Создание атомной бомбы в ссср 1949. Атомная бомба в ссср: создание
Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки шокировала весь мир. С этого момента афоризм «промедление смерти подобно» как нельзя точнее отражал необходимость форсировать ядерный проект в СССР – государстве, также претендовавшем на ведущие роли на мировой арене.
Пасолнце – побочное солнце, явленье на небе отраженья солнца;
обычно их бывает два или более, со светлым сияньем вверху,
это пасолнце столбовое или столбы…
В. И. Даль, «Толковый словарь живого великорусского языка»
Уже 20 августа 1945 года был организован Специальный комитет для контроля по использованию атомной энергии. Во главе его встал Лаврентий Берия, а руководителем Технического совета был назначен министр сельскохозяйственного машиностроения СССР Б. Л. Ванников. Среди прочего, Спецкомитет № 1 занимался подготовкой испытаний первой советской атомной бомбы. Она стала детищем секретного КБ-11, учреждённого 9 апреля 1946 года.
– руководитель советского атомного проекта, о чём многие предпочитают умалчивать
План работ КБ и его главного конструктора Ю. Б. Харитона утверждал сам Сталин. При этом разработка конструкции атомного заряда началась ещё в конце победного 1945-го. Тогда ещё не составлялось техзаданий, Харитон лично давал устные указания – и нёс персональную ответственность за результат. Позднее разработки были переданы КБ-11 (ныне – всемирно известный «Арзамас-16»).
Проект по созданию первой советской атомной бомбы получил название «Реактивный двигатель специальный», сокращённо – РДС. Немудрено, что букву С в аббревиатуре зачастую связывают с фамилией «отца народов». Сборка атомной бомбы должна была быть завершена до 1 февраля 1949 года.
В качестве места для испытательного полигона был выбран район в Казахской ССР, среди безводных степей и солёных озёр. На берегу Иртыша возвели городок Семипалатинск-21. Испытания должны были пройти в 70 км от него.
Испытательная площадка представляла собой равнину примерно 20 км в диаметре, окружённую горами. Начатая на ней в 1947 году работа не прекращалась ни на день. Все необходимые материалы подвозились автотранспортом за 100, а то и 200 км.
В центре опытного поля была возведена башня из металлоконструкций высотой 37,5 м. На ней устанавливалась РДС-1. Территорию в радиусе 10 км оборудовали специальными сооружениями для наблюдения и регистрации испытаний. Само опытное поле было разделено на 14 секторов, в соответствии с их назначением. Так, фортификационные сектора должны были выявить воздействие взрывной волны на защитные постройки, а сектора гражданских сооружений имитировали городскую застройку, подвергшуюся атомной бомбардировке. В них были возведены одноэтажные дома из древесины и четырёхэтажные кирпичные здания, кроме того, отрезки тоннелей метро, фрагменты взлётно-посадочных полос, водонапорная башня. В военных секторах была размещена военная техника – артиллерийские установки, танки, несколько самолётов.
Руководитель службы радиационной защиты, замминистра здравоохранения А. И. Бурназян нашпиговал два танка дозиметрической аппаратурой. Эти машины должны были направиться прямиком к эпицентру взрыва после его осуществления. Бурназян предлагал снять с танков башни и экранировать их свинцовыми щитами. Военные высказались против, поскольку это искажало бы силуэты бронетехники. Но И. В. Курчатов, назначенный руководить испытаниями, отверг протесты, заявив, что испытания атомной бомбы – это не выставка собак, а танки – не пудели, чтобы оценивать их по внешнему виду.
Академик И. В. Курчатов – вдохновитель и один из творцов советского атомного проекта
Однако не обошлось и без братьев наших меньших – ведь и самая точная техника не выявила бы всех последствий ядерного излучения на живые организмы. Животных разместили в крытых загонах и на открытом воздухе. Им предстояло принять на себя один из сильнейших ударов за всю историю эволюции живых видов.
В преддверии испытаний РДС, с 10 по 26 августа, был устроен ряд репетиций. Проверялась готовность всей аппаратуры, были проведены четыре подрыва неядерных взрывчатых веществ. Эти учения продемонстрировали исправность всей автоматики и взрывной линии: кабельная сеть на территории опытного поля по протяжённости превышала 500 км. Личный состав также пребывал в полной готовности.
21 августа на полигон были доставлены плутониевый заряд и четыре нейтронных запала, один из которых должен был использоваться для подрыва боевого изделия. И. В. Курчатов с санкции Берии распорядился о начале испытаний 29 августа в 8 часов утра по местному времени. Вскоре руководитель советского атомного проекта прибыл в Семипалатинск-21. Сам Курчатов трудился там ещё с мая 1949 года.
В ночь накануне испытаний в мастерской около башни была произведена окончательная сборка РДС. Монтаж завершили к 3 часам утра. К тому моменту начинала портиться погода, поэтому подрыв решили перенести на час раньше. В 06:00 заряд был установлен на испытательную башню, а взрыватели подключены к линии.
Башня, на которой был размещён заряд первой отечественной атомной бомбы РДС-1. Рядом – монтажный корпус. Полигон под Семипалатинском-21, 1949 год
Ровно за девять лет до того группа физиков – Курчатов, Харитон, Флёров и Петржак – передали в Академию наук СССР свой план исследований ядерной цепной реакции. Ныне первые двое находились с Берией в командном пункте в 10 км от башни, а Флёров проводил последние проверки на её верхушке. Когда он последним спустился и покинул зону эпицентра, была снята и охрана вокруг неё.
В 06:35 операторы включили электропитание, ещё через 13 минут был запущен автомат испытательного поля.
Ровно в 07:29, 29 августа 1949 года, испытательный полигон озарился невиданно ярким светом. Незадолго до того Харитон приоткрыл дверь в стене КП, противоположной от места взрыва. Увидев вспышку, как знамение успешного подрыва РДС, он закрыл дверь – ведь приближалась взрывная волна. Когда руководство вышло наружу, облако атомного взрыва уже приобрело пресловутую грибообразную форму. Восторженный Берия обнял Курчатова и Харитона и поцеловал их в лоб.
Взрыв первой отечественной атомной бомбы РДС-1 на Семипалатинском полигоне, 29 августа 1949 г.
Один из непосредственных наблюдателей испытаний оставил превосходное описание происходящего:
«На верхушке башни вспыхнул непереносимо яркий свет. На какое-то мгновение он ослаб и затем с новой силой стал быстро нарастать. Белый огненный шар поглотил башню и цех и, быстро расширяясь, меняя цвет, устремился кверху. Базисная волна, сметая на своём пути постройки, каменные дома, машины, как вал, покатилась от центра, перемешивая камни, брёвна, куски металла, пыль в одну хаотическую массу. Огненный шар, поднимаясь и вращаясь, становился оранжевым, красным…».
В то же самое время экипажи дозиметрических танков форсировали движки и десять минут спустя уже находились в эпицентре взрыва. «На месте башни зияла огромная воронка. Жёлтая песчаная почва вокруг спеклась, остекленела и жутко хрустела под гусеницами танка», – вспоминал Бурназян.
За успешное испытание атомной бомбы Берию, как председателя Спецкомитета №1, наградили Сталинской премией I степени «За организацию дела производства атомной энергии и успешное завершение испытания атомного оружия», а также присудили звание «Почётного гражданина СССР». Остальные руководители, прежде всего Курчатов и Харитон, были представлены к званию Героя Социалистического Труда, удостоены больших денежных премий и ряда льгот.
23 сентября 1949 г. президент Трумэн выступил с заявлением, касающимся вопроса об атомном взрыве, который состоялся в СССР. Президент подчеркнул, что ещё 15 ноября 1945 года «в трёхсторонней декларации президента США и премьер-министров Соединённого Королевства и Канады… ни у одной нации не может быть монополии на атомное оружие». Также в связи с этим он обозначил необходимость «эффективного контроля, осуществляемого в порядке принудительного исполнения и имеющего законную силу международного контроля над атомной энергетикой, контроля, который обеспечит правительство и большинство членов Организации Объединённых Наций». Мировое сообщество забило тревогу.
Став достоянием общественности, испытание первой советской атомной бомбы заняло первые полосы мировых газет. Русская эмиграция неистовствовала
Советский союз не опровергал того, что в СССР идут «строительные работы больших масштабов», что планируются «большие взрывные работы». Также министр иностранных дел В. М. Молотов заявил о том, что «секрет атомной бомбы» уже давно известен СССР. Для правительства США это стало сюрпризом. Они не предполагали, что СССР так скоро овладеет технологией производства ядерного оружия.
Оказалось, что место было выбрано весьма удачно, и Семипалатинский полигон был использован ещё неоднократно. В период с 1949 по 1990 год в СССР реализовалась масштабная программа ядерных испытаний, основным итогом которой стало достижение ядерного паритета с США. За это время было проведено 715 испытаний ядерного оружия и взрывов в мирных целях, в которых было взорвано 969 ядерных зарядов. Но начало этому пути положило августовское утро 1949-го, когда на небе вспыхнули два Солнца – и мир навсегда перестал быть прежним.
Нагасаки после атомной бомбардировки
После Второй Мировой войны США оказались единственным государством, обладающим ядерным оружием. На их счету уже было несколько испытаний и реальные боевые взрывы ядерных зарядов в Японии. Такое положение вещей, разумеется, не устраивало советское руководство. А американцы уже выходили на новый уровень в развитии оружия массового поражения. Была начата разработка водородной бомбы, потенциальная мощность которой во много раз превосходила все существовавшие тогда ядерные заряды (что и доказал в последствии Советский Союз).
В США разработку водородной бомбы вел физик Эдвард Теллер. В апреле 1946 г. в Лос-Аламосе была организована группа ученых под его руководством, которой и предстояло решить эту задачу. СССР тогда не имел даже обычной атомной бомбы, но через английского физика и по совместительству советского агента Клауса Фукса Советский Союз узнал практически все об американских разработках. Идея водородной бомбы основывалась на физическом явлении – ядерном синтезе. Это сложный процесс образования ядер атомов более тяжелых элементов за счет слияния ядер легких элементов. При ядерном синтезе выделяется умопомрачительное количество энергии – в тысячи раз больше, чем при распаде тяжелых ядер, например, плутония. То есть по сравнению с обычной ядерной бомбой термоядерная давала просто адскую мощность. Можно теперь представить себе ситуацию, когда у какого-нибудь государства имеется такое оружие, способное снести не один город, а часть материка. Просто под угрозой его применения можно править миром. Достаточно лишь одного «показательного выступления». Теперь понятно, чего добивались сверхдержавы, делая нешуточные ставки на разработку термоядерного оружия.
Была правда одна тонкость, которая почти сводила на нет все усилия тогдашних ученых: чтобы начался процесс ядерного синтеза и произошел взрыв, требовались миллионные температуры и сверхвысокие давления на компоненты. Примерно как на Солнце – там постоянно происходят термоядерные процессы. Столь высокие температуры планировалось создать предварительным подрывом внутри водородной бомбы обычного маленького атомного заряда. А вот с обеспечением сверхвысокого давления возникли определенные трудности. Теллер создал теорию, по которой получалось, что необходимое давление в несколько сотен тысяч атмосфер можно обеспечить сфокусированным взрывом обычных взрывчатых веществ, и этого будет достаточно для возникновения самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза. Но доказать это можно было лишь фантастически большим количеством расчетов. Быстродействие компьютеров того времени оставляло желать лучшего, поэтому разработка рабочей теории водородной бомбы шла очень медленными темпами.
В США наивно полагали, что СССР не сможет сделать термоядерное оружие, так как физические принципы водородной бомбы очень сложны, а необходимые математические расчеты Советскому Союзу не под силу из-за отсутствия достаточных мощностей ЭВМ. Но Советы нашли очень простой и нестандартный выход из этой ситуации – было принято решение о мобилизации сил всех математических институтов и известных математиков. Каждый из них получал ту или иную задачу для теоретических расчетов, не представляя общей картины и даже цели, для которой его расчеты, в конечном счете, использовались. На все расчеты требовались целые годы. Для увеличения количества квалифицированных математиков был резко увеличен прием студентов на все физико-математические факультеты университетов. По числу математиков в 1950 году СССР уверенно лидировал во всем мире.
К середине 1948 года советским физикам так и не удалось доказать, что термоядерная реакция в жидком дейтерии, помещенном в «трубу» (кодовое название классического варианта водородной бомбы, предложенного американцами), будет самопроизвольной, то есть пойдет дальше сама без стимуляции ядерными взрывами. Потребовались новые подходы и идеи. В разработку водородной бомбы были вовлечены новые люди со свежими идеями. Среди них были Андрей Сахаров и Виталий Гинзбург.
К середине 1949 года американцы задействовали новые быстродействующие компьютеры в Лос-Аламосе и форсировали темпы работы над водородной бомбой. Но это только ускорило их глубокое разочарование в теории Теллера и его коллег. Проведенные расчеты показали, что самопроизвольная реакция в дейтерии может развиваться при давлениях не в сотни тысяч, а в десятки миллионов атмосфер. Тогда Теллер предложил смешать дейтерий с тритием (еще более тяжелым изотопом водорода), тогда, по его расчетам, можно было бы уменьшить необходимое давление. Но тритий, в отличие от дейтерия, не встречается в природе. Его можно получить только искусственно и в особых реакторах, а это – очень дорогой и медленный процесс. США прекратили проект водородной бомбы, ограничившись достаточно мощным потенциалом атомных бомб. Штаты тогда были атомными монополистами и к середине 1949 обладали арсеналом в 300 атомных зарядов. Этого, по их расчетам, было достаточно для разрушения около 100 советских городов и промышленных центров и вывода из строя почти половины экономической инфраструктуры Советского Союза. При этом к 1953 году они планировали увеличить свой атомный арсенал до 1000 зарядов.
Однако 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне был испытан ядерный заряд первой советской атомной бомбы, который составил около двадцати килотонн тротилового эквивалента.
Успешное испытание первой советской атомной бомбы поставило американцев перед альтернативой: остановить гонку вооружений и начать переговоры с СССР или продолжить создание водородной бомбы, придумав замену классической модели Теллера. Было решено продолжить разработки. Расчеты на появившемся к тому времени суперкомпьютере подтвердили, что давление при подрыве взрывчатых веществ не достигает требуемого уровня. К тому же оказалось, что температура при предварительном подрыве атомной бомбы тоже недостаточно высока для старта цепной реакции синтеза в дейтерии. Классический вариант окончательно был отвергнут, но нового решения не было. Штатам оставалось только надеяться, что СССР пошел по тому, украденному у них, пути (они уже знали о шпионе Фуксе, который был арестован в Англии в январе 1950 года). Отчасти американцы были правы в своих надеждах. Но уже в конце 1949 года советскими физиками была создана новая модель водородной бомбы, которая получила название модели Сахарова-Гинзбурга. Все силы были брошены на ее реализацию. Эта модель заведомо имела некоторые ограничения: процессы атомного синтеза дейтерия происходили не в две стадии, а одновременно, водородный компонент бомбы выделялся в относительно небольших количествах, что ограничивало мощность взрыва. Эта мощность могла быть максимум в двадцать-сорок раз выше мощности обычной плутониевой бомбы, но зато предварительные расчеты подтверждали ее жизнеспособность. Американцы и тут наивно подумали, что Советскому Союзу не под силу создание водородной бомбы по двум причинам: из-за отсутствия у СССР достаточного количества урана и урановой промышленности и недоразвитости русских компьютеров. И снова нас недооценили. Проблема давления в новой модели Сахарова-Гинзбурга была решена хитрым расположением дейтерия. Он теперь был не в отдельном цилиндре, как раньше, а послойно в самом плутониевом заряде (отсюда происходило новое кодовое название – «слойка»). Предварительный атомный взрыв обеспечивал и температуру, и давление для начала термоядерной реакции. Все упиралось только в очень медленное и дорогостоящее производство искусственно получаемого трития. Гинзбург предложил использовать вместо трития легкий изотоп лития, который является природным элементом. Теллеру же проблему получения давления в миллионы атмосфер, необходимого для сжатия дейтерия и трития, помог решить физик Станислав Улам. Такое давление можно было создать сходящимся в одной точке мощным излучением. Эта модель американской водородной бомбы получила название Улама-Теллера. Сверхдавление для трития и дейтерия в этой модели достигалось не взрывчатыми волнами от подрыва химических взрывчатых веществ, а фокусировкой отраженной радиации после предварительного взрыва небольшого атомного заряда внутри. Модель требовала большого количества трития, и для его производства американцы построили новые реакторы. Про литий они просто не догадались. Подготовка к испытанию у них проходила в большой спешке, ведь Советский Союз буквально наступал на пятки. Испытание предварительного устройства, а не бомбы (на бомбу, вероятно, еще не хватало трития) американцы произвели 1 ноября 1952 года на небольшом атолле в южной части Тихого океана. После взрыва атолл был полностью разрушен, а водяной кратер от взрыва был больше мили в диаметре. Сила взрыва равнялась десяти мегатоннам тротилового эквивалента. Это превышало мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, в тысячу раз.
12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне Советским Союзом была испытана первая в мире водородная бомба, мощность заряда которой, правда, составила всего четыреста килотонн тротилового эквивалента. Хотя мощность была небольшой, успешное испытание имело огромный моральный и политический эффект. И это была именно перемещаемая бомба (РДС-6с), а не устройство, как у американцев.
После испытания «слойки» Сахаров и его товарищи объединили свои усилия для создания более мощной двухступенчатой водородной бомбы, сходной с той, которую испытывали американцы. Разведка работала в том же режиме, так что модель Улама-Теллера у СССР уже была. На расчет и производство ушло два года, и 22 ноября 1955 года была испытана первая советская двухступенчатая водородная бомба небольшой мощности.
Правящая верхушка СССР намеревалась свести на нет преимущество американцев в количестве испытаний одним, но очень мощным взрывом. Группе Сахарова поручено спроектировать водородную бомбу мощностью 100 мегатонн. Но, видимо, из-за опасений возможных экологических последствий, мощность бомбы была снижена до 50 мегатонн. Несмотря на это, испытания проходили с расчетом именно на исходную мощность. То есть это были испытания конструкции бомбы, которая в принципе может иметь мощность около 100 мегатонн. Для того, чтобы понять зачем был необходим этот взрыв нужно разобраться в политической ситуации, сложившейся в мире к тому времени.
В чем же заключались особенности политической ситуации? Наступившее было потепление отношений между СССР и США, кульминацией которого явился визит Хрущева в Соединенные Штаты Америки в сентябре 1959 г., уже через несколько месяцев сменилось резким обострением в результате скандальной истории со шпионским полетом Ф. Пауэрса над территорией Советского Союза. Самолет-разведчик 1 мая 1960 г. был сбит под Свердловском. Как следствие, в мае 1960 г. была сорвана встреча глав правительств четырех держав в Париже. Ответный визит президента США Д. Эйзенхауэра в СССР был отменен. Разгорались страсти вокруг Кубы, где к власти пришел Ф. Кастро. Причем большим потрясением стало вторжение в районе Плайя-Хирон в апреле 1961 г. кубинских эмигрантов из США и их разгром. Клокотала разбуженная Африка, сталкивая интересы великих держав. Но главное противостояние между СССР и США было в Европе: периодически давал о себе знать тяжелый и казавшийся неразрешимым вопрос германского мирного урегулирования, в фокусе которого был статус Западного Берлина. Безуспешно велись изнурительные переговоры о взаимном сокращении вооружений, которые сопровождались жесткими требованиями западных держав об инспекции и контроле на территориях договаривающихся сторон. Казались все более безотрадными переговоры экспертов в Женеве о запрещении ядерных испытаний, хотя в течение 1959 и 1960 гг. ядерные державы (кроме Франции) соблюдали соглашение об одностороннем добровольном отказе от испытаний этого оружия в связи с упомянутыми женевскими переговорами. Нормой стала жесткая пропагандистская риторика между СССР и США, в которой постоянными элементами были взаимные обвинения и откровенные угрозы. Наконец, главное событие того периода - 13 августа 1961 г. за одну ночь была воздвигнута печально знаменитая берлинская стена, вызвавшая на Западе бурю протестов.
Между тем Советский Союз обретал все большую уверенность в своих силах. Он первым испытал межконтинентальную баллистическую ракету и запустил спутники в околоземное пространство, осуществил пионерский прорыв человека в космос и создал могучий ядерный потенциал. СССР, обладая в то время большим престижем, особенно в странах третьего мира, не уступал давлению Запада и сам переходил к активным действиям.
Поэтому, когда к концу лета 1961 г. страсти особенно накалились, события стали развиваться по своеобразной силовой логике. 31 августа 1961 г. советское правительство опубликовало заявление об отказе от добровольно принятого на себя обязательства воздерживаться от испытаний ядерного оружия и о решении возобновить эти испытания. В нем нашли отражение дух и стиль того времени. В частности, говорилось:
"Советское правительство не выполнило бы своего священного долга перед народами своей страны, перед народами социалистических стран, перед всеми народами, стремящимися к мирной жизни, если бы перед лицом угроз и военных приготовлений, охвативших США и некоторые другие страны НАТО, оно не использовало бы имеющихся у него возможностей для совершенствования наиболее эффективных видов оружия, способных охладить горячие головы в столицах некоторых держав НАТО".
СССР намечал целую серию испытаний, кульминацией которого должен был стать взрыв водородной бомбы 50-мегатонной мощности. А. Д. Сахаров назвал планируемый взрыв "гвоздем программы".
Советское правительство не делало тайны из намечаемого супервзрыва. Напротив, оно оповестило мир о предстоящем испытании и даже обнародовало мощность создаваемой бомбы. Ясно, что такая "утечка информации" отвечала целям силовой политической игры. Но одновременно ставила создателей новой бомбы в трудное положение: возможный по тем или иным причинам ее "отказ" должен быть исключен. Мало того, взрыв бомбы должен был непременно попасть в "яблочко": обеспечить "заказную" мощность в 50 млн. т тротила! В противном случае вместо запланированного политического успеха советское руководство должно было пережить несомненный и чувствительный конфуз.
Первое упоминание о предстоящем грандиозном взрыве в СССР появилось 8 сентября 1961 г. на страницах американской газеты "Нью-Йорк таймс", которая воспроизвела слова Хрущева:
Ядерный взрыв
"Пусть знают те, кто мечтает о новой агрессии, что у нас будет бомба, равная по мощности 100 миллионам тонн тринитротолуола, что мы уже имеем такую бомбу, и нам осталось только испытать взрывное устройство для нее"
В мире прокатилась мощная волна протестов в связи с объявлением о предстоящем испытании.
В эти самые дни в Арзамасе-16 завершались последние работы по созданию небывалой бомбы и отправке ее на Кольский полуостров к месту базирования самолета-носителя. 24 октября был закончен итоговый отчет, который включал предложенную конструкцию бомбы и ее теоретическое, расчетное обоснование. Содержавшиеся в нем положения были отправными для инженеров-конструкторов и изготовителей бомбы. Авторами отчета были А. Д. Сахаров, В. Б. Адамский, Ю. Н. Бабаев, Ю. Н. Смирнов, Ю. А. Трутнев. В конце отчета было сказано: «Удачный результат испытаний этого изделия открывает возможность конструировать изделие практически неограниченной мощности».
Параллельно с работой над бомбой к выполнению боевой задачи готовили самолет-носитель и отрабатывали специальную парашютную систему для бомбы. Эта система для медленного спуска более чем 20-тонной бомбы оказалась уникальной, и руководитель ее разработки был удостоен Ленинской премии.
Однако, если бы парашютная система отказала во время эксперимента, экипажи самолетов не пострадали бы: бомба включала специальный механизм, который запускал систему подрыва только в том случае, если самолет уже оказывался на безопасном расстоянии.
Необычной переделке подвергся на заводе-изготовителе стратегический бомбардировщик Ту-95, которому предстояло доставить бомбу к цели. Совершенно нестандартная бомба длиной около 8 м и поперечником около 2 м не помещалась в бомболюк самолета. Поэтому часть фюзеляжа (не силовую) вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы. И все-таки она была настолько велика, что в полете больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, были покрыты специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории.
Пасмурным утром 30 октября 1961 года Ту-95 поднялся в воздух и сбросил над Новой Землей водородную бомбу, навсегда вошедшую в историю. Испытание заряда мощностью 50 мегатонн было этапом в развитии ядерного оружия. Это испытание со всей наглядностью продемонстрировало глобальный характер воздействия мощного ядерного взрыва на атмосферу Земли, включая такие факторы, как резкое повышение фона трития в атмосфере, перерыв на 40-50 мин. радиосвязи в Арктике, распространившаяся на сотни километров ударная волна. Проверка конструкции заряда подтвердила возможность создания заряда любой, сколь угодно большой мощности.
Но нельзя не учитывать, что взрыв такой невероятной мощи давал возможность показать и всеразрушительность, бесчеловечность созданного оружия массового уничтожения, достигшего апогея в своем развитии. Человечество, политики должны были осознать, что в случае трагического просчета победителей не будет. Как бы ни был изощрен противник, у другой стороны найдется сокрушительный ответ.
Созданный заряд одновременно демонстрировал и могущество человека: взрыв по своей мощи был явлением уже почти космического масштаба. Недаром Андрей Дмитриевич Сахаров искал заряду достойное применение. Он предлагал использовать сверхмощные взрывы для предотвращения катастрофических землетрясений, для создания беспрецедентных по энергии ускорителей ядерных частиц с целью проникновения в глубины материи, для управления в интересах человека движением космических тел в околоземном пространстве.
Гипотетически потребность в подобном заряде может возникнуть, если понадобится отклонить траекторию крупного метеорита или какого-либо другого небесного тела при угрозе его столкновения с нашей планетой. До создания ядерных зарядов большой мощности и надежных средств их доставки, ныне тоже разработанных, человечество было беззащитно в подобной, хотя и маловероятной, но все-таки возможной ситуации.
В 50-мегатонном заряде 97% мощности было обусловлено термоядерной энергией, т. е. заряд отличался высокой "чистотой" и соответственно минимумом образования осколков деления, создающих неблагоприятный радиационный фон в атмосфере.
Можно с полной уверенностью утверждать, что использование такого оружия в военных условиях нецелесообразно. Основным предназначением этого испытания был политический эффект, которого удалось добиться руководству СССР.
В СССР должна наладиться демократическая форма управления.
Вернадский В.И.
Атомная бомба в СССР была создана 29 августа 1949 года (первый успешный запуск). Руководил проектом академик Игорь Васильевич Курчатов. Период разработки атомного оружия в СССР длился с 1942 года, и закончился испытанием на территории Казахстана. Это нарушило монополию США на подобного рода вооружение, ведь с 1945 года единственной ядерной державой были именно они. Статья посвящена описанию истории возникновения советской ядерной бомбы, а также характеристике последствий этих событий для СССР.
История создания
В 1941 году представители СССР в Нью-Йорке передали Сталину информацию о том, что в США проходит встреча ученых-физиков, которая посвящена вопросам разработки ядерного вооружения. Советские ученые 1930-х годов также работали над исследованием атома, самым известным было расщепление атома учеными из Харькова во главе с Л.Ландау. Однако до реального применения в вооружении дело не доходило. Над этим кроме США работала нацистская Германия. В конце 1941 года в США начали свой атомный проект. Сталин узнал об этом в начале 1942 года и подписал указ о создании в СССР лаборатории по созданию атомного проекта, ее руководителем стал академик И.Курчатов.
Существует мнение, что работу ученых США ускорили секретные разработки немецких коллег, которые попали в Америку. В любом случае, летом 1945 года на Потсдамской конференции новый президент США Г.Трумэн сообщил Сталину о завершение работы над новым оружием – атомной бомбой. Более того, для демонстрации работы американских ученых, правительство США решило испытать новое оружие в бою: 6 и 9 августа бомбы были сброшены на два японских города, Хиросиму и Нагасаки. Это был первый случай, когда человечество узнало о новом оружии. Именно это событие заставило Сталина ускорить работу своих ученых. И.Курчатова вызвал к себе Сталин и пообещал выполнить любые требования ученого, лишь бы процесс шел как можно быстрее. Более того, был создан государственный комитет при Совнаркоме, который курировал советский атомный проект. Возглавил его Л.Берия.
Разработка переместилась в три центра:
- Конструкторское бюро Кировского завода, работающее над созданием специального оборудования.
- Диффузный завод на Урале, который должен был работать над созданием обогащенного урана.
- Химико-металлургические центры, в которых изучали плутоний. Именно этот элемент использовался в первой ядерной бомбе советского образца.
В 1946 году был создан первый советский единый ядерный центр. Это был секретный объект Арзамас-16, находящийся в городе Саров (Нижегородская область). В 1947 году создали первый атомный реактор, на предприятии под Челябинском. В 1948 году был создан секретный полигон на территории Казахстана, возле города Семипалатинск-21. Именно здесь 29 аавгуста 1949 года было организован первый взрыв советской атомной бомбы РДС-1. Это событие держалось в полном секрете, однако американская тихоокеанская авиация смогла зафиксировать резкое повышение уровня радиации, что было доказательством испытания нового оружия. Уже в сентябре 1949 году Г.Трумэн заявил о наличие в СССР атомной бомбы. Официально СССР признался в наличие этого оружия только в 1950 году.
Можно выделить несколько главных последствий успешной разработки советскими учеными атомного оружия:
- Потеря США статуса единого государства с атомным оружием. Это не только уравнивало СССР с США по военной мощи, но и заставило последних продумывать каждый свой военный шаг, поскольку теперь нужно было опасаться за ответную реакцию руководства СССР.
- Наличие атомного оружия у СССР закрепило за ним статус сверхдержавы.
- После уравнивания США и СССР в наличие атомного оружия, началась гонка за его количеством. Государства тратили огромные финансы, чтобы превзойти конкурента. Более того, начались попытки создания еще более мощного оружия.
- Эти события послужили стартом ядерной гонки. Многие страны начали вкладывать ресурсы, чтобы пополнить список ядерных государств и обеспечить себе безопасность.
В Советском Союзе уже с 1918 года проводились исследования по ядерной физике, подготовившие испытание первой атомной бомбы в СССР. В Ленинграде, в Радиевом институте, в 1937 году был запущен циклотрон, первый в Европе. "В каком году было первое испытание атомной бомбы в СССР?" - спросите вы. Ответ вы узнаете совсем скоро.
В 1938 году, 25 ноября, постановлением Академии наук создана была комиссия по атомному ядру. В состав ее вошли Сергей Вавилов, Абрам Алиханов, Абрам Иофе, и другие. К ним присоединились через два года Исай Гуревич и Виталий Хлопин. Ядерные исследования к тому времени проводились уже более чем в 10 научных институтах. При АН СССР в том же году организована была Комиссия по тяжелой воде, которая стала называться позднее Комиссией по изотопам. Прочитав эту статью, вы узнаете, как осуществлялась дальнейшая подготовка и испытание первой атомной бомбы в СССР.
Строительство циклотрона в Ленинграде, обнаружение новых урановых руд
В 1939 году, в сентябре, в Ленинграде началось строительство циклотрона. В 1940 году, в апреле, решено было создать опытную установку, которая производила бы в год 15 кг тяжелой воды. Однако из-за начавшейся в то время войны планы эти реализованы не были. В мае того же года Ю. Харитон, Я. Зельдович, Н. Семенов предложили свою теорию развития в уране цепной ядерной реакции. Тогда же были начаты работы по обнаружению новых руд урана. Это были первые шаги, обеспечившие несколько лет спустя создание и испытание атомной бомбы в СССР.
Представление физиков о будущей атомной бомбе
Многие физики в период с конца 30-х по начало 40-х годов уже имели приблизительное представление о том, как она будет выглядеть. Идея состояла в том, чтобы сосредоточить достаточно быстро в одном месте некоторое количество (более критической массы) делящегося под воздействием нейтронов материала. В нем должно начаться после этого лавинообразное нарастание числа распадов атомов. То есть это будет цепная реакция, в результате которой выделится огромный заряд энергии и произойдет мощный взрыв.
Проблемы, с которыми пришлось столкнуться при создании атомной бомбы
Первая проблема заключалась в том, чтобы получить делящееся вещество в достаточном объеме. В природе единственное вещество такого рода, которое можно было найти, - это изотоп урана с массовым числом 235 (то есть суммарным количеством нейтронов и протонов в ядре), иначе - уран-235. Содержание данного изотопа в природном уране - не более 0,71 % (урана-238 - 99,2 %). Более того, содержание в руде природного вещества составляет в лучшем случае 1 %. Поэтому достаточно сложной задачей было выделение урана-235.
Как вскоре выяснилось, альтернативой урану является плутоний-239. Он почти не встречается в природе (его меньше в 100 раз, чем урана-235). В приемлемой концентрации его получить можно в ядерных реакторах, если облучить уран-238 нейтронами. Постройка реактора для этого представляла также значительные трудности.
Третьей проблемой оказалось то, что собрать необходимое количество делящегося вещества в одном месте было непросто. В процессе сближения подкритичных частей, даже очень быстрого, в них начинают протекать реакции деления. Энергия, выделяющаяся при этом, может не позволить основной части атомов участвовать в процессе деления. Не успев прореагировать, они разлетятся.
Изобретение В. Маслова и В. Шпинеля
В. Маслов и В. Шпинель из физико-технического института Харькова в 1940 году подали заявку на изобретение боеприпаса, основанного на использовании цепной реакции, запускающей самопроизвольное деление урана-235, его закритической массы, которая создается из нескольких докритических, разделенных взрывчатым веществом, непроницаемым для нейтронов и уничтожаемым с помощью подрыва. Большие сомнения вызывает работоспособность подобного заряда, но тем не менее свидетельство на данное изобретение все же было получено. Однако произошло это лишь в 1946 году.
Пушечная схема американцев
Для первых бомб американцы предполагали использовать пушечную схему, в которой использовался реально пушечный ствол. С его помощью одна часть делящегося материала (подкритическая) выстреливалась в другую. Но вскоре обнаружилось, что такая схема для плутония не подходит из-за того, что скорость сближения является недостаточной.
Строительство циклотрона в Москве
В 1941 году, 15 апреля, СНК постановил о начале строительства мощного циклотрона в Москве. Однако после того, как началась Великая Отечественная война, были прекращены почти все работы в сфере ядерной физики, призванные приблизить 1 испытание атомной бомбы в СССР. На фронте оказались многие физики-ядерщики. Другие были переориентированы на более насущные, как тогда казалось, сферы.
Сбор информации о ядерной проблеме
Сбором информации касательно ядерной проблемы с 1939 года занимались 1-е Управление НКВД и ГРУ РККА. В 1940 году, в октябре, от Д. Кэрнкросса поступило первое сообщение, в котором говорилось о планах создания атомной бомбы. Данный вопрос был рассмотрен в Британском комитете по науке, в котором работал Кэрнкросс. В 1941 году, летом, был утвержден проект создания бомбы, который назывался "Тьюб эллойз". Англия к началу войны была одним из мировых лидеров в ядерных разработках. Такая ситуация сложилась во многом благодаря помощи немецких ученых, которые бежали в эту страну с приходом Гитлера к власти.
К. Фукс, член КПГ, был одним из них. Он отправился осенью 1941 года в советское посольство, где сообщил о том, что обладает важной информацией о мощном оружии, созданном в Англии. С. Крамер и Р. Кучинская (радистка Соня) были выделены для связи с ним. Первые радиограммы, посланные в Москву, содержали информацию о специальном методе разделения изотопов урана, газодиффузионном, а также о строящимся для данной цели заводе в Уэльсе. После шести передач прервалась связь с Фуксом.
Испытание атомной бомбы в СССР, дата которого сегодня широко известна, подготовили и другие разведчики. Так, в Соединенных Штатах Семенов (Твен) в конце 1943 года сообщил, что Э. Ферми в Чикаго удалось осуществить первую цепную реакцию. Источником данной информации был физик Понтекорво. По линии внешней разведки в это же время поступили из Англии закрытые труды ученых Запада, касающиеся атомной энергии, датированные 1940-1942 годами. Информация, содержащаяся в них, подтверждала, что большой прогресс был достигнут в создании атомной бомбы.
Жена Коненкова (на фото ниже), известного скульптора, работала вместе с другими на разведку. Она сблизилась с Эйнштейном и Оппенгеймером, крупнейшими физиками, и оказывала долгое время влияние на них. Л. Зарубина, другой резидент в США, входила в круг людей Оппенгеймера и Л. Сциларда. С помощью этих женщин СССР удалось внедрить агентов в Лос-Аламос, Ок-Ридж, а также Чикагскую лабораторию - крупнейшие центры ядерных исследований в Америке. Информацию по атомной бомбе в США передавали советской разведке в 1944 году супруги Розенберги, Д. Грингласс, Б. Понтекорво, С. Саке, Т. Холл, К. Фукс.
В 1944 году, в начале февраля, Л. Берия, нарком НКВД, провел заседание руководителей разведки. На нем было принято решение по координации сбора информации, касающейся атомной проблемы, которая поступала по линии ГРУ РККА и НКВД. Для этого был создан отдел "С". В 1945 году, 27 сентября, он был организован. П. Судоплатов, комиссар ГБ, возглавил этот отдел.
Фукс передал в январе 1945 года описание конструкции атомной бомбы. Разведкой в числе прочего были получены также материалы по разделению изотопов урана электромагнитным способом, данные о работе первых реакторов, инструкции по производству плутониевой и урановой бомб, данные о размерах критической массы плутония и урана, о конструкции взрывных линз, о плутонии-240, о последовательности и времени операций по сборке и производству бомбы. Сведения касались также способа приведения бомбового инициатора в действие, строительства специальных заводов для разделения изотопов. Были получены и дневниковые записи, в которых содержалась информация о первом испытательном взрыве бомбы в США в июле 1945 года.
Поступавшие по этим каналам сведения ускорили и облегчили задачу, поставленную перед советскими учеными. Специалисты Запада полагали, что в СССР бомба может быть создана лишь в 1954-1955 годах. Однако они ошиблись. Первое испытание атомной бомбы в СССР произошло в 1949 году, в августе.
Новые этапы создания атомной бомбы
В 1942 году, в апреле, М. Первухин, нарком химической промышленности, был ознакомлен по распоряжению Сталина с материалами, касающимися работы над атомной бомбой, проведенной за рубежом. Для оценки изложенных в докладе сведений Первухин предложил создать группу специалистов. В нее вошли, по рекомендации Иоффе, молодые ученые Кикоин, Алиханов и Курчатов.
В 1942 году, 27 ноября, вышло постановление "О добыче урана" ГКО. Оно предусматривало создание особого института, а также начало работ по переработке и добыче сырья, геологоразведке. Все это предполагалось осуществить для того, чтобы как можно скорее произошло испытание первой атомной бомбы в СССР. Год 1943-й был ознаменован тем, что НКЦМ приступил к добыче и переработке урановой руды в Таджикистане, на Табаршском руднике. План составлял 4 т в год урановых солей.
Мобилизованные ранее ученые в это время были отозваны с фронта. В этом же 1943 году, 11 февраля, была организована лаборатория № 2 Академии наук. Ее начальником был назначен Курчатов. Она должна была координировать работы по созданию атомной бомбы.
Советской разведкой в 1944 году был получен справочник, в котором содержались ценные сведения о наличии уран-графитовых реакторов и определении параметров реактора. Однако нужного для загрузки даже небольшого опытного ядерного реактора урана тогда еще не было в нашей стране. В 1944 году, 28 сентября, правительство СССР обязало НКЦМ сдавать урановые соли и уран в государственный фонд. На лабораторию № 2 была возложена задача их хранения.
Работы, проведенные в Болгарии
Большая группа специалистов, руководил которыми В. Кравченко, начальник 4-го спецотдела НКВД, в 1944 году, в ноябре, выехала для изучения результатов геологоразведки в освобожденную Болгарию. В этом же году, 8 декабря, ГКО постановил передать переработку и добычу урановых руд из НКМЦ 9-му Управлению ГУ ГМП НКВД. В 1945 году, в марте, начальником горно-металлургического отдела 9-го Управления был назначен С. Егоров. Тогда же, в январе, организуется НИИ-9 для изучения месторождений урана, решения задач получения плутония и металлического урана, переработки сырья. Из Болгарии к тому времени поступало в неделю около полутора тонн урановой руды.
Строительство диффузионного завода
С 1945 года, с марта, после поступления из США по каналам НКГБ информации о схеме бомбы, построенной на принципе имплозии (то есть сжатия делящегося материала путем взрыва обычного взрывчатого вещества), были начаты работы над схемой, которая имела значительные преимущества перед пушечной. В апреле 1945 года В. Маханев написал записку Берии. В ней говорилось о том, что в 1947 году предполагается пустить для получения урана-235 диффузионный завод, находящийся при лаборатории № 2. Производительность этого завода должна была составить примерно 25 кг урана в год. Этого должно было быть достаточно для двух бомб. Для американской на самом деле понадобилось 65 кг урана-235.
Привлечение к исследованиям немецких ученых
5 мая 1945 года во время сражений за Берлин было обнаружено имущество, принадлежавшее Физическому институту Общества В Германию 9 мая была направлена специальная комиссия, возглавляемая А. Завенягиным. Ее задача была найти ученых, которые работали там над атомной бомбой, собрать материалы по урановой проблеме. Вместе с семьями в СССР была вывезена значительная группа немецких ученых. В их число входили Нобелевские лауреаты Н. Риль и Г. Герц, профессора Гайб, М. фон Ардене, П. Тиссен, Г. Позе, М. Фольмер, Р. Деппель и другие.
Создание атомной бомбы задерживается
Для наработки плутония-239 нужно было построить ядерный реактор. Даже для экспериментального понадобилось около 36 т металлического урана, 500 т графита и 9 т двуокиси урана. К августу 1943 года была решена проблема графита. Его выпуск наладили в мае 1944 года на Московском электродном заводе. Однако нужного количества урана в стране не было к концу 1945 года.
Сталин хотел, чтобы как можно скорее произошло испытание первой атомной бомбы в СССР. Годом, к которому оно должно было осуществиться, первоначально был 1948-й (до весны). Однако к этому времени не было даже материалов для ее производства. Новый срок был назначен 8 февраля 1945 года постановлением правительства. Создание атомной бомбы перенесли до 1 марта 1949 года.
Завершающие этапы, подготовившие испытание первой атомной бомбы в СССР
Событие, к которому стремились так долго, произошло несколько позже повторно намеченного срока. Первое испытание атомной бомбы в СССР состоялось в году 1949-м, как и планировалось, однако не в марте, а в августе.
В 1948 году, 19 июня, был запущен первый промышленный реактор ("А"). Для выделения из ядерного топлива наработанного плутония был построен завод "Б". Урановые блоки, облученные, растворяли и отделяли химическими методами плутоний от урана. Затем раствор дополнительно очищали от продуктов деления для того, чтобы снизить его радиационную активность. На заводе "В" в апреле 1949 года начали изготавливать детали бомбы из плутония, применив технологию НИИ-9. Первый исследовательский реактор, работающий на тяжелой воде, был запущен в это же время. С многочисленными авариями шло освоение производства. При устранении их последствий наблюдались случаи переоблучения персонала. Однако в то время не обращали внимания на такие мелочи. Важнее всего было осуществить первое испытание атомной бомбы в СССР (дата его - 1949 год, 29 августа).
В июле был готов комплект деталей заряда. На комбинат для проведения физических измерений выехала группа физиков, руководил которой Флеров. Группа теоретиков, возглавляемая Зельдовичем, была направлена для обработки результатов измерений, а также расчета вероятности неполного разрыва и значений КПД.
Таким образом, первое испытание атомной бомбы в СССР было произведено в году 1949-м. 5 августа комиссией был принят заряд плутония и отправлен в КБ-11 литерным поездом. Здесь были к этому времени почти завершены необходимые работы. Контрольная сборка заряда была проведена в КБ-11 в ночь с 10 на 11 августа. Устройство после этого было демонтировано, а его детали упакованы для отправки на полигон. Как уже упоминалось, первое испытание атомной бомбы в СССР состоялось 29 августа. Советская бомба, таким образом, была создана за 2 года и 8 месяцев.
Испытание первой атомной бомбы
В СССР в 1949 году, 29 августа, было проведено испытание ядерного заряда на Семипалатинском полигоне. На вышке находилось устройство. Мощность взрыва составила 22 кт. Конструкция использованного заряда повторяла "Толстяка" из США, а электронная начинка разработана была советскими учеными. Многослойную конструкцию представлял собой атомный заряд. В ней с помощью сжатия сферической сходящейся детонационной волной осуществлялся перевод плутония в критическое состояние.
Некоторые особенности первой атомной бомбы
5 кг плутония размещалось в центре заряда. Вещество было установлено в виде двух полусфер, окруженных оболочкой из урана-238. Она служила для сдерживания ядра, раздувающегося во время цепной реакции, для того чтобы успела прореагировать как можно большая часть плутония. К тому же она использовалась в качестве отражателя, а также замедлителя нейтронов. Тампер окружала оболочка, сделанная из алюминия. Она служила для равномерного сжатия ударной волной ядерного заряда.
Установка узла, который содержал делящийся материал, в целях безопасности осуществлялась сразу перед применением заряда. Для этого имелось особое сквозное коническое отверстие, закрывающееся пробкой из взрывчатого вещества. А во внутренних и наружном корпусах находились отверстия, которые закрывались крышками. Расщеплением ядер приблизительно 1 кг плутония была обусловлена мощность взрыва. Оставшиеся 4 кг прореагировать не успели и распылились бесполезно, когда было осуществлено первое испытание атомной бомбы в СССР, дата которого вам теперь известна. Множество новых идей по совершенствованию зарядов возникло в ходе реализации данной программы. Они касались, в частности, повышения коэффициента использования материала, а также снижения веса и габаритов. По сравнению с первыми новые образцы стали компактнее, мощнее и изящнее.
Итак, первое испытание атомной бомбы в СССР произошло в 1949 году, 29 августа. Оно послужило началом дальнейших разработок в этой сфере, которые ведутся и по сей день. Испытание атомной бомбы в СССР (1949 год) стало важным событием в истории нашей страны, положив начало ее статусу ядерной державы.
В 1953 году на том же Семипалатинском полигоне состоялось первое в истории России испытание Мощность ее составила уже 400 кт. Сравните первые испытания в СССР атомной бомбы и водородной бомбы: мощность 22 кт и 400 кт. Однако это было лишь начало.
14 сентября 1954 году на осуществлены первые войсковые учения, в ходе которых была применена атомная бомба. Они получили название "операция «Снежок»". Испытание атомной бомбы в 1954 в СССР, по информации, рассекреченной в 1993 году, было осуществлено в том числе с целью выяснить, как радиация воздействует на человека. Участники этого эксперимента дали подписку о том, что они не будут разглашать информацию об облучении в течение 25 лет.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
- Введение
- 1. Предпосылки создания атомного оружия
- 2. Кто "настоящий отец" ядерной бомбы?
- 3. О создании первой отечественной атомной бомбы
- 3.1 Состояние исследований в СССР по проблеме использования атомной энергии в предвоенный период
- 3.2 Начало Великой Отечественной войны. Отношение советских учёных к возможности создания атомной бомбы
- 3.3 Решение правительства СССР о возобновлении работ по проблеме использования атомной энергии
- 3.4 Назначение И.В. Курчатова научным руководителем работ по урану. Организация Лаборатории № 2 Академии наук СССР
- 3.5 Урановая бомба и бомба из "неземного" материала
- 3.6 Начало работ по атомной бомбе в Лаборатории № 2 Академии наук СССР
- 3.7 "Возложить на т. Берия Л.П. наблюдение за развитием работ по урану"
- 3.8 Ю.Б. Харитон - научный руководитель работ по атомной бомбе
- 3.9 Метод имплозии. "Этот метод следует предпочесть "методу выстрела"
- 3.10 Образование Специального комитета и Первого главного управления
- 3.11 И.В. Курчатов продолжает борьбу за привлечение к расчётам атомных бомб Л.Д. Ландау
- 3.12 Создание Конструкторского бюро № 11 при Лаборатории № 2 Академии наук СССР. Первые задачи КБ-11: разработка атомной бомбы РДС-1 имплозивного типа с плутонием и атомной бомбы РДС-2 пушечного типа с ураном-235
- 3.13 Ядерный реактор Ф-1 - первый в СССР, первый в Европе и Азии. Приём И.В. Сталиным участников работ над советским атомным проектом
- 3.14 Первый промышленный ядерный реактор СССР
- 3.15 Работы по созданию атомных бомб РДС-1 и РДС-2. Начало работ над усовершенствованными атомными бомбами
- 3.16 Завершение разработки и испытание первой отечественной атомной бомбы РДС-1
- Заключение
Введение
Научные знания могут служить и целям гуманным, благородным, и целям варварским. Все зависит от того, в чьих руках находится наука и добытые ею результаты, кто и по каким соображениям занимается научной деятельностью, каковы моральные устои и социальные воззрения людей науки. Эти вопросы возникли перед человечеством именно в тот момент, когда атомная бомба стала реальной угрозой.
За годы, отделяющие нас от того дня, когда была взорвана первая атомная бомба, история ее создания успела обрасти легендами. Об этом событии были написаны десятки книг, правдивых и ничего общего с исторической правдой не имеющих. Конец тридцатых - начало сороковых годов XX столетия ознаменовались выдающимися открытиями в области физики: деление тяжёлых ядер и возможность цепной реакции деления. Эти открытия означали, что перед человечеством открывается возможность практического использования нового мощного источника энергии - энергии деления ядер. Однако политическая обстановка в мире в этот период предопределила то, что усилия учёных ряда стран мира по поиску путей использования ядерной энергии вскоре оказались направленными в первую очередь на создание атомных бомб. Первые атомные бомбы были созданы в Соединённых штатах Америки и применены США в войне с Японией уже через шесть с половиной лет после открытия деления. Ещё через четыре года СССР создал и испытал свою первую атомную бомбу. Достижение ядерного паритета, важным шагом к которому явилось создание первой отечественной атомной бомбы, сказалось на судьбах человечества, способствуя глобальной стабильности и миру на Земле.
1. Предпосылки создания атомного оружия
Немецкие физики первые начали работу по созданию атомной бомбы, но до самого конца войны союзники по антигитлеровской коалиции не имели точных сведений о том, на каком этапе находятся эти работы. Ученые-атомники США, среди которых было много эмигрантов из Европы, опасались, что фашисты создадут ядерное оружие прежде, чем закончится война, и сделали все возможное, чтобы развернуть аналогичные разработки в США. Они начинали работать над бомбой, руководствуясь высокими побуждениями: такое оружие было необходимо на случай, если гитлеровская армия получит его первой и использует на полях сражений. Но когда они завершили свое дело, стало ясно, что у фашистов бомбы нет и не будет и Германия на пороге полного поражения.
Но тут вмешались американские политики и военные, решившие подвергнуть атомной бомбардировке Японию, хотя в этом уже не было необходимости. В США любят говорить, атом является уроженцем Америки. Это не так. На рубеже XIX и XX вв. расщеплением атома занимались главным образом европейские ученые. В. Томсон предложил модель, согласно которой атом состоит из положительно заряженного вещества, внутри которого вкраплены электроны. По Томсону, атом напоминает пудинг с изюмом. Томсоновскую модель атома нельзя было проверить непосредственно, но в ее пользу свидетельствовали некоторые аналогии.
А. Беккерель открыл радиоактивность в 1896 г. Он показал, что все соединения урана радиоактивны, причем активность примерно пропорциональна количеству содержащегося в них урана. П. и М. Кюри открыли радиоактивный элемент радий в 1896 г. Его радиоактивность примерно в миллион раз больше радиоактивности урана. Без открытия радия большая часть последующих работ была бы невозможна, и быть может, по сей день мы продолжали бы поиски объяснения радиоактивности. Э. Резерфорд в 1902г. разработал теорию радиоактивного распада, в 1911 г. открыл атомное ядро и в 1919 г. наблюдал искусственное превращение ядер. А. Эйнштейн в 1905 г. разработал принцип эквивалентности массы и энергии. Он связал воедино два понятия: массу и энергию. Определенному количеству материи соответствует определенное количество энергии.
Между ними существует зависимость, определяемая формулой
где энергия (Е), содержащаяся в теле, пропорциональна его массе (m), и множителем пропорциональности является скорость света, взятая в квадрате (cІ). Даже в крошечной массе заключена громадная энергия. Н. Бор в 1913 г. разработал теорию строения атомов, которая легла в основу физической модели устойчивого атома. В 1932 г. Дж. Чедвик открыл новую элементарную частицу - нейтрон. В 1932 г. Д.Д. Иванченко выдвинул гипотезу о строении атомного ядра из протонов и нейтронов.
Э. Ферми в 1934 г. первым использовал нейтроны для бомбардировки атомного ядра. С этого времени ядерная физика стала быстро развиваться. В 1937 г. И. Кюри открыла деление урана под действием медленных нейтронов. Решался вопрос, какие элементы рождаются, когда ядро атома урана захватывает нейтрон. До сих пор во всех ядерных реакциях, при естественном радиоактивном распаде, в опытах Резерфорда и в опытах по искусственной радиоактивности всегда образовывались элементы, стоящие в соседних клетках системы Д.И. Менделеева. Бор, находившийся в США с января по май 1939 г., много сделал в этот период для быстрой разработки теории, которая впоследствии привела к доказательству особой способности урана-235 и плутония к расщеплению. Таким образом, к середине 1939 г. ученые мира располагали важными теоретическими сведениями в области ядерной физики, которые позволили выдвинуть обширную программу развития исследований. Эти открытия произвели в научном мире сенсацию. В физике началась новая, атомная эра!
С трудом убедив власти США, физики получили возможность в глубочайшей тайне, вдали от войны, работать над проблемой овладения энергией атомного ядра, над подготовкой ядерного реактора. Это был подлинный заговор науки против фашизма, но участники заговора не до конца представляли себе будущее. Был создан Урановый комитет (Консультативный комитет по урану). В него вошли Л. Бриггс (председатель), два артиллерийских эксперта - капитан 3-го ранга Дж. Гувер и полковник К. Адамсом. Бриггс включил в Комитет еще нескольких человек, в том числе Ф. Молера, А. Сакса, Л. Сциларда, Э. Вагнера, Э. Теллера, и Р. Робертса. Первое заседание уранового комитета состоялось в октябре 1939 г. 1 ноября 1939 г. Комитет представил президенту Рузвельту доклад, где говорилось о реальной возможности получения и атомной энергии и атомной бомбы. 17 июня 1942 г. Буш представил президенту доклад, в котором изложил план расширения проекта по атомной бомбе.
1. Несколько килограммов урана-235 или плутопия-239 представляют собой взрывчатку, эквивалентную по мощи нескольким тысячам тонн обычных взрывчатых веществ. Такую бомбу можно взрывать в нужный момент времени.
2. Существует четыре практически осуществимых метода получения делящихся веществ: электромагнитное разделение урана, диффузионное разделение урана, разделение урана на центрифугах с получением в этих случаях делящегося изотопа урана-235, а также получение плутония -239 при помощи цепной реакции. Нельзя определенно утверждать, что какой-то один из этих методов окажется лучше других.
3. Можно проектировать и строить довольно крупные промышленные установки.
4. При наличии необходимых фондов и прерогатив всю программу действий, по- видимому, можно было начать достаточно быстро, чтобы она приобрела военное значение.
Материалы были возвращены Бушу с одобрением президента: Рузвельт отдал приказ немедленно начать работы по созданию атомной бомбы. Летом 1942 г. проект был передан в ведение армии. 18 июля 1942 г. полковник Дж. Маршалл получил указание образовать новый округ инженерных войск для выполнения специальной работы - огромный комплекс организационных мероприятий, исследовательских и промышленных работ, которому придаются кадры ученых, лаборатории, промышленные установки, разведывательные органы.
Все работы по созданию атомной бомбы протекали в обстановке абсолютной секретности. Очень немногие знали о том, что скрывается за вывеской Манхэттенского проекта. Даже госдепартамент США до начала Ялтинской конференции в феврале 1945 г. ничего не знал о проекте создания атомной бомбы. О целях проекта не было известно и объединенному комитету начальников штабов. Знали лишь отдельные лица, по выбору президента Ф. Рузвельта.
Манхэттенский проект имел свою полицию, контрразведку, систему связи, склады, поселки, заводы, лаборатории, свой колоссальный бюджет. По размаху работ и размерам капиталовложений он был и поныне остается самым крупным научным проектом. В США засекретили даже опубликованные ранее книги и статьи, где говорилось о возможности создания атомной бомбы. Так, из всех библиотек США были изъяты номера газет "Нью-Йорк Таймс" и "Сатерди ивининг пост" со статьями У. Лоуренса, в которых рассказывалось об атомной бомбе. Был отдан приказ записывать фамилию каждого, кто интересовался этими номерами газет, и ФБР затем выясняло его личность.
Каждая операция в общем цикле работ была построена на принципе изолированности. Каждый работник знал только те детали проекта, которые касались его работы непосредственно. Даже в случае крайней необходимости для обмена информацией между разными отделами требовалось особое разрешение. Для Лос-Аламосской лаборатории сделали исключение. В ее библиотеке появились отчеты других отделов и лабораторий, а с переводом в Лос-Аламос ученых из других подразделений поступило много новой ценной информации. Правда, за доступ к информации ученые заплатили ограничением личной свободы: с самого начала лаборатории были окружены оградой и охрана пропускала только имевших разрешение. Еще одна ограда окружала весь городок. При входе и выходе проводилась проверка. На все поездки требовалось разрешение, корреспонденция подвергалась цензуре. За каждым работающим велось тщательное наблюдение. Все районы Лос-Аламоса, Ок-Риджа и Хэнфорда находились под постоянным контролем служб безопасности, на его границах круглосуточно дежурили специальные патрули. Жители трех засекреченных городов могли отправлять и получать корреспонденцию только через цензуру, телефонные разговоры прослушивались. Ученым дали другие фамилии. В служебных помещениях и на многих частных квартирах были тайно установлены звукозаписывающие аппараты. К ведущим специалистам были представлены "телохранители", которые не спускали с них глаз.
Проблема привлечения нужных людей в Манхэттенский проект инженерный округ была довольно сложной. Кадры научных работников страны использовались на других важных оборонных работах. Помогло то обстоятельство, что, спасаясь от фашистского террора, многие выдающиеся ученые вынуждены были эмигрировать на американский континент. Эмиграция ученых объяснялась в основном усиленным проникновением нацистской идеологии на университетские кафедры Германии, где перестали уважать способности и таланты, а провозглашали верность фашизму, прославляли чистоту "арийского" происхождения.
Одновременно с поисками и отбором специалистов в своей стране американцы вели настоящую охоту за секретной научно-технической информацией, а также за учеными-атомниками в Европе.
Американцы весьма ревностно относились к работам по урановой проблеме, которые велись союзниками - Англией и Францией.
В самом начале Рузвельт и Черчилль пришли к следующему соглашению: большие атомные заводы будут строиться в США, где им не угрожают немецкие бомбы, но англичане внесут свой вклад в разработку атомной бомбы. Под этим подразумевалось участие английских ученых в работе по созданию бомбы и предоставление американцам результатов исследований. Но прошло немного времени, и от идеального замысла пришлось отказаться. Английским ученым начали чинить всяческие препятствия, их не допускали к проведению некоторых важных работ. Гровс умышленно тормозил сотрудничество с ними, чтобы закрепить преимущество США в области производства атомного оружия на многие годы. Поэтому обмен информацией с англичанами допускался только в тех случаях, когда она могла чем-либо помочь созданию первых американских образцов атомного оружия. Как только англичане заговорили о собственной атомной бомбе, все двери для них наглухо закрылись.
2. Кто "настоящий отец" ядерной бомбы?
Работы над атомными проектами в СССР и США начались одновременно. В августе 1942 года в одном из зданий во дворе Казанского университета начала работать секретная "Лаборатория №2". Её руководителем был назначен Игорь Курчатов. В августе же 1942 в здании бывшей школы в городке Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, неподалеку от Санта-Фе заработала секретная "Металлургическая лаборатория".
Руководителем лаборатории был назначен Роберт Оппенгеймер. Американцам для решения задачи понадобилось три года. В июле 1945 года первая атомная бомба была взорвана на полигоне, а в августе ещё две бомбы были сброшены на Хиросиму и Нагасаки.
Для рождения советской атомной бомбы понадобилось семь лет - первый взрыв был произведён на полигоне в 1949 году. Американская команда физиков была изначально сильнее. В создании атомной бомбы принимало участие только Нобелевских лауреатов, настоящих и будущих, 12 человек. А единственный будущий советский Нобелевский лауреат, который находился в 1942 году в Казани и которому было предложено принять участие в работах, Пётр Капица - отказался. Кроме того, американцам помогала группа английских учёных, командированная в 1943 году в Лос-Аламос. Тем не менее, в советские времена утверждалось, что СССР решил свою атомную задачу совершенно самостоятельно, а Курчатов считался "отцом" отечественной атомной бомбы. Хотя и ходили слухи о некоторых украденных у американцев секретах. И только в 90-х годах, спустя 50 лет, один из главных действующих тогда лиц - Юлий Харитон рассказал о существенной роли разведки в ускорении отставшего советского проекта. А американские научные и технические результаты добывал приехавший в английской группе Клаус Фукс. Так что Роберта Оппенгеймера можно назвать "отцом" бомб, созданных по обе стороны океана, - его идеи оплодотворяли оба проекта. Неправильно считать Оппенгеймера (как и Курчатова) только выдающимся организатором. Главные его достижения - научные. И именно благодаря им он оказался научным руководителем проекта создания атомной бомбы. Роберт Оппенгеймер родился в Нью-Йорке 22 апреля 1904 года. В 1925 году получил диплом Гарвардского университета. В течение года стажировался у Резерфорда в Кавендишской лаборатории. В 1926 году переехал в Гёттингенский университет, где в 1927 году под руководством Макса Борна защитил докторскую диссертацию. В 1928 году возвратился в США. С 1929 по 1947 годы Оппенгеймер преподавал в двух ведущих американских вузах - Калифорнийском университете и Калифорнийском технологическом институте. Оппенгеймер занимался квантовой механикой, теорией относительности, физикой элементарных частиц, выполнил ряд работ по теоретической астрофизике. В 1927 году он создал теорию взаимодействия свободных электронов с атомами. Совместно с Борном разработал теорию строения двухатомных молекул. В 1930 году предсказал существование позитрона. В 1931 году совместно с Эренфестом сформулировал теорему Эренфеста-Оппенгеймера, согласно которой ядра, состоящие из нечётного числа частиц со спином 1/2, должны подчиняться статистике Ферми-Дирака, а из чётного - Бозе-Эйнштейна. Исследовал внутреннюю конверсию гамма-лучей. В 1937 году разработал каскадную теорию космических ливней, в 1938 году впервые рассчитал модель нейтронной звезды, в 1939 году в своей работе "По поводу необратимого гравитационного сжатия" предсказал существование "чёрных дыр". Оппенгеймер написал несколько научно-популярных книг - "Наука и обыденное познание" (1954), "Открытый разум" (1955), "Некоторые размышления о науке и культуре" (1960). Умер Оппенгеймер в Принстоне 18 февраля 1967 года.
3. О создании первой отечественной атомной бомбы
Конец тридцатых - начало сороковых годов XX столетия ознаменовались выдающимися открытиями в области физики: деление тяжёлых ядер и возможность цепной реакции деления. Эти открытия означали, что перед человечеством открывается возможность практического использования нового мощного источника энергии - энергии деления ядер. Однако политическая обстановка в мире в этот период предопределила то, что усилия учёных ряда стран мира по поиску путей использования ядерной энергии вскоре оказались направленными в первую очередь на создание атомных бомб. Первые атомные бомбы были созданы в Соединённых штатах Америки и применены США в войне с Японией уже через шесть с половиной лет после открытия деления. Ещё через четыре года СССР создал и испытал свою первую атомную бомбу. Достижение ядерного паритета, важным шагом к которому явилось создание первой отечественной атомной бомбы, сказалось на судьбах человечества, способствуя глобальной стабильности и миру на Земле. В статье на основе данных документальных источников, охватывающих период 1939-1949 гг., рассмотрены истоки и становление физических идей, положенных в основу конструкции первой отечественной атомной бомбы, важнейшие события и факты, связанные с её созданием.
3.1 Состояние исследований в СССР по проблеме использования атомной энергии в предвоенный период
Принципиальная возможность практического использования ядерной энергии была осознана и начала рассматриваться советскими учёными сразу же после эпохальных открытий в области ядерной физики 1938-1939 годов. В 1939 г. вопрос о возможности осуществления ядерной цепной реакции обсуждался в СССР на IV Всесоюзном совещании по атомному ядру, состоявшемся 15-20 ноября 1939 г. в г. Харькове. В докладе по итогам указанного совещания И.М. Франк отметил, что расчёты возможности осуществления цепной реакции "производились целым рядом исследователей, и, в частности, французские исследователи - Жолио, Перрен и другие пришли к выводу, что такая реакция возможна, и, следовательно, мы стоим на грани практического использования внутриатомной энергии ". В июне 1940 г. В.И. Вернадский и В.Г. Хлопин писали: "Открытие в 1939 году явления деления ядра атома урана под действием нейтронов, сопровождающегося выделением огромных количеств энергии, и особенно тот факт, что процесс этот порождает возникновение новых нейтронов в количестве, превосходящем то, которое необходимо для того, чтобы его вызвать, впервые вплотную поставили вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества ".
В проекте письма на имя заместителя председателя Совета Народных Комиссаров (СНК) СССР Н.А. Булганина от 12 июля 1940 г. В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман и В.Г. Хлопин отмечали, что на пути технического использования внутриатомной энергии "стоит ещё ряд очень больших трудностей и потребуется проведение большой научно-исследовательской работы, однако, как нам кажется, трудности эти не носят принципиального характера. Нетрудно видеть, что если вопрос о техническом использовании внутриатомной энергии будет решён в положительном смысле, то это должно в корне изменить всю прикладную энергетику. Важность этого вопроса вполне сознаётся за границей, и по поступающим оттуда сведениям в Соединённых Штатах Америки и Германии лихорадочно ведутся работы, стремящиеся разрешить этот вопрос, и на эти работы ассигнуются большие средства… Мы полагаем, что уже сейчас назрело время, чтобы правительство, учитывая важность решения вопроса о техническом использовании внутриатомной энергии, приняло ряд мер, которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разрешении этого вопроса от зарубежных стран " .
Мнение учёных, изложенное в цитированном документе, было поддержано Президиумом АН СССР и доведено в сентябре 1940 г. до сведения аппарата ЦК ВКП(б), а в начале 1941 г. с предложением о необходимости организации работ по использованию атомной энергии в военных целях к Народному комиссару обороны СССР С.К. Тимошенко обратился В.А. Маслов. Однако специальных правительственных решений по проблеме использования атомной энергии путём осуществления ядерной цепной реакции в 1940-1941 гг. в СССР принято не было. Работы в этом направлении координировались решениями Президиума АН СССР и созданной 30 июля 1940 г. Президиумом АН СССР Комиссии по проблеме урана под председательством В.Г. Хлопина.
Заслуживает внимания сделанное ещё в 1940 г. высказывание члена Урановой комиссии А.Ф. Иоффе о наилучшей, по его мнению, кандидатуре для руководства проблемой урана. Отвечая на запрос секретаря Президиума АН СССР П.А. Светлова о состоянии проблемы использования внутриатомной энергии, А.Ф. Иоффе в записке от 24 августа 1940 г. отметил, что "возможность технического использования энергии урана нельзя считать исключённой при настоящем состоянии наших знаний " и что "основными специалистами, к которым прежде всего следует обратиться, являются И.В. Курчатов (ЛФТИ) и его сотрудники Флёров и Петржак, Зельдович и Харитон (ЛИХФ)… Общее руководство всей проблемой в целом следовало бы поручить И.В. Курчатову как лучшему знатоку вопроса, показавшему на строительстве циклотрона выдающиеся организационные способности ".
Хотя сам А.Ф. Иоффе и большинство других советских учёных не считали перед войной практическое использование атомной энергии возможным в ближайшей перспективе, ряду из них с самого начала было ясно, что речь при положительных результатах работ будет идти не только о мирном, но и о военном, взрывном, использовании деления ядер.
Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон в опубликованной в 1940 г. статье "Кинетика цепного распада урана " следующим образом описали условия, необходимые для осуществления ядерного взрыва: "Взрывное использование цепного распада требует специальных приспособлений для весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область и уменьшения естественной терморегулировки ". Они высказали предположение о том, что в результате применения тех или иных мер может оказаться возможным "создание условий цепного распада урана посредством разветвляющихся цепей, при котором сколь угодно слабое облучение нейтронами приведёт к мощному развитию цепной реакции и макроскопическим эффектам ". Они отметили огромную скорость экспоненциального роста концентрации нейтронов в такой системе при большой надкритичности (увеличение в е раз за время 10-7 с) и связанные с этим, по их мнению, трудности: "При столь бурном развитии цепного распада мы не вправе более отвлекаться от рассмотрения создания самих сверхкритических условий, при которых цепной распад только и возможен. Время проведения процессов, осуществляющих переход критических условий, например время сближения двух урановых масс, каждая из которых в отдельности находится в докритической в отношении цепного распада области, вряд ли удастся сделать хотя бы сравнимым со временем разгона реакции ". Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон подчеркнули, что "кинетика развития цепного развала является решающей для суждения о тех или иных путях практического, энергетического или взрывного использования распада урана ".
Сформулированные Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном условия для осуществления ядерного взрыва - достижение "весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область " - стимулировали поиск практических путей реализации этих условий, несмотря на то, что их собственная оценка возможности эффективного решения задачи из-за необходимости преодоления видимых ими при этом больших трудностей, как это следует из текста статьи, была достаточно осторожной.
В октябре 1940 г. В.А. Маслов и B.C. Шпинель подали в Бюро изобретений Народного комиссариата обороны СССР секретную заявку на изобретение "Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества ". Ссылаясь на статью Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона, они писали в заявке, что "проблема создания взрыва в уране сводится к созданию за короткий промежуток времени массы урана в количестве, значительно большем критического. Осуществить это мы предлагаем путём заполнения ураном сосуда, разделённого непроницаемыми для нейтронов перегородками таким образом, что в каждом отдельном изолированном объёме - секции - сможет поместиться количество урана меньше критического. После заполнения такого сосуда стенки при помощи взрыва удаляются и вследствие этого в наличии оказывается масса урана значительно больше критической. Это приведёт к мгновенному возникновению уранового взрыва ". В заявке в качестве материала перегородок было предложено применять взрывчатые вещества. По мнению авторов, при этом могли быть созданы условия, предотвращающие разброс урана до возникновения цепной реакции. Несмотря на очевидную несостоятельность предложения В.А. Маслова и B.C. Шпинеля, их заявка представляет интерес как первая в СССР заявка с претензией на изобретение конструкции атомной бомбы. Вероятно поэтому отделом изобретательства Министерства вооруженных сил 7 декабря 1946 г. было принято решение о выдаче по рассматриваемой заявке В.А. Маслова и B.C. Шпинеля авторского свидетельства, несмотря на то, что отзывы на эту заявку, относившиеся ещё к 1941 г., были, по существу, отрицательными.
В заключении научно-исследовательского химического института Народного комиссариата обороны СССР (НИХИ НКО СССР) на заявку говорилось: "Авторы предлагают взрывать промежутки между урановыми блоками, достигая таким образом быстрого создания сверхкритической массы урана. Однако в статье Харитона и Зельдович а, которая цитируется авторами предложения, указывается целый ряд факторов, тормозящих взрыв всей массы и весьма важных вблизи критических условий (расходование урана, появление новых ядер, задержка в выделении части нейтронов, тепловое расширение и прочее). Существенно, что некоторые тормозящие факторы возникают с такой же скоростью, как и взрыв урана. Поэтому одновременно весь блок не взорвётся. Если выделившееся количество тепла не успеет распространиться и произведет разрушение бомбы на части, то отдельные части уже будут подкритическими и не взорвутся… ". Обращает на себя внимание то, что выраженное в отзыве сомнение в возможности получения ядерного взрыва относилось скорее не к конкретной предложенной В.А. Масловым и B.C. Шпинелем конструкции, а имело более общий характер и отражало восприятие авторами отзыва самой статьи Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона.
Заключение В.Г. Хлопина от 17 апреля 1941 г. на рассматриваемую заявку В.А. Маслова и B.C. Шпинеля также не содержало анализа конкретной конструкции и выражало предвоенную позицию многих советских учёных, о которой уже упоминалось выше. В этом заключении В.Г. Хлопин писал: "Положение с проблемой урана в настоящее время таково, что практическое использование внутриатомной энергии, которая выделяется при процессе деления его атомов под действием нейтронов, является более или менее отдалённой целью, к которой мы должны стремиться, а не вопросом сегодняшнего дня… Следует относительно… заявки сказать, что она в настоящее время не имеет под собой реального основания ". В то же время В.Г. Хлопин отмечал, что "До настоящего времени нигде в мире ещё экспериментально осуществить … цепную реакцию распада урана не удалось, однако, по поступающим к нам сведениям, над этим вопросом усиленно работают в США и Германии. У нас такого рода работы тоже ведутся и их крайне желательно всячески форсировать… ". Далее в своём заключении В.Г. Хлопин подчёркивал, что даже если бы и удалось осуществить цепную реакцию деления урана, то выделяющуюся при этом весьма большую энергию "целесообразнее было бы использовать для приведения в действие двигателей, например, для самолётов или других целей, нежели взамен взрывчатых веществ. Тем более, что общее количество урана, добываемого во всём мире, очень невелико порядк а 2 50 - 275 тонн в год. У нас же в Союзе в настоящий момент добыча его совсем ничтожна на 1941 г. запроектировано получение солей урана всего в количестве около 0,5 тонны ".
Тревогой за состояние работ по проблеме урана в СССР пронизаны записи в дневнике В.И. Вернадского, относящиеся к 1941 г. Он резко осудил решение о прекращении работ на Табошарском месторождении урана и предпринял все возможные меры для отмены этого решения. В.И. Вернадский писал, что физики "направляют все усилия на изучение атомного ядра и его теории, и здесь (например, Капица,Ландау) делается много важного - но жизнь требует рудно-химического направления " (записи от 16 мая и 18 июня). 1 июня 1941 г. В.И. Вернадский сделал следующую запись: "Сейчас поставлена проблема урана как источника энергии - реальной, технической, которая может перевернуть всю техническую мощь человечества… Но у нас идут споры - физики направляют внимание на теорию ядра, а не на ту прямую задачу, которая стоит перед физико-химиками и геохимиками, - выделение изотопа-235 из урана. Здесь нужно идти теорией, немедленно проверяя опытом… ".
К данной В.И. Вернадским характеристике состояния исследований в области ядерной физики в СССР в предвоенный период следует добавить, что советскими физиками в это время были выполнены блестящие экспериментальные работы, позволившие получить результаты фундаментального характера.
К числу наиболее ярких довоенных достижений советских учёных в области ядерной физики, имевших непосредственное отношение к проблеме осуществления ядерной цепной реакции деления взрывного характера, следует назвать открытие К.А. Петржаком и Г.Н. Флёровым спонтанного деления урана, сопровождающегося вылетом нейтронов.
Среди этих мер Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон назвали обогащение урана изотопом урана-235.
3.2 Начало Великой Отечественной войны. Отношение советских учёных к возможности создания атомной бомбы
Нападение 22 июня 1941 г. фашистской Германии на Советский Союз прервало проводившиеся в СССР ядерные исследования, в том числе исследования возможности осуществления цепной реакции деления, в то время как в Великобритании и США работы по этой проблеме энергично продолжались.
Однако руководство СССР понимало важность продолжения научных исследований, отвечавших интересам обороны страны, и скорейшего внедрения их результатов. Созданный 30 июня 1941 г. чрезвычайный партийно-государственный орган - Государственный комитет обороны(ГКО), сосредоточивший в своих руках всю полноту власти на период войны, уже 6 июля 1941 г. принял постановление № 34 сс о назначении председателя Комитета по делам высшей школы при СНК СССР С.В. Кафтанова уполномоченным ГКО по вопросам координации и усиления научной работы в области химии для нужд обороны. Постановлением ГКО от 10 июля 1941 г. № 88 сс на С.В. Кафтанова была возложена обязанность подготовки и внесения на утверждение ГКО предложений о внедрении в производство и на вооружение новых научных и технических достижений и изобретений в области взрывчатых веществ, других химических средств обороны и средств химической защиты. При уполномоченном ГКО С.В. Кафтанове указанным постановлением был организован научно-технический совет из крупнейших учёных и специалистов, в состав которого вошли, в частности, А.Н. Бах, Н.Д. Зелинский, П.Л. Капица, С.С. Намёткин, А.П. Фрумкин. В задачи совета входило выдвижение и организация разработки новых тем, имеющих актуальное значение в деле обороны страны . Вскоре при С.В. Кафтанове была организована физическая комиссия, которую возглавил П.Л. Капица. В письме О.Ю. Шмидту от 4 сентября 1941 г. П.Л. Капица писал: "Мы делаем всё возможное, чтобы помогать обороне страны… При уполномоченном по науке Комитета обороны есть физическая комиссия под моим председательством, в состав которой входят академики Вавилов, Семёнов, Соболев, члены-корреспонденты Алиханов, Христианович, проф. Хайкин… Задача комиссии начать организовывать оборонную работу по физике… " .
П.Л. Капица был, вероятно, первым из советских учёных, который счёл необходимым публично предупредить об опасности, с которой связана возможность создания атомного оружия. Выступая на митинге, состоявшемся 12 октября 1941 г. в г. Москве в Колонном зале Дома Союзов по инициативе Антифашистского комитета советских учёных, П.Л. Капица заявил: "Одним из важных средств современной войны являются взрывчатые вещества. Наука указывает принципиальные возможности увеличить [их] взрывную силу в полтора-два раза. Но последнее время даёт нам ещё новые возможности использования внутриатомной энергии, об использовании которой писалось раньше только в фантастических романах… Теоретические подсчёты показывают, что если современная мощная бомба может, например, уничтожить целый квартал, то атомная бомба даже небольшого размера, если она осуществима, с лёгкостью могла бы уничтожить крупный столичный город с несколькими миллионами населения… Моё личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, ещё очень велики. Пока это дело ещё сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают огромной разрушительной силой. Сказанного, мне кажется, достаточно, чтобы видеть, что работа учёных может быть использована в целях оказания возможно более эффективной помощи в деле обороны нашей страны. Будущая война станет ещё более нетерпимой. Поэтому учёные должны сейчас предупредить людей об этой опасности, чтобы все общественные деятели мира напрягли все свои силы, чтобы уничтожить возможность дальнейшей войны, войны будущего… " .
К 1941-1942 гг. относятся и важные инициативы Г.Н. Флёрова, которым уже посвящены многочисленные публикации и о которых в настоящее время мы можем судить более точно и детально после того как в архиве Президента Российской Федерации были обнаружены копии оригинальных или восстановленных Г.Н. Флёровым при жизни И.В. Курчатова черновиков его писем И.В. Курчатову (с комментариями Г.Н. Флёрова), С.В. Кафтанову, И.В. Сталину и секретарю И.В. Сталина, которые И.В. Курчатов 1 февраля 1946 г. по просьбе Г.Н. Флёрова направил в Специальный комитет.
В конце 1941 г. Г.Н. Флёров, служа в г. Йошкар-Оле, где он закончил курсы при Военно-воздушной академии, эвакуированной в г. Йошкар-Олу, добился у командования командировки в г. Казань, где находился в это время Ленинградский физико-технический институт. Г.Н. Флёров выступил с докладом на семинаре этого института, состоявшемся, по свидетельству Г.Н. Флёрова, в ноябре 1941 г. В докладе Г.Н. Флёров изложил состояние проблемы использования атомной энергии и предложил начать работу по атомным бомбам. Предложение Г.Н. Флёрова, по его словам, принято не было. В конце ноября 1941 г., сразу же после семинара, Г.Н. Флёров написал письмо И.В. Курчатову, который на семинаре не присутствовал. Оригинал этого письма не найден, но в Курчатовском институте сохранилась машинописная копия черновика этого письма (оригинального или восстановленного Г.Н. Флёровым), в которой, однако, отсутствует ряд существенных данных, подлежавших вписыванию от руки. В архиве же Президента Российской Федерации, как оказалось, имеется первый экземпляр этой же машинописной копии письма Г.Н. Флёрова И.В. Курчатову (сопровождённой комментариями Г.Н. Флёрова) с вписанными Г.Н. Флёровым от руки недостающими в данными. В рассматриваемом письме, датируемом Г.Н. Флёровым ноябрём 1941 г. (которое Г.Н. Флёров сопроводил дополнением, написанным 21 декабря 1941 г.), он отметил, что "мне и нам всем необходимо продолжать работу над ураном, так как, по моему мнению, в этом вопросе проявлена непонятная недальновидность ". Он подчеркнул, что у него "есть глубокая убеждённость, что рано или поздно, а ураном нам придётся заниматься ". Г.Н. Флёров высказал мысль, что "продолжение работы должно иметь своей целью не только своевременное включение нас в решение задачи, в случае положительных результатов, но, вместе с тем, позволит определить, насколько опасна для нас самих возможность того, что у противников будет сделана такая (т. е. атомная) бомба ".
В письме И.В. Курчатову Г.Н. Флёров привёл предложенную им схему атомной бомбы (схема воспроизведена Г.Н. Флёровым на копии письма, хранящейся в архиве Президента Российской Федерации). Бомба представляла собой железный ствол длиной 5-10 метров, в который для осуществления ядерного взрыва должна была быть с большой скоростью вдвинута находящаяся первоначально в подкритическом состоянии сферическая сборка из урана-235, окружённого оболочкой (рис. 1 ).
Г.Н. Флёров писал: "Для того, чтобы реакция началась, необходимо, чтобы урановая бомба была бы быстро вдвинута в ствол. Коэффициент " р " (по определению Г.Н. Флёрова - коэффициент, определяемый обратным отражением нейтронов в уран) увеличится, и при первом же шальном нейтроне (космическом или земном), попавшем в уран, начнёт развиваться лавина, в результате чего бомба взорвётся. По ряду соображений необходимо, чтобы в момент попадания первого " шального " космического нейтрона " q " (коэффициент, характеризующий надкритичность) достаточно отличалось бы от единицы q ~ 1,05. Большие значения этим методом трудно получить, меньшие же нежелательны по ряду соображений… ". Перечисляя эти соображения, Г.Н. Флёров отметил, что "при малых значениях " q " реакция будет развиваться слишком медленно, за это время оболочка разорвётся на части и разлетится вместе с остатками неиспользованного урана ". Г.Н. Флёров отметил также, что при малом значении q = 1,01 достаточно весьма небольшого увеличения радиуса сферы вследствие выделения тепла и повышения давления, чтобы q стало меньше единицы и цепь оборвалась.
В предложенной Г.Н. Флёровым конструкции бомбы разгоняемая сборка была способна пролететь сквозь ствол, если за время нахождения сборки в стволе нейтроны спонтанного деления или космического происхождения не успеют возбудить в ней цепную реакцию. Однако особое беспокойство Г.Н. Флёрова, наоборот, вызывала возможность преждевременного возникновения цепной реакции, когда влетающая в ствол сборка уже перешла через критическое состояние (q > 1), но ещё не достигла максимальной надкритичности. Поэтому конструкция бомбы предполагала наличие специальной установки для разгона сборки до достаточно большой скорости - 50-3000 м/с. Нижняя оценка скорости соответствовала случаю, если определяющим будет фон нейтронов космического происхождения, верхняя - случаю, если основной вклад внесут нейтроны спонтанного деления, причём неизвестная в то время в СССР интенсивность рождения нейтронов за счёт спонтанного деленияурана-235 окажется равным интенсивности рождения нейтронов за счёт спонтанного деления урана-238 (открыв в 1940 г. спонтанное деление урана естественного изотопного состава, К.А. Петржак и Г.Н. Флёров из-за отсутствия разделённых изотопов урана-235 и урана-238 не могли сделать заключения о характеристиках спонтанного деления урана-235). Ссылаясь на полученную им верхнюю оценку необходимой скорости разгона сборки 3000 м/с и отмечая трудность её достижения, Г.Н. Флёров писал: "Из этой оценки видно, насколько существенно было бы определить, вылетают ли из урана-235 спонтанные нейтроны или нет. В случае вылета спонтанных нейтронов вообще ставится под сомнение, сможем ли мы когда-нибудь использовать уран-235 для ядерных бомб??!! ".
Сейчас специалистам-физикам ясно, что, хотя вероятность спонтанного деления урана-235 и оказалась более чем на порядок меньше вероятности спонтанного деления урана-238, возможность получения в предложенном Г.Н. Флёровым устройстве ядерного взрыва со значительным энерговыделением (прежде всего из-за относительно малой практически достижимой надкритичности) проблематична. Вероятно, это осознал и сам Г.Н. Флёров, который в дальнейшем в качестве возможной схемы атомной бомбы стал рассматривать уже схему типа "пушечного сближения", в которой активный материал разделён на две части, сближаемые взрывом взрывчатого вещества.
В записке на имя Народного комиссара химической промышленности М.Г. Первухина от 7 марта 1943 г., содержавшей отзыв на очередной поступивший из Англии разведывательный материал, относящийся к проблеме использования атомной энергии (а такие материалы начали поступать в СССР, о чём более подробно будет сказано ниже, с сентября 1941 г.), И.В. Курчатов писал, что получение этого материала "имеет громадное, неоценимое значение для нашего Государства и науки. С одной стороны, материал показал серьёзность и напряжённость научно-исследовательской работы в Англии по проблеме урана, с другой - дал возможность получить весьма важные ориентиры для нашего научного исследования, миновать многие весьма трудоёмкие фазы разработки проблемы и узнать о новых научных и технических путях её разрешения… " . " Вся совокупность сведений материала указывает на техническую возможность решения всей проблемы урана в значительно более короткий срок, чем это думают наши учёные, не знакомые с ходом работ по этой проблеме за границей… " Касаясь в этом отзыве содержания раздела III материала "Физика процесса деления", И.В. Курчатов отметил, что "… по этому разделу особенно новых для советских физиков сведений принципиального характера материал не содержит, но на некоторых из приведённых в нём данных всё же необходимо остановиться ". И.В. Курчатов прежде всего подчеркнул, что "для нас было очень важно узнать, что Фриш подтвердил открытое советскими физиками Г.Н. Флёровым и К.А. Петржаком явление самопроизвольного деления урана, явление, которое может создавать в массе урана начальные нейтроны, приводящие к развитию лавинного процесса. Из-за наличия этого явления невозможно, вплоть до самого момента взрыва, держать в одном месте весь бомбовый заряд урана. Уран должен быть разделён на две части, которые в момент взрыва должны с большой относительной скоростью быть сближены друг с другом. Этот способ приведения урановой бомбы в действие рассматривается в материале и для советских физиков также не является новым. Аналогичный приём был предложен нашим физиком Г.Н. Флёровым, им была рассчитана необходимая скорость сближения обоих половин бомбы, причём полученные результаты хорошо согласуются с приведёнными в материале… "
Ссылаясь на предложение Г.Н. Флёрова, И.В. Курчатов, скорее всего, имел в виду рукопись статьи Г.Н. Флёрова "К вопросу об использовании внутриатомной энергии", копия которой была найдена в личном архиве И.Н. Головина. В этой рукописи, написанной в период между 7 марта и 6 июня 1942 г., Г.Н. Флёров привёл принципиальную схему одного из вариантов атомной бомбы типа "пушечного сближения" (рис. 2 ).
Он дал и оценки времени, в течение которого должно было достигаться необходимое для обеспечения достаточно большого энерговыделения бомбы значение надкритичности. Относящаяся к случаю использования урана-235оценка (Г.Н. Флёров рассматривал также использование протактиния-231)неизбежно носила приближённый характер, так как Г.Н. Флёров, как уже отмечалось выше, не располагал данными о характеристиках эмиссии нейтронов при спонтанном делении урана-235. Отметим в этой связи, что в отзыве на полученный по каналам разведки перечень 286 американских работ по проблеме урана от 4 июля 1943 г., И.В. Курчатов писал: "Было бы, наконец, очень интересно узнать, какие результаты получены Кэннеди и Сегре по вопросу об изотопе урана, испытывающем самопроизвольное деление, и константе распада… Явление самопроизвольного деления урана было в 1940 г. открыто у нас в Союзе в моей лаборатории тт. Флёровым и Петржаком. Работа была напечатана, но, к нашему удивлению, не получила никакого отклика за границей. Так как произведённое исследование было связано с использованием весьма сложной методики, у нас оставалась некоторая неуверенность в реальности открытого явления .
При ознакомлении с английским материалом выяснилось, что самопроизвольное деление наблюдалось в Англии известным датским учёным Фришем, учеником Бора, который, однако, так же, как Флёров и Петржак, не смог из-за отсутствия разделённых изотопов установить, какому же изотопу урана следует приписать самопроизвольное деление. Кэннеди и Сегре, как видно из оглавления, решили эту задач у. Л аборатория № 2 сможет выполнить соответствующее исследование, как только будут получены разделённые изотопы, даже в небольших количествах. Знание деталей явления самопроизвольного деления существенно для оценки необходимой для обеспечения достаточной силы взрыва бомбы скорости сближения масс урана ". Тексты письма И.В. Курчатова в Специальный комитет, копии черновиков писем Г.Н. Флёрова на имя И.В. Курчатова (с комментариями Г.Н. Флёрова), С.В. Кафтанова, И.В. Сталина и секретаря И.В. Сталина, хранящихся в архиве Президента Российской Федерации, публикуются в. Как отмечено в разделе 3 настоящей статьи одно из писем Г.Н. Флёрова, вероятно письмо на имя С.В. Кафтанова, поступило в 1942 г. в ГКО, было передано С.В. Кафтанову и явилось, по его воспоминаниям, одним из существенных моментов, стимулировавших обращение С.В. Кафтанова вместе с А.Ф. Иоффе в ГКО с предложением о возобновлении работ по проблеме атомной энергии. Что же касается писем Г.Н. Флёрова на имя И.В. Сталина и секретаря И.В. Сталина, то имеются основания предполагать, что работа Г.Н. Флёрова над этими письмами завершена не была и отправлены адресатам они не были.
Подобные документы
Предыстория проекта создания атомного оружия в СССР. Основные проблемы разработки первой атомной бомбы в 1940-х годах. Факторы и закономерности, позволившие создать ядерное оружие на территории СССР. Испытание ядерного оружия в СССР. Мировая реакция.
курсовая работа , добавлен 07.12.2015
Изучение истории открытия атомной энергии и развития атомной энергетики. Первые исследования атома, работы А. Эйнштейна. Исторический период военного атома в Германии, США и СССР. Создание атомного оружия, атомная гонка и её влияние на мировую историю.
реферат , добавлен 11.02.2014
Экономическое развитие СССР в послевоенные годы (1945-1953); голод 1946-1948 гг. Начало "холодной войны" и создание атомной бомбы. Политический режим в последние годы жизни Сталина; развитие советской культуры: борьба с космополитами, "железный занавес".
реферат , добавлен 19.10.2012
Манхэттенский проект, программа создания в Соединенных Штатах Америки атомной бомбы Лесли Гровс. Боевое применение ядерного оружия против Японии в 1945 году. События после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Разрушительный эффект и последствия от взрывов.
курсовая работа , добавлен 16.04.2014
Исторические предпосылки к созданию ядерной программы и оружия в СССР. Основные направления и методы организации работы в атомной отрасли. Значение Принципа мирного сосуществования во внешней политике Советского Союза. Последствия Карибского кризиса.
курсовая работа , добавлен 05.01.2018
Последствия противостояния США и СССР на мировой арене в ХХ в. История разработки и применения атомного оружия. План применения атомного оружия советской стороной в 40-50-х годах, позиция "пассивной обороны". Дипломатическая роль атомного оружия.
статья , добавлен 26.08.2009
Рождение проектов атомной бомбы в Европе 1940-х годах. Особенности американского проекта "Манхетен" и японского "Ни". Политика президентов Рузвельта и Трумена. США в войне с Японией и ее агония в 1945 году. Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки.
доклад , добавлен 28.06.2009
Запуск атомной электростанции в Обнинске. Строительство научного городка в районе Новосибирска. Процесс создания отраслевых академий. Успехи советской науки в области физики атомного ядра и физики полупроводников. Запуск первого советского спутника.
презентация , добавлен 07.10.2015
А. Сахаров как доктор физико-математических наук. Работа в области разработки термоядерного оружия, проектирование первой советской водородной бомбы. Лидер правозащитного движения в СССР. Награды и премии. Нобелевская премия мира и достопримечательности.
презентация , добавлен 30.03.2013
История создания атомного оружия. Атомная программа СССР. Гонка вооружений между СССР и США. Всеобщее ощущение опасности и страха перед ядерным оружием. Окончание холодной войны. Рост расходов на вооружение. Попытки приостановить гонку вооружений.