Гаджет Первая атомная бомба
Гаджет — первый атомный заряд, готовый к испытаниям, на военном полигоне Аламогордо в Нью-Мексико. Покушение было совершено 16 июля 1945 года.
75 лет назад, 16 июля 1945 года, в пустынном районе авиаполя Аламогордо в штате Нью-Мексико, США, на 5:29:45 по местному времени в рамках операции под кодовым названием «Троица» был проведен первый в истории ядерный взрыв. Испытание заряда под названием «Прибамбас» явилось практическим подтверждением результатов теоретических расчетов, лабораторных экспериментов и справедливости допущений и конструктивных решений, принятых создателями первой в мире атомной бомбы.
В течение многих лет это были строго охраняемые секреты, доступ к которым имел относительно небольшой круг лиц. Со временем, по мере модернизации ядерных арсеналов, некоторая информация была обнародована официально, а некоторая стала достоянием общественности случайным образом. Даже сегодня, спустя 75 лет после первого ядерного взрыва, не все аспекты конструкции Гаджета известны. Не вдаваясь в политические, военные и моральные соображения применения ядерного оружия против японских городов, статья имеет целью познакомить читателей с основными техническими аспектами конструкции первого в мире ядерного заряда.
Корпус Гаечки в палатке у основания башни при подготовке к испытаниям. Все отверстия в корпусе заклеены скотчем. Вместо верхнего купола корпуса установили технологическую крышку с отверстием, позволяющим ввести урановую пробку с плутониевым сердечником. Вилка с сердечником представляет собой металлический предмет цилиндрической формы, скрепленный лентой, лежащий на деревянном футляре справа.
Общий принцип работы
Учитывая все аспекты конструирования оружия, основанного на использовании эффекта ядерного деления радиоактивных элементов, ученые, работающие над этой тематикой в рамках Манхэттенского проекта, определили следующие основные принципы действия такого оружия:
- сбор и поддержание достаточного количества делящегося материала в подкритическом состоянии;
- доведение делящегося материала до сверхкритического состояния, сохраняя его «свободным».
из нейтронов»;
- введение в активное вещество нейтронов, инициирующих лавинное деление при достижении соответствующей степени надкритичности;
- поддержание массы делящегося материала в сверхкритическом состоянии в течение как можно более длительного периода времени.
Чтобы соответствовать этим предположениям, необходимо было найти научное и техническое решение множества проблем. Одна из них заключалась в том, чтобы найти правильный способ перехода активного вещества из подкритического в сверхкритическое состояние для обеспечения условий лавинной реакции деления. Сложность заключалась в том, что в уране U-235 и плутонии Pu-239, как и в любом радиоактивном материале, процессы спонтанного распада с выделением нейтронов происходят непрерывно, а их частота (интенсивность) определяет период полураспада. Поэтому «переход» должен быть осуществлен как можно быстрее — за время, намного меньшее, чем статистический период между спонтанным распадом ядер данного активного вещества. В противном случае, прежде чем будет достигнута адекватная степень надкритичности, большая часть активного материала будет «сгорать» в довольно медленной реакции распада (подобной ядерным реакторам) без внезапного выброса большой энергии — фактического взрыва.
С самого начала работы основное внимание уделялось относительно простому методу сверхкритического перехода — быстрой сборке двух отдельных кусков делящегося материала, каждый из которых представлял бы собой докритическую массу. Быстрая сборка должна была осуществляться путем выстрела докритической «пули» внутрь докритической «мишени» (отсюда этот метод по-английски назывался сборкой пушки). Обе части вместе – «ракета» и «мишень» образовывали сверхкритическую массу, в которой могла развиваться цепная реакция. Однако для того, чтобы реакция началась именно при объединении двух масс, требовался дополнительный источник нейтронов, но активируемый только при объединении «снаряда» и «мишени». Решение заключалось в том, чтобы поместить в «пулевую» и «мишенную» части два элемента: бериллий в одну часть и полоний Po-210 в другую. В момент соединения обеих подкритических масс полоний и бериллий также будут соединяться, и в реакции испускаемых Po-210 альфа-частиц с ядрами бериллия будут генерироваться инициирующие нейтроны. Способ сборки пушки обеспечивал время перехода в сверхкритическое состояние 1-2 миллисекунды и должен был использоваться в обоих типах конструируемых бомб — урановой и плутониевой.
Летом 1944 года было обнаружено, что плутоний, произведенный в ядерном реакторе в Хэнфорде, является «загрязненным» — он содержит изотоп Pu-240, обладающий высокой скоростью спонтанного распада. Нейтроны, образующиеся при его самопроизвольном распаде, могут инициировать цепную реакцию преждевременно, т. е. до того, как «ракета» и «мишень» соединятся в сверхкритическую массу. Даже более чем трехкратное увеличение скорости «снаряда», т.е. выше 1000 м/с, не решало проблемы. Прежде чем эти две массы сольются, плутоний достигнет критического состояния, большая часть ядер распадется до того, как произойдет настоящий взрыв. Способ сборки орудия в данном случае завел в тупик. Успех Манхэттенского проекта, собственно его части — взводной бомбы — был поставлен под вопрос.
Для решения проблемы была реорганизована значительная часть работы лабораторий Лос-Аламоса. Основное внимание было уделено другому способу перехода в сверхкритическое состояние, предложенному весной 1943 г. Работы по нему ранее имели очень низкий приоритет, в основном из-за отсутствия теоретического материала в данной области, опытности ученых и больших трудностей, предшествовавших преодолевать при его реализации. Поскольку никто ранее не проводил подобных исследований, этому методу не придавалось большого значения. Над ним работала небольшая группа из нескольких человек, но по мере того, как мы узнавали о преимуществах этого метода, работа над ним и круг людей, занимающихся им, постепенно расширялись. Этот метод первоначально назывался «взрыв внутрь», а позже получил название метода имплозии.
