходит на земле или довольно близко от ее поверхности, то часть энергии взрыва передается поверхности Земли в виде сейсмических колебаний. Возникает явление, которое по своим особенностям напоминает землетрясение. В результате такого взрыва образуются сейсмические волны, которые через толщу земли распространяется на весьма большие расстояния. Разрушительное действие волны ограничивается радиусом в несколько сот метров.
В результате чрезвычайно высокой температуры взрыва возникает яркая вспышка света, интенсивность которой в сотни раз превосходит интенсивность солнечных лучей, падающих на Землю. При вспышке выделяется огромное количество тепла и света. Световое излучение вызывает самовозгорание воспламеняющихся материалов и ожоги кожи у людей в радиусе многих километров.
Разработка советского ядерного оружия началась с добычи в начале 1930-х годов образцов радия. В 1939 году советские физики Юлий Харитон и Яков Зельдович рассчитали цепную реакцию деления ядер тяжёлых атомов. В следующем году учёные Украинского физико-технического института отправили заявки на создание атомной бомбы, а также способы наработки урана-235. Впервые исследователи предложили использовать обычную взрывчатку в качестве средства для воспламенения заряда, которое позволило бы создать критическую массу и запустить цепную реакцию.
Однако в изобретении харьковских физиков были свои недостатки, и поэтому их заявка, успев побывать в самых различных инстанциях, в итоге была отклонена. Решающее слово осталось за директором Радиевого института АН СССР академиком Виталием Хлопиным: «…заявка не имеет под собой реального основания. Кроме этого, в ней и по сути много фантастического... Даже если бы и удалось реализовать цепную реакцию, то энергию, которая выделится, лучше использовать для приведения в действие двигателей, например, самолётов».
Безрезультатными оказались и обращения учёных накануне Великой Отечественной войны к наркому обороны Сергею Тимошенко. В итоге проект изобретения был похоронен на полке с грифом «совершенно секретно».
- Владимир Семёнович Шпинель
- Wikimedia Commons
В 1990 году журналисты спросили одного из авторов проекта бомбы Владимира Шпинеля: «Если бы ваши предложения в 1939—1940 годах были по достоинству оценены на правительственном уровне и вам дали бы поддержку, когда бы СССР мог иметь атомное оружие?»
«Думаю, что при таких возможностях, которые позднее имел Игорь Курчатов, мы бы получили её в 1945 году», — ответил Шпинель.
Однако именно Курчатову удалось использовать в своих разработках успешные американские схемы создания плутониевой бомбы, добытые советской разведкой.
Атомная гонка
С началом Великой Отечественной войны ядерные исследования были временно остановлены. Главные научные институты двух столиц эвакуировали в удалённые регионы.
Руководитель стратегической разведки Лаврентий Берия был осведомлён о наработках западных физиков в области ядерного оружия. Впервые о возможности создания сверхоружия советское руководство узнало от «отца» американской атомной бомбы Роберта Оппенгеймера, посетившего Советский Союз в сентябре 1939 года. В начале 1940-х годов и политики, и учёные осознали реальность получения ядерной бомбы, а также то, что её появление в арсенале противника поставит под угрозу безопасность других держав.
В 1941 году советское правительство получило первые разведданные из США и Великобритании, где уже началась активная работа по созданию сверхоружия. Главным осведомителем был советский «атомный шпион» Клаус Фукс — физик из Германии, участвующий в работах по ядерным программам США и Великобритании.
- Академик АН СССР физик Пётр Капица
- РИА Новости
- В. Носков
Академик Пётр Капица, выступая 12 октября 1941 года на антифашистском митинге учёных, заявил: «Одним из важных средств современной войны являются взрывчатые вещества. Наука указывает принципиальные возможности увеличить взрывную силу в 1,5—2 раза... Теоретические подсчёты показывают, что если современная мощная бомба может, например, уничтожить целый квартал, то атомная бомба даже небольшого размера, если она осуществима, с лёгкостью могла бы уничтожить крупный столичный город с несколькими миллионами населения. Моё личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, ещё очень велики. Пока это дело ещё сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности».
В сентябре 1942 года советское правительство приняло постановление «Об организации работ по урану». Весной следующего года для производства первой советской бомбы была создана Лаборатория №2 АН СССР. Наконец, 11 февраля 1943 года Сталин подписал решение ГКО о программе работ по созданию атомной бомбы. Поначалу руководить важной задачей поручили заместителю председателя ГКО Вячеславу Молотову. Именно ему предстояло найти научного руководителя новой лаборатории.
Сам Молотов в записи от 9 июля 1971 года так вспоминает о своём решении: «У нас по этой теме работы велись с 1943 года. Мне было поручено за них отвечать, найти такого человека, который бы мог осуществить создание атомной бомбы. Чекисты дали мне список надёжных физиков, на которых можно было положиться, и я выбирал. Вызвал Капицу к себе, академика. Он сказал, что мы к этому не готовы и атомная бомба — оружие не этой войны, дело будущего. Спрашивали Иоффе — он тоже как-то неясно к этому отнёсся. Короче, был у меня самый молодой и никому ещё не известный Курчатов, ему не давали ходу. Я его вызвал, поговорили, он произвёл на меня хорошее впечатление. Но он сказал, что у него ещё много неясностей. Тогда я решил ему дать материалы нашей разведки — разведчики сделали очень важное дело. Курчатов несколько дней сидел в Кремле, у меня, над этими материалами».
Следующие пару недель Курчатов досконально изучил полученные разведкой данные и составил экспертное заключение: «Материалы имеют громадное, неоценимое значение для нашего государства и науки... Совокупность сведений указывает на техническую возможность решения всей проблемы урана в значительно более короткий срок, чем это думают наши учёные, не знакомые с ходом работ по этой проблеме за границей».
В середине марта Игорь Курчатов занял пост научного руководителя Лаборатории №2. В апреле 1946 года для нужд этой лаборатории было решено создать конструкторское бюро КБ-11. Сверхсекретный объект располагался на территории бывшего Саровского монастыря в нескольких десятках километров от Арзамаса.
- Игорь Курчатов (справа) с группой сотрудников Ленинградского физико-технического института
- РИА Новости
Специалисты КБ-11 должны были создать атомную бомбу, использующую в качестве рабочего вещества плутоний. При этом в процессе создания первого в СССР ядерного оружия отечественные учёные опирались на схемы плутониевой бомбы США, прошедшей успешные испытания в 1945 году. Однако поскольку производством плутония в Советском Союзе ещё не занимались, физики на первоначальном этапе использовали уран, добытый в чехословацких рудниках, а также на территориях Восточной Германии, Казахстана и Колымы.
Первая советская атомная бомба была названа РДС-1 («Реактивный двигатель специальный»). Загрузить в неё достаточное количество урана и запустить в реакторе цепную реакцию группе специалистов под руководством Курчатова удалось 10 июня 1948 года. Следующий шаг заключался в использовании плутония.
«Это и есть атомная молния»
В плутониевый «Толстяк», сброшенный на Нагасаки 9 августа 1945 года, американские учёные заложили 10 килограммов радиоактивного металла. Такое количество вещества СССР удалось накопить к июню 1949 года. Руководитель эксперимента Курчатов сообщил куратору атомного проекта Лаврентию Берии о готовности испытать РДС-1 29 августа.
В качестве полигона для испытаний выбрали часть казахстанской степи площадью около 20 километров. В её центральной части специалисты соорудили металлическую башню высотой почти 40 метров. Именно на ней установили РДС-1, масса которого составляла 4,7 тонны.
Советский физик Игорь Головин так описывает обстановку, царившую на полигоне за несколько минут до начала испытаний: «Всё хорошо. И вдруг при общем молчании за десять минут до «часа» раздаётся голос Берии: «А ничего у вас, Игорь Васильевич, не получится!» — «Что вы, Лаврентий Павлович! Обязательно получится!» — восклицает Курчатов и продолжает наблюдать, только шея его побагровела и лицо сделалось мрачно-сосредоточенным».
Крупному учёному в сфере атомного права Абраму Иойрышу состояние Курчатова кажется схожим с религиозным переживанием: «Курчатов бросился вон из каземата, взбежал на земляной вал и с криком «Она!» широко взмахнул руками, повторяя: «Она, она!» — и просветление разлилось по его лицу. Столб взрыва клубился и уходил в стратосферу. К командному пункту приближалась ударная волна, ясно видимая на траве. Курчатов бросился навстречу ей. За ним рванулся Флёров, схватил его за руку, насильно увлёк в каземат и закрыл дверь». Автор биографии Курчатова Пётр Асташенков наделяет своего героя следующими словами: «Это и есть атомная молния. Теперь она в наших руках...»
Сразу после взрыва металлическая башня разрушилась до основания, а на её месте осталась лишь воронка. Мощная ударная волна отбросила на пару десятков метров шоссейные мосты, а находившиеся рядом машины разлетелись по просторам почти на 70 метров от места взрыва.
- Ядерный гриб наземного взрыва РДС-1 29 августа 1949 года
- Архив РФЯЦ-ВНИИЭФ
Однажды после очередного испытания Курчатова спросили: «А вас не тревожит моральная сторона этого изобретения?»
«Вы задали закономерный вопрос, — ответил он. — Но мне кажется, он неправильно адресован. Его лучше адресовать не нам, а тем, кто развязал эти силы... Страшна не физика, а авантюристическая игра, не наука, а использование её подлецами... Когда наука совершает рывок и открывает возможность для действий, затрагивающих миллионы людей, возникает необходимость переосмыслить нормы морали, чтобы поставить эти действия под контроль. Но ничего похожего не произошло. Скорее наоборот. Вы вдумайтесь — речь Черчилля в Фултоне, военные базы, бомбардировщики вдоль наших границ. Намерения предельно ясны. Науку превратили в орудие шантажа и главный решающий фактор политики. Неужто вы полагаете, что их остановит мораль? А если дело обстоит так, а оно обстоит именно так, приходится разговаривать с ними на их языке. Да, я знаю: оружие, которое создали мы, является инструментом насилия, но нас вынудили его создать во избежание более отвратительного насилия!» — описывается ответ учёного в книге Абрама Иойрыша и физика-атомщика Игоря Морохова «А-бомба».
Всего было изготовлено пять бомб РДС-1. Все они хранились в закрытом городе Арзамас-16. Сейчас увидеть макет бомбы можно в музее ядерного оружия в Сарове (бывший Арзамас-16).