Создание и испытание первой атомной бомбы в СССР

В Советском Союзе уже с 1918 года проводились исследования по ядерной физике, подготовившие испытание первой атомной бомбы в СССР. В Ленинграде, в Радиевом институте, в 1937 году был запущен циклотрон, первый в Европе. "В каком году было первое испытание атомной бомбы в СССР?" - спросите вы. Ответ вы узнаете совсем скоро.

В 1938 году, 25 ноября, постановлением Академии наук создана была комиссия по атомному ядру. В состав ее вошли Сергей Вавилов, Абрам Алиханов, Абрам Иофе, Игорь Курчатов и другие. К ним присоединились через два года Исай Гуревич и Виталий Хлопин. Ядерные исследования к тому времени проводились уже более чем в 10 научных институтах. При АН СССР в том же году организована была Комиссия по тяжелой воде, которая стала называться позднее Комиссией по изотопам. Прочитав эту статью, вы узнаете, как осуществлялась дальнейшая подготовка и испытание первой атомной бомбы в СССР.

Строительство циклотрона в Ленинграде, обнаружение новых урановых руд

В 1939 году, в сентябре, в Ленинграде началось строительство циклотрона. В 1940 году, в апреле, решено было создать опытную установку, которая производила бы в год 15 кг тяжелой воды. Однако из-за начавшейся в то время войны планы эти реализованы не были. В мае того же года Ю. Харитон, Я. Зельдович, Н. Семенов предложили свою теорию развития в уране цепной ядерной реакции. Тогда же были начаты работы по обнаружению новых руд урана. Это были первые шаги, обеспечившие несколько лет спустя создание и испытание атомной бомбы в СССР.

Представление физиков о будущей атомной бомбе

Многие физики в период с конца 30-х по начало 40-х годов уже имели приблизительное представление о том, как она будет выглядеть. Идея состояла в том, чтобы сосредоточить достаточно быстро в одном месте некоторое количество (более критической массы) делящегося под воздействием нейтронов материала. В нем должно начаться после этого лавинообразное нарастание числа распадов атомов. То есть это будет цепная реакция, в результате которой выделится огромный заряд энергии и произойдет мощный взрыв.

Проблемы, с которыми пришлось столкнуться при создании атомной бомбы

Первая проблема заключалась в том, чтобы получить делящееся вещество в достаточном объеме. В природе единственное вещество такого рода, которое можно было найти, - это изотоп урана с массовым числом 235 (то есть суммарным количеством нейтронов и протонов в ядре), иначе - уран-235. Содержание данного изотопа в природном уране - не более 0,71 % (урана-238 - 99,2 %). Более того, содержание в руде природного вещества составляет в лучшем случае 1 %. Поэтому достаточно сложной задачей было выделение урана-235.

Как вскоре выяснилось, альтернативой урану является плутоний-239. Он почти не встречается в природе (его меньше в 100 раз, чем урана-235). В приемлемой концентрации его получить можно в ядерных реакторах, если облучить уран-238 нейтронами. Постройка реактора для этого представляла также значительные трудности.

Третьей проблемой оказалось то, что собрать необходимое количество делящегося вещества в одном месте было непросто. В процессе сближения подкритичных частей, даже очень быстрого, в них начинают протекать реакции деления. Энергия, выделяющаяся при этом, может не позволить основной части атомов участвовать в процессе деления. Не успев прореагировать, они разлетятся.

Изобретение В. Маслова и В. Шпинеля

В. Маслов и В. Шпинель из физико-технического института Харькова в 1940 году подали заявку на изобретение боеприпаса, основанного на использовании цепной реакции, запускающей самопроизвольное деление урана-235, его закритической массы, которая создается из нескольких докритических, разделенных взрывчатым веществом, непроницаемым для нейтронов и уничтожаемым с помощью подрыва. Большие сомнения вызывает работоспособность подобного заряда, но тем не менее свидетельство на данное изобретение все же было получено. Однако произошло это лишь в 1946 году.

Пушечная схема американцев

Для первых бомб американцы предполагали использовать пушечную схему, в которой использовался реально пушечный ствол. С его помощью одна часть делящегося материала (подкритическая) выстреливалась в другую. Но вскоре обнаружилось, что такая схема для плутония не подходит из-за того, что скорость сближения является недостаточной.

Строительство циклотрона в Москве

В 1941 году, 15 апреля, СНК постановил о начале строительства мощного циклотрона в Москве. Однако после того, как началась Великая Отечественная война, были прекращены почти все работы в сфере ядерной физики, призванные приблизить 1 испытание атомной бомбы в СССР. На фронте оказались многие физики-ядерщики. Другие были переориентированы на более насущные, как тогда казалось, сферы.

Сбор информации о ядерной проблеме

Сбором информации касательно ядерной проблемы с 1939 года занимались 1-е Управление НКВД и ГРУ РККА. В 1940 году, в октябре, от Д. Кэрнкросса поступило первое сообщение, в котором говорилось о планах создания атомной бомбы. Данный вопрос был рассмотрен в Британском комитете по науке, в котором работал Кэрнкросс. В 1941 году, летом, был утвержден проект создания бомбы, который назывался "Тьюб эллойз". Англия к началу войны была одним из мировых лидеров в ядерных разработках. Такая ситуация сложилась во многом благодаря помощи немецких ученых, которые бежали в эту страну с приходом Гитлера к власти.

К. Фукс, член КПГ, был одним из них. Он отправился осенью 1941 года в советское посольство, где сообщил о том, что обладает важной информацией о мощном оружии, созданном в Англии. С. Крамер и Р. Кучинская (радистка Соня) были выделены для связи с ним. Первые радиограммы, посланные в Москву, содержали информацию о специальном методе разделения изотопов урана, газодиффузионном, а также о строящимся для данной цели заводе в Уэльсе. После шести передач прервалась связь с Фуксом.

Испытание атомной бомбы в СССР, дата которого сегодня широко известна, подготовили и другие разведчики. Так, советский разведчик в Соединенных Штатах Семенов (Твен) в конце 1943 года сообщил, что Э. Ферми в Чикаго удалось осуществить первую цепную реакцию. Источником данной информации был физик Понтекорво. По линии внешней разведки в это же время поступили из Англии закрытые труды ученых Запада, касающиеся атомной энергии, датированные 1940-1942 годами. Информация, содержащаяся в них, подтверждала, что большой прогресс был достигнут в создании атомной бомбы.

Жена Коненкова (на фото ниже), известного скульптора, работала вместе с другими на разведку. Она сблизилась с Эйнштейном и Оппенгеймером, крупнейшими физиками, и оказывала долгое время влияние на них. Л. Зарубина, другой резидент в США, входила в круг людей Оппенгеймера и Л. Сциларда. С помощью этих женщин СССР удалось внедрить агентов в Лос-Аламос, Ок-Ридж, а также Чикагскую лабораторию - крупнейшие центры ядерных исследований в Америке. Информацию по атомной бомбе в США передавали советской разведке в 1944 году супруги Розенберги, Д. Грингласс, Б. Понтекорво, С. Саке, Т. Холл, К. Фукс.

В 1944 году, в начале февраля, Л. Берия, нарком НКВД, провел заседание руководителей разведки. На нем было принято решение по координации сбора информации, касающейся атомной проблемы, которая поступала по линии ГРУ РККА и НКВД. Для этого был создан отдел "С". В 1945 году, 27 сентября, он был организован. П. Судоплатов, комиссар ГБ, возглавил этот отдел.

Фукс передал в январе 1945 года описание конструкции атомной бомбы. Разведкой в числе прочего были получены также материалы по разделению изотопов урана электромагнитным способом, данные о работе первых реакторов, инструкции по производству плутониевой и урановой бомб, данные о размерах критической массы плутония и урана, о конструкции взрывных линз, о плутонии-240, о последовательности и времени операций по сборке и производству бомбы. Сведения касались также способа приведения бомбового инициатора в действие, строительства специальных заводов для разделения изотопов. Были получены и дневниковые записи, в которых содержалась информация о первом испытательном взрыве бомбы в США в июле 1945 года.

Поступавшие по этим каналам сведения ускорили и облегчили задачу, поставленную перед советскими учеными. Специалисты Запада полагали, что в СССР бомба может быть создана лишь в 1954-1955 годах. Однако они ошиблись. Первое испытание атомной бомбы в СССР произошло в 1949 году, в августе.

Новые этапы создания атомной бомбы

В 1942 году, в апреле, М. Первухин, нарком химической промышленности, был ознакомлен по распоряжению Сталина с материалами, касающимися работы над атомной бомбой, проведенной за рубежом. Для оценки изложенных в докладе сведений Первухин предложил создать группу специалистов. В нее вошли, по рекомендации Иоффе, молодые ученые Кикоин, Алиханов и Курчатов.

В 1942 году, 27 ноября, вышло постановление "О добыче урана" ГКО. Оно предусматривало создание особого института, а также начало работ по переработке и добыче сырья, геологоразведке. Все это предполагалось осуществить для того, чтобы как можно скорее произошло испытание первой атомной бомбы в СССР. Год 1943-й был ознаменован тем, что НКЦМ приступил к добыче и переработке урановой руды в Таджикистане, на Табаршском руднике. План составлял 4 т в год урановых солей.

Мобилизованные ранее ученые в это время были отозваны с фронта. В этом же 1943 году, 11 февраля, была организована лаборатория № 2 Академии наук. Ее начальником был назначен Курчатов. Она должна была координировать работы по созданию атомной бомбы.

Советской разведкой в 1944 году был получен справочник, в котором содержались ценные сведения о наличии уран-графитовых реакторов и определении параметров реактора. Однако нужного для загрузки даже небольшого опытного ядерного реактора урана тогда еще не было в нашей стране. В 1944 году, 28 сентября, правительство СССР обязало НКЦМ сдавать урановые соли и уран в государственный фонд. На лабораторию № 2 была возложена задача их хранения.

Работы, проведенные в Болгарии

Большая группа специалистов, руководил которыми В. Кравченко, начальник 4-го спецотдела НКВД, в 1944 году, в ноябре, выехала для изучения результатов геологоразведки в освобожденную Болгарию. В этом же году, 8 декабря, ГКО постановил передать переработку и добычу урановых руд из НКМЦ 9-му Управлению ГУ ГМП НКВД. В 1945 году, в марте, начальником горно-металлургического отдела 9-го Управления был назначен С. Егоров. Тогда же, в январе, организуется НИИ-9 для изучения месторождений урана, решения задач получения плутония и металлического урана, переработки сырья. Из Болгарии к тому времени поступало в неделю около полутора тонн урановой руды.

Строительство диффузионного завода

С 1945 года, с марта, после поступления из США по каналам НКГБ информации о схеме бомбы, построенной на принципе имплозии (то есть сжатия делящегося материала путем взрыва обычного взрывчатого вещества), были начаты работы над схемой, которая имела значительные преимущества перед пушечной. В апреле 1945 года В. Маханев написал записку Берии. В ней говорилось о том, что в 1947 году предполагается пустить для получения урана-235 диффузионный завод, находящийся при лаборатории № 2. Производительность этого завода должна была составить примерно 25 кг урана в год. Этого должно было быть достаточно для двух бомб. Для американской на самом деле понадобилось 65 кг урана-235.

Привлечение к исследованиям немецких ученых

5 мая 1945 года во время сражений за Берлин было обнаружено имущество, принадлежавшее Физическому институту Общества кайзера Вильгельма. В Германию 9 мая была направлена специальная комиссия, возглавляемая А. Завенягиным. Ее задача была найти ученых, которые работали там над атомной бомбой, собрать материалы по урановой проблеме. Вместе с семьями в СССР была вывезена значительная группа немецких ученых. В их число входили Нобелевские лауреаты Н. Риль и Г. Герц, профессора Гайб, М. фон Ардене, П. Тиссен, Г. Позе, М. Фольмер, Р. Деппель и другие.

Создание атомной бомбы задерживается

Для наработки плутония-239 нужно было построить ядерный реактор. Даже для экспериментального понадобилось около 36 т металлического урана, 500 т графита и 9 т двуокиси урана. К августу 1943 года была решена проблема графита. Его выпуск наладили в мае 1944 года на Московском электродном заводе. Однако нужного количества урана в стране не было к концу 1945 года.

Сталин хотел, чтобы как можно скорее произошло испытание первой атомной бомбы в СССР. Годом, к которому оно должно было осуществиться, первоначально был 1948-й (до весны). Однако к этому времени не было даже материалов для ее производства. Новый срок был назначен 8 февраля 1945 года постановлением правительства. Создание атомной бомбы перенесли до 1 марта 1949 года.

Завершающие этапы, подготовившие испытание первой атомной бомбы в СССР

Событие, к которому стремились так долго, произошло несколько позже повторно намеченного срока. Первое испытание атомной бомбы в СССР состоялось в году 1949-м, как и планировалось, однако не в марте, а в августе.

В 1948 году, 19 июня, был запущен первый промышленный реактор ("А"). Для выделения из ядерного топлива наработанного плутония был построен завод "Б". Урановые блоки, облученные, растворяли и отделяли химическими методами плутоний от урана. Затем раствор дополнительно очищали от продуктов деления для того, чтобы снизить его радиационную активность. На заводе "В" в апреле 1949 года начали изготавливать детали бомбы из плутония, применив технологию НИИ-9. Первый исследовательский реактор, работающий на тяжелой воде, был запущен в это же время. С многочисленными авариями шло освоение производства. При устранении их последствий наблюдались случаи переоблучения персонала. Однако в то время не обращали внимания на такие мелочи. Важнее всего было осуществить первое испытание атомной бомбы в СССР (дата его - 1949 год, 29 августа).

В июле был готов комплект деталей заряда. На комбинат для проведения физических измерений выехала группа физиков, руководил которой Флеров. Группа теоретиков, возглавляемая Зельдовичем, была направлена для обработки результатов измерений, а также расчета вероятности неполного разрыва и значений КПД.

Таким образом, первое испытание атомной бомбы в СССР было произведено в году 1949-м. 5 августа комиссией был принят заряд плутония и отправлен в КБ-11 литерным поездом. Здесь были к этому времени почти завершены необходимые работы. Контрольная сборка заряда была проведена в КБ-11 в ночь с 10 на 11 августа. Устройство после этого было демонтировано, а его детали упакованы для отправки на полигон. Как уже упоминалось, первое испытание атомной бомбы в СССР состоялось 29 августа. Советская бомба, таким образом, была создана за 2 года и 8 месяцев.

Испытание первой атомной бомбы

В СССР в 1949 году, 29 августа, было проведено испытание ядерного заряда на Семипалатинском полигоне. На вышке находилось устройство. Мощность взрыва составила 22 кт. Конструкция использованного заряда повторяла "Толстяка" из США, а электронная начинка разработана была советскими учеными. Многослойную конструкцию представлял собой атомный заряд. В ней с помощью сжатия сферической сходящейся детонационной волной осуществлялся перевод плутония в критическое состояние.

Некоторые особенности первой атомной бомбы

5 кг плутония размещалось в центре заряда. Вещество было установлено в виде двух полусфер, окруженных оболочкой из урана-238. Она служила для сдерживания ядра, раздувающегося во время цепной реакции, для того чтобы успела прореагировать как можно большая часть плутония. К тому же она использовалась в качестве отражателя, а также замедлителя нейтронов. Тампер окружала оболочка, сделанная из алюминия. Она служила для равномерного сжатия ударной волной ядерного заряда.

Установка узла, который содержал делящийся материал, в целях безопасности осуществлялась сразу перед применением заряда. Для этого имелось особое сквозное коническое отверстие, закрывающееся пробкой из взрывчатого вещества. А во внутренних и наружном корпусах находились отверстия, которые закрывались крышками. Расщеплением ядер приблизительно 1 кг плутония была обусловлена мощность взрыва. Оставшиеся 4 кг прореагировать не успели и распылились бесполезно, когда было осуществлено первое испытание атомной бомбы в СССР, дата которого вам теперь известна. Множество новых идей по совершенствованию зарядов возникло в ходе реализации данной программы. Они касались, в частности, повышения коэффициента использования материала, а также снижения веса и габаритов. По сравнению с первыми новые образцы стали компактнее, мощнее и изящнее.

Итак, первое испытание атомной бомбы в СССР произошло в 1949 году, 29 августа. Оно послужило началом дальнейших разработок в этой сфере, которые ведутся и по сей день. Испытание атомной бомбы в СССР (1949 год) стало важным событием в истории нашей страны, положив начало ее статусу ядерной державы.

В 1953 году на том же Семипалатинском полигоне состоялось первое в истории России испытание водородной бомбы. Мощность ее составила уже 400 кт. Сравните первые испытания в СССР атомной бомбы и водородной бомбы: мощность 22 кт и 400 кт. Однако это было лишь начало.

14 сентября 1954 году на Тоцком полигоне осуществлены первые войсковые учения, в ходе которых была применена атомная бомба. Они получили название "операция «Снежок»". Испытание атомной бомбы в 1954 в СССР, по информации, рассекреченной в 1993 году, было осуществлено в том числе с целью выяснить, как радиация воздействует на человека. Участники этого эксперимента дали подписку о том, что они не будут разглашать информацию об облучении в течение 25 лет.