60 yıl önce - 29 Ağustos 1949'da - beyan edilen verimi 20 kt olan ilk Sovyet atom bombası RDS-1, Semipalatinsk test sahasında başarıyla test edildi. Bu olay sayesinde dünyada SSCB ile ABD arasında stratejik askeri paritenin kurulduğu iddia edildi. Ve Sovyetler Birliği için feci sonuçları olan varsayımsal bir savaş, soğuk kümelenme durumunda gerçekleşti.
Manhattan projesinin izinde
Sovyetler Birliği (aslında Almanya gibi) nükleer yarışta lider olmak için her türlü nedene sahipti. Bu, bilimin yeni hükümetin ideolojisinde oynadığı büyük rol nedeniyle olmadı. Ölümsüz emeğin "Materyalizm ve Ampiryo-Eleştiri" ilkelerini izleyen Komünist Parti önderliği, "fiziksel idealizm"in gelişmesini endişeyle izledi. 1930'larda Stalin, ağır elementlerin izotoplarındaki belirli bir zincirleme reaksiyonun yardımıyla muazzam enerjiyi serbest bırakmanın mümkün olduğunu iddia eden fizikçilere değil, bilimde materyalist ilkeleri savunanlara güvenmeye meyilliydi.
Doğru, Sovyet fizikçileri nükleer enerjinin askeri kullanımının olanakları hakkında ancak 1941'de konuşmaya başladılar. Savaştan önce Igor Vasilyevich Kurchatov'un (1903-1960) laboratuvarında uranyum fisyonunun zincir reaksiyonu sorunu üzerinde çalışan ve daha sonra Hava Kuvvetleri'nde teğmen olarak görev yapan Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), iki kez gönderildi. Stalin'e “büyük bir hata” ve “nükleer fizik araştırmalarında savaş öncesi pozisyonların gönüllü teslimi” için pişman olduğu mektuplar. Ama - boşuna.
Sadece Eylül 1942'de, istihbarat, Anglo-Amerikan Uranyum Komisyonu'nun faaliyetlerinden doğan Robert Oppenheimer (1904-1967) liderliğindeki Amerikan Manhattan Projesi'nin konuşlandırılmasından haberdar olduğunda, Stalin bir kararname imzaladı. uranyum üzerinde çalışma." … SSCB Bilimler Akademisi'ne "atomik enerjiyi uranyum fisyonuyla kullanmanın fizibilitesini incelemeye devam etmesini ve 1 Nisan 1943'e kadar Devlet Savunma Komitesine bir uranyum bombası veya uranyum yakıtı oluşturma olasılığı hakkında bir rapor sunmasını" emretti."
Nisan 1943'ün ortalarında Moskova'da, Pokrovsky-Streshnevo'da, ülkenin en büyük fizikçilerini içeren 2 No'lu Laboratuvar kuruldu. Kurchatov laboratuvara başkanlık etti ve "uranyum işinin" genel yönetimi başlangıçta Molotov'a atandı, ancak daha sonra Beria bu işlevde onun yerini aldı.
Sovyetler Birliği'nin kaynaklarının, savaştan çok fazla yüklenmeyen Devletlerin sahip olduğu yeteneklerle karşılaştırılamaz olması oldukça anlaşılabilir. Ancak, Los Alamos ve Moskova'da gerçekleştirilen kalkınma ölçeğindeki büyük boşluğun tek açıklaması bu değil. Manhattan projesinde ABD ve Avrupa'dan 12 Nobel ödülü sahibi, 15 bin bilim insanı, mühendis ve teknisyen, 45 bin işçi, 4 bin stenograf, daktilo ve sekreter, aşırı gizlilik rejimini sağlayan bin güvenlik görevlisi yer aldı. 2 No'lu Laboratuarda sadece yirmi beşi araştırma görevlisi olan 80 kişi var.
Savaşın sonunda, iş pratikte yerden kalkmadı: 2 No'lu Laboratuvar'da ve 1945'in başlarında açılan 3 ve 4 No'lu Laboratuvarlarda, çeşitli reaktörlerde plütonyum elde etmek için yöntemler aranıyordu. çalışma prensipleri. Yani, deneysel ve tasarım geliştirmeleriyle değil, bilimsel gelişmelerle uğraşıyorlardı.
Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan atom bombaları aslında SSCB hükümetinin gözlerini ülkenin üzerinde asılı duran tehdit düzeyine açtı. Ardından, Beria başkanlığında, acil durum yetkileri ve sınırsız fon alan özel bir komite oluşturuldu. Ağır ilerleyen araştırma çalışmalarının yerini, ileriye dönük enerjik ve yenilikçi bir sıçrama aldı. 1946'da Kurchatov laboratuvarında başlatılan uranyum-grafit reaktörü, uranyumu yavaş nötronlarla bombalayarak plütonyum-239 üretmeye başladı. Urallarda, özellikle Chelyabinsk-40'ta, silah sınıfı uranyum ve plütonyumun yanı sıra bir bomba oluşturmak için gerekli kimyasal bileşenlerin üretimi için birkaç işletme kuruldu.
Arzamas yakınlarındaki Sarov'da, KB-11 adı verilen 2 No'lu Laboratuar şubesi oluşturulmaya başlandı, bomba tasarımının geliştirilmesi ve 1948 baharından sonra test edilmesiyle görevlendirildi. Ve başlangıçta bir plütonyum bombası yapmak gerekliydi. Bu seçim, 2 No'lu Laboratuvarın, Alman fizikçi Claus Foocks (1911-1988) tarafından Sovyet istihbaratına teslim edilen Nagazaki'ye atılan Amerikan plütonyum bombası "Şişman Adam"ın ayrıntılı bir diyagramına sahip olması gerçeğiyle önceden belirlenmişti. komünist görüşlere bağlı olan gelişimi. Sovyet liderliği, ABD ile gergin ilişkiler karşısında acele ediyordu ve garantili bir olumlu sonuç almak istiyordu. Bu bağlamda, projenin bilimsel lideri Kurchatov'un başka seçeneği yoktu.
Uranyum mu Plütonyum mu?
Uranyum 235U izotopundaki bir nükleer zincir reaksiyonunun klasik şeması, 2 baz ile zamanın üstel bir fonksiyonudur. Atomlardan birinin çekirdeğiyle çarpışan bir nötron, onu iki parçaya böler. Bu iki nötron serbest bırakır. Onlar da zaten iki uranyum çekirdeğini böldüler. Bir sonraki aşamada, iki kat daha fazla fisyon meydana gelir - 4. Sonra - 8. Ve böylece, kademeli olarak, yine göreceli olarak konuşursak, tüm madde atomik kütleleri yaklaşık 95 / olan iki tip parçadan oluşmayacak. 140. Sonuç olarak, %90'ı uçan parçaların kinetik enerjisi tarafından sağlanan büyük bir termal enerji açığa çıkar (her parça 167 MeV'ye karşılık gelir).
Ancak reaksiyonun bu şekilde ilerlemesi için tek bir nötronun boşa gitmemesi gerekir. Küçük bir "yakıt" hacminde, çekirdeklerin fisyon sürecinde salınan nötronlar, uranyum çekirdekleriyle reaksiyona girmek için zamana sahip olmadan uçarlar. Bir reaksiyonun meydana gelme olasılığı, 235U ve 238U'dan oluşan "yakıt" içindeki 235U izotopunun konsantrasyonuna da bağlıdır. 238U, fisyon reaksiyonunda yer almayan hızlı nötronları emdiği için. Doğal uranyum %0,714 235U, zenginleştirilmiş, silah sınıfı içerir, en az %80 olmalıdır.
Benzer şekilde, kendine has özellikleri olsa da, reaksiyon plütonyum izotopu 239Pu'da ilerler
Teknik açıdan bakıldığında, bir uranyum bombası yaratmak, bir plütonyum bombasından daha kolaydı. Doğru, daha fazla uranyum gerekliydi: zincirleme reaksiyonun gerçekleştiği kritik uranyum-235 kütlesi 50 kg ve plütonyum-239 için 5,6 kg'dır. Aynı zamanda, bir reaktörde uranyum-238'i bombalayarak silah sınıfı plütonyum elde etmek, santrifüjlerde uranyum-235 izotopunu uranyum cevherinden ayırmaktan daha az zahmetli değildir. Bu görevlerin her ikisi de en az 200 ton uranyum cevheri gerektiriyordu. Ve çözümleri, Sovyet nükleer projesinin tüm maliyeti ile ilgili olarak hem finansal hem de üretim kaynaklarının maksimum yatırımını gerektiriyordu. İnsan kaynaklarına gelince, Sovyetler Birliği zamanla Amerika Birleşik Devletleri'ni birçok kez aştı: sonunda, bombanın yaratılmasına çoğu mahkum olan 700 bin kişi katıldı.
"Çocuk" mu, "Şişman Adam" mı?
Amerikalılar tarafından Hiroşima'ya atılan ve "Çocuk" olarak adlandırılan uranyum bombası, gerekli çapta delinmiş 75 milimetrelik bir uçaksavar silahından ödünç alınan bir namluda toplandı. Toplam kütlesi 25,6 kg olan, birbirine seri bağlanmış altı uranyum silindiri vardı. Merminin uzunluğu 16 cm, çapı 10 cm, namlunun sonunda bir hedef vardı - 38, 46 kg kütleli içi boş bir uranyum silindiri. Dış çapı ve uzunluğu 16 cm idi Bombanın gücünü arttırmak için hedef, zincir reaksiyonuna katılan uranyumun daha eksiksiz bir "yanmasını" mümkün kılan tungsten karbürden yapılmış bir nötron reflektörüne monte edildi.
Bombanın çapı 60 cm, uzunluğu iki metreden fazla ve 2300 kg ağırlığındaydı. Çalışması, uranyum silindirlerini iki metrelik bir namlu boyunca 300 m / s hızında süren bir toz yükünü ateşleyerek gerçekleştirildi. Aynı zamanda bor koruyucu kabuklar da imha edildi. "Yolun sonunda" mermi hedefe girdi, iki yarının toplamı kritik kütleyi aştı ve bir patlama meydana geldi.
1953'te Rosenberg eşlerinin davasında yargılanan atom bombasının çizimi, SSCB lehine atom casusluğu yapmakla suçlandı. İlginç bir şekilde, çizim gizliydi ve ne hakime ne de jüriye gösterilmedi. Çizim sadece 1966'da kaldırıldı. Fotoğraf: Adalet Bakanlığı. ABD Ofisi New York Güney Yargı Bölgesi Avukatı
"Malysh" in muharebe kullanımı ile görevlendirilen ordu, dikkatsizce yapılırsa herhangi bir darbenin sigortanın patlamasına yol açabileceğinden korkuyordu. Bu nedenle, barut bombaya ancak uçak havalandıktan sonra yüklendi.
Sovyet plütonyum bombasının cihazı, boyutları hariç, Tu-4 ağır bombardıman uçağının bomba bölmesine takılır ve belirli bir değerin atmosferik basıncına ulaşıldığında tetikleme ekipmanı, "doldurma" işlemini tam olarak tekrarladı. başka bir Amerikan bombası - "Şişman Adam".
İki parça yarı kritik kütleyi birbirine yaklaştıran top yöntemi, bu madde önemli ölçüde daha yüksek bir nötron arka planına sahip olduğundan, plütonyum için uygun değildir. Parçalar, patlatma iticisi ile ulaşılabilecek bir hızda bir araya getirildiğinde, güçlü bir ısıtma nedeniyle bir zincirleme reaksiyon başlamadan önce, plütonyumun erimesi ve buharlaşması gerçekleşmelidir. Bu da kaçınılmaz olarak yapının mekanik olarak tahrip olmasına ve reaksiyona girmemiş maddenin atmosfere salınmasına yol açmalıdır.
Bu nedenle, Sovyet bombasında, Amerikan bombasında olduğu gibi, bir plütonyum parçasının küresel bir şok dalgası ile dinamik olarak sıkıştırılması yöntemi kullanıldı. Dalga hızı, maddenin yoğunluğunun 2, 5 kat artması nedeniyle 5 km / s'ye ulaşır.
Bir patlama bombasının en zor kısmı, enerjiyi kesinlikle bir tavuk yumurtası büyüklüğündeki bir plütonyum parçasının merkezine yönlendiren ve onu simetrik olarak sıkıştıran bir futbol topunun geometrisine benzeyen bir patlayıcı mercek sistemi oluşturmaktır. yüzde birden az hata. Ayrıca, mum ilaveli bir TNT ve RDX alaşımından yapılmış bu tür her lensin iki tür fragmanı vardı - hızlı ve yavaş. 1946'da Manhattan Projesi'ndeki katılımcılardan birine bir Sovyet bombası yaratma umutları sorulduğunda, 10 yıldan daha erken görünmeyeceğini söyledi. Ve sadece Ruslar, ideal patlama simetrisi sorunu üzerinde uzun süre mücadele edecekleri için.
Sovyet "Şişman Adam"
Sovyet bombası RDS-1, 330 cm uzunluğa, 150 cm çapa ve 4.700 kg ağırlığa sahipti. Damla şeklindeki gövdenin içine, klasik X şeklinde bir sabitleyici ile eşmerkezli olarak iç içe geçmiş küreler yerleştirildi.
Tüm yapının merkezinde, içinde bir berilyum kabuğu ile korunan bir polonyum-210 nötron kaynağının bulunduğu bir berilyum topu olan bir "nötron sigortası" vardı. Şok dalgası sigortaya ulaştığında berilyum ve polonyum karıştı ve bir zincirleme reaksiyonu "ateşleyen" nötronlar plütonyuma salındı.
Ardından, yoğunluğu azaltılmış bir durumda iki adet 10 santimetrelik plütonyum-239 yarım küresi geldi. Bu, plütonyumun işlenmesini kolaylaştırdı ve gerekli nihai yoğunluk, patlamanın sonucuydu. Yarım küreler arasındaki 0.1 mm'lik mesafe, şok dalgasının nötron sigortasına erken girmesini önleyen bir altın tabakası ile dolduruldu.
Bir nötron reflektörünün işlevi, 7 cm kalınlığında ve 120 kg ağırlığında bir doğal uranyum tabakası tarafından gerçekleştirildi. Kısmen bir plütonyum parçasına döndürülen nötronların salınmasıyla birlikte bir fisyon reaksiyonu gerçekleşti. Uranyum-238, bombanın gücünün %20'sini verdi.
11,5 cm kalınlığında ve 120 kg ağırlığında alüminyumdan bir küre olan "itici" katmanın, patlama cephesinin arkasındaki basınçta keskin bir düşüşe yol açan Taylor dalgasını bastırması amaçlandı.
Yapı, sistemin merkezine odaklanmış karmaşık bir patlayıcı mercek sisteminden oluşan 47 cm kalınlığında ve 2500 kg ağırlığında bir patlayıcı kabuk ile çevriliydi. 12 mercek beşgen, 20'si altıgendi. Her mercek, farklı bir kimyasal formüle sahip, hızlı infilaklı ve yavaş patlayıcıların değişen bölümlerinden oluşuyordu.
Bombanın iki otonom patlama sistemi vardı - yere çarpmaktan ve atmosferik basınç önceden belirlenmiş bir değere ulaştığında (yüksek irtifa sigortası).
Beş adet RDS-1 bombası üretildi. Bunlardan ilki, Semipalatinsk yakınlarındaki bir çöp sahasında yer pozisyonunda havaya uçuruldu. Patlama gücü resmi olarak 20 kt olarak kaydedildi, ancak zamanla bunun çok yüksek bir tahmin olduğu ortaya çıktı. Gerçek - seviyenin yarısında. O zamana kadar, Amerikalıların zaten böyle 20 bombası vardı ve parite için herhangi bir iddia asılsızdı. Ama tekel bozuldu.
Bu bombalardan dördü daha havaya kaldırılmadı. Orijinal bir Sovyet geliştirmesi olan RDS-3 hizmete girdi. Bu bomba, daha küçük boyutları ve ağırlığı ile 41 kt'luk bir verime sahipti. Bu, özellikle, döteryum ve trityum füzyonunun termonükleer reaksiyonu ile plütonyumun fisyon reaksiyonunun arttırılması nedeniyle mümkün oldu.
