İnteqral sürətli reaktor. Amerika vurğusu ilə Sovet bombası Uran bombası

Neytron təşəbbüskarı.
Birinci mərhələ, həmçinin Urchin adlanır, diametri 2 sm və qalınlığı 0,6 sm olan berilyum sferik qabığıdır təxminən 7 qramdır. Qabığın daxili səthində dərinliyi 2,09 mm olan 15 ədəd paz şəkilli yarıqlar vardır. Qabıq özü karbonil nikel atmosferində isti presləmə yolu ilə hazırlanır; Daxili kürə və qabıqdakı çatlara 50 küri polonium-210 (11 mq) çökdü. Qızıl və nikel təbəqələri berilliumu polonium və ya təşəbbüsçünü əhatə edən plutoniumun yaydığı alfa hissəciklərindən qoruyur. Təşəbbüs plutonium nüvəsində diametri 2,5 sm olan boşluq içərisindəki mötərizə üzərində quraşdırılmışdır.
Zərbə dalğası yükün mərkəzinə çatdıqda urchin aktivləşir. Zərbə dalğası plutoniumun daxili boşluğunun divarlarına çatdıqda, buxarlanmış plutoniumdan gələn şok dalğası təşəbbüskar üzərində hərəkət edərək, boşluqları poloniumla əzərək Munroe effektini yaradır - polonium və berilyumu tez qarışdıran güclü maddə jetləri. xarici və daxili sferalar. Po-210 tərəfindən buraxılan alfa hissəcikləri berillium atomları tərəfindən udulur, bu da öz növbəsində neytronları buraxır.

Plutonium yükü.
Neytron təşəbbüskarı üçün mərkəzdə 2,5 sm boşluq olan doqquz santimetrlik kürə. Bu yük forması partlama zamanı asimmetriya və qeyri-sabitliyi azaltmaq üçün Robert Kristi tərəfindən təklif edilmişdir.
Nüvədəki plutonium aşağı sıxlıqlı delta fazasında (sıxlıq 15,9) onu maddənin miqdarına görə 3% qallium (kütləvi 0,8%) ilə birləşdirərək sabitləşir. Daha sıx alfa fazası (sıxlıq 19.2) ilə müqayisədə delta fazasının istifadəsinin üstünlükləri ondan ibarətdir ki, delta faza elastik və elastikdir, alfa fazası isə kövrək və kövrəkdir, əlavə olaraq delta fazasında plutoniumun sabitləşməsi proses zamanı büzülmənin qarşısını alır. tökmə və ya isti işləmədən sonra iş parçasının soyuması və deformasiyası. Görünə bilər ki, nüvə üçün daha aşağı sıxlıqlı bir materialdan istifadə etmək dezavantajlı ola bilər, çünki səmərəliliyin artması və tələb olunan plutoniumun miqdarının azalması səbəbindən daha sıx bir materialdan istifadə etmək üstünlük təşkil edir, lakin bu tamamilə doğru deyil. Delta-stabilləşdirilmiş plutonium on minlərlə atmosferin nisbətən aşağı təzyiqlərində alfa fazasına keçiddən keçir. Partlayış partlayışı zamanı meydana gələn bir neçə milyon atmosferin təzyiqi bu keçidi belə sıxılma zamanı yaranan digər hadisələrlə birlikdə edir. Beləliklə, delta fazasında plutonium ilə sıxlıqda daha çox artım və sıx alfa fazasında baş verəndən daha çox reaktivlik var.

Nüvə iki yarımkürədən yığılır, ehtimal ki, əvvəlcə boşluqlara tökülür və sonra karbonil nikel atmosferində isti presləmə ilə işlənir. Plutonium çox reaktiv metal olduğundan və bundan əlavə, həyat üçün təhlükəli olduğundan, hər yarımkürə nikel təbəqəsi ilə örtülmüşdür (və ya Gadget nüvəsi üçün bildirildiyi kimi, bu örtük plutoniumun sürətli elektrokaplanması ilə əlaqədar problem yaratmışdır). nikel (və ya gümüş) ilə metalda qabıqların meydana gəlməsinə və nüvədə istifadə üçün yararsızlığına səbəb oldu. Qızıl layların ehtiyatla üyüdülməsi və qatlanması yarımkürələrin yaratdığı qüsurları bərpa etdi. Bununla belə, yarımkürələr arasında nazik qızıl təbəqə (təxminən 0,1 mm qalınlığında) istənilən halda dizaynın zəruri hissəsi idi və neytron təşəbbüskarını vaxtından əvvəl aktivləşdirə bilən zərbə dalğası reaktivlərinin yarımkürələr arasında vaxtından əvvəl nüfuz etməsinə mane olmağa xidmət edirdi.

Uran korpusu/neytron reflektoru.
Plutonium yükü 120 kq ağırlığında və diametri 23 sm olan təbii urandan hazırlanmış korpusla əhatə olunub. Uranın qalınlığı neytronların saxlanması vəzifəsi ilə müəyyən edilir, ona görə də neytronların əyləcini təmin etmək üçün bir neçə santimetrlik təbəqə kifayətdir. Daha qalın bir gövdə (qalınlığı 10 sm-dən çox) bütün struktur üçün əhəmiyyətli neytron qorunmasını təmin edir, lakin sürətli, eksponent olaraq inkişaf edən zəncirvari reaksiyalara xas olan "müvəqqəti udma" effekti daha qalın reflektordan istifadənin faydalarını azaldır.
Bombanın enerjisinin təxminən 20%-i uran qabığının sürətli parçalanması nəticəsində ayrılır. Əsas və bədən birlikdə minimal subkritik sistem təşkil edir. Partlayış partlayışı montajı normal sıxlığından 2,5 dəfə çox sıxdıqda, nüvə təxminən dörd-beş kritik kütlə ehtiva etməyə başlayır.

"İtələyici"/neytron uducu.
Uranı əhatə edən 11,5 sm qalınlığında olan alüminium təbəqənin çəkisi 120 kq-dır. "İtələyici" adlanan bu sferanın əsas məqsədi Taylor dalğasının təsirini, detonasiya cəbhəsinin arxasında baş verən təzyiqin sürətlə azalmasının təsirini azaltmaqdır. Bu dalğa partlama zamanı artmağa meyllidir və detonasiya cəbhəsi bir nöqtəyə yaxınlaşdıqca təzyiqin getdikcə daha sürətli azalmasına səbəb olur. Partlayıcı ("B" tərkibi)/alüminium interfeysində (sıxlıqlar fərqinə görə: 1,65/2,71) baş verən zərbə dalğasının qismən əks olunması ikinci dərəcəli cəbhəni partlayıcıya geri göndərərək, Taylor dalğasını sıxışdırır. Bu, ötürülən dalğanın təzyiqini artırır, nüvənin mərkəzində sıxılmanı artırır.
Alüminium "itələyici" də bir nisbətdə bor ehtiva edir. Borun özü kövrək qeyri-metal bir maddə olduğundan və istifadəsi çətin olduğundan, çox güman ki, borax adlı asan emal olunan alüminium ərintisi şəklində var (35-50% bor). Qabıqdakı ümumi nisbəti kiçik olsa da, bor bir neytron uducu rolunu oynayır, oradan qaçan neytronların yenidən plutonium-uran birləşməsinə daxil olmasına mane olur, alüminium və partlayıcı maddələrdə istilik sürətinə qədər yavaşlayır.

Partlayıcı mərmi və detonasiya sistemi.
Partlayıcı korpus yüksək partlayıcı təbəqədir. Təxminən 47 sm qalınlığında və ən azı 2500 kq ağırlığında. Bu sistemdə 20-si altıbucaqlı, 12-si isə beşbucaqlı olmaqla 32 partlayıcı linza var. Linzalar təxminən 130 sm diametrli sferik partlayıcı qurğu yaratmaq üçün futbol topu kimi bir-birinə birləşdirilir. Hər biri 3 hissədən ibarətdir: onlardan ikisi yüksək detonasiya sürətinə malik partlayıcıdan, biri aşağı detonasiya sürətindən hazırlanır. Sürətli partlayan partlayıcının ən kənar hissəsində aşağı partlama sürətinə malik partlayıcı maddələrlə doldurulmuş konusvari boşluq var. Bu cütləşən hissələr mərkəzə doğru yönəlmiş dairəvi, böyüyən şok dalğası yaratmağa qadir olan aktiv lens təşkil edir. Sürətli partlayan partlayıcının daxili tərəfi yaxınlaşan zərbəni gücləndirmək üçün demək olar ki, alüminium kürəni əhatə edir.
Linzalar dəqiq tökmə idi, ona görə də istifadə etməzdən əvvəl partlayıcı əridilməli idi. Əsas sürətlə partlayan partlayıcı "tərkibi B" idi, 60% heksagen (RDX) qarışığı - çox tez partlayan, lakin zəif əriyən yüksək partlayıcı, 39% TNT (TNT) - yüksək partlayıcı və asanlıqla əriyən partlayıcı və 1% mum. "Yavaş" partlayıcı baratol idi - bağlayıcı olaraq 1% mum ilə TNT və barium nitratın qarışığı (TNT nisbəti adətən 25-33%).
Linzaların tərkibi və sıxlığı dəqiq idarə olunurdu və sabit qaldı. Lens sistemi çox sıx bir tolerantlığa uyğunlaşdırıldı, beləliklə, şok dalğasında pozuntuların qarşısını almaq üçün hissələri 1 mm-dən az məsafədə bir-birinə uyğunlaşdırdı, lakin linzaların səthinin hizalanması onları bir-birinə uyğunlaşdırmaqdan daha vacib idi.
Çox dəqiq detonator vaxtına nail olmaq üçün standart detonatorlarda ilkin/ikinci dərəcəli partlayıcı birləşmələr yox idi və elektriklə qızdırılan keçiricilər var idi. Bu keçiricilər güclü bir kondansatördən alınan cərəyanın dalğalanmasından dərhal buxarlanan nazik tel parçalarıdır. Detonatorun partlayıcı materialı işə salınıb. Kondansatör bankının boşaldılması və bütün detonatorlar üçün telin buxarlanması demək olar ki, eyni vaxtda həyata keçirilə bilər - fərq +/- 10 nanosaniyədir. Belə bir sistemin mənfi tərəfi böyük batareyalara, yüksək gərginlikli enerji təchizatına və eyni vaxtda 32 detonatoru yandırmaq üçün nəzərdə tutulmuş güclü kondansatör bankına (təxminən 200 kq ağırlığında X-Unit adlanır) ehtiyacdır.
Bitmiş partlayıcı qabıq duralumin korpusuna yerləşdirilir. Bədən quruluşu 5 işlənmiş duralumin tökmədən yığılmış mərkəzi kəmərdən və tam bir qabığı meydana gətirən yuxarı və aşağı yarımkürələrdən ibarət idi.

Montajın son mərhələsi.
Bombanın son dizaynı, sonunda parçalanan materialların yerləşdirildiyi xüsusi bir "qapaq" ehtiva edir. Şarj, təşəbbüskarı olan plutonium əlavəsi istisna olmaqla, tamamilə istehsal edilə bilər. Təhlükəsizliyə görə montaj praktik istifadədən dərhal əvvəl tamamlanır. Duralumin yarımkürəsi partlayıcı linzalardan biri ilə birlikdə çıxarılır. Neytron təşəbbüskarı plutonium yarımkürələri arasında quraşdırılır və 40 kiloqramlıq uran silindrinin içərisinə quraşdırılır və sonra bütün bu struktur uran reflektorunun içərisinə yerləşdirilir. Lens öz yerinə qayıdır, detonator ona qoşulur və qapaq yuxarıdan vidalanır.
Fat Man istifadəyə hazır şəkildə göndərildikdə və saxlandıqda ciddi risk idi, baxmayaraq ki, hətta ən pis ssenaridə belə Balaca Oğlandan daha az təhlükəli idi. Uran reflektoru olan nüvənin kritik kütləsi delta fazası üçün 7,5 kq plutonium, alfa fazası üçün isə cəmi 5,5 kq təşkil edir. Partlayıcı mərminin hər hansı təsadüfi partlaması, Fat Man-ın 6,2 kiloqramlıq nüvəsinin superkritik alfa fazasına sıxılması ilə nəticələnə bilər. bombanın partlayıcı yükündən çox) trotil ekvivalentində bir neçə yüz tona qədər, lakin əsas təhlükə partlayış zamanı nüfuz edən radiasiya axınındadır, qamma şüaları və neytronlar ölümə və ya ciddi xəstəliyə səbəb ola bilər. şok dalğasının yayılma zonası Beləliklə, 20 tonluq kiçik bir nüvə partlayışı 250 m məsafədə 640 rem radiasiya dozasına səbəb olacaqdır.
Təhlükəsizliyə görə, Fat Man'ın daşınması heç vaxt tam yığılmış formada həyata keçirilmədi, bombalar istifadə edilməzdən dərhal əvvəl tamamlandı, bu proses ən azı bir neçə gün tələb olundu (aralıq yoxlamalar nəzərə alınmaqla). Yığılmış bomba aşağı X-Unit batareyaları səbəbindən uzun müddət işlək vəziyyətdə qala bilmədi.
Canlı plutonium bombasının konturları əsasən polad qabıqda qablaşdırılan eksperimental Gadget dizaynından ibarətdir. Polad ellipsoidin iki yarısı partlayıcı sistem bandajı ilə birlikdə X-vahidi, batareyalar, qoruyucular və tetik elektronikası üzərində yerləşir. qabığın ön tərəfi.
Little Boy-da olduğu kimi, Fat Man-da da yüksək hündürlük qoruyucusu Atchis radar məsafəölçən sistemidir (Archies - onun antenalarını Kiçik Oğlanın fotoşəkillərində yan tərəfdən görmək olar). Yük yerdən tələb olunan hündürlüyə çatdıqda (1850+-100 fut-a təyin olunur), partlama siqnalı verir. Bundan əlavə, bomba 7000 futdan yuxarı partlayışın qarşısını alan barometrik sensorla da təchiz edilib.

Plutonium bombasının istifadəsi ilə mübarizə.
Kök adamın yekun məclisi adada baş tutdu. Tinian.
26 iyul 1945-ci ildə Kirtland Hərbi Hava Qüvvələri bazasından Tiniana C-54 təyyarəsində təşəbbüskarı olan bir plutonium nüvəsi göndərildi.
İyulun 28-də nüvə adaya çatır. Bu gün üç B-29 əvvəlcədən yığılmış üç Fat Mans ilə Kirtlanddan Tiniana yola düşür.
2 avqust - B-29 gəldi. Bombalama tarixi 11 avqust olaraq təyin edilib, hədəf Kokuradakı arsenaldır. İlk bombanın qeyri-nüvə hissəsi avqustun 5-də hazır idi.
Avqustun 7-də hava şəraitinin 11-də uçuş üçün əlverişsiz olacağı ilə bağlı proqnoz gəlir, uçuş tarixi avqustun 10-na, sonra isə avqustun 9-a keçirilir. Tarixin dəyişdirilməsi ilə əlaqədar yükün yığılması üçün sürətləndirilmiş işlər aparılır.
8-i səhər, Kök adamın yığılması başa çatdı və saat 22: 00-da onu B-29 "Blokun Maşını"na yükləyirlər.
9 avqust:
03:47 Təyyarə Tiniandan qalxır, hədəf Kokur Arsenal olaraq təyin olunur. Pilot - Çarlz Svini.
10:44 Kokuraya yaxınlaşma vaxtıdır, lakin zəif görmə şəraitində hədəf görünməzdir. Zenit artilleriya atəşi və yapon qırıcılarının peyda olması bizi axtarışları dayandırmağa və ehtiyat hədəfə - Naqasakiyə tərəf dönməyə məcbur edir.
Şəhərin üzərində bulud təbəqəsi var idi - Kokura üzərində olduğu kimi, yalnız bir keçidə yanacaq qalmışdı, buna görə də bomba təyin olunmuş hədəfdən bir neçə mil aralıda buludların ilk uyğun boşluğuna atıldı.
11:02 Şəhər sərhədi yaxınlığında 503 m yüksəklikdə partlayış baş verir, 1987-ci ildə ölçmələrə görə güc 21 kt-dir. Partlayışın şəhərin məskunlaşan hissəsinin sərhəddində baş verməsinə baxmayaraq, qurbanların sayı 70 min nəfəri ötüb. Mitsubishi-nin silah istehsal edən müəssisələri də məhv edilib.

(indiki Konqo Demokratik Respublikası), Kanadada (Böyük Ayı Gölü) və ABŞ-da (Kolorado).

Partlama prinsipi ilə hazırlanan əksər müasir bombalardan fərqli olaraq, "Baby" top tipli bomba idi. Top bombasını hesablamaq və hazırlamaq asandır və praktiki olaraq uğursuz deyil (buna görə də bombanın dəqiq təsvirləri hələ də təsnif edilir). Bu dizaynın dezavantajı aşağı səmərəlilikdir.

16,4 sm çaplı dəniz silahının lüləsi 1,8 m-ə qədər qısaldılmış, uran "hədəf" isə diametri 100 mm və kütləsi 25,6 kq olan silindr idi və atəş zamanı 38 çəkisi olan silindrik "güllə" idi. Uyğun daxili kanalla 5 kq. Bu "intuitiv olaraq anlaşılmaz" dizayn hədəfin neytron fonunu azaltmaq üçün hazırlanmışdır: orada yaxın deyil, neytron reflektorundan 59 mm məsafədə ("tamper") idi. Nəticədə, enerjinin natamam buraxılması ilə parçalanma zənciri reaksiyasının vaxtından əvvəl başlama riski bir neçə faizə qədər azaldı.

Aşağı effektivliyə baxmayaraq, partlayışdan radioaktiv çirklənmə kiçik idi, çünki partlayış yerdən 600 m yüksəklikdə aparılmışdır və reaksiyaya girməmiş uranın özü nüvə reaksiyasının məhsulları ilə müqayisədə zəif radioaktivdir.

Uğursuz uçuşun nəticələrinin təhlükəsini minimuma endirmək üçün qoruyucular havaya qalxdıqdan 15 dəqiqə sonra birbaşa təyyarədə, bomba bölməsində bu bombaya daxil edilmişdir. Eyni zamanda, onun anormal işləməsi ehtimalı var idi.

Atom nüvəsinin xüsusi laboratoriyasına (1943-cü ilin martından - 2 nömrəli laboratoriya) həvalə edilmiş ən mühüm vəzifənin aktuallığı zəruri tədqiqatların aparılması və Dövlət Müdafiə Komitəsinə hesabat təqdim edilməsidir”. uran bombası və ya uran yanacağının yaradılması ehtimalı haqqında", - yuxarıda qeyd olunduğu kimi, İ.V.Kurçatovun V.M.Molotova ünvanladığı 27 noyabr 1942-ci il tarixli məktubunda qeyd etdiyi 1941-ci il kəşfiyyat məlumatında 1941-ci il kəşfiyyat məlumatlarında 1941-ci ilin kəşfiyyatı haqqında suala dolğun cavabın olmaması ilə gücləndirildi. uran bombasının yaradılması ehtimalı.

Eyni zamanda, 1943-cü ilin birinci yarısında və həqiqətən də nisbətən uzun sonrakı dövrdə 2 nömrəli laboratoriyanın ixtiyarında olan təcrübi və nəzəri əsaslar, elmin reallığı ilə bağlı suala dəqiq cavab vermək üçün kifayət etməmişdir. atom bombası yalnız öz eksperimental və nəzəri məlumatları əsasında.

Bununla belə, kəşfiyyat materialları, o cümlədən İ.V. 1943-cü ilin yazında Kurçatov uran-235-dən hazırlanmış bombanın mümkünlüyünə şübhə etmirdi. Yuxarıda qeyd olunan rəydən I.V. 4 iyul 1943-cü il tarixli Kurçatov, kəşfiyyat kanalları vasitəsilə alınan uran problemi ilə bağlı Amerika işlərinin siyahısına cavab olaraq, belə çıxır ki, o, artıq uran-235-dən bomba yaratmaq ehtimalından narahat deyildi, əksinə orta neytron enerjiləri bölgəsində uran-235-in parçalanma kəsikləri üzrə müxtəlif işlərin məlumatlarında ziddiyyətlər. İ.V. Kurçatov qeyd etdi: " Bu sual əsas əhəmiyyət kəsb edir, çünki uran-235-dən hazırlanmış bir bombanın ölçüsü və metal urandan hazırlanmış bir qazanın qurulması ehtimalı bu bölgədəki parçalanma kəsiyinin ölçüsündən çox asılıdır." .

1943-cü ilin yazında I.V. Atom bombasının yaradılmasının yeni ehtimalı da Kurçatov üçün əsaslı şəkildə aydın oldu. M.G-yə ünvanlanmış qeyddə. Pervuxin 22 mart 1943-cü il tarixli İ.V. Kurçatov yazırdı: " Bu yaxınlarda nəzərdən keçirdiyim materiallar... onu göstərir ki, bəlkə də “uran qazanında” nüvə yanacağının yanması məhsulları bomba üçün material kimi uran-235 əvəzinə istifadə edilə bilər. Bu qeydləri nəzərə alaraq, mən amerikalıların transuran elementləri (eka-renium-239 və eka-osmium-239) ilə bağlı "Fiziki İcmal"da dərc etdiyi son işi diqqətlə araşdırdım və problemin həllində yeni bir istiqamət qura bildim. bütün uran problemi..."Müzakirələr atom bombasında plutonium-239-un istifadəsi ilə bağlı idi, İ.V. Kurçatov məktubunda eka-okmium-239 adlandırıb. O yazıb ki, " bu istiqamətin perspektivləri son dərəcə həyəcanlıdır". "Hazırda mövcud olan bütün nəzəri konsepsiyalara görə, neytronun eka-osmium nüvəsinə daxil olması böyük enerji buraxılması və ikinci dərəcəli neytronların emissiyası ilə müşayiət olunmalıdır ki, bu baxımdan o, uran-235-ə bərabər olsun”. “Əgər əslində eka-osmium uran-235 ilə eyni xüsusiyyətlərə malikdirsə, onu “uran qazanından” təcrid etmək və eka-oktium bombası üçün material kimi istifadə etmək olar. Buna görə də, bomba planetimizdə yoxa çıxan “qeyri-adi” materialdan hazırlanacaq.

Göründüyü kimi, bütün problemin bu həlli ilə həm yanacaq, həm də partlayıcı kimi istifadə olunan uranın izotoplarını ayırmağa ehtiyac qalmır.".

"Yuxarıda müzakirə edilən fövqəladə imkanlar, şübhəsiz ki, əsasən əsassızdır. Onların həyata keçirilməsini yalnız o halda təsəvvür etmək olar ki, eka-okmium-239 həqiqətən uran-235-in analoqu olsun və bundan əlavə, bu və ya digər şəkildə “uran qazanı” işə salınsın. Bundan əlavə, hazırlanmış sxem prosesin bütün detallarının kəmiyyət uçotunu tələb edir. Bu son iş tezliklə prof. MƏN İSTƏRDİM Kİ. Zeldoviç".

ABŞ-da atom enerjisinin geniş miqyaslı istifadəsi və atom çəkisi 239 atom istehsalı üçün uyğun olan yeni parçalanan materialın istehsalı üçün perspektivlər açan ilk uran qazanının işə salınması elanı ilə bomba (2 dekabr 1942-ci ildə Çikaqoda işə salınan E.Ferminin nüvə reaktoru nəzərdə tutulur), İ.V. Kurçatov 1943-cü ilin iyulunda kəşfiyyat kanalları vasitəsilə bu xəbəri alandan az sonra məlumatlandırıldı.

O, dünyanın ilk nüvə reaktorunun ABŞ-da işə salınmasına son dərəcə yüksək qiymət verib. Göstərilən kəşfiyyat materialına cavabında o, yazıb: " Nəzərdən keçirilən materialda Amerikada ilk uran-qrafit qazanının işə salınması ilə bağlı son dərəcə vacib bir mesaj var - dünya elm və texnologiyasında böyük bir hadisə kimi qiymətləndirilə bilməyən bir hadisə haqqında mesaj."

Qeyd edək ki, 1941-ci ildə kəşfiyyat kanalları ilə SSRİ-yə gələn və 1942-ci ilin sonunda İ.V. Kurçatov, 239 kütləsi olan bir elementin uran-235-ə bənzər parçalanma xüsusiyyətlərinə sahib olacağı və atom bombasında partlayıcı kimi istifadə edilə biləcəyi deyilirdi (bax).

Manhetten Layihəsi çərçivəsində atom silahlarının yaradılması zamanı eyni vaxtda iki nüvə bombasının - uran və plutoniumun yaradılması üzərində iş aparılıb.

İlk nüvə yükü "Gadget" sınaqdan keçirildikdən sonra ("FatMan" plutonium bombasının prototipi - istifadəyə hazır olan növbəti uran "LittleBoy" idi. Məhz o, 1945-ci il avqustun 6-da Xirosimaya atıldı. Başqa bir "Körpə"nin istehsalı üçün aylarla uran yığılması lazım idi, ona görə də atılan ikinci bomba istifadə edilməzdən bir müddət əvvəl Tinian adasında yığılmış "Kök adam" idi. .

Fat Man-ın ilkin montajı Kaliforniyanın Saltwells Dəniz Bazasında baş tutdu. Plutonium nüvəsinin son montajı və quraşdırılması Sakit Okeanda, ilk döyüş plutonium yükünün tikintisinin başa çatdığı Tinian adasında həyata keçirildi. Xirosimadan sonra ikinci zərbə ilk hücumdan bir neçə gün sonra Kokuraya həyata keçirilməli idi, lakin hava şəraiti səbəbindən Naqasaki şəhəri bombalandı.

Kiçik oğlan uran atom bombası.
Bombadakı uran yükü iki hissədən ibarətdir: hədəf və mərmi. Diametri 10 santimetr və uzunluğu 16 santimetr olan mərmi altı uran halqasından ibarət dəstdir. Tərkibində təxminən 25,6 kq - bütün uranın 40%-i var. Mərmidəki halqalar volfram karbid diski və polad lövhələr tərəfindən dəstəklənir və polad korpusun içərisindədir. Hədəf 38,46 kq kütləyə malikdir və diametri 16 sm və uzunluğu 16 sm olan içi boş silindr şəklində hazırlanır, iki ayrı yarım şəklində hazırlanır. Hədəf neytron reflektoru kimi xidmət edən korpusa quraşdırılmışdır. Prinsipcə, bombada istifadə olunan uranın miqdarı hətta reflektor olmadan da kritik bir kütlə verir, lakin onun mövcudluğu, həmçinin hədəfdən (~ 80%) daha zənginləşdirilmiş urandan (89% U-235) mərmi istehsalı U-235), şarj gücünü artırmağa imkan verir.

Uranın zənginləşdirilməsi prosesi 3 mərhələdə baş verib. İlkin olaraq təbii filiz (0,72% uran) termal diffuziya qurğusunda 1-1,5%-ə qədər zənginləşdirilmişdir. Bunun ardınca qaz diffuziya qurğusu və son mərhələ - artıq uran izotoplarının ayrılmasını həyata keçirən elektromaqnit separatoru baş tutdu. "Körpə" istehsal etmək üçün 64 kq zənginləşdirilmiş uran tələb olunurdu ki, bu da ~2,5 kritik kütlədir. 1945-ci ilin yayına qədər təxminən 50 kq 89% U-235 və 14 kq 50% U-235 toplanmışdı. Nəticədə, ümumi konsentrasiya ~ 80% təşkil etdi. Bu göstəriciləri təxminən 5 kritik kütlədən ibarət olan Pu-239-un kütləsi cəmi ~6 kiloqram olan plutonium nüvəsi ilə müqayisə etsək, uran layihəsinin əsas çatışmazlığı görünür: parçalanan maddənin yüksək superkritikliyini təmin etmək çətinliyi. , nəticədə aşağı silah səmərəliliyi.

Təsadüfi zəncirvari reaksiyanın qarşısını almaq üçün hədəfdə bor tapası var və mərmi bor qabığına yerləşdirilib. Bor yaxşı neytron uducudur, beləliklə yüklənmiş döyüş sursatlarının daşınması və saxlanması zamanı təhlükəsizliyi artırır. Mərmi hədəfə çatdıqda onun gövdəsi uçur və hədəfdəki tıxac ondan atılır.

Yığılmış bomba qabığı, diametri təxminən 60 sm olan bir polad gödəkçə ilə əhatə olunmuş bir volfram karbid gövdəsindən ibarətdir (neytron reflektoru kimi xidmət edir). gödəkçədə qazılır, içərisinə hədəf quraşdırılır. Bu çuxurun dibində bir və ya bir neçə berilyum-polonium təşəbbüskarı ola bilər. Uran mərmisinin hərəkət etdiyi lülə, hədəfin polad gövdəsinə möhkəm yapışdırılmışdır; Barelin uzunluğu təqribən 2 m, çəkisi 450 kq, arxası isə 34 kq-dır. Yanacaq kimi tüstüsüz toz istifadə olunur. Mərminin lülədəki sürəti təxminən 300 m / s-ə çatır, onu hərəkətə gətirmək üçün ən azı 300 kN güc tələb olunur.

Little Boy saxlamaq və daşımaq üçün son dərəcə təhlükəli bomba idi. Yandırıcının (mərmi hərəkətə gətirən) hətta təsadüfən partlaması nüvə partlayışına səbəb olur. Bu səbəbdən havadan müşahidəçi və silah mütəxəssisi S.Parsons yalnız havaya qalxdıqdan sonra bombaya barıt yükləmək qərarına gəlib. Bununla birlikdə, düşən zaman kifayət qədər güclü bir zərbə ilə mərmi barıtın köməyi olmadan hərəkət etməyə başlaya bilər ki, bu da bir neçə tondan tam gücə qədər partlayışa səbəb ola bilər. Kiçik Oğlan da suya girərsə təhlükəlidir. İçindəki uran - cəmi bir neçə kritik kütlə - hava ilə ayrılır. Su içəri girərsə, zəncirvari reaksiyaya səbəb olan vasitəçi rolunu oynaya bilər. Bu, böyük miqdarda radioaktiv material buraxan sürətli ərimə və ya kiçik partlayışla nəticələnəcək.

Little Boy-un yığılması və istifadəsi.
Mərminin ilk komponentləri 15 iyun 1945-ci ildə Los Alamosda tamamlandı və onlar iyulun 3-də tamamilə istehsal edildi.

İyulun 14-də Little Boy və onun üçün uran qabığı İndianapolis gəmisinə yükləndi və 16-da adaya yola düşdü. Tinian, Mariana Adaları. Gəmi adaya iyulun 26-da gəlib.

İyulun 24-də bomba hədəfi tamamlandı və 26-da komponentlər Albuquerquedən üç C-54-də uçdu və 28-də Tiniana çatdı.

İyulun 31-də bombanın içərisinə hədəf və mərmi quraşdırılıb. Nüvə hücumu ertəsi günə, avqustun 1-nə planlaşdırılıb, lakin yaxınlaşan tayfun əməliyyatı 5 gün təxirə salmağa məcbur edib.

6 avqust:
00:00 Son görüş, məqsəd - Xirosima. Pilot - Tibbets, 2-ci pilot - Lewis.
02:45 Bombacı havaya qalxır.
07:30 Bomba tamamilə atılmağa hazırdır.
08:50 Təyyarə Yaponiyanın Şikoku adasının üzərində uçur.
09:16:02 Kiçik Oğlan 580 m yüksəklikdə partlayır Partlayış gücü: 12-18 kt, sonrakı hesablamalara görə - 15 kt (+/- 20%).

Belə bir partlayış gücü ilə onun partladıldığı hündürlük 12 psi (kvadrat düym üçün funt) olan şok dalğa təzyiqi üçün optimaldır, yəni. 12 psi və ya daha çox təsirə məruz qalan ərazini artırmaq üçün. Şəhər binalarını dağıtmaq üçün ~ 860 hündürlüyə uyğun gələn 5 psi təzyiq kifayətdir, beləliklə, belə bir hündürlükdə tələfat və dağıntılar daha çox ola bilər. Gücün müəyyən edilməsində qeyri-müəyyənlik və partlayışın gücünün azalmasına səbəb ola biləcək çoxlu səbəblərdən ötəri hündürlük kiçik bir yükdə olduğu kimi orta dərəcədə aşağı seçilib. 580 m hündürlüyü 5 kt partlayış üçün optimaldır.

Fat Man plutonium atom bombası.

Bomba nüvəsi bir-birinin içində yerləşmiş kürələr toplusudur. Burada onlar yuva sırası ilə verilmişdir, kürələrin xarici radiusları üçün ölçülər verilmişdir:

* partlayıcı mərmi - 65 sm,
* "itələyici"/neytron uducu - 23 sm,
* uran korpusu/neytron reflektoru - 11,5 sm,
* plutonium nüvəsi - 4,5 sm,
* berilyum-polonium neytron təşəbbüskarı - 1 sm.

Neytron təşəbbüskarı.
Birinci mərhələ, həmçinin Urchin adlanır, diametri 2 sm və qalınlığı 0,6 sm olan berilyum sferik qabığıdır təxminən 7 qramdır. Qabığın daxili səthində dərinliyi 2,09 mm olan 15 ədəd paz şəkilli yarıqlar vardır. Qabıq özü karbonil nikel atmosferində isti presləmə yolu ilə əldə edilir və daxili sfera nikel və qızıl təbəqəsi ilə örtülmüşdür. Daxili kürə və qabıqdakı çatlara 50 küri polonium-210 (11 mq) çökdü. Qızıl və nikel təbəqələri berilliumu polonium və ya təşəbbüsçünü əhatə edən plutoniumun yaydığı alfa hissəciklərindən qoruyur. Təşəbbüs plutonium nüvəsində diametri 2,5 sm olan boşluq içərisindəki mötərizə üzərində quraşdırılmışdır.

Zərbə dalğası yükün mərkəzinə çatdıqda urchin aktivləşir. Zərbə dalğası plutoniumun daxili boşluğunun divarlarına çatdıqda, buxarlanmış plutoniumdan gələn şok dalğası təşəbbüskar üzərində hərəkət edərək, boşluqları polonium ilə əzərək Munroe effektini yaradır - polonium və berilyumu tez qarışdıran güclü material axını. xarici və daxili sferalar. Po-210 tərəfindən buraxılan alfa hissəcikləri berillium atomları tərəfindən udulur, bu da öz növbəsində neytronları buraxır.

Plutonium yükü.
Neytron təşəbbüskarı üçün mərkəzdə 2,5 sm boşluq olan doqquz santimetrlik kürə. Bu yük forması partlama zamanı asimmetriya və qeyri-sabitliyi azaltmaq üçün Robert Kristi tərəfindən təklif edilmişdir.

Nüvədəki plutonium aşağı sıxlıqlı delta fazasında (sıxlıq 15,9) onu maddənin miqdarına görə 3% qallium (kütləvi 0,8%) ilə birləşdirərək sabitləşir. Daha sıx alfa fazası (sıxlıq 19.2) ilə müqayisədə delta fazasının istifadəsinin üstünlükləri ondan ibarətdir ki, delta faza elastik və elastikdir, alfa fazası isə kövrək və kövrəkdir, əlavə olaraq delta fazasında plutoniumun sabitləşməsi proses zamanı büzülmənin qarşısını alır. tökmə və ya isti işləmədən sonra iş parçasının soyuması və deformasiyası. Görünə bilər ki, nüvə üçün daha aşağı sıxlıqlı bir materialdan istifadə etmək dezavantajlı ola bilər, çünki səmərəliliyin artması və tələb olunan plutoniumun miqdarının azalması səbəbindən daha sıx bir materialdan istifadə etmək üstünlük təşkil edir, lakin bu tamamilə doğru deyil. Delta-stabilləşdirilmiş plutonium on minlərlə atmosferin nisbətən aşağı təzyiqlərində alfa fazasına keçiddən keçir. Partlayış partlayışı zamanı meydana gələn bir neçə milyon atmosferin təzyiqi bu keçidi belə sıxılma zamanı yaranan digər hadisələrlə birlikdə edir. Beləliklə, delta fazasında plutonium ilə sıxlıqda daha çox artım və sıx alfa fazasında baş verəndən daha çox reaktivlik var.

Nüvə iki yarımkürədən yığılır, ehtimal ki, əvvəlcə boşluqlara tökülür və sonra karbonil nikel atmosferində isti presləmə ilə işlənir. Plutonium çox reaktiv metal olduğundan və bundan əlavə, həyat üçün təhlükəli olduğundan, hər yarımkürə nikel təbəqəsi ilə örtülmüşdür (və ya Gadget nüvəsi üçün bildirildiyi kimi, bu örtük plutoniumun sürətli elektrokaplanması ilə əlaqədar problem yaratmışdır). nikel (və ya gümüş) ilə metalda qabıqların meydana gəlməsinə və nüvədə istifadə üçün yararsızlığına səbəb oldu. Qızıl layların ehtiyatla üyüdülməsi və qatlanması yarımkürələrin yaratdığı qüsurları bərpa etdi. Bununla belə, yarımkürələr arasında nazik qızıl təbəqə (təxminən 0,1 mm qalınlığında) istənilən halda dizaynın zəruri hissəsi idi və neytron təşəbbüskarını vaxtından əvvəl aktivləşdirə bilən zərbə dalğası reaktivlərinin yarımkürələr arasında vaxtından əvvəl nüfuz etməsinə mane olmağa xidmət edirdi.

Uran korpusu/neytron reflektoru.
Plutonium yükü 120 kq ağırlığında və diametri 23 sm olan təbii urandan hazırlanmış korpusla əhatə olunub. Uranın qalınlığı neytronların saxlanması vəzifəsi ilə müəyyən edilir, ona görə də neytronların əyləcini təmin etmək üçün bir neçə santimetrlik təbəqə kifayətdir. Daha qalın bir gövdə (qalınlığı 10 sm-dən çox) bütün struktur üçün əhəmiyyətli neytron qorunmasını təmin edir, lakin sürətli, eksponent olaraq inkişaf edən zəncirvari reaksiyalara xas olan "müvəqqəti udma" effekti daha qalın reflektordan istifadənin faydalarını azaldır.

Bombanın enerjisinin təxminən 20%-i uran qabığının sürətli parçalanması nəticəsində ayrılır. Əsas və bədən birlikdə minimal subkritik sistem təşkil edir. Partlayış partlayışı montajı normal sıxlığından 2,5 dəfə çox sıxdıqda, nüvə təxminən dörd-beş kritik kütlə ehtiva etməyə başlayır.

"İtələyici"/neytron uducu.
Uranı əhatə edən 11,5 sm qalınlığında olan alüminium təbəqənin çəkisi 120 kq-dır. "İtələyici" adlanan bu sferanın əsas məqsədi Taylor dalğasının təsirini, detonasiya cəbhəsinin arxasında baş verən təzyiqin sürətlə azalmasının təsirini azaltmaqdır. Bu dalğa partlama zamanı artmağa meyllidir və detonasiya cəbhəsi bir nöqtəyə yaxınlaşdıqca təzyiqin getdikcə daha sürətli azalmasına səbəb olur. Partlayıcı ("B" tərkibi)/alüminium interfeysində (sıxlıqlar fərqinə görə: 1,65/2,71) baş verən zərbə dalğasının qismən əks olunması ikinci dərəcəli cəbhəni partlayıcıya geri göndərərək, Taylor dalğasını sıxışdırır. Bu, ötürülən dalğanın təzyiqini artırır, nüvənin mərkəzində sıxılmanı artırır.

Alüminium "itələyici" də bir nisbətdə bor ehtiva edir. Borun özü kövrək qeyri-metal bir maddə olduğundan və istifadəsi çətin olduğundan, çox güman ki, borax adlı asan emal olunan alüminium ərintisi şəklində var (35-50% bor). Qabıqdakı ümumi nisbəti kiçik olsa da, bor bir neytron uducu rolunu oynayır, oradan qaçan neytronların yenidən plutonium-uran birləşməsinə daxil olmasına mane olur, alüminium və partlayıcı maddələrdə istilik sürətinə qədər yavaşlayır.

Partlayıcı mərmi və detonasiya sistemi.
Partlayıcı korpus yüksək partlayıcı təbəqədir. Təxminən 47 sm qalınlığında və ən azı 2500 kq ağırlığında. Bu sistemdə 20-si altıbucaqlı, 12-si isə beşbucaqlı olmaqla 32 partlayıcı linza var. Linzalar təxminən 130 sm diametrli sferik partlayıcı qurğu yaratmaq üçün futbol topu kimi bir-birinə birləşdirilir. Hər biri 3 hissədən ibarətdir: onlardan ikisi yüksək detonasiya sürətinə malik partlayıcıdan, biri aşağı detonasiya sürətindən hazırlanır. Sürətli partlayan partlayıcının ən kənar hissəsində aşağı partlama sürətinə malik partlayıcı maddələrlə doldurulmuş konusvari boşluq var. Bu cütləşən hissələr mərkəzə doğru yönəlmiş dairəvi, böyüyən şok dalğası yaratmağa qadir olan aktiv lens təşkil edir. Sürətli partlayan partlayıcının daxili tərəfi yaxınlaşan zərbəni gücləndirmək üçün demək olar ki, alüminium kürəni əhatə edir.

Linzalar dəqiq tökmə idi, ona görə də istifadə etməzdən əvvəl partlayıcı əridilməli idi. Əsas sürətlə partlayan partlayıcı "tərkibi B" idi, 60% heksagen (RDX) qarışığı - çox tez partlayan, lakin zəif əriyən yüksək partlayıcı, 39% TNT (TNT) - yüksək partlayıcı və asanlıqla əriyən partlayıcı və 1% mum. "Yavaş" partlayıcı baratol idi - bağlayıcı olaraq 1% mum ilə TNT və barium nitratın qarışığı (TNT nisbəti adətən 25-33%).

Linzaların tərkibi və sıxlığı dəqiq idarə olunurdu və sabit qaldı. Lens sistemi çox sıx bir tolerantlığa uyğunlaşdırıldı, beləliklə, şok dalğasında pozuntuların qarşısını almaq üçün hissələri 1 mm-dən az məsafədə bir-birinə uyğunlaşdırdı, lakin linzaların səthinin hizalanması onları bir-birinə uyğunlaşdırmaqdan daha vacib idi.

Çox dəqiq detonator vaxtına nail olmaq üçün standart detonatorlarda ilkin/ikinci dərəcəli partlayıcı birləşmələr yox idi və elektriklə qızdırılan keçiricilər var idi. Bu keçiricilər güclü bir kondansatördən alınan cərəyanın dalğalanmasından dərhal buxarlanan nazik tel parçalarıdır. Detonatorun partlayıcı materialı işə salınıb. Kondansatör bankının boşaldılması və bütün detonatorlar üçün telin buxarlanması demək olar ki, eyni vaxtda həyata keçirilə bilər - fərq +/- 10 nanosaniyədir. Belə bir sistemin mənfi tərəfi böyük batareyalara, yüksək gərginlikli enerji təchizatına və eyni vaxtda 32 detonatoru yandırmaq üçün nəzərdə tutulmuş güclü kondansatör bankına (təxminən 200 kq ağırlığında X-Unit adlanır) ehtiyacdır.

Bitmiş partlayıcı qabıq duralumin korpusuna yerləşdirilir. Bədən quruluşu 5 işlənmiş duralumin tökmədən yığılmış mərkəzi kəmərdən və tam bir qabığı meydana gətirən yuxarı və aşağı yarımkürələrdən ibarət idi.

Montajın son mərhələsi.
Bombanın son dizaynı, sonunda parçalanan materialların yerləşdirildiyi xüsusi bir "qapaq" ehtiva edir. Şarj, təşəbbüskarı olan plutonium əlavəsi istisna olmaqla, tamamilə istehsal edilə bilər. Təhlükəsizliyə görə montaj praktik istifadədən dərhal əvvəl tamamlanır. Duralumin yarımkürəsi partlayıcı linzalardan biri ilə birlikdə çıxarılır. Neytron təşəbbüskarı plutonium yarımkürələri arasında quraşdırılır və 40 kiloqramlıq uran silindrinin içərisinə quraşdırılır və sonra bütün bu struktur uran reflektorunun içərisinə yerləşdirilir. Lens öz yerinə qayıdır, detonator ona qoşulur və qapaq yuxarıdan vidalanır.

Fat Man istifadəyə hazır şəkildə göndərildikdə və saxlandıqda ciddi risk idi, baxmayaraq ki, hətta ən pis ssenaridə belə Balaca Oğlandan daha az təhlükəli idi. Uran reflektoru olan nüvənin kritik kütləsi delta fazası üçün 7,5 kq plutonium, alfa fazası üçün isə cəmi 5,5 kq təşkil edir. Partlayıcı mərminin hər hansı təsadüfi partlaması, Fat Man-ın 6,2 kiloqramlıq nüvəsinin superkritik alfa fazasına sıxılması ilə nəticələnə bilər. bombanın partlayıcı yükündən çox) trotil ekvivalentində bir neçə yüz tona qədər, lakin əsas təhlükə partlayış zamanı nüfuz edən radiasiya axınındadır, qamma şüaları və neytronlar ölümə və ya ciddi xəstəliyə səbəb ola bilər. şok dalğasının yayılma zonası Beləliklə, 20 tonluq kiçik bir nüvə partlayışı 250 m məsafədə 640 rem radiasiya dozasına səbəb olacaqdır.

Təhlükəsizliyə görə, Fat Man'ın daşınması heç vaxt tam yığılmış formada həyata keçirilmədi, bombalar istifadə edilməzdən dərhal əvvəl tamamlandı, bu proses ən azı bir neçə gün tələb olundu (aralıq yoxlamalar nəzərə alınmaqla). Yığılmış bomba aşağı X-Unit batareyaları səbəbindən uzun müddət işlək vəziyyətdə qala bilmədi.

Canlı plutonium bombasının konturları əsasən polad qabıqda qablaşdırılan eksperimental Gadget dizaynından ibarətdir. Polad ellipsoidin iki yarısı partlayıcı sistem bandajı ilə birlikdə X-vahidi, batareyalar, qoruyucular və tetik elektronikası üzərində yerləşir. qabığın ön tərəfi.

Little Boy-da olduğu kimi, Fat Man-da da yüksək hündürlük qoruyucusu Atchis radar məsafəölçən sistemidir (Archies - onun antenalarını Kiçik Oğlanın fotoşəkillərində yan tərəfdən görmək olar). Yük yerdən tələb olunan hündürlüyə çatdıqda (1850+-100 fut-a təyin olunur), partlama siqnalı verir. Bundan əlavə, bomba 7000 futdan yuxarı partlayışın qarşısını alan barometrik sensorla da təchiz edilib.

Plutonium bombasının istifadəsi ilə mübarizə.
Kök adamın yekun məclisi adada baş tutdu. Tinian.

26 iyul 1945-ci ildə Kirtland Hərbi Hava Qüvvələri bazasından Tiniana C-54 təyyarəsində təşəbbüskarı olan bir plutonium nüvəsi göndərildi.

İyulun 28-də nüvə adaya çatır. Bu gün üç B-29 əvvəlcədən yığılmış üç Fat Mans ilə Kirtlanddan Tiniana yola düşür.

2 avqust - B-29 gəldi. Bombalama tarixi 11 avqust olaraq təyin edilib, hədəf Kokuradakı arsenaldır. İlk bombanın qeyri-nüvə hissəsi avqustun 5-də hazır idi.

Avqustun 7-də hava şəraitinin 11-də uçuş üçün əlverişsiz olacağı ilə bağlı proqnoz gəlir, uçuş tarixi avqustun 10-na, sonra isə avqustun 9-a keçirilir. Tarixin dəyişdirilməsi ilə əlaqədar yükün yığılması üçün sürətləndirilmiş işlər aparılır.

8-i səhər, Kök adamın yığılması başa çatdı və saat 22: 00-da onu B-29 "Blokun Maşını"na yükləyirlər.

9 avqust:
03:47 Təyyarə Tiniandan qalxır, hədəf Kokur Arsenal olaraq təyin olunur. Pilot - Çarlz Svini.
10:44 Kokuraya yaxınlaşma vaxtıdır, lakin zəif görmə şəraitində hədəf görünməzdir. Zenit artilleriya atəşi və yapon qırıcılarının peyda olması bizi axtarışları dayandırmağa və alternativ hədəfə - Naqasakiyə tərəf dönməyə məcbur edir.
Şəhərin üzərində bulud təbəqəsi var idi - Kokura üzərində olduğu kimi, yalnız bir keçidə yanacaq qalmışdı, buna görə də bomba təyin olunmuş hədəfdən bir neçə mil aralıda buludların ilk uyğun boşluğuna atıldı.
11:02 Şəhər sərhədi yaxınlığında 503 m yüksəklikdə partlayış baş verir, 1987-ci ildə ölçmələrə görə güc 21 kt-dir. Partlayışın şəhərin məskunlaşan hissəsinin sərhəddində baş verməsinə baxmayaraq, qurbanların sayı 70 min nəfəri ötüb. Mitsubishi-nin silah istehsal edən müəssisələri də məhv edilib.

Təəssüf ki, tez-tez olduğu kimi, faydalı ixtiralar çox vaxt pis məqsədlər üçün istifadə olunur. Bu, parçalanma zəncirvari reaksiyasının istifadəsinə də aiddir. Atom silahlarının yayılmasına qarşı mübarizə müxtəlif dərəcədə müvəffəqiyyətlə davam edir. Ən böyük təhlükə avtoritar rejimlərin və xüsusən də terrorçuların atom silahına sahib olmasıdır. Gəlin atom bombalarının müxtəlif növlərinə və onların istehsal texnologiyalarının yayılması ehtimalı ilə bağlı təhlükələrə baxaq.

Uran-235 bombası

Atom bombası U-235, Pu-239 və U-233-dən hazırlana bilər. Bunlardan yalnız U-235 təbiətdə mövcuddur. Pu-239 və U-233 digər izotopları neytronlarla bombalamaqla istehsal olunur.
Atom bombası düzəltməyin ən asan yolu urandandır. Bunun üçün reaktor lazım deyil. Məsələn, bunun üçün lazımi miqdarda təbii uran və qaz sentrifuqalarına sahib olmaq lazımdır. Uran qaz halına çevrilir - sentrifuqalardan keçən uran heksaflorid UF 6. Ayrılma dərəcəsi bir kaskadda yığılmış fərdi sentrifuqaların sayı ilə müəyyən edilir. Bir "az" səbr və silah dərəcəli uranınız var (>90% 235 U). Plutonium olmayan uran bombası yaratmaq üçün təxminən 15-20 kq silah dərəcəli uran lazımdır.
Bununla belə, uranın zənginləşdirilməsi prosesi prinsipcə məlum olsa da, kifayət qədər miqdarda yüksək zənginləşdirilmiş uranın əldə edilməsi üçün xammal, bacarıq, infrastruktur və böyük miqdarda enerji tələb olunur. Belə ki, hətta terrorçuların yüksək zənginləşdirilmiş uranı əldə etmə ehtimalı çox azdır. Çox güman ki, sadəcə onu oğurlamağa çalışacaqlar. Beləliklə, silah səviyyəsində uran ehtiyatı olan ölkələr öz anbarlarına ciddi nəzarət etməlidirlər. Silah dərəcəli uranın istehsalı yalnız kifayət qədər inkişaf etmiş texnoloji bazası olan ölkələr üçün mümkündür.
Bundan əlavə, zənginləşdirilmiş urandan da bomba hazırlanmalıdır. Ən primitiv atom bombası - sözdə"top" tipli bomba.

"Cannon" tipli bomba
"Top" tipli bomba dizayn baxımından sadədir. Bu, U-235-in bir "parçası" başqa bir "parçaya" atılır, nəticədə zəncirvari bir reaksiya meydana gəlir Bu tip bombada yüksək zənginləşdirilmiş uran parçalanır.

Plutonium-239 bombası

Plutonium bütün reaktorların əlavə məhsuludur. Lakin parçalanan material kimi istifadə oluna bilməsi üçün yüksək səviyyəli tullantı qalıqlarından kimyəvi cəhətdən təmizlənməlidir. Bu, xüsusi bilik və avadanlıq tələb edən bahalı və təhlükəli bir prosesdir.

Plutonium U-238-in termal neytronlarla bombardman edildiyi zaman nüvə reaktorunda əmələ gəlir.

Pu-239 nüvə silahı istehsalında istifadə olunur. Parçalanma və səpilmə kəsikləri, həmçinin parçalanma zamanı neytronların sayı Pu-239 üçün U-235-dən daha çoxdur və müvafiq olaraq daha aşağı kritik kütləyə malikdir, yəni. Öz-özünə davam edən parçalanma reaksiyasını həyata keçirmək üçün plutonium urandan daha az lazımdır. Plutonium atom bombası adətən 3-5 kq Pu-239 tələb edir.
Nisbətən qısa yarı ömrünə görə (U-235 ilə müqayisədə) Pu-239 yaydığı radiasiya hesabına nəzərəçarpacaq dərəcədə qızır. Pu-239-un istilik ifrazı 1,92 Vt/kq təşkil edir. Beləliklə, yaxşı izolyasiya edilmiş plutonium parçası iki saat ərzində otaq temperaturundan 100 o-a qədər qızır. Bu, təbii olaraq bomba dizaynı zamanı çətinliklər yaradır. Plutoniumun fiziki xassələri elədir ki, silah tipli bomba iki plutonium parçasını kritik kütlə yaratmaq üçün kifayət qədər tez birləşdirə bilməz. Plutonium üçün daha mürəkkəb sxemdən istifadə edilməlidir.

Partlayış bombası
Partlayış tipli bombanın mərkəzində plutonium, yüksək zənginləşdirilmiş uran və ya hər ikisinin qarışığı var. Plutonium nüvəsində içəriyə doğru yönəldilmiş partlayış eyni vaxtda işləyən xüsusi linzalar sistemindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Plutonium güclü və bərabər şəkildə sıxılır. Kütlə kritik olur. Bununla belə, plutoniumun sadəcə kritik kütləyə sıxılması zəncirvari reaksiyanın başlamasına zəmanət vermir. Bunun üçün cihazın mərkəzində yerləşən və eyni zamanda sıxılma ilə plutoniumu şüalandıran neytron mənbəyindən neytronlar lazımdır.
Şüalanmış yanacaqdan çıxarılan və yenidən reaktorda istifadə edilən plutonium Pu-238, Pu-240 və Pu-242-nin nisbətinin artması səbəbindən silah istehsalı üçün getdikcə daha az uyğunlaşır.
Silah dərəcəli plutonium üçün əsas zərərli çirk yüksək kortəbii parçalanma sürətinə görə Pu-240-dır. Pu-239-dan 30 000 dəfə böyükdür. Qarışıqdakı cəmi 1% Pu-240 o qədər çox neytron istehsal edir ki, partlayış sistemində partlayış mümkündür. Sonuncunun böyük nisbətdə olması müəyyən xüsusiyyətlərə (nominal güc, uzunmüddətli saxlama zamanı təhlükəsizlik və s.)
Silah dərəcəli plutonium parçalana bilən 239 Pu izotopunun çox yüksək (90%-dən çox) tərkibi və 240 Pu izotopunun aşağı tərkibi (~5%-ə qədər) ilə xarakterizə olunur.
Atom elektrik stansiyalarının nüvə reaktorlarından işlənmiş yanacağın emalı (yenidən emalı) zamanı buraxılan və orta izotop nisbəti 239 (60%) və 240 (40%) ilə xarakterizə olunan "mülki" plutonium. Nüvə döyüş başlıqlarının istehsalı üçün "mülki" plutoniumdan istifadə prinsipcə mümkündür.

Uran-233 bombası

Uran az, lakin çoxlu torium olan ölkələrdə (məsələn, Hindistan) reaksiyalar zəncirindən istifadə edərək parçalana bilən U-233 izotopunu əldə etmək maraqlıdır:

Partlayıcı bir material olaraq, 233 U, demək olar ki, 239 Pu qədər təsirlidir. 233 U-nun hərbi istifadəsində vəziyyəti çətinləşdirən 232 U çirkidir, onun məhsulu güclü qamma qaynaqlarıdır ki, bu da onunla işləməyi çətinləşdirir.
Reaksiya nəticəsində 232 U əmələ gəlir.