Thin Man ( ing. Thin Man , nume oficial - Mark 2 ) - un proiect al unei bombe atomice cu plutoniu de tip tun , care a fost dezvoltat în Statele Unite în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, ca parte a Proiectului Manhattan .
| slab | |
|---|---|
| Manșoane „Khudysh” pentru testarea pistoalelor cu plutoniu | |
| Tip de | Bombă nucleară |
| Țară | STATELE UNITE ALE AMERICII |
| Istoricul producției | |
| Constructor | Laboratorul Național Los Alamos |
| Caracteristici | |
| Greutate, kg | 7.500 de lire sterline (3.400 kg) |
| Lungime, mm | 17 ft (5,2 m ) |
| Diametru, mm | 38 inchi (96,5200000 cm) |
| Exploziv | Plutoniu |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Dezvoltarea lui Thin Man a fost oprită când a devenit clar că rata de fisiune spontană a plutoniului din reactor era prea mare, iar dezintegrarea plutoniului avea să se producă mai repede decât le-ar putea combina schema de tun într-un singur întreg pentru a atinge masa critică.
Proiectul Skinny a fost o versiune timpurie a proiectului de arme nucleare în pregătire pentru implementare; aceasta a fost înainte ca plutoniul să poată fi sintetizat într-un reactor nuclear prin iradierea uraniului-238 . S-a presupus că plutoniul, la fel ca uraniul-235 , poate atinge masa critică prin combinarea a două bucăți subcritice din această substanță („împușcarea” una în alta). Pentru a evita pre-detonarea, „glonțul” de plutoniu trebuia să atingă o viteză de cel puțin 910 m/s, altfel reacția în lanț în plutoniu ar începe înainte ca masa critică completă să fie atinsă, iar încărcătura s-ar destrăma înainte de a avea loc explozia. .
Diametrul estimat al lui „Mark-2” a fost de 38 inci (96,5200000 cm), lungime - 17 picioare (5,2 m ), era nevoie de o lungime atât de mare încât „glonțul” cu plutoniu să aibă timp să accelereze la viteza dorită înainte de a lovi „ ţintă". Greutatea modelului final a fost estimată la 7.500 de lire sterline (3.400 kg ).
În 1942 , chiar înainte ca proiectul atomic să intre sub controlul armatei SUA , Robert Oppenheimer a ținut o conferință la Berkeley , California , la care diverși ingineri și fizicieni au discutat despre proiectarea bombei atomice. Au fost propuse trei scheme: uraniu-235 de tip pistol, plutoniu de tip pistol și un plutoniu timpuriu de tip implozie . Cele trei scheme au devenit cunoscute sub poreclele „Baby” , „Skinny” și , respectiv, „Fat Man” .
Poreclele pentru toate cele trei proiecte au fost inventate de Robert Serber , un fost student al lui Oppenheimer care a fost implicat în proiect. După amintirile sale, el a ales aceste nume datorită formei bombelor. „Thin Man” trebuia să fie o bombă foarte lungă, iar numele ei a fost preluat din romanul polițist al lui Dashiell Hammett „Thin Man” și din seria de filme cu același nume (în original, atât bomba, cât și romanul se numesc „Omul subțire” - „om subțire”). „Fat Man” a fost rotund și plin și a fost numit după personajul lui Sidney Greenstreet din The Maltese Falcon . „Kid” a fost ultimul dezvoltat și a fost numit doar ca atare pentru a contrasta cu „Skinny”. [2]
Majoritatea participanților la conferință au ajuns la concluzia că caracteristicile fizice și nucleare cunoscute ale uraniului-235 și plutoniului au făcut posibilă crearea unor bombe de tip pistol pe baza lor, deși au existat încă unele dificultăți cu cele cu plutoniu. Deoarece intensitatea fisiunii spontane a plutoniului a fost mai mare, viteza de mișcare a materiei nucleare trebuie să fie mai mare decât pentru o încărcătură de uraniu; ca urmare, dimensiunile bombei au crescut.
S-a presupus că crearea de bombe de tip pistol pe bază de uraniu ar fi mult mai ușoară decât pe baza de plutoniu. Calculele inițiale privind metodele de producere a acestor substanțe au indicat că înainte de încheierea războiului i-ar fi dificil pentru Proiectul Manhattan să obțină suficient uraniu pentru multe bombe, dar ar putea fi posibil să sintetizeze suficient plutoniu.
Bombele de tip implozie s-au dovedit a fi mai eficiente (din punct de vedere al forței explozive pe unitatea de masă de material fisionabil), deoarece în materia nucleară comprimată reacția în lanț are loc mai rapid și, prin urmare, mai complet.
Revizuindu-și părerile anterioare, Oppenheimer, la începutul anului 1943 , a motivat că două proiecte ar trebui dezvoltate în continuare: „Thin” și „Fat Man”. S-a decis ca eforturile de cercetare să se concentreze asupra primei dintre acestea, deoarece avea mai multe incertitudini. S-a presupus că o bombă cu uraniu de tip tun ar putea fi dezvoltată rapid pe baza materialelor proiectului Khudysh.
Oppenheimer a adunat o echipă care includea Edwin Rose, inginer-șef, și Charles Critchfield , fizicianul-șef, și a început să lucreze la desenele unei bombe cu tun cu plutoniu. În iunie 1943, căpitanul flotei William Sterling Parsons și-a asumat comanda diviziei de artilerie și controlul direct al proiectului Skinny. [3]
Cele două probleme principale cu care se confruntă dezvoltatorii Thin Man au fost, în primul rând, aerodinamica bombei după ce a fost aruncată dintr-un avion și, în al doilea rând, predetonarea .
Lungimea mare a „Thin One” a dus la proprietăți aerodinamice instabile. Modele mai mici ale bombei au fost aruncate de pe un bombardier torpiloar TBF Avenger pe terenul de antrenament al Marinei SUA de lângă Dahlgren , Virginia , în august 1943. După ce bombele au fost aruncate, ele au zburat în cozi în lateral și, căzând la pământ, s-au spart în bucăți.
Testele aerodinamice extinse, în special forma nasului, a cozii și a aripioarelor de coadă ale bombei, au continuat în anul următor. Au rezultat un nas „bombat”, un corp principal subțire și o coadă mai largă care conține o „țintă” de plutoniu, plus aripioare coadă foarte lungi.
Modele de bombe mari au fost aruncate pe 6 martie 1944 la Baza Forțelor Aeriene Armatei din Muroc (acum Baza Forțelor Aeriene Edwards), aceste teste au avut succes.
Fezabilitatea proiectului bombei cu plutoniu a fost pusă sub semnul întrebării în 1942 ; Pe 14 noiembrie, James Conant a aflat (de la Wallace Ackers) că James Chadwick a ajuns recent la concluzia că plutoniul nu este potrivit pentru arme din cauza impurităților. S -a consultat cu Ernest Lawrence și Arthur Compton , care au confirmat că oamenii de știință din Chicago și Berkeley erau conștienți de problemă încă din octombrie, dar nu au putut oferi o soluție gata făcută. El a discutat problema cu Leslie Groves , care a adunat un comitet special care includea Lawrence, Compton, Oppenheimer și Edwin Macmillan . Comisia a concluzionat că orice problemă ar putea fi rezolvată prin utilizarea plutoniului mai pur. S-a propus să se încredințeze îmbogățirea chimică a plutoniului lui DuPont (a fost luată în considerare și opțiunea de a transfera toate sarcinile legate de plutoniu către acesta), dar au rămas îndoieli puternice cu privire la proiect în ansamblu. [patru]
În aprilie 1944, Emilio Gino Segre , în timpul experimentelor pe plutoniu de calitate pentru reactor de la Hanford , a descoperit că un astfel de plutoniu conținea impurități sub forma izotopului 240 Pu . Acesta din urmă a avut o intensitate mult mai mare de fisiune spontană și radioactivitate decât cea obținută la ciclotronul 239 Pu , pentru care s-au făcut calcule anterioare; iar obținerea plutoniului într-un reactor fără această impuritate s-a dovedit a fi imposibilă. Aceasta însemna că radiația de fond a acestei substanțe era atât de mare încât pre-detonarea și distrugerea încărcăturii în timpul formării masei critice a fost aproape inevitabil [5] . Lungimea țevii tunului care ar putea accelera „glonțul” cu plutoniu la viteză suficientă pentru a evita pre-detonarea ar fi cel mai probabil prea mare pentru orice bombardier existent sau planificat . Astfel, s-a dovedit că singura opțiune pentru utilizarea plutoniului într-o bombă funcțională a fost implozia - o problemă de inginerie mult mai dificilă.
Acordul privind imposibilitatea unei bombe cu plutoniu de tip pistol a fost ajuns în timpul unei întâlniri la Los Alamos pe 17 iulie 1944. [6] Toate lucrările proiectului Manhattan s-au concentrat pe construirea unei bombe cu uraniu îmbogățit ( Baby ), dar principalul accent al laboratorului a fost problema imploziei și dezvoltarea Fat Man .