Proiectul Manhattan

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 9 aprilie 2019; verificările necesită 128 de modificări .
Proiectul Manhattan

Testul „Trinity” - explozia primei bombe atomice „Thing” (ing. Gadget) la locul de testare Alamogordo, 16 iulie 1945
Stat
Locație
Locația sediului
Prezentat în lucrare Los Alamos [d]
data începutului circa 1939
data expirării pe la 1946
Participant(i) Robert Oppenheimer și Leslie Groves
Locația studiului Reactorul B
Scopul proiectului sau misiunii arme nucleare
Produse Fat Man , Kid , Thing [d] și material fisionabil [d]
 Fișiere media la Wikimedia Commons

„ Proiectul Manhattan ” ( ing.  Proiectul Manhattan ) - numele de cod al programului SUA de dezvoltare a armelor nucleare , a cărui implementare a început oficial la 17 septembrie 1943 [1] . Înainte de aceasta, din 1939, cercetările au fost efectuate în „ Comitetul Uraniu ” ( Comitetul Uraniu S-1 ). La proiect au participat oameni de știință din Statele Unite ale Americii , Marea Britanie , Germania și Canada .

În cadrul proiectului, au fost create trei bombe atomice: plutoniul „Thing” ( Gadget ) (explodat în timpul primului test nuclear ), uraniul „ Little Boy ” ( Little Boy ) ( aruncat pe Hiroshima pe 6 august 1945) și plutoniul " Fat Man " ( Fat Man ) (scăpat pe Nagasaki la 9 august 1945).

Fizicianul american Robert Oppenheimer și generalul Leslie Groves au condus proiectul . Pentru a ascunde scopul noii structuri, Manhattan Engineering District a fost format ca parte a forțelor de inginerie militară ale armatei SUA, iar Groves (până atunci colonel) a fost promovat general de brigadă și numit comandant al acestui district . 1] .

Aproximativ 130.000 de oameni [2] au luat parte la Proiectul Manhattan și au costat aproape 2 miliarde USD (aproximativ 22 miliarde USD în 2016). Peste 90% din costuri au fost pentru construcția de fabrici și producția de material fisionabil, iar mai puțin de 10% pentru dezvoltarea și producția de arme [3] . Cercetarea și producția au avut loc în peste 30 de locații din Statele Unite, Marea Britanie și Canada [4] . Proiectul a colectat și informații de la proiectul german de arme nucleare. Ca parte a misiunii Alsos, personalul Proiectului Manhattan a lucrat în Europa, uneori în spatele liniilor inamice, unde a colectat materiale și documente nucleare și, de asemenea, a colectat oameni de știință germani.

Atragerea celor mai bune forțe științifice ale lumii și a capacităților uriașe de producție ale Statelor Unite au făcut posibilă crearea primelor mostre de arme nucleare din lume în mai puțin de trei ani [2] .

Cu toate acestea, în ciuda secretului strict al Proiectului Manhattan, „ spionii atomici ” au predat URSS o mare cantitate de informații tehnice care au fost folosite la crearea bombei atomice sovietice .

Început

În august 1939, fizicienii Leo Szilard și Eugene Wigner au redactat așa-numita scrisoare lui Einstein către Roosevelt , care conținea un avertisment că Germania nazistă ar putea dezvolta un nou tip de bombă extrem de puternic. În acest sens, autorii scrisorii au îndemnat Statele Unite să asigure acumularea de rezerve de minereu de uraniu și finanțarea cercetării de către Enrico Fermi și alți oameni de știință în domeniul reacțiilor nucleare în lanț . Scrisoarea a fost semnată de Albert Einstein și transmisă președintelui american Franklin Roosevelt . Roosevelt l-a numit pe Lyman Briggs de la Biroul Național de Standarde să conducă Comitetul pentru uraniu pentru a investiga problemele ridicate în scrisoare. La 1 noiembrie 1939, comitetul i-a raportat lui Roosevelt că utilizarea uraniului ar face posibilă crearea unei arme cu o putere distructivă mult superioară oricărui lucru cunoscut [5] .

La începutul anului 1940, Otto Frisch și Rudolf Peierls de la Universitatea din Birmingham (Marea Britanie) au făcut o estimare a masei critice a uraniului-235 . Rezultatul a fost evidențiat în așa-numitul memorandum Frisch-Peierls , care în multe privințe a inițiat cercetări la scară largă asupra posibilității de a crea arme nucleare.

În iunie 1940, Comitetul Uraniu a devenit Subcomitetul S-1 al Comitetului de Cercetare pentru Apărare Națională [5] .

La 28 iunie 1941, Roosevelt a semnat Ordinul Executiv 8807 prin care se înființează Biroul de Cercetare Științifică și Dezvoltare cu Vanivar Bush ca director . 

În august 1941, un om de știință britanic de origine australiană , Mark Oliphant , a zburat în Statele Unite și a avut o serie de întâlniri cu oficiali și fizicieni americani, făcând campanie „pentru bombă” [6] .

Intrarea Statelor Unite în al Doilea Război Mondial în decembrie 1941 a accelerat cercetările asupra problemei atomice. Când, în primăvara anului 1942, Arthur Compton a estimat masa critică a uraniului-235 între 2 și 100 kg, a devenit clar că este posibil să se realizeze o bombă atomică care să poată fi luată la bord de un avion. Președintele Roosevelt a fost informat despre acest lucru și a autorizat începerea lucrărilor practice privind crearea unor astfel de arme.

La 17 iunie 1942, Vanevar Bush a înaintat un raport Președintelui în care schițează un plan pentru lucrări ulterioare [5] .

Membrii

În iunie 1944, aproximativ 129.000 de oameni erau implicați în Proiectul Manhattan, dintre care 84.500 erau implicați în lucrări de construcție, 40.500 erau muncitori din fabrică și 1.800 erau militari [7] . Un rol important în proiect l-au jucat calculatoarele umane [8] . În același timp, 99% dintre lucrătorii proiectului nu știau pentru ce sarcină finală lucrează. În 1945, revista Life scria că, înainte de anunțarea primei utilizări a bombei atomice, doar câteva zeci de oameni cunoșteau scopul final al proiectului, încă aproximativ o mie știau că ceea ce se întâmplă are cumva legătură cu atomul, iar restul de 100 de mii au lucrat „ca alunițele în bezna beznă” [9] .

Proiectul a implicat fizicieni și alți oameni de știință de renume mondial [10] : Rudolf Peierls , Otto Frisch , Edward Teller , Enrico Fermi , Niels Bohr , Klaus Fuchs , Leo Szilard , John von Neumann , Richard Feynman , Joseph Rotblat , Isidor Rabilam , Robert Wilson , Victor Weiskopf , Herbert York , Samuel Allison , Edwin Macmillan , Robert Oppenheimer , Georgy Kistyakovsky , Ernest Lawrence , Hans Bethe , Hans von Halban Franz Eugen Simon , Eugene Wigner , Philipp Hauge Abelson , Ernest,CockcroftJohn , Robert Serber , John Kemeny , Albert Bartlett , Nick Metropolis , James Franck , Myrtle Bachelder , Emilio Segre , Felix Bloch , Georg Placzek , Wu Jianxiong , Bruno Rossi , Maria Goeppert-Mayer .

Mulți oameni de știință proeminenți care au emigrat din Germania în 1933 ( Frisch , Bethe , Szilard , Fuchs , Teller , Bloch și alții) au fost conectați la proiectul secret, precum și Niels Bohr , care a fost scos din Danemarca ocupată de Germania .

Proiectul Manhattan a unit oameni de știință din Marea Britanie, Europa, Canada, SUA, printre care 12 laureați ai Premiului Nobel [5] , într-o singură echipă internațională care a rezolvat problema în cel mai scurt timp posibil.

În același timp, Proiectul Manhattan a dus la o oarecare deteriorare a relațiilor dintre SUA și Marea Britanie : SUA au profitat de cunoștințele oamenilor de știință din Marea Britanie , dar apoi au refuzat să împărtășească rezultatele cu Marea Britanie [11] .

Minereu de uraniu

Materia primă cheie pentru proiect a fost uraniul . Cea mai bogată sursă de minereu de uraniu a fost mina Shinkolobwe ( Congo ), dar a fost inundată și închisă [12] . Dar industriașul belgian Edgar Sengier a reușit să transporte o cantitate suficientă din acest minereu în SUA la un depozit din Staten Island . [13]

Separarea izotopilor de uraniu și producerea de plutoniu

Zonele promițătoare pentru obținerea de material nuclear fisionabil au fost recunoscute ca producția de uraniu-235 prin îmbogățirea uraniului natural și producția de plutoniu-239 prin iradierea uraniului-238 natural cu neutroni . Lucrările în ambele direcții au decurs în paralel [5] . Principala dificultate în crearea unui dispozitiv exploziv pe bază de uraniu-235 a fost îmbogățirea uraniului  - adică creșterea fracției de masă a izotopului de 235 U din material (în uraniul natural, izotopul principal este 238 U , fracțiunea de Izotopul 235 U este aproximativ egal cu 0,7%), astfel încât să facă posibilă o reacție nucleară în lanț (în uraniul natural și slab îmbogățit, izotopul 238 U împiedică dezvoltarea unei reacții în lanț). Obținerea plutoniului-239 pentru încărcătura de plutoniu nu a fost direct legată de dificultățile de obținere a uraniului-235, deoarece în acest caz se utilizează uraniu-238 și un reactor nuclear special [5] .

Uraniul natural este 99,3% uraniu-238 și 0,7% uraniu-235 , dar numai acesta din urmă este fisil. Uraniul-235 identic din punct de vedere chimic trebuie separat fizic de izotopul mai comun. Au fost luate în considerare diferite metode de îmbogățire a uraniului , dintre care majoritatea au fost practic efectuate în Oak Ridge , Tennessee . O centrală de separare electromagnetică ( Y-12 ) a fost construită în Oak Ridge , de care a fost responsabil E. Lawrence , o centrală de difuzie ( K-25 ) , de care au fost responsabili G. Urey şi D. Dunning , şi o difuzie termică . fabrică ( S-50 ), de care a fost responsabil F. Abelson [2] .

Cea mai economică tehnologie, centrifuga cu gaz , a eșuat [14] [15] , dar separarea electromagnetică, difuzia gazoasă și difuzia termică au avut succes în proiect.

Difuzia gazoasă a fost cea mai promițătoare și, în același timp, cea mai problematică metodă de separare a izotopilor. Legea lui Graham afirmă că viteza de difuzie a unui gaz este invers proporțională cu rădăcina pătrată a greutății sale moleculare, astfel încât într-un recipient care conține o membrană semipermeabilă și un amestec de două gaze, moleculele gazului mai ușor vor trece prin membrană. cu o rată mai rapidă decât cele ale gazului mai greu.

La 28 decembrie 1942, președintele Roosevelt a semnat un decret privind construirea de instalații pentru îmbogățirea uraniului prin metoda difuziei gazoase și metoda electromagnetică, precum și a unei instalații pentru producerea plutoniului [16] .

Uzina Y-12 a efectuat separarea izotopilor electromagnetici folosind metoda Lawrence. În atelierul principal al acestei uzine a fost instalat un ciclotron mare ( kalutron ) de mărimea unei case cu două etaje . Pentru a crea un câmp magnetic puternic în interiorul acestuia, s-au folosit bobine cu fire de argint. A fost nevoie de 15.000 de tone de lingouri de argint de la Trezoreria SUA pentru a le face [5] .

Până în toamna anului 1942, existau deja suficiente materiale pure ( grafit , uraniu) pentru a crea primul reactor nuclear din lume care funcționează cu succes . Acesta a fost ocupat de Enrico Fermi , care a lucrat la Universitatea din Chicago . Reactorul a fost asamblat sub tribunele de vest ale Stagg Field la Universitatea din Chicago. În noaptea de 2 decembrie 1942, pentru prima dată în istorie, s-a desfășurat o reacție în lanț controlată de fisiune nucleară a atomilor de uraniu.

După crearea acestui reactor experimental în februarie 1943, a început construcția unei centrale de plutoniu la Oak Ridge. Primul reactor de producție de plutoniu a fost lansat pe 4 noiembrie 1943, primele probe de plutoniu au fost obținute la sfârșitul lunii noiembrie 1943.

Aproape simultan cu construcția fabricii de plutoniu de la Oak Ridge, a început construcția unui al doilea reactor comercial de plutoniu la Hanford , Washington . Între martie 1943 și septembrie 1944, încă trei reactoare cu plutoniu au fost construite la Hanford. G. Seaborg [5] a fost implicat în crearea lor .

Dezvoltarea metalurgiei plutoniului a fost realizată de Laboratorul de Metalurgie al Universității din Chicago , care a fost condus de A. Compton [2] .

Dezvoltarea bombei atomice

Laboratorul Los Alamos , înființat în 1943, a fost responsabil pentru realizarea designului încărcăturii nucleare , al cărei director științific a fost R. Oppenheimer [2] .

Dezvoltarea bombei cu uraniu

Bomba „ Micutul ” era un focos nuclear de tip tun .

Nu au existat îndoieli cu privire la funcționarea circuitului de tun, așa că nu a fost testat la locul de testare. Bomba „Kid” a fost aruncată pe Hiroshima pe 6 august 1945.

Dezvoltarea bombei cu plutoniu

Obținerea plutoniului-239 pentru încărcături de plutoniu nu a fost direct legată de dificultățile de obținere a uraniului-235, deoarece în cazul plutoniului-239 se folosește un reactor nuclear special, iar uraniul-238 este disponibil în cantități mari . În primăvara și vara anului 1944, s-a dovedit că plutoniul-239 are impurități semnificative ale izotopului plutoniu-240, care are tendința de fisiune spontană. Din această cauză, schema de tun pentru bomba cu plutoniu s-a dovedit a fi imposibilă : plutoniul-240 va intra într-o reacție de fisiune înainte ca elementele încărcăturii nucleare să se combine într-o masă critică. Nu a fost posibil să se abandoneze utilizarea plutoniului din cauza faptului că uraniul-235 produs până în vara anului 1945 ar fi suficient pentru o singură bombă și era mult mai mult plutoniu-239. . S-a luat decizia de a folosi o schemă implozivă în locul unei scheme de tun pentru bomba cu plutoniu , care ar comprima o masă supercritică de plutoniu cu o undă de explozie concentrată suficient de rapid pentru a evita efectul fisiunii spontane a plutoniului-240. Principalii dezvoltatori ai schemei implozive au fost R. Tolman , R. Serber și S. Neddermeyer [17] .

Circuitul imploziv a necesitat o cantitate mare de calcule pentru a selecta cea mai bună și mai fiabilă versiune a circuitului [18] . Deoarece calculatoarele umane (în mare parte femei) nu puteau face față volumului de calcule, la sfârșitul anului 1943 au fost comandate tabulatoare IBM 601 , care în primăvara anului 1944 au finalizat volumul de muncă în trei săptămâni, ceea ce fără ele ar fi necesitat câteva luni. [19] [20] . Din mai multe variante ale schemei de implozie, prin experimente, experimente și calcule, Opțiunea III (Mark III) a fost aleasă ca cea mai promițătoare, iar grupul a luat un calcul mai detaliat doar a acestei opțiuni. .

Dispozitivul exploziv nuclear Gadget pe bază de plutoniu-239 și schema de implozie Variant III au fost detonate în timpul testului Trinity la locul de testare Alamogordo din New Mexico , pe 16 iulie 1945. Testul a arătat că opțiunea III selectată a schemei de implozie a funcționat și este destul de fiabilă.

O variantă a acestui dispozitiv, în formă de bombă aeriană Fat Man , a fost aruncată pe Nagasaki pe 9 august 1945.

Primul test nuclear și utilizarea armelor nucleare

Primul test (numit de cod „ Trinity ”) al unui dispozitiv exploziv nuclear pe bază de plutoniu-239 (în timpul testului, a fost testată bomba cu plutoniu de tip implozie) a fost efectuat în New Mexico la 16 iulie 1945 ( testul Alamogordo ). site-ul ).

În august 1945, SUA au bombardat orașele japoneze Hiroshima și Nagasaki .

După încheierea războiului

Proiectul Manhattan a fost creat cu un singur scop militar: crearea unei bombe atomice până în vara anului 1945. Toate eforturile armatei, oamenilor de știință și inginerilor au fost îndreptate spre crearea unei arme atomice funcționale. Toate calculele, experimentele și cercetările în domeniul nucleului atomic, energiei nucleare au fost efectuate numai în direcția care a condus la scopul final. Toate celelalte studii științifice, studii și opțiuni au fost eliminate din cauza termenelor limită strânse și a resurselor umane și materiale limitate.

Din moment ce Proiectul Manhattan își îndeplinise singura misiune, în septembrie 1945, după încheierea celui de-al Doilea Război Mondial, oamenii de știință au început să-l părăsească, revenind la munca lor științifică anterioară. Norris Bradbury , care i-a succedat lui Robert Oppenheimer în funcția de director științific al Laboratorului Los Alamos , s-a străduit să mențină activitatea laboratorului încă un an, ocupând oamenii de știință rămași cu probleme teoretice în domeniul fuziunii termonucleare și îmbunătățirea bombelor atomice existente până la luarea unei decizii. a făcut în cele mai înalte cercuri politice ce să facă cu armele nucleare, cine va controla depozitarea și dezvoltarea lor și cum vor fi finanțate toate.

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 Energia atomică pentru scopuri militare (Raportul Smyth) . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 1 mai 2021.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Proiectul Manhattan . Preluat la 18 octombrie 2021. Arhivat din original la 31 martie 2022.
  3. ↑ Costurile proiectului Manhattan . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 20 octombrie 2021.
  4. ↑ Site-uri de proiect . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 20 octombrie 2021.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Rădăcinile militare ale energiei nucleare . Preluat la 18 octombrie 2021. Arhivat din original la 18 octombrie 2021.
  6. ↑ Mark Oliphant . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 20 octombrie 2021.
  7. ↑ Jones, Vincent. Manhattan: Armata și bomba atomică . - Washington, DC: Centrul de istorie militară al armatei Statelor Unite, 1985. Arhivat la 7 octombrie 2014 la Wayback Machine
  8. ↑ David Skinner. Epoca computerelor feminine  (engleză) . www.thenewatlantis.com . Preluat la 4 februarie 2020. Arhivat din original la 13 noiembrie 2015.
  9. ↑ Bomb City: Din istoria orașului atomic american . Preluat la 18 octombrie 2021. Arhivat din original la 15 octombrie 2021.
  10. ↑ Există inexactități în lista de mai sus a participanților la Proiectul Manhattan. Mulți dintre participanți nu și-au făcut publicitate ulterior în cadrul proiectului din motive etice apărute după utilizarea bombelor atomice la Hiroshima și Nagasaki.
  11. ↑ Aylen, Jonathan (ianuarie 2015). „Primul vals: dezvoltarea și desfășurarea Dunării Albastre, bomba atomică de după război a Marii Britanii.” Jurnalul Internațional pentru Istoria Ingineriei și Tehnologiei . 85 (1): 31-59. DOI : 10.1179/1758120614Z.00000000054 . ISSN  1758-1206 .
  12. ↑ Soarta uraniului congolez (link inaccesibil) . Arhivat din original pe 7 martie 2014.  // Atomic-energy.ru (Arhivat)
  13. ↑ Edgar Sengier . Preluat la 25 decembrie 2020. Arhivat din original la 12 noiembrie 2020.
  14. ↑ R. Scott Kemp. Teoria și dezvoltarea centrifugei cu gaz: O revizuire a programelor din SUA Arhivat 13 august 2017 la Wayback Machine . Știință și securitate globală, 2009, Volumul 17, pp. 1-19. Traducere în rusă: Teoria și proiectarea centrifugelor cu gaz: O privire de ansamblu asupra programelor americane Arhivat 8 august 2017 la Wayback Machine .
  15. ^ Whitley, Stanley (01.01.1984). „Revizuire a centrifugei cu gaz până în 1962. Partea I: Principiile fizicii separării”. Recenzii despre fizica modernă . Societatea Americană de Fizică (APS). 56 (1): 41-66. DOI : 10.1103/revmodphys.56.41 . ISSN  0034-6861 .
  16. ↑ Muzeul Virtual K-25 . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 7 septembrie 2021.
  17. ↑ Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. (1993). Asamblare critică: o istorie tehnică a Los Alamos în timpul anilor Oppenheimer, 1943-1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44132-2 . OCLC 26764320
  18. ↑ Igniting the Light Elements: The Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942-1952 - de Anne C. Fitzpatrick, 2013, p.66
  19. ↑ Trinity by the Numbers: Efortul de calcul care a făcut Trinity posibilă . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 21 ianuarie 2022.
  20. ↑ Computere și proiectarea armelor nucleare . Preluat la 19 octombrie 2021. Arhivat din original la 25 august 2021.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
 Proiectul Manhattan
Locuri
Los Alamos
Hanford
Oak Ridge
site-uri
de testare

Centre individuale
Armă
Teste
Lideri
Oamenii de știință
Articole
înrudite
 Proiecte nucleare de la mijlocul secolului XX