Pada bulan Agustus 1942, sebuah “Laboratorium Metalurgi” rahasia dibuka di bekas gedung sekolah di kota Los Alamos, New Mexico, tidak jauh dari Santa Fe. Robert Oppenheimer ditunjuk sebagai kepala laboratorium.
Amerika membutuhkan waktu tiga tahun untuk menyelesaikan masalah ini. Pada bulan Juli 1945, bom atom pertama diledakkan di lokasi uji coba, dan pada bulan Agustus dua bom lagi dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki. Butuh waktu tujuh tahun untuk lahirnya bom atom Soviet - ledakan pertama dilakukan di lokasi uji coba pada tahun 1949.
Tim fisikawan Amerika pada awalnya lebih kuat. Hanya 12 peraih Nobel, sekarang dan masa depan, yang ambil bagian dalam pembuatan bom atom. Dan satu-satunya masa depan Soviet Pemenang Nobel, yang berada di Kazan pada tahun 1942 dan diundang untuk mengambil bagian dalam pekerjaan tersebut, menolak. Selain itu, pihak Amerika dibantu oleh sekelompok ilmuwan Inggris yang dikirim ke Los Alamos pada tahun 1943.
Namun demikian, pada masa Soviet, ada anggapan bahwa Uni Soviet menyelesaikan masalah atomnya sepenuhnya secara mandiri, dan Kurchatov dianggap sebagai “bapak” bom atom dalam negeri. Meskipun ada rumor tentang beberapa rahasia yang dicuri dari Amerika. Dan baru pada tahun 90-an, 50 tahun kemudian, salah satu tokoh utama - - berbicara tentang peran penting intelijen dalam mempercepat proyek Soviet yang tertinggal. Dan hasil ilmiah dan teknis Amerika diperoleh oleh mereka yang datang dalam kelompok Inggris.
Jadi Robert Oppenheimer dapat disebut sebagai "bapak" bom yang dibuat di kedua sisi lautan - idenya menyuburkan kedua proyek tersebut. Salah jika menganggap Oppenheimer (seperti Kurchatov) hanya sebagai organisator yang luar biasa. Prestasi utamanya adalah ilmiah. Dan berkat mereka dia menjadi direktur ilmiah proyek bom atom.
Robert Oppenheimer lahir di New York pada tanggal 22 April 1904. Pada tahun 1925 ia menerima diploma dari Universitas Harvard. Selama setahun dia magang dengan Rutherford di Laboratorium Cavendish. Pada tahun 1926 ia pindah ke Universitas Göttingen, di mana pada tahun 1927 ia mempertahankan disertasi doktoralnya di bawah bimbingan Max Born. Pada tahun 1928 ia kembali ke Amerika. Dari tahun 1929 hingga 1947, Oppenheimer mengajar di dua universitas terkemuka Amerika - Universitas California dan Institut Teknologi California.
Oppenheimer mempelajari mekanika kuantum, teori relativitas, fisika partikel dasar, dan melakukan sejumlah karya tentang astrofisika teoretis. Pada tahun 1927, ia menciptakan teori interaksi elektron bebas dengan atom. Bersama Born, ia mengembangkan teori struktur molekul diatomik. Pada tahun 1930 ia meramalkan keberadaan positron.
Pada tahun 1931, bersama dengan Ehrenfest, ia merumuskan teorema Ehrenfest-Oppenheimer, yang menyatakan bahwa inti yang terdiri dari partikel ganjil dengan spin ½ harus mematuhi statistik Fermi-Dirac, dan inti yang terdiri dari bilangan genap harus mematuhi statistik Bose-Einstein. Menyelidiki konversi internal sinar gamma.
Pada tahun 1937, ia mengembangkan teori kaskade hujan kosmik, pada tahun 1938 ia pertama kali menghitung model bintang neutron, dan pada tahun 1939, dalam karyanya “On Irreversible Gravitation Compression,” ia meramalkan keberadaan “lubang hitam”.
Oppenheimer menulis beberapa buku sains populer: Science and Common Knowledge (1954), The Open Mind (1955), dan Some Reflections on Science and Culture (1960).
Sejarah perkembangan manusia selalu diiringi dengan peperangan sebagai cara penyelesaian konflik melalui kekerasan. Peradaban telah menderita lebih dari lima belas ribu konflik bersenjata kecil dan besar, kerugian kehidupan manusia jumlahnya jutaan. Pada tahun sembilan puluhan abad terakhir saja, lebih dari seratus bentrokan militer terjadi, yang melibatkan sembilan puluh negara di dunia.
Pada saat yang sama, penemuan ilmiah dan kemajuan teknologi memungkinkan terciptanya senjata pemusnah lebih banyak kekuatan dan kecanggihan aplikasi. Pada abad kedua puluh Senjata nuklir menjadi puncak dampak destruktif massal dan menjadi instrumen politik.
Perangkat bom atom
Bom nuklir modern sebagai alat untuk menghancurkan musuh diciptakan berdasarkan solusi teknis yang canggih, yang intinya tidak dipublikasikan secara luas. Namun elemen utama yang melekat pada senjata jenis ini dapat dipertimbangkan dengan menggunakan contoh perangkat bom nuklir dengan kode nama “Fat Man”, dijatuhkan pada tahun 1945 di salah satu kota di Jepang.
Kekuatan ledakannya setara dengan 22,0 kt TNT.
Itu memiliki fitur desain berikut:
- panjang produk adalah 3250,0 mm, dengan diameter bagian volumetrik - 1520,0 mm. Berat total lebih dari 4,5 ton;
- tubuhnya berbentuk elips. Untuk menghindari kehancuran dini akibat amunisi antipesawat dan dampak lain yang tidak diinginkan, baja lapis baja 9,5 mm digunakan untuk pembuatannya;
- tubuh dibagi menjadi empat bagian dalam: hidung, dua bagian ellipsoid (yang utama adalah kompartemen untuk pengisian inti), dan ekor.
- kompartemen haluan dilengkapi dengan baterai;
- kompartemen utama, seperti kompartemen hidung, disedot untuk mencegah masuknya lingkungan berbahaya, kelembapan, dan untuk menciptakan kondisi nyaman bagi pria berjanggut untuk bekerja;
- ellipsoid menampung inti plutonium yang dikelilingi oleh tamper uranium (cangkang). Ini memainkan peran sebagai pembatas inersia jalannya reaksi nuklir, memastikan aktivitas maksimum plutonium tingkat senjata dengan memantulkan neutron ke sisi inti muatan.
Sumber utama neutron, yang disebut inisiator atau “landak”, ditempatkan di dalam inti atom. Diwakili oleh berilium dengan diameter bulat 20,0mm dengan lapisan luar berbahan polonium - 210.
Perlu dicatat bahwa komunitas ahli telah menetapkan bahwa desain senjata nuklir ini tidak efektif dan tidak dapat diandalkan untuk digunakan. Inisiasi neutron dari tipe yang tidak terkontrol tidak digunakan lebih lanjut .
Prinsip operasi
Proses pembelahan inti uranium 235 (233) dan plutonium 239 (dari bahan inilah bom nuklir) dengan pelepasan energi yang sangat besar sambil membatasi volumenya disebut ledakan nuklir. Struktur atom logam radioaktif memiliki bentuk yang tidak stabil - mereka terus-menerus terpecah menjadi unsur-unsur lain.
Proses tersebut disertai dengan pelepasan neuron, beberapa di antaranya jatuh ke atom tetangga dan memulai reaksi lebih lanjut, disertai dengan pelepasan energi.
Prinsipnya adalah sebagai berikut: memperpendek waktu peluruhan menyebabkan intensitas proses yang lebih besar, dan konsentrasi neuron yang membombardir inti menyebabkan reaksi berantai. Ketika dua unsur digabungkan menjadi massa kritis, massa superkritis tercipta, yang menyebabkan ledakan.
DI DALAM kondisi hidup Tidak mungkin memicu reaksi aktif - diperlukan kecepatan pendekatan elemen yang tinggi - setidaknya 2,5 km/s. Mencapai kecepatan ini dalam sebuah bom dimungkinkan dengan menggunakan kombinasi jenis bahan peledak (cepat dan lambat), menyeimbangkan kepadatan massa superkritis yang menghasilkan ledakan atom.
Ledakan nuklir disebabkan oleh aktivitas manusia di planet atau orbitnya. Proses alami semacam ini hanya mungkin terjadi pada beberapa bintang di luar angkasa.
Bom atom dianggap sebagai senjata pemusnah massal yang paling kuat dan merusak. Penggunaan taktis memecahkan masalah penghancuran sasaran-sasaran strategis dan militer di darat, serta sasaran-sasaran yang berada di wilayah dalam, mengalahkan akumulasi peralatan dan tenaga musuh yang signifikan.
Hal ini hanya dapat diterapkan secara global dengan tujuan menghancurkan total populasi dan infrastruktur di wilayah yang luas.
Untuk mencapai tujuan tertentu dan melaksanakan tugas taktis dan strategis, ledakan senjata atom dapat dilakukan dengan cara:
- pada ketinggian kritis dan rendah (di atas dan di bawah 30,0 km);
- bersentuhan langsung dengan kerak bumi (air);
- bawah tanah (atau ledakan bawah air).
Ledakan nuklir ditandai dengan pelepasan energi yang sangat besar secara instan.
Menimbulkan kerusakan pada benda dan manusia sebagai berikut :
- Gelombang kejut. Jika terjadi ledakan di atas atau di kerak bumi(air) disebut gelombang udara, bawah tanah (air) - gelombang ledakan seismik. Gelombang udara terbentuk setelah kompresi kritis massa udara dan merambat dalam lingkaran hingga redaman dengan kecepatan melebihi suara. Menyebabkan kerusakan langsung pada tenaga kerja dan kerusakan tidak langsung (interaksi dengan pecahan benda yang hancur). Tindakan tekanan berlebih membuat peralatan tidak berfungsi dengan bergerak dan membentur tanah;
- Radiasi cahaya. Sumbernya adalah bagian ringan yang dibentuk oleh penguapan produk dengan massa udara, untuk penggunaan di darat adalah uap tanah. Efeknya terjadi pada spektrum ultraviolet dan inframerah. Penyerapannya oleh benda dan manusia memicu hangus, meleleh, dan terbakar. Tingkat kerusakan tergantung pada jarak pusat gempa;
- Radiasi penetrasi- ini adalah neutron dan sinar gamma yang bergerak dari tempat pecahnya. Paparan jaringan biologis menyebabkan ionisasi molekul sel, yang menyebabkan penyakit radiasi dalam tubuh. Kerusakan properti dikaitkan dengan reaksi fisi molekul pada elemen amunisi yang merusak.
- Kontaminasi radioaktif. Selama ledakan di tanah, uap tanah, debu, dan benda lainnya naik. Awan muncul, bergerak searah dengan pergerakan massa udara. Sumber kerusakan diwakili oleh produk fisi bagian aktif senjata nuklir, isotop, dan bagian muatan yang tidak hancur. Ketika awan radioaktif bergerak, terjadi kontaminasi radiasi terus menerus di area tersebut;
- Pulsa elektromagnetik. Ledakan tersebut disertai dengan munculnya medan elektromagnetik (dari 1,0 hingga 1000 m) dalam bentuk pulsa. Hal ini menyebabkan kegagalan perangkat listrik, kontrol dan komunikasi.
Kombinasi faktor-faktor ledakan nuklir menyebabkan berbagai tingkat kerusakan pada personel, peralatan, dan infrastruktur musuh, dan kematian akibat dampaknya hanya dikaitkan dengan jarak dari pusat gempa.
Sejarah penciptaan senjata nuklir
Penciptaan senjata dengan menggunakan reaksi nuklir dibarengi dengan sejumlah penemuan ilmiah, penelitian teoritis dan praktis, antara lain:
- 1905- teori relativitas diciptakan, yang menyatakan bahwa sejumlah besar materi berhubungan dengan pelepasan energi yang signifikan menurut rumus E = mc2, di mana “c” mewakili kecepatan cahaya (penulis A. Einstein);
- 1938— Ilmuwan Jerman melakukan percobaan membagi atom menjadi beberapa bagian dengan menyerang uranium dengan neutron, yang berakhir dengan sukses (O. Hann dan F. Strassmann), dan seorang fisikawan dari Inggris menjelaskan fakta pelepasan energi (R. Frisch) ;
- 1939- ilmuwan dari Perancis bahwa ketika melakukan reaksi berantai molekul uranium, akan dilepaskan energi yang dapat menghasilkan ledakan kekuatan yang sangat besar (Joliot-Curie).
Yang terakhir ini menjadi titik awal penemuan senjata atom. Pembangunan paralel dilakukan oleh Jerman, Inggris Raya, Amerika Serikat, dan Jepang. Masalah utamanya adalah ekstraksi uranium dalam volume yang diperlukan untuk melakukan percobaan di bidang ini.
Masalah ini diselesaikan lebih cepat di Amerika dengan membeli bahan mentah dari Belgia pada tahun 1940.
Sebagai bagian dari proyek, yang disebut Manhattan, dari tahun 1939 hingga 1945, pabrik pemurnian uranium dibangun, pusat studi proses nuklir didirikan, dan spesialis terbaik - fisikawan dari seluruh Eropa Barat - direkrut untuk bekerja di sana.
Inggris Raya, yang melakukan pengembangannya sendiri, setelah pemboman Jerman, terpaksa secara sukarela mentransfer pengembangan proyeknya kepada militer AS.
Amerika diyakini sebagai orang pertama yang menemukan bom atom. Uji coba muatan nuklir pertama dilakukan di negara bagian New Mexico pada bulan Juli 1945. Kilatan ledakan membuat langit menjadi gelap dan lanskap berpasir berubah menjadi kaca. Setelah beberapa saat, muatan nuklir yang disebut “Baby” dan “Fat Man” tercipta.
Senjata nuklir di Uni Soviet - tanggal dan peristiwa
Munculnya Uni Soviet sebagai negara tenaga nuklir didahului oleh pekerjaan yang panjang ilmuwan individu dan lembaga pemerintah. Periode-periode penting dan tanggal-tanggal penting peristiwa disajikan sebagai berikut:
- 1920 dianggap sebagai awal dari karya ilmuwan Soviet tentang fisi atom;
- Sejak tahun tiga puluhan arah fisika nuklir menjadi prioritas;
- Oktober 1940— sekelompok fisikawan inisiatif mengajukan proposal untuk menggunakan pengembangan atom untuk tujuan militer;
- Musim panas 1941 sehubungan dengan perang, lembaga energi nuklir dipindahkan ke belakang;
- Musim gugur 1941 tahun ini, intelijen Soviet memberi tahu para pemimpin negara itu tentang awal program nuklir di Inggris dan Amerika;
- September 1942- penelitian atom mulai dilakukan secara penuh, pengerjaan uranium dilanjutkan;
- Februari 1943— laboratorium penelitian khusus didirikan di bawah kepemimpinan I. Kurchatov, dan manajemen umum dipercayakan kepada V. Molotov;
Proyek ini dipimpin oleh V. Molotov.
- Agustus 1945- sehubungan dengan pelaksanaan bom nuklir di Jepang, pentingnya perkembangan bagi Uni Soviet, sebuah Panitia Khusus dibentuk di bawah kepemimpinan L. Beria;
- April 1946- KB-11 telah dibuat, yang mulai mengembangkan sampel senjata nuklir Soviet dalam dua versi (menggunakan plutonium dan uranium);
- Pertengahan tahun 1948— pengerjaan uranium dihentikan karena efisiensinya rendah dan biayanya tinggi;
- Agustus 1949- ketika bom atom ditemukan di Uni Soviet, bom nuklir Soviet pertama diuji.
Pengurangan waktu pengembangan produk berkontribusi terhadap pekerjaan yang berkualitas badan intelijen yang dapat memperoleh informasi tentang perkembangan nuklir Amerika. Di antara mereka yang pertama kali menciptakan bom atom di Uni Soviet adalah tim ilmuwan yang dipimpin oleh Akademisi A. Sakharov. Mereka telah mengembangkan solusi teknis yang lebih menjanjikan dibandingkan yang digunakan Amerika.
Bom atom "RDS-1" Pada tahun 2015 - 2017, Rusia melakukan terobosan dalam peningkatan senjata nuklir dan sistem pengirimannya, sehingga menyatakannya sebagai negara yang mampu menangkis segala agresi.
Tes bom atom pertama
Setelah pengujian bom nuklir eksperimental di New Mexico pada musim panas 1945, kota Hiroshima dan Nagasaki di Jepang masing-masing dibom pada tanggal 6 dan 9 Agustus.
Pengembangan bom atom selesai tahun ini
Pada tahun 1949, dalam kondisi kerahasiaan yang meningkat, perancang dan ilmuwan Soviet KB-11 menyelesaikan pengembangan bom atom yang disebut RDS-1 ( mesin jet"DENGAN"). Pada tanggal 29 Agustus, perangkat nuklir Soviet pertama diuji di lokasi uji coba Semipalatinsk. Bom atom Rusia - RDS-1 adalah produk "berbentuk tetesan air mata", beratnya 4,6 ton, dengan diameter volumetrik 1,5 m, dan panjang 3,7 meter.
Bagian aktifnya termasuk blok plutonium, yang memungkinkan mencapai kekuatan ledakan 20,0 kiloton, sepadan dengan TNT. Lokasi pengujian mencakup radius dua puluh kilometer. Hingga saat ini, kondisi uji ledakan secara spesifik belum dipublikasikan.
Pada tanggal 3 September tahun yang sama, intelijen penerbangan Amerika mengetahui keberadaannya massa udara Jejak isotop di Kamchatka menunjukkan uji muatan nuklir. Pada tanggal dua puluh tiga, pejabat tinggi AS mengumumkan secara terbuka bahwa Uni Soviet telah berhasil menguji bom atom.
Uni Soviet membantah pernyataan Amerika dengan laporan TASS, yang berbicara tentang konstruksi skala besar di wilayah Uni Soviet dan konstruksi dalam jumlah besar, termasuk pekerjaan peledakan, yang menarik perhatian orang asing. Pernyataan resmi bahwa Uni Soviet memiliki senjata atom baru dibuat pada tahun 1950. Oleh karena itu, masih terjadi perdebatan di dunia mengenai siapa penemu pertama bom atom.
Dunia atom begitu fantastis sehingga pemahamannya memerlukan terobosan radikal dalam konsep umum tentang ruang dan waktu. Atom sangat kecil sehingga jika setetes air diperbesar hingga seukuran bumi, setiap atom dalam tetesan tersebut akan lebih kecil dari ukuran jeruk. Faktanya, satu tetes air terdiri dari 6000 miliar miliar (60000000000000000000000) atom hidrogen dan oksigen. Namun, meskipun berdimensi mikroskopis, atom memiliki struktur yang sampai batas tertentu mirip dengan struktur kita. tata surya. Di pusatnya yang sangat kecil, yang radiusnya kurang dari sepertriliun sentimeter, terdapat “matahari” yang relatif besar - inti atom.
"Planet" kecil - elektron - berputar mengelilingi "matahari" atom ini. Inti terdiri dari dua bahan penyusun utama Alam Semesta - proton dan neutron (mereka memiliki nama pemersatu - nukleon). Elektron dan proton adalah partikel bermuatan, dan jumlah muatan pada masing-masing partikel sama persis, tetapi tanda muatannya berbeda: proton selalu bermuatan positif, dan elektron selalu bermuatan negatif. Neutron tidak membawa muatan listrik sehingga memiliki permeabilitas yang sangat tinggi.
Dalam pengukuran skala atom, massa proton dan neutron dianggap sebagai satu kesatuan. Oleh karena itu, berat atom suatu unsur kimia bergantung pada jumlah proton dan neutron yang terkandung dalam intinya. Misalnya, atom hidrogen dengan inti hanya terdiri dari satu proton memiliki massa atom 1. Atom helium dengan inti dua proton dan dua neutron memiliki massa atom 4.
Inti atom dari unsur yang sama selalu mengandung jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutron dapat berbeda-beda. Atom yang mempunyai inti dengan jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutronnya berbeda dan merupakan varietas dari unsur yang sama disebut isotop. Untuk membedakannya satu sama lain, simbol suatu unsur diberi nomor yang sama dengan jumlah semua partikel dalam inti isotop tertentu.
Mungkin timbul pertanyaan: mengapa inti atom tidak hancur? Bagaimanapun, proton yang termasuk di dalamnya adalah partikel bermuatan listrik dengan muatan yang sama, yang harus saling tolak menolak kekuatan yang besar. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa di dalam inti juga terdapat apa yang disebut gaya intranuklir yang menarik partikel-partikel inti satu sama lain. Gaya-gaya ini mengimbangi gaya tolak menolak proton dan mencegah inti terbang terpisah secara spontan.
Gaya intranuklir sangat kuat, namun hanya bekerja pada jarak yang sangat dekat. Oleh karena itu, inti unsur berat yang terdiri dari ratusan nukleon menjadi tidak stabil. Partikel-partikel inti berada dalam gerakan terus menerus di sini (dalam volume inti), dan jika kita menambahkan sejumlah energi tambahan padanya, mereka dapat mengatasi kekuatan internal- inti akan terpecah menjadi beberapa bagian. Besarnya kelebihan energi ini disebut energi eksitasi. Di antara isotop unsur berat, terdapat isotop yang tampaknya berada di ambang kehancuran diri. “Dorongan” kecil saja sudah cukup, misalnya, sebuah neutron sederhana yang mengenai inti atom (dan bahkan tidak perlu berakselerasi hingga kecepatan tinggi) agar reaksi fisi nuklir dapat terjadi. Beberapa dari isotop “fisil” ini kemudian diketahui diproduksi secara artifisial. Di alam, hanya ada satu isotop - uranium-235.
Uranus ditemukan pada tahun 1783 oleh Klaproth, yang mengisolasinya dari tar uranium dan menamainya dengan nama planet Uranus yang baru ditemukan. Ternyata kemudian, itu sebenarnya bukan uranium itu sendiri, melainkan oksidanya. Uranium murni, logam berwarna putih keperakan, diperoleh
baru pada tahun 1842 Peligo. Unsur baru ini tidak memiliki sifat yang luar biasa dan tidak menarik perhatian sampai tahun 1896, ketika Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas dalam garam uranium. Setelah itu, uranium menjadi sebuah objek penelitian ilmiah dan eksperimen, tetapi masih belum memiliki penerapan praktis.
Ketika pada sepertiga pertama abad ke-20 struktur inti atom menjadi kurang lebih jelas bagi fisikawan, pertama-tama mereka mencoba mewujudkan impian lama para alkemis - mereka mencoba mengubahnya unsur kimia ke yang lain. Pada tahun 1934, peneliti Perancis, pasangan Frederic dan Irene Joliot-Curie, melaporkan ke Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis tentang pengalaman berikut: ketika membombardir pelat aluminium dengan partikel alfa (inti atom helium), atom aluminium berubah menjadi atom fosfor, tetapi bukan yang biasa, tapi yang radioaktif, yang kemudian menjadi isotop silikon yang stabil. Jadi, atom aluminium, setelah menambahkan satu proton dan dua neutron, berubah menjadi atom silikon yang lebih berat.
Pengalaman ini menunjukkan bahwa jika Anda “membombardir” inti unsur terberat yang ada di alam - uranium - dengan neutron, Anda bisa mendapatkan unsur yang tidak ada dalam kondisi alami. Pada tahun 1938, ahli kimia Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann mengulangi secara umum pengalaman pasangan Joliot-Curie, menggunakan uranium sebagai pengganti aluminium. Hasil percobaan sama sekali tidak seperti yang mereka harapkan - malah muncul elemen superberat baru nomor massa lebih dari uranium, Hahn dan Strassmann memperoleh unsur ringan dari bagian tengah tabel periodik: barium, kripton, bromin dan beberapa lainnya. Para peneliti sendiri tidak mampu menjelaskan fenomena yang diamati. Baru pada tahun berikutnya, fisikawan Lise Meitner, kepada siapa Hahn melaporkan kesulitannya, menemukan penjelasan yang benar atas fenomena yang diamati, dengan menyatakan bahwa ketika uranium dibombardir dengan neutron, intinya terbelah (fisi). Dalam hal ini, inti unsur yang lebih ringan seharusnya sudah terbentuk (dari situlah barium, kripton, dan zat lainnya berasal), serta 2-3 neutron bebas seharusnya sudah dilepaskan. Penelitian lebih lanjut memungkinkan untuk memperjelas secara rinci gambaran tentang apa yang terjadi.
Uranium alam terdiri dari campuran tiga isotop dengan massa 238, 234 dan 235. Jumlah utama uranium adalah isotop-238, yang intinya terdiri dari 92 proton dan 146 neutron. Uranium-235 hanya 1/140 dari uranium alam (0,7% (memiliki 92 proton dan 143 neutron dalam intinya), dan uranium-234 (92 proton, 142 neutron) hanya 1/17500 dari total massa uranium ( 0 , 006%. Isotop yang paling tidak stabil adalah uranium-235.
Dari waktu ke waktu, inti atomnya secara spontan membelah menjadi beberapa bagian, sebagai akibatnya unsur-unsur yang lebih ringan dari tabel periodik terbentuk. Proses ini disertai dengan pelepasan dua atau tiga neutron bebas, yang melaju dengan kecepatan sangat tinggi - sekitar 10 ribu km/s (disebut neutron cepat). Neutron ini dapat mengenai inti uranium lainnya sehingga menyebabkan reaksi nuklir. Setiap isotop berperilaku berbeda dalam kasus ini. Inti uranium-238 dalam banyak kasus hanya menangkap neutron ini tanpa transformasi lebih lanjut. Namun kira-kira dalam satu dari lima kasus, ketika sebuah neutron cepat bertabrakan dengan inti isotop-238, terjadi reaksi nuklir yang aneh: salah satu neutron uranium-238 memancarkan elektron, berubah menjadi proton, yaitu proton. isotop uranium berubah menjadi lebih banyak
unsur berat - neptunium-239 (93 proton + 146 neutron). Tetapi neptunium tidak stabil - setelah beberapa menit, salah satu neutronnya memancarkan elektron, berubah menjadi proton, setelah itu isotop neptunium berubah menjadi unsur berikutnya dalam tabel periodik - plutonium-239 (94 proton + 145 neutron). Jika sebuah neutron mengenai inti uranium-235 yang tidak stabil, maka fisi segera terjadi - atom-atomnya hancur dengan emisi dua atau tiga neutron. Jelas bahwa dalam uranium alam, yang sebagian besar atomnya termasuk dalam isotop-238, reaksi ini tidak memiliki konsekuensi yang terlihat - semua neutron bebas pada akhirnya akan diserap oleh isotop ini.
Bagaimana jika kita membayangkan sepotong besar uranium yang seluruhnya terdiri dari isotop-235?
Di sini prosesnya akan berjalan berbeda: neutron yang dilepaskan selama fisi beberapa inti, pada gilirannya, mengenai inti tetangga, menyebabkan fisinya. Akibatnya, sebagian neutron baru dilepaskan, yang memecah inti berikutnya. Dalam kondisi yang menguntungkan, reaksi ini berlangsung seperti longsoran salju dan disebut reaksi berantai. Untuk memulainya, beberapa partikel yang membombardir mungkin sudah cukup.
Memang biarlah uranium-235 dibombardir hanya dengan 100 neutron. Mereka akan memisahkan 100 inti uranium. Dalam hal ini, 250 neutron baru generasi kedua akan dilepaskan (rata-rata 2,5 per fisi). Neutron generasi kedua akan menghasilkan 250 fisi, yang akan melepaskan 625 neutron. Pada generasi berikutnya akan menjadi 1562, lalu 3906, lalu 9670, dst. Jumlah perpecahan akan bertambah tanpa batas waktu jika prosesnya tidak dihentikan.
Namun kenyataannya hanya sebagian kecil neutron yang mencapai inti atom. Sisanya, dengan cepat bergegas di antara mereka, terbawa ke ruang sekitarnya. Reaksi berantai mandiri hanya dapat terjadi pada uranium-235 dalam jumlah yang cukup besar, yang dikatakan memiliki massa kritis. (Massa dalam kondisi normal adalah 50 kg.) Penting untuk dicatat bahwa fisi setiap inti disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi, yang ternyata kira-kira 300 juta kali lebih banyak daripada energi yang dikeluarkan untuk fisi. ! (Diperkirakan fisi sempurna 1 kg uranium-235 melepaskan jumlah panas yang sama dengan pembakaran 3 ribu ton batu bara.)
Semburan energi yang sangat besar ini, yang dilepaskan dalam beberapa saat, memanifestasikan dirinya sebagai ledakan kekuatan yang sangat besar dan mendasari aksi senjata nuklir. Tetapi agar senjata ini menjadi kenyataan, muatannya harus tidak terdiri dari uranium alam, tetapi dari isotop langka - 235 (uranium semacam itu disebut diperkaya). Belakangan diketahui bahwa plutonium murni juga merupakan bahan fisil dan dapat digunakan dalam muatan atom sebagai pengganti uranium-235.
Semua penemuan penting ini terjadi menjelang Perang Dunia II. Segera, pekerjaan rahasia untuk membuat bom atom dimulai di Jerman dan negara-negara lain. Di AS, masalah ini diatasi pada tahun 1941. Seluruh kompleks pekerjaan itu diberi nama “Proyek Manhattan”.
Manajemen administratif proyek dilakukan oleh General Groves, dan manajemen ilmiah dilakukan oleh profesor Universitas California Robert Oppenheimer. Keduanya sangat menyadari betapa besarnya kompleksitas tugas yang mereka hadapi. Oleh karena itu, perhatian pertama Oppenheimer adalah merekrut tim ilmiah yang sangat cerdas. Di Amerika saat itu banyak sekali fisikawan yang beremigrasi dari Nazi Jerman. Tidak mudah untuk melibatkan mereka dalam pembuatan senjata yang ditujukan terhadap bekas tanah air mereka. Oppenheimer berbicara secara pribadi kepada semua orang, menggunakan seluruh kekuatan pesonanya. Segera dia berhasil mengumpulkan sekelompok kecil ahli teori, yang dengan bercanda dia sebut sebagai “tokoh-tokoh”. Dan faktanya, itu termasuk para spesialis terhebat pada masa itu di bidang fisika dan kimia. (Di antara mereka ada 13 penerima Hadiah Nobel, termasuk Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Selain mereka, masih banyak spesialis lain dari berbagai profil.
Pemerintah AS tidak berhemat dalam pengeluaran, dan pekerjaan ini dilakukan dalam skala besar sejak awal. Pada tahun 1942, laboratorium penelitian terbesar di dunia didirikan di Los Alamos. Populasi kota ilmiah ini segera mencapai 9 ribu orang. Menurut komposisi ilmuwan, ruang lingkup percobaan ilmiah, jumlah spesialis dan pekerja yang terlibat dalam pekerjaan tersebut, laboratorium Los Alamos tidak ada bandingannya dalam sejarah dunia. Proyek Manhattan memiliki polisi, kontra intelijen, sistem komunikasi, gudang, desa, pabrik, laboratorium, dan anggarannya sendiri yang sangat besar.
Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk memperoleh bahan fisil yang cukup untuk membuat beberapa bom atom. Selain uranium-235, muatan bom tersebut, sebagaimana telah disebutkan, dapat berupa unsur buatan plutonium-239, yaitu bom tersebut dapat berupa uranium atau plutonium.
Groves dan Oppenheimer sepakat bahwa pekerjaan harus dilakukan secara bersamaan dalam dua arah, karena tidak mungkin untuk memutuskan sebelumnya mana yang lebih menjanjikan. Kedua metode tersebut pada dasarnya berbeda satu sama lain: akumulasi uranium-235 harus dilakukan dengan memisahkannya dari sebagian besar uranium alam, dan plutonium hanya dapat diperoleh melalui reaksi nuklir terkendali ketika uranium-238 diiradiasi. dengan neutron. Kedua jalan tersebut tampaknya luar biasa sulit dan tidak menjanjikan solusi yang mudah.
Faktanya, bagaimana seseorang dapat memisahkan dua isotop yang beratnya hanya sedikit berbeda dan secara kimia berperilaku persis sama? Baik sains maupun teknologi tidak pernah menghadapi masalah seperti ini. Produksi plutonium pada awalnya juga tampak sangat bermasalah. Sebelumnya, seluruh pengalaman transformasi nuklir direduksi menjadi beberapa eksperimen laboratorium. Sekarang mereka harus menguasai produksi kilogram plutonium dalam skala industri, mengembangkan dan membuat instalasi khusus untuk ini - reaktor nuklir, dan belajar mengendalikan jalannya reaksi nuklir.
Baik di sini maupun di sini, seluruh kerumitan harus diselesaikan tugas yang kompleks. Oleh karena itu, Proyek Manhattan terdiri dari beberapa subproyek yang dipimpin oleh para ilmuwan terkemuka. Oppenheimer sendiri adalah kepala Laboratorium Ilmiah Los Alamos. Lawrence bertanggung jawab atas Laboratorium Radiasi di Universitas California. Fermi melakukan penelitian di Universitas Chicago untuk membuat reaktor nuklir.
Pada awalnya, masalah yang paling penting adalah memperoleh uranium. Sebelum perang, logam ini hampir tidak ada gunanya. Kini karena dibutuhkan segera dalam jumlah besar, ternyata belum ada cara industri untuk memproduksinya.
Perusahaan Westinghouse memulai perkembangannya dan dengan cepat mencapai kesuksesan. Setelah memurnikan resin uranium (uranium terdapat di alam dalam bentuk ini) dan memperoleh uranium oksida, ia diubah menjadi tetrafluorida (UF4), dari mana logam uranium dipisahkan melalui elektrolisis. Jika pada akhir tahun 1941 para ilmuwan Amerika hanya memiliki beberapa gram logam uranium, maka pada bulan November 1942 produksi industri di pabrik Westinghouse mencapai 6.000 pon per bulan.
Pada saat yang sama, pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat reaktor nuklir. Proses produksi plutonium sebenarnya bermuara pada penyinaran batang uranium dengan neutron, sehingga sebagian uranium-238 berubah menjadi plutonium. Sumber neutron dalam hal ini dapat berupa atom fisil uranium-235 yang tersebar dalam jumlah cukup di antara atom uranium-238. Namun untuk mempertahankan produksi neutron yang konstan, reaksi berantai fisi atom uranium-235 harus dimulai. Sedangkan sebagaimana telah disebutkan, untuk setiap atom uranium-235 terdapat 140 atom uranium-238. Jelas bahwa neutron yang tersebar ke segala arah memiliki kemungkinan lebih besar untuk bertemu dengan mereka dalam perjalanannya. Artinya, sejumlah besar neutron yang dilepaskan ternyata diserap oleh isotop utama tanpa manfaat apa pun. Tentu saja, dalam kondisi seperti itu, reaksi berantai tidak dapat terjadi. Bagaimana menjadi?
Pada awalnya tampaknya tanpa pemisahan dua isotop, pengoperasian reaktor secara umum tidak mungkin dilakukan, tetapi satu keadaan penting segera terjadi: ternyata uranium-235 dan uranium-238 rentan terhadap neutron dengan energi berbeda. Inti atom uranium-235 dapat dibelah oleh neutron berenergi relatif rendah, dengan kecepatan sekitar 22 m/s. Neutron lambat seperti itu tidak ditangkap oleh inti uranium-238 - untuk ini mereka harus memiliki kecepatan ratusan ribu meter per detik. Dengan kata lain, uranium-238 tidak berdaya untuk mencegah timbulnya dan berlangsungnya reaksi berantai pada uranium-235 yang disebabkan oleh neutron yang diperlambat hingga kecepatan yang sangat rendah - tidak lebih dari 22 m/s. Fenomena ini ditemukan oleh fisikawan Italia Fermi, yang tinggal di Amerika Serikat sejak tahun 1938 dan memimpin pekerjaan di sini untuk pembuatan reaktor pertama. Fermi memutuskan untuk menggunakan grafit sebagai moderator neutron. Menurut perhitungannya, neutron yang dipancarkan dari uranium-235, setelah melewati lapisan grafit setebal 40 cm, seharusnya mengurangi kecepatannya menjadi 22 m/s dan memulai reaksi berantai mandiri di uranium-235.
Moderator lainnya bisa disebut air “berat”. Karena atom hidrogen yang termasuk di dalamnya memiliki ukuran dan massa yang sangat mirip dengan neutron, maka cara terbaik untuk memperlambatnya adalah dengan memperlambatnya. (Dengan neutron cepat, hal yang kurang lebih sama terjadi seperti pada bola: jika bola kecil mengenai bola besar, bola tersebut akan menggelinding kembali, hampir tanpa kehilangan kecepatan, tetapi ketika bertemu dengan bola kecil, ia mentransfer sebagian besar energinya ke bola tersebut. - seperti halnya neutron dalam tumbukan elastis yang memantul dari inti yang berat, hanya melambat sedikit, dan ketika bertabrakan dengan inti atom hidrogen, ia dengan cepat kehilangan seluruh energinya.) Namun, air biasa tidak cocok untuk melambat, karena hidrogennya cenderung menyerap neutron. Itulah sebabnya deuterium, yang merupakan bagian dari air “berat”, harus digunakan untuk tujuan ini.
Pada awal tahun 1942, di bawah kepemimpinan Fermi, pembangunan reaktor nuklir pertama dalam sejarah dimulai di area lapangan tenis di bawah tribun barat Stadion Chicago. Para ilmuwan melakukan semua pekerjaan itu sendiri. Reaksi dapat dikontrol dengan satu-satunya cara - dengan mengatur jumlah neutron yang berpartisipasi dalam reaksi berantai. Fermi bermaksud mencapai hal ini dengan menggunakan batang yang terbuat dari bahan seperti boron dan kadmium, yang menyerap neutron dengan kuat. Moderatornya adalah batu bata grafit, dari mana fisikawan membangun kolom dengan tinggi 3 m dan lebar 1,2 m, di antaranya dipasang balok persegi panjang dengan uranium oksida. Seluruh struktur membutuhkan sekitar 46 ton uranium oksida dan 385 ton grafit. Untuk memperlambat reaksi, batang kadmium dan boron dimasukkan ke dalam reaktor.
Jika ini tidak cukup, maka untuk asuransi, dua ilmuwan berdiri di atas platform yang terletak di atas reaktor dengan ember berisi larutan garam kadmium - mereka seharusnya menuangkannya ke dalam reaktor jika reaksinya tidak terkendali. Untungnya, hal ini tidak diperlukan. Pada tanggal 2 Desember 1942, Fermi memerintahkan semua batang kendali diperpanjang dan percobaan dimulai. Setelah empat menit, penghitung neutron mulai berbunyi klik semakin keras. Setiap menit intensitas fluks neutron menjadi lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa sedang terjadi reaksi berantai di dalam reaktor. Itu berlangsung selama 28 menit. Kemudian Fermi memberi isyarat, dan batang yang diturunkan menghentikan prosesnya. Jadi, untuk pertama kalinya, manusia membebaskan energi inti atom dan membuktikan bahwa ia dapat mengendalikannya sesuka hati. Kini tidak ada keraguan lagi bahwa senjata nuklir adalah kenyataan.
Pada tahun 1943, reaktor Fermi dibongkar dan diangkut ke Laboratorium Nasional Aragon (50 km dari Chicago). Akan segera tiba
Reaktor nuklir lain dibangun di mana air berat digunakan sebagai moderator. Ini terdiri dari tangki aluminium silinder yang berisi 6,5 ton air berat, di dalamnya dibenamkan secara vertikal 120 batang logam uranium, terbungkus dalam cangkang aluminium. Tujuh batang kendali terbuat dari kadmium. Di sekeliling tangki terdapat reflektor grafit, kemudian layar yang terbuat dari paduan timbal dan kadmium. Seluruh struktur ditutup dengan cangkang beton dengan ketebalan dinding sekitar 2,5 m.
Eksperimen di reaktor percontohan ini menegaskan kemungkinan produksi industri plutonium.
Pusat utama Proyek Manhattan segera menjadi kota Oak Ridge di Lembah Sungai Tennessee, yang populasinya bertambah menjadi 79 ribu orang dalam beberapa bulan. Di sini, pabrik produksi uranium yang diperkaya pertama dalam sejarah dibangun dalam waktu singkat. Reaktor industri yang memproduksi plutonium diluncurkan di sini pada tahun 1943. Pada bulan Februari 1944, sekitar 300 kg uranium diekstraksi setiap hari, dari permukaannya plutonium diperoleh melalui pemisahan kimia. (Untuk melakukan ini, plutonium terlebih dahulu dilarutkan dan kemudian diendapkan.) Uranium yang telah dimurnikan kemudian dikembalikan ke reaktor. Pada tahun yang sama, pembangunan pabrik besar Hanford dimulai di gurun tandus dan suram di tepi selatan Sungai Columbia. Tiga reaktor nuklir kuat berlokasi di sini, menghasilkan beberapa ratus gram plutonium setiap hari.
Paralel ayunan penuh Penelitian sedang dilakukan untuk mengembangkan proses industri untuk pengayaan uranium.
Setelah mempertimbangkan berbagai pilihan, Groves dan Oppenheimer memutuskan untuk memfokuskan upaya mereka pada dua metode: difusi gas dan elektromagnetik.
Metode difusi gas didasarkan pada prinsip yang dikenal sebagai hukum Graham (pertama kali dirumuskan pada tahun 1829 oleh ahli kimia Skotlandia Thomas Graham dan dikembangkan pada tahun 1896 oleh fisikawan Inggris Reilly). Menurut hukum ini, jika dua gas, salah satunya lebih ringan dari yang lain, dilewatkan melalui filter yang lubangnya sangat kecil, maka gas ringan yang akan melewatinya sedikit lebih banyak daripada gas berat. Pada bulan November 1942, Urey dan Dunning dari Universitas Columbia menciptakan metode difusi gas untuk memisahkan isotop uranium berdasarkan metode Reilly.
Karena uranium alam berbentuk padat, pertama kali diubah menjadi uranium fluorida (UF6). Gas ini kemudian dilewatkan melalui lubang mikroskopis - sekitar seperseribu milimeter - di partisi filter.
Karena perbedaan berat molar gas-gas tersebut sangat kecil, dibalik partisi tersebut kandungan uranium-235 hanya meningkat 1,0002 kali lipat.
Untuk meningkatkan jumlah uranium-235 lebih banyak lagi, campuran yang dihasilkan dilewatkan kembali melalui partisi, dan jumlah uranium ditingkatkan lagi sebesar 1,0002 kali lipat. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kandungan uranium-235 hingga 99%, gas perlu dilewatkan melalui 4000 filter. Ini terjadi di pabrik difusi gas besar di Oak Ridge.
Pada tahun 1940, di bawah kepemimpinan Ernest Lawrence, penelitian dimulai pada pemisahan isotop uranium dengan metode elektromagnetik di Universitas California. Penting untuk menemukan proses fisik yang memungkinkan pemisahan isotop menggunakan perbedaan massanya. Lawrence mencoba memisahkan isotop menggunakan prinsip spektograf massa, instrumen yang digunakan untuk menentukan massa atom.
Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut: atom-atom yang telah terionisasi dipercepat oleh medan listrik dan kemudian melewati medan magnet, di mana mereka menggambarkan lingkaran-lingkaran yang terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap arah medan. Karena jari-jari lintasan ini sebanding dengan massa, ion-ion ringan berakhir pada lingkaran dengan radius lebih kecil daripada lingkaran berat. Jika perangkap ditempatkan di sepanjang jalur atom, maka isotop yang berbeda dapat dikumpulkan secara terpisah dengan cara ini.
Itulah metodenya. Dalam kondisi laboratorium memberikan hasil yang baik. Namun membangun fasilitas di mana pemisahan isotop dapat dilakukan pada skala industri terbukti sangat sulit. Namun, Lawrence akhirnya berhasil mengatasi semua kesulitan tersebut. Hasil usahanya adalah munculnya calutron yang dipasang di pabrik raksasa di Oak Ridge.
Pembangkit listrik elektromagnetik ini dibangun pada tahun 1943 dan mungkin merupakan gagasan termahal dari Proyek Manhattan. Metode Lawrence memerlukan sejumlah besar perangkat kompleks yang belum dikembangkan yang melibatkan tegangan tinggi, vakum tinggi, dan medan magnet yang kuat. Skala biayanya ternyata sangat besar. Calutron memiliki elektromagnet raksasa yang panjangnya mencapai 75 m dan berat sekitar 4000 ton.
Beberapa ribu ton kawat perak digunakan untuk belitan elektromagnet ini.
Keseluruhan pekerjaan (tidak termasuk biaya perak sebesar $300 juta, yang disediakan oleh Perbendaharaan Negara hanya untuk sementara) menelan biaya $400 juta. Kementerian Pertahanan membayar 10 juta untuk listrik yang dikonsumsi calutron saja. Sebagian besar peralatan di pabrik Oak Ridge lebih unggul dalam skala dan presisi dibandingkan peralatan apa pun yang pernah dikembangkan di bidang teknologi ini.
Namun semua biaya tersebut tidak sia-sia. Setelah menghabiskan total sekitar 2 miliar dolar, para ilmuwan AS menciptakan pada tahun 1944 teknologi unik pengayaan uranium dan produksi plutonium. Sementara itu, di laboratorium Los Alamos mereka sedang mengerjakan desain bomnya sendiri. Prinsip operasinya secara umum sudah jelas sejak lama: zat fisil (plutonium atau uranium-235) harus dipindahkan ke keadaan kritis pada saat ledakan (agar reaksi berantai terjadi, massa muatan harus menjadi jauh lebih besar dari titik kritisnya) dan diiradiasi dengan berkas neutron, yang merupakan awal dari reaksi berantai.
Menurut perhitungan, massa kritis muatan tersebut melebihi 50 kilogram, namun mereka mampu menguranginya secara signifikan. Secara umum nilai massa kritis sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Semakin besar luas permukaan muatan, semakin banyak neutron yang terbuang sia-sia ke ruang sekitarnya. Sebuah bola mempunyai luas permukaan terkecil. Akibatnya, muatan bola, jika semua hal lain dianggap sama, memiliki massa kritis terkecil. Selain itu, nilai massa kritis bergantung pada kemurnian dan jenis bahan fisil. Hal ini berbanding terbalik dengan kuadrat massa jenis bahan ini, yang memungkinkan, misalnya, dengan menggandakan massa jenis, mengurangi massa kritis sebanyak empat kali lipat. Derajat subkritis yang diperlukan dapat diperoleh, misalnya dengan memadatkan bahan fisil akibat ledakan muatan bahan peledak konvensional yang dibuat dalam bentuk cangkang bola yang mengelilingi muatan nuklir. Massa kritis juga dapat dikurangi dengan mengelilingi muatan dengan layar yang memantulkan neutron dengan baik. Timbal, berilium, tungsten, uranium alam, besi dan banyak lainnya dapat digunakan sebagai pelindung.
Salah satu kemungkinan desain bom atom terdiri dari dua keping uranium, yang jika digabungkan, akan membentuk massa yang lebih besar dari massa kritisnya. Untuk menyebabkan ledakan bom, Anda harus mendekatkannya secepat mungkin. Metode kedua didasarkan pada penggunaan ledakan konvergen ke dalam. Dalam hal ini, aliran gas dari bahan peledak konvensional diarahkan ke bahan fisil yang terletak di dalamnya dan menekannya hingga mencapai massa kritis. Menggabungkan muatan dan menyinarinya secara intens dengan neutron, sebagaimana telah disebutkan, menyebabkan reaksi berantai, yang mengakibatkan suhu meningkat hingga 1 juta derajat pada detik pertama. Selama ini, hanya sekitar 5% massa kritis yang berhasil dipisahkan. Sisa muatan dalam desain bom awal menguap begitu saja
manfaat apa pun.
Bom atom pertama dalam sejarah (diberi nama Trinity) dirakit pada musim panas 1945. Dan pada tanggal 16 Juni 1945, ledakan atom pertama di Bumi dilakukan di lokasi uji coba nuklir di gurun Alamogordo (New Mexico). Bom tersebut ditempatkan di tengah lokasi pengujian di atas menara baja setinggi 30 meter. Peralatan perekam ditempatkan di sekitarnya pada jarak yang sangat jauh. Terdapat pos pengamatan berjarak 9 km, dan posko berjarak 16 km. Ledakan atom memberikan kesan yang menakjubkan bagi semua saksi peristiwa ini. Menurut keterangan saksi mata, rasanya seolah-olah banyak matahari yang menyatu menjadi satu dan menerangi lokasi pengujian sekaligus. Kemudian bola api besar muncul di atas dataran dan awan debu serta cahaya berbentuk bulat mulai naik ke arahnya secara perlahan dan menakutkan.
Lepas landas dari tanah, bola api ini melonjak hingga ketinggian lebih dari tiga kilometer dalam beberapa detik. Setiap saat ukurannya bertambah, diameternya segera mencapai 1,5 km, dan perlahan-lahan naik ke stratosfer. Bola api tersebut kemudian berubah menjadi kolom asap yang mengepul, memanjang hingga ketinggian 12 km, berbentuk jamur raksasa. Semua ini disertai dengan suara gemuruh yang mengerikan, yang menyebabkan bumi berguncang. Kekuatan ledakan bom melebihi semua ekspektasi.
Segera setelah situasi radiasi memungkinkan, beberapa tank Sherman, yang dilapisi dengan pelat timah di bagian dalam, bergegas ke area ledakan. Salah satunya adalah Fermi yang sangat ingin melihat hasil karyanya. Apa yang tampak di depan matanya adalah bumi yang mati dan hangus, di mana semua makhluk hidup telah musnah dalam radius 1,5 km. Pasir telah terpanggang menjadi kerak kehijauan seperti kaca yang menutupi tanah. Di dalam kawah besar terdapat sisa-sisa menara penyangga baja yang hancur. Kekuatan ledakan diperkirakan mencapai 20.000 ton TNT.
Langkah selanjutnya adalah menjadi penggunaan tempur bom terhadap Jepang, yang, setelah menyerahnya Nazi Jerman, melanjutkan perang dengan Amerika Serikat dan sekutunya. Saat itu belum ada kendaraan peluncuran, sehingga pengeboman harus dilakukan dari pesawat terbang. Komponen kedua bom tersebut diangkut dengan sangat hati-hati oleh kapal penjelajah Indianapolis ke Pulau Tinian, tempat bermarkasnya Grup Angkatan Udara Gabungan ke-509. Bom-bom ini agak berbeda satu sama lain dalam jenis muatan dan desainnya.
Bom pertama, “Baby,” adalah bom udara berukuran besar dengan muatan atom yang terbuat dari uranium-235 yang sangat diperkaya. Panjangnya sekitar 3 m, diameter - 62 cm, berat - 4,1 ton.
Bom kedua - "Fat Man" - dengan muatan plutonium-239 berbentuk telur dengan penstabil besar. Panjangnya
adalah 3,2 m, diameter 1,5 m, berat - 4,5 ton.
Pada tanggal 6 Agustus, pesawat pengebom B-29 Enola Gay milik Kolonel Tibbets menjatuhkan "Little Boy" di kota besar Hiroshima di Jepang. Bom diturunkan dengan parasut dan meledak sesuai rencana pada ketinggian 600 m dari permukaan tanah.
Akibat ledakan itu sangat mengerikan. Bahkan bagi para pilotnya sendiri, pemandangan kota damai yang mereka hancurkan dalam sekejap memberikan kesan yang menyedihkan. Belakangan, salah satu dari mereka mengakui bahwa pada detik itu mereka melihat hal terburuk yang bisa dilihat seseorang.
Bagi mereka yang berada di bumi, apa yang terjadi menyerupai neraka yang sesungguhnya. Pertama-tama, gelombang panas melewati Hiroshima. Efeknya hanya berlangsung beberapa saat, tetapi begitu kuat sehingga melelehkan ubin dan kristal kuarsa di lempengan granit, mengubah tiang telepon pada jarak 4 km menjadi batu bara dan, akhirnya, membakar tubuh manusia sedemikian rupa sehingga hanya bayangan yang tersisa darinya. di aspal trotoar atau di dinding rumah. Kemudian hembusan angin kencang meledak dari bawah bola api dan menyerbu kota dengan kecepatan 800 km/jam, menghancurkan segala sesuatu yang dilewatinya. Rumah-rumah yang tidak dapat menahan serangan gencarnya runtuh seolah-olah dirobohkan. Tidak ada satu pun bangunan utuh yang tersisa di lingkaran raksasa berdiameter 4 km itu. Beberapa menit setelah ledakan, hujan radioaktif hitam turun di atas kota - uap air ini berubah menjadi uap yang terkondensasi di lapisan atas atmosfer dan jatuh ke tanah dalam bentuk tetesan besar bercampur dengan debu radioaktif.
Usai hujan, hembusan angin baru menerpa kota, kali ini bertiup ke arah pusat gempa. Dia adalah lebih lemah dari yang pertama, namun masih cukup kuat untuk mencabut pohon. Angin mengipasi api raksasa yang membakar segala sesuatu yang bisa terbakar. Dari 76 ribu bangunan, 55 ribu hancur total dan terbakar. Para saksi dari bencana yang mengerikan ini mengingat obor-obor manusia yang menyebabkan pakaian-pakaian yang terbakar jatuh ke tanah bersama dengan potongan-potongan kulit, dan kerumunan orang-orang gila yang dipenuhi luka bakar parah yang bergegas berteriak di jalanan. Ada bau menyengat dari daging manusia yang terbakar di udara. Ada orang-orang tergeletak di mana-mana, mati dan sekarat. Ada banyak orang yang buta dan tuli, dan ketika mereka melihat ke segala arah, mereka tidak dapat melihat apa pun dalam kekacauan yang terjadi di sekitar mereka.
Orang-orang malang, yang berada pada jarak hingga 800 m dari pusat gempa, benar-benar terbakar dalam hitungan detik - bagian dalam tubuh mereka menguap dan tubuh mereka berubah menjadi bongkahan batu bara yang berasap. Mereka yang terletak 1 km dari pusat gempa terkena penyakit radiasi dalam bentuk yang sangat parah. Dalam beberapa jam, mereka mulai muntah-muntah hebat, suhu tubuh melonjak hingga 39-40 derajat, dan mereka mulai mengalami sesak napas dan pendarahan. Kemudian muncul bisul yang tidak kunjung sembuh di kulit, komposisi darah berubah drastis, dan rambut rontok. Setelah penderitaan yang luar biasa, biasanya pada hari kedua atau ketiga, kematian terjadi.
Secara total, sekitar 240 ribu orang meninggal akibat ledakan dan penyakit radiasi. Sekitar 160 ribu orang menerima penyakit radiasi dalam bentuk yang lebih ringan - kematian mereka yang menyakitkan tertunda beberapa bulan atau tahun. Ketika berita bencana menyebar ke seluruh negeri, seluruh Jepang diliputi ketakutan. Jumlah ini semakin meningkat setelah Mobil Kotak Mayor Sweeney menjatuhkan bom kedua di Nagasaki pada tanggal 9 Agustus. Beberapa ratus ribu penduduk juga tewas dan terluka di sini. Tidak dapat menolak senjata baru, pemerintah Jepang menyerah - bom atom mengakhiri Perang Dunia II.
Perang berakhir. Hal ini hanya berlangsung selama enam tahun, namun berhasil mengubah dunia dan manusia hingga hampir tidak dapat dikenali lagi.
Peradaban manusia sebelum tahun 1939 dan peradaban manusia setelah tahun 1945 sangatlah berbeda satu sama lain. Ada banyak alasan untuk hal ini, tapi salah satu yang paling penting adalah munculnya senjata nuklir. Dapat dikatakan tanpa berlebihan bahwa bayang-bayang Hiroshima terbentang sepanjang paruh kedua abad ke-20. Hal ini menjadi luka bakar moral yang mendalam bagi jutaan orang, baik yang hidup pada saat terjadinya bencana ini maupun mereka yang lahir beberapa dekade setelah bencana tersebut. Manusia masa kini tidak dapat lagi memikirkan dunia seperti yang mereka pikirkan sebelum 6 Agustus 1945 - dia memahami dengan sangat jelas bahwa dunia ini dapat berubah menjadi tidak ada dalam beberapa saat.
Manusia modern tidak dapat memandang perang seperti yang dilakukan kakek dan kakek buyutnya - dia tahu pasti bahwa perang ini akan menjadi yang terakhir, dan tidak akan ada pemenang atau pecundang di dalamnya. Senjata nuklir telah meninggalkan pengaruhnya di semua bidang kehidupan masyarakat, dan peradaban modern tidak dapat hidup dengan hukum yang sama seperti enam puluh atau delapan puluh tahun yang lalu. Tidak ada yang memahami hal ini lebih baik daripada pencipta bom atom itu sendiri.
“Orang-orang di planet kita , tulis Robert Oppenheimer, harus bersatu. Kengerian dan kehancuran yang ditimbulkan oleh perang terakhir mendikte pemikiran ini kepada kita. Ledakan bom atom membuktikannya dengan segala kekejamannya. Orang lain di lain waktu telah mengatakan kata-kata serupa - hanya tentang senjata lain dan tentang perang lainnya. Mereka tidak berhasil. Namun siapapun yang saat ini mengatakan bahwa kata-kata ini tidak ada gunanya, mereka telah disesatkan oleh perubahan sejarah. Kami tidak dapat yakin akan hal ini. Hasil kerja kami membuat umat manusia tidak punya pilihan selain menciptakan dunia yang bersatu. Dunia yang berdasarkan legalitas dan kemanusiaan."
Oleg Aleksandrovich Lavrentyev, pahlawan dalam cerita kita, lahir pada tahun 1926 di Pskov. Sebelum perang, lelaki itu berhasil menyelesaikan tujuh kelas. Rupanya, menjelang akhir proses ini, sebuah buku yang menceritakan tentang fisika inti atom dan penemuan terbaru di bidang ini jatuh ke tangannya.
Tahun 30-an abad ke-20 merupakan masa terbukanya cakrawala baru. Keberadaan neutrino diperkirakan pada tahun 1930, dan neutron ditemukan pada tahun 1932. Pada tahun-tahun berikutnya, akselerator partikel pertama dibangun. Timbul pertanyaan tentang kemungkinan adanya unsur transuranium. Pada tahun 1938, Otto Hahn memproduksi barium untuk pertama kalinya dengan menyinari uranium dengan neutron, dan Lise Meitner mampu menjelaskan apa yang terjadi. Beberapa bulan kemudian, dia memperkirakan akan terjadi reaksi berantai. Tinggal satu langkah lagi sebelum pertanyaan tentang bom atom dimunculkan.
Tidak mengherankan jika gambaran yang baik tentang penemuan-penemuan ini meresap ke dalam jiwa remaja tersebut. Apa yang agak tidak lazim adalah bahwa tuduhan ini tetap ada dalam dirinya selama semua masalah berikutnya. Dan kemudian terjadilah perang. Oleg Lavrentyev berhasil mengambil bagian dalam tahap terakhirnya, di negara-negara Baltik. Kemudian perubahan pelayanannya membawanya ke Sakhalin. Unit tersebut memiliki perpustakaan yang relatif bagus, dan dengan uang sakunya Lavrentyev, yang saat itu sudah menjadi sersan, berlangganan jurnal “Uspekhi Fizicheskikh Nauk”, yang tampaknya memberikan kesan yang besar pada rekan-rekannya. Komando tersebut mendukung semangat bawahannya. Pada tahun 1948, ia memberi kuliah tentang fisika nuklir kepada petugas unit, dan tahun berikutnya ia menerima sertifikat matrikulasi, setelah menyelesaikan kursus tiga tahun dalam setahun di sekolah malam setempat untuk pekerja muda. Tidak diketahui apa dan bagaimana sebenarnya mereka mengajar di sana, tetapi kualitas pendidikan sersan junior Lavrentiev tidak diragukan lagi - dia sendiri yang membutuhkan hasilnya.
Seperti yang diingatnya sendiri bertahun-tahun kemudian, gagasan tentang kemungkinan reaksi termonuklir dan penggunaannya untuk menghasilkan energi pertama kali muncul di benaknya pada tahun 1948, saat mempersiapkan ceramah untuk para perwira. Pada bulan Januari 1950, Presiden Truman, berbicara di depan Kongres, menyerukan pengembangan pesat bom hidrogen. Hal ini sebagai tanggapan terhadap uji coba nuklir pertama Soviet pada bulan Agustus tahun sebelumnya. Nah, bagi sersan junior Lavrentyev, ini adalah dorongan untuk segera mengambil tindakan: lagipula, dia tahu, seperti yang dia pikirkan saat itu, bagaimana membuat bom ini dan mengungguli musuh potensial.
Surat pertama yang menjelaskan gagasan tersebut, yang ditujukan kepada Stalin, tetap tidak terjawab, dan tidak ada jejak yang ditemukan selanjutnya. Kemungkinan besar itu hilang begitu saja. Surat berikutnya dikirim dengan lebih andal: ke Komite Sentral Partai Komunis Seluruh Serikat Bolshevik melalui Komite Kota Poronaisky.
Kali ini reaksinya tertarik. Dari Moskow, melalui Komite Regional Sakhalin, sebuah perintah datang untuk menyediakan ruang yang dijaga bagi prajurit yang gigih dan segala sesuatu yang diperlukan untuk penjelasan rinci tentang proposal tersebut.
Pekerjaan khusus
Pada titik ini adalah tepat untuk menyela cerita tentang tanggal dan peristiwa dan beralih ke isi proposal yang dibuat oleh otoritas tertinggi Soviet.
1. Gagasan pokok.
2. Instalasi percontohan untuk mengubah energi reaksi litium-hidrogen menjadi energi listrik.
3. Instalasi percontohan untuk mengubah energi reaksi uranium dan transuranik menjadi energi listrik.
4. Bom litium-hidrogen (desain).
Lebih lanjut, O. Lavrentyev menulis bahwa dia tidak punya waktu untuk mempersiapkan bagian 2 dan 3 secara rinci dan terpaksa membatasi dirinya pada garis besar singkat, bagian 1 juga lembap (“ditulis dengan sangat dangkal”). Faktanya, proposal tersebut mempertimbangkan dua perangkat: bom dan reaktor, sedangkan bagian terakhir, keempat, - di mana bom diusulkan - sangat singkat, ini hanya beberapa frasa, yang artinya adalah fakta bahwa semuanya sudah beres di bagian pertama.
Dalam bentuk ini, “dalam 12 lembar,” proposal Larionov di Moskow ditinjau oleh A.D. Sakharov, yang saat itu masih menjadi kandidat ilmu fisika dan matematika, dan yang paling penting, salah satu dari orang-orang yang di Uni Soviet pada tahun-tahun itu menangani masalah termonuklir energi, terutama dengan bom persiapan.
Sakharov menyoroti dua poin utama dalam proposal tersebut: implementasi reaksi termonuklir litium dengan hidrogen (isotopnya) dan desain reaktor. Dalam ulasan tertulis yang cukup baik, poin pertama dinyatakan secara singkat - ini tidak cocok.
Bukan bom yang mudah
Untuk mengenalkan pembaca pada konteksnya, perlu dilakukan perjalanan singkat ke dalam keadaan sebenarnya. Di zaman modern (dan, sejauh dapat dinilai dari sumber terbuka, prinsip dasar desainnya hampir tidak berubah sejak akhir tahun lima puluhan) dalam bom hidrogen, peran "bahan peledak" termonuklir dilakukan oleh litium hidrida - zat putih padat yang bereaksi hebat dengan air untuk membentuk litium hidroksida dan hidrogen. Sifat yang terakhir memungkinkan penggunaan hidrida secara luas jika diperlukan untuk mengikat hidrogen untuk sementara. Sebuah contoh yang baik adalah aeronautika, tetapi daftarnya tentu saja tidak habis.
Hidrida yang digunakan dalam bom hidrogen berbeda dalam komposisi isotopnya. Alih-alih hidrogen “biasa”, ia mengandung deuterium, dan bukannya litium “biasa”, ia mengandung isotop yang lebih ringan dengan tiga neutron. Litium deuterida yang dihasilkan, 6 LiD, mengandung hampir semua yang dibutuhkan untuk penerangan yang baik. Untuk memulai prosesnya, cukup dengan meledakkan muatan nuklir yang terletak di dekatnya (misalnya, di sekitar atau, sebaliknya, di dalam). Neutron yang dihasilkan selama ledakan diserap oleh litium-6, yang akhirnya meluruh menjadi helium dan tritium. Peningkatan tekanan dan suhu akibat ledakan nuklir mengarah pada fakta bahwa tritium dan deuterium yang baru muncul, yang awalnya berada di lokasi kejadian, berada dalam kondisi yang diperlukan untuk dimulainya reaksi termonuklir. Baiklah, itu saja, siap.
A
B
DI DALAM
G
D Dalam litium-6 deuterida yang dikompresi dan dipanaskan, terjadi reaksi fusi; fluks neutron yang dipancarkan memulai reaksi pemisahan tamper. Bola apinya mengembang..." alt=" A Hulu ledak sebelum ledakan; langkah pertama berada di atas, langkah kedua berada di bawah. Kedua komponen bom termonuklir.
B Bahan peledak tersebut meledakkan tahap pertama, menekan inti plutonium ke keadaan superkritis dan memulai reaksi fisi berantai.
DI DALAM Selama proses pembelahan pada tahap pertama, terjadi pulsa sinar-X yang merambat sepanjang bagian dalam cangkang, menembus pengisi busa polistiren.
G Tahap kedua berkontraksi karena ablasi (penguapan) di bawah pengaruh sinar-X, dan batang plutonium di dalam tahap kedua masuk ke keadaan superkritis, memulai reaksi berantai, melepaskan sejumlah besar panas.
D Dalam litium-6 deuterida yang dikompresi dan dipanaskan, terjadi reaksi fusi; fluks neutron yang dipancarkan memulai reaksi pemisahan tamper. Bola apinya mengembang..." src="/sites/default/files/images_custom/2017/07/bombh_explosion-ru.svg.png">!}
A Hulu ledak sebelum ledakan; langkah pertama berada di atas, langkah kedua berada di bawah. Kedua komponen bom termonuklir.
B Bahan peledak tersebut meledakkan tahap pertama, menekan inti plutonium ke keadaan superkritis dan memulai reaksi fisi berantai.
DI DALAM Selama proses pembelahan pada tahap pertama, terjadi pulsa sinar-X yang merambat sepanjang bagian dalam cangkang, menembus pengisi busa polistiren.
G Tahap kedua berkontraksi karena ablasi (penguapan) di bawah pengaruh sinar-X, dan batang plutonium di dalam tahap kedua masuk ke keadaan superkritis, memulai reaksi berantai, melepaskan sejumlah besar panas.
D Dalam litium-6 deuterida yang dikompresi dan dipanaskan, terjadi reaksi fusi; fluks neutron yang dipancarkan memulai reaksi pemisahan tamper. Bola apinya mengembang...
/ ©Wikipedia
Jalur ini bukan satu-satunya, apalagi wajib. Alih-alih litium deuterida, Anda bisa menggunakan tritium siap pakai yang dicampur dengan deuterium. Masalahnya, keduanya merupakan gas yang sulit ditampung dan diangkut, apalagi dimasukkan ke dalam bom. Desain yang dihasilkan cukup cocok untuk ledakan dalam pengujian, seperti yang dihasilkan. Satu-satunya masalah adalah tidak mungkin mengirimkannya ke "penerima" - ukuran struktur sepenuhnya menghilangkan kemungkinan ini. Litium deuterida, karena berbentuk padat, memberikan cara yang elegan untuk mengatasi masalah ini.
Apa yang dikemukakan di sini sama sekali tidak sulit bagi kita yang menjalani kehidupan saat ini. Pada tahun 1950, ini adalah rahasia besar, yang hanya dapat diakses oleh kalangan terbatas. Tentu saja prajurit yang bertugas di Sakhalin tidak termasuk dalam lingkaran ini. Pada saat yang sama, sifat-sifat litium hidrida itu sendiri bukanlah rahasia; siapa pun yang kurang lebih kompeten, misalnya dalam bidang aeronautika, mengetahuinya. Bukan suatu kebetulan jika Vitaly Ginzburg, penulis ide penggunaan lithium deuteride dalam bom, biasanya menjawab pertanyaan tentang kepenulisan dengan semangat yang secara umum terlalu sepele.
Desain bom Lavrentiev secara umum mengulangi apa yang dijelaskan di atas. Di sini kita juga melihat muatan inti awal dan bahan peledak yang terbuat dari litium hidrida, dan komposisi isotopnya sama - yaitu deuterida dari isotop litium ringan. Perbedaan mendasar adalah bahwa alih-alih reaksi deuterium dengan tritium, penulis mengasumsikan reaksi litium dengan deuterium dan/atau hidrogen. Lavrentyev yang pandai menduga bahwa zat padat lebih nyaman digunakan dan menyarankan penggunaan 6 Li, tetapi hanya karena reaksinya dengan hidrogen akan menghasilkan lebih banyak energi. Untuk memilih bahan bakar yang berbeda untuk reaksi tersebut, diperlukan data tentang penampang efektif reaksi termonuklir, yang tentu saja tidak dimiliki oleh prajurit wajib militer.
Katakanlah Oleg Lavrentyev akan beruntung lagi: dia menebak reaksi yang diinginkan. Sayangnya, hal ini pun tidak menjadikannya penulis penemuan tersebut. Desain bom yang dijelaskan di atas telah dikembangkan selama lebih dari satu setengah tahun pada saat itu. Tentu saja, karena semua pekerjaan dilakukan dengan sangat rahasia, dia tidak dapat mengetahuinya. Selain itu, perancangan sebuah bom tidak hanya sekedar tata letak bahan peledak, tetapi juga melibatkan banyak perhitungan dan kehalusan desain. Penulis proposal tidak dapat memenuhinya.
Harus dikatakan bahwa ketidaktahuan sepenuhnya tentang prinsip-prinsip fisik bom masa depan merupakan karakteristik orang-orang yang jauh lebih kompeten. Bertahun-tahun kemudian, Lavrentyev mengingat sebuah episode yang terjadi padanya beberapa saat kemudian, di masa mahasiswanya. Wakil Rektor Universitas Negeri Moskow, yang mengajar fisika kepada para mahasiswanya, entah kenapa memutuskan untuk berbicara tentang bom hidrogen, yang menurutnya merupakan sistem untuk menyiram wilayah musuh dengan hidrogen cair. Dan apa? Membekukan musuh adalah hal yang baik untuk dilakukan. Siswa Lavrentyev, yang mendengarkannya, yang tahu lebih banyak tentang bom itu, tanpa sadar melontarkan penilaian yang tidak memihak atas apa yang dia dengar, tetapi tidak ada yang menanggapi komentar pedas dari tetangga yang mendengarnya. Jangan beritahu dia semua detail yang dia tahu.
Apa yang telah dikatakan rupanya menjelaskan mengapa proyek “bom Lavrentiev” dilupakan segera setelah proyek itu ditulis. Penulis menunjukkan kemampuan luar biasa, tapi itu saja. Proyek reaktor termonuklir bernasib berbeda.
Desain reaktor masa depan pada tahun 1950 tampaknya cukup sederhana bagi pembuatnya. Dua elektroda konsentris (satu di dalam yang lain) akan ditempatkan di ruang kerja. Bagian dalam dibuat dalam bentuk jaring, geometrinya dihitung sedemikian rupa untuk meminimalkan kontak dengan plasma. Tegangan konstan sekitar 0,5–1 megavolt diterapkan pada elektroda, dengan elektroda bagian dalam (kisi) menjadi kutub negatif dan elektroda luar menjadi kutub positif. Reaksi itu sendiri terjadi di tengah instalasi dan ion bermuatan positif (terutama produk reaksi) terbang keluar melalui grid, bergerak lebih jauh, mengatasi hambatan Medan listrik, yang pada akhirnya membuat sebagian besar dari mereka mundur. Energi yang mereka keluarkan untuk mengatasi medan tersebut adalah keuntungan kami, yang relatif mudah untuk “dihilangkan” dari instalasi.
Reaksi litium dengan hidrogen sekali lagi diusulkan sebagai proses utama, yang sekali lagi tidak sesuai karena alasan yang sama, namun hal ini tidak perlu diperhatikan. Oleg Lavrentyev adalah orang pertama yang mengemukakan ide mengisolasi plasma menggunakan beberapa bidang. Bahkan fakta bahwa dalam usulannya peran ini, secara umum, bersifat sekunder - fungsi utama medan listrik adalah untuk memperoleh energi partikel yang keluar dari zona reaksi - tidak mengubah arti fakta ini.
Seperti yang kemudian berulang kali dinyatakan oleh Andrei Dmitrievich Sakharov, surat dari seorang sersan dari Sakhalinlah yang pertama kali memberinya ide untuk menggunakan medan untuk menampung plasma dalam reaktor termonuklir. Benar, Sakharov dan rekan-rekannya lebih suka menggunakan medan lain - medan magnet. Sementara itu, ia menulis dalam ulasannya bahwa desain yang diusulkan kemungkinan besar tidak realistis, karena ketidakmungkinan membuat elektroda mesh yang tahan terhadap pekerjaan dalam kondisi seperti itu. Namun penulis tetap perlu diberi dorongan atas keberanian ilmiahnya.
Segera setelah mengirimkan proposal, Oleg Lavrentyev dibebastugaskan dari tentara, pergi ke Moskow dan menjadi mahasiswa tahun pertama di departemen fisika Universitas Negeri Moskow. Sumber yang tersedia mengatakan (dalam kata-katanya) bahwa dia melakukan ini sepenuhnya secara mandiri, tanpa perlindungan pihak berwenang mana pun.
Namun “pihak berwenang” memantau nasibnya. Pada bulan September, Lavrentyev bertemu dengan I.D.Serbin, seorang pejabat Komite Sentral Partai Komunis Seluruh Serikat (Bolshevik) dan penerima surat-suratnya dari Sakhalin. Atas instruksinya, dia menjelaskan visinya tentang masalah tersebut lagi, secara lebih rinci.
Pada awal tahun berikutnya, 1951, mahasiswa baru Lavrentyev dipanggil ke Menteri Instrumentasi Pengukuran Uni Soviet Makhnev, di mana ia bertemu dengan menteri itu sendiri dan pengulasnya A.D. Sakharov. Perlu dicatat bahwa departemen yang dipimpin oleh Makhnev memiliki sikap yang agak abstrak terhadap alat ukur; tujuan sebenarnya adalah untuk mendukung program nuklir Uni Soviet. Makhnev sendiri adalah sekretaris Panitia Khusus, yang ketuanya adalah L.P. Beria yang sangat berkuasa saat itu. Siswa kami bertemu dengannya beberapa hari kemudian. Sakharov kembali hadir pada pertemuan tersebut, namun hampir tidak ada yang bisa dikatakan tentang perannya di dalamnya.
Menurut memoar O.A.Lavrentiev, dia sedang bersiap untuk memberi tahu pejabat tinggi itu tentang bom dan reaktornya, tetapi Beria tampaknya tidak tertarik dengan hal ini. Percakapan itu tentang tamu itu sendiri, prestasinya, rencana dan kerabatnya. “Itu adalah sebuah pertunjukan,” Oleg Alexandrovich menyimpulkan. - Dia ingin, seperti yang saya pahami, melihat saya dan, mungkin, pada Sakharov, orang seperti apa kami ini. Tampaknya pendapatnya positif.”
Hasil dari “pengawasan” ini adalah indulgensi yang tidak biasa bagi mahasiswa baru Soviet. Oleg Lavrentiev diberi beasiswa pribadi, ruang terpisah (walaupun kecil - 14 meter persegi), dan dua guru pribadi di bidang fisika dan matematika. Dia dibebaskan dari biaya sekolah. Akhirnya, pengiriman lektur yang diperlukan diselenggarakan.
Segera mereka bertemu dengan para pemimpin teknis program atom Soviet B.L. Vannikov, N.I. Pavlov dan I.V. Kurchatov. Sersan kemarin, yang selama bertahun-tahun bertugas belum pernah melihat satu pun jenderal bahkan dari jauh, kini berbicara setara dengan dua jenderal sekaligus: Vannikov dan Pavlov. Benar, sebagian besar pertanyaan itu diajukan oleh Kurchatov.
Tampaknya sangat mungkin bahwa usulan Lavrentyev setelah perkenalannya dengan Beria dianggap terlalu penting. Arsip Presiden Federasi Rusia berisi proposal yang ditujukan kepada Beria dan ditandatangani oleh tiga lawan bicara di atas untuk membentuk “kelompok teoretis kecil” untuk mengevaluasi ide-ide O. Lavrentiev. Apakah grup seperti itu dibuat dan, jika demikian, apa hasilnya, kini tidak diketahui.
Masuk ke Institut Kurchatov. Fotografi kontemporer. / © Wikimedia
Pada bulan Mei, pahlawan kita mendapat izin ke LIPAN - Laboratorium alat pengukur Academy of Sciences, sekarang dinamai Institut. Kurchatova. Nama yang aneh pada saat itu juga merupakan penghormatan terhadap kerahasiaan umum. Oleg ditunjuk sebagai pekerja magang di departemen peralatan kelistrikan dengan tugas membiasakan diri dengan pekerjaan yang sedang berlangsung di MTR (reaktor termonuklir magnetik). Sedangkan di universitas, tamu istimewa tersebut didampingi oleh pemandu pribadi, “spesialis pelepasan gas, Kawan. Andrianov,” demikian isi memo yang ditujukan kepada Beria.
Kerjasama dengan LIPAN pun sudah cukup tegang. Di sana mereka merancang instalasi dengan pengurungan plasma oleh medan magnet, yang kemudian menjadi tokamak, dan Lavrentyev ingin mengerjakan versi modifikasi dari perangkap elektromagnetik, yang kembali ke pemikiran Sakhalinnya. Pada akhir tahun 1951, pembahasan rinci proyeknya berlangsung di LIPAN. Para penentang tidak menemukan kesalahan di dalamnya dan secara umum mengakui pekerjaan tersebut benar, namun menolak untuk melaksanakannya, memutuskan untuk “mengkonsentrasikan kekuatan pada arah utama.” Pada tahun 1952, Lavrentiev menyiapkan proyek baru dengan parameter plasma yang disempurnakan.
Perlu dicatat bahwa Lavrentiev pada saat itu menganggap usulan reaktornya juga terlambat, dan rekan-rekannya dari LIPAN sedang mengembangkan keseluruhannya. ide sendiri, yang muncul di benak mereka secara mandiri dan sebelumnya. Belakangan dia mengetahui bahwa rekan-rekannya sendiri mempunyai pendapat berbeda.
Dermawan Anda telah meninggal
Pada tanggal 26 Juni 1953, Beria ditangkap dan segera dieksekusi. Sekarang orang hanya bisa menebak apakah dia punya rencana khusus mengenai Oleg Lavrentyev, namun hilangnya pelindung berpengaruh tersebut berdampak sangat signifikan pada nasibnya.
Di universitas, mereka tidak hanya berhenti memberi saya peningkatan beasiswa, namun juga “membalikkan” biaya kuliah saya selama setahun terakhir, yang pada dasarnya membuat saya tidak memiliki mata pencaharian, kata Oleg Aleksandrovich beberapa tahun kemudian. “Saya pergi menemui dekan baru dan, dalam kebingungan total, mendengar: “Dermawan Anda telah meninggal. Apa yang kamu inginkan? Pada saat yang sama, penerimaan saya di LIPAN dicabut, dan saya kehilangan izin tetap untuk masuk ke laboratorium, di mana menurut perjanjian sebelumnya, saya seharusnya menjalani praktik pra-kelulusan dan selanjutnya bekerja. Jika beasiswa itu kemudian diterima kembali, maka saya tidak pernah diterima di institut tersebut.
Setelah lulus kuliah, Lavrentyev tidak pernah dipekerjakan untuk bekerja di LIPAN, satu-satunya tempat di Uni Soviet di mana fusi termonuklir dipelajari pada saat itu. Sekarang tidak mungkin, dan bahkan tidak ada gunanya, untuk mencoba memahami apakah reputasi "orang Beria", beberapa kesulitan pribadi, atau hal lain yang harus disalahkan atas hal ini.
Pahlawan kita pergi ke Kharkov, tempat departemen penelitian plasma didirikan di KIPT. Di sana dia fokus pada topik favoritnya - perangkap plasma elektromagnetik. Pada tahun 1958, instalasi C1 diluncurkan, yang akhirnya menunjukkan kelayakan ide tersebut. Dekade berikutnya ditandai dengan pembangunan beberapa instalasi lagi, setelah itu gagasan Lavrentiev mulai dianggap serius di dunia ilmiah.
Institut Fisika dan Teknologi Kharkov, foto modern
Pada tahun tujuh puluhan, direncanakan untuk membangun dan meluncurkan instalasi besar Jupiter, yang pada akhirnya akan menjadi pesaing penuh tokamak dan stellarator, yang dibangun berdasarkan prinsip yang berbeda. Sayangnya, ketika produk baru sedang dirancang, situasi di sekitarnya berubah. Untuk menghemat uang, pemasangannya dikurangi setengahnya. Diperlukan desain ulang desain dan perhitungan. Pada saat selesai, peralatan harus dikurangi sepertiganya - dan, tentu saja, semuanya harus dihitung ulang lagi. Sampel yang akhirnya diluncurkan cukup fungsional, tetapi, tentu saja, skalanya masih jauh dari sempurna.
Oleg Aleksandrovich Lavrentiev terus aktif hingga akhir hayatnya (meninggal dunia pada tahun 2011). pekerjaan penelitian, banyak menerbitkan dan, secara umum, cukup sukses sebagai ilmuwan. Namun ide utama hidupnya masih belum teruji.
Siapapun yang menemukan bom atom bahkan tidak dapat membayangkan akibat tragis apa yang dapat ditimbulkan oleh penemuan ajaib abad ke-20 ini. Butuh perjalanan yang sangat panjang sebelum penduduk kota Hiroshima dan Nagasaki di Jepang bisa merasakan senjata super ini.
Sebuah permulaan
Pada bulan April 1903, teman-teman fisikawan Prancis terkenal Paul Langevin berkumpul di Taman Paris. Alasannya adalah pembelaan disertasi ilmuwan muda dan berbakat Marie Curie. Di antara tamu-tamu terhormat adalah fisikawan Inggris terkenal Sir Ernest Rutherford. Di tengah kemeriahan, lampu dimatikan. Marie Curie mengumumkan kepada semua orang bahwa akan ada kejutan.Dengan tatapan serius, Pierre Curie membawa sebuah tabung kecil berisi garam radium, yang bersinar dengan lampu hijau, menimbulkan kegembiraan luar biasa di antara mereka yang hadir. Selanjutnya, para tamu dengan hangat mendiskusikan masa depan fenomena ini. Semua orang sepakat bahwa radium akan memecahkan masalah kekurangan energi yang akut. Hal ini menginspirasi semua orang untuk penelitian baru dan prospek lebih lanjut.
Jika mereka diberitahu bahwa pekerjaan laboratorium dengan unsur radioaktif akan meletakkan dasar bagi senjata mengerikan abad ke-20, tidak diketahui apa reaksi mereka. Saat itulah kisah bom atom dimulai, menewaskan ratusan ribu warga sipil Jepang.
Bermain di depan
Pada tanggal 17 Desember 1938, ilmuwan Jerman Otto Gann memperoleh bukti tak terbantahkan tentang peluruhan uranium menjadi partikel unsur yang lebih kecil. Intinya, dia berhasil membelah atom. Dalam dunia ilmiah, hal ini dianggap sebagai tonggak baru dalam sejarah umat manusia. Otto Gann tidak sependapat dengan pandangan politik Third Reich.Oleh karena itu, pada tahun yang sama, 1938, ilmuwan tersebut terpaksa pindah ke Stockholm, di mana ia bersama Friedrich Strassmann melanjutkan penelitian ilmiahnya. Khawatir Nazi Jerman akan menjadi orang pertama yang menerima senjata mengerikan, dia menulis surat kepada Presiden Amerika untuk memperingatkan hal ini.
Berita tentang kemungkinan kemajuan ini sangat mengkhawatirkan pemerintah AS. Amerika mulai bertindak cepat dan tegas.
Siapa yang menciptakan bom atom?Proyek Amerika
Bahkan sebelum pecahnya Perang Dunia II, sekelompok ilmuwan Amerika, yang banyak di antaranya adalah pengungsi rezim Nazi di Eropa, ditugaskan untuk mengembangkan senjata nuklir. Penelitian awal, perlu dicatat, dilakukan di Nazi Jerman. Pada tahun 1940, pemerintah Amerika Serikat mulai mendanai programnya sendiri untuk mengembangkan senjata atom. Jumlah yang luar biasa sebesar dua setengah miliar dolar dialokasikan untuk melaksanakan proyek ini.Fisikawan terkemuka abad ke-20 diundang untuk melaksanakan proyek rahasia ini, di antaranya terdapat lebih dari sepuluh peraih Nobel. Totalnya ada sekitar 130 ribu pegawai yang terlibat, di antaranya tidak hanya personel militer, tapi juga warga sipil. Tim pengembangan dipimpin oleh Kolonel Leslie Richard Groves, dan Robert Oppenheimer menjadi direktur ilmiah. Dialah orang yang menemukan bom atom.
Sebuah gedung teknik rahasia khusus dibangun di kawasan Manhattan, yang kita kenal dengan kode nama “Proyek Manhattan”. Selama beberapa tahun berikutnya, para ilmuwan dari proyek rahasia tersebut mengerjakan masalah fisi nuklir uranium dan plutonium.
Atom yang tidak damai dari Igor Kurchatov
Saat ini, setiap anak sekolah akan mampu menjawab pertanyaan siapa penemu bom atom di Uni Soviet. Dan kemudian, di awal tahun 30-an abad yang lalu, tidak ada yang mengetahui hal ini.Pada tahun 1932, Akademisi Igor Vasilyevich Kurchatov adalah salah satu orang pertama di dunia yang mulai mempelajari inti atom. Mengumpulkan orang-orang yang berpikiran sama di sekitarnya, Igor Vasilyevich menciptakan siklotron pertama di Eropa pada tahun 1937. Pada tahun yang sama, ia dan rekan-rekannya menciptakan inti buatan pertama.
Pada tahun 1939, I.V.Kurchatov mulai mempelajari arah baru - fisika nuklir. Setelah beberapa keberhasilan laboratorium dalam mempelajari fenomena ini, ilmuwan tersebut menerima sebuah pusat penelitian rahasia, yang diberi nama “Laboratorium No. 2”. Saat ini objek rahasia ini disebut "Arzamas-16".
Sasaran pusat ini adalah penelitian serius dan pembuatan senjata nuklir. Sekarang menjadi jelas siapa yang menciptakan bom atom di Uni Soviet. Timnya saat itu hanya terdiri dari sepuluh orang.
Akan ada bom atom
Pada akhir tahun 1945, Igor Vasilyevich Kurchatov berhasil membentuk tim ilmuwan serius yang berjumlah lebih dari seratus orang. Pemikir terbaik dari berbagai spesialisasi ilmiah datang ke laboratorium dari seluruh negeri untuk membuat senjata atom. Setelah Amerika menjatuhkan bom atom di Hiroshima, para ilmuwan Soviet menyadari bahwa hal ini dapat dilakukan Uni Soviet. "Laboratorium No. 2" menerima peningkatan tajam dalam pendanaan dan masuknya personel yang berkualifikasi dalam jumlah besar dari pimpinan negara. Lavrenty Pavlovich Beria ditunjuk untuk bertanggung jawab atas proyek penting tersebut. Upaya besar para ilmuwan Soviet telah membuahkan hasil.Situs uji semipalatinsk
Bom atom di Uni Soviet pertama kali diuji di lokasi uji coba di Semipalatinsk (Kazakhstan). Pada tanggal 29 Agustus 1949, perangkat nuklir dengan kekuatan 22 kiloton mengguncang tanah Kazakh. Fisikawan peraih Nobel Otto Hanz berkata: “Ini adalah kabar baik. Jika Rusia memiliki senjata atom, maka tidak akan ada perang.” Bom atom di Uni Soviet inilah, yang dienkripsi sebagai produk No. 501, atau RDS-1, yang menghilangkan monopoli AS atas senjata nuklir.Bom atom. Tahun 1945
Pada pagi hari tanggal 16 Juli, Proyek Manhattan melakukan uji coba pertama yang berhasil terhadap perangkat atom - bom plutonium - di lokasi uji Alamogordo di New Mexico, AS.Uang yang diinvestasikan dalam proyek ini dibelanjakan dengan baik. Ledakan atom pertama dalam sejarah manusia terjadi pada pukul 5:30 pagi.
“Kita telah melakukan pekerjaan iblis,” kata Robert Oppenheimer, penemu bom atom di Amerika Serikat dan kemudian disebut sebagai “bapak bom atom”.
Jepang tidak akan menyerah
Pada saat pengujian bom atom yang terakhir dan berhasil pasukan Soviet dan Sekutu akhirnya mengalahkan Nazi Jerman. Namun, ada satu negara yang berjanji akan berjuang sampai akhir untuk mendapatkan dominasi di Samudera Pasifik. Sejak pertengahan April hingga pertengahan Juli 1945, tentara Jepang berulang kali melakukan serangan udara terhadap pasukan sekutu sehingga menimbulkan kerugian besar bagi tentara AS. Pada akhir Juli 1945, pemerintah militeristik Jepang menolak permintaan penyerahan Sekutu berdasarkan Deklarasi Potsdam. Secara khusus dinyatakan bahwa jika terjadi ketidaktaatan, tentara Jepang akan menghadapi kehancuran yang cepat dan total.Presiden setuju
Pemerintah Amerika menepati janjinya dan memulai pemboman yang ditargetkan terhadap posisi militer Jepang. Serangan udara tidak membuahkan hasil yang diinginkan, dan Presiden AS Harry Truman memutuskan untuk menyerang wilayah Jepang dengan pasukan Amerika. Namun, komando militer menghalangi presidennya untuk mengambil keputusan tersebut, dengan alasan fakta bahwa invasi Amerika akan menimbulkan banyak korban.Atas saran Henry Lewis Stimson dan Dwight David Eisenhower, diputuskan untuk menggunakan cara yang lebih efektif untuk mengakhiri perang. Seorang pendukung besar bom atom, Menteri Kepresidenan AS James Francis Byrnes, percaya bahwa pemboman wilayah Jepang pada akhirnya akan mengakhiri perang dan menempatkan Amerika Serikat pada posisi dominan, yang akan berdampak positif pada masa depan. dunia pasca perang. Oleh karena itu, Presiden AS Harry Truman yakin bahwa ini adalah satu-satunya pilihan yang tepat.
Bom atom. Hiroshima
Kota kecil Hiroshima di Jepang dengan populasi lebih dari 350 ribu orang, terletak lima ratus mil dari ibu kota Jepang, Tokyo, dipilih sebagai target pertama. Setelah pembom B-29 Enola Gay yang dimodifikasi tiba di pangkalan angkatan laut AS di Pulau Tinian, sebuah bom atom dipasang di dalam pesawat. Hiroshima akan mengalami dampak 9 ribu pon uranium-235.Senjata yang belum pernah dilihat sebelumnya ini ditujukan untuk warga sipil di kota kecil di Jepang. Komandan pembom tersebut adalah Kolonel Paul Warfield Tibbetts Jr. Bom atom AS diberi nama sinis “Baby”. Pada pagi hari tanggal 6 Agustus 1945, sekitar pukul 08:15, kapal “Kecil” Amerika dijatuhkan di Hiroshima, Jepang. Sekitar 15 ribu ton TNT menghancurkan seluruh kehidupan dalam radius lima mil persegi. Seratus empat puluh ribu penduduk kota tewas dalam hitungan detik. Orang Jepang yang masih hidup meninggal dengan kematian yang menyakitkan karena penyakit radiasi.
Mereka dihancurkan oleh "Baby" atom Amerika. Namun, kehancuran Hiroshima tidak menyebabkan Jepang langsung menyerah, seperti yang diharapkan semua orang. Kemudian diputuskan untuk melakukan pengeboman lagi di wilayah Jepang.
Nagasaki. Langit terbakar
Bom atom Amerika "Fat Man" dipasang di pesawat B-29 pada tanggal 9 Agustus 1945, masih di sana, di pangkalan angkatan laut AS di Tinian. Kali ini komandan pesawatnya adalah Mayor Charles Sweeney. Awalnya sasaran strategisnya adalah kota Kokura.Namun cuaca Mereka tidak mengizinkan kami melaksanakan rencana kami, awan besar menghalangi kami. Charles Sweeney melaju ke babak kedua. Pada pukul 11:02, “Fat Man” nuklir Amerika melanda Nagasaki. Itu adalah serangan udara destruktif yang lebih kuat, beberapa kali lebih kuat daripada pemboman di Hiroshima. Nagasaki menguji senjata atom dengan berat sekitar 10 ribu pon dan 22 kiloton TNT.
Lokasi geografis kota di Jepang mengurangi dampak yang diharapkan. Soalnya kota ini terletak di lembah sempit di antara pegunungan. Oleh karena itu, penghancuran 2,6 mil persegi tidak mengungkapkan potensi penuh senjata Amerika. Uji coba bom atom Nagasaki dianggap sebagai Proyek Manhattan yang gagal.
Jepang menyerah
Pada siang hari tanggal 15 Agustus 1945, Kaisar Hirohito mengumumkan penyerahan negaranya melalui pidato radio kepada rakyat Jepang. Berita ini dengan cepat menyebar ke seluruh dunia. Perayaan dimulai di Amerika Serikat untuk menandai kemenangan atas Jepang. Orang-orang bersukacita.Pada tanggal 2 September 1945, perjanjian resmi untuk mengakhiri perang ditandatangani di atas kapal perang Amerika Missouri yang berlabuh di Teluk Tokyo. Maka berakhirlah perang paling brutal dan berdarah dalam sejarah umat manusia.
Selama enam tahun yang panjang, komunitas dunia telah bergerak menuju tanggal penting ini - sejak 1 September 1939, ketika tembakan pertama Nazi Jerman ditembakkan di Polandia.
Atom yang damai
Secara total, 124 ledakan nuklir dilakukan di Uni Soviet. Yang menjadi ciri khasnya, semua itu dilakukan untuk kepentingan perekonomian nasional. Hanya tiga di antaranya merupakan kecelakaan yang mengakibatkan kebocoran unsur radioaktif.Program penggunaan atom damai hanya dilaksanakan di dua negara - Amerika Serikat dan Uni Soviet. Nuklir energi damai mengetahui contoh bencana global, ketika pada tanggal 26 April 1986 di unit tenaga keempat Pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl reaktornya meledak.