Baada ya kumalizika kwa Vita vya Kidunia vya pili, nchi za muungano wa anti-Hitler zilijaribu haraka kwenda mbele ya kila mmoja katika ukuzaji wa bomu la nyuklia lenye nguvu zaidi.
Jaribio la kwanza, lililofanywa na Wamarekani juu ya vitu halisi huko Japani, lilipasha joto hali kati ya USSR na USA hadi kikomo. Milipuko yenye nguvu ambayo ilivuma kupitia miji ya Japani na kuharibu maisha yote ndani yao ilimlazimisha Stalin kuachana na madai mengi kwenye hatua ya ulimwengu. Wanafizikia wengi wa Soviet "walitupwa" haraka katika ukuzaji wa silaha za nyuklia.
Silaha za nyuklia zilionekana lini na jinsi gani?
Mwaka wa kuzaliwa kwa bomu la atomiki unaweza kuzingatiwa 1896. Hapo ndipo mwanakemia Mfaransa A. Becquerel alipogundua kwamba uranium ina mionzi. Mwitikio wa mnyororo wa uranium huunda nishati yenye nguvu, ambayo hutumika kama msingi wa mlipuko mbaya. Haiwezekani kwamba Becquerel alifikiria kwamba ugunduzi wake ungesababisha kuundwa kwa silaha za nyuklia - silaha mbaya zaidi duniani kote.
Mwisho wa 19 na mwanzoni mwa karne ya 20 ilikuwa hatua ya mabadiliko katika historia ya uvumbuzi wa silaha za nyuklia. Ilikuwa katika kipindi hiki ambapo wanasayansi kutoka duniani kote waliweza kugundua sheria zifuatazo, miale na vipengele:
- mionzi ya alpha, gamma na beta;
- Isotopu nyingi za vipengele vya kemikali na mali ya mionzi ziligunduliwa;
- Sheria ya kuoza kwa mionzi iligunduliwa, ambayo huamua muda na utegemezi wa kiasi cha ukubwa wa kuoza kwa mionzi, kulingana na idadi ya atomi za mionzi katika sampuli ya majaribio;
- Isometry ya nyuklia ilizaliwa.
Katika miaka ya 1930, waliweza kugawanya kiini cha atomiki cha uranium kwa mara ya kwanza kwa kunyonya nyutroni. Wakati huo huo, positroni na neurons ziligunduliwa. Haya yote yalitoa msukumo mkubwa kwa maendeleo ya silaha zilizotumia nishati ya atomiki. Mnamo 1939, muundo wa kwanza wa bomu la atomiki ulimwenguni ulipewa hati miliki. Hii ilifanywa na mwanafizikia kutoka Ufaransa, Frederic Joliot-Curie.
Kama matokeo ya utafiti zaidi na maendeleo katika eneo hili, bomu la nyuklia lilizaliwa. Nguvu na anuwai ya uharibifu wa mabomu ya kisasa ya atomiki ni kubwa sana hivi kwamba nchi ambayo ina uwezo wa nyuklia haihitaji jeshi lenye nguvu, kwani bomu moja la atomiki linaweza kuharibu serikali nzima.
Bomu la atomiki hufanyaje kazi?
Bomu la atomiki lina vitu vingi, kuu ni:
- Mwili wa bomu la atomiki;
- Mfumo wa otomatiki unaodhibiti mchakato wa mlipuko;
- Chaji ya nyuklia au kichwa cha vita.
Mfumo wa otomatiki uko kwenye mwili wa bomu la atomiki, pamoja na malipo ya nyuklia. Muundo wa nyumba lazima uwe wa kuaminika wa kutosha kulinda kichwa cha vita kutoka kwa mambo mbalimbali ya nje na mvuto. Kwa mfano, mvuto mbalimbali wa mitambo, joto au sawa, ambayo inaweza kusababisha mlipuko usiopangwa wa nguvu kubwa ambayo inaweza kuharibu kila kitu karibu.
Kazi ya otomatiki ni udhibiti kamili wa kuhakikisha kuwa mlipuko unatokea kwa wakati unaofaa, kwa hivyo mfumo una vitu vifuatavyo:
- Kifaa kinachohusika na ulipuaji wa dharura;
- Ugavi wa umeme wa mfumo wa otomatiki;
- Mfumo wa sensor ya detonation;
- Kifaa cha cocking;
- Kifaa cha usalama.
Majaribio ya kwanza yalipofanywa, mabomu ya nyuklia yalitolewa kwenye ndege ambazo ziliweza kuondoka eneo lililoathiriwa. Mabomu ya kisasa ya atomiki yana nguvu sana kwamba yanaweza kutolewa tu kwa kutumia cruise, ballistic au angalau makombora ya kukinga ndege.
Mabomu ya atomiki hutumia mifumo mbalimbali ya ulipuaji. Rahisi kati yao ni kifaa cha kawaida ambacho husababishwa wakati projectile inapiga lengo.
Moja ya sifa kuu za mabomu ya nyuklia na makombora ni mgawanyiko wao katika calibers, ambayo ni ya aina tatu:
- Ndogo, nguvu ya mabomu ya atomiki ya caliber hii ni sawa na tani elfu kadhaa za TNT;
- Kati (nguvu ya mlipuko - makumi kadhaa ya maelfu ya tani za TNT);
- Kubwa, nguvu ya malipo ambayo hupimwa kwa mamilioni ya tani za TNT.
Inafurahisha kwamba mara nyingi nguvu ya mabomu yote ya nyuklia hupimwa kwa usahihi katika TNT sawa, kwani silaha za atomiki hazina kiwango chao cha kupima nguvu ya mlipuko.
Algorithms ya uendeshaji wa mabomu ya nyuklia
Bomu lolote la atomiki hufanya kazi kwa kanuni ya kutumia nishati ya nyuklia, ambayo hutolewa wakati wa mmenyuko wa nyuklia. Utaratibu huu unategemea ama mgawanyiko wa nuclei nzito au usanisi wa nuru. Kwa kuwa wakati wa majibu haya kiasi kikubwa cha nishati hutolewa, na kwa muda mfupi iwezekanavyo, eneo la uharibifu wa bomu la nyuklia ni la kushangaza sana. Kwa sababu ya kipengele hiki, silaha za nyuklia zinaainishwa kama silaha za maangamizi makubwa.
Wakati wa mchakato unaosababishwa na mlipuko wa bomu la atomiki, kuna mambo mawili kuu:
- Hii ni kituo cha haraka cha mlipuko, ambapo mmenyuko wa nyuklia hufanyika;
- Kitovu cha mlipuko huo, ambacho kiko katika eneo ambalo bomu lililipuka.
Nishati ya nyuklia iliyotolewa wakati wa mlipuko wa bomu la atomiki ni kali sana hivi kwamba mitetemeko ya mitetemo huanza duniani. Wakati huo huo, tetemeko hizi husababisha uharibifu wa moja kwa moja tu kwa umbali wa mita mia kadhaa (ingawa ikiwa utazingatia nguvu ya mlipuko wa bomu yenyewe, mitetemeko hii haiathiri chochote tena).
Sababu za uharibifu wakati wa mlipuko wa nyuklia
Mlipuko wa bomu la nyuklia sio tu kwamba husababisha uharibifu wa papo hapo. Matokeo ya mlipuko huu yataonekana sio tu kwa watu waliopatikana katika eneo lililoathiriwa, lakini pia kwa watoto wao waliozaliwa baada ya mlipuko wa atomiki. Aina za uharibifu wa silaha za atomiki zimegawanywa katika vikundi vifuatavyo:
- Mionzi ya mwanga ambayo hutokea moja kwa moja wakati wa mlipuko;
- Wimbi la mshtuko lililoenezwa na bomu mara baada ya mlipuko;
- Pulse ya umeme;
- Mionzi ya kupenya;
- Ukolezi wa mionzi ambao unaweza kudumu kwa miongo kadhaa.
Ingawa kwa mtazamo wa kwanza mwako wa mwanga unaonekana kuwa wa hatari zaidi, kwa hakika ni matokeo ya kutolewa kwa kiasi kikubwa cha joto na nishati ya mwanga. Nguvu na nguvu zake zinazidi sana nguvu za miale ya jua, hivyo uharibifu kutoka kwa mwanga na joto unaweza kuwa mbaya kwa umbali wa kilomita kadhaa.
Mionzi iliyotolewa wakati wa mlipuko pia ni hatari sana. Ingawa haifanyi kazi kwa muda mrefu, ina uwezo wa kuambukiza kila kitu karibu, kwani nguvu yake ya kupenya ni ya juu sana.
Wimbi la mshtuko wakati wa mlipuko wa atomiki hufanya sawa na wimbi sawa wakati wa milipuko ya kawaida, nguvu zake tu na radius ya uharibifu ni kubwa zaidi. Katika sekunde chache, husababisha uharibifu usioweza kurekebishwa sio tu kwa watu, bali pia kwa vifaa, majengo na mazingira ya jirani.
Mionzi ya kupenya huchochea ukuaji wa ugonjwa wa mionzi, na mapigo ya sumakuumeme huleta hatari kwa vifaa tu. Mchanganyiko wa mambo haya yote, pamoja na nguvu ya mlipuko, hufanya bomu la atomiki kuwa silaha hatari zaidi duniani.
Majaribio ya kwanza ya silaha za nyuklia duniani
Nchi ya kwanza kutengeneza na kujaribu silaha za nyuklia ilikuwa Marekani. Ilikuwa ni serikali ya Merika iliyotenga ruzuku kubwa ya kifedha kwa utengenezaji wa silaha mpya za kuahidi. Kufikia mwisho wa 1941, wanasayansi wengi mashuhuri katika uwanja wa ukuzaji wa atomiki walialikwa Merika, ambao kufikia 1945 waliweza kuwasilisha bomu ya atomiki ya mfano inayofaa kwa majaribio.
Majaribio ya kwanza duniani ya bomu la atomiki lililokuwa na kilipuzi yalifanywa katika jangwa huko New Mexico. Bomu hilo lililoitwa "Gadget", lililipuliwa mnamo Julai 16, 1945. Matokeo ya jaribio yalikuwa chanya, ingawa jeshi lilitaka bomu la nyuklia lijaribiwe katika hali halisi ya mapigano.
Kuona kwamba kulikuwa na hatua moja tu iliyobaki kabla ya ushindi wa muungano wa Nazi, na fursa kama hiyo inaweza kutokea tena, Pentagon iliamua kuzindua mgomo wa nyuklia kwa mshirika wa mwisho wa Hitler Ujerumani - Japan. Kwa kuongezea, utumiaji wa bomu la nyuklia ulipaswa kutatua shida kadhaa mara moja:
- Ili kuepuka umwagaji damu usio wa lazima ambao bila shaka ungetokea ikiwa wanajeshi wa Marekani wangekanyaga ardhi ya Imperial Japan;
- Kwa pigo moja, wapige magoti Wajapani wasiokubali kushindwa, na kuwalazimisha kukubali masharti yanayofaa kwa Marekani;
- Onyesha USSR (kama mpinzani anayewezekana katika siku zijazo) kwamba Jeshi la Merika lina silaha ya kipekee inayoweza kufuta jiji lolote kutoka kwa uso wa dunia;
- Na, kwa kweli, kuona katika mazoezi ni silaha gani za nyuklia zinaweza katika hali halisi ya mapigano.
Mnamo Agosti 6, 1945, bomu la kwanza la atomiki ulimwenguni, ambalo lilitumiwa katika operesheni za kijeshi, lilirushwa kwenye jiji la Japan la Hiroshima. Bomu hili liliitwa "Mtoto" kwa sababu lilikuwa na uzito wa tani 4. Kurushwa kwa bomu kulipangwa kwa uangalifu, na kugonga mahali palipopangwa. Nyumba hizo ambazo hazikuharibiwa na wimbi la mlipuko huo ziliungua, kwani majiko yaliyoanguka ndani ya nyumba yalichochea moto, na jiji lote likateketea kwa moto.
Mwako mkali ulifuatiwa na wimbi la joto ambalo lilichoma maisha yote ndani ya eneo la kilomita 4, na wimbi la mshtuko lililofuata liliharibu majengo mengi.
Wale ambao walipata kiharusi cha joto ndani ya eneo la mita 800 walichomwa moto wakiwa hai. Wimbi hilo la mlipuko lilirarua ngozi ya wengi iliyoungua. Dakika chache baadaye mvua ya ajabu nyeusi ilianza kunyesha, iliyojumuisha mvuke na majivu. Wale walionaswa kwenye mvua hiyo nyeusi walipata majeraha yasiyoweza kupona kwenye ngozi zao.
Wale wachache ambao walikuwa na bahati ya kuishi waliteseka kutokana na ugonjwa wa mionzi, ambayo wakati huo haikuwa tu isiyojifunza, lakini pia haijulikani kabisa. Watu walianza kuendeleza homa, kutapika, kichefuchefu na mashambulizi ya udhaifu.
Mnamo Agosti 9, 1945, bomu la pili la Amerika, lililoitwa "Fat Man," lilirushwa kwenye jiji la Nagasaki. Bomu hili lilikuwa na takriban nguvu sawa na lile la kwanza, na matokeo ya mlipuko wake yalikuwa ya uharibifu sawa, ingawa nusu ya watu wengi walikufa.
Mabomu mawili ya atomiki yaliyorushwa kwenye miji ya Japani yalikuwa kesi ya kwanza na ya pekee ulimwenguni ya matumizi ya silaha za atomiki. Zaidi ya watu 300,000 walikufa katika siku za kwanza baada ya shambulio hilo. Takriban elfu 150 zaidi walikufa kutokana na ugonjwa wa mionzi.
Baada ya mabomu ya nyuklia ya miji ya Japani, Stalin alipata mshtuko wa kweli. Ilimdhihirikia kuwa suala la kutengeneza silaha za nyuklia katika Urusi ya Usovieti lilikuwa suala la usalama kwa nchi nzima. Tayari mnamo Agosti 20, 1945, kamati maalum ya masuala ya nishati ya atomiki ilianza kufanya kazi, ambayo iliundwa haraka na I. Stalin.
Ingawa utafiti katika fizikia ya nyuklia ulifanywa na kikundi cha wapenda shauku huko Urusi ya Tsarist, haukuzingatiwa wakati wa Soviet. Mnamo 1938, utafiti wote katika eneo hili ulisimamishwa kabisa, na wanasayansi wengi wa nyuklia walikandamizwa kama maadui wa watu. Baada ya milipuko ya nyuklia huko Japan, serikali ya Soviet ilianza ghafla kurejesha tasnia ya nyuklia nchini.
Kuna ushahidi kwamba maendeleo ya silaha za nyuklia yalifanywa katika Ujerumani ya Nazi, na ni wanasayansi wa Ujerumani ambao walirekebisha bomu "mbichi" la atomiki la Amerika, kwa hivyo serikali ya Merika iliondoa kutoka Ujerumani wataalam wote wa nyuklia na hati zote zinazohusiana na ukuzaji wa nyuklia. silaha.
Shule ya ujasusi ya Soviet, ambayo wakati wa vita iliweza kupitisha huduma zote za ujasusi wa kigeni, ilihamisha hati za siri zinazohusiana na ukuzaji wa silaha za nyuklia kwa USSR mnamo 1943. Wakati huo huo, mawakala wa Soviet waliingizwa kwenye vituo vyote vikuu vya utafiti wa nyuklia vya Amerika.
Kama matokeo ya hatua hizi zote, tayari mnamo 1946, maelezo ya kiufundi ya utengenezaji wa mabomu ya nyuklia yaliyotengenezwa na Soviet yalikuwa tayari:
- RDS-1 (pamoja na malipo ya plutonium);
- RDS-2 (pamoja na sehemu mbili za malipo ya urani).
Kifupi "RDS" kilisimama kwa "Russia inajifanya yenyewe," ambayo ilikuwa karibu kweli kabisa.
Habari kwamba USSR ilikuwa tayari kuachilia silaha zake za nyuklia ililazimisha serikali ya Amerika kuchukua hatua kali. Mnamo 1949, mpango wa Trojan ulitengenezwa, kulingana na ambayo ilipangwa kutupa mabomu ya atomiki kwenye miji 70 kubwa zaidi ya USSR. Hofu ya mgomo wa kulipiza kisasi pekee ndiyo iliyozuia mpango huu kutimia.
Habari hii ya kutisha kutoka kwa maafisa wa ujasusi wa Soviet ililazimisha wanasayansi kufanya kazi katika hali ya dharura. Tayari mnamo Agosti 1949, majaribio ya bomu ya kwanza ya atomiki yaliyotolewa huko USSR yalifanyika. Marekani ilipofahamu kuhusu majaribio haya, mpango wa Trojan uliahirishwa kwa muda usiojulikana. Enzi ya makabiliano kati ya mataifa makubwa mawili ilianza, inayojulikana katika historia kama Vita Baridi.
Bomu la nyuklia lenye nguvu zaidi ulimwenguni, linalojulikana kama Tsar Bomba, ni mali ya kipindi cha Vita Baridi. Wanasayansi wa USSR waliunda bomu yenye nguvu zaidi katika historia ya wanadamu. Nguvu yake ilikuwa megatoni 60, ingawa ilipangwa kuunda bomu na nguvu ya kilo 100. Bomu hili lilijaribiwa mnamo Oktoba 1961. Kipenyo cha mpira wa moto wakati wa mlipuko huo kilikuwa kilomita 10, na wimbi la mlipuko lilizunguka ulimwengu mara tatu. Ilikuwa ni jaribio hili ambalo lililazimisha nchi nyingi za dunia kutia saini makubaliano ya kuacha majaribio ya nyuklia sio tu katika anga ya dunia, lakini hata katika nafasi.
Ingawa silaha za atomiki ni njia bora ya kutisha nchi zenye fujo, kwa upande mwingine zina uwezo wa kumaliza mizozo yoyote ya kijeshi, kwani mlipuko wa atomiki unaweza kuharibu pande zote kwenye mzozo.
Mamia ya vitabu vimeandikwa kuhusu historia ya makabiliano ya nyuklia kati ya mataifa yenye nguvu na uundaji wa mabomu ya kwanza ya nyuklia. Lakini kuna hadithi nyingi kuhusu silaha za nyuklia za kisasa. "Mechanics maarufu" iliamua kufafanua suala hili na kuwaambia jinsi silaha yenye uharibifu zaidi iliyovumbuliwa na mwanadamu inavyofanya kazi.
Tabia ya kulipuka
Kiini cha urani kina protoni 92. Uranium asilia hasa ni mchanganyiko wa isotopu mbili: U238 (iliyo na nyutroni 146 kwenye kiini chake) na U235 (nyutroni 143), ikiwa na 0.7% tu ya urani asilia. Sifa za kemikali za isotopu ni sawa kabisa, kwa hivyo haiwezekani kuzitenganisha kwa njia za kemikali, lakini tofauti ya raia (vitengo 235 na 238) inaruhusu hii kufanywa na njia za mwili: mchanganyiko wa urani hubadilishwa kuwa gesi (uranium). hexafluoride), na kisha kusukuma kupitia sehemu nyingi za vinyweleo. Ijapokuwa isotopu za uranium haziwezi kutofautishwa kwa sura au kemikali, zimetenganishwa na pengo katika sifa za wahusika wao wa nyuklia.
Mchakato wa mtengano wa U238 ni mchakato unaolipwa: neutroni inayofika kutoka nje lazima ilete nishati - 1 MeV au zaidi. Na U235 haina ubinafsi: hakuna kitu kinachohitajika kutoka kwa nyutroni inayoingia kwa msisimko na kuoza baadae; nishati yake ya kufunga kwenye kiini inatosha kabisa.
Inapopigwa na neutroni, kiini cha uranium-235 hupasuka kwa urahisi, na kutoa nyutroni mpya. Chini ya hali fulani, mmenyuko wa mnyororo huanza.
Neutroni inapogonga kiini chenye uwezo wa kupasua, kiwanja kisicho imara huundwa, lakini haraka sana (baada ya 10−23−10−22 s) kiini kama hicho hugawanyika katika vipande viwili ambavyo havilingani kwa wingi na "papo hapo" (ndani ya 10). −16−10− 14 c) kutoa nyutroni mbili au tatu mpya, ili baada ya muda idadi ya viini vya mpasuko iweze kuzidisha (mtikio huu unaitwa mmenyuko wa mnyororo). Hii inawezekana tu katika U235, kwa sababu U238 yenye tamaa haitaki kushiriki kutoka kwa neutroni zake, ambazo nishati yake ni amri ya ukubwa chini ya 1 MeV. Nishati ya kinetic ya chembe za bidhaa za mgawanyiko ni maagizo mengi ya ukubwa wa juu kuliko nishati iliyotolewa wakati wa mmenyuko wowote wa kemikali ambayo muundo wa nuclei haubadilika.
Plutonium ya metali ipo katika awamu sita, msongamano ambao ni kati ya 14.7 hadi 19.8 kg/cm 3. Katika halijoto iliyo chini ya nyuzi joto 119, kuna awamu ya alpha ya monoclinic (kilo 19.8/cm 3), lakini plutonium kama hiyo ni dhaifu sana, na katika awamu ya delta ya uso wa ujazo (15.9) ni ya plastiki na imechakatwa vizuri (ni hii). awamu ambayo wanajaribu kuhifadhiwa kwa kutumia viungio vya aloi). Wakati wa ukandamizaji wa mpasuko, hakuna mabadiliko ya awamu yanaweza kutokea-plutonium iko katika hali ya quasi-kioevu. Mabadiliko ya awamu ni hatari wakati wa uzalishaji: kwa sehemu kubwa, hata kwa mabadiliko kidogo katika wiani, hali muhimu inaweza kufikiwa. Bila shaka, hii itatokea bila mlipuko - workpiece itakuwa joto tu, lakini kutokwa kwa nickel plating inaweza kutokea (na plutonium ni sumu sana).
Mkutano muhimu
Bidhaa za fission hazina msimamo na huchukua muda mrefu "kupona", ikitoa mionzi mbalimbali (ikiwa ni pamoja na neutroni). Neutroni ambazo hutolewa kwa muda muhimu (hadi makumi ya sekunde) baada ya mgawanyiko huitwa kuchelewa, na ingawa sehemu yao ni ndogo ikilinganishwa na ya papo hapo (chini ya 1%), jukumu wanalochukua katika uendeshaji wa mitambo ya nyuklia ndilo kubwa zaidi. muhimu.
Lenzi zinazolipuka ziliunda wimbi linalozunguka. Kuegemea kulihakikishwa na jozi ya detonators katika kila block.
Bidhaa za mgawanyiko, wakati wa migongano mingi na atomi zinazozunguka, hutoa nguvu zao kwao, na kuongeza joto. Baada ya neutroni kuonekana kwenye mkusanyiko na nyenzo zenye fissile, nguvu ya kutolewa kwa joto inaweza kuongezeka au kupungua, na vigezo vya mkusanyiko ambao idadi ya fissions kwa kila wakati wa kitengo ni mara kwa mara huitwa muhimu. Umuhimu wa mkusanyiko unaweza kudumishwa kwa idadi kubwa na ndogo ya neutroni (kwa nguvu inayolingana ya juu au ya chini ya kutolewa kwa joto). Nguvu ya mafuta huongezeka ama kwa kusukuma neutroni za ziada kwenye mkusanyiko muhimu kutoka nje, au kwa kufanya mkusanyiko uwe wa hali ya juu zaidi (kisha neutroni za ziada hutolewa na vizazi vingi vya viini vya fissile). Kwa mfano, ikiwa ni muhimu kuongeza nguvu ya mafuta ya kinu, huletwa kwa utawala ambapo kila kizazi cha neutroni za haraka ni chache kidogo kuliko ile ya awali, lakini kutokana na neutroni zilizochelewa, reactor inapita kwa urahisi kwenye hali mbaya. Kisha haina kasi, lakini hupata nguvu polepole - ili ongezeko lake liweze kusimamishwa kwa wakati unaofaa kwa kuanzisha absorbers ya neutron (fimbo zilizo na cadmium au boroni).
Mkutano wa plutonium (safu ya spherical katikati) ilizungukwa na casing ya uranium-238 na kisha safu ya alumini.
Neutroni zinazozalishwa wakati wa mpasuko mara nyingi huruka nyuma ya viini vinavyozunguka bila kusababisha mpasuko zaidi. Kadiri nyutroni inavyokaribia uso wa nyenzo, ndivyo inavyokuwa na nafasi kubwa ya kutoroka kutoka kwa nyenzo zenye nyutro na kutorudi tena. Kwa hiyo, aina ya mkusanyiko ambayo huokoa idadi kubwa zaidi ya nyutroni ni tufe: kwa wingi fulani wa suala ina eneo la chini la uso. Mpira usiozungukwa (pweke) wa 94% U235 bila mashimo ndani huwa muhimu na uzito wa kilo 49 na radius ya 85 mm. Ikiwa mkusanyiko wa urani sawa ni silinda yenye urefu sawa na kipenyo, inakuwa muhimu na uzito wa kilo 52. Eneo la uso pia hupungua kwa kuongezeka kwa wiani. Ndiyo maana ukandamizaji wa kulipuka, bila kubadilisha kiasi cha nyenzo za fissile, unaweza kuleta mkusanyiko katika hali mbaya. Utaratibu huu ndio msingi wa muundo wa kawaida wa malipo ya nyuklia.
Silaha za kwanza za nyuklia zilitumia polonium na berili (katikati) kama vyanzo vya nyutroni.
Mkutano wa mpira
Lakini mara nyingi sio uranium ambayo hutumiwa katika silaha za nyuklia, lakini plutonium-239. Inazalishwa katika vinu kwa kumwagilia uranium-238 na fluxes ya neutroni yenye nguvu. Plutonium inagharimu takriban mara sita zaidi ya U235, lakini inapotengana, kiini cha Pu239 hutoa wastani wa nyutroni 2.895—zaidi ya U235 (2.452). Kwa kuongeza, uwezekano wa fission ya plutonium ni ya juu. Yote hii inaongoza kwa ukweli kwamba mpira wa pekee wa Pu239 unakuwa muhimu na karibu mara tatu chini ya uzito kuliko mpira wa urani, na muhimu zaidi, na radius ndogo, ambayo inafanya uwezekano wa kupunguza vipimo vya mkusanyiko muhimu.
Safu ya alumini ilitumiwa kupunguza wimbi la adimu baada ya mlipuko wa kilipuzi.
Mkutano unafanywa kwa nusu mbili zilizowekwa kwa uangalifu kwa namna ya safu ya spherical (mashimo ndani); ni dhahiri kuwa ni ndogo - hata kwa neutroni za joto na hata baada ya kuzungukwa na msimamizi. Chaji huwekwa karibu na mkusanyiko wa vitalu vya vilipuzi vilivyowekwa kwa usahihi. Ili kuokoa nyutroni, inahitajika kudumisha sura nzuri ya mpira wakati wa mlipuko - kwa hili, safu ya mlipuko lazima ilipuliwe wakati huo huo kwenye uso wake wote wa nje, ikikandamiza kusanyiko sawasawa. Inaaminika sana kwamba hii inahitaji detonators nyingi za umeme. Lakini hii ndiyo iliyokuwa tu mwanzoni mwa "ujenzi wa bomu": kuchochea kadhaa ya detonators, nishati nyingi na saizi kubwa ya mfumo wa uanzishaji ulihitajika. Malipo ya kisasa hutumia vimumunyisho kadhaa vilivyochaguliwa na mbinu maalum, sawa na sifa, ambayo milipuko thabiti (kwa kasi ya mlipuko) hutolewa kwenye grooves iliyokatwa kwenye safu ya polycarbonate (sura ambayo juu ya uso wa spherical huhesabiwa kwa kutumia jiometri ya Riemann. mbinu). Mlipuko kwa kasi ya takriban 8 km / s utasafiri kando ya grooves kwa umbali sawa kabisa, wakati huo huo kwa wakati utafikia mashimo na kulipuka malipo kuu - wakati huo huo katika pointi zote zinazohitajika.
Takwimu zinaonyesha wakati wa kwanza wa maisha ya mpira wa moto wa malipo ya nyuklia - uenezaji wa mionzi (a), upanuzi wa plasma ya moto na malezi ya "malengelenge" (b) na ongezeko la nguvu ya mionzi katika safu inayoonekana wakati wa kujitenga. ya wimbi la mshtuko (c).
Mlipuko ndani
Mlipuko unaoelekezwa ndani unakandamiza mkusanyiko kwa shinikizo la angahewa zaidi ya milioni moja. Uso wa kusanyiko hupungua, cavity ya ndani katika plutonium inakaribia kutoweka, wiani huongezeka, na haraka sana - ndani ya microseconds kumi, mkusanyiko unaoweza kuunganishwa hupita hali muhimu na neutroni za joto na inakuwa ya juu sana na neutroni za haraka.
Baada ya muda uliowekwa na wakati usio na maana wa kupungua kwa kasi kwa neutroni za haraka, kila kizazi kipya, kikubwa zaidi chao huongeza nishati ya 202 MeV kupitia mgawanyiko unaozalisha kwa dutu ya mkusanyiko, ambayo tayari inapasuka kwa kutisha. shinikizo. Kwa ukubwa wa matukio yanayotokea, nguvu ya hata vyuma bora vya aloi ni ndogo sana kwamba haipatikani kwa mtu yeyote kuzingatia wakati wa kuhesabu mienendo ya mlipuko. Kitu pekee kinachozuia kusanyiko kuruka kando ni inertia: ili kupanua mpira wa plutonium kwa cm 1 tu katika makumi ya nanoseconds, ni muhimu kutoa kasi kwa dutu ambayo ni makumi ya trilioni ya mara kubwa kuliko kuongeza kasi. ya kuanguka bure, na hii si rahisi.
Mwishowe, jambo hilo bado hutawanyika, mgawanyiko huacha, lakini mchakato hauishii hapo: nishati inasambazwa tena kati ya vipande vya ionized vya nuclei iliyotenganishwa na chembe nyingine zinazotolewa wakati wa fission. Nguvu zao ziko kwenye mpangilio wa makumi na hata mamia ya MeV, lakini ni gamma quanta na neutroni zisizo na nguvu za kielektroniki pekee ndizo zinazo nafasi ya kuepuka mwingiliano na mada na "kutoroka." Chembe za kushtakiwa hupoteza haraka nishati katika vitendo vya migongano na ionization. Katika kesi hii, mionzi hutolewa - hata hivyo, sio mionzi ya nyuklia ngumu tena, lakini ni laini, na nishati ya amri tatu za ukubwa wa chini, lakini bado ni zaidi ya kutosha kubisha elektroni kutoka kwa atomi - sio tu kutoka kwa shells za nje, lakini pia. kutoka kwa kila kitu kwa ujumla. Mchanganyiko wa viini tupu, elektroni zilizovuliwa na mionzi yenye wiani wa gramu kwa kila sentimita ya ujazo (jaribu kufikiria jinsi unavyoweza kuangaza chini ya mwanga ambao umepata msongamano wa alumini!) - kila kitu ambacho muda mfupi uliopita kilikuwa chaji - huingia ndani. mwonekano fulani wa usawa. Katika mpira wa moto mdogo sana, joto hufikia makumi ya mamilioni ya digrii.
Mpira wa moto
Inaweza kuonekana kuwa hata mionzi laini inayotembea kwa kasi ya mwanga inapaswa kuacha jambo ambalo liliizalisha nyuma, lakini sivyo ilivyo: katika hewa baridi, safu ya nguvu za Kev ni sentimita, na hazisogei kwenye angani. mstari wa moja kwa moja, lakini ubadili mwelekeo wa harakati, ukitoa tena kwa kila mwingiliano. Quanta ionize hewa na kuenea kwa njia hiyo, kama maji ya cherry kumwaga katika glasi ya maji. Jambo hili linaitwa uenezaji wa mionzi.
Mpira mchanga wa mlipuko wa kt 100 makumi kadhaa ya nanoseconds baada ya mwisho wa mlipuko wa fission una eneo la mita 3 na joto la karibu milioni 8 la Kelvin. Lakini baada ya microseconds 30 radius yake ni 18 m, ingawa joto hupungua chini ya digrii milioni. Mpira unakula nafasi, na hewa ya ionized nyuma ya mbele yake haisogei sana: mionzi haiwezi kuhamisha kasi kubwa kwake wakati wa kueneza. Lakini husukuma nishati kubwa ndani ya hewa hii, inapokanzwa, na wakati nishati ya mionzi inapoisha, mpira huanza kukua kutokana na upanuzi wa plasma ya moto, ikipuka kutoka ndani na kile kilichokuwa chaji. Kupanua, kama Bubble iliyochangiwa, ganda la plasma huwa jembamba. Tofauti na Bubble, kwa kweli, hakuna kitu kinachoiongeza: karibu hakuna dutu iliyobaki ndani, yote huruka kutoka katikati na hali, lakini sekunde 30 baada ya mlipuko, kasi ya ndege hii ni zaidi ya 100 km / s, na shinikizo la hydrodynamic katika dutu - zaidi ya 150,000 atm! Ganda halikusudiwa kuwa nyembamba sana; hupasuka, na kutengeneza "malengelenge".
Katika bomba la neutroni ya utupu, voltage ya mapigo ya kilovolti mia moja inatumika kati ya shabaha iliyojaa tritium (cathode) 1 na mkusanyiko wa anode 2. Wakati voltage ni ya juu, ni muhimu kwamba ioni za deuterium ziwe kati ya anode na cathode, ambayo inahitaji kuharakishwa. Chanzo cha ion hutumiwa kwa hili. Pulse ya kuwasha inatumika kwa anode yake 3, na uteaji, unaopita kwenye uso wa kauri 4 iliyojaa deuterium, huunda ioni za deuterium. Baada ya kuharakisha, wanapiga shabaha iliyojaa tritium, kama matokeo ambayo nishati ya 17.6 MeV inatolewa na neutroni na nuclei za heli-4 huundwa. Kwa upande wa utungaji wa chembe na hata pato la nishati, mmenyuko huu ni sawa na fusion - mchakato wa fusion ya nuclei mwanga. Katika miaka ya 1950, wengi waliamini hivyo, lakini baadaye ikawa kwamba "usumbufu" hutokea kwenye bomba: ama protoni au neutron (ambayo hufanya ioni ya deuterium, inayoharakishwa na uwanja wa umeme) "hukwama" kwenye lengo. kiini (tritium). Ikiwa protoni itakwama, neutroni hupasuka na kuwa huru.
Ni ipi kati ya njia za kuhamisha nishati ya mpira wa moto kwa mazingira inategemea nguvu ya mlipuko: ikiwa ni kubwa, jukumu kuu linachezwa na uenezaji wa mionzi; ikiwa ni ndogo, upanuzi wa Bubble ya plasma hucheza. jukumu kuu. Ni wazi kwamba kesi ya kati pia inawezekana, wakati taratibu zote mbili zinafaa.
Mchakato huo unanasa tabaka mpya za hewa; hakuna tena nishati ya kutosha kuondoa elektroni zote kutoka kwa atomi. Nishati ya safu ya ionized na vipande vya Bubble ya plasma huisha; hawawezi tena kusonga misa kubwa mbele yao na polepole polepole. Lakini nini kilikuwa hewa kabla ya mlipuko kusonga, kuvunja mbali na mpira, kunyonya tabaka zaidi na zaidi za hewa baridi ... Uundaji wa wimbi la mshtuko huanza.
Wimbi la mshtuko na uyoga wa atomiki
Wakati wimbi la mshtuko linatengana na mpira wa moto, sifa za mabadiliko ya safu ya kutolea moshi na nguvu ya mionzi katika sehemu ya macho ya wigo huongezeka kwa kasi (kinachojulikana kama upeo wa kwanza). Ifuatayo, michakato ya kuangaza na mabadiliko katika uwazi wa hewa inayozunguka inashindana, ambayo husababisha utambuzi wa kiwango cha juu cha pili, kisicho na nguvu, lakini cha muda mrefu zaidi - kiasi kwamba pato la nishati nyepesi ni kubwa kuliko ile ya kwanza. .
Karibu na mlipuko, kila kitu kinachozunguka huvukiza, huyeyuka zaidi, lakini hata zaidi, ambapo mtiririko wa joto hautoshi kuyeyusha vitu vikali, udongo, miamba, nyumba hutiririka kama kioevu, chini ya shinikizo kubwa la gesi ambalo huharibu vifungo vyote vikali. joto kiasi cha kushindwa kuvumilika kwa mng'ao wa macho.
Hatimaye, wimbi la mshtuko huenda mbali na hatua ya mlipuko, ambapo kunabaki huru na dhaifu, lakini kupanuliwa mara nyingi, wingu la mvuke iliyofupishwa ambayo iligeuka kuwa vumbi vidogo na vya mionzi kutoka kwa plasma ya malipo, na kutoka kwa nini. ilikuwa karibu saa yake ya kutisha kwa mahali ambapo mtu anapaswa kukaa mbali kama iwezekanavyo. Wingu huanza kupanda. Inapunguza, ikibadilisha rangi yake, "huweka" kofia nyeupe ya unyevu uliofupishwa, ikifuatiwa na vumbi kutoka kwenye uso wa dunia, na kutengeneza "mguu" wa kile kinachojulikana kama "uyoga wa atomiki".
Kuanzishwa kwa nyutroni
Wasomaji makini wanaweza kukadiria kutolewa kwa nishati wakati wa mlipuko na penseli mikononi mwao. Wakati kusanyiko liko katika hali ya juu sana iko kwenye mpangilio wa microseconds, umri wa neutroni ni kwa mpangilio wa picoseconds, na sababu ya kuzidisha ni chini ya 2, kuhusu gigajoule ya nishati hutolewa, ambayo ni sawa na ... 250 kg ya TNT. Je, kilo na megatoni ziko wapi?
Neutroni - polepole na haraka
Katika dutu isiyo na fissile, "kupiga" kutoka kwa viini, neutroni huhamisha kwao sehemu ya nishati yao, zaidi nyepesi (karibu nao kwa wingi) viini. Kadiri neutroni zinavyoshiriki katika migongano, ndivyo zinavyopunguza mwendo, na mwishowe zinaingia katika usawa wa joto na vitu vinavyozunguka - zinatiwa joto (hii inachukua milisekunde). Kasi ya neutroni ya joto ni 2200 m/s (nishati 0.025 eV). Neutroni zinaweza kutoroka kutoka kwa msimamizi na kukamatwa na viini vyake, lakini kwa wastani uwezo wao wa kuingia kwenye athari za nyuklia huongezeka sana, kwa hivyo neutroni ambazo "hazijapotea" zaidi ya kufidia kupungua kwa idadi.
Kwa hivyo, ikiwa mpira wa nyenzo za fissile umezungukwa na msimamizi, neutroni nyingi zitamwacha msimamizi au kuingizwa ndani yake, lakini pia kutakuwa na zingine ambazo zitarudi kwenye mpira ("tafakari") na, baada ya kupoteza nguvu zao, kuna uwezekano mkubwa wa kusababisha matukio ya mgawanyiko. Ikiwa mpira umezungukwa na safu ya beryllium 25 mm nene, basi kilo 20 za U235 zinaweza kuokolewa na bado kufikia hali muhimu ya mkusanyiko. Lakini akiba hiyo inakuja kwa gharama ya muda: kila kizazi kijacho cha neutroni lazima kwanza kipunguze kabla ya kusababisha mgawanyiko. Ucheleweshaji huu unapunguza idadi ya vizazi vya neutroni zinazozaliwa kwa kila kitengo cha wakati, ambayo inamaanisha kuwa kutolewa kwa nishati kumecheleweshwa. Nyenzo zenye fissile kidogo katika mkusanyiko, msimamizi zaidi anahitajika ili kukuza mmenyuko wa mnyororo, na mpasuko hufanyika na neutroni za chini za nishati. Katika hali mbaya zaidi, wakati uhakiki unapatikana tu na nyutroni za mafuta, kwa mfano, katika suluhisho la chumvi za uranium katika msimamizi mzuri - maji, wingi wa makusanyiko ni mamia ya gramu, lakini suluhisho huchemka mara kwa mara. Vipuli vya mvuke vilivyotolewa hupunguza wiani wa wastani wa dutu ya fissile, mmenyuko wa mnyororo huacha, na wakati Bubbles zinaondoka kwenye kioevu, milipuko ya fission inarudiwa (ikiwa unaziba chombo, mvuke itapasuka - lakini hii itakuwa ya joto. mlipuko, bila ishara zote za kawaida za "nyuklia").
Ukweli ni kwamba mlolongo wa mgawanyiko katika mkusanyiko hauanza na neutroni moja: kwa microsecond inayohitajika, huingizwa kwenye mkusanyiko wa supercritical na mamilioni. Katika mashtaka ya kwanza ya nyuklia, vyanzo vya isotopu vilivyo kwenye cavity ndani ya kusanyiko la plutonium vilitumiwa kwa hili: polonium-210, wakati wa compression, pamoja na berili na kusababisha utoaji wa nutroni na chembe zake za alpha. Lakini vyanzo vyote vya isotopiki ni dhaifu (bidhaa ya kwanza ya Amerika ilizalisha chini ya neutroni milioni kwa kila sekunde ndogo), na polonium inaweza kuharibika sana - inapunguza shughuli zake kwa nusu katika siku 138 tu. Kwa hivyo, isotopu zimebadilishwa na zile zisizo hatari sana (ambazo hazitoi wakati hazijawashwa), na muhimu zaidi, mirija ya neutroni ambayo hutoa kwa nguvu zaidi (tazama upau wa kando): katika sekunde chache (muda wa mapigo yanayoundwa na bomba. ) mamia ya mamilioni ya neutroni huzaliwa. Lakini ikiwa haifanyi kazi au haifanyi kazi kwa wakati usiofaa, kinachojulikana kama bang au "zilch" kitatokea-mlipuko wa chini wa mafuta.
Kuanzishwa kwa nyutroni sio tu huongeza kutolewa kwa nishati ya mlipuko wa nyuklia kwa amri nyingi za ukubwa, lakini pia hufanya iwezekanavyo kuidhibiti! Ni wazi kwamba, baada ya kupokea misheni ya kupigana, wakati wa kuweka ambayo nguvu ya mgomo wa nyuklia lazima ionyeshe, hakuna mtu anayetenganisha malipo ili kuiweka na mkutano wa plutonium ambao ni sawa kwa nguvu fulani. Katika risasi na TNT inayoweza kubadilika, inatosha kubadilisha tu voltage ya usambazaji kwa bomba la neutroni. Ipasavyo, mavuno ya neutroni na kutolewa kwa nishati kutabadilika (bila shaka, wakati nguvu inapopunguzwa kwa njia hii, plutonium nyingi za gharama kubwa hupotea).
Lakini walianza kufikiria juu ya hitaji la kudhibiti kutolewa kwa nishati baadaye, na katika miaka ya kwanza baada ya vita hakuwezi kuwa na mazungumzo ya kupunguza nguvu. Nguvu zaidi, nguvu zaidi na nguvu zaidi! Lakini ikawa kwamba kuna vikwazo vya nyuklia kimwili na hydrodynamic juu ya vipimo vinavyoruhusiwa vya nyanja ndogo. Sawa ya TNT ya mlipuko wa kiloton mia moja iko karibu na kikomo cha kimwili kwa risasi za awamu moja, ambayo fission tu hutokea. Kama matokeo, fission iliachwa kama chanzo kikuu cha nishati, na walitegemea athari za darasa lingine - fusion.
Reactor ya nyuklia inafanya kazi vizuri na kwa ufanisi. Vinginevyo, kama unavyojua, kutakuwa na shida. Lakini nini kinaendelea ndani? Wacha tujaribu kuunda kanuni ya operesheni ya nyuklia (nyuklia) kwa ufupi, kwa uwazi, na vituo.
Kwa asili, mchakato sawa unafanyika huko kama wakati wa mlipuko wa nyuklia. Mlipuko tu hutokea haraka sana, lakini katika reactor yote haya yanaenea kwa muda mrefu. Matokeo yake, kila kitu kinabaki salama na sauti, na tunapokea nishati. Sio sana kwamba kila kitu karibu kingeharibiwa mara moja, lakini kutosha kabisa kutoa umeme kwa jiji.
Kabla ya kuelewa jinsi mmenyuko wa nyuklia unaodhibitiwa hutokea, unahitaji kujua ni nini mmenyuko wa nyuklia hata kidogo.
Mwitikio wa nyuklia ni mchakato wa mageuzi (mgawanyiko) wa viini vya atomiki wakati vinapoingiliana na chembe za msingi na gamma quanta.
Athari za nyuklia zinaweza kutokea kwa kunyonya na kutolewa kwa nishati. Reactor hutumia athari za pili.
Reactor ya nyuklia ni kifaa ambacho madhumuni yake ni kudumisha mmenyuko wa nyuklia unaodhibitiwa na kutolewa kwa nishati.
Mara nyingi reactor ya nyuklia pia huitwa reactor ya atomiki. Hebu tuangalie kwamba hakuna tofauti ya msingi hapa, lakini kutoka kwa mtazamo wa sayansi ni sahihi zaidi kutumia neno "nyuklia". Sasa kuna aina nyingi za vinu vya nyuklia. Hizi ni vinu vikubwa vya kiviwanda vilivyoundwa kutoa nishati katika vinu vya nguvu, vinu vya nyuklia vya manowari, vinu vidogo vya majaribio vinavyotumika katika majaribio ya kisayansi. Kuna hata vinu vinavyotumika kusafisha maji ya bahari.
Historia ya kuundwa kwa reactor ya nyuklia
Kinu cha kwanza cha nyuklia kilizinduliwa mnamo 1942 sio mbali sana. Hii ilitokea USA chini ya uongozi wa Fermi. Reactor hii iliitwa "Chicago Woodpile".
Mnamo 1946, kinu cha kwanza cha Soviet, kilichozinduliwa chini ya uongozi wa Kurchatov, kilianza kufanya kazi. Mwili wa kinu hiki ulikuwa mpira wa kipenyo cha mita saba. Reactor za kwanza hazikuwa na mfumo wa baridi, na nguvu zao zilikuwa ndogo. Kwa njia, Reactor ya Soviet ilikuwa na nguvu ya wastani ya Watts 20, na ile ya Amerika - 1 Watts. Kwa kulinganisha: nguvu ya wastani ya mitambo ya kisasa ya nguvu ni Gigawati 5. Chini ya miaka kumi baada ya kuzinduliwa kwa kinu cha kwanza, kinu cha kwanza cha nguvu za nyuklia duniani kilifunguliwa katika jiji la Obninsk.
Kanuni ya uendeshaji wa reactor ya nyuklia (nyuklia).
Kinu chochote cha nyuklia kina sehemu kadhaa: msingi Na mafuta Na msimamizi , kiakisi cha nyutroni , baridi , mfumo wa udhibiti na ulinzi . Isotopu hutumiwa mara nyingi kama mafuta katika vinu. urani (235, 238, 233), plutonium (239) na waturiamu (232). Msingi ni boiler ambayo maji ya kawaida (baridi) inapita. Miongoni mwa vipozezi vingine, "maji mazito" na grafiti ya kioevu haitumiwi sana. Ikiwa tunazungumzia juu ya uendeshaji wa mitambo ya nyuklia, basi reactor ya nyuklia hutumiwa kuzalisha joto. Umeme yenyewe huzalishwa kwa kutumia njia sawa na katika aina nyingine za mimea ya nguvu - mvuke huzunguka turbine, na nishati ya harakati inabadilishwa kuwa nishati ya umeme.
Chini ni mchoro wa uendeshaji wa reactor ya nyuklia.
Kama tulivyokwisha sema, kuoza kwa kiini kizito cha urani hutoa vitu vyepesi na neutroni kadhaa. Neutroni zinazotokana hugongana na viini vingine, pia na kuzifanya kugawanyika. Wakati huo huo, idadi ya nyutroni inakua kama maporomoko ya theluji.
Inapaswa kutajwa hapa sababu ya kuzidisha neutroni . Kwa hivyo, ikiwa mgawo huu unazidi thamani sawa na moja, mlipuko wa nyuklia hutokea. Ikiwa thamani ni chini ya moja, kuna neutroni chache sana na majibu hupotea. Lakini ukidumisha thamani ya mgawo sawa na moja, majibu yataendelea kwa muda mrefu na kwa utulivu.
Swali ni jinsi ya kufanya hivyo? Katika reactor, mafuta ni katika kinachojulikana vipengele vya mafuta (TVLakh). Hizi ni vijiti ambavyo vina, kwa namna ya vidonge vidogo, mafuta ya nyuklia . Vijiti vya mafuta vinaunganishwa kwenye kaseti za umbo la hexagonal, ambazo zinaweza kuwa na mamia katika reactor. Kaseti zilizo na vijiti vya mafuta hupangwa kwa wima, na kila fimbo ya mafuta ina mfumo unaokuwezesha kurekebisha kina cha kuzamishwa kwake ndani ya msingi. Mbali na kaseti zenyewe, zinajumuisha vijiti vya kudhibiti Na vijiti vya ulinzi wa dharura . Vijiti vinatengenezwa kwa nyenzo ambayo inachukua neutroni vizuri. Kwa hivyo, vijiti vya kudhibiti vinaweza kupunguzwa kwa kina tofauti katika msingi, na hivyo kurekebisha sababu ya kuzidisha ya neutroni. Vijiti vya dharura vimeundwa ili kuzima kiboreshaji wakati wa dharura.
Kinu cha nyuklia kinaanzishwaje?
Tumefikiria kanuni ya uendeshaji yenyewe, lakini jinsi ya kuanza na kufanya kazi ya reactor? Kwa kusema, hapa ni - kipande cha urani, lakini mmenyuko wa mnyororo hauanza ndani yake peke yake. Ukweli ni kwamba katika fizikia ya nyuklia kuna dhana molekuli muhimu .
Misa muhimu ni wingi wa nyenzo zenye mpasuko zinazohitajika ili kuanza mmenyuko wa mnyororo wa nyuklia.
Kwa msaada wa vijiti vya mafuta na vijiti vya kudhibiti, molekuli muhimu ya mafuta ya nyuklia huundwa kwanza kwenye reactor, na kisha reactor huletwa kwa kiwango cha juu cha nguvu katika hatua kadhaa.
Katika nakala hii, tulijaribu kukupa wazo la jumla la muundo na kanuni ya uendeshaji wa kinu cha nyuklia (nyuklia). Ikiwa una maswali yoyote juu ya mada au umeulizwa tatizo katika fizikia ya nyuklia katika chuo kikuu, tafadhali wasiliana kwa wataalamu wa kampuni yetu. Kama kawaida, tuko tayari kukusaidia kutatua suala lolote muhimu kuhusu masomo yako. Na wakati tunaendelea nayo, hapa kuna video nyingine ya kielimu kwa uangalifu wako!
Lakini hili ni jambo ambalo mara nyingi hatujui. Na kwa nini bomu la nyuklia hulipuka pia ...
Hebu tuanze kutoka mbali. Kila atomi ina kiini, na kiini kina protoni na neutroni - labda kila mtu anajua hili. Kwa njia hiyo hiyo, kila mtu aliona meza ya mara kwa mara. Lakini kwa nini vipengele vya kemikali ndani yake vimewekwa kwa njia hii na si vinginevyo? Hakika si kwa sababu Mendeleev alitaka iwe hivyo. Nambari ya atomiki ya kila kipengele kwenye jedwali inaonyesha ni protoni ngapi ziko kwenye kiini cha atomi ya kipengele hicho. Kwa maneno mengine, chuma ni nambari 26 kwenye jedwali kwa sababu kuna protoni 26 kwenye atomi ya chuma. Na ikiwa hakuna 26 kati yao, sio chuma tena.
Lakini kunaweza kuwa na idadi tofauti za neutroni kwenye viini vya kipengele kimoja, ambayo ina maana kwamba wingi wa nuclei unaweza kuwa tofauti. Atomi za kipengele sawa na wingi tofauti huitwa isotopu. Uranium ina isotopu kadhaa kama hizo: inayojulikana zaidi kwa asili ni uranium-238 (kiini chake kina protoni 92 na neutroni 146, jumla ya 238). Ni mionzi, lakini huwezi kutengeneza bomu la nyuklia kutoka kwayo. Lakini isotopu ya uranium-235, kiasi kidogo ambacho hupatikana katika ores ya uranium, inafaa kwa malipo ya nyuklia.
Msomaji anaweza kukutana na maneno "uranium iliyorutubishwa" na "uranium iliyopungua". Uranium iliyorutubishwa ina uranium-235 zaidi kuliko uranium asilia; katika hali ya kupungua, vivyo hivyo, chini. Uranium iliyoimarishwa inaweza kutumika kuzalisha plutonium, kipengele kingine kinachofaa kwa bomu la nyuklia (karibu haipatikani katika asili). Jinsi uranium inavyorutubishwa na jinsi plutonium inavyopatikana kutoka kwayo ni mada ya mjadala tofauti.
Basi kwa nini bomu la nyuklia hulipuka? Ukweli ni kwamba baadhi ya viini vizito huwa na kuoza iwapo vitapigwa na nyutroni. Na hutahitaji kusubiri kwa muda mrefu kwa neutron ya bure - kuna mengi yao yanayozunguka. Kwa hivyo, neutron kama hiyo hugonga kiini cha uranium-235 na kwa hivyo kuivunja kuwa "vipande". Hii inatoa nyutroni chache zaidi. Je, unaweza kukisia nini kitatokea ikiwa kuna viini vya kitu kimoja karibu? Hiyo ni kweli, mmenyuko wa mnyororo utatokea. Hivi ndivyo inavyotokea.
Katika reactor ya nyuklia, ambapo uranium-235 "inayeyushwa" katika uranium-238 imara zaidi, mlipuko haufanyiki katika hali ya kawaida. Nutroni nyingi zinazoruka nje ya viini vinavyooza huruka kwenye maziwa, bila kupata viini vya uranium-235. Katika reactor, kuoza kwa nuclei hutokea "uvivu" (lakini hii ni ya kutosha kwa reactor kutoa nishati). Katika kipande kimoja cha uranium-235, ikiwa ni ya wingi wa kutosha, neutroni zitahakikishiwa kuvunja viini, mmenyuko wa mnyororo utaanza kama maporomoko ya theluji, na... Acha! Baada ya yote, ukitengeneza kipande cha uranium-235 au plutonium na wingi unaohitajika kwa mlipuko, italipuka mara moja. Hii sio maana.
Je, ikiwa unachukua vipande viwili vya misa ndogo na kuvisukuma dhidi ya kila kimoja kwa kutumia utaratibu unaodhibitiwa kwa mbali? Kwa mfano, weka zote mbili kwenye bomba na ambatisha chaji ya poda kwa moja ili kwa wakati unaofaa kipande kimoja, kama projectile, kurushwa kwa kingine. Hapa kuna suluhisho la shida.
Unaweza kuifanya kwa njia tofauti: chukua kipande cha duara cha plutonium na ambatisha chaji za kulipuka kwenye uso wake wote. Wakati malipo haya yanapolipuka kwa amri kutoka nje, mlipuko wao utakandamiza plutonium kutoka pande zote, kuikandamiza kwa msongamano muhimu, na mmenyuko wa mnyororo utatokea. Hata hivyo, usahihi na kuegemea ni muhimu hapa: malipo yote ya mlipuko lazima yatoke kwa wakati mmoja. Ikiwa baadhi yao hufanya kazi, na wengine hawafanyi kazi, au baadhi ya kazi kuchelewa, hakuna mlipuko wa nyuklia utatokea: plutonium haitasisitizwa kwa wingi muhimu, lakini itapoteza hewa. Badala ya bomu la nyuklia, utapata kinachojulikana kama "chafu".
Hivi ndivyo bomu la nyuklia la aina ya implosion linavyoonekana. Malipo, ambayo yanatakiwa kuunda mlipuko ulioelekezwa, hufanywa kwa namna ya polihedra ili kufunika uso wa tufe la plutonium kwa ukali iwezekanavyo.
Aina ya kwanza ya kifaa iliitwa kifaa cha kanuni, aina ya pili - kifaa cha implosion.
Bomu la "Little Boy" lililorushwa Hiroshima lilikuwa na chaji ya uranium-235 na kifaa cha aina ya mizinga. Bomu la Fat Man, lililolipuliwa juu ya Nagasaki, lilibeba chaji ya plutonium, na kifaa cha mlipuko kililipuliwa. Siku hizi, vifaa vya aina ya bunduki karibu hazitumiwi kamwe; zile za implosion ni ngumu zaidi, lakini wakati huo huo zinakuruhusu kudhibiti wingi wa malipo ya nyuklia na kuitumia kwa busara zaidi. Na plutonium imechukua nafasi ya uranium-235 kama kilipuzi cha nyuklia.
Miaka michache ilipita, na wanafizikia wakawapa wanajeshi bomu yenye nguvu zaidi - bomu la nyuklia, au, kama inavyoitwa pia, bomu la hidrojeni. Inageuka kuwa hidrojeni hupuka kwa nguvu zaidi kuliko plutonium?
Hidrojeni ni kweli hulipuka, lakini si hivyo kulipuka. Walakini, hakuna hidrojeni "ya kawaida" kwenye bomu ya hidrojeni; hutumia isotopu zake - deuterium na tritium. Nucleus ya hidrojeni "ya kawaida" ina neutroni moja, deuterium ina mbili, na tritium ina tatu.
Katika bomu la nyuklia, nuclei ya kipengele kizito imegawanywa katika nuclei ya wale nyepesi. Katika mchanganyiko wa nyuklia, mchakato wa nyuma hutokea: nuclei nyepesi huunganishwa na kila mmoja kuwa nzito zaidi. Viini vya Deuterium na tritium, kwa mfano, huchanganyika na kuunda viini vya heliamu (vinginevyo hujulikana kama chembe za alpha), na neutroni "ya ziada" hutumwa kwa "kuruka bila malipo." Hii hutoa nishati nyingi zaidi kuliko wakati wa kuoza kwa viini vya plutonium. Kwa njia, hii ndiyo hasa mchakato unaofanyika kwenye Jua.
Hata hivyo, mmenyuko wa fusion inawezekana tu kwa joto la juu-juu (ndiyo sababu inaitwa thermonuclear). Jinsi ya kufanya deuterium na tritium kuguswa? Ndio, ni rahisi sana: unahitaji kutumia bomu la nyuklia kama kifafa!
Kwa kuwa deuterium na tritium zenyewe ni thabiti, malipo yao katika bomu ya nyuklia yanaweza kuwa makubwa kiholela. Hii ina maana kwamba bomu la nyuklia linaweza kufanywa kuwa na nguvu zaidi kuliko "rahisi" la nyuklia. "Mtoto" aliyeangushwa Hiroshima alikuwa na TNT sawa na ndani ya kilotoni 18, na bomu la hidrojeni lenye nguvu zaidi (linaloitwa "Tsar Bomba", pia linajulikana kama "Mama wa Kuzka") lilikuwa tayari megatoni 58.6, zaidi ya mara 3255 zaidi. nguvu "Mtoto"!
Wingu la "uyoga" kutoka kwa Tsar Bomba lilipanda hadi urefu wa kilomita 67, na wimbi la mlipuko lilizunguka ulimwengu mara tatu.
Walakini, nguvu kubwa kama hiyo ni wazi kupita kiasi. Baada ya "kucheza vya kutosha" na mabomu ya megaton, wahandisi wa kijeshi na wanafizikia walichukua njia tofauti - njia ya miniaturization ya silaha za nyuklia. Katika hali yake ya kawaida, silaha za nyuklia zinaweza kurushwa kutoka kwa mabomu ya kimkakati kama vile mabomu ya angani au kurushwa kutoka kwa makombora ya balestiki; ikiwa unazipunguza, unapata malipo ya nyuklia ya kompakt ambayo haiharibu kila kitu kwa kilomita karibu, na ambayo inaweza kuwekwa kwenye ganda la sanaa au kombora la hewa hadi ardhini. Uhamaji utaongezeka na anuwai ya kazi zinazotatuliwa zitapanuka. Mbali na silaha za kimkakati za nyuklia, tutapokea za mbinu.
Mifumo anuwai ya uwasilishaji imetengenezwa kwa silaha za nyuklia za busara - mizinga ya nyuklia, chokaa, bunduki zisizo na nguvu (kwa mfano, American Davy Crockett). USSR hata ilikuwa na mradi wa risasi za nyuklia. Ukweli, ilibidi iachwe - risasi za nyuklia hazikutegemewa, ngumu sana na ghali kutengeneza na kuhifadhi kwamba hakukuwa na maana ndani yao.
"Davy Crockett." Idadi ya silaha hizi za nyuklia zilikuwa zikifanya kazi na Wanajeshi wa Jeshi la Merika, na Waziri wa Ulinzi wa Ujerumani Magharibi alitafuta bila mafanikio kuipatia Bundeswehr silaha.
Kuzungumza juu ya silaha ndogo za nyuklia, inafaa kutaja aina nyingine ya silaha za nyuklia - bomu ya nyutroni. Malipo ya plutonium ndani yake ni ndogo, lakini hii sio lazima. Ikiwa bomu la nyuklia linafuata njia ya kuongeza nguvu ya mlipuko, basi bomu ya neutron inategemea sababu nyingine ya uharibifu - mionzi. Ili kuongeza mionzi, bomu la nyutroni lina usambazaji wa isotopu ya berili, ambayo baada ya mlipuko hutoa idadi kubwa ya neutroni za haraka.
Kulingana na waundaji wake, bomu la nyutroni linapaswa kuua wafanyikazi wa adui, lakini kuacha vifaa vikiwa sawa, ambavyo vinaweza kutekwa wakati wa kukera. Kwa mazoezi, ilibadilika kwa njia tofauti: vifaa vyenye mionzi havitumiki - mtu yeyote anayethubutu kufanyia majaribio hivi karibuni "atapata" ugonjwa wa mionzi. Hii haibadilishi ukweli kwamba mlipuko wa bomu la neutroni unaweza kumpiga adui kupitia silaha za tanki; risasi za neutroni zilitengenezwa na Merika haswa kama silaha dhidi ya mizinga ya Soviet. Walakini, silaha za tanki zilitengenezwa hivi karibuni ambazo zilitoa aina fulani ya ulinzi kutoka kwa mtiririko wa neutroni za haraka.
Aina nyingine ya silaha za nyuklia iligunduliwa mwaka wa 1950, lakini kamwe (kama inavyojulikana) haikuzalishwa. Hii ndio inayoitwa bomu ya cobalt - malipo ya nyuklia na ganda la cobalt. Wakati wa mlipuko huo, kobalti, inayoangaziwa na mkondo wa nyutroni, inakuwa isotopu yenye mionzi sana na hutawanyika katika eneo lote, na kuichafua. Bomu moja tu la nguvu za kutosha linaweza kufunika ulimwengu wote na cobalt na kuharibu ubinadamu wote. Kwa bahati nzuri, mradi huu ulibaki kuwa mradi.
Tunaweza kusema nini kwa kumalizia? Bomu la nyuklia ni silaha ya kutisha sana, na wakati huo huo (kitendawili kilichoje!) kilisaidia kudumisha amani kati ya mataifa makubwa. Ikiwa adui yako ana silaha za nyuklia, utafikiri mara kumi kabla ya kumshambulia. Hakuna nchi iliyo na silaha za nyuklia ambayo imewahi kushambuliwa kutoka nje, na hakujawa na vita kati ya mataifa makubwa duniani tangu 1945. Hebu tumaini hakutakuwa na yoyote.
Ulimwengu wa atomi ni wa kustaajabisha sana hivi kwamba kuuelewa kunahitaji mapumziko makubwa katika dhana za kawaida za nafasi na wakati. Atomu ni ndogo sana kwamba ikiwa tone la maji lingeweza kukuzwa hadi saizi ya Dunia, kila chembe kwenye tone hilo ingekuwa ndogo kuliko chungwa. Kwa kweli, tone moja la maji lina bilioni 6000 (600000000000000000000) atomi za hidrojeni na oksijeni. Na bado, licha ya ukubwa wake wa microscopic, atomi ina muundo sawa na muundo wa mfumo wetu wa jua. Katika kituo chake kidogo kisichoeleweka, eneo ambalo ni chini ya trilioni moja ya sentimita, kuna "jua" kubwa - kiini cha atomi.
"Sayari" ndogo - elektroni - huzunguka "jua" hili la atomiki. Kiini kinajumuisha vitalu viwili vya ujenzi vya Ulimwengu - protoni na neutroni (zina jina la kuunganisha - nucleons). Elektroni na protoni ni chembe za kushtakiwa, na kiasi cha malipo katika kila mmoja wao ni sawa, lakini malipo yanatofautiana katika ishara: protoni daima hushtakiwa vyema, na elektroni hushtakiwa vibaya. Neutron haina kubeba malipo ya umeme na, kwa sababu hiyo, ina upenyezaji wa juu sana.
Katika kipimo cha atomiki cha vipimo, wingi wa protoni na neutroni huchukuliwa kama umoja. Uzito wa atomiki wa kipengele chochote cha kemikali kwa hivyo hutegemea idadi ya protoni na neutroni zilizomo kwenye kiini chake. Kwa mfano, atomi ya hidrojeni, yenye kiini chenye protoni moja tu, ina molekuli ya atomiki ya 1. Atomi ya heliamu, yenye kiini cha protoni mbili na neutroni mbili, ina molekuli ya atomiki ya 4.
Nuclei za atomi za kipengele sawa daima huwa na idadi sawa ya protoni, lakini idadi ya neutroni inaweza kutofautiana. Atomu ambazo zina viini vyenye idadi sawa ya protoni, lakini hutofautiana katika idadi ya nyutroni na ni aina za kipengele sawa huitwa isotopu. Ili kutofautisha kutoka kwa kila mmoja, nambari imepewa ishara ya kitu sawa na jumla ya chembe zote kwenye kiini cha isotopu fulani.
Swali linaweza kutokea: kwa nini kiini cha atomi hakianguka? Baada ya yote, protoni zilizojumuishwa ndani yake ni chembe za kushtakiwa kwa umeme na malipo sawa, ambayo lazima yafukuze kila mmoja kwa nguvu kubwa. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba ndani ya kiini pia kuna kinachojulikana kama nguvu za nyuklia ambazo huvutia chembe za nyuklia kwa kila mmoja. Nguvu hizi hufidia nguvu za kuchukiza za protoni na huzuia kiini kutoka kwa kuruka peke yake.
Nguvu za nyuklia zina nguvu sana, lakini tenda tu kwa umbali wa karibu sana. Kwa hiyo, nuclei ya vipengele nzito, yenye mamia ya nucleons, hugeuka kuwa imara. Chembe za kiini ziko katika mwendo unaoendelea hapa (ndani ya kiasi cha kiini), na ikiwa unaongeza kiasi cha ziada cha nishati kwao, wanaweza kushinda nguvu za ndani - kiini kitagawanyika katika sehemu. Kiasi cha nishati hii ya ziada inaitwa nishati ya msisimko. Miongoni mwa isotopu za vipengele vizito, kuna wale ambao wanaonekana kuwa karibu na kujitenganisha. "Kusukuma" ndogo tu kunatosha, kwa mfano, neutroni rahisi kupiga kiini (na sio lazima hata kuharakisha kwa kasi ya juu) ili mmenyuko wa fission ya nyuklia kutokea. Baadhi ya isotopu hizi za "fissile" zilijifunza baadaye kuzalishwa kwa njia ya bandia. Kwa asili, kuna isotopu moja tu kama hiyo - uranium-235.
Uranus iligunduliwa mnamo 1783 na Klaproth, ambaye aliitenga kutoka kwa lami ya urani na kuipa jina la sayari iliyogunduliwa hivi karibuni ya Uranus. Kama ilivyotokea baadaye, kwa kweli, sio uranium yenyewe, lakini oksidi yake. Uranium safi, chuma-nyeupe-fedha, ilipatikana
tu mnamo 1842 Peligo. Kipengele kipya hakikuwa na mali yoyote ya ajabu na haikuvutia hadi 1896, wakati Becquerel aligundua jambo la mionzi katika chumvi za uranium. Baada ya hayo, uranium ikawa kitu cha utafiti wa kisayansi na majaribio, lakini bado haikuwa na matumizi ya vitendo.
Wakati, katika theluthi ya kwanza ya karne ya 20, wanafizikia zaidi au chini walielewa muundo wa kiini cha atomiki, kwanza kabisa walijaribu kutimiza ndoto ya muda mrefu ya alchemists - walijaribu kubadilisha kipengele kimoja cha kemikali kuwa kingine. Mnamo 1934, watafiti wa Ufaransa, wenzi wa ndoa Frederic na Irene Joliot-Curie, waliripoti kwa Chuo cha Sayansi cha Ufaransa juu ya uzoefu ufuatao: wakati wa kupiga sahani za alumini na chembe za alpha (viini vya atomi ya heliamu), atomi za alumini ziligeuka kuwa atomi za fosforasi, lakini. sio ya kawaida, lakini ya mionzi, ambayo kwa upande wake ikawa isotopu thabiti ya silicon. Kwa hivyo, atomi ya alumini, ikiwa imeongeza protoni moja na neutroni mbili, ikageuka kuwa atomi nzito ya silicon.
Uzoefu huu ulipendekeza kwamba ikiwa "utapiga" viini vya kipengele kizito zaidi kilichopo katika asili - urani - na neutroni, unaweza kupata kipengele ambacho hakipo katika hali ya asili. Mnamo 1938, wanakemia wa Ujerumani Otto Hahn na Fritz Strassmann walirudia kwa maneno ya jumla uzoefu wa wanandoa wa Joliot-Curie, wakitumia uranium badala ya alumini. Matokeo ya jaribio hayakuwa kama walivyotarajia - badala ya kitu kipya chenye uzito mkubwa na idadi kubwa kuliko ile ya urani, Hahn na Strassmann walipokea vitu nyepesi kutoka sehemu ya kati ya jedwali la upimaji: bariamu, kryptoni, bromini na. wengine wengine. Wajaribio wenyewe hawakuweza kuelezea jambo lililozingatiwa. Mwaka uliofuata tu, mwanafizikia Lise Meitner, ambaye Hahn aliripoti matatizo yake, alipata maelezo sahihi kwa jambo lililoonwa, akipendekeza kwamba wakati uranium inapopigwa na nyutroni, nucleus yake hugawanyika (fissions). Katika kesi hii, viini vya vipengele vyepesi vinapaswa kuundwa (ndio ambapo bariamu, kryptoni na vitu vingine vilitoka), pamoja na neutroni za bure 2-3 zinapaswa kutolewa. Utafiti zaidi ulifanya iwezekane kufafanua kwa undani picha ya kile kinachotokea.
Uranium ya asili ina mchanganyiko wa isotopu tatu na wingi 238, 234 na 235. Kiasi kikubwa cha uranium ni isotopu-238, kiini ambacho kinajumuisha protoni 92 na nyutroni 146. Uranium-235 ni 1/140 tu ya uranium asili (0.7% (ina protoni 92 na nyutroni 143 kwenye kiini chake), na uranium-234 (protoni 92, neutroni 142) ni 1/17500 tu ya jumla ya uranium ( 0 , 006%.Isotopu isiyo na nguvu zaidi ya isotopu hizi ni uranium-235.
Mara kwa mara, nuclei za atomi zake hugawanyika kwa hiari katika sehemu, kama matokeo ambayo vipengele vyepesi vya jedwali la upimaji huundwa. Mchakato huo unaambatana na kutolewa kwa neutroni mbili au tatu za bure, ambazo hukimbia kwa kasi kubwa - karibu kilomita elfu 10 / s (zinaitwa neutroni za haraka). Neutroni hizi zinaweza kugonga viini vingine vya uranium, na kusababisha athari za nyuklia. Kila isotopu inatenda tofauti katika kesi hii. Viini vya Uranium-238 katika hali nyingi hukamata neutroni hizi bila mabadiliko yoyote zaidi. Lakini katika takriban kesi moja kati ya tano, wakati nyutroni ya haraka inapogongana na kiini cha isotopu-238, mmenyuko wa nyuklia wa ajabu hutokea: moja ya nyutroni za uranium-238 hutoa elektroni, na kugeuka kuwa protoni, ambayo ni. isotopu ya uranium inageuka kuwa zaidi
kipengele nzito - neptunium-239 (protoni 93 + nyutroni 146). Lakini neptunium haina msimamo - baada ya dakika chache, moja ya nyutroni zake hutoa elektroni, na kugeuka kuwa protoni, baada ya hapo isotopu ya neptunium inageuka kuwa kipengele kinachofuata kwenye jedwali la mara kwa mara - plutonium-239 (protoni 94 + 145 neutroni). Iwapo nyutroni itagonga kiini cha uranium-235 isiyo imara, basi mgawanyiko hutokea mara moja - atomi hutengana na utoaji wa nyutroni mbili au tatu. Ni wazi kuwa katika urani asilia, atomi nyingi ambazo ni za isotopu-238, mmenyuko huu hauna matokeo yanayoonekana - neutroni zote za bure hatimaye zitafyonzwa na isotopu hii.
Vipi ikiwa tutafikiria kipande kikubwa cha uranium kinachojumuisha isotopu-235?
Hapa mchakato utaenda tofauti: neutroni iliyotolewa wakati wa fission ya nuclei kadhaa, kwa upande wake, kupiga viini vya jirani, kusababisha fission yao. Matokeo yake, sehemu mpya ya nyutroni hutolewa, ambayo hugawanya nuclei inayofuata. Chini ya hali nzuri, majibu haya huendelea kama maporomoko ya theluji na huitwa mmenyuko wa mnyororo. Kuianza, chembe chache za bombarding zinaweza kutosha.
Hakika, acha uranium-235 ishambuliwe na nyutroni 100 tu. Watatenganisha viini 100 vya uranium. Katika kesi hii, neutroni mpya 250 za kizazi cha pili zitatolewa (kwa wastani 2.5 kwa kila mgawanyiko). Neutroni za kizazi cha pili zitatoa nyutroni 250, ambazo zitatoa nyutroni 625. Katika kizazi kijacho itakuwa 1562, kisha 3906, kisha 9670, nk. Idadi ya mgawanyiko itaongezeka kwa muda usiojulikana ikiwa mchakato hautasimamishwa.
Walakini, kwa kweli ni sehemu ndogo tu ya neutroni hufikia viini vya atomi. Wengine, haraka haraka kati yao, huchukuliwa kwenye nafasi inayozunguka. Mwitikio wa mnyororo wa kujitegemea unaweza kutokea tu katika safu kubwa ya kutosha ya uranium-235, ambayo inasemekana kuwa na misa muhimu. (Uzito huu chini ya hali ya kawaida ni kilo 50.) Ni muhimu kutambua kwamba mgawanyiko wa kila kiini unaambatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati, ambayo inageuka kuwa takriban mara milioni 300 zaidi ya nishati inayotumiwa kwenye fission. ! (Inakadiriwa kuwa mgawanyiko kamili wa kilo 1 ya uranium-235 hutoa kiwango sawa cha joto kama mwako wa tani elfu 3 za makaa ya mawe.)
Mlipuko huu mkubwa wa nishati, iliyotolewa kwa muda mfupi, unajidhihirisha kama mlipuko wa nguvu kubwa na msingi wa hatua ya silaha za nyuklia. Lakini ili silaha hii iwe ya kweli, ni muhimu kwamba malipo hayajumuisha uranium ya asili, lakini ya isotopu adimu - 235 (uranium kama hiyo inaitwa utajiri). Baadaye iligunduliwa kuwa plutonium safi pia ni nyenzo yenye nyufa na inaweza kutumika katika chaji ya atomiki badala ya uranium-235.
Ugunduzi huu wote muhimu ulifanywa kabla ya Vita vya Kidunia vya pili. Hivi karibuni, kazi ya siri ya kuunda bomu la atomiki ilianza nchini Ujerumani na nchi zingine. Huko USA, shida hii ilishughulikiwa mnamo 1941. Mchanganyiko mzima wa kazi ulipewa jina "Mradi wa Manhattan".
Usimamizi wa kiutawala wa mradi ulifanywa na General Groves, na usimamizi wa kisayansi ulifanywa na profesa wa Chuo Kikuu cha California Robert Oppenheimer. Wote wawili walifahamu vyema utata mkubwa wa kazi inayowakabili. Kwa hivyo, wasiwasi wa kwanza wa Oppenheimer ulikuwa kuajiri timu ya kisayansi yenye akili sana. Huko USA wakati huo kulikuwa na wanafizikia wengi ambao walihama kutoka Ujerumani ya Nazi. Haikuwa rahisi kuwavutia kuunda silaha zilizoelekezwa dhidi ya nchi yao ya zamani. Oppenheimer alizungumza kibinafsi kwa kila mtu, akitumia nguvu zote za haiba yake. Muda si muda aliweza kukusanya kikundi kidogo cha wananadharia, ambao aliwaita kwa mzaha “vinuru.” Na kwa kweli, ilijumuisha wataalam wakubwa wa wakati huo katika uwanja wa fizikia na kemia. (Miongoni mwao kuna washindi 13 wa Tuzo la Nobel, kutia ndani Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Kando na hao, kulikuwa na wataalamu wengine wengi wa wasifu mbalimbali.
Serikali ya Marekani haikupunguza gharama, na kazi hiyo ilichukua kiwango kikubwa tangu mwanzo. Mnamo 1942, maabara kubwa zaidi ya utafiti ulimwenguni ilianzishwa huko Los Alamos. Idadi ya watu wa jiji hili la kisayansi hivi karibuni ilifikia watu elfu 9. Kwa upande wa muundo wa wanasayansi, wigo wa majaribio ya kisayansi, na idadi ya wataalamu na wafanyikazi waliohusika katika kazi hiyo, Maabara ya Los Alamos haikuwa sawa katika historia ya ulimwengu. Mradi wa Manhattan ulikuwa na polisi wake, ujasusi, mfumo wa mawasiliano, maghala, vijiji, viwanda, maabara na bajeti yake kubwa.
Lengo kuu la mradi lilikuwa kupata nyenzo za kutosha za fissile ambayo mabomu kadhaa ya atomiki yanaweza kuundwa. Kwa kuongezea uranium-235, malipo ya bomu, kama ilivyotajwa tayari, inaweza kuwa kitu bandia cha plutonium-239, ambayo ni kwamba, bomu linaweza kuwa urani au plutonium.
Groves na Oppenheimer walikubali kwamba kazi inapaswa kufanywa wakati huo huo katika pande mbili, kwani haikuwezekana kuamua mapema ni nani kati yao angekuwa na matumaini zaidi. Njia zote mbili zilikuwa tofauti kimsingi kutoka kwa kila mmoja: mkusanyiko wa uranium-235 ilibidi ufanyike kwa kuitenganisha na wingi wa uranium asilia, na plutonium inaweza kupatikana tu kama matokeo ya mmenyuko wa nyuklia uliodhibitiwa wakati uranium-238 iliwashwa. na neutroni. Njia zote mbili zilionekana kuwa ngumu sana na hazikuahidi suluhisho rahisi.
Kwa kweli, mtu anawezaje kutenganisha isotopu mbili ambazo hutofautiana kidogo tu kwa uzani na tabia ya kemikali kwa njia sawa kabisa? Wala sayansi wala teknolojia havijawahi kukumbana na tatizo kama hilo. Uzalishaji wa plutonium pia ulionekana kuwa na shida sana mwanzoni. Kabla ya hili, uzoefu mzima wa mabadiliko ya nyuklia ulipunguzwa kwa majaribio machache ya maabara. Sasa walilazimika kujua utengenezaji wa kilo za plutonium kwa kiwango cha viwandani, kukuza na kuunda usanikishaji maalum wa hii - kinu cha nyuklia, na kujifunza kudhibiti mwendo wa athari ya nyuklia.
Hapa na hapa tata nzima ya shida ngumu ilibidi kutatuliwa. Kwa hivyo, Mradi wa Manhattan ulijumuisha miradi kadhaa ndogo, iliyoongozwa na wanasayansi mashuhuri. Oppenheimer mwenyewe alikuwa mkuu wa Maabara ya Kisayansi ya Los Alamos. Lawrence alikuwa msimamizi wa Maabara ya Mionzi katika Chuo Kikuu cha California. Fermi ilifanya utafiti katika Chuo Kikuu cha Chicago ili kuunda kinu cha nyuklia.
Hapo awali, shida kuu ilikuwa kupata urani. Kabla ya vita, chuma hiki hakikuwa na matumizi. Sasa kwa kuwa ilihitajika mara moja kwa kiasi kikubwa, ikawa kwamba hapakuwa na njia ya viwanda ya kuizalisha.
Kampuni ya Westinghouse ilichukua maendeleo yake na kupata mafanikio haraka. Baada ya kutakasa resin ya uranium (uranium hutokea kwa asili katika fomu hii) na kupata oksidi ya uranium, ilibadilishwa kuwa tetrafluoride (UF4), ambayo chuma cha urani kilitenganishwa na electrolysis. Ikiwa mwishoni mwa 1941 wanasayansi wa Marekani walikuwa na gramu chache tu za chuma cha urani, basi tayari mnamo Novemba 1942 uzalishaji wake wa viwanda katika viwanda vya Westinghouse ulifikia pauni 6,000 kwa mwezi.
Wakati huo huo, kazi ilikuwa ikiendelea kuunda kinu cha nyuklia. Mchakato wa kutengeneza plutonium ulichemka hadi kuwasha vijiti vya urani na nyutroni, kama matokeo ambayo sehemu ya uranium-238 ingebadilika kuwa plutonium. Vyanzo vya nyutroni katika kesi hii vinaweza kuwa atomi zenye fissile za uranium-235, zilizotawanyika kwa idadi ya kutosha kati ya atomi za uranium-238. Lakini ili kudumisha uzalishaji wa mara kwa mara wa neutroni, mmenyuko wa mnyororo wa mgawanyiko wa atomi za uranium-235 ilibidi uanze. Wakati huo huo, kama ilivyotajwa tayari, kwa kila atomi ya uranium-235 kulikuwa na atomi 140 za uranium-238. Ni wazi kwamba neutroni zinazotawanyika pande zote zilikuwa na uwezekano mkubwa zaidi wa kukutana nazo kwenye njia yao. Hiyo ni, idadi kubwa ya neutroni zilizotolewa ziligeuka kufyonzwa na isotopu kuu bila faida yoyote. Kwa wazi, chini ya hali kama hizo mmenyuko wa mnyororo haukuweza kuchukua nafasi. Jinsi ya kuwa?
Mara ya kwanza ilionekana kuwa bila mgawanyiko wa isotopu mbili, operesheni ya reactor haikuwezekana kwa ujumla, lakini hali moja muhimu ilianzishwa hivi karibuni: iliibuka kuwa uranium-235 na uranium-238 zilishambuliwa na neutroni za nguvu tofauti. Nucleus ya atomi ya uranium-235 inaweza kugawanywa na neutroni ya nishati kidogo, kuwa na kasi ya karibu 22 m / s. Neutroni kama hizo polepole hazijakamatwa na viini vya uranium-238 - kwa hili lazima ziwe na kasi ya mpangilio wa mamia ya maelfu ya mita kwa sekunde. Kwa maneno mengine, uranium-238 haina uwezo wa kuzuia mwanzo na maendeleo ya mmenyuko wa mnyororo katika uranium-235 unaosababishwa na neutroni zilizopunguzwa hadi kasi ya chini sana - si zaidi ya 22 m / s. Jambo hili liligunduliwa na mwanafizikia wa Italia Fermi, ambaye aliishi USA tangu 1938 na akaongoza kazi hapa kuunda kinu cha kwanza. Fermi aliamua kutumia grafiti kama msimamizi wa nyutroni. Kulingana na mahesabu yake, neutroni zilizotolewa kutoka kwa uranium-235, baada ya kupita safu ya 40 cm ya grafiti, inapaswa kupunguza kasi yao hadi 22 m / s na kuanza mmenyuko wa kujitegemea wa urani-235.
Msimamizi mwingine anaweza kuitwa maji "nzito". Kwa kuwa atomi za hidrojeni zilizojumuishwa ndani yake zinafanana sana kwa saizi na uzito na neutroni, zingeweza kuzipunguza kasi. (Pamoja na neutroni za haraka, takriban jambo lile lile hufanyika kama kwa mipira: ikiwa mpira mdogo unagonga kubwa, inarudi nyuma, karibu bila kupoteza kasi, lakini inapokutana na mpira mdogo, huhamisha sehemu kubwa ya nishati yake kwake. - kama vile nyutroni kwenye mgongano wa elastic inaruka kutoka kwa kiini kizito, ikipunguza kasi kidogo tu, na inapogongana na viini vya atomi za hidrojeni, hupoteza nguvu zake zote haraka sana.) Walakini, maji ya kawaida hayafai kupunguza kasi; kwani hidrojeni yake inaelekea kunyonya nyutroni. Ndiyo maana deuterium, ambayo ni sehemu ya maji "nzito", inapaswa kutumika kwa kusudi hili.
Mapema 1942, chini ya uongozi wa Fermi, ujenzi ulianza kwenye kinu cha kwanza cha nyuklia katika historia katika eneo la uwanja wa tenisi chini ya viwanja vya magharibi vya Chicago Stadium. Wanasayansi walifanya kazi zote wenyewe. Mwitikio unaweza kudhibitiwa kwa njia pekee - kwa kurekebisha idadi ya neutroni zinazoshiriki katika mmenyuko wa mnyororo. Fermi ilinuia kufanikisha hili kwa kutumia vijiti vilivyotengenezwa kwa vitu kama vile boroni na cadmium, ambavyo hufyonza neutroni kwa nguvu. Msimamizi alikuwa matofali ya grafiti, ambayo wanafizikia walijenga nguzo za urefu wa m 3 na upana wa 1.2. Vitalu vya mstatili na oksidi ya uranium viliwekwa kati yao. Muundo mzima ulihitaji takriban tani 46 za oksidi ya urani na tani 385 za grafiti. Ili kupunguza kasi ya majibu, vijiti vya cadmium na boroni vilianzishwa kwenye reactor.
Ikiwa hii haitoshi, basi kwa bima, wanasayansi wawili walisimama kwenye jukwaa lililoko juu ya kinu na ndoo zilizojazwa na suluhisho la chumvi ya cadmium - walipaswa kumwaga kwenye kinu ikiwa majibu yatatoka nje ya udhibiti. Kwa bahati nzuri, hii haikuwa lazima. Mnamo Desemba 2, 1942, Fermi aliamuru fimbo zote za udhibiti ziongezwe na jaribio likaanza. Baada ya dakika nne, kaunta za nyutroni zilianza kubofya zaidi na zaidi. Kwa kila dakika nguvu ya flux ya neutroni ikawa kubwa zaidi. Hii ilionyesha kuwa majibu ya mnyororo yalikuwa yakifanyika kwenye kinu. Ilidumu kwa dakika 28. Kisha Fermi akatoa ishara, na vijiti vilivyoshushwa vilisimamisha mchakato. Hivyo, kwa mara ya kwanza, mwanadamu aliachilia nishati ya kiini cha atomiki na kuthibitisha kwamba angeweza kuidhibiti apendavyo. Sasa hapakuwa na shaka tena kwamba silaha za nyuklia zilikuwa kweli.
Mnamo 1943, kinu cha Fermi kilivunjwa na kusafirishwa hadi Maabara ya Kitaifa ya Aragonese (kilomita 50 kutoka Chicago). Ilikuwa hapa hivi karibuni
Kinu kingine cha nyuklia kilijengwa ambamo maji mazito yalitumika kama msimamizi. Ilijumuisha tanki ya silinda ya alumini iliyo na tani 6.5 za maji mazito, ambayo viboko 120 vya chuma cha uranium vilizamishwa ndani yake, vikiwa na ganda la alumini. Vijiti saba vya udhibiti vilifanywa kwa kadiamu. Karibu na tanki kulikuwa na kutafakari kwa grafiti, kisha skrini iliyofanywa kwa aloi za risasi na cadmium. Muundo mzima ulikuwa umefungwa kwenye ganda la zege na unene wa ukuta wa karibu 2.5 m.
Majaribio katika vinu hivi vya majaribio yalithibitisha uwezekano wa uzalishaji wa viwandani wa plutonium.
Kituo kikuu cha Mradi wa Manhattan hivi karibuni kikawa mji wa Oak Ridge katika Bonde la Mto Tennessee, ambao idadi yao ilikua hadi watu elfu 79 katika miezi michache. Hapa, mmea wa kwanza wa uzalishaji wa urani katika historia ulijengwa kwa muda mfupi. Reactor ya kiviwanda inayozalisha plutonium ilizinduliwa hapa mnamo 1943. Mnamo Februari 1944, karibu kilo 300 za uranium zilitolewa kila siku, kutoka kwa uso ambao plutonium ilipatikana kwa kujitenga kwa kemikali. (Ili kufanya hivyo, plutonium iliyeyushwa kwanza na kisha kunyeshwa.) Kisha urani iliyosafishwa ilirudishwa kwenye kinu. Mwaka huohuo, ujenzi ulianza kwenye kiwanda kikubwa cha Hanford katika jangwa lisilo na giza kwenye ukingo wa kusini wa Mto Columbia. Vinu vitatu vya nguvu vya nyuklia vilikuwa hapa, vikizalisha gramu mia kadhaa za plutonium kila siku.
Sambamba na hilo, utafiti ulikuwa ukipamba moto ili kuendeleza mchakato wa kiviwanda wa kurutubisha uranium.
Baada ya kuzingatia chaguzi mbalimbali, Groves na Oppenheimer waliamua kuzingatia jitihada zao kwa njia mbili: uenezaji wa gesi na umeme.
Mbinu ya uenezaji wa gesi ilitokana na kanuni inayojulikana kama sheria ya Graham (iliundwa kwa mara ya kwanza mwaka wa 1829 na mwanakemia wa Scotland Thomas Graham na kuendelezwa mwaka wa 1896 na mwanafizikia wa Kiingereza Reilly). Kwa mujibu wa sheria hii, ikiwa gesi mbili, moja ambayo ni nyepesi zaidi kuliko nyingine, hupitishwa kupitia chujio na mashimo madogo ya kupuuza, basi zaidi kidogo ya gesi ya mwanga itapita ndani yake kuliko ile nzito. Mnamo Novemba 1942, Urey na Dunning kutoka Chuo Kikuu cha Columbia waliunda mbinu ya uenezaji wa gesi ya kutenganisha isotopu za urani kulingana na mbinu ya Reilly.
Kwa kuwa urani asilia ni dhabiti, ilibadilishwa kwanza kuwa floridi ya uranium (UF6). Kisha gesi hii ilipitishwa kwa njia ya microscopic - kwa utaratibu wa elfu ya millimeter - mashimo katika kizigeu cha chujio.
Kwa kuwa tofauti katika uzito wa molar ya gesi ilikuwa ndogo sana, nyuma ya kizigeu maudhui ya uranium-235 iliongezeka kwa mara 1.0002 tu.
Ili kuongeza kiasi cha uranium-235 hata zaidi, mchanganyiko unaosababishwa hupitishwa tena kupitia kizigeu, na kiasi cha uranium kinaongezeka tena kwa mara 1.0002. Kwa hivyo, ili kuongeza maudhui ya uranium-235 hadi 99%, ilikuwa ni lazima kupitisha gesi kupitia filters 4000. Hii ilifanyika katika kiwanda kikubwa cha uenezaji wa gesi huko Oak Ridge.
Mnamo 1940, chini ya uongozi wa Ernest Lawrence, utafiti ulianza juu ya mgawanyo wa isotopu za urani kwa njia ya sumakuumeme katika Chuo Kikuu cha California. Ilikuwa ni lazima kupata michakato ya kimwili ambayo ingeruhusu isotopu kutengwa kwa kutumia tofauti katika wingi wao. Lawrence alijaribu kutenganisha isotopu kwa kutumia kanuni ya spectrograph ya wingi, chombo kinachotumiwa kubainisha wingi wa atomi.
Kanuni ya operesheni yake ilikuwa kama ifuatavyo: atomi za kabla ya ionized ziliharakishwa na uwanja wa umeme na kisha kupita kwenye uwanja wa sumaku, ambapo walielezea miduara iliyo kwenye ndege inayoelekea mwelekeo wa shamba. Kwa kuwa radii za njia hizi zilikuwa sawia na wingi, ioni nyepesi ziliishia kwenye miduara ya radius ndogo kuliko nzito. Ikiwa mitego iliwekwa kwenye njia ya atomi, basi isotopu tofauti zinaweza kukusanywa tofauti kwa njia hii.
Hiyo ndiyo ilikuwa mbinu. Katika hali ya maabara ilitoa matokeo mazuri. Lakini kujenga kituo ambapo utenganisho wa isotopu unaweza kufanywa kwa kiwango cha viwanda ulionekana kuwa mgumu sana. Walakini, hatimaye Lawrence aliweza kushinda shida zote. Matokeo ya juhudi zake ilikuwa kuonekana kwa calutron, ambayo iliwekwa kwenye mmea mkubwa huko Oak Ridge.
Kiwanda hiki cha sumaku-umeme kilijengwa mwaka wa 1943 na ikawa labda kichanga cha gharama kubwa zaidi cha Mradi wa Manhattan. Mbinu ya Lawrence ilihitaji idadi kubwa ya vifaa tata, ambavyo bado havijatengenezwa vinavyohusisha voltage ya juu, utupu wa juu na mashamba yenye nguvu ya sumaku. Kiwango cha gharama kiligeuka kuwa kikubwa. Calutron ilikuwa na sumaku-umeme kubwa, ambayo urefu wake ulifikia 75 m na uzani wa tani 4,000.
Tani elfu kadhaa za waya za fedha zilitumika kwa vilima vya sumaku-umeme hii.
Kazi nzima (bila kuhesabu gharama ya dola milioni 300 za fedha, ambayo Hazina ya Serikali ilitoa kwa muda tu) iligharimu dola milioni 400. Wizara ya Ulinzi ililipa milioni 10 kwa umeme unaotumiwa na calutron pekee. Vifaa vingi katika kiwanda cha Oak Ridge vilikuwa bora zaidi kwa kiwango na usahihi kuliko kitu chochote ambacho kiliwahi kutengenezwa katika uwanja huu wa teknolojia.
Lakini gharama hizi zote hazikuwa bure. Baada ya kutumia jumla ya dola bilioni 2, wanasayansi wa Marekani kufikia 1944 waliunda teknolojia ya kipekee ya kurutubisha uranium na uzalishaji wa plutonium. Wakati huo huo, katika maabara ya Los Alamos walikuwa wakifanya kazi ya kutengeneza bomu lenyewe. Kanuni ya uendeshaji wake ilikuwa wazi kwa muda mrefu kwa ujumla: dutu ya fissile (plutonium au uranium-235) ilipaswa kuhamishiwa kwenye hali mbaya wakati wa mlipuko (ili athari ya mnyororo kutokea, molekuli ya malipo inapaswa. kuwa kubwa zaidi kuliko ile muhimu) na kuwashwa na boriti ya neutroni, ambayo ni mwanzo wa mmenyuko wa mnyororo.
Kulingana na mahesabu, misa muhimu ya malipo ilizidi kilo 50, lakini waliweza kuipunguza kwa kiasi kikubwa. Kwa ujumla, thamani ya molekuli muhimu inathiriwa sana na mambo kadhaa. Kadiri eneo la chaji linavyozidi kuwa kubwa, ndivyo neutroni nyingi zinavyotolewa kwenye nafasi inayozunguka. Tufe ina eneo ndogo zaidi la uso. Kwa hivyo, chaji za duara, vitu vingine kuwa sawa, vina misa ndogo muhimu. Kwa kuongeza, thamani ya molekuli muhimu inategemea usafi na aina ya vifaa vya fissile. Ni kinyume chake na mraba wa wiani wa nyenzo hii, ambayo inaruhusu, kwa mfano, kwa mara mbili ya wiani, kupunguza wingi muhimu kwa mara nne. Kiwango kinachohitajika cha subcriticality kinaweza kupatikana, kwa mfano, kwa kuunganisha nyenzo za fissile kutokana na mlipuko wa malipo ya mlipuko wa kawaida uliofanywa kwa namna ya shell ya spherical inayozunguka malipo ya nyuklia. Misa muhimu pia inaweza kupunguzwa kwa kuzunguka chaji kwa skrini inayoakisi neutroni vizuri. Risasi, berili, tungsten, urani asilia, chuma na vingine vingi vinaweza kutumika kama skrini kama hiyo.
Muundo mmoja unaowezekana wa bomu la atomiki una vipande viwili vya urani, ambavyo, vinapounganishwa, huunda misa kubwa kuliko muhimu. Ili kusababisha mlipuko wa bomu, unahitaji kuwaleta karibu pamoja haraka iwezekanavyo. Njia ya pili inategemea matumizi ya mlipuko wa kuingilia ndani. Katika kesi hiyo, mkondo wa gesi kutoka kwa mlipuko wa kawaida ulielekezwa kwenye nyenzo za fissile ziko ndani na kuzikandamiza hadi kufikia misa muhimu. Kuchanganya chaji na kuiwasha kwa nguvu na neutroni, kama ilivyotajwa tayari, husababisha mmenyuko wa mnyororo, kama matokeo ambayo katika sekunde ya kwanza joto huongezeka hadi digrii milioni 1. Wakati huu, ni karibu 5% tu ya misa muhimu iliyoweza kujitenga. Malipo mengine katika miundo ya mapema ya bomu yaliyeyuka bila
faida yoyote.
Bomu la kwanza la atomiki katika historia (lilipewa jina la Utatu) lilikusanywa katika msimu wa joto wa 1945. Na mnamo Juni 16, 1945, mlipuko wa kwanza wa atomiki Duniani ulifanyika kwenye tovuti ya majaribio ya nyuklia kwenye jangwa la Alamogordo (New Mexico). Bomu hilo liliwekwa katikati ya eneo la majaribio juu ya mnara wa chuma wa mita 30. Vifaa vya kurekodi viliwekwa karibu nayo kwa umbali mkubwa. Kulikuwa na kituo cha uchunguzi kilicho umbali wa kilomita 9, na chapisho la amri umbali wa kilomita 16. Mlipuko wa atomiki uliwavutia mashahidi wote wa tukio hili. Kulingana na maelezo ya waliojionea, ilionekana kana kwamba jua nyingi ziliungana kuwa moja na kuangazia eneo la majaribio mara moja. Kisha mpira mkubwa wa moto ulitokea juu ya uwanda na wingu la duara la vumbi na mwanga ulianza kuinuka kuelekea huko polepole na kwa kutisha.
Kuruka kutoka ardhini, mpira huu wa moto ulipaa hadi urefu wa zaidi ya kilomita tatu katika sekunde chache. Kwa kila wakati ilikua kwa ukubwa, hivi karibuni kipenyo chake kilifikia kilomita 1.5, na polepole ikapanda kwenye stratosphere. Kisha mpira wa moto ukatoa nafasi kwa safu ya moshi unaofuka, ambao ulienea hadi urefu wa kilomita 12, ukichukua sura ya uyoga mkubwa. Haya yote yaliambatana na kishindo cha kutisha, ambacho dunia ilitetemeka. Nguvu ya bomu lililolipuka ilizidi matarajio yote.
Mara tu hali ya mionzi iliporuhusu, mizinga kadhaa ya Sherman, iliyo na sahani za risasi ndani, ilikimbilia eneo la mlipuko. Mmoja wao alikuwa Fermi, ambaye alikuwa na hamu ya kuona matokeo ya kazi yake. Kilichoonekana mbele ya macho yake kilikuwa dunia iliyokufa, iliyochomwa, ambayo viumbe vyote vilivyo hai viliharibiwa ndani ya eneo la kilomita 1.5. Mchanga ulikuwa umeoka katika ukoko wa glasi ya kijani kibichi ambao ulifunika ardhi. Katika shimo kubwa kulikuwa na mabaki ya mnara wa chuma. Nguvu ya mlipuko huo ilikadiriwa kuwa tani 20,000 za TNT.
Hatua iliyofuata ilikuwa ni matumizi ya mapigano ya bomu dhidi ya Japan, ambayo, baada ya kujisalimisha kwa Ujerumani ya Nazi, peke yake iliendeleza vita na Marekani na washirika wake. Hakukuwa na magari ya uzinduzi wakati huo, kwa hivyo ulipuaji wa bomu ulilazimika kufanywa kutoka kwa ndege. Vipengele vya mabomu hayo mawili vilisafirishwa kwa uangalifu mkubwa na meli ya Indianapolis hadi Kisiwa cha Tinian, ambapo Kikundi cha 509 cha Combined Air Force kilikuwa na makao yake. Mabomu haya yalitofautiana kwa kiasi fulani kutoka kwa kila mmoja katika aina ya malipo na muundo.
Bomu la kwanza, "Mtoto," lilikuwa bomu kubwa la angani na chaji ya atomiki iliyotengenezwa na uranium-235 iliyorutubishwa sana. Urefu wake ulikuwa karibu m 3, kipenyo - 62 cm, uzito - tani 4.1.
Bomu la pili - "Fat Man" - kwa malipo ya plutonium-239 ilikuwa yai-umbo na utulivu mkubwa. Urefu wake
ilikuwa 3.2 m, kipenyo 1.5 m, uzito - tani 4.5.
Mnamo tarehe 6 Agosti, mshambuliaji wa Kanali Tibbets wa B-29 Enola Gay alidondosha "Little Boy" kwenye jiji kuu la Japani la Hiroshima. Bomu hilo lilishushwa na parachuti na kulipuka, kama ilivyopangwa, kwa urefu wa mita 600 kutoka ardhini.
Matokeo ya mlipuko huo yalikuwa ya kutisha. Hata kwa marubani wenyewe, kuona jiji lenye amani lililoharibiwa nao mara moja kulifanya hisia ya kuhuzunisha. Baadaye, mmoja wao alikiri kwamba kwa sekunde hiyo waliona jambo baya zaidi ambalo mtu anaweza kuona.
Kwa wale waliokuwa duniani, mambo yaliyokuwa yakitendeka yalifanana na kuzimu ya kweli. Kwanza kabisa, wimbi la joto lilipita juu ya Hiroshima. Athari yake ilidumu kwa muda mfupi tu, lakini ilikuwa na nguvu sana hivi kwamba iliyeyusha hata tiles na fuwele za quartz kwenye slabs za granite, ikageuza nguzo za simu kwa umbali wa kilomita 4 kuwa makaa ya mawe na, mwishowe, ikachoma miili ya wanadamu kiasi kwamba vivuli tu vilibaki kutoka kwao. juu ya lami ya lami au kwenye kuta za nyumba. Kisha upepo wa kutisha wa upepo ulipasuka kutoka chini ya mpira wa moto na kukimbilia juu ya jiji kwa kasi ya 800 km / h, na kuharibu kila kitu kwenye njia yake. Nyumba ambazo hazikuweza kustahimili mashambulizi yake makali zilianguka kana kwamba zimebomolewa. Hakuna jengo moja lililobaki kwenye duara kubwa lenye kipenyo cha kilomita 4. Dakika chache baada ya mlipuko huo, mvua nyeusi ya mionzi ilinyesha juu ya jiji - unyevu huu uligeuka kuwa mvuke uliofupishwa kwenye tabaka za juu za angahewa na ukaanguka chini kwa njia ya matone makubwa yaliyochanganyika na vumbi lenye mionzi.
Baada ya mvua kunyesha, upepo mpya ulipiga jiji, wakati huu ukivuma kuelekea kwenye kitovu. Ilikuwa dhaifu kuliko ile ya kwanza, lakini bado ilikuwa na nguvu ya kutosha kung'oa miti. Upepo huo uliwasha moto mkubwa ambao kila kitu ambacho kingeweza kuwaka kiliwaka. Kati ya majengo elfu 76, elfu 55 yaliharibiwa kabisa na kuchomwa moto. Mashahidi wa janga hili la kutisha walikumbuka watu wa tochi, ambao nguo zilizochomwa zilianguka chini pamoja na vitambaa vya ngozi, na umati wa watu wenye wazimu, waliofunikwa na moto mbaya, wakipiga kelele mitaani. Kulikuwa na harufu mbaya ya nyama ya binadamu iliyoungua hewani. Kulikuwa na watu wamelala kila mahali, wamekufa na kufa. Kulikuwa na wengi ambao walikuwa vipofu na viziwi na, wakitazama pande zote, hawakuweza kujua chochote katika machafuko yaliyotawala karibu nao.
Watu wa bahati mbaya, ambao walikuwa umbali wa hadi 800 m kutoka kwa kitovu, walichomwa moto kwa sekunde iliyogawanyika - sehemu zao za ndani zilivukiza na miili yao ikageuka kuwa uvimbe wa makaa ya moshi. Wale waliopatikana kilomita 1 kutoka kwenye kitovu waliathiriwa na ugonjwa wa mionzi katika hali mbaya sana. Ndani ya saa chache, walianza kutapika kwa nguvu, joto lao likapanda hadi nyuzi 39-40, na wakaanza kupata upungufu wa kupumua na kutokwa na damu. Kisha vidonda visivyoweza kuponya vilionekana kwenye ngozi, utungaji wa damu ulibadilika sana, na nywele zikaanguka. Baada ya mateso makali, kwa kawaida siku ya pili au ya tatu, kifo kilitokea.
Kwa jumla, karibu watu elfu 240 walikufa kutokana na mlipuko na ugonjwa wa mionzi. Takriban elfu 160 walipokea ugonjwa wa mionzi kwa njia dhaifu - kifo chao chungu kilicheleweshwa kwa miezi kadhaa au miaka. Habari za msiba huo zilipoenea nchini kote, Japani yote ililemewa na hofu. Iliongezeka zaidi baada ya Major Sweeney's Box Car kudondosha bomu la pili huko Nagasaki mnamo Agosti 9. Wakazi laki kadhaa pia waliuawa na kujeruhiwa hapa. Haikuweza kupinga silaha hizo mpya, serikali ya Japani ilikubali - bomu la atomiki lilimaliza Vita vya Kidunia vya pili.
Vita vimekwisha. Ilidumu miaka sita tu, lakini imeweza kubadilisha ulimwengu na watu karibu zaidi ya kutambuliwa.
Ustaarabu wa kibinadamu kabla ya 1939 na ustaarabu wa binadamu baada ya 1945 ni tofauti sana kutoka kwa kila mmoja. Kuna sababu nyingi za hii, lakini moja ya muhimu zaidi ni kuibuka kwa silaha za nyuklia. Inaweza kusemwa bila kuzidisha kwamba kivuli cha Hiroshima kiko katika nusu nzima ya pili ya karne ya 20. Ikawa mchomo mkubwa wa kimaadili kwa mamilioni mengi ya watu, wote walioishi wakati wa janga hili na wale waliozaliwa miongo kadhaa baada yake. Mwanadamu wa kisasa hawezi tena kufikiria juu ya ulimwengu jinsi walivyofikiria juu yake kabla ya Agosti 6, 1945 - anaelewa waziwazi kwamba ulimwengu huu hauwezi kugeuka kuwa kitu kwa muda mfupi.
Mwanadamu wa kisasa hawezi kutazama vita jinsi babu na babu zake walivyofanya - anajua kwa hakika kwamba vita hivi vitakuwa vya mwisho, na hakutakuwa na washindi au walioshindwa ndani yake. Silaha za nyuklia zimeacha alama katika nyanja zote za maisha ya umma, na ustaarabu wa kisasa hauwezi kuishi kwa sheria sawa na miaka sitini au themanini iliyopita. Hakuna aliyeelewa hili vizuri zaidi kuliko waundaji wa bomu la atomiki wenyewe.
"Watu wa sayari yetu , aliandika Robert Oppenheimer, lazima kuungana. Hofu na uharibifu uliopandwa na vita vya mwisho hutuamuru wazo hili. Milipuko ya mabomu ya atomiki ilithibitisha kwa ukatili wote. Watu wengine wakati mwingine tayari wamesema maneno kama hayo - tu juu ya silaha zingine na juu ya vita vingine. Hawakufanikiwa. Lakini mtu yeyote ambaye leo angesema kwamba maneno haya hayana maana anapotoshwa na mabadiliko ya historia. Hatuwezi kusadikishwa na hili. Matokeo ya kazi yetu huwaacha wanadamu bila chaguo ila kuunda ulimwengu wenye umoja. Ulimwengu unaozingatia uhalali na ubinadamu."