60 سال پیش - در 29 آگوست 1949 - اولین بمب اتمی شوروی RDS -1 با بازده اعلام شده 20 کیلو تن در محل آزمایش سمیپالاتینسک با موفقیت آزمایش شد. ظاهراً به لطف این رویداد ، برابری نظامی استراتژیک بین اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده در جهان برقرار شد. و یک جنگ فرضی با پیامدهای فاجعه بار برای اتحاد جماهیر شوروی در حالت تجمع سرد آن محقق شد.
در ردیف پروژه منهتن
اتحاد جماهیر شوروی (مانند آلمان) از هر دلیلی برای پیشرو شدن در رقابت هسته ای برخوردار بود. این امر به دلیل نقش بزرگی که علم در ایدئولوژی دولت جدید داشت ، رخ نداد. رهبری حزب کمونیست ، با پیروی از دستورات کار جاودانه "ماتریالیسم و تجربیات انتقادی" ، با نگرانی شاهد شکوفایی "آرمان گرایی فیزیکی" بود. در دهه 1930 ، استالین تمایل داشت نه به آن فیزیکدانانی که معتقد بودند با کمک یک واکنش زنجیره ای خاص در ایزوتوپهای عناصر سنگین می توان انرژی عظیمی آزاد کرد ، بلکه به کسانی که از اصول مادی در علم دفاع می کردند ، اعتماد کرد.
درست است ، فیزیکدانان اتحاد جماهیر شوروی در مورد امکانات استفاده نظامی از انرژی هسته ای فقط در سال 1941 صحبت کردند. گئورگی نیکولاویچ فلروف (1913-1990) ، که قبل از جنگ در آزمایشگاه ایگور واسیلیویچ کورچاتف (1903-1960) روی مشکل واکنش زنجیره ای شکافت اورانیوم کار می کرد ، و سپس به عنوان ستوان در نیروی هوایی خدمت کرد ، دو بار اعزام شد. نامه هایی به استالین که در آن از "اشتباه بزرگ" و "تسلیم داوطلبانه مواضع پیش از جنگ در تحقیقات فیزیک هسته ای" پشیمان شد. اما بیهوده.
فقط در سپتامبر 1942 ، هنگامی که اطلاعات از استقرار پروژه منهتن آمریکایی به رهبری رابرت اوپنهایمر (1967-1904) مطلع شد ، که از فعالیتهای کمیسیون اورانیوم انگلیسی-آمریکایی ناشی شد ، استالین فرمان "در مورد سازمان" را امضا کرد. کار روی اورانیوم. "… به آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی دستور داد "کار خود را در زمینه امکان سنجی استفاده از انرژی اتمی با شکافتن اورانیوم از سر بگیرد و تا 1 آوریل 1943 گزارشی در مورد امکان ایجاد بمب اورانیوم یا سوخت اورانیوم به کمیته دفاع دولتی ارائه دهد.."
در اواسط آوریل 1943 در مسکو ، در Pokrovsky-Streshnevo ، آزمایشگاه شماره 2 ایجاد شد که شامل بزرگترین فیزیکدانان کشور بود. کورچاتوف ریاست آزمایشگاه را بر عهده داشت و مدیریت کلی "کار اورانیوم" در ابتدا به مولوتف واگذار شد ، اما سپس بریا جایگزین وی در این وظیفه شد.
این کاملاً قابل درک است که منابع اتحاد جماهیر شوروی با قابلیت هایی که دولتها چندان بر جنگ تحمل نمی کردند قابل مقایسه نبود. با این حال ، این تنها توضیحی برای شکاف بزرگ در مقیاس توسعه انجام شده در لوس آلاموس و مسکو نیست. 12 برنده جایزه نوبل از ایالات متحده و اروپا ، 15 هزار دانشمند ، مهندس و تکنسین ، 45 هزار کارگر ، 4 هزار ناشر ، تایپیست و منشی ، یک هزار پرسنل امنیتی که رژیم محرمانه بودن را تضمین می کردند در پروژه منهتن شرکت کردند. 80 نفر در آزمایشگاه شماره 2 وجود دارد که از این تعداد تنها بیست و پنج نفر کارمند تحقیق بودند.
در پایان جنگ ، عملاً کار از بین نرفت: در آزمایشگاه شماره 2 ، و همچنین آزمایشگاه های شماره 3 و شماره 4 که در اوایل 1945 افتتاح شد ، روشهایی برای به دست آوردن پلوتونیوم در راکتورهای مختلف جستجو می شد. اصول عملکرد. یعنی آنها درگیر پیشرفتهای علمی و نه تجربی و طراحی بودند.
بمباران اتمی هیروشیما و ناکازاکی در واقع چشمان دولت اتحاد جماهیر شوروی را در سطح تهدیدی که بر سر کشور آویزان بود باز کرد. و سپس یک کمیته ویژه به ریاست بریا ایجاد شد که قدرت اضطراری و بودجه نامحدود دریافت کرد. کار تحقیقاتی تنبل با یک جهش خلاقانه و رو به جلو جایگزین شده است. در سال 1946 ، راکتور اورانیوم-گرافیتی که در آزمایشگاه کورچاتوف راه اندازی شد ، با بمباران اورانیوم با نوترونهای کند ، تولید پلوتونیوم 239 را آغاز کرد. در اورال ، به ویژه در Chelyabinsk-40 ، چندین شرکت برای تولید اورانیوم و پلوتونیوم درجه سلاح و همچنین اجزای شیمیایی لازم برای ایجاد بمب ایجاد شد.
در ساروف ، در نزدیکی آرزاماس ، شاخه ای از آزمایشگاه شماره 2 ایجاد شد ، به نام KB-11 ، او طراحی طرح بمب و آزمایش آن را حداکثر تا بهار 1948 به او واگذار کرد. و در ابتدا لازم بود یک بمب پلوتونیوم بسازیم. این انتخاب با این واقعیت از پیش تعیین شد که آزمایشگاه شماره 2 دارای یک نمودار دقیق از بمب پلوتونیوم آمریکایی "مرد چاق" بود که بر روی ناگازاکی انداخته شد ، که توسط فیزیکدان آلمانی کلاوس فوکس (1911-1988) که در آن شرکت کرده بود به اطلاعات شوروی واگذار شد. توسعه آن ، که به دیدگاه های کمونیستی پایبند بود. رهبری اتحاد جماهیر شوروی در مواجهه با روابط پرتنش با ایالات متحده عجله داشت و می خواست نتیجه مثبت تضمینی را بدست آورد. در همین رابطه ، رهبر علمی پروژه ، کورچاتوف ، چاره ای نداشت.
اورانیوم یا پلوتونیوم؟
طرح کلاسیک واکنش زنجیره ای هسته ای در ایزوتوپ اورانیوم 235U یک تابع نمایی زمان با پایه 2 است. یک نوترون در برخورد با هسته یکی از اتم ها ، آن را به دو قسمت تقسیم می کند. این امر دو نوترون آزاد می کند. آنها به نوبه خود دو هسته اورانیوم را از هم جدا کردند. در مرحله بعد ، دو برابر بیشتر شکافتها رخ می دهد - 4 سپس - 8 و به همین ترتیب ، به تدریج ، تا زمانی که دوباره ، به طور نسبی ، همه ماده از قطعاتی از دو نوع تشکیل نخواهد شد که جرم اتمی آنها تقریبا 95/ 140 در نتیجه ، انرژی حرارتی عظیمی آزاد می شود که 90 درصد آن را انرژی جنبشی قطعات پرواز تأمین می کند (هر قطعه 167 مگاوات ولت).
اما برای ادامه واکنش به این طریق ، لازم است حتی یک نوترون نیز هدر نرود. در حجم کمی از "سوخت" ، نوترونهای آزاد شده در فرایند شکافت هسته ها از آن خارج می شوند ، بدون اینکه وقت لازم برای واکنش با هسته های اورانیوم را داشته باشند. احتمال وقوع واکنش نیز بستگی به غلظت ایزوتوپ 235U در "سوخت" دارد که از 235U و 238U تشکیل شده است. از آنجا که 238U نوترونهای سریع را جذب می کند که در واکنش شکافت شرکت نمی کنند. اورانیوم طبیعی حاوی 0.714 23 235U ، غنی شده ، درجه سلاح است ، باید حداقل 80 باشد.
به طور مشابه ، هر چند با ویژگی های خاص خود ، واکنش در ایزوتوپ پلوتونیوم 239Pu ادامه می یابد
از نظر فنی ، ایجاد بمب اورانیوم آسان تر از بمب پلوتونیوم بود. درست است ، مقدار اورانیوم بیشتری نیاز داشت: جرم بحرانی اورانیوم 235 ، که واکنش زنجیره ای در آن رخ می دهد ، 50 کیلوگرم است و برای پلوتونیوم 239 ، 5.6 کیلوگرم است. در عین حال ، به دست آوردن پلوتونیوم درجه سلاح با بمباران اورانیوم 238 در یک راکتور از جداسازی ایزوتوپ اورانیوم 235 از سنگ معدن اورانیوم در سانتریفیوژها کار سختی نیست. هر دوی این کارها به حداقل 200 تن سنگ معدن اورانیوم نیاز داشتند. و حل آنها مستلزم حداکثر سرمایه گذاری منابع مالی و تولیدی نسبت به کل هزینه پروژه هسته ای شوروی بود. در مورد منابع انسانی ، اتحاد جماهیر شوروی با گذشت زمان چندین برابر ایالات متحده پیشی گرفت: در نهایت ، 700 هزار نفر ، عمدتا زندانی ، در ایجاد بمب مشارکت داشتند.
"بچه" یا "مرد چاق"؟
بمب اورانیوم که آمریکایی ها بر روی هیروشیما انداخته بودند و "بچه" نامیده می شد ، در یک بشکه وام گرفته شده از تفنگ ضدهوایی 75 میلی متری حفر شده به قطر مورد نیاز جمع آوری شد. شش سیلندر اورانیوم به صورت سری به هم وصل شده بودند که وزن کلی آنها 6/25 کیلوگرم بود.طول پرتابه 16 سانتی متر ، قطر 10 سانتی متر بود. در انتهای بشکه یک هدف وجود داشت - یک استوانه اورانیوم توخالی با جرم 38 ، 46 کیلوگرم. قطر و طول خارجی آن 16 سانتی متر بود.برای افزایش قدرت بمب ، هدف در بازتابنده نوترونی ساخته شده از کاربید تنگستن نصب شده بود که این امر امکان دستیابی به "احتراق" کامل تری از اورانیوم شرکت کننده در واکنش زنجیره ای را فراهم کرد.
این بمب دارای قطر 60 سانتی متر ، طول بیش از دو متر و وزن 2300 کیلوگرم بود. عملیات آن با اشتعال بار پودری انجام شد که سیلندرهای اورانیوم را با سرعت 300 متر بر ثانیه در امتداد بشکه دو متری حرکت می داد. در همان زمان ، پوسته های محافظ بور منهدم شد. در "انتهای مسیر" پرتابه وارد هدف شد ، مجموع دو نیمه از جرم بحرانی فراتر رفت و انفجاری رخ داد.
طراحی بمب اتمی ، که در سال 1953 در دادگاه پرونده همسر روزنبرگ ظاهر شد ، متهم به جاسوسی اتمی به نفع اتحاد جماهیر شوروی بود. جالب اینکه نقاشی محرمانه بود و نه به داور و نه به هیئت منصفه نشان داده نشد. این طرح فقط در سال 1966 از طبقه بندی خارج شد. عکس: وزارت دادگستری دفتر ایالات متحده وکیل دادگستری منطقه جنوبی نیویورک
ارتش ، که به کارگیری رزمی "ملیش" واگذار شده بود ، بیم آن را داشت که اگر با بی دقتی برخورد شود ، هرگونه ضربه ای می تواند منجر به انفجار فیوز شود. بنابراین ، باروت تنها پس از بلند شدن هواپیما در بمب بارگیری شد.
دستگاه بمب پلوتونیوم اتحاد جماهیر شوروی ، به استثنای ابعاد آن ، بر روی محفظه بمب بمب افکن سنگین Tu-4 نصب شده بود و تجهیزات محرک هنگامی که فشار اتمسفر مقدار معینی به دست آمد ، دقیقاً "پر شدن" بمب دیگر آمریکایی - "مرد چاق".
روش توپ برای نزدیک کردن دو قطعه از جرم نیمه بحرانی به یکدیگر برای پلوتونیوم مناسب نیست ، زیرا این ماده دارای پس زمینه نوترونی به میزان قابل توجهی است. و هنگامی که قطعات با سرعت قابل دستیابی با فشار دهنده انفجار کنار هم قرار می گیرند ، قبل از شروع واکنش زنجیره ای در اثر حرارت شدید ، باید ذوب و تبخیر پلوتونیوم رخ دهد. و این ناگزیر باید منجر به تخریب مکانیکی ساختار و انتشار ماده ای واکنش ناپذیر به جو شود.
بنابراین ، در بمب شوروی ، مانند بمب آمریکایی ، از روش فشرده سازی پویا یک قطعه پلوتونیوم توسط موج ضربه ای کروی استفاده شد. سرعت موج به 5 کیلومتر بر ثانیه می رسد ، به همین دلیل چگالی ماده 2 ، 5 برابر افزایش می یابد.
سخت ترین قسمت بمب انفجاری ایجاد یک سیستم عدسی های انفجاری است که از نظر بصری شبیه به هندسه یک توپ فوتبال است که انرژی را به شدت به مرکز یک قطعه پلوتونیوم ، به اندازه یک تخم مرغ هدایت می کند و به طور متقارن با یک فشرده می کند. خطا کمتر از یک درصد علاوه بر این ، هر نوع لنز ، ساخته شده از آلیاژ TNT و RDX با افزودن موم ، دارای دو نوع قطعه بود - سریع و آهسته. هنگامی که در سال 1946 از یکی از شرکت کنندگان در پروژه منهتن در مورد چشم انداز ایجاد بمب شوروی س wasال شد ، او پاسخ داد که این بمب حداکثر 10 سال بعد ظاهر می شود. و تنها به این دلیل که روس ها برای مدت طولانی بر سر مشکل تقارن ایده آل انفجار مبارزه خواهند کرد.
"مرد چاق" شوروی
بمب شوروی RDS-1 دارای طول 330 سانتی متر ، قطر 150 سانتی متر و وزن 4700 کیلوگرم بود. کره های تو در تو متمرکز در داخل بدنه قطره ای با یک تثبیت کننده کلاسیک به شکل X قرار داده شد.
در مرکز کل ساختار یک "فیوز نوترونی" وجود داشت ، که یک توپ بریلیوم بود ، در داخل آن یک منبع نوترونی پولونیوم -210 وجود داشت که توسط یک پوسته بریلیوم محافظت شده بود. هنگامی که موج ضربه به فیوز رسید ، بریلیوم و پولونیوم با هم مخلوط شدند و نوترون هایی که یک واکنش زنجیره ای را "شعله ور" می کردند ، به پلوتونیوم آزاد می شد.
بعد دو نیمکره 10 سانتی متری پلوتونیوم -239 در وضعیتی با چگالی کاهش یافت. این امر باعث سهولت پردازش پلوتونیوم شد و چگالی نهایی مورد نیاز نتیجه انفجار بود. فاصله 0.1 میلی متر بین نیمکره ها با یک لایه طلا پر شده بود که مانع از نفوذ زودهنگام موج ضربه ای به فیوز نوترونی می شد.
عملکرد بازتابنده نوترونی توسط لایه ای از اورانیوم طبیعی به ضخامت 7 سانتی متر و وزن 120 کیلوگرم انجام شد. یک واکنش شکافت در آن با انتشار نوترون ها انجام شد ، که تا حدی به یک قطعه پلوتونیوم بازگردانده شد. اورانیوم 238 20 درصد از قدرت بمب را در اختیار می گذارد.
لایه "هل" ، که یک کره از آلومینیوم به ضخامت 11.5 سانتی متر و وزن 120 کیلوگرم است ، برای کاهش موج تیلور ، که منجر به افت شدید فشار در پشت جبهه انفجار می شود ، در نظر گرفته شده بود.
این سازه توسط یک پوسته انفجاری به ضخامت 47 سانتی متر و وزن 2500 کیلوگرم احاطه شده بود که شامل یک سیستم پیچیده از عدسی های انفجاری بود که به مرکز سیستم متمرکز شده بود. 12 عدسی پنج ضلعی ، 20 عدد شش ضلعی بود. هر عدسی از قسمتهای متناوب مواد منفجره سریع منفجر کننده و آهسته تشکیل شده بود که دارای فرمول شیمیایی متفاوتی بودند.
این بمب دارای دو سیستم انفجار خودکار بود - از برخورد با زمین و هنگامی که فشار اتمسفر به مقدار از پیش تعیین شده (فیوز در ارتفاع بالا) رسید.
پنج بمب RDS-1 ساخته شد. اولین آنها در محل دفن زباله در نزدیکی سمیپالاتینسک در موقعیت زمین منفجر شد. قدرت انفجار به طور رسمی در 20 کیلو تن ثبت شد ، اما با گذشت زمان معلوم شد که این تخمین خیلی زیاد است. واقعی - در نصف سطح. در آن زمان ، آمریکایی ها 20 بمب از این دست داشتند و هرگونه ادعای برابری بی اساس بود. اما انحصار شکسته شد.
چهار بمب دیگر هرگز به هوا بلند نشده است. RDS-3 ، یک توسعه اولیه شوروی ، در خدمت قرار گرفت. این بمب ، با ابعاد و وزن کوچکتر ، عملکرد 41 کیلو تن داشت. این امر به ویژه به دلیل افزایش واکنش شکافت پلوتونیوم توسط واکنش حرارتی هسته ای از همجوشی دوتریوم و تریتیوم امکان پذیر شد.
