इंटीग्रल फास्ट रिएक्टर. अमेरिकी उच्चारण वाले यूरेनियम बम वाला सोवियत बम

न्यूट्रॉन आरंभकर्ता.
पहला चरण, न्यूट्रॉन सर्जक, जिसे अर्चिन भी कहा जाता है, एक बेरिलियम गोलाकार खोल होता है जिसका व्यास 2 सेमी और मोटाई 0.6 सेमी होती है। इसके अंदर एक बेरिलियम लाइनर होता है जिसका व्यास 0.8 सेमी होता है। संरचना का कुल वजन होता है लगभग 7 ग्राम है. खोल की आंतरिक सतह पर 2.09 मिमी की गहराई के साथ 15 पच्चर के आकार के स्लिट बने होते हैं। खोल स्वयं कार्बोनिल निकल के वातावरण में गर्म दबाने से प्राप्त होता है; इसकी सतह और आंतरिक गोला निकल और सोने की परत से ढके होते हैं। पोलोनियम-210 (11 मिलीग्राम) की 50 क्यूरी आंतरिक गोले और खोल में दरारों पर जमा की गईं। सोने और निकल की परतें बेरिलियम को पोलोनियम या सर्जक के आसपास प्लूटोनियम द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणों से बचाती हैं। सर्जक को प्लूटोनियम कोर में 2.5 सेमी व्यास वाली गुहा के अंदर एक ब्रैकेट पर स्थापित किया गया है।
जब शॉक वेव चार्ज के केंद्र तक पहुंचती है तो अर्चिन सक्रिय हो जाता है। जब शॉक वेव प्लूटोनियम में आंतरिक गुहा की दीवारों तक पहुंचती है, तो वाष्पित प्लूटोनियम से शॉक वेव सर्जक पर कार्य करती है, पोलोनियम के साथ अंतराल को कुचल देती है और मुनरो प्रभाव पैदा करती है - सामग्री के मजबूत जेट जो तेजी से पोलोनियम और बेरिलियम को मिलाते हैं। बाहरी और भीतरी क्षेत्र. Po-210 द्वारा उत्सर्जित अल्फा कण बेरिलियम परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं, जो बदले में न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं।

प्लूटोनियम चार्ज.
एक नौ सेंटीमीटर का गोला, जिसके केंद्र में न्यूट्रॉन सर्जक के लिए 2.5 सेंटीमीटर की गुहा है। आरोप का यह रूप रॉबर्ट क्रिस्टी द्वारा विस्फोट के दौरान विषमता और अस्थिरता को कम करने के लिए प्रस्तावित किया गया था।
कोर में प्लूटोनियम को कम घनत्व वाले डेल्टा चरण (घनत्व 15.9) में पदार्थ की मात्रा के अनुसार 3% गैलियम (द्रव्यमान के अनुसार 0.8%) के साथ संलयन करके स्थिर किया जाता है। सघन अल्फा चरण (घनत्व 19.2) की तुलना में डेल्टा चरण का उपयोग करने के फायदे यह हैं कि डेल्टा चरण लचीला और लचीला होता है, जबकि अल्फा चरण भंगुर और भंगुर होता है, इसके अलावा, डेल्टा चरण में प्लूटोनियम का स्थिरीकरण आपको संकुचन से बचने की अनुमति देता है। कास्टिंग या गर्म कार्य के बाद वर्कपीस का ठंडा होना और विरूपण। ऐसा लग सकता है कि कोर के लिए कम घनत्व वाली सामग्री का उपयोग करना नुकसानदेह हो सकता है, क्योंकि बढ़ी हुई दक्षता और आवश्यक प्लूटोनियम की मात्रा में कमी के कारण सघन सामग्री का उपयोग करना बेहतर है, लेकिन यह पूरी तरह सच नहीं है। डेल्टा-स्थिर प्लूटोनियम हजारों वायुमंडलों के अपेक्षाकृत कम दबाव पर अल्फा चरण में संक्रमण से गुजरता है। एक विस्फोट विस्फोट के दौरान उत्पन्न होने वाला कई मिलियन वायुमंडल का दबाव ऐसे संपीड़न के दौरान उत्पन्न होने वाली अन्य घटनाओं के साथ-साथ इस संक्रमण को बनाता है। इस प्रकार, डेल्टा चरण में प्लूटोनियम के साथ घनत्व में अधिक वृद्धि होती है और घने अल्फा चरण की तुलना में प्रतिक्रियाशीलता का इनपुट अधिक होता है।

कोर को दो गोलार्धों से इकट्ठा किया गया है, संभवतः मूल रूप से रिक्त स्थान में डाला गया है और फिर कार्बोनिल निकल वातावरण में गर्म दबाव द्वारा संसाधित किया गया है। चूंकि प्लूटोनियम एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील धातु है और, इसके अलावा, जीवन के लिए खतरनाक है, प्रत्येक गोलार्ध को निकल (या चांदी, जैसा कि गैजेट कोर के लिए रिपोर्ट किया गया है) की एक परत के साथ लेपित किया जाता है, इस कोटिंग ने प्लूटोनियम के तेजी से इलेक्ट्रोप्लेटिंग के बाद से गैजेट कोर के साथ परेशानी पैदा की है निकल (या चांदी) के साथ धातु में गोले का निर्माण हुआ और कोर में उपयोग के लिए इसकी अनुपयुक्तता हुई। सोने की परतों की सावधानीपूर्वक पीसने और परत चढ़ाने से गोलार्धों द्वारा उत्पन्न दोष बहाल हो गए। हालाँकि, गोलार्धों के बीच एक पतली सोने की परत (लगभग 0.1 मिमी मोटी) किसी भी स्थिति में डिजाइन का एक आवश्यक हिस्सा थी, जो गोलार्धों के बीच शॉक वेव जेट के समय से पहले प्रवेश को रोकने में मदद करती थी, जो न्यूट्रॉन सर्जक को समय से पहले सक्रिय कर सकती थी।

यूरेनियम आवास/न्यूट्रॉन परावर्तक।
प्लूटोनियम आवेश 120 किलोग्राम वजनी और 23 सेमी व्यास वाले प्राकृतिक यूरेनियम से बने आवरण से घिरा हुआ है। यह आवरण प्लूटोनियम के चारों ओर सात सेंटीमीटर की परत बनाता है। यूरेनियम की मोटाई न्यूट्रॉन को संरक्षित करने के कार्य से निर्धारित होती है, इसलिए न्यूट्रॉन ब्रेकिंग सुनिश्चित करने के लिए कई सेंटीमीटर की परत पर्याप्त है। एक मोटा शरीर (मोटाई में 10 सेमी से अधिक) पूरी संरचना के लिए महत्वपूर्ण न्यूट्रॉन संरक्षण प्रदान करता है, हालांकि, तेजी से, तेजी से विकसित होने वाली श्रृंखला प्रतिक्रियाओं में निहित "अस्थायी अवशोषण" प्रभाव मोटे परावर्तक का उपयोग करने के लाभों को कम कर देता है।
बम की लगभग 20% ऊर्जा यूरेनियम आवरण के तीव्र विखंडन से निकलती है। कोर और बॉडी मिलकर एक न्यूनतम सबक्रिटिकल प्रणाली बनाते हैं। जब एक विस्फोट विस्फोट असेंबली को उसके सामान्य घनत्व से 2.5 गुना तक संकुचित कर देता है, तो कोर में लगभग चार से पांच महत्वपूर्ण द्रव्यमान होने लगते हैं।

"पुशर"/न्यूट्रॉन अवशोषक।
यूरेनियम के चारों ओर 11.5 सेमी मोटी एल्यूमीनियम परत का वजन 120 किलोग्राम है। इस गोले का मुख्य उद्देश्य, जिसे "पुशर" कहा जाता है, टेलर तरंग के प्रभाव को कम करना है, विस्फोट के मोर्चे के पीछे दबाव में तेजी से कमी होती है। यह तरंग विस्फोट के दौरान बढ़ जाती है, जिससे दबाव में और अधिक तेजी से गिरावट आती है क्योंकि विस्फोट मोर्चा एक बिंदु पर परिवर्तित हो जाता है। विस्फोटक (संरचना "बी")/एल्यूमीनियम इंटरफ़ेस (घनत्व में अंतर के कारण: 1.65/2.71) पर होने वाली शॉक वेव का आंशिक प्रतिबिंब, टेलर तरंग को दबाते हुए, द्वितीयक मोर्चे को विस्फोटक में वापस भेजता है। इससे संचरित तरंग का दबाव बढ़ जाता है, जिससे कोर के केंद्र में संपीड़न बढ़ जाता है।
एल्यूमीनियम "पुशर" में बोरोन का अनुपात भी होता है। चूँकि बोरॉन स्वयं एक भंगुर गैर-धात्विक पदार्थ है और इसका उपयोग करना कठिन है, इसलिए संभावना है कि यह बोरेक्स (35-50% बोरान) नामक आसानी से संसाधित होने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु के रूप में निहित है। यद्यपि शेल में इसका कुल अनुपात छोटा है, बोरॉन एक न्यूट्रॉन अवशोषक की भूमिका निभाता है, जो वहां से निकलने वाले न्यूट्रॉन को प्लूटोनियम-यूरेनियम असेंबली में वापस जाने से रोकता है, एल्यूमीनियम और विस्फोटकों में थर्मल गति को धीमा कर देता है।

विस्फोटक खोल और विस्फोट प्रणाली.
विस्फोटक आवरण उच्च विस्फोटक की एक परत है। यह लगभग 47 सेमी मोटा है और इसका वजन कम से कम 2500 किलोग्राम है। इस प्रणाली में 32 विस्फोटक लेंस हैं, जिनमें से 20 षटकोणीय और 12 पंचकोणीय हैं। लेंसों को फुटबॉल की तरह एक साथ जोड़कर एक गोलाकार विस्फोटक असेंबली बनाई जाती है, जिसका व्यास लगभग 130 सेमी होता है। प्रत्येक के 3 भाग होते हैं: उनमें से दो उच्च विस्फोट गति वाले विस्फोटक से बने होते हैं, उनमें से एक कम विस्फोट गति वाले विस्फोटक से बना होता है। तेजी से विस्फोट करने वाले विस्फोटक के सबसे बाहरी हिस्से में एक शंकु के आकार का गड्ढा होता है जो कम विस्फोट गति वाले विस्फोटकों से भरा होता है। ये संभोग भाग एक सक्रिय लेंस बनाते हैं जो केंद्र की ओर निर्देशित एक गोलाकार, बढ़ती शॉक वेव बनाने में सक्षम होता है। तेजी से विस्फोट करने वाले विस्फोटक का आंतरिक भाग अभिसरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए एल्यूमीनियम क्षेत्र को लगभग कवर करता है।
लेंस सटीक रूप से ढाले गए थे, इसलिए उपयोग से पहले विस्फोटक को पिघलाना पड़ा। मुख्य तेजी से विस्फोट करने वाला विस्फोटक "रचना बी" था, जो 60% हेक्साजेन (आरडीएक्स) का मिश्रण था - एक बहुत तेजी से विस्फोट करने वाला लेकिन कम पिघलने वाला उच्च विस्फोटक, 39% टीएनटी (टीएनटी) - एक अत्यधिक विस्फोटक और आसानी से पिघलने वाला विस्फोटक और 1% मोम. "धीमा" विस्फोटक बाराटोल था - टीएनटी और बेरियम नाइट्रेट का मिश्रण (टीएनटी का हिस्सा आमतौर पर 25-33% होता है) जिसमें बाइंडर के रूप में 1% मोम होता है।
लेंस की संरचना और घनत्व सटीक रूप से नियंत्रित थे और स्थिर रहे। लेंस प्रणाली को बहुत सख्त सहनशीलता के साथ समायोजित किया गया था, ताकि शॉक वेव में अनियमितताओं से बचने के लिए हिस्से 1 मिमी से कम के भीतर एक साथ फिट हो जाएं, लेकिन लेंस की सतह का संरेखण उन्हें एक साथ फिट करने से भी अधिक महत्वपूर्ण था।
बहुत सटीक डेटोनेटर समय प्राप्त करने के लिए, मानक डेटोनेटर में प्राथमिक/द्वितीयक विस्फोटक संयोजन नहीं होते थे और विद्युत रूप से गर्म कंडक्टर होते थे। ये कंडक्टर पतले तार के टुकड़े होते हैं जो एक शक्तिशाली संधारित्र से प्राप्त करंट के उछाल से तुरंत वाष्पित हो जाते हैं। डेटोनेटर की विस्फोटक सामग्री को विस्फोटित किया जाता है। कैपेसिटर बैंक का डिस्चार्ज और सभी डेटोनेटर के लिए तार का वाष्पीकरण लगभग एक साथ किया जा सकता है - अंतर +/- 10 नैनोसेकंड है। ऐसी प्रणाली का नकारात्मक पक्ष बड़ी बैटरी, एक उच्च-वोल्टेज बिजली की आपूर्ति और कैपेसिटर के एक शक्तिशाली बैंक (जिसे एक्स-यूनिट कहा जाता है, जिसका वजन लगभग 200 किलोग्राम होता है) की आवश्यकता होती है, जो एक साथ 32 डेटोनेटर को फायर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
तैयार विस्फोटक शेल को ड्यूरालुमिन हाउसिंग में रखा गया है। शरीर की संरचना में 5 संसाधित ड्यूरालुमिन कास्टिंग से एकत्रित एक केंद्रीय बेल्ट शामिल है, और ऊपरी और निचले गोलार्ध एक पूर्ण खोल बनाते हैं।

विधानसभा का अंतिम चरण.
बम के अंतिम डिज़ाइन में एक विशेष "ढक्कन" शामिल होता है जिसके माध्यम से विखंडनीय सामग्री को अंत में रखा जाता है। आरंभकर्ता के साथ प्लूटोनियम डालने के अपवाद के साथ, चार्ज को पूरी तरह से निर्मित किया जा सकता है। सुरक्षा कारणों से, व्यावहारिक उपयोग से तुरंत पहले असेंबली पूरी की जाती है। विस्फोटक लेंसों में से एक के साथ ड्यूरेलुमिन गोलार्ध को हटा दिया जाता है। न्यूट्रॉन सर्जक को प्लूटोनियम गोलार्धों के बीच स्थापित किया जाता है और 40 किलोग्राम के यूरेनियम सिलेंडर के अंदर स्थापित किया जाता है, और फिर इस पूरी संरचना को यूरेनियम परावर्तक के अंदर रखा जाता है। लेंस अपनी जगह पर लौट आता है, डेटोनेटर उससे जुड़ा होता है, और ढक्कन को शीर्ष पर अपनी जगह पर पेंच कर दिया जाता है।
जब फैट मैन को उपयोग के लिए तैयार करके भेजा और संग्रहीत किया जाता था तो यह एक गंभीर जोखिम था, हालांकि सबसे खराब स्थिति में भी यह लिटिल बॉय की तुलना में कम खतरनाक था। यूरेनियम परावर्तक के साथ कोर का महत्वपूर्ण द्रव्यमान डेल्टा चरण के लिए 7.5 किलोग्राम प्लूटोनियम है, और अल्फा चरण के लिए केवल 5.5 किलोग्राम है। विस्फोटक शेल के किसी भी आकस्मिक विस्फोट के परिणामस्वरूप फैट मैन का 6.2-किलोग्राम कोर सुपरक्रिटिकल अल्फा चरण में संकुचित हो सकता है। चार्ज के ऐसे अनधिकृत विस्फोट से विस्फोट की अनुमानित शक्ति दसियों टन (मोटे तौर पर कहें तो) तक होगी। बम में विस्फोटक चार्ज से अधिक परिमाण का क्रम) कुछ सौ टन टीएनटी के बराबर लेकिन मुख्य खतरा विस्फोट के दौरान मर्मज्ञ विकिरण के प्रवाह में है, गामा किरणें और न्यूट्रॉन इससे कहीं अधिक मृत्यु या गंभीर बीमारी का कारण बन सकते हैं। शॉक वेव प्रसार क्षेत्र, इस प्रकार, 20 टन का एक छोटा परमाणु विस्फोट 250 मीटर की दूरी पर 640 रेम की घातक विकिरण खुराक का कारण बनेगा।
सुरक्षा कारणों से, फैट मैन का परिवहन कभी भी पूरी तरह से इकट्ठे रूप में नहीं किया गया था; हथियार की जटिलता के कारण, इस प्रक्रिया में कम से कम कुछ दिनों की आवश्यकता थी (मध्यवर्ती जांचों को ध्यान में रखते हुए)। कम एक्स-यूनिट बैटरी के कारण असेंबल किया गया बम लंबे समय तक चालू नहीं रह सका।
जीवित प्लूटोनियम बम की रूपरेखा में मुख्य रूप से स्टील के खोल में पैक किया गया एक प्रायोगिक गैजेट डिज़ाइन होता है, स्टील एलिप्सॉइड के दो हिस्से एक्स-यूनिट, बैटरी, फ़्यूज़ और ट्रिगर इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ विस्फोटक सिस्टम बैंडेज से जुड़े होते हैं। खोल का अगला भाग.
लिटिल बॉय की तरह, फैट मैन में उच्च-ऊंचाई वाला फ्यूज एटचिस रडार रेंजफाइंडर सिस्टम है (आर्चीज़ - इसके एंटेना को लिटिल बॉय की तस्वीरों में किनारे पर देखा जा सकता है)। जब चार्ज जमीन से ऊपर आवश्यक ऊंचाई (1850+-100 फीट पर सेट) तक पहुंच जाता है, तो यह विस्फोट करने का संकेत देता है। इसके अलावा, बम एक बैरोमेट्रिक सेंसर से भी लैस है जो 7,000 फीट से ऊपर विस्फोट को रोकता है।

प्लूटोनियम बम का युद्धक उपयोग।
फैट मैन की अंतिम सभा द्वीप पर हुई। टिनियान.
26 जुलाई, 1945 को, एक सर्जक के साथ एक प्लूटोनियम कोर को किर्टलैंड वायु सेना बेस से टिनियन तक सी-54 विमान पर भेजा गया था।
28 जुलाई को कोर द्वीप पर आता है। इस दिन, तीन बी-29 तीन पूर्व-इकट्ठे फैट मैन के साथ किर्टलैंड से टिनियन के लिए प्रस्थान करते हैं।
2 अगस्त - बी-29 आता है। बमबारी की तारीख 11 अगस्त निर्धारित की गई है, लक्ष्य कोकुरा में शस्त्रागार है। पहले बम का गैर-परमाणु भाग 5 अगस्त तक तैयार हो गया था।
7 अगस्त को, 11 अगस्त को उड़ान के लिए प्रतिकूल मौसम की स्थिति के बारे में पूर्वानुमान आता है, उड़ान की तारीख 10 अगस्त, फिर 9 अगस्त कर दी जाती है। तारीख में बदलाव के कारण चार्ज को असेंबल करने का काम तेजी से चल रहा है।
8 तारीख की सुबह, फैट मैन की असेंबली पूरी हो गई, और रात 10:00 बजे तक उसे बी-29 "ब्लॉक की कार" में लाद दिया गया।
9 अगस्त:
03:47 विमान टिनियन से उड़ान भरता है, लक्ष्य की पहचान कोकुर शस्त्रागार के रूप में की जाती है। पायलट - चार्ल्स स्वीनी।
10:44 कोकुरा पहुंचने का समय, लेकिन खराब दृश्यता की स्थिति में लक्ष्य अदृश्य है। विमान भेदी तोपखाने की आग और जापानी लड़ाकू विमानों की उपस्थिति हमें खोज रोकने और आरक्षित लक्ष्य - नागासाकी की ओर जाने के लिए मजबूर करती है।
शहर के ऊपर बादलों की एक परत थी - कोकुरा की तरह, वहाँ केवल एक पास के लिए ईंधन बचा था, इसलिए बम को निर्धारित लक्ष्य से कई मील दूर बादलों में पहले उपयुक्त अंतराल में गिराया गया था।
11:02 शहर की सीमा के पास 503 मीटर की ऊंचाई पर एक विस्फोट हुआ, 1987 में माप के अनुसार शक्ति 21 kt है। इस तथ्य के बावजूद कि विस्फोट शहर के आबादी वाले हिस्से की सीमा पर हुआ, पीड़ितों की संख्या 70,000 से अधिक हो गई। मित्सुबिशी की हथियार उत्पादन सुविधाएं भी नष्ट हो गईं।

(अब कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य), कनाडा में (ग्रेट बियर लेक) और संयुक्त राज्य अमेरिका (कोलोराडो) में।

अधिकांश आधुनिक बमों के विपरीत, जो विस्फोट सिद्धांत पर बने होते हैं, "बेबी" एक तोप-प्रकार का बम था। तोप बम की गणना करना और निर्माण करना आसान है, और व्यावहारिक रूप से विफल नहीं होता है (इसलिए, बम के सटीक चित्र अभी भी वर्गीकृत हैं)। इस डिज़ाइन का नकारात्मक पक्ष कम दक्षता है।

16.4 सेमी कैलिबर की नौसैनिक बंदूक बैरल को 1.8 मीटर तक छोटा किया गया था, जबकि यूरेनियम "लक्ष्य" 100 मिमी व्यास और 25.6 किलोग्राम वजन वाला एक सिलेंडर था, जिस पर फायर करने पर 38 वजन की एक बेलनाकार "गोली" निकलती थी। मैचिंग इनर चैनल के साथ 5 किग्रा. यह "सहज रूप से समझ से बाहर" डिज़ाइन लक्ष्य की न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि को कम करने के लिए बनाया गया था: इसमें यह करीब नहीं था, लेकिन न्यूट्रॉन परावर्तक ("छेड़छाड़") से 59 मिमी की दूरी पर था। परिणामस्वरूप, अपूर्ण ऊर्जा विमोचन के साथ विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के समय से पहले शुरू होने का जोखिम कई प्रतिशत तक कम हो गया था।

कम दक्षता के बावजूद, विस्फोट से रेडियोधर्मी संदूषण छोटा था, क्योंकि विस्फोट जमीन से 600 मीटर ऊपर किया गया था, और परमाणु प्रतिक्रिया के उत्पादों की तुलना में अप्रयुक्त यूरेनियम स्वयं कमजोर रेडियोधर्मी है।

असफल टेकऑफ़ के परिणामों के खतरे को कम करने के लिए, टेकऑफ़ के 15 मिनट बाद, बम बे में सीधे विमान में इस बम में फ़्यूज़ डाले गए थे। साथ ही इसके असामान्य रूप से काम करने की भी आशंका थी.

परमाणु नाभिक की विशेष प्रयोगशाला (मार्च 1943 से - प्रयोगशाला संख्या 2) को सौंपे गए सबसे महत्वपूर्ण कार्य की प्रासंगिकता आवश्यक अनुसंधान करना और राज्य रक्षा समिति को एक रिपोर्ट प्रस्तुत करना है। यूरेनियम बम या यूरेनियम ईंधन बनाने की संभावना के बारे में", - इस तथ्य से मजबूत हुआ कि 1941 की खुफिया जानकारी, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया था, आई.वी. कुरचटोव ने 27 नवंबर, 1942 को वी.एम. मोलोटोव को संबोधित अपने पत्र में नोट किया था, जिसमें इस बारे में प्रश्न का विस्तृत उत्तर नहीं था। यूरेनियम बम बनाने की संभावना.

साथ ही, 1943 की पहली छमाही में और वास्तव में अपेक्षाकृत लंबी अवधि में प्रयोगशाला संख्या 2 के पास जो प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक आधार थे, वे वास्तविकता के बारे में प्रश्न का निश्चित उत्तर देने के लिए अपर्याप्त थे। परमाणु बम केवल अपने प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक आंकड़ों के आधार पर।

हालाँकि, ख़ुफ़िया सामग्री का आना जारी रहा, जिसमें वह सामग्री भी शामिल थी जो आई.वी. 1943 के वसंत तक, कुरचटोव को यूरेनियम-235 से बने बम की व्यवहार्यता के बारे में मूल रूप से कोई संदेह नहीं था। आई.वी. द्वारा पहले ही ऊपर उल्लिखित समीक्षा से। कुर्चटोव ने 4 जुलाई 1943 को खुफिया चैनलों के माध्यम से यूरेनियम समस्या पर अमेरिकी कार्यों की प्राप्त सूची के जवाब में कहा, यह इस प्रकार है कि वह अब यूरेनियम -235 से बम बनाने की संभावना के बारे में चिंतित नहीं थे, बल्कि इसके बारे में चिंतित थे। मध्यम न्यूट्रॉन ऊर्जा के क्षेत्र में यूरेनियम-235 के विखंडन क्रॉस सेक्शन पर विभिन्न कार्यों के डेटा में विरोधाभास। आई.वी. कुरचटोव ने कहा: " यह प्रश्न अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यूरेनियम-235 से बने बम का आकार और धात्विक यूरेनियम से बने बॉयलर के निर्माण की संभावना इस क्षेत्र में विखंडन क्रॉस सेक्शन के आकार पर अत्यधिक निर्भर करती है।" .

1943 के वसंत में आई.वी. कुरचटोव के लिए परमाणु बम बनाने की नई संभावना भी मौलिक रूप से स्पष्ट हो गई। एम.जी. को संबोधित एक नोट में पेरवुखिन दिनांक 22 मार्च, 1943 आई.वी. कुरचटोव ने लिखा: " जिन सामग्रियों की मैं हाल ही में समीक्षा कर रहा हूं... उनसे संकेत मिलता है कि शायद "यूरेनियम बॉयलर" में परमाणु ईंधन के दहन के उत्पादों का उपयोग बम के लिए सामग्री के रूप में यूरेनियम -235 के बजाय किया जा सकता है। इन टिप्पणियों को ध्यान में रखते हुए, मैंने ट्रांसयूरेनियम तत्वों (ईका-रेनियम-239 और ईका-ऑस्मियम-239) पर "फिजिकल रिव्यू" में अमेरिकियों द्वारा प्रकाशित नवीनतम काम की सावधानीपूर्वक जांच की और समाधान में एक नई दिशा स्थापित करने में सक्षम हुआ। संपूर्ण यूरेनियम समस्या..."चर्चा परमाणु बम में प्लूटोनियम-239 के उपयोग के बारे में थी, जिसे आई.वी. कुरचटोव ने अपने पत्र में eka-ocmium-239 कहा था। उन्होंने लिखा था कि " इस दिशा की संभावनाएं बेहद रोमांचक हैं". "वर्तमान में मौजूद सभी सैद्धांतिक अवधारणाओं के अनुसार, ईका-ऑस्मियम नाभिक में न्यूट्रॉन का प्रवेश ऊर्जा की एक बड़ी रिहाई और माध्यमिक न्यूट्रॉन के उत्सर्जन के साथ होना चाहिए, ताकि इस संबंध में यह यूरेनियम -235 के बराबर हो। "यदि वास्तव में ईका-ऑस्मियम में यूरेनियम-235 के समान गुण हैं, तो इसे "यूरेनियम कड़ाही" से अलग किया जा सकता है और ईका-ऑक्टियम बम के लिए सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसलिए बम "अलौकिक" सामग्री से बनाया जाएगा जो हमारे ग्रह पर गायब हो गई है.

जैसा कि आप देख सकते हैं, पूरी समस्या के इस समाधान के साथ, यूरेनियम के आइसोटोप को अलग करने की कोई आवश्यकता नहीं है, जिसका उपयोग ईंधन और विस्फोटक दोनों के रूप में किया जाता है।".

"बेशक, ऊपर चर्चा की गई असाधारण संभावनाएं काफी हद तक अप्रमाणित हैं। उनका कार्यान्वयन केवल तभी संभव है जब eka-ocmium-239 वास्तव में यूरेनियम -235 के अनुरूप हो और यदि, इसके अलावा, एक तरह से या किसी अन्य तरीके से "यूरेनियम कड़ाही" को संचालन में लाया जा सके। इसके अलावा, विकसित योजना को प्रक्रिया के सभी विवरणों के मात्रात्मक लेखांकन की आवश्यकता होती है। यह आखिरी काम जल्द ही प्रोफ़ेसर को सौंपा जाएगा. मैं करूँगा। ज़ेल्डोविच".

संयुक्त राज्य अमेरिका में पहले यूरेनियम बॉयलर के लॉन्च की घोषणा के साथ, जो परमाणु ऊर्जा के बड़े पैमाने पर उपयोग और 239 के परमाणु भार के साथ नई विखंडनीय सामग्री के उत्पादन की संभावनाओं को खोलता है, जो एक परमाणु के निर्माण के लिए उपयुक्त है। बम (अर्थात ई. फर्मी का परमाणु रिएक्टर, 2 दिसंबर 1942 को शिकागो में लॉन्च किया गया), आई.वी. जुलाई 1943 में खुफिया चैनलों के माध्यम से यह संदेश प्राप्त होने के तुरंत बाद कुरचटोव को सूचित किया गया था।

उन्होंने संयुक्त राज्य अमेरिका में दुनिया के पहले परमाणु रिएक्टर के प्रक्षेपण को अत्यधिक उच्च मूल्यांकन दिया। उक्त ख़ुफ़िया सामग्री पर अपनी प्रतिक्रिया में उन्होंने लिखा: " विचाराधीन सामग्री में अमेरिका में पहले यूरेनियम-ग्रेफाइट बॉयलर के लॉन्च के बारे में एक बेहद महत्वपूर्ण संदेश शामिल है - एक ऐसी घटना के बारे में एक संदेश जिसका मूल्यांकन विश्व विज्ञान और प्रौद्योगिकी में एक प्रमुख घटना के अलावा नहीं किया जा सकता है।"

आइए ध्यान दें कि अंग्रेजी "एमएयूडी कमेटी" की पहले से उल्लिखित रिपोर्ट में, जो 1941 में खुफिया चैनलों के माध्यम से यूएसएसआर में पहुंची और जिसके साथ 1942 के अंत में आई.वी. कुरचटोव के अनुसार, यह कहा गया था कि 239 के द्रव्यमान वाले तत्व में यूरेनियम -235 के समान विखंडन गुण होने की संभावना है, और इसे परमाणु बम में विस्फोटक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है (देखें)।

मैनहट्टन परियोजना के ढांचे के भीतर परमाणु हथियारों के निर्माण के दौरान, दो परमाणु बम - यूरेनियम और प्लूटोनियम के निर्माण पर एक साथ काम किया गया था।

पहले परमाणु चार्ज "गैजेट" (प्लूटोनियम बम "फैटमैन" का प्रोटोटाइप) के परीक्षण के बाद, उपयोग के लिए तैयार अगला यूरेनियम "लिटिलबॉय" था। यह वह था जिसे 6 अगस्त, 1945 को हिरोशिमा पर गिराया गया था। दूसरे "बेबी" के उत्पादन के लिए यूरेनियम के संचय के महीनों की आवश्यकता होगी, इसलिए गिराया गया दूसरा बम "फैट मैन" था, जिसे इसके उपयोग से कुछ समय पहले टिनियन द्वीप पर इकट्ठा किया गया था। .

फैट मैन की प्रारंभिक असेंबली कैलिफोर्निया के साल्टवेल्स नेवल बेस में हुई थी। प्लूटोनियम कोर की अंतिम असेंबली और स्थापना प्रशांत महासागर में टिनियन द्वीप पर की गई थी, जहां पहले लड़ाकू प्लूटोनियम चार्ज का निर्माण पूरा हुआ था। हिरोशिमा के बाद दूसरा हमला मूल रूप से पहले हमले के कुछ दिनों बाद कोकुरा पर किया जाना था, लेकिन मौसम की स्थिति के कारण नागासाकी शहर पर बमबारी की गई।

छोटा लड़का यूरेनियम परमाणु बम.
बम में यूरेनियम चार्ज के दो भाग होते हैं: एक लक्ष्य और एक प्रक्षेप्य। 10 सेंटीमीटर व्यास और 16 सेंटीमीटर लंबा प्रक्षेप्य, छह यूरेनियम रिंगों का एक सेट है। इसमें लगभग 25.6 किलोग्राम - समस्त यूरेनियम का 40% शामिल है। प्रक्षेप्य में छल्ले टंगस्टन कार्बाइड डिस्क और स्टील प्लेटों द्वारा समर्थित होते हैं और स्टील आवरण के भीतर समाहित होते हैं। लक्ष्य का द्रव्यमान 38.46 किलोग्राम है और इसे 16 सेमी व्यास और 16 सेमी लंबाई वाले खोखले सिलेंडर के आकार में बनाया गया है, संरचनात्मक रूप से यह दो अलग-अलग हिस्सों के रूप में बनाया गया है। लक्ष्य को एक आवास में स्थापित किया गया है जो न्यूट्रॉन परावर्तक के रूप में कार्य करता है। सिद्धांत रूप में, बम में प्रयुक्त यूरेनियम की मात्रा बिना परावर्तक के भी एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान देती है, लेकिन इसकी उपस्थिति, साथ ही लक्ष्य से अधिक समृद्ध यूरेनियम (89% यू-235) से प्रक्षेप्य का निर्माण (~80%) U-235), चार्ज पावर को बढ़ाने की अनुमति देता है।

यूरेनियम संवर्धन प्रक्रिया 3 चरणों में हुई। प्रारंभ में, प्राकृतिक अयस्क (0.72% यूरेनियम) को थर्मल प्रसार संयंत्र में 1-1.5% तक समृद्ध किया गया था। इसके बाद गैस प्रसार स्थापना और अंतिम चरण - एक विद्युत चुम्बकीय विभाजक, जिसने पहले से ही यूरेनियम आइसोटोप को अलग कर दिया था। "बच्चे" के उत्पादन के लिए 64 किलोग्राम समृद्ध यूरेनियम की आवश्यकता थी, जो ~2.5 महत्वपूर्ण द्रव्यमान है। 1945 की गर्मियों तक, 89% यू-235 का लगभग 50 किलोग्राम और 50% यू-235 का 14 किलोग्राम जमा हो चुका था। परिणामस्वरूप, कुल सांद्रता ~80% थी। यदि हम इन संकेतकों की तुलना प्लूटोनियम कोर से करते हैं, जिसमें पीयू-239 का द्रव्यमान केवल ~6 किलोग्राम था, जिसमें लगभग 5 महत्वपूर्ण द्रव्यमान थे, तो यूरेनियम परियोजना का मुख्य दोष दिखाई देता है: विखंडनीय पदार्थ की उच्च सुपरक्रिटिकलिटी सुनिश्चित करने की कठिनाई जिसके परिणामस्वरूप हथियार की दक्षता कम हो गई।

आकस्मिक श्रृंखला प्रतिक्रिया को रोकने के लिए, लक्ष्य में एक बोरॉन प्लग होता है, और प्रक्षेप्य एक बोरॉन शेल में एम्बेडेड होता है। बोरॉन एक अच्छा न्यूट्रॉन अवशोषक है, इस प्रकार लोड किए गए गोला-बारूद के परिवहन और भंडारण के दौरान सुरक्षा बढ़ जाती है। जब प्रक्षेप्य लक्ष्य तक पहुंचता है, तो उसका आवरण उड़ जाता है और लक्ष्य में लगा प्लग उससे बाहर निकल जाता है।

इकट्ठे बम शेल में एक टंगस्टन कार्बाइड बॉडी (न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर के रूप में काम करती है) होती है, जो लगभग 60 सेमी व्यास वाले स्टील जैकेट से घिरा होता है। इस संरचना का कुल द्रव्यमान लगभग 2.3 टन है। एक कार्बाइड बॉडी एक छेद में स्थापित होती है जैकेट में ड्रिल किया गया है, जिसमें एक लक्ष्य लगाया गया है। इस छेद के निचले भाग में एक या अधिक बेरिलियम-पोलोनियम सर्जक हो सकते हैं। बैरल जिसके साथ यूरेनियम प्रक्षेप्य चलता है, लक्ष्य के स्टील बॉडी में मजबूती से पिरोया गया है, इसे 75-मिमी एंटी-एयरक्राफ्ट गन से उधार लिया गया था और प्रक्षेप्य को 100 मिमी तक फिट करने के लिए बोर किया गया था; बैरल की लंबाई लगभग 2 मीटर, वजन - 450 किलोग्राम और ब्रीच - 34 किलोग्राम है। धुआं रहित पाउडर का उपयोग प्रणोदक के रूप में किया जाता है। बैरल में प्रक्षेप्य की गति लगभग 300 मीटर/सेकेंड तक पहुँच जाती है; इसे गति में स्थापित करने के लिए कम से कम 300 kN के बल की आवश्यकता होती है।

लिटिल बॉय भंडारण और परिवहन के लिए बेहद असुरक्षित बम था। प्रणोदक (प्रक्षेप्य को आगे बढ़ाना) का विस्फोट, यहां तक ​​कि आकस्मिक भी, परमाणु विस्फोट का कारण बनता है। इस कारण से, हवाई पर्यवेक्षक और हथियार विशेषज्ञ एस. पार्सन्स ने उड़ान भरने के बाद ही बम में बारूद लोड करने का निर्णय लिया। हालाँकि, गिरते समय पर्याप्त मजबूत प्रभाव के साथ, प्रक्षेप्य बारूद की मदद के बिना चलना शुरू कर सकता है, जिससे कई टन से लेकर पूरी शक्ति तक विस्फोट हो सकता है। लिटिल बॉय भी खतरनाक है अगर वह पानी में चला जाए। अंदर का यूरेनियम - कुल मिलाकर कई महत्वपूर्ण द्रव्यमान - हवा द्वारा अलग किया जाता है। यदि पानी अंदर चला जाता है, तो यह एक मध्यस्थ की भूमिका निभा सकता है, जिससे एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप तेजी से पिघलना या छोटा विस्फोट होगा जिससे बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री निकलेगी।

लिटिल बॉय का संयोजन और उपयोग।
प्रक्षेप्य के पहले घटक 15 जून, 1945 को लॉस अलामोस में पूरे किए गए और वे 3 जुलाई तक पूरी तरह से निर्मित हो गए।

14 जुलाई को, लिटिल बॉय और उसके लिए यूरेनियम शेल को इंडियानापोलिस जहाज पर लाद दिया गया और 16 तारीख को द्वीप के लिए रवाना किया गया। टिनियन, मारियाना द्वीप समूह। जहाज 26 जुलाई को द्वीप पर पहुंचा।

24 जुलाई को, बम लक्ष्य पूरा हो गया और 26 तारीख को घटकों को अल्बुकर्क से तीन सी-54 पर उड़ाया गया और 28 तारीख को टिनियन पहुंचे।

31 जुलाई को बम के अंदर एक लक्ष्य और एक प्रक्षेप्य स्थापित किया गया था। परमाणु हमला अगले दिन, 1 अगस्त के लिए निर्धारित किया गया था, लेकिन आने वाले तूफान के कारण ऑपरेशन को 5 दिनों के लिए स्थगित करना पड़ा।

6 अगस्त:
00:00 आखिरी मुलाकात, लक्ष्य - हिरोशिमा। पायलट - तिब्बत, दूसरा पायलट - लुईस।
02:45 बमवर्षक उड़ान भरता है।
07:30 बम गिराने के लिए पूरी तरह से तैयार है।
08:50 विमान जापानी द्वीप शिकोकू के ऊपर से उड़ान भरता है।
09:16:02 लिटिल बॉय 580 मीटर की ऊंचाई पर विस्फोट करता है: विस्फोट शक्ति: 12-18 kt, बाद के अनुमान के अनुसार - 15 kt (+/- 20%)।

विस्फोट की ऐसी शक्ति के साथ, जिस ऊंचाई पर विस्फोट किया गया वह 12 पीएसआई (पाउंड प्रति वर्ग इंच) के शॉक वेव दबाव के लिए इष्टतम है, यानी। 12 पीएसआई या इससे अधिक के अधीन क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए। शहर की इमारतों को नष्ट करने के लिए, 5 पीएसआई का दबाव पर्याप्त है, जो ~860 की ऊंचाई से मेल खाता है, इस प्रकार, इतनी ऊंचाई पर, हताहत और विनाश और भी अधिक हो सकता है। शक्ति निर्धारित करने में अनिश्चितता और बड़ी संख्या में ऐसे कारणों के कारण जो विस्फोट की शक्ति में कमी का कारण बन सकते हैं, ऊंचाई को मध्यम रूप से कम चुना गया, जैसा कि एक छोटे चार्ज के मामले में होता है। 5 kt के विस्फोट के लिए 580 मीटर की ऊंचाई इष्टतम है।

फैट मैन प्लूटोनियम परमाणु बम.

बम कोर एक दूसरे के भीतर स्थित गोले का एक समूह है। यहां उन्हें नेस्टिंग क्रम में सूचीबद्ध किया गया है, गोले की बाहरी त्रिज्या के आयाम दिए गए हैं:

*विस्फोटक खोल - 65 सेमी,
* "पुशर"/न्यूट्रॉन अवशोषक - 23 सेमी,
* यूरेनियम आवास/न्यूट्रॉन परावर्तक - 11.5 सेमी,
*प्लूटोनियम कोर - 4.5 सेमी,
* बेरिलियम-पोलोनियम न्यूट्रॉन सर्जक - 1 सेमी।

न्यूट्रॉन आरंभकर्ता.
पहला चरण, न्यूट्रॉन सर्जक, जिसे अर्चिन भी कहा जाता है, एक बेरिलियम गोलाकार खोल होता है जिसका व्यास 2 सेमी और मोटाई 0.6 सेमी होती है। इसके अंदर एक बेरिलियम लाइनर होता है जिसका व्यास 0.8 सेमी होता है। संरचना का कुल वजन होता है लगभग 7 ग्राम है. खोल की आंतरिक सतह पर 2.09 मिमी की गहराई के साथ 15 पच्चर के आकार के स्लिट बने होते हैं। खोल स्वयं कार्बोनिल निकल के वातावरण में गर्म दबाने से प्राप्त होता है; इसकी सतह और आंतरिक गोला निकल और सोने की परत से ढके होते हैं। पोलोनियम-210 (11 मिलीग्राम) की 50 क्यूरी आंतरिक गोले और खोल में दरारों पर जमा की गईं। सोने और निकल की परतें बेरिलियम को पोलोनियम या सर्जक के आसपास प्लूटोनियम द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणों से बचाती हैं। सर्जक को प्लूटोनियम कोर में 2.5 सेमी व्यास वाली गुहा के अंदर एक ब्रैकेट पर स्थापित किया गया है।

जब शॉक वेव चार्ज के केंद्र तक पहुंचती है तो अर्चिन सक्रिय हो जाता है। जब शॉक वेव प्लूटोनियम में आंतरिक गुहा की दीवारों तक पहुंचती है, तो वाष्पित प्लूटोनियम से शॉक वेव सर्जक पर कार्य करती है, पोलोनियम के साथ अंतराल को कुचल देती है और मुनरो प्रभाव पैदा करती है - सामग्री के मजबूत जेट जो तेजी से पोलोनियम और बेरिलियम को मिलाते हैं। बाहरी और भीतरी क्षेत्र. Po-210 द्वारा उत्सर्जित अल्फा कण बेरिलियम परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं, जो बदले में न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं।

प्लूटोनियम चार्ज.
एक नौ सेंटीमीटर का गोला, जिसके केंद्र में न्यूट्रॉन सर्जक के लिए 2.5 सेंटीमीटर की गुहा है। आरोप का यह रूप रॉबर्ट क्रिस्टी द्वारा विस्फोट के दौरान विषमता और अस्थिरता को कम करने के लिए प्रस्तावित किया गया था।

कोर में प्लूटोनियम को कम घनत्व वाले डेल्टा चरण (घनत्व 15.9) में पदार्थ की मात्रा के अनुसार 3% गैलियम (द्रव्यमान के अनुसार 0.8%) के साथ संलयन करके स्थिर किया जाता है। सघन अल्फा चरण (घनत्व 19.2) की तुलना में डेल्टा चरण का उपयोग करने के फायदे यह हैं कि डेल्टा चरण लचीला और लचीला होता है, जबकि अल्फा चरण भंगुर और भंगुर होता है, इसके अलावा, डेल्टा चरण में प्लूटोनियम का स्थिरीकरण आपको संकुचन से बचने की अनुमति देता है। कास्टिंग या गर्म कार्य के बाद वर्कपीस का ठंडा होना और विरूपण। ऐसा लग सकता है कि कोर के लिए कम घनत्व वाली सामग्री का उपयोग करना नुकसानदेह हो सकता है, क्योंकि बढ़ी हुई दक्षता और आवश्यक प्लूटोनियम की मात्रा में कमी के कारण सघन सामग्री का उपयोग करना बेहतर है, लेकिन यह पूरी तरह सच नहीं है। डेल्टा-स्थिर प्लूटोनियम हजारों वायुमंडलों के अपेक्षाकृत कम दबाव पर अल्फा चरण में संक्रमण से गुजरता है। एक विस्फोट विस्फोट के दौरान उत्पन्न होने वाला कई मिलियन वायुमंडल का दबाव ऐसे संपीड़न के दौरान उत्पन्न होने वाली अन्य घटनाओं के साथ-साथ इस संक्रमण को बनाता है। इस प्रकार, डेल्टा चरण में प्लूटोनियम के साथ घनत्व में अधिक वृद्धि होती है और घने अल्फा चरण की तुलना में प्रतिक्रियाशीलता का इनपुट अधिक होता है।

कोर को दो गोलार्धों से इकट्ठा किया गया है, संभवतः मूल रूप से रिक्त स्थान में डाला गया है और फिर कार्बोनिल निकल वातावरण में गर्म दबाव द्वारा संसाधित किया गया है। चूंकि प्लूटोनियम एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील धातु है और, इसके अलावा, जीवन के लिए खतरनाक है, प्रत्येक गोलार्ध को निकल (या चांदी, जैसा कि गैजेट कोर के लिए रिपोर्ट किया गया है) की एक परत के साथ लेपित किया जाता है, इस कोटिंग ने प्लूटोनियम के तेजी से इलेक्ट्रोप्लेटिंग के बाद से गैजेट कोर के साथ परेशानी पैदा की है निकल (या चांदी) के साथ धातु में गोले का निर्माण हुआ और कोर में उपयोग के लिए इसकी अनुपयुक्तता हुई। सोने की परतों की सावधानीपूर्वक पीसने और परत चढ़ाने से गोलार्धों द्वारा उत्पन्न दोष बहाल हो गए। हालाँकि, गोलार्धों के बीच एक पतली सोने की परत (लगभग 0.1 मिमी मोटी) किसी भी स्थिति में डिजाइन का एक आवश्यक हिस्सा थी, जो गोलार्धों के बीच शॉक वेव जेट के समय से पहले प्रवेश को रोकने में मदद करती थी, जो न्यूट्रॉन सर्जक को समय से पहले सक्रिय कर सकती थी।

यूरेनियम आवास/न्यूट्रॉन परावर्तक।
प्लूटोनियम आवेश 120 किलोग्राम वजनी और 23 सेमी व्यास वाले प्राकृतिक यूरेनियम से बने आवरण से घिरा हुआ है। यह आवरण प्लूटोनियम के चारों ओर सात सेंटीमीटर की परत बनाता है। यूरेनियम की मोटाई न्यूट्रॉन को संरक्षित करने के कार्य से निर्धारित होती है, इसलिए न्यूट्रॉन ब्रेकिंग सुनिश्चित करने के लिए कई सेंटीमीटर की परत पर्याप्त है। एक मोटा शरीर (मोटाई में 10 सेमी से अधिक) पूरी संरचना के लिए महत्वपूर्ण न्यूट्रॉन संरक्षण प्रदान करता है, हालांकि, तेजी से, तेजी से विकसित होने वाली श्रृंखला प्रतिक्रियाओं में निहित "अस्थायी अवशोषण" प्रभाव मोटे परावर्तक का उपयोग करने के लाभों को कम कर देता है।

बम की लगभग 20% ऊर्जा यूरेनियम आवरण के तीव्र विखंडन के कारण निकलती है। कोर और बॉडी मिलकर एक न्यूनतम सबक्रिटिकल प्रणाली बनाते हैं। जब एक विस्फोट विस्फोट असेंबली को उसके सामान्य घनत्व से 2.5 गुना तक संकुचित कर देता है, तो कोर में लगभग चार से पांच महत्वपूर्ण द्रव्यमान होने लगते हैं।

"पुशर"/न्यूट्रॉन अवशोषक।
यूरेनियम के चारों ओर 11.5 सेमी मोटी एल्यूमीनियम परत का वजन 120 किलोग्राम है। इस गोले का मुख्य उद्देश्य, जिसे "पुशर" कहा जाता है, टेलर तरंग के प्रभाव को कम करना है, विस्फोट के मोर्चे के पीछे दबाव में तेजी से कमी होती है। यह तरंग विस्फोट के दौरान बढ़ जाती है, जिससे दबाव में और अधिक तेजी से गिरावट आती है क्योंकि विस्फोट मोर्चा एक बिंदु पर परिवर्तित हो जाता है। विस्फोटक (संरचना "बी")/एल्यूमीनियम इंटरफ़ेस (घनत्व में अंतर के कारण: 1.65/2.71) पर होने वाली शॉक वेव का आंशिक प्रतिबिंब, टेलर तरंग को दबाते हुए, द्वितीयक मोर्चे को विस्फोटक में वापस भेजता है। इससे संचरित तरंग का दबाव बढ़ जाता है, जिससे कोर के केंद्र में संपीड़न बढ़ जाता है।

एल्यूमीनियम "पुशर" में बोरोन का अनुपात भी होता है। चूँकि बोरॉन स्वयं एक भंगुर गैर-धात्विक पदार्थ है और इसका उपयोग करना कठिन है, इसलिए संभावना है कि यह बोरेक्स (35-50% बोरान) नामक आसानी से संसाधित होने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु के रूप में निहित है। यद्यपि शेल में इसका कुल अनुपात छोटा है, बोरॉन एक न्यूट्रॉन अवशोषक की भूमिका निभाता है, जो वहां से निकलने वाले न्यूट्रॉन को प्लूटोनियम-यूरेनियम असेंबली में वापस जाने से रोकता है, एल्यूमीनियम और विस्फोटकों में थर्मल गति को धीमा कर देता है।

विस्फोटक खोल और विस्फोट प्रणाली.
विस्फोटक आवरण उच्च विस्फोटक की एक परत है। यह लगभग 47 सेमी मोटा है और इसका वजन कम से कम 2500 किलोग्राम है। इस प्रणाली में 32 विस्फोटक लेंस हैं, जिनमें से 20 षटकोणीय और 12 पंचकोणीय हैं। लेंसों को फुटबॉल की तरह एक साथ जोड़कर एक गोलाकार विस्फोटक असेंबली बनाई जाती है, जिसका व्यास लगभग 130 सेमी होता है। प्रत्येक के 3 भाग होते हैं: उनमें से दो उच्च विस्फोट गति वाले विस्फोटक से बने होते हैं, उनमें से एक कम विस्फोट गति वाले विस्फोटक से बना होता है। तेजी से विस्फोट करने वाले विस्फोटक के सबसे बाहरी हिस्से में एक शंकु के आकार का गड्ढा होता है जो कम विस्फोट वेग वाले विस्फोटकों से भरा होता है। ये संभोग भाग एक सक्रिय लेंस बनाते हैं जो केंद्र की ओर निर्देशित एक गोलाकार, बढ़ती शॉक वेव बनाने में सक्षम होता है। तेजी से विस्फोट करने वाले विस्फोटक का आंतरिक भाग अभिसरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए एल्यूमीनियम क्षेत्र को लगभग कवर करता है।

लेंस सटीक रूप से ढाले गए थे, इसलिए उपयोग से पहले विस्फोटक को पिघलाना पड़ा। मुख्य तेजी से विस्फोट करने वाला विस्फोटक "रचना बी" था, जो 60% हेक्साजेन (आरडीएक्स) का मिश्रण था - एक बहुत तेजी से विस्फोट करने वाला लेकिन कम पिघलने वाला उच्च विस्फोटक, 39% टीएनटी (टीएनटी) - एक अत्यधिक विस्फोटक और आसानी से पिघलने वाला विस्फोटक और 1% मोम. "धीमा" विस्फोटक बाराटोल था - टीएनटी और बेरियम नाइट्रेट का मिश्रण (टीएनटी का हिस्सा आमतौर पर 25-33% होता है) जिसमें बाइंडर के रूप में 1% मोम होता है।

लेंस की संरचना और घनत्व सटीक रूप से नियंत्रित थे और स्थिर रहे। लेंस प्रणाली को बहुत सख्त सहनशीलता के साथ समायोजित किया गया था, ताकि शॉक वेव में अनियमितताओं से बचने के लिए हिस्से 1 मिमी से कम के भीतर एक साथ फिट हो जाएं, लेकिन लेंस की सतह का संरेखण उन्हें एक साथ फिट करने से भी अधिक महत्वपूर्ण था।

बहुत सटीक डेटोनेटर समय प्राप्त करने के लिए, मानक डेटोनेटर में प्राथमिक/द्वितीयक विस्फोटक संयोजन नहीं होते थे और विद्युत रूप से गर्म कंडक्टर होते थे। ये कंडक्टर पतले तार के टुकड़े होते हैं जो एक शक्तिशाली संधारित्र से प्राप्त करंट के उछाल से तुरंत वाष्पित हो जाते हैं। डेटोनेटर की विस्फोटक सामग्री को विस्फोटित किया जाता है। कैपेसिटर बैंक का डिस्चार्ज और सभी डेटोनेटर के लिए तार का वाष्पीकरण लगभग एक साथ किया जा सकता है - अंतर +/- 10 नैनोसेकंड है। ऐसी प्रणाली का नकारात्मक पक्ष बड़ी बैटरी, एक उच्च-वोल्टेज बिजली की आपूर्ति और कैपेसिटर के एक शक्तिशाली बैंक (जिसे एक्स-यूनिट कहा जाता है, जिसका वजन लगभग 200 किलोग्राम होता है) की आवश्यकता होती है, जो एक साथ 32 डेटोनेटर को फायर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

तैयार विस्फोटक शेल को ड्यूरालुमिन हाउसिंग में रखा गया है। शरीर की संरचना में 5 संसाधित ड्यूरालुमिन कास्टिंग से एकत्रित एक केंद्रीय बेल्ट शामिल है, और ऊपरी और निचले गोलार्ध एक पूर्ण खोल बनाते हैं।

विधानसभा का अंतिम चरण.
बम के अंतिम डिज़ाइन में एक विशेष "ढक्कन" शामिल होता है जिसके माध्यम से विखंडनीय सामग्री को अंत में रखा जाता है। आरंभकर्ता के साथ प्लूटोनियम डालने के अपवाद के साथ, चार्ज को पूरी तरह से निर्मित किया जा सकता है। सुरक्षा कारणों से, व्यावहारिक उपयोग से तुरंत पहले असेंबली पूरी की जाती है। विस्फोटक लेंसों में से एक के साथ ड्यूरेलुमिन गोलार्ध को हटा दिया जाता है। न्यूट्रॉन सर्जक को प्लूटोनियम गोलार्धों के बीच स्थापित किया जाता है और 40 किलोग्राम के यूरेनियम सिलेंडर के अंदर स्थापित किया जाता है, और फिर इस पूरी संरचना को यूरेनियम परावर्तक के अंदर रखा जाता है। लेंस अपनी जगह पर लौट आता है, डेटोनेटर उससे जुड़ा होता है, और ढक्कन को शीर्ष पर अपनी जगह पर पेंच कर दिया जाता है।

जब फैट मैन को उपयोग के लिए तैयार करके भेजा और संग्रहीत किया जाता था तो यह एक गंभीर जोखिम था, हालांकि सबसे खराब स्थिति में भी यह लिटिल बॉय की तुलना में कम खतरनाक था। यूरेनियम परावर्तक के साथ कोर का महत्वपूर्ण द्रव्यमान डेल्टा चरण के लिए 7.5 किलोग्राम प्लूटोनियम है, और अल्फा चरण के लिए केवल 5.5 किलोग्राम है। विस्फोटक शेल के किसी भी आकस्मिक विस्फोट के परिणामस्वरूप फैट मैन का 6.2-किलोग्राम कोर सुपरक्रिटिकल अल्फा चरण में संकुचित हो सकता है। चार्ज के ऐसे अनधिकृत विस्फोट से विस्फोट की अनुमानित शक्ति दसियों टन (मोटे तौर पर कहें तो) तक होगी। बम में विस्फोटक चार्ज से अधिक परिमाण का क्रम) कुछ सौ टन टीएनटी के बराबर लेकिन मुख्य खतरा विस्फोट के दौरान मर्मज्ञ विकिरण के प्रवाह में है, गामा किरणें और न्यूट्रॉन इससे कहीं अधिक मृत्यु या गंभीर बीमारी का कारण बन सकते हैं। शॉक वेव प्रसार क्षेत्र, इस प्रकार, 20 टन का एक छोटा परमाणु विस्फोट 250 मीटर की दूरी पर 640 रेम की घातक विकिरण खुराक का कारण बनेगा।

सुरक्षा कारणों से, फैट मैन का परिवहन कभी भी पूरी तरह से इकट्ठे रूप में नहीं किया गया था; हथियार की जटिलता के कारण, इस प्रक्रिया में कम से कम कुछ दिनों की आवश्यकता थी (मध्यवर्ती जांचों को ध्यान में रखते हुए)। कम एक्स-यूनिट बैटरी के कारण असेंबल किया गया बम लंबे समय तक चालू नहीं रह सका।

जीवित प्लूटोनियम बम की रूपरेखा में मुख्य रूप से स्टील के खोल में पैक किया गया एक प्रायोगिक गैजेट डिज़ाइन होता है, स्टील एलिप्सॉइड के दो हिस्से एक्स-यूनिट, बैटरी, फ़्यूज़ और ट्रिगर इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ विस्फोटक सिस्टम बैंडेज से जुड़े होते हैं। खोल का अगला भाग.

लिटिल बॉय की तरह, फैट मैन में उच्च-ऊंचाई वाला फ्यूज एटचिस रडार रेंजफाइंडर सिस्टम है (आर्चीज़ - इसके एंटेना को लिटिल बॉय की तस्वीरों में किनारे पर देखा जा सकता है)। जब चार्ज जमीन से ऊपर आवश्यक ऊंचाई (1850+-100 फीट पर सेट) तक पहुंच जाता है, तो यह विस्फोट करने का संकेत देता है। इसके अलावा, बम एक बैरोमेट्रिक सेंसर से भी लैस है जो 7,000 फीट से ऊपर विस्फोट को रोकता है।

प्लूटोनियम बम का युद्धक उपयोग।
फैट मैन की अंतिम सभा द्वीप पर हुई। टिनियान.

26 जुलाई, 1945 को, एक सर्जक के साथ एक प्लूटोनियम कोर को किर्टलैंड वायु सेना बेस से टिनियन तक सी-54 विमान पर भेजा गया था।

28 जुलाई को कोर द्वीप पर आता है। इस दिन, तीन बी-29 तीन पूर्व-इकट्ठे फैट मैन के साथ किर्टलैंड से टिनियन के लिए प्रस्थान करते हैं।

2 अगस्त - बी-29 आता है। बमबारी की तारीख 11 अगस्त निर्धारित की गई है, लक्ष्य कोकुरा में शस्त्रागार है। पहले बम का गैर-परमाणु भाग 5 अगस्त तक तैयार हो गया था।

7 अगस्त को, 11 अगस्त को उड़ान के लिए प्रतिकूल मौसम की स्थिति के बारे में पूर्वानुमान आता है, उड़ान की तारीख 10 अगस्त, फिर 9 अगस्त कर दी जाती है। तारीख में बदलाव के कारण चार्ज को असेंबल करने का काम तेजी से चल रहा है।

8 तारीख की सुबह, फैट मैन की असेंबली पूरी हो गई, और रात 10:00 बजे तक उसे बी-29 "ब्लॉक की कार" में लाद दिया गया।

9 अगस्त:
03:47 विमान टिनियन से उड़ान भरता है, लक्ष्य की पहचान कोकुर शस्त्रागार के रूप में की जाती है। पायलट - चार्ल्स स्वीनी।
10:44 कोकुरा पहुंचने का समय, लेकिन खराब दृश्यता की स्थिति में लक्ष्य अदृश्य है। विमान भेदी तोपखाने की आग और जापानी लड़ाकू विमानों की उपस्थिति हमें खोज रोकने और आरक्षित लक्ष्य - नागासाकी की ओर जाने के लिए मजबूर करती है।
शहर के ऊपर बादलों की एक परत थी - कोकुरा की तरह, वहाँ केवल एक पास के लिए ईंधन बचा था, इसलिए बम को निर्धारित लक्ष्य से कई मील दूर बादलों में पहले उपयुक्त अंतराल में गिराया गया था।
11:02 शहर की सीमा के पास 503 मीटर की ऊंचाई पर एक विस्फोट हुआ, 1987 में माप के अनुसार शक्ति 21 kt है। इस तथ्य के बावजूद कि विस्फोट शहर के आबादी वाले हिस्से की सीमा पर हुआ, पीड़ितों की संख्या 70,000 से अधिक हो गई। मित्सुबिशी की हथियार उत्पादन सुविधाएं भी नष्ट हो गईं।

जैसा कि अक्सर दुर्भाग्य से होता है, उपयोगी आविष्कारों का उपयोग अक्सर बुरे उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यह विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के उपयोग पर भी लागू होता है। परमाणु हथियारों के प्रसार के विरुद्ध लड़ाई अलग-अलग स्तर की सफलता के साथ आगे बढ़ रही है। सबसे बड़ा खतरा सत्तावादी शासनों और विशेष रूप से आतंकवादियों द्वारा परमाणु हथियारों के कब्जे से उत्पन्न होता है। आइए विभिन्न प्रकार के परमाणु बमों और उनके उत्पादन प्रौद्योगिकियों के प्रसार की संभावना से जुड़े खतरों पर नजर डालें।

यूरेनियम-235 बम

U-235, Pu-239 और U-233 से परमाणु बम बनाया जा सकता है। इनमें से केवल U-235 ही प्रकृति में मौजूद है। पीयू-239 और यू-233 अन्य आइसोटोप पर न्यूट्रॉन की बमबारी से निर्मित होते हैं।
परमाणु बम बनाने का सबसे आसान तरीका यूरेनियम से है। इसके लिए आपको किसी रिएक्टर की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, इसके लिए आपके पास आवश्यक मात्रा में प्राकृतिक यूरेनियम और गैस सेंट्रीफ्यूज होना चाहिए। यूरेनियम को गैसीय अवस्था में परिवर्तित किया जाता है - यूरेनियम हेक्साफ्लोराइड यूएफ 6, जिसे सेंट्रीफ्यूज के माध्यम से पारित किया जाता है। पृथक्करण की डिग्री एक कैस्केड में इकट्ठे किए गए व्यक्तिगत सेंट्रीफ्यूज की संख्या से निर्धारित होती है। थोड़ा सा धैर्य और आपके पास हथियार-ग्रेड यूरेनियम (>90% 235 यू) है। प्लूटोनियम के बिना यूरेनियम बम बनाने के लिए लगभग 15-20 किलोग्राम हथियार-ग्रेड यूरेनियम की आवश्यकता होती है।
हालाँकि, यद्यपि यूरेनियम संवर्धन की प्रक्रिया सैद्धांतिक रूप से ज्ञात है, अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम की पर्याप्त मात्रा प्राप्त करने के लिए कच्चे माल, कौशल, बुनियादी ढांचे और बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। अत: आतंकवादियों द्वारा अत्यधिक संवर्धित यूरेनियम प्राप्त करना भी अत्यधिक असंभावित है। सबसे अधिक संभावना है, वे बस इसे चुराने की कोशिश करेंगे। इस प्रकार, हथियार-ग्रेड यूरेनियम भंडार वाले देशों को अपनी भंडारण सुविधाओं की सख्ती से निगरानी करनी चाहिए। हथियार-ग्रेड यूरेनियम का उत्पादन केवल पर्याप्त रूप से विकसित तकनीकी आधार वाले देशों के लिए संभव है।
इसके अलावा बम संवर्धित यूरेनियम से बनाया जाना चाहिए। सबसे आदिम परमाणु बम − तथाकथित"तोप" प्रकार का बम।

"तोप" प्रकार का बम
"तोप" प्रकार का बम डिजाइन में सरल है। इसमें, U-235 के एक "टुकड़े" को संबंधित चार्ज के साथ दूसरे "टुकड़े" में दागा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। यह बम विखंडनीय सामग्री का केवल 1.4% अकुशल उपयोग है; इस प्रकार के बम में अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम का विखंडन होता है। यह बम हिरोशिमा पर गिराया गया था। यह रॉकेट के लिए बहुत बड़ा है, लेकिन उदाहरण के लिए, इसे विमान द्वारा वितरित किया जा सकता है।

प्लूटोनियम-239 बम

प्लूटोनियम सभी रिएक्टरों का उपोत्पाद है। हालाँकि, विखंडनीय सामग्री के रूप में उपयोग करने के लिए, इसे उच्च-स्तरीय अपशिष्ट अवशेषों से रासायनिक रूप से शुद्ध किया जाना चाहिए। यह एक महंगी और खतरनाक प्रक्रिया है जिसके लिए विशेष ज्ञान और उपकरणों की आवश्यकता होती है।

जब U-238 पर थर्मल न्यूट्रॉन की बमबारी की जाती है तो परमाणु रिएक्टर में प्लूटोनियम बनता है

पीयू-239 का उपयोग परमाणु हथियार बनाने के लिए किया जाता है। विखंडन और प्रकीर्णन क्रॉस सेक्शन, साथ ही विखंडन के दौरान न्यूट्रॉन की संख्या, यू-235 की तुलना में पीयू-239 के लिए अधिक है और, तदनुसार, कम महत्वपूर्ण द्रव्यमान है, अर्थात। आत्मनिर्भर विखंडन प्रतिक्रिया को लागू करने के लिए, यूरेनियम की तुलना में प्लूटोनियम की कम आवश्यकता होती है। एक प्लूटोनियम परमाणु बम के लिए आमतौर पर 3-5 किलोग्राम पीयू-239 की आवश्यकता होती है।
अपने अपेक्षाकृत कम आधे जीवन (यू-235 की तुलना में) के कारण, पीयू-239 अपने द्वारा उत्सर्जित विकिरण के कारण काफ़ी गर्म हो जाता है। पीयू-239 का ऊष्मा उत्सर्जन 1.92 W/kg है। इस प्रकार, प्लूटोनियम का एक अच्छी तरह से अछूता टुकड़ा दो घंटे में कमरे के तापमान से 100 डिग्री तक गर्म हो जाता है। बम डिज़ाइन करते समय यह स्वाभाविक रूप से कठिनाइयाँ पैदा करता है। प्लूटोनियम के भौतिक गुण ऐसे हैं कि एक बंदूक-प्रकार का बम प्लूटोनियम के दो टुकड़ों को इतनी जल्दी एक साथ नहीं जोड़ सकता कि एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बन सके। प्लूटोनियम के लिए, एक अधिक जटिल योजना का उपयोग किया जाना चाहिए।

विस्फोट बम
विस्फोट-प्रकार के बम के केंद्र में प्लूटोनियम, अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम या दोनों का मिश्रण होता है। प्लूटोनियम कोर में अंदर की ओर निर्देशित विस्फोट को विशेष लेंस की एक प्रणाली का उपयोग करके महसूस किया जाता है जो एक साथ संचालित होता है। प्लूटोनियम दृढ़ता से और समान रूप से संपीड़ित होता है। जनसमूह गंभीर हो जाता है. हालाँकि, केवल प्लूटोनियम को एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान में संपीड़ित करना श्रृंखला प्रतिक्रिया की शुरुआत की गारंटी नहीं देता है। इसके लिए न्यूट्रॉन स्रोत से न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है, जो उपकरण के केंद्र में स्थित होता है और साथ ही संपीड़न के साथ प्लूटोनियम को विकिरणित करता है।
विकिरणित ईंधन से निकाला गया और रिएक्टर में दोबारा उपयोग किया जाने वाला प्लूटोनियम, पीयू-238, पीयू-240 और पीयू-242 के अनुपात में वृद्धि के कारण हथियार उत्पादन के लिए कम और उपयुक्त होता जा रहा है।
सहज विखंडन की उच्च दर के कारण हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम के लिए मुख्य हानिकारक अशुद्धता पीयू-240 है। यह पीयू-239 से 30,000 गुना बड़ा है। मिश्रण में केवल 1% पीयू-240 इतने न्यूट्रॉन पैदा करता है कि विस्फोट प्रणाली में विस्फोट संभव है। बड़े अनुपात में उत्तरार्द्ध की उपस्थिति निर्दिष्ट विशेषताओं (रेटेड शक्ति, दीर्घकालिक भंडारण के दौरान सुरक्षा, आदि) के साथ एक विश्वसनीय वारहेड को डिजाइन करने के कार्य को काफी जटिल बनाती है।
हथियार-ग्रेड प्लूटोनियम की विशेषता विखंडनीय 239 पु आइसोटोप की बहुत अधिक (90% से अधिक) सामग्री और 240 पु आइसोटोप की कम सामग्री (~ 5% तक) है।
"सिविलियन" प्लूटोनियम, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के परमाणु रिएक्टरों से खर्च किए गए ईंधन के प्रसंस्करण (पुन: प्रसंस्करण) के दौरान जारी किया गया और 239 (60%) और 240 (40%) के औसत आइसोटोप सामग्री अनुपात की विशेषता है। परमाणु हथियारों के निर्माण के लिए "नागरिक" प्लूटोनियम का उपयोग सैद्धांतिक रूप से संभव है।

यूरेनियम-233 बम

उन देशों में जहां यूरेनियम कम है लेकिन थोरियम बहुत अधिक है (उदाहरण के लिए, भारत), प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का उपयोग करके विखंडनीय आइसोटोप U-233 प्राप्त करना रुचिकर है:

एक विस्फोटक सामग्री के रूप में, 233 यू लगभग 239 पु जितना ही प्रभावी है। 233 यू के सैन्य उपयोग में स्थिति को जटिल बनाना 232 यू अशुद्धता है, जिसके बेटी उत्पाद मजबूत गामा स्रोत हैं, जो इसके साथ काम करना जटिल बनाते हैं।
प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप 232U बनता है।