מי יצר את פצצת המימן. ההיסטוריה של היצירה ועקרון הפעולה של פצצת האטום. התקן של פצצה תרמו-גרעינית לפי עקרון טלר-עולם

H-פצצה

נשק טרמו-גרעיני- סוג של נשק להשמדה המונית, שכוחו ההרסני מבוסס על השימוש באנרגיה של התגובה של היתוך גרעיני של יסודות קלים לכבדים יותר (לדוגמה, סינתזה של שני גרעינים של אטומי דאוטריום (מימן כבד) לגרעין אחד של אטום הליום), המשחרר כמות עצומה של אנרגיה. עם אותם גורמים הרסניים כמו נשק גרעיני, לנשק תרמו-גרעיני יש כוח נפץ הרבה יותר גדול. בתיאוריה, הוא מוגבל רק על ידי מספר הרכיבים הזמינים. יש לציין כי זיהום רדיואקטיבי מפיצוץ תרמו-גרעיני חלש בהרבה מפיצוץ אטומי, במיוחד ביחס לעוצמת הפיצוץ. זה נתן סיבה לקרוא לנשק תרמו-גרעיני "נקי". מונח זה, שהופיע בספרות באנגלית, יצא מכלל שימוש בסוף שנות ה-70.

תיאור כללי

ניתן לבנות מתקן נפץ תרמו-גרעיני באמצעות דאוטריום נוזלי או דאוטריום גזי דחוס. אבל הופעתו של נשק תרמו-גרעיני התאפשרה רק הודות לסוג של ליתיום הידריד - ליתיום-6 דיוטריד. זוהי תרכובת של איזוטופ כבד של מימן - דאוטריום ואיזוטופ של ליתיום עם מסה של 6.

ליתיום-6 דאוטריד הוא חומר מוצק המאפשר לאחסן דאוטריום (שמצבו הרגיל בתנאים רגילים הוא גז) בטמפרטורות חיוביות, ובנוסף, המרכיב השני שלו - ליתיום-6 - הוא חומר הגלם לייצור האיזוטופ הכי נדיר של מימן - טריטיום. למעשה, 6 Li הוא המקור התעשייתי היחיד של טריטיום:

תחמושת תרמו-גרעינית מוקדמת של ארה"ב השתמשה גם בליתיום דיוטריד טבעי, המכיל בעיקר איזוטופ של ליתיום עם מסה של 7. הוא משמש גם כמקור לטריטיום, אך לשם כך הנייטרונים המעורבים בתגובה חייבים להיות בעלי אנרגיה של 10 MeV או גבוה יותר.

על מנת ליצור את הנייטרונים והטמפרטורה (כ-50 מיליון מעלות) הדרושים כדי להתחיל תגובה תרמו-גרעינית, פצצת אטום קטנה מתפוצצת תחילה בפצצת מימן. הפיצוץ מלווה בעלייה חדה בטמפרטורה, קרינה אלקטרומגנטית והופעת שטף נויטרונים רב עוצמה. כתוצאה מתגובת נויטרונים עם איזוטופ ליתיום, נוצר טריטיום.

נוכחותם של דאוטריום וטריטיום בטמפרטורה הגבוהה של פיצוץ פצצת אטום יוזמת תגובה תרמו-גרעינית (234), המייצרת את השחרור העיקרי של אנרגיה במהלך פיצוץ פצצת מימן (תרמו-גרעינית). אם גוף הפצצה עשוי מאורניום טבעי, אז נויטרונים מהירים (הנושאים 70% מהאנרגיה המשתחררת במהלך התגובה (242)) גורמים לתגובת ביקוע שרשרת חדשה לא מבוקרת בו. השלב השלישי של פיצוץ פצצת המימן מתרחש. באופן דומה נוצר פיצוץ תרמו-גרעיני של כוח בלתי מוגבל כמעט.

גורם מזיק נוסף הוא קרינת נויטרונים, המתרחשת במהלך פיצוץ פצצת מימן.

מכשיר תחמושת טרמו-גרעיני

תחמושת תרמו-גרעינית קיימת הן בצורת פצצות אוויריות ( מֵימָןאוֹ פצצה תרמו-גרעינית), וראשי נפץ לטילי שיוט בליסטיים וטילי שיוט.

כַּתָבָה

ברית המועצות

הפרויקט הסובייטי הראשון של מכשיר תרמו-גרעיני דמה לעוגת שכבות, ולכן קיבל את שם הקוד "Sloyka". העיצוב פותח ב-1949 (עוד לפני ניסוי הפצצה הגרעינית הסובייטית הראשונה) על ידי אנדריי סחרוב וויטלי גינזבורג והיה לו תצורת מטען שונה מהתכנון המפוצל של טלר-אולם. במטען, שכבות של חומר בקיע התחלפו בשכבות של דלק היתוך - ליתיום דאוטריד מעורבב עם טריטיום ("הרעיון הראשון של סחרוב"). מטען ההיתוך שהונח סביב מטען הביקוע לא היה יעיל בהגדלת העוצמה הכוללת של המכשיר (מכשירי Teller-Ulam מודרניים יכולים לספק גורם הכפלה של עד פי 30). בנוסף, אזורי הביקוע וההיתוך היו משובצים בחומר נפץ קונבנציונלי - היוזם של תגובת הביקוע הראשונית, שהגדילה עוד יותר את המסה הנדרשת של חומרי נפץ קונבנציונליים. המכשיר הראשון מסוג "סלויקה" נוסה בשנת 1953, וקיבל את השם "ג'ו-4" במערב (הניסויים הגרעיניים הסובייטיים הראשונים קיבלו שמות קוד מהכינוי האמריקאי של ג'וזף (יוסף) סטלין "הדוד ג'ו"). כוח הפיצוץ היה שווה ערך ל-400 קילוטון עם יעילות של 15-20% בלבד. חישובים הראו כי התפשטות החומר שלא הגיב מונעת עלייה בהספק מעבר ל-750 קילוטון.

לאחר שארצות הברית ערכה את ניסויי אייבי מייק בנובמבר 1952, שהוכיחו את האפשרות ליצור פצצות מגהטון, החלה ברית המועצות לפתח פרויקט נוסף. כפי שהזכיר אנדריי סחרוב בזיכרונותיו, "הרעיון השני" הועלה על ידי גינזבורג עוד בנובמבר 1948 והציע להשתמש בליתיום דאוטריד בפצצה, שכאשר היא מוקרנת בניוטרונים, היא יוצרת טריטיום ומשחררת דאוטריום.

בסוף 1953, הציע הפיזיקאי ויקטור דוידנקו להציב את המטענים הראשוניים (ביקוע) והמשניים (היתוך) בכרכים נפרדים, ובכך לחזור על שיטת טלר-אולם. הצעד הגדול הבא הוצע ופותח על ידי סחרוב ויעקב זלדוביץ' באביב 1954. הוא כלל שימוש בקרני רנטגן מתגובת הביקוע לדחיסת ליתיום דאוטריד לפני היתוך ("מפולת קרן"). "הרעיון השלישי" של סחרוב נבחן במהלך ניסויים של ה-1.6 מגהטון RDS-37 בנובמבר 1955. פיתוח נוסף של רעיון זה אישר את היעדר המעשית של הגבלות יסוד על כוחם של מטענים תרמו-גרעיניים.

ברית המועצות הדגימה זאת בניסויים באוקטובר 1961, כאשר פצצה של 50 מגה טון שנמסרה על ידי מפציץ Tu-95 הופצה על נובאיה זמליה. יעילות המכשיר עמדה על כמעט 97%, והוא תוכנן בתחילה להספק של 100 מגה טון, אשר נחתך לאחר מכן בחצי על ידי החלטה חזקה של הנהלת הפרויקט. זה היה המכשיר התרמו-גרעיני החזק ביותר שפותח ונבדק אי פעם על פני כדור הארץ. כל כך חזק שהשימוש המעשי שלו כנשק איבד כל משמעות, אפילו בהתחשב בעובדה שהוא כבר נוסה בצורה של פצצה מוגמרת.

ארה"ב

הרעיון של פצצת היתוך גרעיני שיזם מטען אטומי הוצע על ידי אנריקו פרמי לעמיתו אדוארד טלר עוד בשנת 1941, ממש בתחילת פרויקט מנהטן. טלר הקדיש חלק ניכר מעבודתו במהלך פרויקט מנהטן לעבודה על פרויקט פצצת ההיתוך, תוך שהוא מזניח במידה מסוימת את פצצת האטום עצמה. ההתמקדות שלו בקשיים ובעמדה של "פרקליט השטן" בדיונים על בעיות אילצה את אופנהיימר להוביל את טלר ופיזיקאים "בעייתיים" אחרים לצידה.

הצעדים החשובים והרעיוניים הראשונים לקראת יישום פרויקט הסינתזה ננקטו על ידי שותפו של טלר סטניסלב אולם. כדי ליזום היתוך תרמו-גרעיני, הציע עולם לדחוס את הדלק התרמו-גרעיני לפני חימוםו, תוך שימוש בגורמים מתגובת הביקוע הראשוני, וכן למקם את המטען התרמו-גרעיני בנפרד מהרכיב הגרעיני העיקרי של הפצצה. הצעות אלו אפשרו להעביר את פיתוח הנשק התרמו-גרעיני לרמה מעשית. בהתבסס על זה, טלר הציע שקרינת הרנטגן וקרינת הגמא שנוצרת מהפיצוץ הראשוני יוכלו להעביר מספיק אנרגיה לרכיב המשני, הממוקם במעטפת משותפת עם הראשוני, כדי לבצע פיצוץ מספיק (דחיסה) כדי להתחיל תגובה תרמו-גרעינית. . טלר ותומכיו ומתנגדיו דנו מאוחר יותר בתרומתו של עולם לתיאוריה העומדת בבסיס המנגנון הזה.

ישנם שני אזורים מרכזיים באזור של פיצוץ גרעיני: המרכז והמוקד. במרכז הפיצוץ מתרחש ישירות תהליך שחרור האנרגיה. המוקד הוא השלכה של תהליך זה על פני כדור הארץ או המים. האנרגיה של פיצוץ גרעיני, המוקרנת על הקרקע, עלולה להוביל לרעידות סיסמיות המתפשטות למרחק ניכר. רעידות אלו גורמות לפגיעה בסביבה רק ברדיוס של כמה מאות מטרים מנקודת הפיצוץ.

גורמים מזיקים

לנשק אטומי יש את גורמי ההשמדה הבאים:

1. זיהום רדיואקטיבי.
2. קרינת אור.
3. גל הלם.
4. דופק אלקטרומגנטי.
5. קרינה חודרת.

ההשלכות של פיצוץ פצצת אטום הן הרות אסון עבור כל היצורים החיים. בשל שחרור כמות עצומה של אנרגיית אור וחום, פיצוץ של טיל גרעיני מלווה בהבזק בהיר. כוחו של הבזק זה חזק פי כמה מקרני השמש, ולכן קיימת סכנת נזק מאור וקרינה תרמית ברדיוס של מספר קילומטרים מנקודת הפיצוץ.

גורם מסוכן נוסף של נשק אטומי הוא הקרינה הנוצרת במהלך הפיצוץ. הוא נמשך דקה בלבד לאחר הפיצוץ, אך בעל עוצמת חדירה מקסימלית.

לגל ההלם יש השפעה הרסנית חזקה מאוד. היא ממש מחסלת את כל מה שעומד בדרכה. קרינה חודרת מהווה סכנה לכל היצורים החיים. בבני אדם, זה גורם להתפתחות של מחלת קרינה. ובכן, דופק אלקטרומגנטי רק פוגע בטכנולוגיה. ביחד, הגורמים המזיקים של פיצוץ אטומי מהווים סכנה עצומה.

מבחנים ראשונים

לאורך ההיסטוריה של פצצת האטום, אמריקה גילתה את העניין הגדול ביותר ביצירתה. בסוף 1941 הקצתה הנהגת המדינה כמות עצומה של כסף ומשאבים לאזור זה. רוברט אופנהיימר, שנחשב בעיני רבים ליוצר פצצת האטום, מונה למנהל הפרויקט. למעשה, הוא היה הראשון שהצליח להחיות את רעיון המדענים. כתוצאה מכך, ב-16 ביולי 1945 התקיים ניסוי הפצצה האטומית הראשונה במדבר ניו מקסיקו. ואז החליטה אמריקה שכדי לסיים לחלוטין את המלחמה היא צריכה להביס את יפן, בעלת ברית של גרמניה הנאצית. הפנטגון בחר במהירות מטרות להתקפות הגרעיניות הראשונות, שהיו אמורות להפוך להמחשה חיה של כוחו של הנשק האמריקאי.

ב-6 באוגוסט 1945, הוטלה פצצת האטום של ארה"ב, שנקראה בציניות "ילד קטן", על העיר הירושימה. הירייה התבררה כפשוטה מושלמת - המטען התפוצץ בגובה של 200 מטר מהקרקע, ובשל כך גרם גל הפיצוץ שלה נזק נורא לעיר. באזורים המרוחקים מהמרכז התהפכו תנורי פחם שהובילו לשריפות קשות.

אחרי ההבזק הבהיר הגיע גל חום, שב-4 שניות הצליח להמיס את הרעפים על גגות הבתים ולשרוף עמודי טלגרף. אחרי גל החום הגיע גל הלם. הרוח, ששטפה את העיר במהירות של כ-800 קמ"ש, הרסה את כל מה שנקרה בדרכה. מתוך 76,000 המבנים שנמצאו בעיר לפני הפיצוץ, כ-70,000 נהרסו כליל דקות ספורות לאחר הפיצוץ החל לרדת גשם מהשמיים, טיפות גדולות ממנו היו שחורות. הגשם ירד עקב היווצרות כמות עצומה של עיבוי, המורכב מקיטור ואפר, בשכבות הקרות של האטמוספירה.

אנשים שנפגעו מכדור האש ברדיוס של 800 מטר מנקודת הפיצוץ הפכו לאבק. אלה שהיו קצת יותר רחוקים מהפיצוץ סבלו עור שרוף, ששרידיו נתלשו בגל ההלם. גשם רדיואקטיבי שחור הותיר כוויות חשוכות מרפא על עורם של הניצולים. אלה שהצליחו בדרך נס להימלט עד מהרה החלו להראות סימנים של מחלת קרינה: בחילות, חום והתקפי חולשה.

שלושה ימים לאחר הפצצת הירושימה תקפה אמריקה עיר יפנית אחרת - נגסאקי. לפיצוץ השני היו אותן השלכות הרות אסון כמו לראשון.

תוך שניות, שתי פצצות אטום השמידו מאות אלפי אנשים. גל ההלם כמעט מחק את הירושימה מעל פני האדמה. יותר ממחצית מתושבי המקום (כ-240 אלף איש) מתו מיד מפצעיהם. בעיר נגסאקי מתו מהפיצוץ כ-73 אלף בני אדם. רבים מאלה ששרדו ספגו קרינה קשה, שגרמה לאי פוריות, מחלות קרינה וסרטן. כתוצאה מכך, חלק מהניצולים מתו בייסורים נוראים. השימוש בפצצת האטום בהירושימה ובנגסאקי המחיש את הכוח הנורא של כלי הנשק הללו.

אתה ואני כבר יודעים מי המציא את פצצת האטום, איך היא פועלת ולאילו השלכות היא יכולה להוביל. עכשיו נגלה איך היה עם נשק גרעיני בברית המועצות.

לאחר הפצצת הערים היפניות, ג'יי וי סטאלין הבין שיצירת פצצת אטום סובייטית היא עניין של ביטחון לאומי. ב-20 באוגוסט 1945 הוקמה בברית המועצות ועדה לאנרגיה גרעינית ול' בריה מונה לראשה.

ראוי לציין כי עבודה בכיוון זה בוצעה בברית המועצות מאז 1918, ובשנת 1938, הוקמה ועדה מיוחדת על גרעין האטום באקדמיה למדעים. עם פרוץ מלחמת העולם השנייה, כל העבודה בכיוון זה הוקפאה.

בשנת 1943, קציני מודיעין ברית המועצות העבירו מאנגליה חומרים מעבודות מדעיות סגורות בתחום האנרגיה הגרעינית. חומרים אלה המחישו כי עבודתם של מדענים זרים על יצירת פצצת אטום התקדמה רצינית. במקביל, תושבים אמריקאים תרמו להכנסת סוכנים סובייטים אמינים למרכזי המחקר הגרעיני העיקריים בארה"ב. הסוכנים העבירו מידע על פיתוחים חדשים למדענים ומהנדסים סובייטים.

משימה טכנית

כאשר בשנת 1945 הנושא של יצירת פצצה גרעינית סובייטית הפך כמעט בראש סדר העדיפויות, אחד ממנהיגי הפרויקט, יו חריטון, ערך תוכנית לפיתוח של שתי גרסאות של הקליע. ב-1 ביוני 1946 נחתמה התוכנית על ידי ההנהלה הבכירה.

על פי המשימה, המעצבים היו צריכים לבנות RDS (מנוע סילון מיוחד) משני דגמים:

1. RDS-1. פצצה עם מטען פלוטוניום שמתפוצץ בדחיסה כדורית. המכשיר הושאל מהאמריקאים.
2. RDS-2. פצצת תותח עם שני מטעני אורניום מתכנסים בקנה האקדח לפני שהם מגיעים למסה קריטית.

בהיסטוריה של ה-RDS הידוע לשמצה, הניסוח הנפוץ ביותר, אם כי הומוריסטי, היה המשפט "רוסיה עושה את זה בעצמה". הוא הומצא על ידי סגנו של יו חריטון, ק.שצ'לקין. הביטוי הזה מעביר בצורה מדויקת מאוד את מהות העבודה, לפחות עבור RDS-2.

כאשר נודע לאמריקה שברית המועצות מחזיקה בסודות של יצירת נשק גרעיני, היא החלה לרצות הסלמה מהירה של מלחמה מונעת. בקיץ 1949 הופיעה התוכנית "טרויאנית", לפיה ב-1 בינואר 1950 תוכנן להתחיל בפעולות צבאיות נגד ברית המועצות. אז הוזז מועד התקיפה לתחילת 1957, אך בתנאי שכל מדינות נאט"ו יצטרפו אליה.

מבחנים

כאשר הגיע מידע על תוכניותיה של אמריקה דרך ערוצי מודיעין בברית המועצות, עבודתם של מדענים סובייטים הואצה משמעותית. מומחים מערביים האמינו שנשק אטומי ייווצר בברית המועצות לא לפני 1954-1955. למעשה, הניסויים של פצצת האטום הראשונה בברית המועצות התרחשו כבר באוגוסט 1949. ב-29 באוגוסט, מכשיר RDS-1 פוצץ באתר ניסוי בסמיפלטינסק. צוות גדול של מדענים לקח חלק ביצירתו, בראשות איגור ואסילביץ' קורצ'טוב. עיצוב המטען היה שייך לאמריקאים, והציוד האלקטרוני נוצר מאפס. פצצת האטום הראשונה בברית המועצות התפוצצה בהספק של 22 קראט.

בשל הסבירות למתקפת תגמול, סוכלה תוכנית טרויה, שכללה מתקפה גרעינית על 70 ערים סובייטיות. הבדיקות בסמיפלטינסק סימנו את קץ המונופול האמריקאי על החזקת נשק אטומי. המצאתו של איגור ואסילביץ' קורצ'טוב הרסה לחלוטין את התוכניות הצבאיות של אמריקה ונאט"ו ומנעה התפתחות של מלחמת עולם נוספת. כך החל עידן של שלום על פני כדור הארץ, המתקיים תחת איום של הרס מוחלט.

"מועדון גרעיני" של העולם

כיום, לא רק לאמריקה ולרוסיה יש נשק גרעיני, אלא גם למספר מדינות אחרות. אוסף המדינות שבבעלותן נשק כזה נקרא בדרך כלל "מועדון הגרעין".

זה כולל:

1. אמריקה (מאז 1945).
2. ברית המועצות, וכעת רוסיה (מאז 1949).
3. אנגליה (מאז 1952).
4. צרפת (מאז 1960).
5. סין (מאז 1964).
6. הודו (מאז 1974).
7. פקיסטן (מאז 1998).
8. קוריאה (מאז 2006).

לישראל יש גם נשק גרעיני, אם כי הנהגת המדינה מסרבת להתייחס לנוכחותם. בנוסף, ישנו נשק גרעיני אמריקאי בשטחן של מדינות נאט"ו (איטליה, גרמניה, טורקיה, בלגיה, הולנד, קנדה) ובעלות ברית (יפן, דרום קוריאה, למרות הסירוב הרשמי).

אוקראינה, בלארוס וקזחסטן, שבבעלותן חלק מהנשק הגרעיני של ברית המועצות, העבירו את הפצצות שלהן לרוסיה לאחר התמוטטות האיחוד. היא הפכה ליורשת היחידה של הארסנל הגרעיני של ברית המועצות.

סיכום

היום למדנו מי המציא את פצצת האטום ומהי. לסיכום האמור לעיל, אנו יכולים להסיק שנשק גרעיני כיום הוא הכלי החזק ביותר של הפוליטיקה העולמית, המעוגן היטב ביחסים בין מדינות. מצד אחד הוא אמצעי הרתעה יעיל, ומצד שני טיעון משכנע למניעת עימות צבאי ולחיזוק יחסי שלום בין מדינות. נשק אטומי הוא סמל לעידן שלם הדורש טיפול זהיר במיוחד.

מדענים הודים ויוונים עתיקים הניחו שהחומר מורכב מהחלקיקים הקטנים ביותר הבלתי ניתנים לחלוקה שהם כתבו על כך בחיבורים שלהם הרבה לפני תחילת תקופתנו. במאה ה-5 לִפנֵי הַסְפִירָה ה. המדען היווני לאוקיפוס ממילטוס ותלמידו דמוקריטוס ניסחו את מושג האטום (אטמוס יוונית "ניתן לחלוקה"). במשך מאות שנים, תיאוריה זו נשארה פילוסופית למדי, ורק בשנת 1803 הציע הכימאי האנגלי ג'ון דלטון תיאוריה מדעית של האטום, שאושרה על ידי ניסויים.

בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20. תיאוריה זו פותחה בעבודותיהם על ידי ג'וזף תומסון ולאחר מכן על ידי ארנסט רתרפורד, שנקרא אבי הפיזיקה הגרעינית. נמצא שהאטום, בניגוד לשמו, אינו חלקיק סופי בלתי ניתן לחלוקה, כפי שנאמר קודם לכן. ב-1911 אימצו הפיזיקאים את המערכת ה"פלנטרית" של רתרפורד בוהר, לפיה אטום מורכב מגרעין טעון חיובי ומאלקטרונים בעלי מטען שלילי המקיפים אותו. מאוחר יותר התברר שגם הגרעין אינו ניתן לחלוקה הוא מורכב מפרוטונים טעונים חיובית ומנייטרונים לא טעונים, אשר, בתורם, מורכבים מחלקיקים יסודיים.

ברגע שמדענים התבררו פחות או יותר לגבי מבנה גרעין האטום, הם ניסו להגשים את חלומם רב השנים של האלכימאים - הפיכתו של חומר אחד למשנהו. בשנת 1934, המדענים הצרפתים פרדריק ואיירין ז'וליוט-קירי, כשהפציצו אלומיניום עם חלקיקי אלפא (גרעינים של אטום הליום), השיגו אטומי זרחן רדיואקטיביים, שבתורם הפכו לאיזוטופ יציב של סיליקון, יסוד כבד יותר מאלומיניום. עלה הרעיון לערוך ניסוי דומה עם היסוד הטבעי הכבד ביותר, אורניום, שהתגלה ב-1789 על ידי מרטין קלפרות'. לאחר שהנרי בקרל גילה את הרדיואקטיביות של מלחי אורניום ב-1896, יסוד זה עניין מאוד מדענים.

א. רתרפורד.

פטריה של פיצוץ גרעיני.

בשנת 1938, הכימאים הגרמנים אוטו האן ופריץ שטרסמן ערכו ניסוי דומה לניסוי ג'וליוט-קירי, אולם, תוך שימוש באורניום במקום באלומיניום, הם ציפו להשיג יסוד סופר-כבד חדש. עם זאת, התוצאה הייתה בלתי צפויה: במקום יסודות סופר-כבדים התקבלו יסודות קלים מהחלק האמצעי של הטבלה המחזורית. לאחר זמן מה, הפיזיקאית ליז מייטנר הציעה שהפצצת אורניום בניוטרונים מובילה לפיצול (ביקוע) של הגרעין שלו, וכתוצאה מכך גרעינים של יסודות קלים ומשאירים מספר מסוים של נויטרונים חופשיים.

מחקר נוסף הראה שאורניום טבעי מורכב מתערובת של שלושה איזוטופים, שהפחות יציב שבהם הוא אורניום-235. מעת לעת, גרעיני האטומים שלו מתפצלים באופן ספונטני לחלקים תהליך זה מלווה בשחרור של שניים או שלושה נויטרונים חופשיים, הממהרים במהירות של כ-10 אלף ק"מ. הגרעינים של האיזוטופ-238 הנפוץ ביותר ברוב המקרים פשוט לוכדים את הנייטרונים האלה בתדירות נמוכה יותר, אורניום הופך לנפטון ואז לפלוטוניום-239. כאשר נויטרון פוגע בגרעין אורניום-2 3 5, הוא עובר מיד ביקוע חדש.

זה היה ברור: אם אתה לוקח חתיכה גדולה מספיק של אורניום-235 טהור (מועשר), תגובת הביקוע הגרעיני בו תתנהל כמו מפולת שלגים. כל ביקוע גרעין משחרר כמות עצומה של אנרגיה. חישוב היה שעם ביקוע מלא של 1 ק"ג אורניום-235, משתחררת אותה כמות חום כמו בעת שריפת 3,000 טון פחם. שחרור אנרגיה עצום זה, ששוחרר תוך רגעים ספורים, היה אמור להתבטא כפיצוץ של כוח מפלצתי, שכמובן עניין מיד את המחלקות הצבאיות.

הזוג ג'וליוט-קירי. שנות ה-40

ל' מייטנר ואו' האן. 1925

לפני פרוץ מלחמת העולם השנייה, בוצעה עבודה מסווגת ביותר בגרמניה ובכמה מדינות אחרות ליצירת נשק גרעיני. בארצות הברית החל המחקר המכונה "פרויקט מנהטן" ב-1941, ושנה לאחר מכן נוסדה בלוס אלמוס מעבדת המחקר הגדולה בעולם. מבחינה אדמיניסטרטיבית, הפרויקט היה כפוף למנהיגות מדעית של גנרל גרובס, ניתנה על ידי פרופסור רוברט אופנהיימר מאוניברסיטת קליפורניה. הרשויות הגדולות ביותר בתחום הפיזיקה והכימיה לקחו חלק בפרויקט, כולל 13 חתני פרס נובל: אנריקו פרמי, ג'יימס פרנק, נילס בוהר, ארנסט לורנס ואחרים.

המשימה העיקרית הייתה להשיג כמות מספקת של אורניום-235. נמצא כי פלוטוניום-2 39 יכול לשמש גם כמטען לפצצה, ולכן בוצעה עבודה בשני כיוונים בבת אחת. הצטברות האורניום-235 הייתה אמורה להתבצע על ידי הפרדתו מחלק הארי של האורניום הטבעי, וניתן היה להשיג פלוטוניום רק כתוצאה מתגובה גרעינית מבוקרת כאשר אורניום-238 הוקרן בניוטרונים. העשרה של אורניום טבעי בוצעה במפעלי וסטינגהאוס, וכדי לייצר פלוטוניום היה צורך לבנות כור גרעיני.

בכור התרחש תהליך הקרנת מוטות אורניום בניוטרונים, וכתוצאה מכך חלק מהאורניום-238 היה אמור להפוך לפלוטוניום. מקורות הנייטרונים במקרה זה היו אטומים בקיעים של אורניום-235, אך לכידת הנייטרונים על ידי אורניום-238 לא אפשרה להתחיל תגובת שרשרת. גילויו של אנריקו פרמי עזר לפתור את הבעיה, שגילה שהנייטרונים מואטים למהירות של 22 אלפיות השנייה גורמים לתגובת שרשרת של אורניום-235, אך אינם נלכדים על ידי אורניום-238. כמנחה, פרמי הציע שכבה באורך 40 סנטימטר של גרפיט או מים כבדים, המכילה את איזוטופ המימן דאוטריום.

ר' אופנהיימר ולוטננט גנרל ל' גרובס. 1945

קלוטרון באוק רידג'.

כור ניסיוני נבנה בשנת 1942 מתחת ליציעים של אצטדיון שיקגו. ב-2 בדצמבר התקיימה ההשקה הניסיונית המוצלחת שלו. שנה לאחר מכן נבנה מפעל העשרה חדש בעיר אוק רידג' והושק כור לייצור תעשייתי של פלוטוניום וכן מכשיר קלוטרונים להפרדה אלקטרומגנטית של איזוטופים של אורניום. העלות הכוללת של הפרויקט הייתה כ-2 מיליארד דולר. בינתיים, בלוס אלמוס, נעשתה עבודה ישירה על תכנון הפצצה ושיטות לפיצוץ המטען.

ב-16 ביוני 1945, סמוך לעיר אלאמגורדו בניו מקסיקו, במהלך ניסויים בשם הקוד טריניטי, התפוצץ המתקן הגרעיני הראשון בעולם עם מטען פלוטוניום ומעגל פיצוץ מטען (המשתמש בחומר נפץ כימי לפיצוץ). כוחו של הפיצוץ היה שווה ערך לפיצוץ של 20 קילוטון TNT.

השלב הבא היה שימוש קרבי בנשק גרעיני נגד יפן, שלאחר כניעת גרמניה המשיכה לבדה את המלחמה נגד ארצות הברית ובעלות בריתה. ב-6 באוגוסט, מפציץ מסוג B-29 Enola Gay, בשליטתו של קולונל טיבטס, הטיל פצצת ילד קטן על הירושימה עם מטען אורניום ותותח (באמצעות חיבור של שני בלוקים ליצירת מסה קריטית). הפצצה הורדה במצנח והתפוצצה בגובה של 600 מ' מהקרקע. ב-9 באוגוסט, מכונית התיבה של מייג'ור סוויני הטילה את פצצת הפלוטוניום של האיש השמן על נגסאקי. ההשלכות של הפיצוצים היו איומות. שתי הערים נהרסו כמעט לחלוטין, יותר מ-200 אלף איש מתו בהירושימה, כ-80 אלף בנגאסאקי מאוחר יותר, אחד הטייסים הודה שבאותה שנייה הם ראו את הדבר הגרוע ביותר שאדם יכול לראות. ממשלת יפן לא הצליחה להתנגד לנשק החדש, נכנעה.

הירושימה לאחר הפצצת האטום.

פיצוץ פצצת האטום שם קץ למלחמת העולם השנייה, אך למעשה החלה מלחמה קרה חדשה, מלווה במרוץ חימוש גרעיני חסר מעצורים. מדענים סובייטים נאלצו להדביק את האמריקנים. בשנת 1943 נוצרה "מעבדה מס' 2" הסודית, בראשות הפיזיקאי המפורסם איגור ואסיליביץ' קורצ'טוב. מאוחר יותר הפכה המעבדה למכון לאנרגיה אטומית. בדצמבר 1946 בוצעה תגובת השרשרת הראשונה בכור הניסיוני של אורניום-גרפיט F1. שנתיים לאחר מכן נבנה בברית המועצות מפעל פלוטוניום ראשון עם מספר כורים תעשייתיים, ובאוגוסט 1949 נוסתה ב- Semipalatinsk פצצת האטום הסובייטית הראשונה עם מטען פלוטוניום, RDS-1, עם תפוקה של 22 קילוטון. אתר בדיקה.

בנובמבר 1952, על אטול Enewetak באוקיינוס ​​השקט, פוצצה ארצות הברית את המטען התרמו-גרעיני הראשון, שכוח ההרס שלו נבע מהאנרגיה שהשתחררה במהלך היתוך גרעיני של יסודות קלים לאלה כבדים יותר. תשעה חודשים לאחר מכן, באתר הניסויים של Semipalatinsk, מדענים סובייטים בדקו את פצצת התרמו-גרעינית RDS-6, או מימן, עם תפוקה של 400 קילוטון, שפותחה על ידי קבוצת מדענים בראשות אנדריי דמיטריביץ' סחרוב ויולי בוריסוביץ' חריטון. באוקטובר 1961, פוצצה פצצת המימן החזקה ביותר שנבדקה אי פעם, פצצת המימן החזקה ביותר, 50 מגה-טון, באתר הניסויים בארכיפלג נובאיה זמליה.

I. V. Kurchatov.

בסוף שנות ה-2000, לארצות הברית היו כ-5,000 ולרוסיה 2,800 כלי נשק גרעיניים על כלי שילוח אסטרטגיים פרוסים, וכן מספר לא מבוטל של נשק גרעיני טקטי. אספקה ​​זו מספיקה כדי להשמיד את כדור הארץ כולו פי כמה. רק פצצה תרמו-גרעינית אחת בעוצמה בינונית (כ-25 מגהטון) שווה ל-1,500 הירושימה.

בסוף שנות ה-70 בוצע מחקר ליצירת נשק נויטרונים, סוג של פצצה גרעינית בעלת תפוקה נמוכה. פצצת נויטרונים שונה מפצצה גרעינית קונבנציונלית בכך שהיא מגדילה באופן מלאכותי את החלק של אנרגיית הפיצוץ המשתחררת בצורה של קרינת נויטרונים. קרינה זו משפיעה על אנשי האויב, משפיעה על נשקו ויוצרת זיהום רדיואקטיבי של האזור, בעוד שהשפעת גל ההלם וקרינת האור מוגבלת. עם זאת, אף צבא אחד בעולם לא אימץ מעולם מטעני נויטרונים.

למרות שהשימוש באנרגיה אטומית הביא את העולם לסף הרס, יש לו גם היבט שליו, למרות שהוא מסוכן ביותר כאשר הוא יוצא משליטה, זה הוכח בבירור התאונות בתחנות הכוח הגרעיניות בצ'רנוביל ופוקושימה . תחנת הכוח הגרעינית הראשונה בעולם בהספק של 5 מגה וואט בלבד הושקה ב-27 ביוני 1954 בכפר אובנינסקויה, אזור קלוגה (כיום העיר אובנינסק). כיום מופעלות בעולם יותר מ-400 תחנות כוח גרעיניות, 10 מהן ברוסיה. הם מייצרים כ-17% מכלל החשמל העולמי, וסביר להניח שהנתון הזה רק יגדל. נכון לעכשיו, העולם לא יכול להסתדר בלי שימוש באנרגיה גרעינית, אבל אני רוצה להאמין שבעתיד האנושות תמצא מקור אנרגיה בטוח יותר.

לוח בקרה של תחנת כוח גרעינית באובנינסק.

צ'רנוביל לאחר האסון.

יש לבסס צורת ממשל דמוקרטית בברית המועצות.

Vernadsky V.I.

פצצת האטום בברית המועצות נוצרה ב-29 באוגוסט 1949 (השיגור המוצלח הראשון). את הפרויקט הוביל האקדמאי איגור ואסילביץ' קורצ'טוב. תקופת הפיתוח של נשק אטומי בברית המועצות נמשכה משנת 1942, והסתיימה בניסויים על שטח קזחסטן. זה שבר את המונופול האמריקאי על כלי נשק כאלה, כי מאז 1945 הם היו המעצמה הגרעינית היחידה. המאמר מוקדש לתיאור ההיסטוריה של הופעתה של הפצצה הגרעינית הסובייטית, וכן לאפיון ההשלכות של אירועים אלה על ברית המועצות.

תולדות הבריאה

ב-1941 נציגי ברית המועצות בניו יורק העבירו לסטלין מידע לפיו מתקיימת בארצות הברית פגישת פיזיקאים שהוקדשה לפיתוח נשק גרעיני. מדענים סובייטים בשנות ה-30 עבדו גם על מחקר אטומי, המפורסם ביותר הוא פיצול האטום על ידי מדענים מחרקוב בראשות ל. לנדאו. עם זאת, זה מעולם לא הגיע לנקודה של שימוש ממשי בנשק. בנוסף לארצות הברית, גרמניה הנאצית עבדה על כך. בסוף 1941 החלה ארצות הברית בפרויקט האטומי שלה. סטלין נודע על כך בתחילת 1942 וחתם על צו על הקמת מעבדה בברית המועצות ליצירת פרויקט אטומי א' קורצ'טוב הפך למנהיגה.

יש דעה שעבודתם של מדענים אמריקאים הואצה על ידי התפתחויות סודיות של עמיתים גרמנים שהגיעו לאמריקה. בכל מקרה, בקיץ 1945, בוועידת פוטסדאם, הודיע ​​נשיא ארה"ב החדש ג'י טרומן לסטלין על השלמת העבודה על נשק חדש - פצצת האטום. יתרה מכך, כדי להדגים את עבודתם של מדענים אמריקאים, החליטה ממשלת ארה"ב לבחון את הנשק החדש בלחימה: ב-6 וב-9 באוגוסט הוטלו פצצות על שתי ערים יפניות, הירושימה ונגסאקי. זו הייתה הפעם הראשונה שהאנושות למדה על נשק חדש. אירוע זה הוא שאילץ את סטלין להאיץ את עבודתם של המדענים שלו. I. Kurchatov זומן על ידי סטלין והבטיח למלא את כל דרישותיו של המדען, כל עוד התהליך ימשיך מהר ככל האפשר. יתרה מכך, הוקמה ועדה ממלכתית תחת מועצת הקומיסרים העממיים, שפיקחה על הפרויקט האטומי הסובייטי. בראשה עמד ל' בריה.

הפיתוח עבר לשלושה מרכזים:

1. לשכת העיצוב של מפעל קירוב, עובדת על יצירת ציוד מיוחד.
2. צמח מפוזר באורל, שהיה אמור לעבוד על יצירת אורניום מועשר.
3. מרכזים כימיים ומתכות שבהם נחקר פלוטוניום. זה היה האלמנט הזה ששימש בפצצה הגרעינית הראשונה בסגנון סובייטי.

בשנת 1946 נוצר המרכז הגרעיני הסובייטי המאוחד הראשון. זה היה מתקן סודי Arzamas-16, הממוקם בעיר סרוב (אזור ניז'ני נובגורוד). בשנת 1947, הכור הגרעיני הראשון נוצר במפעל ליד צ'ליאבינסק. בשנת 1948, מגרש אימונים סודי נוצר בשטח קזחסטן, ליד העיר Semipalatinsk-21. כאן אורגנה ב-29 באוגוסט 1949 הפיצוץ הראשון של פצצת האטום הסובייטית RDS-1. אירוע זה נשמר בסוד לחלוטין, אך התעופה האמריקנית באוקיינוס ​​השקט הצליחה לרשום עלייה חדה ברמות הקרינה, שהייתה עדות לבדיקת נשק חדש. כבר בספטמבר 1949 הכריז ג' טרומן על נוכחותה של פצצת אטום בברית המועצות. רשמית, ברית המועצות הודתה בנוכחות הנשק הזה רק בשנת 1950.

ניתן לזהות מספר השלכות עיקריות של פיתוח מוצלח של נשק אטומי על ידי מדענים סובייטים:

1. אובדן מעמד ארה"ב כמדינה אחת עם נשק אטומי. זה לא רק השווה את ברית המועצות עם ארה"ב במונחים של כוח צבאי, אלא גם אילץ את האחרונה לחשוב על כל אחד מהצעדים הצבאיים שלהם, שכן כעת היה עליהם לחשוש לתגובת הנהגת ברית המועצות.
2. הנוכחות של נשק אטומי בברית המועצות הבטיחה את מעמדה כמעצמת על.
3. לאחר שארצות הברית וברית המועצות השוו את זמינות הנשק האטומי, החל המירוץ אחר הכמות שלהם. מדינות הוציאו כמויות עצומות של כסף כדי להתעלות על המתחרים שלהן. יתר על כן, ניסיונות החלו ליצור כלי נשק חזקים עוד יותר.
4. אירועים אלו סימנו את תחילתו של המירוץ הגרעיני. מדינות רבות החלו להשקיע משאבים כדי להוסיף לרשימת מדינות הנשק הגרעיני ולהבטיח את ביטחונן.

בסוף שנות ה-30 של המאה הקודמת, חוקי הביקוע והדעיכה כבר התגלו באירופה, ופצצת המימן עברה מקטגוריית הבדיה אל המציאות. ההיסטוריה של פיתוח האנרגיה הגרעינית מעניינת ועדיין מייצגת תחרות מרגשת בין הפוטנציאל המדעי של המדינות: גרמניה הנאצית, ברית המועצות וארה"ב. הפצצה החזקה ביותר, שכל מדינה חלמה להחזיק בה, הייתה לא רק נשק, אלא גם כלי פוליטי רב עוצמה. המדינה שהחזיקה את זה בארסנל שלה למעשה הפכה להיות כל יכולה ויכלה להכתיב את הכללים שלה.

לפצצת המימן יש היסטוריה משלה של בריאה, המבוססת על חוקים פיזיקליים, כלומר התהליך התרמו-גרעיני. בתחילה, זה נקרא בטעות אטומי, והאנאלפביתיות הייתה אשמה. המדענית בת'ה, שהפכה לימים זוכת פרס נובל, עבדה על מקור אנרגיה מלאכותי - ביקוע האורניום. הפעם הייתה שיא הפעילות המדעית של פיזיקאים רבים, וביניהם הייתה דעה שסודות מדעיים אינם צריכים להתקיים כלל, שכן חוקי המדע היו בתחילה בינלאומיים.

תיאורטית, פצצת המימן הומצאה, אבל כעת, בעזרת מעצבים, היא הייתה צריכה לרכוש צורות טכניות. כל שנותר היה לארוז אותו במעטפת ספציפית ולבדוק את כוחו. ישנם שני מדענים ששמותיהם לנצח יהיו קשורים ליצירת הנשק החזק הזה: בארצות הברית זה אדוארד טלר, ובברית המועצות זה אנדריי סחרוב.

בארצות הברית, פיזיקאי החל לחקור את הבעיה התרמו-גרעינית עוד בשנת 1942. בפקודת הארי טרומן, נשיא ארצות הברית דאז, מיטב המדענים במדינה עבדו על הבעיה הזו, הם יצרו נשק הרס חדש ביסודו. יתרה מכך, הוראת הממשלה הייתה לפצצה עם קיבולת של לפחות מיליון טון של TNT. פצצת המימן נוצרה על ידי טלר והראתה לאנושות בהירושימה ובנגסאקי את יכולותיה הבלתי מוגבלות אך ההרסניות.

על הירושימה הוטלה פצצה ששקלה 4.5 טון והכילה 100 ק"ג אורניום. הפיצוץ הזה תואם לכמעט 12,500 טון של TNT. העיר היפנית נגסאקי נהרסה על ידי פצצת פלוטוניום באותה מסה, אך שווה ערך ל-20,000 טון של TNT.

האקדמאי הסובייטי העתידי א' סחרוב בשנת 1948, בהתבסס על מחקריו, הציג את התכנון של פצצת מימן תחת השם RDS-6. המחקר שלו עקב אחר שני ענפים: הראשון נקרא "פאף" (RDS-6s), והתכונה שלו הייתה מטען אטומי, שהיה מוקף בשכבות של יסודות כבדים וקלים. הענף השני הוא ה"צינור" או (RDS-6t), שבו פצצת הפלוטוניום הייתה כלולה בדוטריום נוזלי. לאחר מכן, התגלתה תגלית חשובה מאוד, שהוכיחה כי כיוון ה"צינור" הוא מבוי סתום.

עקרון הפעולה של פצצת מימן הוא כדלקמן: ראשית, מטען HB מתפוצץ בתוך הקליפה, שהוא יוזם של תגובה תרמו-גרעינית, וכתוצאה מכך הבזק נויטרונים. במקרה זה, התהליך מלווה בשחרור של טמפרטורה גבוהה, הנחוצה כדי שנויטרונים נוספים יתחילו להפציץ את הוספת הליתיום דאוטריד, והוא, בתורו, תחת פעולה ישירה של נויטרונים, מתפצל לשני יסודות: טריטיום והליום . הפתיל האטומי המשמש יוצר את הרכיבים הדרושים להיתוך להתרחש בפצצה שכבר פוצצה. זהו עקרון הפעולה המסובך של פצצת מימן. לאחר פעולה מקדימה זו, התגובה התרמו-גרעינית מתחילה ישירות בתערובת של דאוטריום וטריטיום. בזמן זה, הטמפרטורה בפצצה עולה יותר ויותר, ובסינתזה משתתפת כמות הולכת וגדלה של מימן. אם אתה עוקב אחר זמן התגובות הללו, אזי ניתן לאפיין את מהירות פעולתן כמיידית.

לאחר מכן, מדענים החלו להשתמש לא בסינתזה של גרעינים, אלא בביקוע שלהם. ביקוע של טון אחד של אורניום יוצר אנרגיה שווה ערך ל-18 הר. לפצצה הזו יש כוח עצום. הפצצה החזקה ביותר שנוצרה על ידי האנושות הייתה שייכת לברית המועצות. היא אפילו נכנסה לספר השיאים של גינס. גל הפיצוץ שלו היה שווה ערך ל-57 (בערך) מגהטון של TNT. הוא פוצץ בשנת 1961 באזור הארכיפלג נובאיה זמליה.