История создания и принцип действия атомной бомбы

Похороненное изобретение

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

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.

Немирный атом Игоря Курчатова (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Сегодня каждый школьник сможет ответить на вопрос о том, кто изобрёл атомную бомбу в Советском Союзе. А тогда, в начале 30-х годов прошлого столетия, этого не знал никто.

В 1932 году академик Игорь Васильевич Курчатов одним из первых в мире начинает изучение атомного ядра. Собрав вокруг себя единомышленников, Игорь Васильевич в 1937 году создаёт первый в Европе циклотрон. В этом же году он со своими единомышленниками создаёт и первые искусственные ядра.

В 1939 году И. В. Курчатов начинает изучение нового направления — ядерной физики. После нескольких лабораторных успехов в изучении этого явления учёный получает в своё распоряжение засекреченный исследовательский центр, который был назван «Лаборатория № 2». В наши дни этот засекреченный объект называется «Арзамас-16».

Целевым направлением этого центра было серьёзное исследование и создание ядерного оружия. Теперь становится очевидным, кто создал атомную бомбу в Советском Союзе. В его команде тогда было всего лишь десять человек.

Ядерная зима

1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
2. Ядерная осень — снижение температуры на 2-4 °C в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы. Про ядерную осень см. ниже.
3. Год без лета — интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и эпидемии следующей зимой, исторический пример — следующий, 1816 год, после извержения вулкана Тамбора..
4. Десятилетняя ядерная зима — падение температуры на всей Земле в течение 10 лет примерно на 15-20 °C. Этот сценарий подразумевается многими моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части Земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающие дороги.Вероятна гибель большей части населения Земли, однако 10-50 % (по разным оценкам) людей выживут и сохранят большинство технологий.В среднем, такой сценарий отбросит цивилизацию в развитии примерно на 20, максимум 50 лет. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета.Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на всё время прокорма всего выжившего человечества, а Финляндия и Норвегия, например, имеют стратегические запасы зерна для быстрого восстановления сельского хозяйства.
5. Новый ледниковый период. Является крайне маловероятным сценарием продолжения предыдущего, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начнут нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений супервулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба). При таком развитии событий, возврат к исходному состоянию может занять около ста лет.
6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем, но практически невероятном развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замёрзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только в океанах.

Принцип действия ядерного (атомного) оружия

Термоядерные (водородные) взрывные устройства

Так АН602 (царь-бомба) имела трёхступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени (расчётный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны) запускал термоядерную реакцию во второй ступени (вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн), а она, в свою очередь, инициировала ядерную «реакцию Джекила-Хайда» (деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза) в третьей ступени (ещё 50 мегатонн мощности), так что общая расчётная мощность АН602 составляла 101,5 мегатонны

Руководитель «сверхлаборатории»

В это время Роберту Оппенгеймеру было только тридцать восемь лет, но он уже опубликовал множество трудов по самым различным вопросам современной физики и, пожалуй, приложил больше усилий, чем кто-либо другой в США, для подготовки нового поколения ученых. Однако за ним не числилось ни одного подлинно выдающегося открытия, в отличие, например, от Энрико Ферми и многих других прославленных физиков, которым предстояло работать непосредственно под его началом. Поэтому, когда генерал Гровс сообщил о своем выборе, он, по его собственным словам, навлек на себя ожесточенные нападки:

Руководитель Манхэттенского проекта генерал Лесли Гровс

Wikipedia

Первые атомные бомбы в США

Чуть позже немцев занялись разработкой атомной бомбы в США и Великобритании. Все началось с письма Альберта Эйнштейна и его соавторов, физиков-эмигрантов, направленного ими в сентябре 1939 года президенту США Франклину Рузвельту.

В обращении подчеркивалось, что нацистская Германия близка к созданию атомной бомбы.

О работах над ядерным оружием (как союзников, так и противников) впервые Сталин узнал от разведчиков в 1943 году. Сразу же приняли решение о создании аналогичного проекта в СССР. Указания выдали не только ученым, но и разведке, для которой добыча любых сведений о ядерных секретах стала сверхзадачей.

Бесценная информация о разработках американских ученых, которую удалось получить советским разведчикам, существенно продвинула отечественный ядерный проект. Она помогла нашим ученым избежать малоэффективных путей поиска и значительно ускорить сроки реализации конечной цели.

Организация работы немецких ядерщиков в СССР

Вывезенные немецкие специалисты атомной отрасли были помещены в двух санаториях под Сухуми. В санатории «Синоп» (бывшее имение великого князя Александра Михайловича) был создан «Институт А», который возглавил фон Арденне. «Институтом Г», размещённым в санатории «Агудзеры» (бывший дворец миллионера Смецкого), руководил нобелевский лауреат Густав Герц, племянник великого учёного Генриха Герца. Оба института были подчинены вновь образованному 9-му Управлению НКВД СССР («Управление специальных институтов»).

Немцы были тщательно изолированы от внешнего мира, но для работы им были созданы все необходимые условия. Советское руководство высоко оценило их работу. Так, фон Арденне получил две Сталинские премии, Герц – одну, Николаус Риль, помимо Сталинской премии, стал кавалером Ордена Ленина и Героем Социалистического Труда. Ему единственному Хрущёв позволил потом выехать не в ГДР, а в ФРГ.

Создание атомной бомбы в России

Последствия бомбардировок и история жителей японских городов потрясли И. Сталина. Стало понятно, что создание собственного ядерного оружия – это вопрос национальной безопасности. 20 августа 1945 года в России начал свою работу комитет по атомной энергии, который возглавил Л. Берия.

Исследования по ядерной физике велись в СССР еще с 1918 года. В 1938 году при Академии наук была создана комиссия по атомному ядру. Но с началом войны были прекращены практически все работы в этом направлении.

В 1943 году советские разведчики передали из Англии закрытые научные труды по атомной энергии, из которых было видно, что создание атомной бомбы продвинулось далеко вперед. В это же время с помощью резидентов в США были внедрены надежные агенты в несколько центров американских ядерных исследований. Они передавали информацию по атомной бомбе советским ученым.

Техническое задание на разработку двух вариантов атомной бомбы составил их создатель и один из научных руководителей Ю. Харитон. 1 июня 1946 года задание было подписано. В соответствии с ним планировалось создание РДС («реактивного двигателя специального») с индексом 1 и 2:

1. РДС-1 – бомба с зарядом из плутония, который предполагалось подрывать путем сферического обжатия. Его устройство передала русская разведка.
2. РДС-2 – пушечная бомба с двумя частями уранового заряда, которые должны сближаться в стволе пушки до создания критической массы.

В истории знаменитого РДС самую распространенную расшифровку – «Россия делает сама» – придумал заместитель Ю. Харитона по научной работе К. Щeлкин. Эти слова очень точно передавали суть работ.

Информация о том, что СССР овладел секретами ядерного оружия, вызвало в США стремление к быстрейшему началу превентивной войны. В июле 1949 появился план «Троян», по которому боевые действия планировалось начать 1 января 1950 года. Затем дата нападения была перенесена на 1 января 1957 года с тем условием, чтобы в войну вступили все страны НАТО.

Сведения, поступившие по каналам разведки, ускорили работу советских ученых. По мнению западных специалистов, в России ядерное оружие могло быть создано не раньше 1954-1955 года. Однако испытание первой атомной бомбы произошло в СССР в конце августа 1949 года.

На полигоне в Семипалатинске 29 августа 1949 года было подорвано ядерное устройство РДС-1 – первая советская атомная бомба, которую изобрел коллектив ученых, возглавляемый И. Курчатовым и Ю. Харитоном. Этот взрыв имел мощность 22 Кт. Конструкция заряда принадлежала американскому «Толстяку», а электронная начинка была создана советскими учеными.

План «Троян», согласно которому американцы собирались сбросить атомные бомбы на 70 городов СССР, был сорван из-за вероятности ответного удара. Событие на Семипалатинском полигоне сообщило миру о том, что советская атомная бомба положила конец американской монополии на владение новым оружием. Это изобретение полностью разрушило милитаристский план США и НАТО и предупредило развитие Третьей мировой войны. Началась новая история – эпоха мира во всем мире, существующего под угрозой тотального уничтожения.

Предпосылки к созданию

Нужно сказать, что первый шаг в истории изобретения подобного оружия сделал французский химик А. Беккерель.

Антуан Беккерель

Именно он открыл радиоактивность урана. Впоследствии цепные реакции этого вещества легли в основу разработки оружия массового уничтожения. Соединенные Штаты первыми проявили самую большую заинтересованность в подобной бомбе. В начале войны в 1941 году правительством Соединенных Штатов выделялись огромные средства на подобные разработки и эксперименты. 16 июля 1945 года был произведен первый экспериментальный взрыв новейшего оружия, которым стала атомная бомба.

Об Атомном оружиии

Атомное оружие – самое мощное оружие на сегодняшний день, находящееся на вооружении пяти стран: России, США, Великобритании, Франции и Китая.
Существует также ряд государств, которые ведут более-менее успешные разработки атомного оружия, однако их исследования или не закончены, или
эти страны не обладают необходимыми средствами доставки оружия к цели. Индия, Пакистан, Северная Корея, Ирак, Иран имеют разработки ядерного оружия на разных уровнях, ФРГ, Израиль, ЮАР и Япония теоретически обладают необходимыми мощностями для создания ядерного оружия в сравнительно короткие сроки.

Взрыв в Нагасаки

Трудно переоценить роль ядерного оружия. С одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой – самый эффективный инструмент укрепления
мира и предотвращения военного конфликтами между державами, которые обладают этим оружием. С момента первого применения атомной бомбы в Хиросиме прошло 52 года. Мировое сообщество близко подошло к осознанию того, что ядерная война неминуемо приведет к глобальной экологической катастрофе, которая сделает дальнейшее существование человечества невозможным. В течение многих лет создавались правовые механизмы, призванные разрядить напряженность и ослабить противостояние между ядерными державами. Так например, было подписано множество договоров о сокращении ядерного потенциала держав, была подписана Конвенция о Нераспространении Ядерного Оружия, по которой страны-обладателя обязались не передавать технологии производства этого оружия другим странам, а страны, не имеющие ядерного оружия, обязались не предпринимать шагов для его разработки; наконец, совсем недавно сверхдержавы договорились о полном запрещении ядерных испытаний. Очевидно, что ядерное оружие является важнейшим инструментом, который стал регулирующим символом целой эпохи в истории
международных отношений и в истории человечества.

Первые испытания

На протяжении всей истории атомной бомбы наибольшую заинтересованность в ее создании проявляла Америка. В конце 1941 года руководство страны выделило на это направление огромное количество денег и ресурсов. Руководителем проекта был назначен Роберт Оппенгеймер, которого многие считают создателем атомной бомбы. По сути, он был первым, кто смог воплотить идею ученых в жизнь. В результате 16 июля 1945 года в пустыне штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомной бомбы. Тогда Америка решила, что для полного окончания войны ей необходимо разгромить Японию – союзника гитлеровской Германии. Пентагон быстро выбрал цели для первых ядерных атак, которые должны были стать яркой иллюстрацией мощности американского вооружения.

6 августа 1945 год атомная бомба США, цинично названная «Малышом», была сброшена на город Хиросима. Выстрел получился просто идеальным – бомба взорвалась на высоте 200 метров от земли, благодаря чему ее взрывная волна нанесла городу ужасающий ущерб. В районах, отдаленных от центра, были опрокинуты печи с углем, что привело к сильным пожарам.

Следом за яркой вспышкой последовала тепловая волна, которая за 4 секунды действия успела расплавить черепицу на крышах домов и испепелить телеграфные столбы. За тепловой волной последовала ударная. Ветер, пронесшийся по городу со скоростью порядка 800 км/ч, сносил все на своем пути. Из 76 000 зданий, расположенных в городе до взрыва, полностью разрушено было около 70 000. Спустя несколько минут после взрыва с неба пошел дождь, крупные капли которого имели черный цвет. Дождь выпал из-за образования в холодных слоях атмосферы огромного количества конденсата, состоящего из пара и пепла.

Люди, которые попали под действие огненного шара в радиусе 800 метров от точки взрыва, превратились в пыль. У тех, кто находился немного дальше от взрыва, обгорела кожа, остатки который сорвала ударная волна. Черный радиоактивный дождь оставлял на коже уцелевших неизлечимые ожоги. У тех, кто чудом сумел спастись, вскоре стали проявляться признаки лучевой болезни: тошнота, лихорадка и приступы слабости.

Спустя три дня после бомбардировки Хиросимы, Америка атаковала еще один японский город – Нагасаки. Второй взрыв имел такие же пагубные последствия, как и первый.

За считаные секунды, две атомные бомбы уничтожили сотни тысяч человек. Ударная волна практически стерла с лица земли Хиросиму. Более половины местных жителей (около 240 тысяч человек) погибло сразу же от полученных ранений. В городе Нагасаки, от взрыва погибло порядка 73 тысяч человек. Многие из тех, кто уцелел, подверглись сильнейшему облучению, которое вызывало бесплодие, лучевую болезнь и рак. В результате часть из уцелевших умерла в страшных муках. Использование атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки проиллюстрировало ужасную силу этого оружия.

Самая мощная бомба в мире

Самая мощная бомба за всю историю человечества принадлежит СССР. Она была настолько сокрушительной, что попала в книгу рекордов Гинесса.

Мы говорим о «Царь-бомбе», которую с бомбардировщика скинули на архипелаг Новая Земля в 1961 году.Бомба была настолько объемной, что не помещалась в «Ту-95», торчала из самолета, пришлось устанавливать специальные крепления.

Бомбардировщики могли пострадать, а поэтому заранее Царь-бомбе соорудили огромный парашют, который бы несколько замедлил её падение. Настолько, чтоб пилоты не получили вреда, а сумели отлететь на безопасное расстояние. В итоге бомбардировщик даже отбросило на тысячу метров, но контроль управления над ним вовремя восстановили.

Не трудно догадаться, что последствия были ужасающие. Взрыв был такой мощности, что пострадали здания, которые были в 55 километрах от места, куда сбросили Царь-бомбу. А в сотнях километров от эпицентра также были заметны повреждения. После взрыва радиосвязь перестала работать примерно на час.

Единственное, что можно отметить из «положительного», так это то, что огненный шар не долетел до земли, взорвавшись еще в воздухе. Именно поэтому эти земли не получили большой доли радиационного облучения.

Изначально эта бомба задумывалась гораздо мощнее. Но испытывать её посчитали делом слишком рискованным. Страшно представить, какой был бы итог.

Договор стран

Долгое время велись переговоры, которые окончились в 1963 году. Их итогом стал Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в трёх средах. Да-да, не в странах, а в средах. По этому договору было запрещено тестировать бомбы на поверхности земли, а также под водой и в космосе.

Как ни удивительно, но одним и самых ярых противников распространения ядерного оружия стал Сахаров – непосредственный создатель орудия массового поражения. В дальнейшем он получит Нобелевскую премию, а также некоторое прозвище: «Совесть человечества».

В данный момент ядерное оружие есть у следующих стран: США, Россия, Великобритания, Китай, Индия, Франция, Пакистан, Северная Корея. Предполагают наличие и в Пакистане. Но только пять из них согласились подписать Договор о нераспространении такого орудия. Мы говорим о США, России, Китае, Великобритании и Франции.

Ядерный клуб

Таким условным обозначением называли те страны, которые имели ядерные боеголовки и подобное вооружение. Как уже было сказано раньше, первой страной, которая имела атомную бомбу стали Соединенные Штаты Америки.

Первая атомная бомба СССР

В 1949 году к этому клубы присоединился и Советский Союз. Со временем европейские страны также разработали своим атомные бомбы, которые были созданы по чертежам и разработкам своих американских коллег. Так, например, Великобритания стала обладателем ядерных боеголовок в 1952 году, а Франция в 1960.

Не стояло на месте развитие подобного вооружения и у восточных стран и азиатских, например, таких как Пакистан, Индия и Китай. В 2006 году у КНДР появились также ядерные боеголовки.

Деление урана

1931 год был отмечен важным открытием. Во время бомбардировки бериллия альфа-частицами было обнаружено новое, весьма мощное излучение. Фредерик Жолио и Ирэн Жолио-Кюри пропустили это излучение через парафин и заметили, что на пути неизвестных лучей возникают протоны, то есть положительно заряженные частицы, входящие в состав атомного ядра.

Британский ученый Джеймс Чедвик, поддерживаемый Резерфордом, провел в лаборатории Кавендиша эксперимент, раскрывший истинную природу излучения бериллия: это оказался поток частиц, обладавших массой протона, но не имевших электрического заряда. Открытие нейтрона — так назвали новую элементарную частицу — завершило модель атома Резерфорда—Бора и привело к открытию новых путей исследования атомного ядра и осуществления реакций ядерного превращения. При наблюдении ядерной реакции урана обнаружилось, что его ядро после столкновения с нейтроном распадалось на два более легких ядра, которые соответствовали весьма далеким от урана химическим элементам.

Явление эмиссии нейтронов натолкнуло многих физиков на мысль, что если деление первого ядра, находящегося где-то в толще урана, может создать несколько нейтронов, каждый из которых вызовет деление другого ядра, то каждое из ядер, подвергнувшихся такому делению, также выделит нейтроны, и так далее. Возникает цепная реакция. Ядерная энергия предстала как источник энергии, несравненно превосходящий по запасам все другие известные к тому времени виды энергии. И эта энергия может быть использована в военных целях.

 Оппенгеймер сразу же попытался подсчитать критическую массу урана, необходимую для возникновения ядерной реакции. И в течение последующих двух лет преподавательской работы он не переставал думать об атомной проблеме

Оппенгеймер сразу же попытался подсчитать критическую массу урана, необходимую для возникновения ядерной реакции. И в течение последующих двух лет преподавательской работы он не переставал думать об атомной проблеме.

Надвигалась Вторая мировая война

Лео Сциллард, венгерский физик, эмигрировавший в США, уговорил Эйнштейна обратить внимание американского правительства на опасность, которая будет угрожать человечеству, если нацистам удастся изготовить ядерную бомбу. И 6 декабря 1941 года Белый дом принял решение ассигновать большие средства на разработку и изготовление ядерного оружия.

Осенью 1941-го лауреат Нобелевской премии Артур Комптон пригласил Оппенгеймера принять участие в работе специальной комиссии Национальной академии наук, которая в течение двух дней обсуждала проблемы использования атомной энергии в военных целях. И Оппенгеймер взял на себя руководство группой теоретической физики, которая упорно продолжала искать наилучшую модель ядерной бомбы.

Когда Соединенные Штаты вступили в войну, обстановка потребовала решительных действий. Перспектива создания атомной бомбы прояснялась с каждым днем, и та из воюющих сторон, которая первой стала бы обладательницей такой бомбы, могла быть уверена в своей полной победе.

 Оппенгеймер мечтал собрать всех специалистов в одной лаборатории, в одном центре, где специалисты всех отраслей работали бы над созданием атомной бомбы под единым руководством

В августе 1942 года в результате соглашения с английским правительством американской армии было официально поручено организовать совместную работу английских и американских ученых-атомщиков над использованием атомной энергии в военных целях, и все исследовательские группы стали работать по одному плану, получившему название «Манхэттенский проект».

Оппенгеймер мечтал собрать всех специалистов в одной лаборатории, в одном центре, где специалисты всех отраслей работали бы над созданием атомной бомбы под единым руководством.

Оппенгеймер убедил в этом Комптона и руководителей армии. А осенью 1942 года генерал Гровс, начальник Манхэттенского проекта, предложил ему лично возглавить эту единую лабораторию.