Prije 60 godina - 29. kolovoza 1949. - prva sovjetska atomska bomba RDS -1 s deklariranom izdašnošću od 20 kt uspješno je testirana na poligonu Semipalatinsk. Zahvaljujući ovom događaju u svijetu je navodno uspostavljen strateški vojni paritet između SSSR -a i Sjedinjenih Država. A hipotetički rat s katastrofalnim posljedicama za Sovjetski Savez ostvaren je u hladnom agregatnom stanju.
Tragom projekta Manhattan
Sovjetski Savez (kao i Njemačka) imao je sve razloge da postane lider u nuklearnoj utrci. To se nije dogodilo zbog velike uloge koju je znanost imala u ideologiji nove vlasti. Vodstvo Komunističke partije, slijedeći zapovijedi besmrtnog rada "Materijalizam i empirio-kritika", zabrinuto je promatralo procvat "fizičkog idealizma". Tridesetih godina prošlog stoljeća Staljin je bio sklon vjerovati ne onim fizičarima koji su tvrdili da je uz pomoć određene lančane reakcije u izotopima teških elemenata moguće osloboditi ogromnu energiju, već onima koji su branili materijalistička načela u znanosti.
Istina, sovjetski fizičari počeli su govoriti o mogućnostima vojne uporabe nuklearne energije tek 1941. godine. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), koji je prije rata u laboratoriju Igora Vasiljeviča Kurchatova (1903-1960) radio na problemu lančane reakcije cijepanja urana, a zatim je služio kao poručnik u zračnim snagama, dvaput je poslan pisma Staljinu u kojima je požalio zbog "velike pogreške" i "dobrovoljne predaje prijeratnih pozicija u istraživanju nuklearne fizike". Ali - uzalud.
Tek u rujnu 1942., kada je obavještajna služba postala svjesna raspoređivanja američkog projekta Manhattan, koji je vodio Robert Oppenheimer (1904.-1967.), A koji je izrastao iz aktivnosti anglo-američke komisije za uran, Staljin je potpisao dekret "O organizaciji rad na uranu. "… Naložila je Akademiji znanosti SSSR -a "da nastavi s radom na proučavanju izvedivosti uporabe atomske energije cijepanjem urana i da do 1. travnja 1943. dostavi Državnom odboru za obranu izvješće o mogućnosti stvaranja uranove bombe ili uranovog goriva."
Sredinom travnja 1943. u Moskvi, u Pokrovsky-Streshnevu, stvoren je laboratorij broj 2, koji je uključivao najveće fizičare u zemlji. Kurchatov je bio na čelu laboratorija, a opće rukovodstvo "uranskim radovima" u početku je bilo dodijeljeno Molotovu, no tada ga je Beria zamijenio na ovoj funkciji.
Sasvim je razumljivo da su resursi Sovjetskog Saveza bili neusporedivi sa sposobnostima koje države nisu previše opterećene ratom. Međutim, ovo teško da je jedino objašnjenje za veliki jaz u razmjerima razvoja koji je proveden u Los Alamosu i Moskvi. U projektu Manhattan sudjelovalo je 12 nobelovaca iz SAD -a i Europe, 15 tisuća znanstvenika, inženjera i tehničara, 45 tisuća radnika, 4 tisuće stenografa, daktilografa i tajnika, tisuću djelatnika osiguranja koji su osiguravali režim iznimne tajnosti. U Laboratoriju broj 2 ima 80 ljudi, od kojih je samo dvadeset pet istraživača.
Do kraja rata rad praktički nije uspio: u Laboratoriju br. 2, kao i u laboratorijima br. 3 i br. 4 otvorenim početkom 1945. godine tražile su se metode za dobivanje plutonija u reaktorima raznih vrsta. principi rada. Odnosno, bavili su se znanstvenim, a ne eksperimentalnim i dizajnerskim razvojem.
Atomski bombaški napadi na Hiroshimu i Nagasaki zapravo su otvorili oči vladi SSSR -a na razinu prijetnje koja visi nad zemljom. A onda je stvoren poseban odbor na čelu s Beriom koji je dobio ovlasti za hitne slučajeve i neograničena sredstva. Tromi istraživački rad zamijenjen je energičnim inovativnim skokom naprijed. 1946. urano-grafitni reaktor pokrenut u laboratoriju Kurchatov počeo je proizvoditi plutonij-239 bombardiranjem urana sporim neutronima. Na Uralu, osobito u Čeljabinsku-40, stvoreno je nekoliko poduzeća za proizvodnju urana i plutonija oružja, kao i kemijskih komponenti potrebnih za stvaranje bombe.
U Sarovu, blizu Arzamasa, počeo se stvarati ogranak Laboratorija broj 2, nazvan KB-11, povjeren mu je razvoj dizajna bombe i njeno ispitivanje najkasnije u proljeće 1948. godine. A u početku je bilo potrebno napraviti plutonijevu bombu. Ovaj je izbor bio predodređen činjenicom da je Laboratorij broj 2 imao detaljan dijagram američke plutonijeve bombe "Debeli čovjek" bačene na Nagasaki, koju je sovjetskim obavještajcima predao njemački fizičar Claus Foocks (1911.-1988.) Koji je sudjelovao u svoj razvoj, koji se držao komunističkih stavova. Sovjetsko je vodstvo žurilo usred napetih odnosa sa Sjedinjenim Državama i željelo je zajamčeno postići pozitivan rezultat. S tim u vezi, znanstveni voditelj projekta Kurchatov nije imao izbora.
Uran ili Plutonij?
Klasična shema nuklearne lančane reakcije u izotopu urana 235U eksponencijalna je funkcija vremena s bazom 2. Neutron, koji se sudari s jezgrom jednog od atoma, dijeli ga na dva fragmenta. Time se oslobađaju dva neutrona. Oni su pak već rascijepili dvije jezgre urana. U sljedećoj fazi dolazi do dvostruko više fisija - 4. Zatim - 8. I tako postupno, sve dok se, opet, relativno govoreći, sva materija neće sastojati od ulomaka dva tipa, čije su atomske mase približno 95/ 140. Kao rezultat toga oslobađa se ogromna toplinska energija, od koje 90% osigurava kinetička energija letećih fragmenata (svaki fragment čini 167 MeV).
No, da bi reakcija tekla na ovaj način, potrebno je da se ne potroši niti jedan neutron. U malom volumenu "goriva" neutroni oslobođeni u procesu fisije jezgri izlijeću iz nje, a da nemaju vremena reagirati s jezgrama urana. Vjerojatnost pojave reakcije ovisi i o koncentraciji izotopa 235U u "gorivu", koje se sastoji od 235U i 238U. Budući da 238U apsorbira brze neutrone koji ne sudjeluju u reakciji fisije. Prirodni uran sadrži 0,714% 235U, obogaćeno, oružja, mora biti najmanje 80%.
Slično, iako sa svojim specifičnostima, reakcija se odvija u izotopu plutonija 239Pu
S tehničkog stajališta bilo je lakše stvoriti bombu od urana od plutonija. Istina, bio je potreban red veličine urana više: kritična masa urana-235, u kojem se odvija lančana reakcija, je 50 kg, a za plutonij-239 5,6 kg. Istodobno, dobivanje plutonija oružja bombardiranjem urana-238 u reaktoru nije ništa manje naporno od odvajanja izotopa urana-235 od rude urana u centrifugama. Za oba ova zadatka bilo je potrebno najmanje 200 tona uranove rude. A njihovo je rješenje zahtijevalo maksimalno ulaganje i financijskih i proizvodnih resursa u odnosu na cijelu cijenu sovjetskog nuklearnog projekta. Što se tiče ljudskih resursa, Sovjetski Savez je s vremenom višestruko nadmašio Sjedinjene Američke Države: na kraju je 700 tisuća ljudi, uglavnom zatvorenika, bilo uključeno u stvaranje bombe.
"Kid" ili "Debeli čovjek"?
Uranijumska bomba koju su Amerikanci bacili na Hirošimu i nazvana "Kid" sakupljena je u cijevi posuđenoj od 75-milimetarskog protuzrakoplovnog topa izbušenog do potrebnog promjera. Položeno je šest uranijevih cilindara međusobno povezanih, ukupne mase 25,6 kg. Duljina projektila bila je 16 cm, promjer 10 cm. Na kraju cijevi nalazila se meta - šuplji cilindar urana mase 38,46 kg. Njegov vanjski promjer i duljina bili su 16 cm. Kako bi se povećala snaga bombe, cilj je postavljen u reflektor neutrona izrađen od volframovog karbida, što je omogućilo potpunije "izgaranje" urana koji sudjeluje u lančanoj reakciji.
Bomba je imala promjer 60 cm, duljinu veću od dva metra i težinu od 2300 kg. Njegov rad izveden je paljenjem praškastog naboja, koji je cilindre urana vozio duž dvometarske cijevi brzinom od 300 m / s. Istodobno su uništene i zaštitne ljuske bora. Na "kraju puta" projektil je ušao u metu, zbroj dviju polovica premašio je kritičnu masu i došlo je do eksplozije.
Crtež atomske bombe, koji se pojavio 1953. godine na suđenju u slučaju supružnika Rosenberg, optuženih za atomsku špijunažu u korist SSSR -a. Zanimljivo je da je crtež bio tajan i nije prikazan ni sucu ni poroti. S crteža je skinuta oznaka tajnosti tek 1966. godine. Foto: Ministarstvo pravosuđa. Ured SAD -a Odvjetnik Južnog pravosudnog okruga New York
Vojska, kojoj je povjerena borbena upotreba "Malysha", bojala se da bi, ako se s njom neoprezno rukuje, svaki udarac mogao dovesti do detonacije osigurača. Stoga je barut napunjen u bombu tek nakon polijetanja aviona.
Uređaj sovjetske plutonijeve bombe, s izuzetkom njezinih dimenzija, ugrađen u bombeni prostor teškog bombardera Tu-4, te oprema za okidanje kada je dosegnut atmosferski tlak određene vrijednosti, točno je ponavljao "punjenje" još jedna američka bomba - "Debeli čovjek".
Topovska metoda približavanja dva komada polukritične mase jedna drugoj nije prikladna za plutonij, budući da ta tvar ima znatno veću pozadinu neutrona. A kad se komadići spoje brzinom koja se može postići guračem za pjeskarenje, prije početka lančane reakcije zbog jakog zagrijavanja trebalo bi doći do taljenja i isparavanja plutonija. A to bi neizbježno trebalo dovesti do mehaničkog uništenja strukture i oslobađanja nereagirane tvari u atmosferu.
Stoga se u sovjetskoj bombi, kao i u američkoj, koristila metoda dinamičke kompresije komada plutonija sfernim udarnim valom. Brzina valova doseže 5 km / s, zbog čega se gustoća tvari povećava za 2,5 puta.
Najteži dio implozijske bombe je stvaranje sustava eksplozivnih leća, vizualno nalik geometriji nogometne loptice, koja usmjerava energiju strogo u središte komada plutonija, veličine kokošjeg jajeta, i simetrično ga istiskuje pogreška manja od jedan posto. Štoviše, svaka takva leća, izrađena od legure TNT -a i RDX -a s dodatkom voska, imala je dvije vrste fragmenata - brze i spore. Kad su 1946. jednog od sudionika projekta Manhattan pitali o izgledima za stvaranje sovjetske bombe, odgovorio je da će se to pojaviti najranije 10 godina kasnije. I samo zato što će se Rusi dugo boriti oko problema idealne simetrije implozije.
Sovjetski "Debeli čovjek"
Sovjetska bomba RDS-1 imala je duljinu 330 cm, promjer 150 cm i težinu 4700 kg. Koncentrično ugniježđene kugle smještene su unutar tijela u obliku kapljice s klasičnim stabilizatorom u obliku slova X.
U središtu cijele konstrukcije bio je "neutronski osigurač", koji je bio berilijeva kugla, unutar koje se nalazio izvor neutrona polonij-210 zaštićen ljuskom od berilija. Kad je udarni val dosegao osigurač, pomiješani su berilij i polonij, a neutroni koji su "zapalili" lančanu reakciju otpušteni su u plutonij.
Zatim su došle dvije hemisfere od 10 centimetara plutonija-239 u stanju smanjene gustoće. To je olakšalo obradu plutonija, a potrebna konačna gustoća bila je rezultat implozije. Razmak od 0,1 mm između hemisfera ispunjen je slojem zlata, što je spriječilo prerano prodiranje udarnog vala u neutronski osigurač.
Funkciju neutronskog reflektora obavljao je sloj prirodnog urana debljine 7 cm i težine 120 kg. U njemu se dogodila reakcija fisije s oslobađanjem neutrona, koji su djelomično vraćeni u komad plutonija. Uran-238 davao je 20% snage bombe.
Sloj "potiskivač", koji je kugla od aluminija debljine 11,5 cm i težine 120 kg, namjeravao je prigušiti Taylorov val, što dovodi do naglog pada tlaka iza fronte detonacije.
Konstrukcija je bila okružena eksplozivnom školjkom debljine 47 cm i teškom 2500 kg, koja se sastojala od složenog sustava eksplozivnih leća usmjerenih prema središtu sustava. 12 leća bilo je peterokutno, 20 je bilo šesterokutno. Svaka leća sastojala se od naizmjeničnih dijelova brzo detonirajućih i sporih eksploziva, koji su imali drugačiju kemijsku formulu.
Bomba je imala dva autonomna sustava detonacije - od udara u tlo i kada je atmosferski tlak dosegao unaprijed određenu vrijednost (osigurač na velikoj nadmorskoj visini).
Proizvedeno je pet bombi RDS-1. Prvi od njih dignut je u zrak na odlagalištu u blizini Semipalatinska. Snaga eksplozije službeno je zabilježena na 20 kt, no s vremenom se pokazalo da je to previsoka procjena. Stvarno - na pola razine. Do tada su Amerikanci već imali 20 takvih bombi, a bilo kakve tvrdnje o paritetu bile su neutemeljene. No monopol je slomljen.
Još četiri ove bombe nikada nisu podignute u zrak. RDS-3, izvorni sovjetski razvoj, pušten je u promet. Ova bomba, sa svojim manjim dimenzijama i težinom, imala je izdašnost od 41 kt. To je postalo moguće osobito zbog pojačanja reakcije fisije plutonija termonuklearnom reakcijom fuzije deuterija i tricija.
