ระเบิดนิวเคลียร์ทำมาจากอะไร? ระเบิดนิวเคลียร์เป็นอาวุธที่มีไว้ป้องกันอยู่แล้ว

หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 สิ้นสุดลง ประเทศในแนวร่วมต่อต้านฮิตเลอร์พยายามนำหน้ากันอย่างรวดเร็วในการพัฒนาระเบิดนิวเคลียร์ที่ทรงพลังกว่า

การทดสอบครั้งแรกซึ่งดำเนินการโดยชาวอเมริกันกับวัตถุจริงในญี่ปุ่น ทำให้สถานการณ์ระหว่างสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริการ้อนระอุจนถึงขีดสุด การระเบิดอันทรงพลังที่ดังสนั่นในเมืองของญี่ปุ่นและทำลายทุกชีวิตในเมืองนั้นทำให้สตาลินละทิ้งการอ้างสิทธิ์มากมายในเวทีโลก นักฟิสิกส์โซเวียตส่วนใหญ่ถูก "โยน" อย่างเร่งด่วนไปยังการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

อาวุธนิวเคลียร์ปรากฏขึ้นเมื่อใดและอย่างไร

พ.ศ. 2439 ถือเป็นปีเกิดของระเบิดปรมาณู ตอนนั้นเองที่ A. Becquerel นักเคมีชาวฝรั่งเศสค้นพบว่ายูเรเนียมเป็นสารกัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยาลูกโซ่ของยูเรเนียมก่อตัวเป็นพลังงานที่ทรงพลังซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการระเบิดที่น่ากลัว ไม่น่าเป็นไปได้ที่ Becquerel จะจินตนาการว่าการค้นพบของเขาจะนำไปสู่การสร้างอาวุธนิวเคลียร์ซึ่งเป็นอาวุธที่น่ากลัวที่สุดในโลก

ปลายศตวรรษที่ 19 - ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของการประดิษฐ์อาวุธนิวเคลียร์ ในช่วงเวลานี้เองที่นักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่างๆ ทั่วโลกสามารถค้นพบกฎ รังสี และองค์ประกอบต่อไปนี้:

• รังสีอัลฟ่า แกมมา และเบตา;
• มีการค้นพบไอโซโทปขององค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากที่มีคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสี
• มีการค้นพบกฎของการสลายกัมมันตภาพรังสีซึ่งกำหนดเวลาและการพึ่งพาเชิงปริมาณของความเข้มของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของกัมมันตภาพรังสีในตัวอย่างทดสอบ
• กำเนิดไอโซเมตริกนิวเคลียร์

ในช่วงทศวรรษที่ 1930 เป็นครั้งแรกที่พวกเขาสามารถแยกนิวเคลียสอะตอมของยูเรเนียมได้โดยการดูดซับนิวตรอน ในขณะเดียวกันก็มีการค้นพบโพซิตรอนและเซลล์ประสาท ทั้งหมดนี้เป็นแรงผลักดันอันทรงพลังในการพัฒนาอาวุธที่ใช้พลังงานปรมาณู ในปี 1939 การออกแบบระเบิดปรมาณูลูกแรกของโลกได้รับการจดสิทธิบัตร สิ่งนี้ทำโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Frederic Joliot-Curie

จากการวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมในด้านนี้ทำให้เกิดระเบิดนิวเคลียร์ พลังและขอบเขตของการทำลายล้างของระเบิดปรมาณูสมัยใหม่นั้นยอดเยี่ยมมากจนประเทศที่มีศักยภาพทางนิวเคลียร์แทบไม่จำเป็นต้องมีกองทัพที่ทรงพลัง เนื่องจากระเบิดปรมาณูลูกเดียวสามารถทำลายทั้งรัฐได้

ระเบิดปรมาณูทำงานอย่างไร

ระเบิดปรมาณูประกอบด้วยธาตุต่างๆ มากมาย ซึ่งหลักๆ ได้แก่

• ระเบิดปรมาณู;
• ระบบอัตโนมัติที่ควบคุมกระบวนการระเบิด
• ประจุนิวเคลียร์หรือหัวรบ

ระบบอัตโนมัติตั้งอยู่ในร่างกายของระเบิดปรมาณูพร้อมกับประจุนิวเคลียร์ การออกแบบตัวถังต้องมีความน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะปกป้องหัวรบจากปัจจัยภายนอกและอิทธิพลต่างๆ ตัวอย่างเช่น อิทธิพลทางกล ความร้อน หรืออื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดของพลังอันยิ่งใหญ่โดยไม่ได้วางแผน ซึ่งสามารถทำลายล้างทุกสิ่งรอบตัวได้

งานของระบบอัตโนมัติรวมถึงการควบคุมการระเบิดอย่างสมบูรณ์ในเวลาที่เหมาะสม ดังนั้นระบบจึงประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้:

• อุปกรณ์ที่รับผิดชอบการระเบิดฉุกเฉิน
• แหล่งจ่ายไฟของระบบอัตโนมัติ
• ระบบเซ็นเซอร์บ่อนทำลาย;
• อุปกรณ์ง้าง;
• อุปกรณ์ความปลอดภัย.

เมื่อทำการทดสอบครั้งแรก ระเบิดนิวเคลียร์ถูกส่งโดยเครื่องบินที่มีเวลาออกจากพื้นที่ประสบภัย ระเบิดปรมาณูสมัยใหม่นั้นทรงพลังมากจนสามารถส่งได้โดยใช้จรวดร่อน ขีปนาวุธ หรือแม้แต่ขีปนาวุธต่อต้านอากาศยาน

ระเบิดปรมาณูใช้ระบบการระเบิดหลายแบบ สิ่งที่ง่ายที่สุดคืออุปกรณ์ทั่วไปที่เปิดใช้งานเมื่อกระสุนปืนกระทบเป้าหมาย

ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของระเบิดนิวเคลียร์และขีปนาวุธคือการแบ่งออกเป็นคาลิเบอร์ซึ่งมีสามประเภท:

• ขนาดเล็กพลังของระเบิดปรมาณูของลำกล้องนี้เทียบเท่ากับทีเอ็นทีหลายพันตัน
• ปานกลาง (พลังการระเบิด - TNT หลายหมื่นตัน);
• ใหญ่ พลังการชาร์จซึ่งวัดเป็นล้านตันของทีเอ็นที

เป็นที่น่าสนใจว่าบ่อยครั้งที่พลังของระเบิดนิวเคลียร์ทั้งหมดถูกวัดอย่างแม่นยำเทียบเท่ากับทีเอ็นที เนื่องจากไม่มีมาตราส่วนสำหรับวัดพลังของการระเบิดของอาวุธปรมาณู

อัลกอริทึมสำหรับการทำงานของระเบิดนิวเคลียร์

ระเบิดปรมาณูใด ๆ ทำงานบนหลักการของการใช้พลังงานนิวเคลียร์ซึ่งถูกปล่อยออกมาในระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์ ขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับการแยกตัวของนิวเคลียสหนักหรือการสังเคราะห์ของปอด เนื่องจากปฏิกิริยานี้ปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากและในเวลาที่สั้นที่สุด รัศมีการทำลายล้างของระเบิดนิวเคลียร์จึงน่าประทับใจมาก ด้วยคุณลักษณะนี้ อาวุธนิวเคลียร์จึงถูกจัดประเภทเป็นอาวุธที่มีอานุภาพทำลายล้างสูง

มีสองประเด็นหลักในกระบวนการที่เริ่มต้นด้วยการระเบิดปรมาณู:

• นี่คือจุดศูนย์กลางของการระเบิดซึ่งเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์
• จุดศูนย์กลางของการระเบิด ซึ่งอยู่บริเวณจุดที่ระเบิด

พลังงานนิวเคลียร์ที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดของระเบิดปรมาณูนั้นรุนแรงมากจนทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวบนโลก ในเวลาเดียวกันแรงกระแทกเหล่านี้นำมาซึ่งการทำลายล้างโดยตรงในระยะหลายร้อยเมตรเท่านั้น (แม้ว่าจะได้รับแรงระเบิดจากตัวระเบิดเอง

ปัจจัยความเสียหายในการระเบิดนิวเคลียร์

การระเบิดของระเบิดนิวเคลียร์ไม่เพียงนำมาซึ่งการทำลายล้างที่น่ากลัวในทันทีเท่านั้น ผลที่ตามมาของการระเบิดนี้ไม่เพียงแต่จะสัมผัสได้ถึงผู้คนที่ตกลงไปในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลูก ๆ ของพวกเขาที่เกิดหลังการระเบิดของปรมาณูด้วย ประเภทของการทำลายด้วยอาวุธปรมาณูแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

• รังสีแสงที่เกิดขึ้นโดยตรงระหว่างการระเบิด
• คลื่นกระแทกแพร่กระจายโดยระเบิดทันทีหลังจากการระเบิด
• แรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้า
• รังสีทะลุทะลวง
• การปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีที่สามารถคงอยู่ได้นานหลายทศวรรษ

แม้ว่าเมื่อมองแวบแรก แสงวาบจะก่อให้เกิดภัยคุกคามน้อยที่สุด แต่ที่จริงแล้ว มันเกิดขึ้นจากการปลดปล่อยพลังงานความร้อนและพลังงานแสงจำนวนมาก พลังและความแข็งแกร่งของมันเกินกว่าพลังของแสงอาทิตย์ดังนั้นการพ่ายแพ้ของแสงและความร้อนอาจถึงแก่ชีวิตได้ในระยะทางหลายกิโลเมตร

รังสีที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดก็เป็นอันตรายเช่นกัน แม้ว่ามันจะอยู่ได้ไม่นาน แต่มันก็สามารถทำให้ทุกอย่างรอบตัวแพร่เชื้อได้ เนื่องจากความสามารถในการทะลุทะลวงของมันนั้นสูงอย่างไม่น่าเชื่อ

คลื่นกระแทกในการระเบิดปรมาณูทำหน้าที่เหมือนคลื่นเดียวกันกับการระเบิดทั่วไป เพียงแต่มีกำลังและรัศมีการทำลายล้างมากกว่ามาก ในเวลาไม่กี่วินาที มันสร้างความเสียหายที่แก้ไขไม่ได้ ไม่เพียงแต่กับผู้คนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์ อาคาร และธรรมชาติโดยรอบด้วย

รังสีที่ทะลุทะลวงจะกระตุ้นให้เกิดอาการป่วยจากรังสี และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์เท่านั้น การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้บวกกับพลังของการระเบิดทำให้ระเบิดปรมาณูเป็นอาวุธที่อันตรายที่สุดในโลก

การทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรกของโลก

ประเทศแรกที่พัฒนาและทดสอบอาวุธนิวเคลียร์คือสหรัฐอเมริกา รัฐบาลสหรัฐเป็นผู้จัดสรรเงินอุดหนุนเงินสดจำนวนมากสำหรับการพัฒนาอาวุธใหม่ที่มีแนวโน้ม ในตอนท้ายของปี 1941 นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนในสาขาการพัฒนาปรมาณูได้รับเชิญไปยังสหรัฐอเมริกา ซึ่งในปี 1945 ก็สามารถนำเสนอระเบิดปรมาณูต้นแบบที่เหมาะสำหรับการทดสอบได้

การทดสอบระเบิดปรมาณูครั้งแรกของโลกที่ติดตั้งอุปกรณ์ระเบิดนั้นดำเนินการในทะเลทรายในรัฐนิวเม็กซิโก ระเบิดที่เรียกว่า "Gadget" ถูกจุดชนวนเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2488 ผลการทดสอบเป็นบวก แม้ว่ากองทัพต้องการให้ทดสอบระเบิดนิวเคลียร์ในสภาพการสู้รบจริง

เมื่อเห็นว่าเหลืออีกเพียงก้าวเดียวก่อนชัยชนะในกลุ่มพันธมิตรนาซี และอาจไม่มีโอกาสเช่นนี้อีกแล้ว เพนตากอนจึงตัดสินใจเปิดฉากโจมตีด้วยอาวุธนิวเคลียร์ใส่พันธมิตรนาซีเยอรมนี-ญี่ปุ่นคนสุดท้าย นอกจากนี้ การใช้ระเบิดนิวเคลียร์ควรแก้ปัญหาหลายอย่างพร้อมกัน:

• เพื่อหลีกเลี่ยงการนองเลือดโดยไม่จำเป็นที่จะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หากกองทหารสหรัฐฯ ก้าวเข้าสู่ดินแดนจักรวรรดิญี่ปุ่น
• เพื่อทำให้ชาวญี่ปุ่นที่ไม่ยอมประนีประนอมต้องคุกเข่าในการโจมตีครั้งเดียว บังคับให้พวกเขายอมรับเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อสหรัฐอเมริกา
• แสดงให้สหภาพโซเวียต (ในฐานะคู่แข่งที่เป็นไปได้ในอนาคต) ว่ากองทัพสหรัฐฯ มีอาวุธพิเศษที่สามารถกวาดล้างเมืองใดๆ ก็ตามจากพื้นโลก
• และแน่นอน เพื่อดูว่าในทางปฏิบัติอาวุธนิวเคลียร์สามารถทำอะไรได้บ้างในสภาวะการสู้รบจริง

เมื่อวันที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2488 ระเบิดปรมาณูลูกแรกของโลกถูกทิ้งที่เมืองฮิโรชิมาของญี่ปุ่น ซึ่งใช้ในการปฏิบัติการทางทหาร ระเบิดลูกนี้มีชื่อว่า "เบบี้" เนื่องจากมีน้ำหนัก 4 ตัน การทิ้งระเบิดมีการวางแผนอย่างรัดกุม และมันตรงตำแหน่งที่วางแผนไว้ บ้านเหล่านั้นที่ไม่ถูกทำลายด้วยแรงระเบิดก็วอดวาย เพราะเตาที่ตกลงมาในบ้านทำให้เกิดไฟลุกไหม้ และทั้งเมืองก็ถูกไฟลุกท่วม

หลังจากแสงวาบ คลื่นความร้อนตามมาซึ่งเผาผลาญทุกชีวิตในรัศมี 4 กิโลเมตร และคลื่นกระแทกที่ตามมาทำลายอาคารส่วนใหญ่

ผู้ที่โดนลมแดดในรัศมี 800 เมตรถูกเผาทั้งเป็น คลื่นระเบิดฉีกผิวหนังที่ไหม้เกรียมของหลายคน สองสามนาทีต่อมา ฝนสีดำประหลาดตกลงมา ซึ่งประกอบด้วยไอน้ำและเถ้าถ่าน ผู้ที่ตกอยู่ภายใต้ฝนสีดำผิวหนังได้รับการไหม้ที่รักษาไม่หาย

ไม่กี่คนที่โชคดีพอที่จะรอดชีวิตได้ล้มป่วยด้วยโรคกัมมันตภาพรังสี ซึ่งในเวลานั้นไม่เพียงแต่ไม่มีการศึกษาเท่านั้น แต่ยังไม่ทราบแน่ชัดอีกด้วย ผู้คนเริ่มมีไข้ อาเจียน คลื่นไส้ และอ่อนแรง

ในวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2488 ระเบิดลูกที่ 2 ของอเมริกาที่เรียกว่า "Fat Man" ถูกทิ้งลงที่เมืองนางาซากิ ระเบิดลูกนี้มีพลังพอๆ กับลูกแรก และผลที่ตามมาของการระเบิดก็ทำลายล้างพอๆ กัน แม้ว่าผู้คนจะเสียชีวิตไปครึ่งหนึ่งก็ตาม

ระเบิดปรมาณู 2 ลูกที่ทิ้งในเมืองต่างๆ ของญี่ปุ่น กลายเป็นกรณีแรกและกรณีเดียวในโลกที่มีการใช้อาวุธปรมาณู มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 300,000 คนในวันแรกหลังจากการทิ้งระเบิด มีผู้เสียชีวิตจากรังสีอีกประมาณ 150,000 คน

หลังจากการทิ้งระเบิดนิวเคลียร์ในเมืองต่างๆ ของญี่ปุ่น สตาลินได้รับความตกใจอย่างแท้จริง เห็นได้ชัดว่าปัญหาการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ในโซเวียตรัสเซียเป็นปัญหาด้านความปลอดภัยสำหรับทั้งประเทศ เมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2488 คณะกรรมการพิเศษด้านพลังงานปรมาณูเริ่มทำงานซึ่ง I. Stalin สร้างขึ้นอย่างเร่งด่วน

แม้ว่าการวิจัยเกี่ยวกับฟิสิกส์นิวเคลียร์จะดำเนินการโดยกลุ่มผู้ที่ชื่นชอบในซาร์รัสเซีย แต่ก็ไม่ได้รับความสนใจในยุคโซเวียต ในปี พ.ศ. 2481 การวิจัยทั้งหมดในพื้นที่นี้หยุดลงโดยสิ้นเชิง และนักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์หลายคนถูกกดขี่ข่มเหงว่าเป็นศัตรูของประชาชน หลังจากการระเบิดของนิวเคลียร์ในญี่ปุ่น รัฐบาลโซเวียตได้เริ่มฟื้นฟูอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ในประเทศอย่างกะทันหัน

มีหลักฐานว่าการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ได้ดำเนินการในนาซีเยอรมนี และนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเป็นผู้สรุประเบิดปรมาณูอเมริกันที่ "ดิบ" ดังนั้นรัฐบาลสหรัฐฯจึงถอดผู้เชี่ยวชาญด้านนิวเคลียร์ทั้งหมดและเอกสารทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ออกจาก เยอรมนี.

โรงเรียนข่าวกรองโซเวียตซึ่งในช่วงสงครามสามารถข้ามหน่วยข่าวกรองต่างประเทศทั้งหมดได้ ย้อนกลับไปในปี 2486 ได้โอนเอกสารลับที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ไปยังสหภาพโซเวียต ในเวลาเดียวกัน ตัวแทนโซเวียตได้รับการแนะนำในศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ที่สำคัญของอเมริกาทั้งหมด

อันเป็นผลมาจากมาตรการเหล่านี้ในปี 2489 เงื่อนไขการอ้างอิงสำหรับการผลิตระเบิดนิวเคลียร์สองลูกที่ผลิตโดยโซเวียตพร้อมแล้ว:

• RDS-1 (พร้อมประจุพลูโตเนียม);
• RDS-2 (ที่มีประจุยูเรเนียมสองส่วน)

ตัวย่อ "RDS" ถูกถอดรหัสเป็น "รัสเซียทำเอง" ซึ่งเกือบจะตรงกับความเป็นจริงทั้งหมด

ข่าวที่ว่าสหภาพโซเวียตพร้อมที่จะปล่อยอาวุธนิวเคลียร์ทำให้รัฐบาลสหรัฐฯ ต้องใช้มาตรการที่รุนแรง ในปี 1949 แผน Troyan ได้รับการพัฒนาตามที่วางแผนไว้เพื่อทิ้งระเบิดปรมาณูใน 70 เมืองใหญ่ที่สุดในสหภาพโซเวียต มีเพียงความกลัวการนัดหยุดงานตอบโต้เท่านั้นที่ทำให้แผนนี้ไม่สำเร็จ

ข้อมูลที่น่าตกใจนี้มาจากเจ้าหน้าที่ข่าวกรองของสหภาพโซเวียต ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานในโหมดฉุกเฉิน ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2492 มีการทดสอบระเบิดปรมาณูลูกแรกที่ผลิตในสหภาพโซเวียต เมื่อสหรัฐอเมริกาทราบเกี่ยวกับการทดสอบเหล่านี้ แผนการโทรจันก็ถูกเลื่อนออกไปอย่างไม่มีกำหนด ยุคของการเผชิญหน้าระหว่างมหาอำนาจทั้งสองซึ่งรู้จักกันในประวัติศาสตร์ว่าสงครามเย็นได้เริ่มต้นขึ้น

ระเบิดนิวเคลียร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกที่รู้จักกันในชื่อ Tsar Bomby เป็นของสมัยสงครามเย็น นักวิทยาศาสตร์โซเวียตได้สร้างระเบิดที่ทรงพลังที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ความจุของมันคือ 60 เมกะตัน แม้ว่าจะมีการวางแผนที่จะสร้างระเบิดที่มีความจุ 100 กิโลตันก็ตาม ระเบิดนี้ได้รับการทดสอบในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2504 เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกไฟระหว่างการระเบิดคือ 10 กิโลเมตร และคลื่นระเบิดหมุนวนรอบโลกสามครั้ง การทดสอบครั้งนี้บังคับให้ประเทศส่วนใหญ่ในโลกลงนามในข้อตกลงเพื่อยุติการทดสอบนิวเคลียร์ไม่เพียง แต่ในชั้นบรรยากาศของโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในอวกาศด้วย

แม้ว่าอาวุธปรมาณูจะเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการข่มขู่ประเทศที่ก้าวร้าว ในทางกลับกัน พวกมันสามารถดับความขัดแย้งทางทหารได้ในระยะเริ่มต้น เนื่องจากทุกฝ่ายในความขัดแย้งสามารถถูกทำลายด้วยการระเบิดของปรมาณู

โลกของปรมาณูนั้นมหัศจรรย์มาก จนความเข้าใจของมันต้องการความแตกแยกอย่างรุนแรงในแนวคิดปกติเกี่ยวกับอวกาศและเวลา อะตอมมีขนาดเล็กมากจนหากขยายหยดน้ำให้มีขนาดเท่าโลก แต่ละอะตอมในหยดน้ำนั้นจะเล็กกว่าผลส้ม ในความเป็นจริง น้ำหนึ่งหยดประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนและออกซิเจน 60000000000000000000000 และถึงกระนั้นถึงแม้จะมีขนาดจิ๋ว แต่อะตอมก็มีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกับโครงสร้างของระบบสุริยะของเราในระดับหนึ่ง ในใจกลางที่เล็กจนไม่สามารถเข้าใจได้ซึ่งมีรัศมีน้อยกว่าหนึ่งในล้านล้านของเซนติเมตรนั้นเป็น "ดวงอาทิตย์" ที่ค่อนข้างใหญ่ - นิวเคลียสของอะตอม

รอบอะตอม "ดวงอาทิตย์" "ดาวเคราะห์" ขนาดเล็ก - อิเล็กตรอน - หมุนรอบตัวเอง นิวเคลียสประกอบด้วยสององค์ประกอบหลักของจักรวาล - โปรตอนและนิวตรอน (มีชื่อรวมกันว่า - นิวคลีออน) อิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า และปริมาณของประจุไฟฟ้าแต่ละอนุภาคจะเท่ากันทุกประการ แต่ประจุไฟฟ้าจะแตกต่างกันในเครื่องหมาย: โปรตอนจะมีประจุบวกเสมอ และอิเล็กตรอนจะมีประจุเป็นลบเสมอ นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า จึงมีความสามารถในการซึมผ่านได้สูงมาก

ในมาตรวัดอะตอม มวลของโปรตอนและนิวตรอนถือเป็นเอกภาพ น้ำหนักอะตอมของธาตุเคมีใดๆ จึงขึ้นอยู่กับจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียว มีมวลอะตอมเท่ากับ 1 อะตอมของฮีเลียมที่มีนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัว มีมวลอะตอมเท่ากับ 4

นิวเคลียสของอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากันเสมอ แต่จำนวนนิวตรอนอาจแตกต่างกัน อะตอมที่มีนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกันและสัมพันธ์กับชนิดของธาตุชนิดเดียวกัน เรียกว่า ไอโซโทป เพื่อแยกความแตกต่างออกจากกัน สัญลักษณ์ธาตุจะกำหนดหมายเลขเท่ากับผลรวมของอนุภาคทั้งหมดในนิวเคลียสของไอโซโทปที่กำหนด

คำถามอาจเกิดขึ้น: ทำไมนิวเคลียสของอะตอมจึงไม่แตกสลาย? ท้ายที่สุดโปรตอนที่รวมอยู่ในนั้นเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งมีประจุเท่ากันซึ่งต้องผลักกันอย่างแรง สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าภายในนิวเคลียสมีสิ่งที่เรียกว่าแรงภายในนิวเคลียร์ที่ดึงดูดอนุภาคของนิวเคลียสให้เข้าหากัน แรงเหล่านี้ชดเชยแรงผลักของโปรตอนและไม่อนุญาตให้นิวเคลียสแยกออกจากกันโดยธรรมชาติ

กองกำลังภายในนิวเคลียร์มีความแข็งแกร่งมาก แต่กระทำในระยะใกล้มากเท่านั้น ดังนั้นนิวเคลียสของธาตุหนักซึ่งประกอบด้วยนิวคลีออนหลายร้อยตัวจึงไม่เสถียร อนุภาคของนิวเคลียสมีการเคลื่อนที่คงที่ที่นี่ (ภายในปริมาตรของนิวเคลียส) และถ้าคุณเพิ่มพลังงานจำนวนหนึ่งให้กับพวกมัน พวกมันสามารถเอาชนะแรงภายในได้ - นิวเคลียสจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ปริมาณพลังงานส่วนเกินนี้เรียกว่าพลังงานกระตุ้น ในบรรดาไอโซโทปของธาตุหนัก มีไอโซโทปที่ดูเหมือนจะใกล้จะสลายตัว การ "ดัน" เพียงเล็กน้อยก็เพียงพอแล้ว ตัวอย่างเช่น การกระแทกนิวเคลียสของนิวตรอนอย่างง่าย (และไม่จำเป็นต้องเร่งด้วยความเร็วสูงด้วยซ้ำ) เพื่อให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเริ่มต้นขึ้น ไอโซโทป "ฟิสไซล์" บางส่วนเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในภายหลัง ในธรรมชาติมีไอโซโทปดังกล่าวเพียงตัวเดียวคือยูเรเนียม-235

ดาวยูเรนัสถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2326 โดย Klaproth ซึ่งแยกมันออกจากพิตช์ยูเรเนียมและตั้งชื่อตามดาวเคราะห์ยูเรนัสที่เพิ่งค้นพบ เมื่อปรากฎในภายหลัง แท้จริงแล้วไม่ใช่ยูเรเนียมเอง แต่เป็นออกไซด์ของตัวมันเอง ได้ยูเรเนียมบริสุทธิ์ซึ่งเป็นโลหะสีขาวเงิน
เฉพาะในปี 1842 Peligot ธาตุใหม่นี้ไม่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นใดๆ และไม่ดึงดูดความสนใจจนกระทั่งปี 1896 เมื่อ Becquerel ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีของเกลือยูเรเนียม หลังจากนั้น ยูเรเนียมกลายเป็นเป้าหมายของการวิจัยและการทดลองทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็ยังไม่มีการใช้งานจริง

เมื่อในสามแรกของศตวรรษที่ 20 โครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอมเริ่มชัดเจนสำหรับนักฟิสิกส์มากขึ้นหรือน้อยลง ก่อนอื่นพวกเขาพยายามที่จะเติมเต็มความฝันอันเก่าแก่ของนักเล่นแร่แปรธาตุ - พวกเขาพยายามเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีหนึ่งให้เป็นอีกองค์ประกอบหนึ่ง ในปี 1934 นักวิจัยชาวฝรั่งเศสซึ่งเป็นคู่สมรสของ Frederic และ Irene Joliot-Curie ได้รายงานต่อ French Academy of Sciences เกี่ยวกับการทดลองดังต่อไปนี้ เมื่อแผ่นอะลูมิเนียมถูกระดมยิงด้วยอนุภาคแอลฟา (นิวเคลียสของอะตอมของฮีเลียม) อะตอมของอะลูมิเนียมจะกลายเป็นอะตอมของฟอสฟอรัส แต่ไม่ธรรมดา แต่มีกัมมันตภาพรังสีซึ่งในที่สุดก็ผ่านเข้าไปในไอโซโทปที่เสถียรของซิลิคอน ดังนั้น อะตอมของอะลูมิเนียมที่เพิ่มโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนสองตัว จึงกลายเป็นอะตอมของซิลิคอนที่หนักกว่า

ประสบการณ์นี้นำไปสู่แนวคิดที่ว่าหากนิวเคลียสของธาตุที่หนักที่สุดในธรรมชาติ - ยูเรเนียมถูก "หุ้ม" ด้วยนิวตรอน ก็จะสามารถรับธาตุที่ไม่มีอยู่ในสภาวะธรรมชาติได้ ในปี พ.ศ. 2481 นักเคมีชาวเยอรมัน Otto Hahn และ Fritz Strassmann ได้กล่าวถึงประสบการณ์ทั่วไปของคู่สมรส Joliot-Curie โดยการใช้ยูเรเนียมแทนอลูมิเนียม ผลการทดลองไม่เป็นไปตามที่คาดไว้ - แทนที่จะเป็นธาตุหนักยิ่งยวดใหม่ที่มีจำนวนมวลมากกว่ายูเรเนียม ฮาห์นและชตราสมันน์ได้รับธาตุเบาจากส่วนกลางของระบบธาตุ: แบเรียม คริปทอน โบรมีน และ บางคน ผู้ทดลองเองไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ จนกระทั่งในปีต่อมา Lisa Meitner นักฟิสิกส์ซึ่ง Hahn ได้รายงานความยากลำบากของเธอให้ทราบ ได้พบคำอธิบายที่ถูกต้องสำหรับปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ โดยเสนอว่าเมื่อยูเรเนียมถูกระดมยิงด้วยนิวตรอน นิวเคลียสของมันจะแยกตัว (แตกตัวเป็นฟิชชัน) ในกรณีนี้ ควรสร้างนิวเคลียสของธาตุที่เบากว่า (ซึ่งเป็นที่ที่แบเรียม คริปตอน และสารอื่นๆ ถูกนำมาจาก) รวมทั้งควรปล่อยนิวตรอนอิสระ 2-3 ตัว การวิจัยเพิ่มเติมทำให้สามารถอธิบายรายละเอียดของสิ่งที่เกิดขึ้นได้

ยูเรเนียมธรรมชาติประกอบด้วยส่วนผสมของไอโซโทป 3 ชนิดที่มีมวล 238, 234 และ 235 ปริมาณหลักของยูเรเนียมตกอยู่ที่ไอโซโทป 238 ไอโซโทป ซึ่งนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอน 92 ตัวและนิวตรอน 146 ตัว ยูเรเนียม-235 เป็นเพียง 1/140 ของยูเรเนียมธรรมชาติ (0.7% (มี 92 โปรตอนและ 143 นิวตรอนในนิวเคลียส) และยูเรเนียม-234 (92 โปรตอน 142 นิวตรอน) เป็นเพียง 1/17500 ของมวลรวมของยูเรเนียม ( 0 006% ไอโซโทปเหล่านี้มีความเสถียรน้อยที่สุดคือยูเรเนียม-235

ในบางครั้งนิวเคลียสของอะตอมจะแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ตามธรรมชาติซึ่งเป็นผลมาจากองค์ประกอบที่เบากว่าของระบบธาตุ กระบวนการนี้มาพร้อมกับการปล่อยนิวตรอนอิสระสองหรือสามตัวซึ่งวิ่งด้วยความเร็วมหาศาล - ประมาณ 10,000 กม. / วินาที (เรียกว่านิวตรอนเร็ว) นิวตรอนเหล่านี้สามารถชนนิวเคลียสของยูเรเนียมอื่นๆ ทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ แต่ละไอโซโทปจะทำงานแตกต่างกันในกรณีนี้ ส่วนใหญ่แล้วนิวเคลียสของยูเรเนียม-238 จะดักจับนิวตรอนเหล่านี้โดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ เพิ่มเติม แต่ประมาณหนึ่งในห้ากรณี เมื่อนิวตรอนเร็วชนกับนิวเคลียสของไอโซโทป 238 จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่น่าสงสัย: หนึ่งในนิวตรอนของยูเรเนียม-238 ปล่อยอิเล็กตรอนและเปลี่ยนเป็นโปรตอน ซึ่งก็คือไอโซโทปของยูเรเนียม กลายเป็นมากขึ้น
ธาตุหนักคือเนปทูเนียม-239 (93 โปรตอน + 146 นิวตรอน) แต่เนปทูเนียมไม่เสถียร - หลังจากนั้นไม่กี่นาทีนิวตรอนตัวใดตัวหนึ่งจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมากลายเป็นโปรตอน หลังจากนั้นไอโซโทปของเนปทูเนียมจะกลายเป็นองค์ประกอบถัดไปของระบบธาตุ - พลูโตเนียม-239 (โปรตอน 94 ตัว + นิวตรอน 145 ตัว) หากนิวตรอนเข้าสู่นิวเคลียสของยูเรเนียม-235 ที่ไม่เสถียร ฟิชชันจะเกิดขึ้นทันที - อะตอมจะสลายตัวด้วยการปล่อยนิวตรอนสองหรือสามตัว เป็นที่ชัดเจนว่าในยูเรเนียมธรรมชาติซึ่งอะตอมส่วนใหญ่อยู่ในไอโซโทป 238 ปฏิกิริยานี้ไม่มีผลที่ตามมา - นิวตรอนอิสระทั้งหมดจะถูกดูดซับโดยไอโซโทปนี้ในที่สุด

แต่ถ้าเรานึกภาพยูเรเนียมชิ้นใหญ่พอสมควร ซึ่งประกอบด้วยไอโซโทป 235 ทั้งหมดล่ะ?

ที่นี่กระบวนการจะแตกต่างออกไป: นิวตรอนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียสหลายตัวจะตกลงสู่นิวเคลียสที่อยู่ใกล้เคียงทำให้เกิดการแตกตัว เป็นผลให้นิวตรอนส่วนใหม่ถูกปลดปล่อยออกมา ซึ่งแยกนิวเคลียสต่อไปนี้ ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นเหมือนหิมะถล่มและเรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ อนุภาคที่ทิ้งระเบิดเพียงเล็กน้อยอาจเพียงพอแล้วในการเริ่มต้น

แท้จริงแล้วปล่อยให้นิวตรอนเพียง 100 ตัวโจมตียูเรเนียม-235 พวกมันจะทำการแยกนิวเคลียสของยูเรเนียม 100 อัน ในกรณีนี้ จะปล่อยนิวตรอนใหม่ 250 ตัวในรุ่นที่สอง (เฉลี่ย 2.5 ตัวต่อฟิชชัน) นิวตรอนของรุ่นที่สองจะสร้างฟิชชันได้ 250 ฟิชชั่น ซึ่งจะปล่อยนิวตรอนออกมา 625 ตัว ในยุคหน้าจะเป็น 1562, 3906, 9670 เป็นต้น จำนวนแผนกจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีขีดจำกัดหากกระบวนการไม่หยุด

อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง นิวตรอนเพียงส่วนเล็กน้อยเท่านั้นที่เข้าไปในนิวเคลียสของอะตอมได้ ส่วนที่เหลือวิ่งอย่างรวดเร็วระหว่างพวกเขาถูกพาไปในพื้นที่โดยรอบ ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่คงตัวเองสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในอาร์เรย์ของยูเรเนียม-235 ที่มีปริมาณมากพอ ซึ่งกล่าวกันว่ามีมวลวิกฤต (มวลนี้ภายใต้สภาวะปกติคือ 50 กก.) สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าฟิชชันของนิวเคลียสแต่ละนิวเคลียสมาพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากซึ่งกลายเป็นพลังงานที่มากกว่าพลังงานที่ใช้ไปในฟิชชันประมาณ 300 ล้านเท่า ! (มีการคำนวณว่าเมื่อมีการแตกตัวของยูเรเนียม-235 ที่สมบูรณ์ 1 กิโลกรัม ปริมาณความร้อนที่เท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อเผาถ่านหิน 3,000 ตัน)

การหลั่งไหลของพลังงานจำนวนมหาศาลนี้ซึ่งถูกปลดปล่อยออกมาในเวลาไม่นาน แสดงให้เห็นว่าเป็นการระเบิดของพลังอันยิ่งใหญ่และเป็นรากฐานของปฏิบัติการของอาวุธนิวเคลียร์ แต่เพื่อให้อาวุธนี้กลายเป็นความจริง จำเป็นต้องมีประจุที่ไม่ประกอบด้วยยูเรเนียมธรรมชาติ แต่เป็นไอโซโทปที่หายาก - 235 (ยูเรเนียมดังกล่าวเรียกว่าเสริมสมรรถนะ) ต่อมาพบว่าพลูโตเนียมบริสุทธิ์ยังเป็นวัสดุฟิสไซล์และสามารถนำมาใช้ในประจุปรมาณูแทนยูเรเนียม-235

การค้นพบที่สำคัญทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในช่วงก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง ในไม่ช้างานลับก็เริ่มขึ้นในเยอรมนีและประเทศอื่น ๆ ในการสร้างระเบิดปรมาณู ในสหรัฐอเมริกา ปัญหานี้เกิดขึ้นในปี 1941 งานที่ซับซ้อนทั้งหมดได้รับการตั้งชื่อว่า "โครงการแมนฮัตตัน"

ความเป็นผู้นำด้านการบริหารของโครงการดำเนินการโดย General Groves และทิศทางทางวิทยาศาสตร์ดำเนินการโดยศาสตราจารย์ Robert Oppenheimer แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ทั้งคู่ทราบดีถึงความซับซ้อนมหาศาลของงานตรงหน้า ดังนั้น ความกังวลอันดับแรกของออพเพนไฮเมอร์คือการได้มาซึ่งทีมวิทยาศาสตร์ที่ชาญฉลาดมาก ในสหรัฐอเมริกาในเวลานั้นมีนักฟิสิกส์จำนวนมากที่อพยพมาจากประเทศเยอรมนีที่เป็นลัทธิฟาสซิสต์ ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะให้พวกเขามีส่วนร่วมกับการสร้างอาวุธที่ต่อต้านบ้านเกิดในอดีตของพวกเขา ออพเพนไฮเมอร์พูดกับทุกคนเป็นการส่วนตัวโดยใช้เสน่ห์ที่มีอยู่เต็มเปี่ยม ในไม่ช้าเขาก็สามารถรวบรวมนักทฤษฎีกลุ่มเล็ก ๆ ซึ่งเขาเรียกติดตลกว่า "ผู้ทรงคุณวุฒิ" และในความเป็นจริง มันรวมถึงผู้เชี่ยวชาญที่ใหญ่ที่สุดในสาขาฟิสิกส์และเคมีในเวลานั้น (ในจำนวนนี้มีผู้ชนะรางวัลโนเบล 13 คน รวมทั้งบอร์ แฟร์มี แฟรงก์ แชดวิค ลอว์เรนซ์) นอกจากพวกเขาแล้ว ยังมีผู้เชี่ยวชาญอีกหลายท่านในหลากหลายโปรไฟล์

รัฐบาลสหรัฐไม่ได้ประหยัดค่าใช้จ่าย และตั้งแต่เริ่มต้นงานถือว่ามีขอบเขตที่ยิ่งใหญ่ ในปี 1942 ห้องปฏิบัติการวิจัยที่ใหญ่ที่สุดในโลกก่อตั้งขึ้นที่ Los Alamos ในไม่ช้าประชากรของเมืองวิทยาศาสตร์นี้ก็ถึง 9,000 คน ในแง่ขององค์ประกอบของนักวิทยาศาสตร์ ขอบเขตของการทดลองทางวิทยาศาสตร์ จำนวนผู้เชี่ยวชาญและคนงานที่เกี่ยวข้องในการทำงาน ห้องปฏิบัติการลอสอลามอสไม่เท่ากันในประวัติศาสตร์โลก โครงการแมนฮัตตันมีตำรวจ หน่วยข่าวกรอง ระบบสื่อสาร โกดัง นิคม โรงงาน ห้องทดลอง และงบประมาณมหาศาลเป็นของตัวเอง

เป้าหมายหลักของโครงการคือการได้รับวัสดุฟิสไซล์ที่เพียงพอสำหรับสร้างระเบิดปรมาณูหลายลูก นอกเหนือจากยูเรเนียม-235 ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ธาตุเทียมพลูโทเนียม-239 สามารถทำหน้าที่เป็นประจุระเบิดได้ กล่าวคือ ระเบิดอาจเป็นยูเรเนียมหรือพลูโตเนียมก็ได้

Groves และ Oppenheimer เห็นพ้องต้องกันว่างานควรดำเนินการพร้อมกันในสองทิศทาง เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะตัดสินใจล่วงหน้าว่างานใดจะมีแนวโน้มมากกว่ากัน ทั้งสองวิธีมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน: การสะสมยูเรเนียม-235 จะต้องดำเนินการโดยแยกออกจากยูเรเนียมธรรมชาติจำนวนมาก และพลูโตเนียมสามารถได้รับจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมได้โดยการฉายรังสียูเรเนียม-238 ด้วย นิวตรอน เส้นทางทั้งสองดูเหมือนยากอย่างผิดปกติและไม่ได้ให้คำตอบง่ายๆ

แท้จริงแล้วไอโซโทปสองไอโซโทปสามารถแยกออกจากกันได้อย่างไร ซึ่งมีน้ำหนักต่างกันเพียงเล็กน้อยและมีพฤติกรรมทางเคมีในลักษณะเดียวกันทุกประการ ทั้งวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไม่เคยประสบปัญหาดังกล่าว การผลิตพลูโทเนียมก็ดูมีปัญหามากเช่นกันในตอนแรก ก่อนหน้านี้ ประสบการณ์ทั้งหมดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ได้ลดลงเหลือเพียงการทดลองในห้องปฏิบัติการหลายครั้ง ตอนนี้จำเป็นต้องควบคุมการผลิตพลูโตเนียมหนึ่งกิโลกรัมในระดับอุตสาหกรรม พัฒนาและสร้างการติดตั้งพิเศษสำหรับสิ่งนี้ - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และเรียนรู้วิธีควบคุมวิถีของปฏิกิริยานิวเคลียร์

และที่นี่และที่นั่นปัญหาที่ซับซ้อนทั้งหมดต้องได้รับการแก้ไข ดังนั้น "โครงการแมนฮัตตัน" จึงประกอบด้วยโครงการย่อยหลายโครงการซึ่งนำโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง ออพเพนไฮเมอร์เป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ลอสอาลามอส Lawrence รับผิดชอบห้องปฏิบัติการรังสีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย Fermi เป็นผู้นำการวิจัยที่มหาวิทยาลัยชิคาโกเกี่ยวกับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ในขั้นต้น ปัญหาที่สำคัญที่สุดคือการได้มาซึ่งยูเรเนียม ก่อนสงครามโลหะนี้ไม่มีประโยชน์จริง ๆ ตอนนี้จำเป็นต้องใช้ในปริมาณมากในทันที กลับกลายเป็นว่าไม่มีทางอุตสาหกรรมที่จะผลิตมันได้

บริษัท Westinghouse ดำเนินการพัฒนาและประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็ว หลังจากทำให้เรซินยูเรเนียมบริสุทธิ์ (ในรูปแบบนี้ ยูเรเนียมเกิดขึ้นในธรรมชาติ) และได้รับยูเรเนียมออกไซด์ มันจะถูกเปลี่ยนเป็นเตตระฟลูออไรด์ (UF4) ซึ่งยูเรเนียมที่เป็นโลหะจะถูกแยกออกโดยการอิเล็กโทรไลซิส หากในตอนท้ายของปี 1941 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันมียูเรเนียมโลหะเพียงไม่กี่กรัมในการกำจัดของพวกเขา จากนั้นในเดือนพฤศจิกายน 1942 การผลิตทางอุตสาหกรรมที่โรงงาน Westinghouse สูงถึง 6,000 ปอนด์ต่อเดือน

ในเวลาเดียวกัน งานกำลังดำเนินการเกี่ยวกับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กระบวนการผลิตพลูโทเนียมจริง ๆ แล้วต้มลงไปที่การฉายรังสีแท่งยูเรเนียมด้วยนิวตรอน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ส่วนหนึ่งของยูเรเนียม -238 ต้องเปลี่ยนเป็นพลูโทเนียม แหล่งที่มาของนิวตรอนในกรณีนี้อาจเป็นอะตอมของยูเรเนียม-235 ฟิชไซล์ที่กระจัดกระจายในปริมาณที่เพียงพอระหว่างอะตอมของยูเรเนียม-238 แต่เพื่อรักษาการสร้างนิวตรอนให้คงที่ ปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันของอะตอมของยูเรเนียม-235 จะต้องเริ่มต้นขึ้น ในขณะเดียวกัน ตามที่ได้กล่าวไปแล้ว สำหรับทุกๆ อะตอมของยูเรเนียม-235 จะมียูเรเนียม-238 อยู่ 140 อะตอม เป็นที่ชัดเจนว่านิวตรอนที่บินไปทุกทิศทุกทางมีโอกาสมากกว่าที่จะพบกับพวกมันระหว่างทาง นั่นคือนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจำนวนมากถูกไอโซโทปหลักดูดกลืนไปโดยไม่เกิดประโยชน์ใดๆ เห็นได้ชัดว่าภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ จะเป็นอย่างไร?

ในตอนแรกดูเหมือนว่าหากไม่มีการแยกไอโซโทปสองไอโซโทป การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์โดยทั่วไปจะเป็นไปไม่ได้ แต่สถานการณ์สำคัญอย่างหนึ่งก็เกิดขึ้นในไม่ช้า ปรากฎว่ายูเรเนียม-235 และยูเรเนียม-238 ไวต่อนิวตรอนที่มีพลังงานต่างกัน เป็นไปได้ที่จะแยกนิวเคลียสของอะตอมของยูเรเนียม-235 ด้วยนิวตรอนที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำ ซึ่งมีความเร็วประมาณ 22 เมตร/วินาที นิวตรอนที่ช้าดังกล่าวไม่ได้ถูกจับโดยนิวเคลียสของยูเรเนียม-238 - ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงต้องมีความเร็วหลายแสนเมตรต่อวินาที กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยูเรเนียม-238 ไม่มีอำนาจที่จะป้องกันการเริ่มต้นและการดำเนินไปของปฏิกิริยาลูกโซ่ในยูเรเนียม-235 ที่เกิดจากนิวตรอนที่ช้าลงจนมีความเร็วต่ำมาก - ไม่เกิน 22 เมตร/วินาที ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Fermi ซึ่งอาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 2481 และดูแลงานสร้างเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกที่นี่ แฟร์มีตัดสินใจใช้กราไฟต์เป็นตัวกลั่นกรองนิวตรอน จากการคำนวณของเขา นิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากยูเรเนียม-235 เมื่อผ่านชั้นกราไฟต์ขนาด 40 ซม. ควรลดความเร็วลงเหลือ 22 เมตร/วินาที และเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ยั่งยืนในยูเรเนียม-235

น้ำที่เรียกว่า "หนัก" สามารถทำหน้าที่เป็นผู้ดูแลอีกคนได้ เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนที่ประกอบขึ้นมีขนาดและมวลใกล้เคียงกับนิวตรอนมาก พวกมันจึงน่าจะทำให้พวกมันช้าลงได้ดีที่สุด (สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับนิวตรอนเร็วเช่นเดียวกับลูกบอล: ถ้าลูกบอลขนาดเล็กกระทบกับลูกบอลขนาดใหญ่ มันจะย้อนกลับโดยแทบไม่สูญเสียความเร็ว แต่เมื่อพบกับลูกบอลขนาดเล็ก มันจะถ่ายโอนพลังงานส่วนสำคัญของมันไปยังมัน - เช่นเดียวกับนิวตรอนในการชนแบบยืดหยุ่นจะกระดอนออกจากนิวเคลียสที่หนักเพียงช้าลงเล็กน้อย และเมื่อชนกับนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนจะสูญเสียพลังงานทั้งหมดอย่างรวดเร็ว) อย่างไรก็ตาม น้ำธรรมดาไม่เหมาะสำหรับการชะลอความเร็ว เนื่องจากไฮโดรเจนของมันจะมีแนวโน้มที่จะ เพื่อดูดซับนิวตรอน นั่นคือเหตุผลที่ควรใช้ดิวเทอเรียมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของน้ำ "หนัก" เพื่อจุดประสงค์นี้

ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2485 ภายใต้การนำของเฟอร์มี การก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกเริ่มขึ้นในสนามเทนนิสใต้อัฒจันทร์ฝั่งตะวันตกของสนามกีฬาชิคาโก งานทั้งหมดดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์เอง ปฏิกิริยานี้สามารถควบคุมได้ด้วยวิธีเดียวคือการปรับจำนวนนิวตรอนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาลูกโซ่ Fermi จินตนาการถึงการทำเช่นนี้ด้วยแท่งที่ทำจากวัสดุต่างๆ เช่น โบรอนและแคดเมียม ซึ่งดูดซับนิวตรอนอย่างแรง อิฐกราไฟต์ทำหน้าที่เป็นผู้ดูแลซึ่งนักฟิสิกส์สร้างเสาสูง 3 ม. และกว้าง 1.2 ม. มีการติดตั้งบล็อกสี่เหลี่ยมที่มียูเรเนียมออกไซด์ระหว่างพวกเขา ยูเรเนียมออกไซด์ประมาณ 46 ตันและกราไฟต์ 385 ตันเข้าไปในโครงสร้างทั้งหมด เพื่อให้ปฏิกิริยาช้าลง แท่งแคดเมียมและโบรอนจะถูกนำเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์

หากยังไม่เพียงพอ สำหรับการประกันภัย บนแท่นที่อยู่เหนือเครื่องปฏิกรณ์ มีนักวิทยาศาสตร์สองคนที่มีถังบรรจุสารละลายเกลือแคดเมียม พวกเขาควรจะเทลงบนเครื่องปฏิกรณ์หากปฏิกิริยาไม่สามารถควบคุมได้ โชคดีที่สิ่งนี้ไม่จำเป็น วันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2485 Fermi สั่งให้ขยายแท่งควบคุมทั้งหมดออก และการทดลองก็เริ่มขึ้น สี่นาทีต่อมา ตัวนับนิวตรอนเริ่มคลิกดังขึ้นเรื่อยๆ ทุกๆ นาที ความเข้มของนิวตรอนฟลักซ์จะมากขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่าปฏิกิริยาลูกโซ่กำลังเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ ผ่านไป 28 นาที จากนั้น Fermi ก็ส่งสัญญาณ และไม้เท้าด้านล่างก็หยุดกระบวนการ ดังนั้น เป็นครั้งแรกที่มนุษย์ปลดปล่อยพลังงานของนิวเคลียสของอะตอมและพิสูจน์ว่าเขาสามารถควบคุมมันได้ตามต้องการ ตอนนี้ไม่มีข้อสงสัยอีกต่อไปว่าอาวุธนิวเคลียร์มีอยู่จริง

ในปี 1943 เครื่องปฏิกรณ์ Fermi ถูกรื้อถอนและขนส่งไปยัง Aragonese National Laboratory (50 กม. จากชิคาโก) อยู่ที่นี่ไม่นาน
มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อีกเครื่องหนึ่ง ซึ่งใช้น้ำมวลหนักเป็นตัวกลั่นกรอง ประกอบด้วยถังอลูมิเนียมทรงกระบอกที่บรรจุน้ำหนัก 6.5 ตัน ซึ่งบรรจุแท่งโลหะยูเรเนียม 120 แท่งในแนวตั้ง หุ้มด้วยเปลือกอะลูมิเนียม แท่งควบคุมทั้งเจ็ดทำจากแคดเมียม รอบตัวถังมีแผ่นสะท้อนแสงกราไฟต์ จากนั้นเป็นตะแกรงที่ทำจากโลหะผสมตะกั่วและแคดเมียม โครงสร้างทั้งหมดถูกปิดล้อมด้วยเปลือกคอนกรีตที่มีความหนาของผนังประมาณ 2.5 ม.

การทดลองที่เครื่องปฏิกรณ์ทดลองเหล่านี้ยืนยันความเป็นไปได้ในการผลิตพลูโตเนียมในเชิงพาณิชย์

ศูนย์กลางหลักของ "โครงการแมนฮัตตัน" ในไม่ช้าก็กลายเป็นเมืองโอ๊คริดจ์ในหุบเขาแม่น้ำเทนเนสซีซึ่งมีประชากรเพิ่มขึ้นเป็น 79,000 คนในเวลาไม่กี่เดือน ในเวลาอันสั้น โรงงานผลิตแห่งแรกสำหรับการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะถูกสร้างขึ้น ทันทีในปี พ.ศ. 2486 มีการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมที่ผลิตพลูโตเนียม ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2487 มีการสกัดยูเรเนียมประมาณ 300 กิโลกรัมจากพื้นผิวของพลูโตเนียมโดยการแยกทางเคมี (ในการทำเช่นนี้ พลูโทเนียมจะถูกละลายก่อนแล้วจึงตกตะกอน) จากนั้นยูเรเนียมที่บริสุทธิ์จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์อีกครั้ง ในปีเดียวกันนั้น ในทะเลทรายที่แห้งแล้งและรกร้างทางฝั่งใต้ของแม่น้ำโคลัมเบีย การก่อสร้างโรงงานแฮนฟอร์ดขนาดมหึมาก็ได้เริ่มขึ้น มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทรงพลังสามเครื่องตั้งอยู่ที่นี่ ให้พลูโทเนียมหลายร้อยกรัมต่อวัน

ในขณะเดียวกัน การวิจัยก็ดำเนินไปอย่างเต็มที่เพื่อพัฒนากระบวนการทางอุตสาหกรรมสำหรับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม

หลังจากพิจารณาทางเลือกต่างๆ แล้ว Groves และ Oppenheimer ตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่สองวิธี: การแพร่กระจายของก๊าซและแม่เหล็กไฟฟ้า

วิธีการแพร่ของก๊าซอาศัยหลักการที่เรียกว่ากฎของเกรแฮม (คิดค้นขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2372 โดยนักเคมีชาวสก็อต โทมัส เกรแฮม และพัฒนาในปี พ.ศ. 2439 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ไรล์ลี) ตามกฎหมายนี้ หากก๊าซสองชนิดซึ่งหนึ่งในนั้นเบากว่าอีกชนิดหนึ่งผ่านตัวกรองที่มีช่องเปิดขนาดเล็กเล็กน้อย ก๊าซเบาจะผ่านเข้าไปได้มากกว่าก๊าซหนักเล็กน้อย ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2485 Urey และ Dunning ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้สร้างวิธีการแพร่ก๊าซสำหรับแยกไอโซโทปของยูเรเนียมตามวิธี Reilly

เนื่องจากยูเรเนียมธรรมชาติเป็นของแข็ง จึงถูกเปลี่ยนเป็นยูเรเนียมฟลูออไรด์ (UF6) ก่อน จากนั้นก๊าซนี้จะถูกส่งผ่านด้วยกล้องจุลทรรศน์ - ตามลำดับหนึ่งในพันของมิลลิเมตร - รูในกะบังกรอง

เนื่องจากความแตกต่างของน้ำหนักโมลาร์ของก๊าซมีน้อยมาก ด้านหลังแผ่นกั้นมีปริมาณยูเรเนียม-235 เพิ่มขึ้นเพียง 1.0002 เท่า

เพื่อเพิ่มปริมาณยูเรเนียม-235 ให้มากขึ้น ส่วนผสมที่ได้จะถูกส่งผ่านพาร์ติชันอีกครั้ง และปริมาณยูเรเนียมจะเพิ่มขึ้นอีก 1.0002 เท่า ดังนั้นเพื่อเพิ่มเนื้อหาของยูเรเนียม-235 เป็น 99% จึงจำเป็นต้องส่งก๊าซผ่านตัวกรอง 4,000 ตัว เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในโรงงานแพร่ก๊าซขนาดใหญ่ที่โอ๊คริดจ์

ในปี พ.ศ. 2483 ภายใต้การนำของ Ernst Lawrence แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย การวิจัยเริ่มขึ้นในการแยกไอโซโทปของยูเรเนียมด้วยวิธีแม่เหล็กไฟฟ้า จำเป็นต้องค้นหากระบวนการทางกายภาพที่จะทำให้สามารถแยกไอโซโทปได้โดยใช้ความแตกต่างของมวล ลอเรนซ์พยายามแยกไอโซโทปโดยใช้หลักการของแมสสเปกโตรกราฟ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่กำหนดมวลของอะตอม

หลักการของการทำงานของมันมีดังนี้: อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนล่วงหน้าถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าแล้วผ่านสนามแม่เหล็กซึ่งอธิบายวงกลมที่อยู่ในระนาบตั้งฉากกับทิศทางของสนาม เนื่องจากรัศมีของเส้นโคจรเหล่านี้แปรผันตามมวล ไอออนของแสงจึงจบลงที่วงกลมที่มีรัศมีน้อยกว่าของหนัก หากวางกับดักไว้ในเส้นทางของอะตอม ก็เป็นไปได้ด้วยวิธีนี้ที่จะรวบรวมไอโซโทปต่างๆ แยกจากกัน

นั่นคือวิธีการ ภายใต้เงื่อนไขของห้องปฏิบัติการ เขาให้ผลลัพธ์ที่ดี แต่การสร้างโรงงานที่สามารถแยกไอโซโทปในระดับอุตสาหกรรมได้นั้นเป็นเรื่องยากมาก อย่างไรก็ตาม ในที่สุดลอว์เรนซ์ก็สามารถเอาชนะความยากลำบากทั้งหมดได้ ผลของความพยายามของเขาคือการปรากฏตัวของ Calutron ซึ่งติดตั้งในโรงงานขนาดยักษ์ใน Oak Ridge

โรงงานแม่เหล็กไฟฟ้าแห่งนี้สร้างขึ้นในปี 2486 และกลายเป็นผลิตผลที่แพงที่สุดของโครงการแมนฮัตตัน วิธีการของลอว์เรนซ์ต้องการอุปกรณ์ที่ซับซ้อนจำนวนมาก เนื่องจากยังไม่ได้พัฒนา ซึ่งเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าแรงสูง สุญญากาศสูง และสนามแม่เหล็กแรงสูง ค่าใช้จ่ายมหาศาล Calutron มีแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดยักษ์ซึ่งมีความยาวถึง 75 ม. และหนักประมาณ 4,000 ตัน

ลวดเงินหลายพันตันเข้าไปในขดลวดของแม่เหล็กไฟฟ้านี้

งานทั้งหมด (ไม่รวมเงินมูลค่า 300 ล้านดอลลาร์ ซึ่งกระทรวงการคลังจัดหาให้ชั่วคราวเท่านั้น) มีมูลค่า 400 ล้านดอลลาร์ เฉพาะค่าไฟฟ้าที่ Calutron ใช้ไปกระทรวงกลาโหมจ่าย 10 ล้าน อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่โรงงาน Oak Ridge มีขนาดและความแม่นยำเหนือกว่าอุปกรณ์อื่นๆ ที่เคยพัฒนาในภาคสนาม

แต่ค่าใช้จ่ายทั้งหมดนี้ไม่ได้ไร้ประโยชน์ หลังจากใช้เงินไปทั้งหมดประมาณ 2 พันล้านดอลลาร์ นักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ ในปี 1944 ได้สร้างเทคโนโลยีเฉพาะสำหรับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมและการผลิตพลูโตเนียม ในขณะเดียวกัน ที่ Los Alamos Laboratory พวกเขากำลังทำงานออกแบบระเบิดอยู่ หลักการของการทำงานของมันโดยทั่วไปมีความชัดเจนมานานแล้ว: สารฟิสไซล์ (พลูโตเนียมหรือยูเรเนียม-235) ควรถูกถ่ายโอนไปยังสถานะวิกฤต ณ เวลาที่เกิดการระเบิด (เพื่อให้ปฏิกิริยาลูกโซ่เกิดขึ้น มวลของ ประจุจะต้องมีขนาดใหญ่กว่าประจุวิกฤตอย่างเห็นได้ชัด) และฉายรังสีด้วยลำแสงนิวตรอน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของปฏิกิริยาลูกโซ่

จากการคำนวณ มวลวิกฤตของประจุเกิน 50 กิโลกรัม แต่สามารถลดลงได้อย่างมาก โดยทั่วไป ขนาดของมวลวิกฤตได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยหลายประการ ยิ่งพื้นที่ผิวของประจุมีขนาดใหญ่เท่าใด นิวตรอนก็ยิ่งถูกปล่อยออกมาอย่างไร้ประโยชน์ในอวกาศโดยรอบ ทรงกลมมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด ดังนั้น ประจุทรงกลม หรือสิ่งอื่นๆ ที่เท่ากัน มีมวลวิกฤตน้อยที่สุด นอกจากนี้ ค่าของมวลวิกฤตยังขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และชนิดของวัสดุฟิสไซล์ เป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของความหนาแน่นของวัสดุนี้ ซึ่งช่วยให้ เช่น การเพิ่มความหนาแน่นเป็นสองเท่า สามารถลดมวลวิกฤติได้ 4 เท่า สามารถรับระดับความไม่วิกฤตที่ต้องการได้ เช่น การอัดวัสดุฟิสไซล์ให้แน่นเนื่องจากการระเบิดของประจุระเบิดธรรมดาที่ทำในรูปของเปลือกทรงกลมที่ล้อมรอบประจุนิวเคลียร์ มวลวิกฤตสามารถลดลงได้ด้วยการล้อมรอบประจุด้วยหน้าจอที่สะท้อนนิวตรอนได้ดี ตะกั่ว เบริลเลียม ทังสเตน ยูเรเนียมธรรมชาติ เหล็ก และอื่นๆ อีกมากมายสามารถใช้เป็นหน้าจอดังกล่าวได้

หนึ่งในการออกแบบที่เป็นไปได้ของระเบิดปรมาณูประกอบด้วยยูเรเนียม 2 ชิ้น ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วจะมีมวลมากกว่าวิกฤต ในการทำให้เกิดการระเบิด คุณต้องรวบรวมพวกมันให้เร็วที่สุด วิธีที่สองขึ้นอยู่กับการใช้การระเบิดที่บรรจบกันภายใน ในกรณีนี้ การไหลของก๊าซจากวัตถุระเบิดทั่วไปมุ่งตรงไปที่วัสดุฟิสไซล์ที่อยู่ด้านในและบีบอัดจนกระทั่งถึงมวลวิกฤต การเชื่อมต่อของประจุและการฉายรังสีที่รุนแรงกับนิวตรอนดังที่ได้กล่าวไปแล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งในวินาทีแรกอุณหภูมิจะสูงขึ้นถึง 1 ล้านองศา ในช่วงเวลานี้ มีเพียงประมาณ 5% ของมวลวิกฤตที่สามารถแยกออกจากกันได้ ประจุที่เหลือในการออกแบบระเบิดในช่วงแรกจะระเหยไปโดยไม่
ดีใด ๆ

ระเบิดปรมาณูลูกแรกในประวัติศาสตร์ (ได้รับชื่อว่า "ทรินิตี้") ถูกประกอบขึ้นในฤดูร้อนปี 2488 และเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2488 การระเบิดปรมาณูครั้งแรกบนโลกได้ดำเนินการที่ไซต์ทดสอบนิวเคลียร์ในทะเลทรายอลาโมกอร์โด (นิวเม็กซิโก) ระเบิดถูกวางไว้ตรงกลางของสถานที่ทดสอบบนยอดหอคอยเหล็กสูง 30 เมตร อุปกรณ์บันทึกเสียงถูกวางไว้รอบๆ ในระยะที่ไกลมาก ที่ 9 กม. มีเสาสังเกตการณ์และที่ 16 กม. - เสาบัญชาการ การระเบิดของปรมาณูสร้างความประทับใจอย่างมากต่อพยานในเหตุการณ์นี้ ตามคำอธิบายของผู้เห็นเหตุการณ์มีความรู้สึกว่าดวงอาทิตย์หลายดวงรวมกันเป็นดวงเดียวและทำให้รูปหลายเหลี่ยมสว่างขึ้นทันที จากนั้นลูกบอลไฟขนาดใหญ่ก็ปรากฏขึ้นเหนือที่ราบ และเมฆฝุ่นและแสงทรงกลมก็เริ่มลอยขึ้นอย่างช้าๆและเป็นลางไม่ดี

หลังจากพุ่งขึ้นจากพื้น ลูกไฟนี้ก็พุ่งขึ้นไปสูงกว่าสามกิโลเมตรในไม่กี่วินาที ทุกๆ ช่วงเวลาที่มันขยายขนาดขึ้น ในไม่ช้าเส้นผ่านศูนย์กลางของมันถึง 1.5 กม. และค่อยๆ ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ จากนั้นลูกไฟก็หลีกทางให้กับกลุ่มควันที่หมุนวน ซึ่งสูง 12 กม. เป็นรูปเห็ดยักษ์ ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับเสียงคำรามที่น่ากลัวซึ่งแผ่นดินสั่นสะเทือน พลังของระเบิดที่ระเบิดเกินความคาดหมายทั้งหมด

ทันทีที่สถานการณ์การแผ่รังสีเอื้ออำนวย รถถังเชอร์แมนหลายคันซึ่งบุด้วยแผ่นตะกั่วจากด้านในก็พุ่งเข้าไปในพื้นที่ระเบิด หนึ่งในนั้นคือ Fermi ซึ่งกระตือรือร้นที่จะเห็นผลงานของเขา แผ่นดินที่ไหม้เกรียมปรากฏขึ้นต่อหน้าต่อตาเขาซึ่งทุกชีวิตถูกทำลายในรัศมี 1.5 กม. ทรายเผาเป็นเปลือกสีเขียวคล้ายแก้วที่ปกคลุมพื้นดิน ในหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่มีซากของหอคอยเหล็กที่พังทลายวางอยู่ แรงระเบิดประมาณ 20,000 ตันของทีเอ็นที

ขั้นตอนต่อไปคือการต่อสู้กับการใช้ระเบิดกับญี่ปุ่น ซึ่งหลังจากการยอมจำนนของลัทธิฟาสซิสต์เยอรมนี เพียงอย่างเดียวยังคงทำสงครามกับสหรัฐอเมริกาและพันธมิตรต่อไป ไม่มียานยิงในตอนนั้น ดังนั้นการทิ้งระเบิดจึงต้องดำเนินการจากเครื่องบิน ส่วนประกอบของระเบิดทั้งสองลูกได้รับการดูแลอย่างดีจาก USS Indianapolis ไปยังเกาะ Tinian ซึ่งเป็นที่ตั้งของกลุ่มคอมโพสิต 509th ของกองทัพอากาศสหรัฐ ตามประเภทของการชาร์จและการออกแบบ ระเบิดเหล่านี้ค่อนข้างแตกต่างกัน

ระเบิดลูกแรก - "เบบี้" - เป็นระเบิดกลางอากาศขนาดใหญ่ที่มีประจุปรมาณูเป็นยูเรเนียม-235 ที่เสริมสมรรถนะสูง ความยาวประมาณ 3 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง - 62 ซม. น้ำหนัก - 4.1 ตัน

ระเบิดลูกที่สอง - "Fat Man" - ที่มีประจุพลูโตเนียม-239 มีรูปทรงไข่พร้อมสารกันโคลงขนาดใหญ่ ความยาวของมัน
คือ 3.2 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 ม. น้ำหนัก - 4.5 ตัน

เมื่อวันที่ 6 สิงหาคม เครื่องบินทิ้งระเบิด B-29 Enola Gay ของพันเอก Tibbets ได้ทิ้ง "Kid" ลงที่เมืองฮิโรชิมาขนาดใหญ่ของญี่ปุ่น ระเบิดถูกทิ้งด้วยร่มชูชีพและระเบิดตามแผนที่ความสูง 600 ม. จากพื้นดิน

ผลที่ตามมาของการระเบิดนั้นแย่มาก แม้แต่นักบินเอง ภาพของเมืองที่สงบสุขที่ถูกทำลายโดยพวกเขาในชั่วพริบตาก็สร้างความประทับใจอันน่าหดหู่ใจ ต่อมาหนึ่งในนั้นยอมรับว่าพวกเขาเห็นสิ่งที่เลวร้ายที่สุดที่คน ๆ หนึ่งสามารถมองเห็นได้ในขณะนั้น

สำหรับผู้ที่อยู่บนโลก สิ่งที่เกิดขึ้นดูเหมือนนรกจริงๆ ประการแรก คลื่นความร้อนได้พัดผ่านฮิโรชิมา การกระทำของมันกินเวลาเพียงครู่เดียว แต่มันทรงพลังมากจนละลายแม้กระทั่งกระเบื้องและผลึกควอตซ์ในแผ่นหินแกรนิต เปลี่ยนเสาโทรศัพท์เป็นถ่านหินในระยะทาง 4 กม. และสุดท้ายเผาร่างมนุษย์จนเหลือแต่เงา บนทางเท้า แอสฟัลต์ หรือตามผนังบ้าน จากนั้นลมกระโชกแรงมหึมาก็หนีออกมาจากใต้ลูกไฟและพุ่งไปทั่วเมืองด้วยความเร็ว 800 กม. / ชม. กวาดล้างทุกสิ่งที่ขวางหน้า บ้านที่ไม่สามารถต้านทานการโจมตีที่รุนแรงของเขาพังทลายลงราวกับว่าพวกเขาถูกโค่นลง ในวงกลมขนาดยักษ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 กม. ไม่มีอาคารหลังใดที่ยังคงสภาพสมบูรณ์ ไม่กี่นาทีหลังจากการระเบิด ฝนกัมมันตภาพรังสีสีดำได้พัดผ่านทั่วเมือง ความชื้นนี้กลายเป็นไอน้ำที่ควบแน่นในชั้นบรรยากาศสูงและตกลงสู่พื้นในรูปของหยดขนาดใหญ่ผสมกับฝุ่นกัมมันตภาพรังสี

หลังฝนตก ลมกระโชกแรงระลอกใหม่พัดเข้ามาในเมือง คราวนี้พัดไปในทิศทางของศูนย์กลางแผ่นดินไหว เขาอ่อนแอกว่าตอนแรก แต่ก็ยังแข็งแรงพอที่จะถอนต้นไม้ได้ ลมพัดไฟมหึมาซึ่งทุกสิ่งที่สามารถเผาไหม้ได้ก็เผาไหม้ จากอาคารทั้งหมด 76,000 หลัง 55,000 หลังถูกทำลายและถูกไฟไหม้ทั้งหมด พยานถึงหายนะครั้งร้ายแรงนี้จำคบเพลิงผู้คนที่เสื้อผ้าที่ถูกไฟไหม้ร่วงลงกับพื้นพร้อมกับผิวหนังขาดรุ่งริ่ง และฝูงชนที่สิ้นหวังซึ่งถูกไฟไหม้สาหัสซึ่งเต็มไปด้วยบาดแผลที่รีบกรีดร้องไปตามท้องถนน มีกลิ่นเหม็นไหม้ของเนื้อมนุษย์ลอยอยู่ในอากาศ ผู้คนนอนตายอยู่ทุกที่และกำลังจะตาย มีหลายคนที่ตาบอดและหูหนวก และพยายามมองไปทุกทิศทุกทาง ก็ไม่สามารถแยกแยะสิ่งใดออกได้ในความโกลาหลที่ปกคลุมไปทั่ว

ผู้เคราะห์ร้ายซึ่งมาจากจุดศูนย์กลางที่ระยะสูงสุด 800 ม. ถูกไฟไหม้ในเสี้ยววินาทีตามความหมายที่แท้จริงของคำ - ภายในของพวกเขาระเหยและร่างกายของพวกเขากลายเป็นก้อนถ่านที่สูบบุหรี่ ซึ่งอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว 1 กม. พวกเขาได้รับความเจ็บป่วยจากรังสีในรูปแบบที่รุนแรงมาก ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง พวกเขาเริ่มอาเจียนอย่างรุนแรง อุณหภูมิพุ่งสูงถึง 39-40 องศา หายใจถี่และมีเลือดออก จากนั้นแผลที่รักษาไม่หายก็ปรากฏขึ้นบนผิวหนัง ส่วนประกอบของเลือดเปลี่ยนไปอย่างมาก และเส้นผมก็หลุดร่วง หลังจากความทุกข์ทรมานแสนสาหัส โดยปกติในวันที่สองหรือสาม ความตายก็เกิดขึ้น

โดยรวมแล้วมีผู้เสียชีวิตประมาณ 240,000 คนจากการระเบิดและความเจ็บป่วยจากรังสี ประมาณ 160,000 คนได้รับความเจ็บป่วยจากรังสีในรูปแบบที่ไม่รุนแรง - ความตายอันเจ็บปวดของพวกเขาล่าช้าไปหลายเดือนหรือหลายปี เมื่อข่าวมหันตภัยแพร่สะพัดไปทั่วประเทศ ญี่ปุ่นทั้งหมดก็ตกอยู่ในความหวาดกลัว มันเพิ่มมากขึ้นหลังจากเครื่องบิน Box Car ของพันตรีสวีนีย์ทิ้งระเบิดลูกที่สองที่เมืองนางาซากิเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม ผู้คนหลายแสนคนเสียชีวิตและบาดเจ็บที่นี่ ไม่สามารถต้านทานอาวุธใหม่ได้ รัฐบาลญี่ปุ่นยอมจำนน - ระเบิดปรมาณูยุติสงครามโลกครั้งที่สอง

สงครามจบแล้ว. ใช้เวลาเพียงหกปี แต่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกและผู้คนจนแทบจำไม่ได้

อารยธรรมมนุษย์ก่อน พ.ศ. 2482 และอารยธรรมมนุษย์หลัง พ.ศ. 2488 มีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด มีเหตุผลหลายประการ แต่สาเหตุที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการเกิดขึ้นของอาวุธนิวเคลียร์ อาจกล่าวได้โดยไม่ต้องพูดเกินจริงว่าเงาของฮิโรชิมาทอดยาวตลอดช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 มันกลายเป็นการเผาไหม้ทางศีลธรรมอย่างลึกซึ้งสำหรับผู้คนหลายล้านคน ทั้งผู้ที่อยู่ร่วมยุคกับหายนะครั้งนี้และผู้ที่เกิดหลังจากนั้นหลายทศวรรษ คนสมัยใหม่ไม่สามารถคิดเกี่ยวกับโลกในแบบที่เคยคิดก่อนวันที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2488 ได้อีกต่อไป - เขาเข้าใจชัดเจนเกินไปว่าโลกนี้ไม่สามารถกลายเป็นความว่างเปล่าได้ในชั่วพริบตา

คนสมัยใหม่ไม่สามารถดูสงครามได้เหมือนที่ปู่และปู่ทวดของเขาดู - เขารู้แน่นอนว่าสงครามครั้งนี้จะเป็นครั้งสุดท้ายและจะไม่มีผู้ชนะหรือผู้แพ้ในนั้น อาวุธนิวเคลียร์ได้ทิ้งร่องรอยไว้ในทุกด้านของชีวิตสาธารณะ และอารยธรรมสมัยใหม่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ภายใต้กฎหมายเดียวกันกับเมื่อหกสิบหรือแปดสิบปีก่อน ไม่มีใครเข้าใจสิ่งนี้ได้ดีไปกว่าผู้สร้างระเบิดปรมาณูเอง

"ผู้คนในโลกของเรา โรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์ เขียนว่า ควรรวมกัน ความสยดสยองและการทำลายล้างที่เกิดจากสงครามครั้งสุดท้ายกำหนดความคิดนี้ให้กับเรา การระเบิดของระเบิดปรมาณูพิสูจน์ให้เห็นถึงความโหดร้ายทั้งหมด คนอื่น ๆ เคยพูดคำที่คล้ายกัน - เฉพาะเกี่ยวกับอาวุธอื่น ๆ และสงครามอื่น ๆ พวกเขาทำไม่สำเร็จ แต่ใครก็ตามที่กล่าวว่าคำเหล่านี้ไม่มีประโยชน์ในปัจจุบัน ผู้นั้นถูกหลอกโดยความผันผวนของประวัติศาสตร์ เราไม่สามารถมั่นใจในสิ่งนี้ได้ ผลลัพธ์ของการทำงานของเราไม่มีทางเลือกอื่นสำหรับมนุษยชาตินอกจากการสร้างโลกที่เป็นหนึ่งเดียว โลกที่อยู่บนพื้นฐานของกฎหมายและมนุษยนิยม"

เพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานและการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ คุณจำเป็นต้องพูดนอกเรื่องสั้น ๆ ในอดีต เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีอายุหลายศตวรรษ แม้ว่าจะไม่สมบูรณ์ แต่เป็นความฝันของมนุษยชาติเกี่ยวกับแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จักหมดสิ้น "บรรพบุรุษ" โบราณของมันคือไฟที่ทำจากกิ่งไม้แห้งซึ่งครั้งหนึ่งเคยส่องสว่างและทำให้ห้องใต้ดินของถ้ำอุ่นขึ้น ซึ่งบรรพบุรุษที่อยู่ห่างไกลของเราพบความรอดจากความหนาวเย็น ต่อมาผู้คนเชี่ยวชาญไฮโดรคาร์บอน - ถ่านหิน หินดินดาน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ

ยุคแห่งไอน้ำที่ปั่นป่วนแต่มีอายุสั้นเริ่มขึ้น ซึ่งถูกแทนที่ด้วยยุคแห่งไฟฟ้าที่มหัศจรรย์ยิ่งกว่า เมืองต่างๆ เต็มไปด้วยแสงสี และการประชุมเชิงปฏิบัติการที่มีเสียงครวญครางของเครื่องจักรที่ไม่รู้จักมาก่อนซึ่งขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า จากนั้นดูเหมือนว่าความคืบหน้าจะถึงจุดสุดยอดแล้ว

ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เมื่อ Antoine Henri Becquerel นักเคมีชาวฝรั่งเศสค้นพบโดยบังเอิญว่าเกลือยูเรเนียมมีกัมมันตภาพรังสี หลังจากผ่านไป 2 ปี Pierre Curie เพื่อนร่วมชาติของเขาและ Maria Sklodowska-Curie ภรรยาของเขาได้รับเรเดียมและพอโลเนียมจากพวกเขา และระดับกัมมันตภาพรังสีของพวกเขาก็สูงกว่าทอเรียมและยูเรเนียมหลายล้านเท่า

กระบองนี้หยิบขึ้นมาโดย Ernest Rutherford ผู้ศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับธรรมชาติของรังสีกัมมันตภาพรังสี ดังนั้นอายุของอะตอมจึงเริ่มขึ้นซึ่งให้กำเนิดลูกอันเป็นที่รัก - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรก

"ลูกคนหัวปี" มาจากสหรัฐอเมริกา ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2485 เครื่องปฏิกรณ์ได้ปล่อยกระแสไฟฟ้ากระแสแรกซึ่งได้รับชื่อของผู้สร้างซึ่งเป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดแห่งศตวรรษ E. Fermi สามปีต่อมา โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ZEEP ก็กลับมามีชีวิตอีกครั้งในแคนาดา "บรอนซ์" ไปที่เครื่องปฏิกรณ์ F-1 ของโซเวียตเครื่องแรกเปิดตัวเมื่อปลายปี 2489 IV Kurchatov กลายเป็นหัวหน้าโครงการนิวเคลียร์ในประเทศ ปัจจุบัน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากกว่า 400 แห่งประสบความสำเร็จในการดำเนินงานทั่วโลก

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

จุดประสงค์หลักคือเพื่อสนับสนุนปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์บางเครื่องผลิตไอโซโทป กล่าวโดยย่อคืออุปกรณ์ในระดับความลึกซึ่งสารบางชนิดถูกแปลงเป็นสารอื่นด้วยการปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมาก นี่คือ "เตาเผา" ชนิดหนึ่งซึ่งแทนที่จะใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม ไอโซโทปยูเรเนียม - U-235, U-238 และพลูโตเนียม (Pu) ถูก "เผา"

ตัวอย่างเช่น รถยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับน้ำมันเบนซินหลายประเภท เชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสีแต่ละประเภทมีเครื่องปฏิกรณ์ประเภทของตัวเอง ซึ่งแตกต่างจากรถยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับน้ำมันเบนซินหลายประเภท มีสองตัว - บนนิวตรอนช้า (พร้อม U-235) และเร็ว (พร้อม U-238 และ Pu) โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนแบบหมุนช้า นอกจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แล้ว การติดตั้ง "งาน" ในศูนย์วิจัย เรือดำน้ำนิวเคลียร์ และ

เครื่องปฏิกรณ์เป็นอย่างไร

เครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดมีโครงร่างเดียวกันโดยประมาณ "หัวใจ" ของมันคือโซนใช้งาน สามารถเปรียบเทียบได้กับเตาของเตาทั่วไป แทนที่จะใช้ฟืนเท่านั้นที่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในรูปแบบขององค์ประกอบเชื้อเพลิงพร้อมผู้ควบคุม - TVEL โซนแอคทีฟอยู่ภายในแคปซูลชนิดหนึ่ง - ตัวสะท้อนแสงนิวตรอน แท่งเชื้อเพลิงถูก "ล้าง" โดยน้ำหล่อเย็น เนื่องจาก "หัวใจ" มีกัมมันตภาพรังสีในระดับสูงมาก จึงถูกล้อมรอบด้วยการป้องกันรังสีที่เชื่อถือได้

ผู้ปฏิบัติงานควบคุมการทำงานของโรงงานด้วยความช่วยเหลือของระบบวิกฤตสองระบบ ได้แก่ ระบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่และระบบควบคุมระยะไกล หากเกิดสถานการณ์ฉุกเฉิน การป้องกันฉุกเฉินจะทำงานทันที

วิธีการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์

มองไม่เห็น "เปลวไฟ" ของอะตอมเนื่องจากกระบวนการเกิดขึ้นที่ระดับของฟิชชันนิวเคลียร์ ในระหว่างปฏิกิริยาลูกโซ่ นิวเคลียสหนักจะแตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ซึ่งเมื่ออยู่ในสถานะตื่นเต้นจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของนิวตรอนและอนุภาคย่อยของอะตอมอื่น ๆ แต่กระบวนการไม่ได้จบเพียงแค่นั้น นิวตรอนยังคง "บดขยี้" ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พลังงานจำนวนมากถูกปล่อยออกมา นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นสำหรับการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

งานหลักของเจ้าหน้าที่คือการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ด้วยความช่วยเหลือของแท่งควบคุมในระดับคงที่และปรับได้ นี่คือข้อแตกต่างหลักจากระเบิดปรมาณูซึ่งกระบวนการสลายตัวของนิวเคลียร์ไม่สามารถควบคุมได้และดำเนินไปอย่างรวดเร็วในรูปแบบของการระเบิดที่ทรงพลัง

เกิดอะไรขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล

สาเหตุหลักประการหนึ่งของหายนะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิลในเดือนเมษายน พ.ศ. 2529 คือการละเมิดกฎความปลอดภัยในการปฏิบัติงานอย่างร้ายแรงในกระบวนการบำรุงรักษาตามปกติของหน่วยพลังงานที่ 4 จากนั้นนำแท่งกราไฟต์ 203 แท่งออกจากแกนพร้อมกัน แทนที่จะเป็น 15 แท่งที่ได้รับอนุญาตตามข้อบังคับ เป็นผลให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งเริ่มจบลงด้วยการระเบิดด้วยความร้อนและการทำลายหน่วยพลังงานทั้งหมด

เครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา รัสเซียได้กลายเป็นหนึ่งในผู้นำด้านพลังงานนิวเคลียร์ของโลก ในขณะนี้ บริษัทของรัฐ Rosatom กำลังสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใน 12 ประเทศ โดยมีการสร้างโรงไฟฟ้า 34 แห่ง ความต้องการสูงดังกล่าวเป็นหลักฐานของเทคโนโลยีนิวเคลียร์สมัยใหม่ของรัสเซียในระดับสูง ลำดับถัดไปคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นที่ 4 ใหม่

"แบรสต์"

หนึ่งในนั้นคือ Brest ซึ่งกำลังได้รับการพัฒนาโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Breakthrough ระบบวัฏจักรแบบเปิดในปัจจุบันทำงานบนยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ ทำให้เหลือเชื้อเพลิงใช้แล้วจำนวนมากที่ต้องกำจัดด้วยต้นทุนมหาศาล "เบรสต์" - เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วมีลักษณะเฉพาะในวงจรปิด

ในนั้น เชื้อเพลิงใช้แล้วหลังจากผ่านกระบวนการที่เหมาะสมในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว จะกลายเป็นเชื้อเพลิงเต็มเปี่ยมที่สามารถบรรจุกลับเข้าไปในโรงงานเดิมได้อีกครั้ง

เบรสต์โดดเด่นด้วยความปลอดภัยระดับสูง มันจะไม่ "ระเบิด" แม้แต่ในอุบัติเหตุที่ร้ายแรงที่สุด มันประหยัดมากและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากมันใช้ยูเรเนียม "ปรับปรุงใหม่" ของมันซ้ำ นอกจากนี้ยังไม่สามารถใช้เพื่อผลิตพลูโทเนียมเกรดอาวุธได้ ซึ่งเปิดโอกาสในการส่งออกที่กว้างที่สุด

วีเวอร์-1200

VVER-1200 เป็นเครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่รุ่น 3+ ที่มีกำลังการผลิต 1150 เมกะวัตต์ ด้วยความสามารถทางเทคนิคที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้มีความปลอดภัยในการปฏิบัติงานเกือบสมบูรณ์ เครื่องปฏิกรณ์ติดตั้งระบบความปลอดภัยแบบพาสซีฟมากมาย ซึ่งจะทำงานได้แม้ในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟในโหมดอัตโนมัติ

หนึ่งในนั้นคือระบบกำจัดความร้อนแบบพาสซีฟ ซึ่งจะทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อเครื่องปฏิกรณ์ไม่มีพลังงาน ในกรณีนี้มีถังไฮดรอลิกฉุกเฉิน ด้วยแรงดันที่ลดลงอย่างผิดปกติในวงจรปฐมภูมิ น้ำจำนวนมากที่มีโบรอนจะถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะดับปฏิกิริยานิวเคลียร์และดูดซับนิวตรอน

ความรู้อีกประการหนึ่งอยู่ที่ส่วนล่างของภาชนะบรรจุ นั่นคือ "กับดัก" ของสารหลอมละลาย อย่างไรก็ตาม หากแกนหลัก "รั่วไหล" อันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุ "กับดัก" จะไม่อนุญาตให้การกักกันพังทลายลงและป้องกันไม่ให้สารกัมมันตภาพรังสีไหลลงสู่พื้น

และนี่คือสิ่งที่เรามักไม่รู้ แล้วทำไมระเบิดนิวเคลียร์ถึงระเบิดด้วย...

เริ่มจากระยะไกลกันเถอะ อะตอมทุกตัวมีนิวเคลียส และนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน บางทีทุกคนอาจรู้เรื่องนี้ ในทำนองเดียวกันทุกคนเห็นตารางธาตุ แต่ทำไมองค์ประกอบทางเคมีในนั้นถึงถูกวางไว้ในลักษณะนี้และไม่ใช่อย่างอื่น? ไม่ใช่เพราะ Mendeleev ต้องการอย่างแน่นอน หมายเลขซีเรียลของแต่ละองค์ประกอบในตารางระบุจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมของธาตุนี้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เหล็กคือหมายเลข 26 ในตาราง เพราะมีโปรตอน 26 ตัวในอะตอมของเหล็ก และถ้ามีไม่ครบ 26 ชิ้น ก็ไม่ใช่เหล็กอีกต่อไป

แต่อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกันในนิวเคลียสของธาตุเดียวกัน ซึ่งหมายความว่ามวลของนิวเคลียสอาจแตกต่างกันได้ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีมวลต่างกันเรียกว่า ไอโซโทป ยูเรเนียมมีไอโซโทปดังกล่าวหลายตัว: ยูเรเนียม-238 ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ (มี 92 โปรตอนและ 146 นิวตรอนในนิวเคลียส ทำให้ 238 รวมกันเป็น 238) มีกัมมันตภาพรังสี แต่คุณสร้างระเบิดนิวเคลียร์ไม่ได้ แต่ไอโซโทปยูเรเนียม-235 ซึ่งพบได้เล็กน้อยในแร่ยูเรเนียมนั้นเหมาะสำหรับประจุนิวเคลียร์

บางทีผู้อ่านอาจเจอคำว่า "ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ" และ "ยูเรเนียมพร่อง" ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะมียูเรเนียม-235 มากกว่ายูเรเนียมธรรมชาติ ในพร่องตามลำดับ - น้อยลง จากยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสามารถรับพลูโทเนียมซึ่งเป็นองค์ประกอบอื่นที่เหมาะสำหรับระเบิดนิวเคลียร์ (แทบไม่เคยพบในธรรมชาติเลย) ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะอย่างไรและได้พลูโตเนียมอย่างไรเป็นหัวข้อสำหรับการอภิปรายแยกต่างหาก

แล้วทำไมระเบิดนิวเคลียร์ถึงระเบิด? ความจริงก็คือนิวเคลียสหนักบางส่วนมีแนวโน้มที่จะสลายตัวหากนิวตรอนชนกับนิวเคลียส และคุณไม่ต้องรอนานสำหรับนิวตรอนอิสระ - มีนิวตรอนจำนวนมากที่บินไปมา ดังนั้น นิวตรอนดังกล่าวจึงเข้าไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 และทำให้มันแตกออกเป็น "เศษเล็กเศษน้อย" สิ่งนี้จะปล่อยนิวตรอนออกมาอีกสองสามตัว คุณเดาได้ไหมว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีนิวเคลียสของธาตุเดียวกันอยู่รอบๆ? ถูกต้องแล้วจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งยูเรเนียม-235 ถูก "ละลาย" ในยูเรเนียม-238 ที่เสถียรกว่า การระเบิดจะไม่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ นิวตรอนส่วนใหญ่ที่บินออกจากนิวเคลียสที่สลายตัวจะบินออกไป "เป็นน้ำนม" โดยไม่พบนิวเคลียสของยูเรเนียม-235 ในเครื่องปฏิกรณ์ การสลายตัวของนิวเคลียสนั้น "เฉื่อยชา" (แต่นี่ก็เพียงพอแล้วสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ในการให้พลังงาน) ในชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งของยูเรเนียม-235 หากมีมวลเพียงพอ นิวตรอนจะรับประกันว่าจะแตกนิวเคลียส ปฏิกิริยาลูกโซ่จะถล่ม และ ... หยุด! ท้ายที่สุด หากคุณทำชิ้นส่วนของยูเรเนียม-235 หรือพลูโตเนียมที่มีมวลเพียงพอสำหรับการระเบิด มันจะระเบิดทันที นั่นไม่ใช่ประเด็น.

จะเป็นอย่างไรถ้าคุณนำมวลใต้วิกฤตสองชิ้นมาผลักกันโดยใช้กลไกที่ควบคุมจากระยะไกล ตัวอย่างเช่น ใส่ทั้งสองอย่างลงในท่อและติดประจุผงเข้ากับอันหนึ่งเพื่อยิงชิ้นส่วนหนึ่งในเวลาที่เหมาะสม เช่น โพรเจกไทล์ ไปยังอีกชิ้นหนึ่ง นี่คือวิธีแก้ปัญหา

คุณสามารถทำอย่างอื่นได้: นำพลูโทเนียมทรงกลมและตรึงประจุที่ระเบิดได้บนพื้นผิวทั้งหมด เมื่อประจุเหล่านี้ถูกจุดระเบิดตามคำสั่งจากภายนอก การระเบิดของพวกมันจะบีบอัดพลูโทเนียมจากทุกด้าน บีบให้มีความหนาแน่นวิกฤต และปฏิกิริยาลูกโซ่จะเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือมีความสำคัญที่นี่: ประจุระเบิดทั้งหมดต้องทำงานพร้อมกัน ถ้าบางตัวทำงาน และบางตัวไม่ทำงาน หรือบางตัวทำงานช้า ก็จะไม่มีการระเบิดนิวเคลียร์เกิดขึ้น พลูโตเนียมจะไม่หดตัวจนเหลือมวลวิกฤต แต่จะสลายตัวไปในอากาศ แทนที่จะเป็นระเบิดนิวเคลียร์สิ่งที่เรียกว่า "สกปรก" จะปรากฎออกมา

นี่คือลักษณะของระเบิดนิวเคลียร์แบบจุดระเบิด ประจุที่ควรจะก่อให้เกิดการระเบิดโดยตรงจะทำในรูปของรูปทรงหลายเหลี่ยมเพื่อปกคลุมพื้นผิวของพลูโตเนียมทรงกลมให้แน่นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

อุปกรณ์ประเภทแรกเรียกว่าปืนใหญ่ประเภทที่สอง - การระเบิด
ระเบิด "เด็ก" ที่ทิ้งลงที่ฮิโรชิมามีประจุยูเรเนียม-235 และอุปกรณ์ประเภทปืน ระเบิดแฟตแมนที่จุดชนวนเหนือนางาซากิมีประจุพลูโตเนียม และอุปกรณ์ระเบิดนั้นเกิดการระเบิด ตอนนี้แทบไม่เคยใช้อุปกรณ์ประเภทปืนเลย การระเบิดนั้นซับซ้อนกว่า แต่ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้คุณควบคุมมวลของประจุนิวเคลียร์และใช้มันอย่างมีเหตุผลมากขึ้น และพลูโทเนียมที่เป็นวัตถุระเบิดนิวเคลียร์ได้เข้ามาแทนที่ยูเรเนียม-235

ไม่กี่ปีที่ผ่านมานักฟิสิกส์ได้เสนอระเบิดที่ทรงพลังยิ่งขึ้นแก่กองทัพ - เทอร์โมนิวเคลียร์หรือที่เรียกว่าไฮโดรเจน ปรากฎว่าไฮโดรเจนระเบิดแรงกว่าพลูโทเนียม?

ไฮโดรเจนนั้นระเบิดได้จริงๆ แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น อย่างไรก็ตามไม่มีไฮโดรเจน "ธรรมดา" ในระเบิดไฮโดรเจน แต่ใช้ไอโซโทป - ดิวเทอเรียมและไอโซโทป นิวเคลียสของไฮโดรเจน "ธรรมดา" มีหนึ่งนิวตรอน ดิวเทอเรียมมีสอง และทริเทียมมีสาม

ในระเบิดนิวเคลียร์ นิวเคลียสของธาตุหนักจะถูกแบ่งออกเป็นนิวเคลียสของธาตุที่เบากว่า ในเทอร์โมนิวเคลียร์ กระบวนการย้อนกลับเกิดขึ้น: นิวเคลียสของแสงผสานเข้าด้วยกันเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า ตัวอย่างเช่น นิวเคลียสของดิวเทอเรียมและทริเทียมรวมกันเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม (หรือเรียกอีกอย่างว่าอนุภาคแอลฟา) และนิวตรอน "พิเศษ" จะถูกส่งเข้าสู่ "การบินอิสระ" ในกรณีนี้ พลังงานจะถูกปล่อยออกมามากกว่าในระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียสของพลูโตเนียม อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์

อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษเท่านั้น (ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าเทอร์โมนิวเคลียร์) ดิวเทอเรียมและทริเทียมทำปฏิกิริยากันอย่างไร? ใช่ มันง่ายมาก คุณต้องใช้ระเบิดนิวเคลียร์เป็นตัวจุดชนวน!

เนื่องจากดิวเทอเรียมและทริเทียมมีความเสถียร ประจุของพวกมันในระเบิดแสนสาหัสจึงมีมากโดยพลการ ซึ่งหมายความว่าสามารถสร้างระเบิดแสนสาหัสที่มีอานุภาพรุนแรงกว่าระเบิดนิวเคลียร์ "ธรรมดา" อย่างหาที่เปรียบไม่ได้ "ทารก" ที่ทิ้งลงที่ฮิโรชิมามีมวลเท่ากับทีเอ็นทีภายใน 18 กิโลตัน และระเบิดไฮโดรเจนที่ทรงพลังที่สุด (ที่เรียกว่า "ซาร์บอมบา" หรือที่รู้จักในชื่อ "แม่ของคุซกิน") มีอยู่แล้ว 58.6 เมกะตัน ซึ่งมีพลังมากกว่า 3255 เท่า "ที่รัก"!


เมฆ "เห็ด" จาก "ซาร์บอมบา" สูงขึ้นถึง 67 กิโลเมตร และคลื่นระเบิดหมุนวนรอบโลกสามครั้ง

อย่างไรก็ตาม พลังขนาดมหึมานั้นมากเกินไปอย่างเห็นได้ชัด เมื่อ "เล่นมากพอ" กับระเบิดเมกะตันแล้ว วิศวกรทหารและนักฟิสิกส์จึงใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไป นั่นคือเส้นทางของการย่อขนาดอาวุธนิวเคลียร์ ในรูปแบบปกติ อาวุธนิวเคลียร์สามารถถูกทิ้งจากเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ เช่น ระเบิดทางอากาศ หรือยิงด้วยขีปนาวุธ หากคุณย่อขนาดพวกมัน คุณจะได้รับประจุนิวเคลียร์ขนาดกะทัดรัดที่ไม่ทำลายทุกสิ่งเป็นระยะทางหลายกิโลเมตรรอบๆ และสามารถใส่กระสุนปืนใหญ่หรือขีปนาวุธอากาศสู่พื้นได้ ความคล่องตัวจะเพิ่มขึ้น ช่วงของงานที่ต้องแก้ไขจะขยายออกไป นอกจากอาวุธนิวเคลียร์เชิงกลยุทธ์แล้ว เรายังได้อาวุธทางยุทธวิธีอีกด้วย

สำหรับอาวุธนิวเคลียร์ทางยุทธวิธี ยานขนส่งหลายประเภทได้รับการพัฒนา - ปืนนิวเคลียร์ ปืนครก ปืนไรเฟิลไร้แรงถีบ (เช่น American Davy Crockett) สหภาพโซเวียตยังมีโครงการสำหรับกระสุนนิวเคลียร์ จริงอยู่ที่ต้องเลิกใช้ - กระสุนนิวเคลียร์ไม่น่าเชื่อถือมาก ซับซ้อนและแพงมากในการผลิตและจัดเก็บ ซึ่งไม่มีประโยชน์

"เดวี่ คร็อกเก็ตต์". อาวุธนิวเคลียร์จำนวนหนึ่งเหล่านี้เข้าประจำการในกองทัพสหรัฐฯ และรัฐมนตรีกลาโหมของเยอรมันตะวันตกก็พยายามที่จะให้ Bundeswehr ติดอาวุธด้วยไม่สำเร็จ

เมื่อพูดถึงอาวุธนิวเคลียร์ขนาดเล็ก ควรพูดถึงอาวุธนิวเคลียร์อีกประเภทหนึ่ง นั่นคือระเบิดนิวตรอน ประจุของพลูโตเนียมในนั้นมีขนาดเล็ก แต่ก็ไม่จำเป็น หากระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์เป็นไปตามเส้นทางของการเพิ่มแรงของการระเบิด นิวตรอนจะอาศัยปัจจัยอื่นที่สร้างความเสียหาย นั่นคือ รังสี เพื่อเพิ่มการแผ่รังสีในระเบิดนิวตรอน มีไอโซโทปเบริลเลียมจำนวนมาก ซึ่งเมื่อระเบิดแล้วจะให้นิวตรอนเร็วจำนวนมาก

ตามที่ผู้สร้างคิดขึ้น ระเบิดนิวตรอนควรฆ่ากำลังคนของศัตรู แต่ปล่อยให้อุปกรณ์ไม่เสียหาย ซึ่งสามารถถูกยึดได้ในระหว่างการรุก ในทางปฏิบัติกลับแตกต่างออกไปเล็กน้อย: อุปกรณ์ที่ฉายรังสีจะใช้งานไม่ได้ - ใครก็ตามที่กล้านำอุปกรณ์ดังกล่าวจะ "ได้รับ" ความเจ็บป่วยจากรังสีในไม่ช้า สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนความจริงที่ว่าการระเบิดของระเบิดนิวตรอนสามารถโจมตีข้าศึกผ่านเกราะรถถังได้ อาวุธนิวตรอนได้รับการพัฒนาโดยสหรัฐอเมริกาเพื่อเป็นอาวุธต่อต้านการก่อตัวของรถถังโซเวียต อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้า เกราะรถถังก็ได้รับการพัฒนา เพื่อป้องกันการไหลของนิวตรอนอย่างรวดเร็ว

อาวุธนิวเคลียร์อีกประเภทหนึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1950 แต่ไม่เคยมีการผลิต (เท่าที่ทราบ) นี่คือระเบิดโคบอลต์ที่เรียกว่า - ประจุนิวเคลียร์ที่มีเปลือกโคบอลต์ ในระหว่างการระเบิด โคบอลต์ซึ่งถูกฉายรังสีโดยนิวตรอนฟลักซ์จะกลายเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่รุนแรงและกระจายไปทั่วบริเวณ ทำให้เกิดการติดเชื้อ แค่ระเบิดพลังเพียงพอเพียงลูกเดียวก็สามารถปกคลุมโลกทั้งโลกด้วยโคบอลต์และทำลายมนุษยชาติทั้งหมด โชคดีที่โครงการนี้ยังคงเป็นโครงการ

สรุปได้ว่าอย่างไร? ระเบิดนิวเคลียร์เป็นอาวุธที่น่ากลัวอย่างแท้จริง และในขณะเดียวกัน (ช่างขัดแย้งกันจริงๆ!) มันช่วยรักษาสันติภาพระหว่างชาติมหาอำนาจ หากคู่ต่อสู้ของคุณมีอาวุธนิวเคลียร์ คุณจะคิดสิบครั้งก่อนที่จะโจมตีเขา ยังไม่มีประเทศใดที่มีคลังแสงนิวเคลียร์ถูกโจมตีจากภายนอก และหลังจากปี 1945 ก็ไม่มีสงครามระหว่างรัฐขนาดใหญ่ในโลก หวังว่าพวกเขาจะไม่ทำ

การปรากฏตัวของอาวุธที่ทรงพลังเช่นระเบิดนิวเคลียร์เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของปัจจัยระดับโลกที่มีวัตถุประสงค์และอัตวิสัย การสร้างมันเกิดจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์ซึ่งเริ่มต้นด้วยการค้นพบพื้นฐานของฟิสิกส์ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ปัจจัยเชิงอัตวิสัยที่แข็งแกร่งที่สุดคือสถานการณ์ทางการเมืองและการทหารในยุค 40 เมื่อประเทศพันธมิตรต่อต้านฮิตเลอร์ - สหรัฐอเมริกา, บริเตนใหญ่, สหภาพโซเวียต - พยายามที่จะนำหน้ากันในการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสร้างระเบิดนิวเคลียร์

จุดเริ่มต้นของเส้นทางทางวิทยาศาสตร์สู่การสร้างอาวุธปรมาณูคือปี พ.ศ. 2439 เมื่อนักเคมีชาวฝรั่งเศส A. Becquerel ค้นพบกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม มันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ขององค์ประกอบนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาอาวุธที่น่ากลัว

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 และในทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบรังสีอัลฟา เบตา แกมมา ค้นพบไอโซโทปกัมมันตรังสีจำนวนมากขององค์ประกอบทางเคมี กฎของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี และวางรากฐานสำหรับการศึกษาไอโซเมตริกของนิวเคลียร์ ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นิวตรอนและโพซิตรอนกลายเป็นที่รู้จัก และนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมที่มีการดูดกลืนนิวตรอนก็ถูกแยกออกเป็นครั้งแรก นี่เป็นแรงผลักดันในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Frédéric Joliot-Curie เป็นคนแรกที่คิดค้นและจดสิทธิบัตรการออกแบบระเบิดนิวเคลียร์ในปี 1939

ผลจากการพัฒนาต่อไป อาวุธนิวเคลียร์ได้กลายเป็นปรากฏการณ์ทางทหาร-การเมืองและยุทธศาสตร์ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในประวัติศาสตร์ ซึ่งสามารถสร้างหลักประกันความมั่นคงของชาติของรัฐเจ้าของ และลดขีดความสามารถของระบบอาวุธอื่นๆ ทั้งหมด

การออกแบบระเบิดปรมาณูประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ จำนวนมาก ซึ่งมีอยู่สองส่วนหลัก:

• กรอบ,
• ระบบอัตโนมัติ

ระบบอัตโนมัติพร้อมกับประจุนิวเคลียร์อยู่ในกล่องที่ปกป้องพวกมันจากอิทธิพลต่างๆ (เชิงกล ความร้อน ฯลฯ) ระบบอัตโนมัติจะควบคุมไม่ให้เกิดการระเบิดตามเวลาที่กำหนดอย่างเคร่งครัด ประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• การระเบิดฉุกเฉิน
• อุปกรณ์ความปลอดภัยและการง้าง;
• แหล่งพลังงาน
• ชาร์จเซ็นเซอร์จุดระเบิด

การส่งมอบประจุปรมาณูนั้นดำเนินการโดยใช้ขีปนาวุธการบินขีปนาวุธและจรวดร่อน ในขณะเดียวกัน อาวุธนิวเคลียร์สามารถเป็นส่วนหนึ่งของทุ่นระเบิด ตอร์ปิโด ระเบิดทางอากาศ ฯลฯ

ระบบการจุดชนวนของระเบิดนิวเคลียร์นั้นแตกต่างกัน วิธีที่ง่ายที่สุดคืออุปกรณ์ฉีดซึ่งแรงกระตุ้นสำหรับการระเบิดกำลังกระทบกับเป้าหมายและการก่อตัวของมวลวิกฤตยิ่งยวด

คุณสมบัติอีกอย่างของอาวุธปรมาณูคือขนาดของลำกล้อง: เล็ก, กลาง, ใหญ่ บ่อยครั้งที่พลังของการระเบิดมีลักษณะเทียบเท่ากับทีเอ็นทีอาวุธนิวเคลียร์ลำกล้องขนาดเล็กแสดงถึงความสามารถในการชาร์จของทีเอ็นทีหลายพันตัน ความสามารถเฉลี่ยนั้นเท่ากับ TNT หลายหมื่นตันซึ่งมีขนาดใหญ่ - วัดเป็นล้าน

หลักการทำงาน

รูปแบบของระเบิดปรมาณูนั้นขึ้นอยู่กับหลักการของการใช้พลังงานนิวเคลียร์ที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ นี่คือกระบวนการฟิชชันของนิวเคลียสหนักหรือการสังเคราะห์นิวเคลียสของแสง เนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์จำนวนมากในช่วงเวลาที่สั้นที่สุด ระเบิดนิวเคลียร์จึงถูกจัดประเภทเป็นอาวุธที่มีอานุภาพทำลายล้างสูง

มีสองประเด็นสำคัญในกระบวนการนี้:

• ศูนย์กลางของการระเบิดนิวเคลียร์ซึ่งกระบวนการเกิดขึ้นโดยตรง
• ศูนย์กลางของแผ่นดินไหวซึ่งเป็นภาพฉายของกระบวนการนี้บนผิวน้ำ (บนบกหรือในน้ำ)

การระเบิดของนิวเคลียร์จะปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งเมื่อฉายลงบนพื้นจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว ช่วงของการกระจายมีขนาดใหญ่มาก แต่ความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญนั้นเกิดขึ้นในระยะเพียงไม่กี่ร้อยเมตร

อาวุธนิวเคลียร์มีการทำลายหลายประเภท:

• การปล่อยแสง,
• การปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี
• คลื่นกระแทก,
• รังสีทะลุทะลวง,
• แรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้า

การระเบิดของนิวเคลียร์มาพร้อมกับแสงวาบซึ่งเกิดขึ้นจากการปล่อยแสงและพลังงานความร้อนจำนวนมาก ความแรงของแสงแฟลชนี้มากกว่าพลังของแสงอาทิตย์หลายเท่า ดังนั้นอันตรายจากแสงและความร้อนจึงขยายออกไปหลายกิโลเมตร

อีกปัจจัยที่อันตรายมากในผลกระทบของระเบิดนิวเคลียร์คือการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิด ทำงานเพียง 60 วินาทีแรก แต่มีอำนาจทะลุทะลวงสูงสุด

คลื่นกระแทกมีกำลังสูงและมีผลในการทำลายล้างอย่างมาก ดังนั้นในเวลาไม่กี่วินาทีจึงก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อผู้คน อุปกรณ์ และอาคาร

รังสีทะลุทะลวงเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและเป็นสาเหตุของการเจ็บป่วยจากรังสีในมนุษย์ ชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้ามีผลกับเทคนิคเท่านั้น

ความเสียหายประเภทนี้รวมกันทำให้ระเบิดปรมาณูเป็นอาวุธที่อันตรายมาก

การทดสอบระเบิดนิวเคลียร์ครั้งแรก

สหรัฐอเมริกาเป็นประเทศแรกที่แสดงความสนใจอย่างมากในอาวุธปรมาณู ในตอนท้ายของปี 1941 มีการจัดสรรเงินทุนและทรัพยากรจำนวนมากในประเทศเพื่อสร้างอาวุธนิวเคลียร์ ผลงานดังกล่าวส่งผลให้เกิดการทดสอบระเบิดปรมาณูครั้งแรกด้วยอุปกรณ์ระเบิด "Gadget" ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2488 ในรัฐนิวเม็กซิโกของสหรัฐอเมริกา

ถึงเวลาแล้วที่สหรัฐฯ จะต้องลงมือ สำหรับการสิ้นสุดของสงครามโลกครั้งที่สองอย่างมีชัย ได้มีการตัดสินใจว่าจะเอาชนะพันธมิตรของนาซีเยอรมนี-ญี่ปุ่น ที่เพนตากอน เป้าหมายถูกเลือกสำหรับการโจมตีด้วยนิวเคลียร์ครั้งแรก ซึ่งสหรัฐฯ ต้องการแสดงให้เห็นว่าพวกเขามีอาวุธที่ทรงพลังเพียงใด

ในวันที่ 6 สิงหาคมของปีเดียวกัน ระเบิดปรมาณูลูกแรกที่มีชื่อว่า "คิด" ถูกทิ้งลงที่เมืองฮิโรชิมาของญี่ปุ่น และในวันที่ 9 สิงหาคม ระเบิดที่มีชื่อว่า "แฟตแมน" ได้ตกลงที่เมืองนางาซากิ

การโจมตีในฮิโรชิมาถือเป็นอุดมคติ: อุปกรณ์นิวเคลียร์ระเบิดที่ระดับความสูง 200 เมตร คลื่นระเบิดพลิกคว่ำเตาในบ้านของชาวญี่ปุ่นซึ่งถูกทำให้ร้อนด้วยถ่านหิน สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดไฟไหม้หลายครั้ง แม้แต่ในเขตเมืองที่ห่างไกลจากศูนย์กลางแผ่นดินไหว

แสงวาบเริ่มต้นตามมาด้วยผลกระทบของคลื่นความร้อนที่กินเวลาไม่กี่วินาที แต่พลังของมันครอบคลุมรัศมี 4 กม. กระเบื้องและควอตซ์ละลายในแผ่นหินแกรนิต เสาโทรเลขที่ถูกเผา หลังจากคลื่นความร้อนมาคลื่นกระแทก ความเร็วลมอยู่ที่ 800 กม. / ชม. และลมกระโชกแรงได้ทำลายเกือบทุกอย่างในเมือง จากอาคาร 76,000 หลัง 70,000 หลังถูกทำลายสิ้นเชิง

ไม่กี่นาทีต่อมา ฝนที่แปลกประหลาดเป็นหยดสีดำขนาดใหญ่เริ่มตกลงมา เกิดจากการควบแน่นซึ่งก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่าจากไอน้ำและเถ้าถ่าน

ผู้คนที่โดนลูกไฟในระยะ 800 เมตรถูกเผาไหม้กลายเป็นฝุ่นบางคนผิวหนังไหม้เกรียมเพราะคลื่นกระแทก หยดของฝนกัมมันตภาพรังสีสีดำทิ้งรอยไหม้ที่รักษาไม่หาย

ผู้รอดชีวิตล้มป่วยด้วยโรคที่ไม่รู้จักมาก่อน พวกเขาเริ่มมีอาการคลื่นไส้ อาเจียน มีไข้ อ่อนแรง ระดับเม็ดเลือดขาวในเลือดลดลงอย่างรวดเร็ว นี่เป็นสัญญาณแรกของการเจ็บป่วยจากรังสี

3 วันหลังจากการทิ้งระเบิดที่ฮิโรชิมา มีการทิ้งระเบิดที่นางาซากิ มันมีพลังเท่ากันและทำให้เกิดผลคล้ายกัน

ระเบิดปรมาณู 2 ลูกคร่าชีวิตผู้คนนับแสนในไม่กี่วินาที เมืองแรกถูกคลื่นกระแทกซัดจนเกือบหมดพื้นโลก พลเรือนมากกว่าครึ่งหนึ่ง (ประมาณ 240,000 คน) เสียชีวิตทันทีจากบาดแผล หลายคนได้รับรังสีซึ่งนำไปสู่การเจ็บป่วยจากรังสี มะเร็ง ภาวะมีบุตรยาก ในนางาซากิ ผู้คน 73,000 คนเสียชีวิตในวันแรก และหลังจากนั้นอีก 35,000 คนเสียชีวิตด้วยความเจ็บปวดทรมาน

วิดีโอ: การทดสอบระเบิดนิวเคลียร์

การทดสอบ RDS-37

การสร้างระเบิดปรมาณูในรัสเซีย

ผลที่ตามมาของการทิ้งระเบิดและประวัติศาสตร์ของชาวเมืองในญี่ปุ่นทำให้ I. Stalin ตกใจ เห็นได้ชัดว่าการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ของพวกเขาเองเป็นเรื่องของความมั่นคงของชาติ เมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2488 คณะกรรมการพลังงานปรมาณูได้เริ่มทำงานในรัสเซีย นำโดยแอล. เบเรีย

การวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ดำเนินการในสหภาพโซเวียตตั้งแต่ปี พ.ศ. 2461 ในปี พ.ศ. 2481 คณะกรรมการเกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมได้ก่อตั้งขึ้นที่ Academy of Sciences แต่ด้วยการระบาดของสงครามงานเกือบทั้งหมดในทิศทางนี้จึงถูกระงับ

ในปี พ.ศ. 2486 เจ้าหน้าที่หน่วยสืบราชการลับของสหภาพโซเวียตได้ส่งมอบเอกสารทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับพลังงานปรมาณูจากอังกฤษ ซึ่งส่งผลให้การสร้างระเบิดปรมาณูในตะวันตกก้าวหน้าไปไกล ในเวลาเดียวกัน ในสหรัฐอเมริกา มีการแนะนำตัวแทนที่เชื่อถือได้ในศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ของอเมริกาหลายแห่ง พวกเขาส่งต่อข้อมูลเกี่ยวกับระเบิดปรมาณูให้กับนักวิทยาศาสตร์ของโซเวียต

เงื่อนไขการอ้างอิงสำหรับการพัฒนาระเบิดปรมาณูสองแบบนั้นรวบรวมโดยผู้สร้างและหนึ่งในผู้นำทางวิทยาศาสตร์ Yu. Khariton ตามนั้น มีการวางแผนที่จะสร้าง RDS (“เครื่องยนต์ไอพ่นพิเศษ”) ด้วยดัชนี 1 และ 2:

1. RDS-1 - ระเบิดที่มีประจุพลูโทเนียมซึ่งควรจะถูกทำลายโดยการบีบอัดทรงกลม อุปกรณ์ของเขาถูกส่งมอบโดยหน่วยสืบราชการลับของรัสเซีย
2. RDS-2 เป็นระเบิดปืนใหญ่ที่มีประจุยูเรเนียมสองส่วน ซึ่งจะต้องเข้าหากันในกระบอกปืนใหญ่จนกว่าจะเกิดมวลวิกฤต

ในประวัติศาสตร์ของ RDS ที่มีชื่อเสียงการถอดรหัสที่พบมากที่สุด - "รัสเซียทำเอง" - ถูกคิดค้นโดย Yu. Khariton รองผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ K. Shchelkin คำเหล่านี้ถ่ายทอดสาระสำคัญของงานได้อย่างถูกต้อง

ข้อมูลที่สหภาพโซเวียตเข้าใจความลับของอาวุธนิวเคลียร์ทำให้เกิดแรงกระตุ้นในสหรัฐอเมริกาเพื่อเริ่มสงครามก่อนการยึดครองโดยเร็วที่สุด ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2492 แผนโทรจันปรากฏขึ้นตามที่วางแผนไว้ว่าจะเริ่มการสู้รบในวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2493 จากนั้นวันที่โจมตีถูกเลื่อนเป็นวันที่ 1 มกราคม 1957 โดยมีเงื่อนไขว่าทุกประเทศใน NATO เข้าสู่สงคราม

ข้อมูลที่ได้รับผ่านช่องทางข่าวกรองช่วยเร่งการทำงานของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต ตามที่ผู้เชี่ยวชาญชาวตะวันตกกล่าวว่าอาวุธนิวเคลียร์ของโซเวียตไม่สามารถสร้างได้ก่อนปี 2497-2498 อย่างไรก็ตาม การทดสอบระเบิดปรมาณูลูกแรกเกิดขึ้นในสหภาพโซเวียต ณ สิ้นเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2492

เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2492 อุปกรณ์นิวเคลียร์ RDS-1 ถูกระเบิดที่ไซต์ทดสอบ Semipalatinsk ซึ่งเป็นระเบิดปรมาณูลูกแรกของโซเวียตซึ่งคิดค้นโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย I. Kurchatov และ Yu. Khariton การระเบิดมีกำลัง 22 kt การออกแบบของค่าใช้จ่ายเลียนแบบ "คนอ้วน" ของอเมริกาและการบรรจุอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต

แผนโทรจันตามที่ชาวอเมริกันกำลังจะทิ้งระเบิดปรมาณูใน 70 เมืองในสหภาพโซเวียตถูกขัดขวางเนื่องจากโอกาสในการโจมตีตอบโต้ เหตุการณ์ที่ไซต์ทดสอบ Semipalatinsk แจ้งให้โลกทราบว่าระเบิดปรมาณูของโซเวียตยุติการผูกขาดของอเมริกาในการครอบครองอาวุธใหม่ สิ่งประดิษฐ์นี้ทำลายแผนการทางทหารของสหรัฐอเมริกาและนาโต้อย่างสมบูรณ์และป้องกันการพัฒนาของสงครามโลกครั้งที่สาม ประวัติศาสตร์ใหม่ได้เริ่มขึ้นแล้ว - ยุคแห่งสันติภาพของโลก ซึ่งอยู่ภายใต้การคุกคามของการทำลายล้างทั้งหมด

"สโมสรนิวเคลียร์" ของโลก

สโมสรนิวเคลียร์เป็นสัญลักษณ์ของหลายรัฐที่เป็นเจ้าของอาวุธนิวเคลียร์ วันนี้มีอาวุธดังกล่าว:

• ในสหรัฐอเมริกา (ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2488)
• ในรัสเซีย (เดิมเป็นสหภาพโซเวียตตั้งแต่ปี 2492)
• ในสหราชอาณาจักร (ตั้งแต่ปี 2495)
• ในฝรั่งเศส (ตั้งแต่ พ.ศ. 2503)
• ในประเทศจีน (ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2507)
• ในอินเดีย (ตั้งแต่ พ.ศ. 2517)
• ในปากีสถาน (ตั้งแต่ปี 2541)
• ในเกาหลีเหนือ (ตั้งแต่ปี 2549)

อิสราเอลยังถือว่ามีอาวุธนิวเคลียร์ แม้ว่าผู้นำของประเทศจะไม่ได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับการมีอยู่ของมันก็ตาม นอกจากนี้ในอาณาเขตของประเทศสมาชิก NATO (เยอรมนี อิตาลี ตุรกี เบลเยียม เนเธอร์แลนด์ แคนาดา) และพันธมิตร (ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ แม้จะมีการปฏิเสธอย่างเป็นทางการ) อาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ก็ตั้งอยู่

คาซัคสถาน ยูเครน เบลารุส ซึ่งเป็นเจ้าของอาวุธนิวเคลียร์ส่วนหนึ่งหลังการล่มสลายของสหภาพโซเวียต ในช่วงทศวรรษที่ 90 ได้ส่งมอบให้รัสเซีย ซึ่งกลายเป็นทายาทเพียงผู้เดียวของคลังแสงนิวเคลียร์ของโซเวียต

อาวุธปรมาณู (นิวเคลียร์) เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดของการเมืองโลก ซึ่งได้เข้าสู่คลังแสงของความสัมพันธ์ระหว่างรัฐอย่างแน่นหนา ในแง่หนึ่ง มันเป็นการยับยั้งที่มีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน มันเป็นข้อโต้แย้งที่มีน้ำหนักในการป้องกันความขัดแย้งทางทหารและเสริมสร้างสันติภาพระหว่างอำนาจที่เป็นเจ้าของอาวุธเหล่านี้ นี่เป็นสัญลักษณ์ของยุคสมัยในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติและความสัมพันธ์ระหว่างประเทศซึ่งต้องจัดการอย่างชาญฉลาด

วิดีโอ: พิพิธภัณฑ์อาวุธนิวเคลียร์

วิดีโอเกี่ยวกับซาร์บอมบาของรัสเซีย

หากคุณมีคำถามใด ๆ - ฝากไว้ในความคิดเห็นด้านล่างบทความ เราหรือผู้เยี่ยมชมของเรายินดีที่จะตอบคำถามเหล่านั้น