60 tahun yang lalu - pada 29 Ogos 1949 - bom atom Soviet pertama RDS-1 dengan hasil yang dinyatakan 20 kt berjaya diuji di tempat ujian Semipalatinsk. Berkat acara ini, kesamaan ketenteraan strategik antara USSR dan Amerika Syarikat didakwa telah terjalin di dunia. Dan perang hipotetis dengan bencana bagi Kesatuan Soviet berlaku dalam keadaan sejuk.
Dalam jejak projek Manhattan
Kesatuan Soviet (seperti, Jerman) mempunyai setiap alasan untuk menjadi pemimpin dalam perlumbaan nuklear. Ini tidak berlaku kerana peranan besar sains dimainkan dalam ideologi pemerintahan baru. Kepimpinan Parti Komunis, yang mengikuti ajaran buruh abadi "Materialisme dan Empirio-Kritik", dengan cemas menyaksikan berkembangnya "idealisme fizikal". Pada tahun 1930-an, Stalin cenderung untuk tidak mempercayai ahli fizik yang berpendapat bahawa dengan bantuan reaksi berantai tertentu dalam isotop unsur berat adalah mungkin untuk melepaskan tenaga yang sangat besar, tetapi mereka yang mempertahankan prinsip materialistik dalam sains.
Benar, ahli fizik Soviet mula bercakap mengenai kemungkinan penggunaan tenaga nuklear ketenteraan hanya pada tahun 1941. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), yang sebelum perang di makmal Igor Vasilyevich Kurchatov (1903-1960) mengusahakan masalah reaksi berantai pembelahan uranium, dan kemudian bertugas sebagai letnan di Angkatan Udara, dua kali dihantar surat kepada Stalin di mana dia menyesali "kesalahan besar" dan "penyerahan sukarela posisi sebelum perang dalam penyelidikan dalam fizik nuklear". Tetapi - sia-sia.
Hanya pada bulan September 1942, ketika perisikan menyedari penyebaran Projek Manhattan Amerika, yang diketuai oleh Robert Oppenheimer (1904-1967), yang berkembang dari aktiviti Suruhanjaya Uranium Anglo-Amerika, Stalin menandatangani keputusan "Mengenai organisasi kerja uranium. "… Ia memerintahkan USSR Academy of Sciences "untuk melanjutkan kerja mengkaji kemungkinan menggunakan tenaga atom dengan pembelahan uranium dan menyerahkan kepada Jawatankuasa Pertahanan Negeri pada 1 April 1943, sebuah laporan mengenai kemungkinan membuat bom uranium atau bahan bakar uranium."
Pada pertengahan April 1943 di Moscow, di Pokrovsky-Streshnevo, Makmal No. 2 diciptakan, yang merangkumi ahli fizik terbesar di negara ini. Kurchatov mengetuai makmal, dan pengurusan umum "kerja uranium" pada mulanya ditugaskan kepada Molotov, tetapi kemudian Beria menggantikannya dalam fungsi ini.
Cukup dimengerti bahawa sumber daya Uni Soviet tidak sebanding dengan kemampuan yang tidak terlalu dibebani oleh Amerika oleh perang yang dimiliki. Namun, ini bukanlah satu-satunya penjelasan untuk jurang besar dalam skala pembangunan yang dilakukan di Los Alamos dan Moscow. 12 pemenang Nobel dari Amerika Syarikat dan Eropah, 15 ribu saintis, jurutera dan juruteknik, 45 ribu pekerja, 4 ribu stenografer, jurutaip dan setiausaha, seribu anggota keselamatan yang memastikan rejim kerahsiaan ekstrem mengambil bahagian dalam projek Manhattan. Terdapat 80 orang di Makmal No. 2, di mana hanya dua puluh lima orang adalah pekerja penyelidikan.
Menjelang akhir perang, kerja praktikal tidak turun: di Laboratorium No. 2, dan di Laboratorium No. 3 dan No. 4 yang dibuka pada awal tahun 1945, kaedah sedang dicari untuk mendapatkan plutonium pada reaktor pelbagai prinsip operasi. Artinya, mereka terlibat dalam pengembangan ilmiah, bukan eksperimen dan reka bentuk.
Pengeboman atom Hiroshima dan Nagasaki sebenarnya membuka mata pemerintah USSR ke tahap ancaman yang menggantung di negara ini. Dan kemudian jawatankuasa khas ditubuhkan, diketuai oleh Beria, yang menerima kuasa kecemasan dan dana tanpa had. Kerja penyelidikan yang lembap telah digantikan dengan lompatan inovatif yang bertenaga. Pada tahun 1946, reaktor uranium-grafit yang dilancarkan di makmal Kurchatov mula menghasilkan plutonium-239 dengan mengebom uranium dengan neutron perlahan. Di Ural, khususnya di Chelyabinsk-40, beberapa perusahaan diciptakan untuk pengeluaran uranium dan plutonium kelas senjata, serta komponen kimia yang diperlukan untuk membuat bom.
Di Sarov, dekat Arzamas, sebuah cabang Makmal No. 2 mulai dibuat, disebut KB-11, dia diberi kepercayaan untuk mengembangkan reka bentuk bom dan pengujiannya selewat-lewatnya pada musim semi 1948. Dan pada awalnya perlu membuat bom plutonium. Pilihan ini telah ditentukan oleh fakta bahawa Makmal No. 2 mempunyai gambarajah terperinci mengenai bom plutonium Amerika "Fat Man" yang dijatuhkan di Nagasaki, yang diserahkan kepada perisikan Soviet oleh ahli fizik Jerman Claus Foocks (1911-1988) yang turut serta dalam perkembangannya, yang berpegang pada pandangan komunis. Kepimpinan Soviet terburu-buru dalam menghadapi hubungan tegang dengan Amerika Syarikat dan ingin mendapatkan hasil positif yang dijamin. Dalam hubungan ini, pemimpin saintifik projek itu, Kurchatov, tidak mempunyai pilihan.
Uranium atau Plutonium?
Skema klasik tindak balas rantai nuklear dalam isotop uranium 235U adalah fungsi eksponen masa dengan asas 2. Neutron, bertabrakan dengan inti salah satu atom, membelahnya menjadi dua serpihan. Ini membebaskan dua neutron. Mereka, pada gilirannya, telah membelah dua inti uranium. Pada peringkat seterusnya, pembelahan dua kali lebih banyak berlaku - 4. Kemudian - 8. Dan seterusnya, secara bertahap, sehingga, sekali lagi, secara relatif, semua jirim tidak akan terdiri daripada serpihan dua jenis, jisim atomnya kira-kira 95 / 140. Hasilnya, tenaga haba yang besar dibebaskan, 90% daripadanya dibekalkan oleh tenaga kinetik serpihan terbang (setiap fragmen menyumbang 167 MeV).
Tetapi agar reaksi dapat berjalan dengan cara ini, adalah mustahak satu pun neutron terbuang. Dalam jumlah kecil "bahan bakar", neutron yang dilepaskan dalam proses pembelahan nukleus keluar dari dalamnya, tanpa sempat bereaksi dengan inti uranium. Kemungkinan berlakunya tindak balas juga bergantung pada kepekatan isotop 235U dalam "bahan bakar", yang terdiri dari 235U dan 238U. Oleh kerana 238U menyerap neutron cepat yang tidak mengambil bahagian dalam reaksi pembelahan. Uranium semula jadi mengandungi 0,714% 235U, diperkaya, kelas senjata, mestilah sekurang-kurangnya 80%.
Begitu juga, walaupun dengan spesifiknya sendiri, tindak balas berterusan dalam isotop plutonium 239Pu
Dari sudut teknikal, lebih mudah membuat bom uranium daripada bom plutonium. Betul, ia memerlukan urutan magnitud lebih besar: jisim kritikal uranium-235, di mana tindak balas rantai berlaku, adalah 50 kg, dan untuk plutonium-239 itu adalah 5,6 kg. Pada masa yang sama, memperoleh plutonium kelas senjata dengan mengebom uranium-238 di dalam reaktor tidak kurang sukar daripada memisahkan isotop uranium-235 dari bijih uranium dalam sentrifugal. Kedua-dua tugas ini memerlukan sekurang-kurangnya 200 tan bijih uranium. Dan penyelesaiannya memerlukan pelaburan maksimum sumber kewangan dan pengeluaran sehubungan dengan keseluruhan kos projek nuklear Soviet. Bagi sumber manusia, Kesatuan Soviet dari masa ke masa melebihi Amerika Syarikat berkali-kali: pada akhirnya, 700 ribu orang, kebanyakan tahanan, terlibat dalam penciptaan bom itu.
"Kid" atau "Fat Man"?
Bom uranium yang dijatuhkan oleh Amerika di Hiroshima dan dijuluki "Kid" dikumpulkan dalam tong yang dipinjam dari pistol anti-pesawat 75 milimeter yang bosan dengan diameter yang diperlukan. Terdapat enam silinder uranium yang dihubungkan secara bersiri satu sama lain dengan jisim total 25.6 kg. Panjang proyektil adalah 16 cm, diameternya 10 cm. Di hujung tong terdapat sasaran - silinder uranium berongga dengan jisim 38, 46 kg. Diameter dan panjang luarnya adalah 16 cm. Untuk meningkatkan kekuatan bom, sasaran dipasang dalam reflektor neutron yang terbuat dari karbida tungsten, yang memungkinkan untuk mencapai "pembakaran" uranium yang lebih lengkap yang berpartisipasi dalam reaksi berantai.
Bom itu berdiameter 60 cm, panjang lebih dari dua meter dan berat 2300 kg. Pengoperasiannya dilakukan dengan memicu muatan serbuk, yang mendorong silinder uranium di sepanjang tong dua meter dengan kecepatan 300 m / s. Pada masa yang sama, cangkang pelindung boron hancur. Pada "hujung jalan", proyektil memasuki sasaran, jumlah dua bahagian melebihi jisim kritikal, dan letupan berlaku.
Lukisan bom atom, yang muncul pada tahun 1953 pada persidangan kes pasangan suami isteri Rosenberg, yang dituduh melakukan pengintipan atom yang memihak kepada Uni Soviet. Menariknya, gambar itu rahsia dan tidak ditunjukkan kepada hakim atau juri. Lukisan itu hanya dideklasifikasi pada tahun 1966. Foto: Jabatan Kehakiman. Pejabat A. S. Peguam bagi Daerah Kehakiman Selatan New York
Tentera, yang dipercayakan dengan penggunaan pertempuran "Malysh", takut bahawa, jika ditangani dengan ceroboh, sebarang pukulan dapat menyebabkan ledakan sekering. Oleh itu, mesiu dimasukkan ke dalam bom hanya setelah pesawat itu berlepas.
Peranti bom plutonium Soviet, kecuali dimensinya, dipasang ke ruang bom pengebom berat Tu-4, dan peralatan pemicu ketika tekanan atmosfera dari nilai tertentu tercapai, dengan tepat mengulangi "pemadat" bom Amerika yang lain - "Fat Man".
Kaedah meriam mendekatkan dua kepingan jisim separa kritikal antara satu sama lain tidak sesuai untuk plutonium, kerana bahan ini mempunyai latar belakang neutron yang jauh lebih tinggi. Dan apabila kepingannya disatukan pada kecepatan yang dapat dicapai dengan penolak letupan, sebelum permulaan reaksi berantai kerana pemanasan yang kuat, pencairan dan penyejatan plutonium harus berlaku. Dan ini pasti akan menyebabkan kerosakan mekanikal struktur dan pembebasan bahan yang tidak bereaksi ke atmosfera.
Oleh itu, dalam bom Soviet, seperti yang dilakukan Amerika, kaedah pemampatan dinamik sekeping plutonium oleh gelombang kejutan sfera digunakan. Kelajuan gelombang mencapai 5 km / s, kerana ketumpatan bahan meningkat sebanyak 2, 5 kali.
Bahagian yang paling sukar dari bom letupan adalah membuat sistem lensa letupan, secara visual menyerupai geometri bola sepak, yang mengarahkan tenaga dengan ketat ke pusat sekeping plutonium, ukuran telur ayam, dan memerahnya secara simetris dengan kesalahan kurang daripada satu peratus. Selain itu, setiap lensa seperti itu, yang diperbuat daripada aloi TNT dan RDX dengan penambahan lilin, mempunyai dua jenis serpihan - cepat dan perlahan. Ketika pada tahun 1946 salah seorang peserta Projek Manhattan ditanya tentang prospek untuk membuat bom Soviet, dia menjawab bahawa ia akan muncul tidak lebih awal 10 tahun kemudian. Dan hanya kerana orang Rusia akan berjuang untuk masa yang lama untuk mengatasi masalah simetri letupan yang ideal.
Soviet "Orang Lemak"
Bom Soviet RDS-1 mempunyai panjang 330 cm, diameter 150 cm dan berat 4,700 kg. Sfera bersarang terpusat diletakkan di dalam badan berbentuk drop dengan penstabil berbentuk X klasik.
Di tengah seluruh struktur terdapat "sekering neutron", yang merupakan bola berilium, di dalamnya terdapat sumber neutron polonium-210 yang dilindungi oleh cangkang berilium. Ketika gelombang kejutan mencapai sekering, berilium dan polonium dicampur, dan neutron "menyala" reaksi berantai dilepaskan ke plutonium.
Seterusnya datang dua hemisfera 10-sentimeter plutonium-239 dalam keadaan dengan kepadatan yang berkurang. Ini menjadikan plutonium lebih mudah diproses, dan ketumpatan akhir yang diperlukan adalah hasil letupan. Jarak 0.1 mm antara hemisfera dipenuhi dengan lapisan emas, yang menghalang penembusan gelombang kejutan pramatang ke dalam sekering neutron.
Fungsi reflektor neutron dilakukan oleh lapisan uranium semula jadi setebal 7 cm dan berat 120 kg. Reaksi pembelahan terjadi di dalamnya dengan pembebasan neutron, yang sebagian dikembalikan ke sepotong plutonium. Uranium-238 memberikan 20% kekuatan bom.
Lapisan "penolak", yang merupakan sfera aluminium setebal 11,5 cm dan berat 120 kg, dimaksudkan untuk meredam gelombang Taylor, yang menyebabkan penurunan tekanan yang tajam di belakang ledakan.
Strukturnya dikelilingi oleh cangkang peledak setebal 47 cm dan berat 2500 kg, yang terdiri dari sistem lensa peledak yang kompleks yang tertumpu ke arah pusat sistem. 12 lensa berbentuk pentagonal, 20 lensa heksagon. Setiap lensa terdiri daripada bahagian bergantian peledak cepat dan letupan perlahan, yang mempunyai formula kimia yang berbeza.
Bom itu mempunyai dua sistem peledakan autonomi - dari memukul tanah dan ketika tekanan atmosfera mencapai nilai yang telah ditentukan (sekering ketinggian tinggi).
Lima bom RDS-1 dihasilkan. Yang pertama diletupkan di tapak pelupusan sampah berhampiran Semipalatinsk dalam kedudukan tanah. Kuasa letupan secara rasmi dicatat pada 20 kt, tetapi lama-kelamaan ternyata ini adalah anggaran yang terlalu tinggi. Nyata - pada separuh tahap. Pada masa itu, Amerika sudah mempunyai 20 bom seperti itu, dan sebarang tuntutan untuk kesamarataan tidak berasas. Tetapi monopoli itu rosak.
Empat lagi bom ini tidak pernah diangkat ke udara. RDS-3, sebuah pengembangan Soviet yang asli, telah digunakan. Bom ini, dengan dimensi dan berat yang lebih kecil, mempunyai hasil 41 kt. Ini menjadi mungkin, khususnya, kerana peningkatan reaksi pembelahan plutonium oleh reaksi termonuklear peleburan deuterium dan tritium.
