Принцип действия атомной бомбы. История создания и принцип действия атомной бомбы
Мир атома настолько фантастичен, что для его понимания требуется коренная ломка привычных понятий о пространстве и времени. Атомы так малы, что если бы каплю воды можно было увеличить до размеров Земли, то каждый атом в этой капле был бы меньше апельсина. В самом деле, одна капля воды состоит из 6000 миллиардов миллиардов (6000000000000000000000) атомов водорода и кислорода. И тем не менее, несмотря на свои микроскопические размеры, атом имеет строение до некоторой степени сходное со строением нашей солнечной системы. В его непостижимо малом центре, радиус которого менее одной триллионной сантиметра, находится относительно огромное «солнце» - ядро атома.
Вокруг этого атомного «солнца» вращаются крохотные «планеты» - электроны. Ядро состоит из двух основных строительных кирпичиков Вселенной - протонов и нейтронов (они имеют объединяющее название - нуклоны). Электрон и протон - заряженные частицы, причем количество заряда в каждом из них совершенно одинаково, однако заряды различаются по знаку: протон всегда заряжен положительно, а электрон - отрицательно. Нейтрон не несет электрического заряда и вследствие этого имеет очень большую проницаемость.
В атомной шкале измерений масса протона и нейтрона принята за единицу. Атомный вес любого химического элемента поэтому зависит от количества протонов и нейтронов, заключенных в его ядре. Например, атом водорода, ядро которого состоит только из одного протона, имеет атомную массу равную 1. Атом гелия, с ядром из двух протонов и двух нейтронов, имеет атомную массу, равную 4.
Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одинаковое число протонов, но число нейтронов может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но отличающиеся по числу нейтронов и относящиеся к разновидностям одного и того же элемента, называются изотопами. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа.
Может возникнуть вопрос: почему ядро атома не разваливается? Ведь входящие в него протоны - электрически заряженные частицы с одинаковым зарядом, которые должны отталкиваться друг от друга с большой силой. Объясняется это тем, что внутри ядра действуют еще и так называемые внутриядерные силы, притягивающие частицы ядра друг к другу. Эти силы компенсируют силы отталкивания протонов и не дают ядру самопроизвольно разлететься.
Внутриядерные силы очень велики, но действуют только на очень близком расстоянии. Поэтому ядра тяжелых элементов, состоящие из сотен нуклонов, оказываются нестабильными. Частицы ядра находятся здесь в беспрерывном движении (в пределах объема ядра), и если добавить им какое-то дополнительное количество энергии, они могут преодолеть внутренние силы - ядро разделится на части. Величину этой избыточной энергии называют энергией возбуждения. Среди изотопов тяжелых элементов есть такие, которые как бы находятся на самой грани самораспада. Достаточно лишь небольшого «толчка», например, простого попадания в ядро нейтрона (причем он даже не должен разгоняться до большой скорости), чтобы пошла реакция ядерного деления. Некоторые из этих «делящихся» изотопов позже научились получать искусственно. В природе же существует только один такой изотоп - это уран-235.
Уран был открыт в 1783 году Клапротом, который выделил его из урановой смолки и назвал в честь недавно открытой планеты Уран. Как оказалось в дальнейшем, это был, собственно, не сам уран, а его оксид. Чистый уран - металл серебристо-белого цвета - был получен
только в 1842 году Пелиго. Новый элемент не обладал никакими замечательными свойствами и не привлекал к себе внимания вплоть до 1896 года, когда Беккерель открыл явление радиоактивности солей урана. После этого уран сделался объектом научных исследований и экспериментов, но практического применения по-прежнему не имел.
Когда в первой трети XX века физикам более или менее стало понятно строение атомного ядра, они прежде всего попробовали осуществить давнюю мечту алхимиков - постарались превратить один химический элемент в другой. В 1934 году французские исследователи супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской академии наук о следующем опыте: при бомбардировке пластин алюминия альфа-частицами (ядрами атома гелия) атомы алюминия превращались в атомы фосфора, но не обычные, а радиоактивные, которые свою очередь переходили в устойчивый изотоп кремния. Таким образом, атом алюминия, присоединив один протон и два нейтрона, превращался в более тяжелый атом кремния.
Этот опыт навел на мысль, что если «обстреливать» нейтронами ядра самого тяжелого из существующих в природе элементов - урана, то можно получить такой элемент, которого в естественных условиях нет. В 1938 году немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман повторили в общих чертах опыт супругов Жолио-Кюри, взяв вместо алюминия уран. Результаты эксперимента оказались совсем не те, что они ожидали - вместо нового сверхтяжелого элемента с массовым числом больше, чем у урана, Ган и Штрассман получили легкие элементы из средней части периодической системы: барий, криптон, бром и некоторые другие. Сами экспериментаторы не смогли объяснить наблюдаемое явление. Только в следующем году физик Лиза Мейтнер, которой Ган сообщил о своих затруднениях, нашла правильное объяснение наблюдаемому феномену, предположив, что при обстреле урана нейтронами происходит расщепление (деление) его ядра. При этом должны были образовываться ядра более легких элементов (вот откуда брались барий, криптон и другие вещества), а также выделяться 2-3 свободных нейтрона. Дальнейшие исследования позволили детально прояснить картину происходящего.
Природный уран состоит из смеси трех изотопов с массами 238, 234 и 235. Основное количество урана приходится на изотоп-238, в ядро которого входят 92 протона и 146 нейтронов. Уран-235 составляет всего 1/140 природного урана (0, 7% (он имеет в своем ядре 92 протона и 143 нейтрона), а уран-234 (92 протона, 142 нейтрона) лишь - 1/17500 от общей массы урана (0, 006%. Наименее стабильным из этих изотопов является уран-235.
Время от времени ядра его атомов самопроизвольно делятся на части, вследствие чего образуются более легкие элементы периодической системы. Процесс сопровождается выделением двух или трех свободных нейтронов, которые мчатся с огромной скоростью - около 10 тыс. км/с (их называют быстрыми нейтронами). Эти нейтроны могут попадать в другие ядра урана, вызывая ядерные реакции. Каждый изотоп ведет себя в этом случае по-разному. Ядра урана-238 в большинстве случаев просто захватывают эти нейтроны без каких-либо дальнейших превращений. Но примерно в одном случае из пяти при столкновении быстрого нейтрона с ядром изотопа-238 происходит любопытная ядерная реакция: один из нейтронов урана-238 испускает электрон, превращаясь в протон, то есть изотоп урана обращается в более
тяжелый элемент - нептуний-239 (93 протона + 146 нейтронов). Но нептуний нестабилен - через несколько минут один из его нейтронов испускает электрон, превращаясь в протон, после чего изотоп нептуния обращается в следующий по счету элемент периодической системы - плутоний-239 (94 протона + 145 нейтронов). Если же нейтрон попадает в ядро неустойчивого урана-235, то немедленно происходит деление - атомы распадаются с испусканием двух или трех нейтронов. Понятно, что в природном уране, большинство атомов которого относятся к изотопу-238, никаких видимых последствий эта реакция не имеет - все свободные нейтроны окажутся в конце концов поглощенными этим изотопом.
Ну а если представить себе достаточно массивный кусок урана, целиком состоящий из изотопа-235?
Здесь процесс пойдет по-другому: нейтроны, выделившиеся при делении нескольких ядер, в свою очередь, попадая в соседние ядра, вызывают их деление. В результате выделяется новая порция нейтронов, которая расщепляет следующие ядра. При благоприятных условиях эта реакция протекает лавинообразно и носит название цепной реакции. Для ее начала может быть достаточно считанного количества бомбардирующих частиц.
Действительно, пусть уран-235 бомбардируют всего 100 нейтронов. Они разделят 100 ядер урана. При этом выделится 250 новых нейтронов второго поколения (в среднем 2, 5 за одно деление). Нейтроны второго поколения произведут уже 250 делений, при котором выделится 625 нейтронов. В следующем поколении оно станет равным 1562, затем 3906, далее 9670 и т.д. Число делений будет увеличиваться безгранично, если процесс не остановить.
Однако реально лишь незначительная часть нейтронов попадает в ядра атомов. Остальные, стремительно промчавшись между ними, уносятся в окружающее пространство. Самоподдерживающаяся цепная реакция может возникнуть только в достаточно большом массиве урана-235, обладающим, как говорят, критической массой. (Эта масса при нормальных условиях равна 50 кг.) Важно отметить, что деление каждого ядра сопровождается выделением огромного количества энергии, которая оказывается примерно в 300 миллионов раз больше энергии, затраченной на расщепление! (Подсчитано, что при полном делении 1 кг урана-235 выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 3 тыс. тонн угля.)
Этот колоссальный выплеск энергии, освобождающейся в считанные мгновения, проявляет себя как взрыв чудовищной силы и лежит в основе действия ядерного оружия. Но для того чтобы это оружие стало реальностью, необходимо, чтобы заряд состоял не из природного урана, а из редкого изотопа - 235 (такой уран называют обогащенным). Позже было установлено, что чистый плутоний также является делящимся материалом и может быть использован в атомном заряде вместо урана-235.
Все эти важные открытия были сделаны накануне Второй мировой войны. Вскоре в Германии и в других странах начались секретные работы по созданию атомной бомбы. В США этой проблемой занялись в 1941 году. Всему комплексу работ было присвоено наименование «Манхэттенского проекта».
Административное руководство проектом осуществлял генерал Гровс, а научное - профессор Калифорнийского университета Роберт Оппенгеймер. Оба хорошо понимали огромную сложность стоящей перед ними задачи. Поэтому первой заботой Оппенгеймера стало комплектование высокоинтеллектуального научного коллектива. В США тогда было много физиков, эмигрировавших из фашистской Германии. Нелегко было привлечь их к созданию оружия, направленного против их прежней родины. Оппенгеймер лично говорил с каждым, пуская в ход всю силу своего обаяния. Вскоре ему удалось собрать небольшую группу теоретиков, которых он шутливо называл «светилами». И в самом деле, в нее входили крупнейшие специалисты того времени в области физики и химии. (Среди них 13 лауреатов Нобелевской премии, в том числе Бор, Ферми, Франк, Чедвик, Лоуренс.) Кроме них, было много других специалистов самого разного профиля.
Правительство США не скупилось на расходы, и работы с самого начала приняли грандиозный размах. В 1942 году была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе. Население этого научного города вскоре достигло 9 тысяч человек. По составу ученых, размаху научных экспериментов, числу привлекаемых к работе специалистов и рабочих Лос-Аламосская лаборатория не имела себе равных в мировой истории. «Манхэттенский проект» имел свою полицию, контрразведку, систему связи, склады, поселки, заводы, лаборатории, свой колоссальный бюджет.
Главная цель проекта состояла в получении достаточного количества делящегося материала, из которого можно было бы создать несколько атомных бомб. Кроме урана-235 зарядом для бомбы, как уже говорилось, мог служить искусственный элемент плутоний-239, то есть бомба могла быть как урановой, так и плутониевой.
Гровс и Оппенгеймер согласились, что работы должны вестись одновременно по двум направлениям, поскольку невозможно наперед решить, какое из них окажется более перспективным. Оба способа принципиально отличались друг от друга: накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. И тот и другой путь представлялся необычайно трудным и не сулил легких решений.
В самом деле, как можно отделить друг от друга два изотопа, которые лишь незначительно отличаются своим весом и химически ведут себя совершенно одинаково? Ни наука, ни техника никогда еще не сталкивались с такой проблемой. Производство плутония тоже поначалу казалось очень проблематичным. До этого весь опыт ядерных превращений сводился к нескольким лабораторным экспериментам. Теперь же предстояло в промышленном масштабе освоить производство килограммов плутония, разработать и создать для этого специальную установку - ядерный реактор, и научиться управлять течением ядерной реакции.
И там и здесь предстояло разрешить целый комплекс сложных задач. Поэтому «Манхэттенский проект» состоял из нескольких подпроектов, во главе которых стояли видные ученые. Сам Оппенгеймер был главой Лос-Аламосской научной лаборатории. Лоуренс заведовал Радиационной лабораторией Калифорнийского университета. Ферми вел в Чикагском университете исследования по созданию ядерного реактора.
Поначалу важнейшей проблемой было получение урана. До войны этот металл фактически не имел применения. Теперь, когда он потребовался сразу в огромных количествах, оказалось, что не существует промышленного способа его производства.
Компания «Вестингауз» взялась за его разработку и быстро добилась успеха. После очистки урановой смолы (в таком виде уран встречается в природе) и получения окиси урана, ее превращали в тетрафторид (UF4), из которого путем электролиза выделялся металлический уран. Если в конце 1941 года в распоряжении американских ученых было всего несколько граммов металлического урана, то уже в ноябре 1942 года его промышленное производство на заводах фирмы «Вестингауз» достигло 6000 фунтов в месяц.
Одновременно шла работа над созданием ядерного реактора. Процесс производства плутония фактически сводился к облучению урановых стержней нейтронами, в результате чего часть урана-238 должна была обратиться в плутоний. Источниками нейтронов при этом могли быть делящиеся атомы урана-235, рассеянные в достаточном количестве среди атомов урана-238. Но для того чтобы поддерживать постоянное воспроизводство нейтронов, должна была начаться цепная реакция деления атомов урана-235. Между тем, как уже говорилось, на каждый атом урана-235 приходилось 140 атомов урана-238. Ясно, что у разлетающихся во все стороны нейтронов было гораздо больше вероятности встретить на своем пути именно их. То есть, огромное число выделившихся нейтронов оказывалось без всякой пользы поглощенным основным изотопом. Очевидно, что при таких условиях цепная реакция идти не могла. Как же быть?
Сначала представлялось, что без разделения двух изотопов работа реактора вообще невозможна, но вскоре было установлено одно важное обстоятельство: оказалось, что уран-235 и уран-238 восприимчивы к нейтронам разных энергий. Расщепить ядро атома урана-235 можно нейтроном сравнительно небольшой энергии, имеющим скорость около 22 м/с. Такие медленные нейтроны не захватываются ядрами урана-238 - для этого те должны иметь скорость порядка сотен тысяч метров в секунду. Другими словами уран-238 бессилен помешать началу и ходу цепной реакции в уране-235, вызванной нейтронами, замедленными до крайне малых скоростей - не более 22 м/с. Это явление было открыто итальянским физиком Ферми, который с 1938 года жил в США и руководил здесь работами по созданию первого реактора. В качестве замедлителя нейтронов Ферми решил применить графит. По его расчетам, вылетевшие из урана-235 нейтроны, пройдя через слой графита в 40 см, должны были снизить свою скорость до 22 м/с и начать самоподдерживающуюся цепную реакцию в уране-235.
Другим замедлителем могла служить так называемая «тяжелая» вода. Поскольку атомы водорода, входящие в нее, по размерам и массе очень близки к нейтронам, они могли лучше всего замедлять их. (С быстрыми нейтронами происходит примерно то же, что с шарами: если маленький шар ударяется о большой, он откатывается назад, почти не теряя скорости, при встрече же с маленьким шаром он передает ему значительную часть своей энергии - точно так же нейтрон при упругом столкновении отскакивает от тяжелого ядра лишь незначительно замедляясь, а при столкновении с ядрами атомов водорода очень быстро теряет всю свою энергию.) Однако обычная вода не подходит для замедления, так как ее водород имеет тенденцию поглощать нейтроны. Вот почему для этой цели следует использовать дейтерий, входящий в состав «тяжелой» воды.
В начале 1942 года под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Все работы ученые проводили сами. Управление реакцией можно осуществлять единственным способом - регулируя число нейтронов, участвующих в цепной реакции. Ферми предполагал добиться этого с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны. Замедлителем служили графитовые кирпичи, из которых физики возвели колоны высотой в 3 м и шириной в 1, 2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 тонн окиси урана и 385 тонн графита. Для замедления реакции служили введенные в реактор стержни из кадмия и бора.
Если бы этого оказалось недостаточно, то для страховки на платформе, расположенной над реактором, стояли двое ученых с ведрами, наполненными раствором солей кадмия - они должны были вылить их на реактор, если бы реакция вышла из-под контроля. К счастью, этого не потребовалось. 2 декабря 1942 года Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Через четыре минуты нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче. С каждой минутой интенсивность нейтронного потока становилась больше. Это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Она продолжалась в течение 28 минут. Затем Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие - реальность.
В 1943 году реактор Ферми демонтировали и перевезли в Арагонскую национальную лабораторию (50 км от Чикаго). Здесь был вскоре
построен еще один ядерный реактор, в котором в качестве замедлителя использовалась тяжелая вода. Он состоял из цилиндрической алюминиевой цистерны, содержащей 6, 5 тонн тяжелой воды, в которую было вертикально погружено 120 стержней из металлического урана, заключенные в алюминиевую оболочку. Семь управляющих стержней были сделаны из кадмия. Вокруг цистерны располагался графитовый отражатель, затем экран из сплавов свинца и кадмия. Вся конструкция заключалась в бетонный панцирь с толщиной стенок около 2, 5 м.
Эксперименты на этих опытных реакторах подтвердили возможность промышленного производства плутония.
Главным центром «Манхэттенского проекта» вскоре стал городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тысяч человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 году был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний. В феврале 1944 года из него ежедневно извлекали около 300 кг урана, с поверхности которого путем химического разделения получали плутоний. (Для этого плутоний сначала растворяли, а потом осаждали.) Очищенный уран после этого вновь возвращался в реактор. В том же году в бесплодной унылой пустыне на южном берегу реки Колумбия началось строительство огромного Хэнфордского завода. Здесь размещалось три мощных атомных реактора, ежедневно дававших несколько сот граммов плутония.
Параллельно полным ходом шли исследования по разработке промышленного процесса обогащения урана.
Рассмотрев разные варианты, Гровс и Оппенгеймер решили сосредоточить усилия на двух методах: газодиффузионном и электромагнитном.
Газодиффузионный метод основывался на принципе, известном под названием закона Грэхэма (он был впервые сформулирован в 1829 году шотландским химиком Томасом Грэхэмом и разработан в 1896 году английским физиком Рейли). В соответствии с этим законом, если два газа, один из которых легче другого, пропускать через фильтр с ничтожно малыми отверстиями, то через него пройдет несколько больше легкого газа, чем тяжелого. В ноябре 1942 года Юри и Даннинг из Колумбийского университета создали на основе метода Рейли газодиффузионный метод разделения изотопов урана.
Так как природный уран - твердое вещество, то его сначала превращали во фтористый уран (UF6). Затем этот газ пропускали через микроскопические - порядка тысячных долей миллиметра - отверстия в перегородке фильтра.
Так как разница в молярных весах газов была очень мала, то за перегородкой содержание урана-235 увеличивалось всего в 1, 0002 раза.
Для того чтобы увеличить количество урана-235 еще больше, полученную смесь снова пропускают через перегородку, и количество урана опять увеличивается в 1, 0002 раза. Таким образом, чтобы повысить содержание урана-235 до 99%, нужно было пропускать газ через 4000 фильтров. Это происходило на огромном газодиффузионном заводе в Ок-Ридж.
В 1940 году под руководством Эрнста Лоуренса в Калифорнийском университете начались исследования по разделению изотопов урана электромагнитным методом. Необходимо было найти такие физические процессы, которые позволили бы разделять изотопы, пользуясь разностью их масс. Лоуренс предпринял попытку разделить изотопы, используя принцип масс-спектрографа - прибора, с помощью которого определяют массы атомов.
Принцип его действия сводился к следующему: предварительно ионизированные атомы ускорялись электрическим полем, а затем пропускались через магнитное поле, в котором они описывали окружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной направлению поля. Так как радиусы этих траекторий были пропорциональны массе, легкие ионы оказывались на окружностях меньшего радиуса, чем тяжелые. Если на пути атомов размещали ловушки, то можно было таким образом раздельно собирать различные изотопы.
Таков был метод. В лабораторных условиях он дал неплохие результаты. Но строительство установки, на которой разделение изотопов могло бы производиться в промышленных масштабах, оказалось чрезвычайно сложным. Однако Лоуренсу в конце концов удалось преодолеть все трудности. Результатом его усилий стало появление калутрона, который был установлен на гигантском заводе в Ок-Ридже.
Этот электромагнитный завод был построен в 1943 году и оказался едва ли не самым дорогостоящим детищем «Манхэттенского проекта». Метод Лоуренса требовал большого количества сложных, еще не разработанных устройств, связанных с высоким напряжением, высоким вакуумом и сильными магнитными полями. Масштабы затрат оказались огромны. Калутрон имел гигантский электромагнит, длина которого достигала 75 м при весе около 4000 тонн.
На обмотки для этого электромагнита пошло несколько тысяч тонн серебряной проволоки.
Все работы (не считая стоимости серебра на сумму 300 миллионов долларов, которое государственное казначейство предоставило только на время) обошлись в 400 миллионов долларов. Только за электроэнергию, затраченную калутроном, министерство обороны заплатило 10 миллионов. Большая часть оборудования ок-риджского завода превосходила по масштабам и точности изготовления все, что когда-либо разрабатывалось в этой области техники.
Но все эти затраты оказались не напрасными. Издержав в общей сложности около 2 миллиардов долларов, ученые США к 1944 году создали уникальную технологию обогащения урана и производства плутония. Тем временем в Лос-Аламосской лаборатории работали над проектом самой бомбы. Принцип ее действия был в общих чертах ясен уже давно: делящееся вещество (плутоний или уран-235) следовало в момент взрыва перевести в критическое состояние (для осуществления цепной реакции масса заряда должна быть даже заметно больше критической) и облучить пучком нейтронов, что влекло за собой начало цепной реакции.
По расчетам, критическая масса заряда превосходила 50 килограмм, но ее смогли значительно уменьшить. Вообще на величину критической массы сильно влияют несколько факторов. Чем больше поверхностная площадь заряда - тем больше нейтронов бесполезно излучается в окружающее пространство. Наименьшей площадью поверхности обладает сфера. Следовательно, сферические заряды при прочих равных условиях имеют наименьшую критическую массу. Кроме того, величина критической массы зависит от чистоты и вида делящихся материалов. Она обратно пропорциональна квадрату плотности этого материала, что позволяет, например, при увеличении плотности вдвое, уменьшить критическую массу в четыре раза. Нужную степень подкритичности можно получить, к примеру, уплотнением делящегося материала за счет взрыва заряда обычного взрывчатого вещества, выполненного в виде сферической оболочки, окружающей ядерный заряд. Критическую массу, кроме того, можно уменьшить, окружив заряд экраном, хорошо отражающим нейтроны. В качестве такого экрана могут быть использованы свинец, бериллий, вольфрам, природный уран, железо и многие другие.
Одна из возможных конструкций атомной бомбы состоит из двух кусков урана, которые, соединяясь, образуют массу больше критической. Для того чтобы вызвать взрыв бомбы, надо как можно быстрее сблизить их. Второй метод основан на использовании сходящегося внутрь взрыва. В этом случае поток газов от обычного взрывчатого вещества направлялся на расположенный внутри делящийся материал и сжимал его до тех пор, пока он не достигал критической массы. Соединение заряда и интенсивное облучение его нейтронами, как уже говорилось, вызывает цепную реакцию, в результате которой в первую же секунду температура возрастает до 1 миллиона градусов. За это время успевало разделиться всего около 5% критической массы. Остальная часть заряда в бомбах ранней конструкции испарялась без
всякой пользы.
Первая в истории атомная бомба (ей было дано имя «Тринити») была собрана летом 1945 года. А 16 июня 1945 года на атомном полигоне в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. Бомбу поместили в центре полигона на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на большом расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт, а в 16 км - командный. На всех свидетелей этого события атомный взрыв произвел потрясающее впечатление. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно и разом осветило полигон. Затем над равниной возник огромный огненный шар и к нему медленно и зловеще стало подниматься круглое облако пыли и света.
Оторвавшись от земли, этот огненный шар за несколько секунд взлетел на высоту более трех километров. С каждым мгновением он разрастался в размерах, вскоре его диаметр достиг 1, 5 км, и он медленно поднялся в стратосферу. Затем огненный шар уступил место столбу клубящегося дыма, который вытянулся на высоту 12 км, приняв форму гигантского гриба. Все это сопровождалось ужасным грохотом, от которого дрожала земля. Мощность взорвавшейся бомбы превзошла все ожидания.
Как только позволила радиационная обстановка, несколько танков «Шерман», выложенные изнутри свинцовыми плитами, ринулись в район взрыва. На одном из них находился Ферми, которому не терпелось увидеть результаты своего труда. Его глазам предстала мертвая выжженная земля, на которой в радиусе 1, 5 км было уничтожено все живое. Песок спекся в стекловидную зеленоватую корку, покрывавшую землю. В огромной воронке лежали изуродованные остатки стальной опорной башни. Сила взрыва была оценена в 20000 тонн тротила.
Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии, которая после капитуляции фашистской Германии одна продолжала войну с США и их союзниками. Ракет-носителей тогда еще не было, поэтому бомбардировку предстояло осуществить с самолета. Компоненты двух бомб были с большой осторожностью доставлены крейсером «Индианаполис» на остров Тиниан, где базировалась 509-я сводная группа ВВС США. По типу заряда и конструкции эти бомбы несколько отличались друг от друга.
Первая бомба - «Малыш» - представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, диаметр - 62 см, вес - 4, 1 т.
Вторая бомба - «Толстяк» - с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее
составляла 3, 2 м, диаметр 1, 5 м, вес - 4, 5 т.
6 августа бомбардировщик Б-29 «Энола Гэй» полковника Тиббетса сбросил «Малыша» на крупный японский город Хиросиму. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась, как это и было предусмотрено, на высоте 600 м от земли.
Последствия взрыва были ужасны. Даже на самих пилотов вид уничтоженного ими в одно мгновение мирного города произвел гнетущее впечатление. Позже один из них признался, что они видели в эту секунду самое плохое, что только может увидеть человек.
Для тех же, кто находился на земле, происходящее напоминало подлинный ад. Прежде всего, над Хиросимой прошла тепловая волна. Ее действие длилось всего несколько мгновений, но было настолько мощным, что расплавило даже черепицу и кристаллы кварца в гранитных плитах, превратило в уголь телефонные столбы на расстоянии 4 км и, наконец, настолько испепелило человеческие тела, что от них остались только тени на асфальте мостовых или на стенах домов. Затем из-под огненного шара вырвался чудовищный порыв ветра и промчался над городом со скоростью 800 км/ч, сметая все на своем пути. Не выдержавшие его яростного натиска дома рушились как подкошенные. В гигантском круге диаметром 4 км не осталось ни одного целого здания. Через несколько минут после взрыва над городом прошел черный радиоактивный дождь - это превращенная в пар влага сконденсировалась в высоких слоях атмосферы и выпала на землю в виде крупных капель, смешанных с радиоактивной пылью.
После дождя на город обрушился новый порыв ветра, на этот раз дувший в направлении эпицентра. Он был слабее первого, но все же достаточно силен, чтобы вырывать с корнем деревья. Ветер раздул гигантский пожар, в котором горело все, что только могло гореть. Из 76 тысяч зданий полностью разрушилось и сгорело 55 тысяч. Свидетели этой ужасной катастрофы вспоминали о людях-факелах, с которых сгоревшая одежда спадала на землю вместе с лохмотьями кожи, и о толпах обезумевших людей, покрытых ужасными ожогами, которые с криком метались по улицам. В воздухе стоял удушающий смрад от горелого человеческого мяса. Всюду валялись люди, мертвые и умирающие. Было много таких, которые ослепли и оглохли и, тычась во все стороны, не могли ничего разобрать в царившем вокруг хаосе.
Несчастные, находившиеся от эпицентра на расстоянии до 800 м, за доли секунды сгорели в буквальном смысле слова - их внутренности испарились, а тела превратились в комки дымящихся углей. Находившиеся от эпицентра на расстоянии 1 км, были поражены лучевой болезнью в крайне тяжелой форме. Уже через несколько часов у них началась сильнейшая рвота, температура подскочила до 39-40 градусов, появились одышка и кровотечения. Затем на коже высыпали незаживающие язвы, состав крови резко изменился, волосы выпали. После ужасных страданий, обычно на второй или третий день, наступала смерть.
Всего от взрыва и лучевой болезни погибло около 240 тысяч человек. Около 160 тысяч получили лучевую болезнь в более легкой форме - их мучительная смерть оказалась отсроченной на несколько месяцев или лет. Когда известие о катастрофе распространилось по стране, вся Япония была парализована страхом. Он еще увеличился, после того как 9 августа самолет «Бокс Кар» майора Суини сбросил вторую бомбу на Нагасаки. Здесь также погибло и было ранено несколько сот тысяч жителей. Не в силах противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало - атомная бомба положила конец Второй мировой войне.
Война закончилась. Она продолжалась всего шесть лет, но успела изменить мир и людей почти до неузнаваемости.
Человеческая цивилизация до 1939 года и человеческая цивилизация после 1945 года разительно не похожи друг на друга. Тому есть много причин, но одна из важнейших - появление ядерного оружия. Можно без преувеличений сказать, что тень Хиросимы лежит на всей второй половине XX века. Она стала глубоким нравственным ожогом для многих миллионов людей, как бывших современниками этой катастрофы, так и родившихся через десятилетия после нее. Современный человек уже не может думать о мире так, как думали о нем до 6 августа 1945 года - он слишком ясно понимает, что этот мир может за несколько мгновений превратиться в ничто.
Современный человек не может смотреть на войну, так как смотрели его деды и прадеды - он достоверно знает, что эта война будет последней, и в ней не окажется ни победителей, ни побежденных. Ядерное оружие наложило свой отпечаток на все сферы общественной жизни, и современная цивилизация не может жить по тем же законам, что шестьдесят или восемьдесят лет назад. Никто не понимал этого лучше самих создателей атомной бомбы.
«Люди нашей планеты , - писал Роберт Оппенгеймер, - должны объединиться. Ужас и разрушение, посеянные последней войной, диктуют нам эту мысль. Взрывы атомных бомб доказали ее со всей жестокостью. Другие люди в другое время уже говорили подобные слова - только о другом оружии и о других войнах. Они не добились успеха. Но тот, кто и сегодня скажет, что эти слова бесполезны, введен в заблуждение превратностями истории. Нас нельзя убедить в этом. Результаты нашего труда не оставляют человечеству другого выбора, кроме как создать объединенный мир. Мир, основанный на законности и гуманизме».
Ядерное оружие (или атомное оружие) - совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления; относится к оружию массового поражения наряду с биологическим и химическим оружием. Ядерный боеприпас - оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер.
Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающего вида картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры.
Хиросима – 66 лет спустя
6 августа исполнилось 66 лет с того дня, когда Соединенные Штаты Америки сбросили атомную бомбу на японский город Хиросима. В то время в Хиросиме жило около 250 000 человек. Американский бомбардировщик B-29 Superfortress под названием “Enola Gay” взлетел в воздух с острова Тиниан рано утром 6 августа с единственной урановой бомбой в 4 000 кг под названием «малыш» (Little Boy). В 8:15 бомба «малыш» была сброшена с высоты 9 400 м над городом и провела в свободном падении 57 секунд. В момент детонирования небольшой взрыв спровоцировал взрыв 64 кг урана. Из этих 64 кг только 7 кг прошло стадию расщепления, а из этой массы только 600 мг превратилось в энергию – взрывную энергию, которая сожгла все на своем пути на несколько километров, сровняв город с землей взрывной волной, начав серию пожаров и погрузив все живое в поток радиации. Полагают, что около 70 000 людей погибло сразу, еще 70 000 погибли от ранений и радиации к 1950 году. Сегодня в Хиросиме рядом с эпицентром взрыва находится мемориальный музей, цель которого – пропаганда идеи того, чтобы ядерное оружие навсегда прекратило свое существование.
1. Японский солдат идет по пустынной местности в Хиросиме, в сентябре 1945 года, всего через месяц после бомбардировки. Эта серия фотографий, отображающих страдания людей и руины, была представлена Американским военно-морским флотом. (U.S. Department of Navy)
2. Вид на Хиросиму с воздуха незадолго до того, как на город была сброшена бомба в августе 1945-го. Здесь показан густо населенный район города на реке Мотоясу. (Hiroshima: The United States Strategic Bombing Survey Archive, International Center of Photography, Purchase, with funds provided by the ICP Acquisitions Committee, 2006)
3. Фотография Хиросимы сделанная до августа 1945 года – вверх по течению реки Мотоясу к самому известному месту Хиросимы – куполу выставочного центра, находящегося в непосредственной близости от эпицентра. Первоначально это здание проектировал чешских архитектор Ян Летцель, оно было завершено в апреле 1915 года. (Hiroshima: The United States Strategic Bombing Survey Archive, International Center of Photography, Purchase, with funds provided by the ICP Acquisitions Committee, 2006)
4. Данные военно-воздушных сил США – карта Хиросимы перед бомбардировкой, на которой можно наблюдать круг интервалом в 304 м от эпицентра, который моментально исчез с лица земли. (U.S. National Archives and Records Administration)
5. Командир А.Ф. Бирч (слева) нумерует бомбу под кодовым названием «Малыш» перед погрузкой ее на трейлер в здании Ассамблеи №1 перед конечной погрузкой бомбы на борт бомбардировщика B-29 Superfortress “Enola Gay” на базе 509-ой сводной группы на острове Тиниан у Марианских островов в 1945 году. Физик доктор Рамсей (справа) получит Нобелевскую премию в области физики в 1989 году. (U.S. National Archives)
6. «Малыш» покоится на трейлере в яме над шлюзом бомбардировщика B-29 Superfortress “Enola Gay” на базе 509-ой сводной группы на Марианских островах в 1945 году. «Малыш» составлял 3 м в длину и весил 4 000 кг, но содержал всего 64 кг урана, который использовался для провоцирования цепочки атомных реакций и последующего взрыва. (U.S. National Archives)
7. Фото, сделанное из одного из двух американских бомбардировщиков 509-ой сводной группы, вскоре после 8:15, 5 августа 1945 года, показывает поднимающийся от взрыва дым над городом Хиросима. К моменту съемки уже произошла вспышка света и жара от огненного шара диаметром 370 м, и взрывная волна, движущаяся со скоростью света, быстро рассеивалась, уже причинив основной вред зданиям и людям в радиусе 3,2 км. (U.S. National Archives)
8. Растущий ядерный «гриб» над Хиросимой вскоре после 8:15, 5 августа 1945. Когда порция урана в бомбе прошла стадию расщепления, она мгновенно была превращена в энергию 15 килотонн тротила, нагрев массивный огненный шар до температуры 3 980 градусов по Цельсию. Нагретый до предела воздух и дым быстро поднялся в атмосфере, словно огромный пузырь, поднимая за собой столб дыма. К тому времени, как было сделано это фото, смог поднялся на высоту 6 096,00 м над Хиросимой, в то время как дым от взрыва первой атомной бомбы разлетелся на 3 048,00 м у основания колонны. (U.S. National Archives)
9. Вид разрушенной Хиросимы осенью 1945-го на одном рукаве реки, проходящей через дельту, на которой стоит город. (Hiroshima: The United States Strategic Bombing Survey Archive, International Center of Photography, Purchase, with funds provided by the ICP Acquisitions Committee, 2006)
10. Вид эпицентра Хиросимы осенью 1945-го – полное разрушение после сброса первой атомной бомбы. На фотографии виден гипоцентр (центральная точка очага взрыва) – примерно над Y-образным перекрестком в центре слева. (U.S. National Archives)
11. Часть панорамного вида уничтоженной Хиросимы, сделанный с помощью пяти фотоаппаратов с крыши здания Торговой Палаты 6 октября 1945 года, через 2 месяца после трагедии. Слева на заднем фоне развалины банка Геиби и госпиталя Шима. В центре разрушенное здание выставочного центра, за ним – мост через реку Матоясу, как раз перед гипоцентром взрыва. Справа до сих пор существующее здание госпиталя Красного Креста, крыша которого пострадала от взрывной волны. Вдалеке справа мост на слиянии рек Матоясу и Ота. (U.S. National Archives)
12. Мост через реку Ота в 880 метрах от гипоцентра взрыва над Хиросимой. Заметьте, как сгорела дорога, и слева видны призрачные отпечатки там, где когда-то поверхность защищали бетонные колонны. (U.S. National Archives)
13. Цветная фотография разрушенной Хиросимы в марте 1946 года. (U.S. National Archives)
15. Разрушенная улица в Хиросиме. Взгляните, как был приподнят тротуар, а из моста торчит водосточная труба. Ученые говорят, что это произошло из-за вакуума, созданного давлением от атомного взрыва. (U.S. National Archives)
16. Этот пациент (снимок сделан японскими военными 3 октября 1945 года) находился примерно в 1 981,20 м от эпицентра, когда радиационные лучи настигли его слева. Кепка защитила часть головы от ожогов. (U.S. National Archives)
17. Густонаселенный район Хиросимы спустя недели после взрыва на краю сильно пострадавшего района (обратите внимание на здание внизу, которое сравняло с землей). (U.S. National Archives)
18. Скрюченные железные перекладины – все, что осталось от здания театра, находившегося примерно в 800 метрах от эпицентра. (U.S. National Archives)
19. Пожарное отделение Хиросимы потеряло свой единственный автомобиль, когда западная станция была уничтожена взрывом атомной бомбы. Станция находилась в 1 200 метрах от эпицентра. (U.S. National Archives)
20. Вид Хиросимы с воздуха осенью 1945-го. В центре вверху виден гипоцентр и купол атомной бомбы. (U.S. National Archives)
21. Цветная фотография руин центральной Хиросимы осенью 1945 года. (U.S. National Archives)
22. «Тень» ручки клапана на окрашенной стене резервуара с газом после трагических событий в Хиросиме. Радиационная жара мгновенно сожгла краску там, где радиационные лучи прошли беспрепятственно. 1 920 м от эпицентра. (U.S. National Archives)
23. Жертва бомбардировки в Хиросиме лежит во временном госпитале, расположенном в одном из уцелевших зданий банка в сентябре 1945 года. (U.S. Department of Navy)
24. Из подписи к фотографии этой жертвы Хиросимы: «Ожоги на коже пациента остались в виде темных пятен от кимоно, которое было на жертве в момент взрыва». (U.S. National Archives)
25. Жертвы взрыва в кишащем мухами временном госпитале в здании банка в Хиросиме 15 сентября 1945 года. (U.S. Department of Navy)
26. Келоидные рубцы на спине и плечах жертвы взрыва в Хиросиме. Шрамы образовались там, где кожа жертвы была не защищена от прямых радиационных лучей. (U.S. National Archives)
27. Вид с воздуха эпицентра и известного сейчас Купола атомной бомбы в Хиросиме спустя несколько недель после событий 6 августа 1945 года. (U.S. National Archives)
28. Человек смотрит на руины, оставшиеся после взрыва атомной бомбы в Хиросиме. (AP Photo)
29. Вид сверху на разрушенный промышленный район Хиросимы осенью 1945 года. (U.S. National Archives)
30. Вид Хиросимы и гор на заднем фоне осенью 1945 года. Снимок сделан с развалин госпиталя Красного Креста, менее чем в 1,60 км от гипоцентра. (U.S. National Archives)
31. Члены армии США исследуют район вокруг эпицентра в Хиросиме осенью 1945 года. (U.S. National Archives)
32. Посетители мемориального парка Хиросимы смотрят на панорамный вид последствий атомного взрыва 27 июля 2005 года в Хиросиме. (Photo by Junko Kimura/Getty Images)
33. Мемориальный огонь в честь жертв атомного взрыва на памятнике в мемориальном парке Хиросимы, западная Япония, вторник, 4 апреля 2009 года. Огонь горит постоянно с момента его зажжения 1 августа 1964 года. Огонь будет гореть до тех пор, «пока все атомное оружие земли не исчезнет навсегда». (AP Photo/Shizuo Kambayashi)
34. Хиросима сегодня – детали панорамного вида мемориала Мира в Хиросиме 14 апреля 2008 года. (Dean S. Pemberton / CC BY-SA)
Источник: bigpicture.ru
История и факты испытания ядерного оружия.
С момента первого атомного взрыва под кодовым названием «Тринити», в 1945 году, было проведено почти две тысячи испытаний атомных бомб, причем большая часть из них прошла в 60-70-х годах. Когда эта технология была новой, испытания проводили часто, и зрелище они представляли то еще. Все они приводили к разработке более нового и мощного ядерного оружия. Но с 1990-ых годов правительства разных стран начали ограничивать будущие испытания ядерного оружия – взять хотя бы мораторий США и договор ООН о всеобъемлющем запрещении испытаний ЯО. Кто позаботится о тех опытных инженерах, которые теперь практически остались без работы, и должны ли мы вести себя как хозяева с нашими-то запасами ядерного оружия? В этом выпуске собраны фотографии первых 30 лет испытаний атомных бомб.
1. Испытательный ядерный взрыв «Upshot-Knothole Grable» в штате Невада 25 мая 1953 года. 280-милимметровый ядерный снаряд вылетел из пушки М65, сдетонировал в воздухе – примерно в 150 метрах над землей – и произвел взрыв мощностью 15 килотонн.
2. Открытая проводка ядерного устройства с кодовым названием «The Gadget» (неофициальное название проекта «Trinity») – первого испытательного атомного взрыва. Устройство приготовили к взрыву, который произошел 16 июля 1945 года. (U.S. Department of Defense)
3. Тень директора национальной лаборатории Лос Аламос Джей Роберта Оппенхеймера, наблюдающего за сборкой снаряда «Gadget». (U.S. Department of Defense)
4. 200-тонный стальной контейнер «Джумбо», использовавшийся в проекте «Тринити», был сделан для восстановления плутония, если взрывчатое вещество вдруг не запустит цепную реакцию. В итоге Джумбо не пригодился, однако его поместили недалеко от эпицентра, чтобы измерить последствия взрыва. Джумбо пережил взрыв, чего нельзя сказать о его поддерживающей раме. (U.S. Department of Defense)
5. Растущий огненный шар и взрывная волна взрыва «Тринити» через 0,025 секунд после взрыва 16 июля 1945 года. (U.S. Department of Defense)
6. Фото взрыва «Тринити» с длительной экспозицией через несколько секунд после детонации. (U.S. Department of Defense)
7. Огненный шар «грибка» первого атомного взрыва в мире. (U.S. Department of Defense)
8. Американские военные наблюдают за взрывом во время операции «Перекрёстки» на атолле Бикини 25 июля 1946 года. Это был пятый атомный взрыв после первых двух испытательных и двух атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. (U.S. Department of Defense)
9. Ядерный гриб и столб брызг в море во время испытания ядерной бомбы на атолле Бикини в Тихом океане. Это был первый подводный испытательный атомный взрыв. После взрыва несколько бывших военных кораблей сели на мель. (AP Photo)
10. Огромный ядерный гриб после взрыва бомбы на атолле Бикини 25 июля 1946 года. Темные точки на переднем плане – корабли, помещенные специально на пути взрывной волны, чтобы проверить, что она сделает с ними. (AP Photo)
11. 16 ноября 1952 года бомбардировщик B-36H сбросил атомную бомбу на северную часть острова Рунит на атолле Эниветок. В результате получился взрыв мощностью 500 кт и диаметром 450 метров. (U.S. Department of Defense)
12. Операция «Парник» прошла весной 1951 года. Она состояла из четырех взрывов на Тихоокеанском ядерном полигоне в Тихом океане. Это фото третьего испытания под кодовым названием «Джордж», проведенного 9 мая 1951 года. Он стал первым взрывом, в котором сжигались дейтерий и тритий. Мощность – 225 килотонн. (U.S. Department of Defense)
13. «Канатные трюки» ядерного взрыва, запечатленные менее чем через одну миллисекунду после взрыва. Во время операции «Тамблер-Снаппер» в 1952 году это ядерное устройство было подвешено на 90 метров над пустыней Невада на швартовочных тросах. По мере распространения плазмы излучаемая энергия перегрелась и испарила тросы над огненным шаром, в результате чего и получились эти «шпики». (U.S. Department of Defense)
14. Во время операции «Апшот-Нотхол» группу манекенов посадили в столовой дома, чтобы испытать эффект ядерного взрыва на домах и людях, 15 марта 1953 года. (AP Photo/Dick Strobel)
15. Вот что с ними произошло после ядерного взрыва. (U.S. Department of Defense)
16. В том же доме номер два, на втором этаже на кровати лежал еще один манекен. В окне дома видна 90-метровая стальная башня, на которой вскоре взорвется ядерная бомба. Цель испытательного взрыва – показать людям, что будет, если ядерный взрыв произойдет в американском городе. (AP Photo/Dick Strobel)
17. Поврежденная спальня, окна и исчезнувшие невесть куда одеяла после испытательного взрыва атомной бомбы 17 марта 1953 года. (U.S. Department of Defense)
18. Манекены, представляющие типичную американскую семью, в гостиной испытательного дома №2 на территории ядерного полигона Невады. (AP Photo)
19. Та же «семья» после взрыва. Кого-то разбросало по всей гостиной, кто-то просто пропал. (U.S. Department of Defense)
20. Во время операции «Отвес» на ядерном полигоне Невады 30 августа 1957 года снаряд сдетонировал от шара в пустыне Юкка Флэт на высоте 228 метров. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
21. Испытательный взрыв водородной бомбы во время операции «Редвинг» над атоллом Бикини 20 мая 1956 года. (AP Photo)
22. Ионизационное сияние вокруг остывающего огненного шара в пустыне Юкка в 4:30 ктра 15 июля 1957 года. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
23. Вспышка взорвавшейся ядерной боеголовки ракеты класса воздух-воздух в 7:30 утра 19 июля 1957 года на авиабазе «Indian Springs», в 48 км от места взрыва. На переднем плане – однотипный летательный аппарат «Скорпион». (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
24. Огненный шар снаряда «Присцилла» 24 июня 1957 года во время серии операций «Отвес». (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
25. Представители НАТО наблюдают за взрывом во время операции «Больцман» 28 мая 1957 года. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
26. Хвостовая часть дирижабля американского ВМФ после испытания Яо в Неваде 7 августа 1957 года. Дирижабль парил в свободном полете, в более чем 8 км от эпицентра взрыва, когда его настигла взрывная волна. В дирижабле никого не было. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
27. Наблюдатели во время операции Hardtack I – взрыва термоядерной бомбы в 1958 году. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
28. Испытания «Арканзас» – часть операции «Доминик» – серии из более чем ста взрывов в Неваде и Тихом океане в 1962 году. (U.S. Department of Defense)
29. Огненный шар испытательного теста «Ацтек», являющегося частью операции «Доминик» в Неваде. (U.S. Department of Defense)
30. Часть серии высотных ядерных испытаний «Fishbowl Bluegill» – взрыв мощностью 400 кт в атмосфере, на высоте 48 км над Тихим океаном. Вид сверху. Октябрь 1962 года. (U.S. Department of Defense)
3121 990×633 Испытания ядерного оружия
31. Кольца вокруг ядерного гриба во время испытательного проекта «Yeso» в 1962 году. (U.S. Department of Defense)
32. Кратер Седан образовался после взрыва 100 килотонн взрывчатки на глубине 193 метров под рыхлыми отложениями пустыни в Неваде 6 июля 1962 года. Кратер получился 97 метров в глубину и 390 метров в диаметре. (National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office)
33. Фото ядерного взрыва французского правительства на атолле Муруроа в 1971 году. (AP Photo)
34. Тот же ядерный взрыв на атолле Муруроа. (Pierre J. / CC BY NC SA)
35. «Выживший город» был построен в 2 286 метрах от эпицентра ядерного взрыва мощностью 29 килотонн. Дом остался практически целым. «Выживший город» состоял из домов, офисных зданий, убежищ, источников электроэнергии, коммуникаций, радиостанций и «жилых» фургончиков. Испытание под кодовым названием «Apple II» прошло 5 мая 1955 года. (U.S. Department of Defense)
Источник: bigpicture.ru
Ядерные взрывы в фотографиях
С 1945 года в мире было выполнено около 2 тыс. ядерных испытаний и совершено 2 ядерные атаки. Несомненным лидером по разрушительному высвобождению атомной энергии являются США.
Внимание фотографов не обошло неуправляемый и ужасающий процесс атомного взрыва. Представляем вашему вниманию подборку фото из книги Петера Курана «Как сделать фото атомной бомбы»
1. Именно так выглядит процесс высвобождения огромного количества лучистой и тепловой энергии при атомном взрыве в воздухе над пустыней. Тут еще можно разглядеть военную технику, которая через мгновение будет уничтожена ударной волной, запечатленной в виде кроны, окружившей эпицентр взрыва. Видно как ударная волна отразилась от земной поверхности и вот-вот сольется с огненным шаром.
2. По заказу Министерства обороны и Комиссии по ядерной энергии специалистами центра Лукаут Маунтэйн (штат Калифорния) были сделаны тысячи фотографий ядерных взрывов. Фотографировать атомный взрыв чрезвычайно опасно, поэтому без спец. костюма не обойтись.
3. Испытания ядерных ракет в Тихом океане с 1946 по 1962 год не только показали их мощь в борьбе против военного флота, но и стали источником ядерного загрязнения вод океана.
4. Огромной удачей можно считать фотографии начальной стадии ядерного взрыва, когда скорость его распространения близка к скорости света. Изображение было сделано камерой с невероятно быстрым затвором, которую расположили в 3,5 км от эпицентра взрыва.
5. Светящаяся сфера ядерного взрыва поглощает башню с размещенными в ней боеприпасами.
6. Еще одно фото ранней стадии атомного взрыва, сделанное специальной камерой, расположенной в нескольких километрах от эпицентра.
7. Для получения хороших снимков на испытательных полигонах часто работают целые команды фотографов. На фото: испытательный ядерный взрыв в пустыне Невада. Справа видны ракетные шлейфы, с помощью которых ученые определяют характеристики ударной волны.
8. Взрыв атомной бомбы, мощность которой равна примерно половине мощности бомбы «Малыш», сброшенной 6 августа 1945 года на японский город Хиросима, поднял в воздух тысячи тонн воды и вызвал целую группу разрушительных цунами.
9. На испытательном полигоне в пустыне Невада фотографами центра Лукаут Маунтэйн в 1953 году была сделана фотография необычного явления (кольцо огня в ядерном грибе после взрыва снаряда из ядерной пушки), природа которого долгое время занимала умы ученых.
10. Специалисты центра Лукаут Маунтэйн делают фото воздушного судна, которое должно участвовать в ядерных испытаниях (1957 год).
11. Огромное воздушное судно было расположено в 8 км от эпицентра ядерного взрыва, но спастись от мощной взрывной волны ему не удалось.
12. Фотографы из Лукаут Маунтэйн стоят по пояс в пыли, поднятой ударной волной после ядерного взрыва (фото 1953 года).
13. В ходе цепной реакции происходит резкое выделение огромного количества энергии, которая вызывает мгновенный рост температуры взрывного вещества, достигающей миллионов градусов и передающейся окружающей среде. На фото – школьный автобус, которому предстоит принять участие в ядерных испытаниях.
14. После взрыва испытательной атомной бомбы краска на автобусе вспенивается.
15. А через мгновения краска начинает испаряться с металлического корпуса автобуса.
16. Но от полного сгорания автобус спасает ударная волна, которая молниеносно тушит огонь.
17. Во время следующего взрыва все составляющие школьного автобуса способные гореть, догорают…
18. …и испаряются, оставляя от транспортного средства только скелет.
19. Кроме огромного теплового излучения при ядерном взрыве выделяется мощное электромагнитное излучение в широком спектре, вызывающее радиоактивное заражения местности и всего что на ней находится.
20. Несмотря на смертоносное излучение, в 1951 году за ядерными испытаниями в Неваде были приглашены наблюдать различные важные персоны, был популярен ядерный туризм (люди старались добраться в зону, откуда был виден ядерный гриб), а во время учений «Desert Rock» командование приказало пехотинцам пробежаться прямо под смертоносным грибом.
21. Запечатленный на пленку огненный шар, похожий на уходящее за горизонт солнце, – результат взрыва водородной бомбы в Тихом океане (1956 год).
22. Фото развалин католической церкви на опустыненном холме в японском городе Нагасаки. Таким пейзаж города стал после взрыва атомной бомбы, сброшенной США в конце Второй мировой войны.
Является одним из самых удивительных, загадочных и страшных процессов. Принцип действия ядерного оружия основан на цепной реакции. Это такой процесс, сам ход которого инициирует его продолжение. Принцип действия водородной бомбы основывается на синтеза.
Атомная бомба
Ядра некоторых изотопов радиоактивных элементов (плутоний, калифорний, уран и других) способны распадаться, при этом захватывая нейтрон. После этого выделяется ещё два или три нейтрона. Разрушение ядра одного атома при идеальных условиях может привести к распаду ещё двух или трех, которые, в свою очередь, могут инициировать другие атомы. И так далее. Происходит лавинообразный процесс разрушения все большего числа ядер с высвобождением гигантского количества энергии разрыва атомных связей. При взрыве огромные энергии высвобождаются за сверхмалый промежуток времени. Происходит это в одной точке. Поэтому взрыв атомной бомбы является настолько мощным и разрушительным.
Чтобы инициировать начало цепной реакции, необходимо, чтобы количество радиоактивного вещества превысило критическую массу. Очевидно, что нужно взять несколько частей урана или плутония и соединить в одно целое. Однако чтобы вызвать взрыв атомной бомбы, этого недостаточно, потому что реакция прекратится раньше, чем выделится достаточное количество энергии, или процесс будет протекать медленно. Для того чтобы достичь успеха, необходимо не просто превысить критическую массу вещества, а сделать это в крайне малый промежуток времени. Лучше всего использовать несколько критических масс. Этого достигают с помощью применения других Причем чередуют быструю и медленную взрывчатки.
Первое ядерное испытание было проведено в июле 1945 года в США недалеко от местечка Алмогордо. В августе того же года американцы применили это оружие против Хиросима и Нагасаки. Взрыв атомной бомбы в городе привел к ужасным разрушениям и гибели большей части населения. В СССР атомное оружие было создано и испытано в 1949 году.
Водородная бомба
Является оружием с очень большой разрушительной силой. Принцип её действия основывается на которая представляет собой синтез из более легких атомов водорода тяжелых ядер гелия. При этом происходит высвобождение очень большого количества энергии. Эта реакция аналогична процессам, которые протекают на Солнце и других звездах. Термоядерный синтез легче всего проходит с использованием изотопов водорода (трития, дейтерия) и лития.
Испытание первого водородного боезаряда провели американцы в 1952 году. В современном понимании это устройство сложно назвать бомбой. Это было трехэтажное здание, заполненное жидким дейтерием. Первый взрыв водородной бомбы в СССР был произведен на полгода позже. Советский термоядерный боеприпас РДС-6 взорвали в августе 1953 года под Семипалатинском. Самую большую водородную бомбу мощностью 50 мегатонн (Царь-бомба) СССР испытал в 1961 году. Волна после взрыва боеприпаса обогнула планету три раза.
Взорвалась вблизи Нагасаки. Смерть и разрушения сопровождаемые этими взрывами были беспрецедентными. Страх и ужас охватил все Японское население, вынудив сдаться их меньше чем через месяц.
Однако после завершения второй мировой войны атомное оружие не отошло на второй план. Начавшаяся холодная война стала огромным психологическим фактором давления между СССР и США. Обе стороны инвестировали огромные средства в разработку и создание новых атомных . Таким образом, на нашей планете за 50 лет накопилось несколько тысяч атомных снарядов. Этого вполне достаточно, чтобы несколько раз уничтожить все живое на . По этой причине в конце 90-х годов между США и Россией был подписан первый договор по разоружению, чтобы снизить опасность всемирной катастрофы. Не смотря на это, в настоящее время 9 стран обладают ядерным оружием, ставя свою оборону на иной уровень. В этой статье мы рассмотрим, из-за чего атомное оружие получило свою разрушительную мощь и как устроена атомная .
Для того, чтобы понять всю мощь атомных бомб необходимо разобраться с понятием радиоактивности. Как известно, наименьшей структурной единицей материи, из которой состоит весь мир вокруг нас, является атом. Атом в свою очередь состоит из ядра и вращающихся вокруг него . Ядро состоит из нейтронов и протонов. Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны положительный. Нейтроны, как следует из их названия, – нейтральны. Обычно число нейтронов и протонов равно числу электронов в одном атоме. Однако под действием внешних сил число частиц в атомах вещества может измениться.
Нас интересует лишь вариант, когда изменяется число нейтронов, при этом образуется изотоп вещества. Некоторые изотопы вещества устойчивы и встречаются в природе, а некоторые – нестабильны и стремятся распасться. Например, углерод имеет 6 нейтронов. Также, встречается изотоп углерода с 7 нейтронами – достаточно устойчивый элемент, встречающий в природе. Изотоп углерода с 8 нейтронами – это уже нестабильный элемент и стремиться распасться. Это и есть радиоактивный распад. При этом нестабильные ядра, излучают лучи трех видов:
1. Альфа-лучи – достаточно безобидное в виде потока альфа-частиц, которое можно остановить с помощью тонкого листа бумаги и оно не может причинить вред
Даже если живые организмы смогли перенести первые две , то волна радиации вызывает очень скоротечную лучевую болезнь, убивающую за считанные минуты. Такое поражение возможно в радиусе нескольких сотен метров от взрыва. До нескольких километров от взрыва лучевая болезнь убьет человека за несколько часов или дней. Те, кто находился за пределами непосредственного взрыва, также могут получить дозу радиации, употребляя в пищу продукты и , а также вдыхая из зараженной зоны. Причем радиация не улетучивается мгновенно. Она накапливается в окружающей среде и может отравлять живые организмы еще долгие десятилетия после взрыва.
Вред от ядерного оружия слишком опасен, чтобы использовать его в любых условиях. От него неизбежно страдает мирное население и природе наносится непоправимый ущерб. Поэтому главное применение ядерных бомб в наше время – это сдерживание от нападения. Даже испытания ядерного оружия в настоящее время запрещены на большей части нашей планеты.
Судя по публикациям в прессе, особенно западной, уран и плутоний в России валяется на каждой свалке. Не знаю, сам не видел, но может где и валяется. А вот вопрос - может ли некий террорист, имея килограмм.. ну или 100 килограмм урана соорудить из него что-нибудь взрывоопасное?
Итак, как же работает атомная бомба? Вспоминаем школьный курс физики. Взрыв есть выделение большого количества энергии за короткий промежуток времени. Откуда берется энергия. Энергия возникает из распада ядра атома. Атомы урана или плутония неустойчивы, и потихоньку стремятся развалиться на атомы более легких элементов, при этом разлетаются лишние нейтроны и выделяется некоторое количество энергии. Ну, вспоминается? Есть еще период полураспада - этакая статистическая величина, промежуток времени, за который "развалится" примерно половина атомов из некоторой массы. То есть лежащий в земле уран постепенно таковым быть перестает, нагревая окружающее пространство. Процесс распада может спровоцировать влетающий в атом нейтрон, вылетевший из недавно развалившегося атома. Но нейтрон может попасть в атом, а может и улететь мимо. Логичный вывод - что бы атомы разваливались чаще, надо что бы их было вокруг больше, то есть что бы плотность вещества была большая в момент, когда нужно организовать взрыв. Помните еще понятие "критическая масса"? Это то количество вещества, когда вылетающих самопроизвольно нейтронов достаточно, что бы вызвать цепную реакцию. То есть "попаданий" в каждый момент времени в атомы будет больше чем "разрушений".
Итак, вырисовывается схема. Возьмем несколько кусков Урана докритической массы и соединим их в один блок сверхкритической массы. И тогда произойдёт взрыв.
К счастью, все не так просто, вопрос в том, как именно происходит соединение. Если сближать два докритических куска на некоторое расстояние, то они начнут разогреваться от обмена друг с другом вылетающими нейтронами. Реакция распада от этого усиливается и происходит все большее выделениее энергии. Сблизим ещё сильнее – раскалятся докрасна. Потом добела. Потом расплавятся. Расплав, сближаясь краями, начнёт разогреваться далее и испаряться, и никакой теплосъём или остужение не смогут предотвратить расплавление и испарение, слишком велики запасы энергии в Уране.
Поэтому, как куски не сближай бытовыми способами, они до того, как соединиться, расплавят и испарят любое устройство, осуществляющее это сближение, и испарятся сами, разлетевшись, расширившись, удалившись друг от друга и тогда лишь остыв, потому что окажутся на возросшем взаимном удалении. Слепить же куски в один сверхкритический можно, только развив такие огромные скорости сближения, что рост плотности нейтронного потока не будет поспевать за сближением кусков. Это достигается при скоростях сближения порядка 2.5 км в секунду. Вот тогда они успеют влипнуть друг в друга прежде, чем разогреются от энерговыделения. И тогда последующее энерговыделение будет таким пиковым, что возникнет ядерный взрыв с грибом. Порохом до таких скоростей разогнать невозможно – малы размеры бомбы и путей разгона. Поэтому разгоняют взрывчаткой, комбинируя «медленную» и «быструю» взрывчатки, ибо сразу «быстрая» взрывчатка вызовет разрушение куска ударной волной. Но в итоге получают главное – обеспечивают скорость перевода системы в сверхкритическое состояние до того, как она разрушится тепловым образом из-за растущего тепловыделения при сближении. Такая схема называется «пушечной», потому что докритические куски «выстреливаются» навстречу друг другу, успевая соединиться в один сверхкритический кусок и после этого пиковым образом высвободить мощность атомного взрыва.
Осуществить такой процесс на практике крайне сложно - необходим правильный подбор и очень точное совпадение тысяч параметров. Это не взрывчатка, которая взрывается во многих случаях. Просто срабатывание детонаторов и зарядов в бомбе будет, а выделяемая практическая мощность - не будет наблюдаться, будет крайне низкой при очень узкой зоне осуществления активного взрыва. Необходима микросекундная точность срабатывания большого количества зарядов. Необходима устойчивость атомного вещества. Помните ведь, что кроме инициированной реакции распада, есть еще самопроизвольный, вероятностный, процесс. То есть собранная бомба с течением времени постепенно меняет свои свойства. Именно поэтому различают оружейное атомное вещество и то, которое не подходит для создания бомбы. Поэтому не делают атомные бомбы из реакторного плутония, ибо такая бомба будет слишком неустойчивой и опасной скорее для изготовителя, чем для потенциального противника. Процесс разделения атомного вещества на изотопы сам по себе крайне сложен и дорогостоящ, осуществление его возможно лишь в серьезных ядерных центрах. И это радует.