Созданию атомной бомбы в США .

Письмо А. Эйнштейна направленное президенту США Ф.Д. Рузвельту в 1939 году (см. главу 5) вначале привело только к распоряжению президента о создании Консультативного комитета по урану. В правительственных и военных кругах отнеслись с некоторым недоверием к информации Эйнштейна о возможности создания атомной бомбы. Даже президент Рузвельт, учитывая, что многие учёные-атомники, работавшие в США, недавно эмигрировали из Европы и были либо иностранцами, либо свежеиспечёнными американцами, долго проявлял колебания в этом вопросе.

Но исследования в лабораториях крупных научных центров при университетах Нью-Йорка, Принстона, Беркли и Чикаго проводились ускоренными темпами, порой даже допускался параллелизм в работах.

Решение о развёртывании крупномасштабной программы по созданию ядерного оружия было принято в октябре 1941г., когда стало известно, что англичане тоже осуществляют работы в этом направлении.

После нападения японских военно-воздушных сил на Пирл-Харбор 8 декабря 1941г., что вынудило США объявить войну Японии, Италии и Германии, программа создания атомной бомбы перешла из стадии научных исследований в стадию практических разработок и начали выделяться крупные ассигнования.

В декабре 1942 г. в Чикаго в лаборатории, оборудованной под трибунами футбольного стадиона в обстановке строгой секретности под руководством лауреата Нобелевской премии итальянского физика Энрико Ферми был осуществлён пуск первого в мире исследовательского ядерного реактора СР-1 и осуществлена цепная самоподдерживающая ядерная реакция деления ядер урана.

Этому событию предшествовала длительная работа по накоплению значительного количества металлического урана и блоков чистого графита, который до этого не производился. Чрезвычайная химическая чистота графита, используемого в качестве замедлителя нейтронов до необходимых энергий, определялась требованием практически полного отсутствия каких либо примесей, которые поглощали бы нейтроны и сделали бы цепную реакцию невозможной. На изготовление 6 тонн урановых блоков для реактора в США было затрачено 23 месяца. В СССР же впоследствии для исследовательского реактора Курчатова Ф-1 потребовалось всего 6 месяцев для изготовления 36 тонн урановых блоков.

В середине 1942 г. администрация США окончательно осознала, что «несколько килограммов урана-235 или плутония-239 представляют собой взрывчатку, эквивалентную по своей мощи нескольким тысячам тонн обычных взрывчатых веществ» (из доклада президенту США Рузвельту 17 июня 1942 г.)

В августе 1942 г. было достигнуто соглашение с английским правительством о совместных работах по созданию атомной бомбы.

По указаниям президента США в августе 1942 г. был создан специальный округ инженерных войск под названием Манхэттенский в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, в пустыне, недалеко от Санта-Фэ, бывшего некогда резиденцией испанских вице-королей.

Таким образом, все исследовательские группы стали работать по одному плану, получившему название «Манхэттенский проект».

Руководителем «Манхэттенского проекта» был назначен бригадный генерал инженерных войск Л. Гровс, научным руководителем 38-летний физик-теоретик Юлиус Роберт Оппенгеймер.

Выпускник Гарвардского университета, после окончания которого в 1925 г. с высшей оценкой за три года, вместо четырёх, работает под руководством Резерфорда в лаборатории Кавендиша Кембриджского университета, затем приглашается Максом Борном в Геттингенский университет в Германию, где получает в 1927 г. степень доктора. Непродолжительное время работает в Цюрихском и Лейденском университете, где изумил профессоров и студентов, прочитав прекрасную лекцию по современной физике на голландском языке, всего через шесть недель после прибытия. За этот период встречается и работает с выдающимися физиками Резерфордом, Нильсом Бором, Полем Дираком, Шредингером, Гейзенбергом советским физиком Капицей (в одно и то же время работали у Резерфорда). В 1928 г возвращается в Америку, читает курс лекций в Калифорнийском университете (Сан-Франциско), одновременно проводит занятия в Технологическом институте в Пасадене (недалеко от Лос-Анжелеса), куда за ним следуют студенты из Сан-Франциско, не желая расставаться на шесть месяцев с профессором, который излагает новейшую физику как увлекательную историю приключений человеческого разума. Как талантливый преподаватель он воспитал в США целую плеяду молодых учёных-физиков, среди которых пользовался огромной популярностью.

Блестящие экспериментальные и теоретические работы по многим разделам ядерной физики, привели к признанию Оппенгеймера накануне мировой войны как одного из крупнейших теоретиков новейшей физики.

Столкнувшись в Германии с фашистским режимом, когда квантовая механика и теория относительности Эйнштейна были объявлены «еврейской физикой», а виднейшие физики из-за преследований вынуждены были покинуть Германию, Оппенгеймер встал на прокоммунистические позиции. Какое-то время он активно помогал компартии США, писал брошюры и листовки, издавая их за свой счёт, оказывал материальную помощь антифашистским организациям. Когда из Советского Союза стали приходить трагические известия о жестокости Сталина по отношению к некоторым физикам-антифашистам, пытавшимся найти убежище в СССР, Оппенгеймер отошёл от коммунистической партии, хотя членом её он никогда не был. В послевоенные годы, когда маккартизм и охота на ведьм властвовали в США, Оппенгеймеру всё это припомнили.

Таким образом, разносторонность и осведомлённость во всех областях ядерной физики, несомненный талант, прирождённая способность быть лидером, искренняя увлечённость урановым проектом, осуществление которого ускорило бы победу над фашизмом, очевидно, и послужило причиной того, что Оппенгеймеру было предложено возглавить научное руководство «Манхэттенским проектом».

Сравнивая руководителей американского и советского атомных проектов Оппенгеймера и Курчатова можно найти, на мой взгляд, много общего между этими выдающимися учёными-руководителями. Ровесники (1904 и 1903 г рождения), талантливые учёные, патриоты своих стран – высшим достижением в жизни каждого явилось решение одной и той же крупнейшей научно-технической задачи в интересах своих стран.

В атомной суперлаборатории в Лос-Аламосе городе - «Атомной бомбы» в начале предполагалось разместить несколько сот учёных с семьями, не считая технического персонала. Но через год там жило уже 3500 человек, а позднее численность населения возросла до 9000 человек. Все работы проводились в обстановке строжайшей секретности и тотальной слежки за персоналом со стороны агентов ФБР. Каждый отдел исследовательского коллектива должен был работать, не ведая, что делают другие. Значительная часть инженеров, занятых в Лос-Аламосе, в начале даже не знала, что участвует в создании атомной бомбы.

Роберт Оппенгеймер с 1939 года проявлял интерес к делению урана и созданию атомной бомбы и уже в те годы занимался расчётами критической массы. Для того чтобы произошло взрывное выделение энергии необходимо, чтобы количество делящегося материала – урана-235 или плутония-239 было не менее определённого количества, определяемого целым рядом параметров и констант этих материалов, таких как коэффициент размножения нейтронов при цепной реакции деления, энергия нейтронов, вероятность захвата нейтрона ядром атома урана или плутония (сечение захвата), и целый ряд других.

Требовалось создать и конструктивное оформление, обеспечивающее процессы формирования критической массы, и компактное её удержание от разлёта в начале взрыва на то минимально короткое время в миллионные доли секунды пока не прореагирует максимальное количество делящегося материала.

Это уже элементы конструкции атомной бомбы. Критическая масса могла быть достигнута двумя принципиальными путями. Либо за счёт соединения нескольких частей, каждая из которых меньше критической – это так называемая пушечная схема, либо за счёт увеличения плотности делящегося материла, когда масса меньше критической обжимается огромным давлением от поверхности сферы к её центру доводя плотность до надкритической (принцип имплозии). В том и другом случае величину критической массы можно уменьшить, если окружить зону, где происходит цепная реакция деления оболочкой, отражающей нейтроны. Причём чем толще будет эта оболочка, тем меньше критическая масса.

В общем плане все эти идеи были известны и понятны учёным-ядерщикам, занимавшимися данной проблемой. Но при создании конкретной конструкции требовалось провести сотни и тысячи экспериментов, предварительно сконструировав для проведения экспериментов необходимое оборудование и аппаратуру.

Но более сложной проблемой оказалось получение «ядерной взрывчатки». Ещё не существовало технологии извлечения тех 0,7% изотопа урана-235, которые находились в природном уране любого месторождения мира. Да и природного урана добывалось ещё незначительное количество. Другой вид делящегося материала – плутоний-239 в земных условиях вообще не существовал, его можно было получить, только путём облучения природного урана-238 нейтронами. А сделать это можно только в ядерном реакторе, которого до 1942 года в мире не существовало.

По этому вопросу Эдвард Теллер (это уже «отец водородной бомбы» в США) в своём выступлении на научной конференции в1961 году сказал так «У нас было четыре пути, каждый из которых вёл к производству расщепляющихся материалов. Производство расщепляющихся материалов – самый трудный момент в создании атомной бомбы. Когда страна достигнет этого и успешно осуществит, то можно считать, что через несколько месяцев она будет обладать бомбой». Выполнить такой огромный размах работ в военный период могла только такая страна как США, имевшая мощную экономику и возможность мобилизовать все необходимые материальные и людские ресурсы.

Реализация любого из четырёх путей (электромагнитное разделение урана, диффузионное разделение, разделение на центрифугах – для получения урана-235 и получение плутония-239 с помощью управляемой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции в реакторе) была много сложней, чем задача конструирования и создания самой атомной бомбы. В США изучение метода диффузии, основанного на возможности применения законов газовой диффузии для частичного разделения двух газов различных атомных весов через пористые перегородки, началось в 1941 году. Сам принцип был известен физикам по работам Дж. Рэллея (1896 г.) и Г. Герца (1932 г.).

Газзодиффузионный завод в США, рассчитанный для промышленного получения нескольких граммов урана- 235 в сутки строился и осваивался в долине р. Теннеси в Клинтоне с 1942г. и успешно заработал весной 1945 г.

В газообразном соединении шестифтористого урана, пропущенного через пористую перегородку с диаметром пор менее чем средняя длина свободного пробега молекул, более лёгких молекул с изотопом урана-235 за перегородкой окажется на 0, 2% больше, чем молекул с изотопом урана-239.

С учётом того, что во всех месторождениях мира природный уран содержит 0,711% изотопа урана-235, после прохождения одной диффузионой ступени его концентрация повысится на 0,00014%.

В последнее время установлено, что в месторождениях урана на юге Африки в Габоне, где в силу сложившихся природных условий полтора миллиарда лет назад действовал природный ядерный реактор, концентрация урана-235 значительно ниже, т.к. часть его «выгорела». Наработанный в этом реакторе плутоний полностью распался за это время, т.к. имеет период полураспада 24000лет).

Таким образом, для получения высокообогащённого урана с содержанием урана-235 до 90% необходимо прокачать газообразный гексафторид урана через пористые перегородки более 600 тысяч раз. Для получения 1 кг такого урана нужно израсходовать до 226 кг природного урана, из которого 225 кг пойдёт в отходы.

О сложности такого производства говорит и то, что весь технологический процесс обогащения должен проходить в условиях глубокого вакуума, с исключением малейшего доступа атмосферного воздуха, влаги, созданием принципиально новых видов смазки, в которых атомы водорода замещены атомами фтора, разработки специального электропривода, арматуры, компрессоров, вакуумных насосов, холодильников и т. д., способных надёжно работать в исключительно агрессивной радиоактивной среде гексафторида урана.

К тому же производство чрезвычайно энергоёмко, требует большого количества электроэнергии.

Общие затраты по урановому проекту за период 1941-1945 гг. составили в США более 2,5 миллиардов долларов. По тем временам это была значительная часть бюджета страны.

Испытание первой атомной бомбы с зарядом имплозивного типа, установленной на 30-метровой металлической башне в центре пустыне в районе Аламогордо, состоялось 16 июля 1945 в 5 часов утра.

Участники испытаний были поражены силой взрыва, которая превзошла ожидаемые расчётные параметры. Первая линия регистрирующей аппаратуры была уничтожена.

В книге французского публициста Мишеля Рузе о Роберте Оппенгеймере сказано, чтобы якобы в этот момент он вспомнил вдруг отрывок из древнего индийского эпоса «Бхагавад Гиты»

Мощью безмерной и грозной

Небо над миром блистало б,

Если бы тысяча солнц

Разом на нём засверкала.

И ещё одну строку:

«Я становлюсь смертью,

сокрушительницей миров».

Отсюда становится понятно, почему американский физик Юнг, также участвовавший в создании и испытании атомной бомбы и одним из первых написавший об этом книгу, назвал её - «Ярче тысячи солнц» [43].

Нужно отдать должное ряду европейских и американских учёных-физиков в их морально-гражданской позиции по вопросу использования ядерного оружия.

По мере того как им становилось понятно, что немцы не успеют не только опередить, но и создать атомную бомбу раньше американцев, они начали призывать правительство США отказаться от применения атомной бомбы, сообщить правительствам других стран и мировой общественности о наличии атомной бомбы в США и договориться о полном запрещении производства этого оружия.

С такими призывами обращался к президенту США в августе 1944 года Нильс Бор, весной 1945 Эйнштейн и Сциллард, группа физиков Чикагского университета которую возглавлял лауреат Нобелевской премии Джемс Франк –бывший профессор Геттингенского университета.

Авторы этих обращений пророчески предсказывали, что США долго не смогут сохранить монополию на атомное оружие. Даже при полном сохранении в тайне методов производства, разработанных в Манхэттенском проекте, Советскому Союзу понадобится всего лишь несколько лет, чтобы ликвидировать своё отставание. Учёные предупреждали, что первый же взрыв атомной бомбы приведёт к гонке ядерных вооружений, которая может привести к страшной атомной войне.

Но ситуация уже давно вышла из-под контроля учёных и полностью находилась в руках политиков, которые планировали использовать атомную бомбу как оружие устрашения, направленное против СССР, как носителя коммунистической идеологии опасной для США, как инструмент для завоевания мирового господства.

Генерал Гровс, возглавлявший «Манхэттенский проект» от Пентагона, впоследствии заявлял [42]: «Я уже тогда (в 1942 г.) не питал никаких иллюзий относительно того, что Россия является врагом и, что проект строится на этой базе».

Таким образом, исходя из чисто политических амбиций, новый президент США Гарри Трумэн принял решение о применении атомной бомбы против Японии, тогда как никакой военной необходимости в этом не было. По существу до разгрома Японии оставались считанные дни и серьёзных военных объектов, ни в Хиросиме, ни в Нагасаки не было.

6 августа 1945 года город Хиросима с населением 400 тысяч человек подвёргся атомному удару с американского самолёта «В-29» с именем «Энола Гей». Бомба «Малыш» весом 5 тонн, содержащая несколько килограммов урана-235, срабатывающего по «пушечной схеме», была сброшена на парашюте и подорвана взрывателем на высоте 500метров над центром города, который был в результате взрыва полностью разрушен. Погибло 130 тысяч жителей, остальные получили различные дозы радиации, приведшие сразу же к острым лучевым поражениям и онкологическим заболеваниям спустя десятилетия а также к различным генетическим осложнениям у появившихся впоследствии детей пострадавших.

Командир Боинга, сбросившего бомбу, полковник Тиббетс и его экипаж, были потрясены увиденным и не могли поверить, что одной бомбой они уничтожили большой город.

Об этом взрыве Илья Эренбург образно сказал, что человечество после него «стало ниже на голову».

9 августа американцы сбросили вторую атомную бомбу «Толстяк», выполненную по имплозивной схеме на плутонии на город Нагасаки. Из-за туманной погоды и холмистого рельефа местности поражающие факторы были несколько ослаблены, но за секунды была стёрта с лица земли половина города и уничтожено более 50 тысяч жителей. На расстояниях до 5 км от теплового воздействия на открытых участках тела у людей сгорала и обугливалась кожа.

В тот же день, 9 августа, президент США Трумэн выступил по радио перед своими соотечественниками с такими ханжескими словами: «Мы благодарим бога за то, что бомба появилась у нас, а не у противников, и мы молим о том, чтобы он указал нам, как использовать её по его воле и для достижения его цели…».

По прошествии более полувека после этих событий хочется выразить надежду, что такие позорные страницы в истории человечества не повторятся.

Дата добавления: 2015-10-16