Скалистые равнины-3б
Часть первая: География и история выбора места.
Часть вторая: Человек-легенда.
Часть третья-А.
Часть третья-Б.
Скалистые равнины-3б: наука для Бомбы.
1918. Американский канадец Артур Демстер собирает первый масс-спектрометр, с фокусировкой по направлению. Источником ионов служила специально нагреваемая платиновая проволока с анализируемым веществом, т.е. можно было использовать гораздо менее летучие вещества (Дж. Дж. Томсон работал только с газоразрядными трубками).
{32}
Прямые потомки этого спектрометра через четверть века произведут U-235 для Хиросимы. Сразу же видна проблема: тяжёлый металл оседает на всех холодных поверхностях. В аналитике это никого не волнует, а вот для препаративного получения - проблема.
В 1919-м англичанин Фрэнсис Астон независимо реализует ту же идею (с фокусировкой по скоростям) и получает за свои исследования Нобелевскую премию 1922-го [32].
1919. Резерфорд описывает первую искусственную ядерную реакцию при облучении азота альфа-частицами: 14N + α → 17O + p. В том же году Резерфорд постулирует существование нейтрона.
1921/04/15 Создание Радиевой лаборатории в Петрограде.
1921/05/20 Президент США Хардинг принимает Марию Кюри в Белом Доме и преподносит в подарок один грамм радия (примерно сколько у Кюри уже было), купленый на пожертвования американцев.
1925/05/30 В NY Times выходит статья с заголовком "New Radium Disease Found; Has Killed 5." В Америке разгорается скандал по поводу radium girls: молодые девушки, работавшие на фабрике по изготовлению светящихся стрелок часов, начали болеть и умирать.
1928/07/07 Опубликована конструкция счётчика Гейгера, рабочая и поныне.
{33}
1930/08 Вальтер Боте обнаружил, что некоторые легкие элементы (Be, B) испускают непонятное излучение при бомбардировке альфа-частицами. Излучение окажется нейтронами.
1931/01/02 Успешный пуск первого циклотрона Эрнстом Лоуренсом в Беркли: более мощная и удобная альтернатива линейным ускорителям заряженых частиц.
1932/01 Харольд Юри публикует открытие дейтерия. Юри получит нобелевскую премию в 1934-м, а с 1941-го будет работать уже над разделением изотопов урана. Любопытно, что изначально он предлагал центрифуги.
Жолио и Кюри (-дочь) наблюдают выбивание протонов из парафина под действием излучения Po-Be источника. Предполагалось, что источник даёт гамма-излучение.
1932/02/27 Чедвик перепроверяет результаты Жолио-Кюри и объявляет об открытии нейтрона, второго главного компонента атомного ядра (Нобель-1935). Значение открытия трудно переоценить: у нейтрона нет заряда и ему гораздо проще добраться до ядра любого атома. До пуска первого ядерного реактора - 10 лет.
1932/04/14 Джон Кокрофт и Эрнст Вальтон обнаруживают появление высокоэнергетических альфа-частиц при облучении лития пучком протонов: "from the observed range of the a-particles we conclude that an energy of 17.2 million volts would be liberated in this disintegration process" [33]. Это стало первым наблюдением искусственной термоядерной реакции. До термоядерной бомбы - двадцать лет.
{34}
1932/12 Эйнштейн покидает Германию из-за усиления антисемитизма. По оценкам Родса, примерно сотня физиков эмигрировала в США между 1933 и 41 годами [1, p196].
1933/01/30 Приход Гитлера к власти. Интересно, что именно нацисты невольно послужили главным стимулом к развитию американской атомной программы несколькими годами позже.
1933/03/31 Лео Сциллард бросает всё, берёт заранее приготовленные чемоданы и бежит в Вену. Уже на следующий день выезжающих евреев снимают с поезда.
{34}
Университетский аусвайс Сцилларда, dannen.com
1933/09/12 Уже в Англии, Сциллард формулирует идею цепной реакции на нейтронах - без какой-либо конкретики, просто на основании того, что тяжёлые элементы содержат бОльшую долю нейтронов в ядрах.
1934/01/15 Супруги Жолио-Кюри публикуют первый пример искусственной трансмутации: Al,a ->30P, n
Облученную алюминиевую фольгу быстро растворяли в щёлочи и выделяющийся водород уносил радиоактивность в виде PH3. Нобель-1935.
{35}
Супруги Жолио и Кюри в лаборатории, 1932/12.
1934/03/12 Сциллард подаёт заявку на патент, описывающий ядерный реактор.
1934/03/25 Энрико Ферми публикует наведение радиоактивности в алюминии под действием нейтронов.
1934/06 Ферми публикует то, что ему кажется синтезом трансуранов: "Possible production of elements of atomic number higher than 92". На деле наведённая в уране радиоактивность принадлежит осколочным ядрам, но все открытые до того момента ядерные реакции тяжёлых атомов сводились к излучению альфа- или бета-частиц (см. напр. {15}) и про реакцию деления никто даже не подумал. До её открытия остаётся 4 года.
1934/07/04 Сциллард подаёт поправку к патенту: ядерный взрыв тоже возможен. Упоминания урана по-прежнему нет [1, p215].
1934/09 Ида Ноддак публикует критику Ферми: нет доказательств того, что новые радиоэлементы не являются изотопами уже известных лёгких ("On element 93"). Её никто не услышал. Что было бы, если деление ядра открыли эдак в 1936-м, а первую Бомбу собрали в 1943-м... предсказать трудно.
1934/10/22 Понтекорво и Амальди из группы Ферми случайно открывают эффект замедления нейтронов (анекдотичная история о двух столах, с деревянной столешницей и с мраморной) на индукцию радиоактивности. До пуска первого реактора, на тепловых нейтронах, 8 лет.
1935 Артур Демпстер находит в природном уране 0.7% изотопа с массой 235. Через 3-4 года окажется, что это ключевой изотоп для цепной реакции.
1935/04/09 Сциллард пишет очередную поправку к патенту: в цепной реакции могут участвовать бром и уран [1, p221].
1936 Юлий Харитон публикует общую теорию центрифужного разделения газовых смесей: основа для центрифужного метода обогащения.
1936/07/17 Военный переворот с последующей Гражданской войной в Испании.
1938/03/12 Аншлюсс Австрии Германией.
1938/09 Ирэн Кюри и Савич публикуют [35] открытие нового радиоэлемента с периодом полураспада 3.5ч при облучении урана медленными нейтронами: лантан заподозрен, но не доказан: "Прошли на волосок от открытия деления ядра".
1938/11 Хан и Штрассман обнаруживают "не менее 16 различных радиоэлементов", включая три новых изотопа "радия" после облучения урана нейтронами ("no fewer than sixteen different activities" [1, p248?]). Становится понятно, что для общепринятой схемы наведения радиоактивности (захват нейтрона, бета, альфа: см. напр. {15}) это слишком много, и нужно искать какое-то принципиально новое объяснение результатам.
1938/11/9-10 Kristallnacht. Общегерманский еврейский погром, смена еврейской политики Рейха на физическое подавление.
1938/12/19 Отто Хан пишет письмо Мейтнер, что полученные им изотопы радия неотличимы от бария [1, p251].
1938/12/21 Хан и Штрассман заканчивают эксперименты с радиоэлементами, которые они считали радием и актинием: "радий" оказывается химически неотличим от бария, а "актиний" от лантана. В случае бария все другие элементы были однозначно исключены, а все ранее известные изотопы радия в тех же условиях от бария отличались. "Как химики, мы должны сказать, что эти новые продукты являются не радием, а барием" [36]. Нобель-1945.
1938/12/24 Мейтнер с племянником Фришем объясняют результаты химиков как новый вид ядерной реакции, деление ядра [1, p260]. Интересно, что открыли деление ядра химики, а физики только объяснили, что они значат. Свежеполученная Ферми Нобелевская премия по физике получается выданной за неправильную интерпретацию экспериментальных данных.
1939/01/03 Фриш встречается с Бором, чтобы рассказать про открытие реакции деления. Бор соглашается в своём стиле: "Какими же мы дураками были всё это время!" [1, p261].
1939/01/13 Фриш подтверждает деление экпериментами по ионизации воздуха тяжёлыми осколками.
1939/01/16 Бор и Розенфельд прибывают в Нью-Йорк. Анекдотичная история с разглашением [37], и к концу января Бор уже вынужден сделать доклад на конференции, чтобы подтвердить приоритет Хана и Ко.
1939/01/25 Сциллард пишет письмо Льюису Строссу (это не тот, который с джинсами Levi's, но тоже еврей; впоследствии - один из главных "ястребов" Холодной войны), что ядерные электростанции и бомбы могут быть возможны. Еврея Сцилларда очень беспокоит перспектива появления ядерного оружия у Гитлера.
1939/01/26 Бор делает доклад на конференции по теоретической физике, деление ядра объявляется публично.
1939/01/28-29 Известие о делении ядра публикуются в центральной прессе: Washington Evening Star, NY Times [1, p273].
1939/02/18 Робертсом и Маейром открыты запаздывающие нейтроны, средство регулировки мощности в любом ядерном реакторе [1, p290].
1939/03/03: Сциллард и Зинн измеряют количество дочерних нейтронов при делении ядра урана, получается примерно два. Это означает, что цепная реакция возможна [1, p291].
1939/03/(<17) Ферми сообщает комиссии ВМФ США о возможности ядерного оружия и ядерных реакторов, но делает это предельно осторожно; флотские не впечатлились [1, p295].
1939/04/22 Публикация Жолио, фон Хальбана и Коварски (-ого) в Nature: 3.5 нейтрона на одно деление.
1939/07/03 Сциллард пишет Ферми, что в качестве замедлителя нейтронов возможно использовать графит, а не дефицитную тяжёлую воду.
1939/07/16 Вигнер привозит Сцилларда к Эйнштейну рассказать про цепную реакцию. Через месяц (08/15) готовое обращение Эйнштейна-Сцилларда передаётся Александру Саксу для того, чтобы тот лично отдал его Рузвельту.
{36}
Инсценировка 1946-го: Эйнштейн подписывает письмо Сцилларда Рузвельту.
1939/10/11 Сакс встречается с Рузвельтом и зачитывает ему собственную выжимку из письма Эйнштейна.
1939/10 Зельдович и Харитон направляют в ЖЭТФ (Журнал экспериментальной и теоретической физики) две свои работы [23, c.51]. Рассматривается возможность цепной реакции в U-238 на быстрых и в природном уране на медленных нейтронах. Предлагается реактор на D2O и обогащение урана (до 1.3% U-235) [34, p37]
1939/11/15-20 4-я Всесоюзная конференция по ядерной физике (Харьков). Харитон и Зельдович предлагают графитовый замедлитель и жидкофазный реактор на тяжёлой воде. [34, p38]
1940/02/28-29 Первое (масс-спектрометрическое) разделение изотопов урана: "образцы были отправлены специальной авиапочтой и прибыли в Колумбийский университет в субботу 03/02" [1, p332].
1940/03/02 Первое прямое измерение сечения деления урана-235 на медленных нейтронах. Предположение Бора подтверждается: за деление урана на медленных нейтронах отвечает U-235, которого всего 0.7%, чистый U-235 будет способен к цепной реакции при небольших объёмах.
1940/03/07 Зельдович и Харитон направляют в ЖЭТФ третью статью: изучение кинетики ядерной цепной реакции в условиях, близких к критическим.
Начало марта 1940: меморандум Фриша-Пайерлса: беглые немецкие физики в Англии сообщают, что атомная бомба практически возможна и реальна в авиатранспортабельном варианте, значение критической массы называется в "несколько кг урана-235". Авиатранспортабельность - ключевое условие для Бомбы.
1940/03 Рабочая встреча (будущих) руководителей атомного проекта США, UC Berkeley.
{37}
Слева направо: Лоренс (Нобель-1939), Комптон (Нобель-1927), Вэнневар Буш - начальник всей оборонной науки, Конант -президент ВУЗа N1, Карл Комптон (брат), Альфред Лумис - финансист, спонсор и физик-любитель. На доске - схема работы циклотрона.
1940/04/10 Первое заседание британского комитета по атомной энергии. Председателем был G. P. Thomson (Нобель-1937, cын J.J. Thomson'а), название MAUD committee появилось в конце июня.
1940/04/27 Первое заседание Uranium committee в США.
1940/05/10 Конец "странной войны", немецкое вторжение в Бельгию.
1940/05/27 МакМиллан и Абельсон публикуют (Physical Review) открытие нептуния [1, p348]. Нептуний-239 распадается с выбросом электрона, и следующий элемент в цепочке будет плутоний-239 (на 6 порядков менее активный и потому не открытый тогда).
1940/06/14 В СССР Флёров публикует «Спонтанное деление ядер урана», само открытие - в мае [38].
1940/06/22 Капитуляция Франции.
1940/06/30 Комитет Томсона (MAUD Committee) выпустил отчёт: Бомба возможна, атомная энергия может быть полезной и для выработки электроэнергии.
1940/08 Начинается воздушная Битва за Британию. Марк Олифант, один из руководителей английского атомного проекта, отправляется в США в составе т.н. миссии Тизарда: обмен секретами в военно-технической, в т.ч. атомной области.
В конце августа Гленн Сиборг начинает наработку нептуния для выделения плутония [1, p353].
1940/12/14 Первый синтез плутония (-238), облучение урана дейтронами из ускорителя.
1940/12 Франц Саймон в Британии устанавливает возможность разделения изотопов урана методом газовой диффузии. В отчёте приводится оценочная стоимость завода, порядка 5 млн. фунтов [1, p343]
1941/01 Вальтер Боте в Гейдельберге измеряет сечение поглощения нейтронов в графите. Значение 6.4*10^-27 cm2 получается вдвое бОльшим, чем у Ферми. Фон Хальбан и Коварски также дают завышенную оценку. Значение сечения поглощения определяет то, можно ли собрать реактор на графите, а не на дефицитной тяжёлой воде [1, p344,5]
1941/02/23-24 Доказательство химической уникальности плутония (-238?).
1941/03/06 Сиборг и Валь получают 1 микрограмм нептуния-239 для выделения Pu-239.
{38}
За свою работу Сиборг не только получил нобелевку (1951), но и вошёл в высшие"коридоры власти". Тут он слева от JFK, справа хитро косится МакНамара; март 1962 - полгода до Карибского кризиса.
1941/03/28(25?) Подтверждение делимости плутония медленными нейтронами. Весной 1941-го первооткрыватель нейтрона Чедвик записывает: "Я понял, что атомная бомба была не просто возможна - она была неизбежна" [1, p356].
1941/04/09 В Британии Пайерлс докладывает о возможности деления (природного) урана быстрыми нейтронами [1, p367-8].
1941/05/18 Сегре и Сиборг измеряют сечение деления плутония на медленных нейтронах: в 1.7 раза больше, чем у урана-235 [1, p366]
1941/05/29 Измерение сечения деления Pu на медленных нейтронах [34, p81]; конец мая: высказана идея о Бомбе на плутонии-239.
1941/06/22 Операция Барбаросса, открытие Восточного фронта.
1941/08/27 Линдеманн, он же Лорд Черуэлл [39] советует Чёрчиллю строить завод по разделению изотопов в Англии или в крайнем случае в Канаде [1, p372]
{39}
Линдеманн, Чёрчилль, вице-адмирал Филлипс.
1941/09/17 На конференции в Копенгагене Гейзенберг сообщает Бору о начале немецкой атомной программы и передаёт рисунок (?) тяжеловодного атомного реактора. Вообще немцы больше разрабатывали энергетическое направление, а не бомбовое.
1941/08 Ферми в Колумбийском университете собирает прототип графитового реактора, коэффициент размножения нейтронов 0.87.
1941/12/02 Запуск первого калютрона в лаборатории Лоуренса, ток ионов слабообогащённого урана 5 мкА.
1941/12/06 Вэнневар Буш рекомендует полномасштабную (all-out) программу исследований по цепным реакциям [40]. Цели: понимание необходимых условий к 1 июня 42; запуск цепной реакции к 1 октября 42; опытное производство плутония к 1 октября 43; плутоний в пригодных для бомбы количествах к 31 декабря 44 [1, p398].
1941/12/07 Японское нападение на Пёрл Харбор, официальное вступление США в войну 12/08.
1941/12/18 Заседание комитета по атомной энергии (S-1 committee), выделяются огромные по университетским меркам деньги $400K Лоренсу на электромагнитное разделение, $340,000 Комптону на ядерный реактор, $278,000 на Металлургическую лабораторию в Университете Чикаго, $500,000 выделено на закупку сырья. На следующий день (?) Рузвельт одобряет ускоренную программу исследований.
1942/04 Флёров пишет Сталину [34, p60] о том, что Бомба не должна появиться у немцев. Предполагается, что принципиальное решение о начале атомного проекта СССР сделано в мае-42 (?). В США - аналогично: "страхи перед немецкой Бомбой достигли пика примерно в середине 1942-го".
1942/04/19 Сиборг приезжает в Чикаго изучать химию плутония с прицелом на промышленное извлечение. Поскольку концентрации уже должны быть уже рабочие, а количество материала пока в пределах микрограммов, то применяются методы ультрамикроанализа: вся посуда - капилляры [1, p407].
1942/05 Одна из установок Ферми (уже в Чикаго, под трибунами заброшенного стадиона Stagg Field) достигает k 0.995, начинается проектирование реально работающего ядерного реактора [1, p428]
{40}
Stagg Field west stands
1942/06/17 Рузвельт одобряет $85M на нужды атомного проекта: "OK. FDR". Для ускорения процесса общее руководство передаётся Армии.
1942/08/13 Формальное учреждение Манхэттенского проекта (Manhattan Engineer District) под началом армейского корпуса инженеров.
1942/08/20 В Чикаго выделен первый образец чистого фторида плутония, ~1 микрограмм. [1, p414,5]. Вообще, это первый в истории случай выделения искусственного элемента - всё ради Бомбы.
1942/конец августа: заседание атомного комитета (the S-1 committee): высказывается идея термоядерного синтеза [2], значение критмассы для урана-235 уточняется (30 кг) [1, p420]
1942/09/17 Полковник Гровс назначается руководителем атомного проекта, но запрашивает повышение в звании - для авторитета перед учёными. Генерал Гровс приступает к руководству 09/23.
1942/09/28 Сталин подписывает первое распоряжение о начале работ по атомному проекту [ 23, c.135]
1942/10/15 Гровс предлагает Оппенгеймеру возглавить лабораторию по созданию атомного оружия. "Оппи" рассматривался как политически ненадёжный, но он был безусловно лучшим из ещё не задействованых.
1942/11/06(16?) Выбор участка для новой лаборатории: Los Alamos.
1942/11/16 Начало строительства первого ядерного реактора (CP-1, Chicago Pile).
1942/12/02 Первый в мире реактор выходит на критичность.
{41}
Хорошо прорисована деревянная рама и слои графитовых блоков. Справа, похоже, висят противовесы аварийного глушения, верёвку предполагалось рубить топором. Радиационная защита отсутствует, т.к. мощность установки мала.
1942/12/28 Рузвельт одобряет $500M расходов на проект. Общие расходы с 42 по 46-й составили $1.8-2.2Bn, при цене квалифицированного труда ~$10 в день.
1943/02/11 Решение ГКО СССР об организации работ по атомной энергии. Курчатов получает доступ к разведданным [ 23, c.134,5].
1943/03 Начало строительство Хэнфордского сайта, площадки для атомных реакторов и радиохимическому извлечению плутония.
1943/04/27 Начало строительство реактора X-10 с опытным радиохимическим производством в Оак Ридже.
1943/07/04 Первые эксперименты с имплозией в Лос Аламосе [1, p479], цилиндрический дизайн [41, p17]. В том же месяце - эксперименты по определению количества вторичных нейтронов, на 200 мг образце Pu.
08.21.43(?) Меморандум Бете-Теллера: "Немцы вероятно уже обладают новым мощным оружием " ... [1, p511] (новое оружие позже окажется ракетами Фау-1 и -2). Предлагается срочная программа строительства тяжеловодных реакторов.
1943/09/17 Начало экспериментов с пушечным дизайном в Лос Аламосе [41, p18].
1943/10/21 Первый бетон на газодиффузионном заводе K-25.
1943/11 Выделение металлического плутония (облучение ещё на циклотронах), изучение фазового состояния дифракцией рентгеновских лучей.
1943/11/04 Реактор опытного производства X-10 (Clinton, TN) выходит на критичность. Первая партия урановых блоков для облучения прибывает в Оак Ридж 12/20.
{42}
Загрузка реактора X-10.
1943/(конец года) Первые 5 тонн облученного урана из реактора X-10 [1, p548]
К концу 1943-го британцы делают вывод, что немецкая атомная программа не двигается ("not going anywhere").
1944/03/23 Первое получение металлического плутония в количествах (520 мг), пригодных для материаловедения (a, b).
1944/04/05 Сегре в Лос Аламосе получает первый образец плутония из опытного реактора X-10 (на месяц позже металлургов?..). Становится ясно, что у реакторного плутония повышенный нейтронный фон, и он не годится для бомбы пушечного типа.
1944/04(первая половина) Получение вычислительных машин IBM для расчётов критических масс и процесса имплозии.
1944/05 Англичанин James L. Tuck приносит идею о детонационных линзах в Лос Аламос. [2] Он же предлагает использовать нейтронный инициатор.
Англичанин G. I. Taylor в том же мае указывает на существование того, что позже назовут нестабильностями Релея-Тейлора: проблемы с гидродинамикой имплозии.
1944/07/11 На совещании в Лос Аламосе принято решение, что пушечный проект на плутонии закрывается. Пушечный проект на уране остаётся.
1944/лето: многограммовые (?) партии нитрата Pu начинают прибывать в Лос Аламос [1, p548]
1944/09/13 Закончено строительство реактора Б в Хэнфорде; выход на критичность 09/26, 09/27 ксеноновое отравление [1, p558]
1944/12/14 Первые успехи в имплозии с радиоактивным лантаном: "definite evidence of compression". Каждым взрывом рассеивалось 100, а позже 1000 кюри La-140 (1.6 МэВ гамма).
1945/02/02 Первая партия плутония получена в Хэнфорде: полномасштабное промышленное производство.
1945/06 "Дейтонский проект" начинает получать из Хэнфорда облучённый висмут для выделения полония. Полоний был нужен для инициаторов как минимум в имплозивной схеме.
1945/07/16 Первое ядерное испытание: Trinity. Устройство было довольно громоздким: сфера 1.5 м (60 дюймов) в диаметре, +электрическое хозяйство.
{43}
Установка "Троицы" на башне.
1945/08/06,09 Атомные бомбардировки Японии: пушечная схема в Хиросиме, имплозивная в Нагасаки.
1945/08/12 Отчёт Смита, фактически - официальная, несекретная версия истории Манхэттенского проекта.
{44}
Секретная обложка несекретного отчёта.
1946/06/30 Испытание Crossroads Able: первый послевоенный ядерный взрыв, в подчёркнуто военных целях. Любопытно, что вся серия проводилась с большой степенью открытости, по инерции присутствовали даже три человека от СССР.
1946/08/31 Теллер в Лос Аламосе изобретает "Будильник" ("Alarm Clock", = "Слойка"). Ещё без лития: видимо, на жидком дейтерии (?).
1946/12/25 Заработал первый в СССР опытный ядерный реактор Ф-1.
1947/09 Идея термоядерного бустинга уже обсуждается в Лос Аламосе. Дейтерид лития предложен как топливо к "Alarm Clock" ("слойке") [38] - по другим данным, это произошло в конце лета 1950.
1947/12/18 Первый советский плутоний: 73 микрограмма.
1948/05-06 Operation Sandstone: левитирующие сферы, [ 2] композитные U-Pu заряды. Показана возможность сделать больше бомб из имеющегося количества материалов.
1948/06/24 Начало Берлинского кризиса.
1948/06/18 Запуск первого советского оружейного реактора, А-1, "Маяк".
1949/08/29 Первое советское ядерное испытание. Засечено атмосферной разведкой 09/01, официально признано Трумэном 09/23.
1950/01/31 Трумэн официально объявляет о намерении создать термоядерное оружие.
1950/06/25 Начало Корейской войны.
Конец 1950-го: масштабная реорганизация атомного проекта США; принято решение на строительство полигона в Неваде, заводов Пантекс и Роки Флэтс.
1951/01 Изобретение схемы Улама-Теллера: энергия обычного атомного взрыва используется для сжатия рабочего тела; инициирование термоядерной реакции в отдельном устройстве [2]. Использование радиационой имплозии автоматически вытекает из условий задачи. Схема "классического Супера" (термоядерная реакция в детонационной волне) за пару лет окончательно уйдёт в историю.
{45}
1951/01/27-02/06 Серия атомных испытание Ranger [2]: срочная отработка ядерного оружия на случай обострения в Корейской войне. Испытывались варианты исходного дизайна Mark 4, габариты как у Толстяка (диаметр 60 дюймов, вес >4 т.)
1951/04/07-05/24 Серия ядерных испытаний Greenhouse. [2]
1951/04/07 Испытание Greenhouse Dog, 81 кт: новая стратегическая (= тяжёлая) бомба Mk-6, габариты "Толстяка", 60-точечная имплозия, на четверть меньший вес. Первая модель в массовом производстве, более 1000 шт.
1951/04/20 Испытание Greenhouse Easy, 47 кт: новая модель TX-5D, снижение диаметра в полтора (с 60 до 40 дюймов), массы примерно в 4 раза. Более совершенная 92-точечная имплозия, замена нитрата бария на борную кислоту в детонационных линзах: прозрачность для рентгена, меньшая теплоёмкость, бОльшая плотность энергии. Модель использовалась как инициатор в Ivy Mike.
1951/05/08 Испытание Greenhouse George, 225 кт: экспериментальная установка с цилиндрической симметрией, проверка идеи радиационной имплозии.
1951/05/25 Испытание Greehouse Item, 45.5 кт: первое применение D-T бустирования, повышение энерговыделение примерно вдвое. В принципе, бустированная Бомба уже может называться термоядерной, поскольку использует быстрые нейтроны от термоядерной реакции D+T. Одноступенчатые Бомбы не называют термоядерными в общем-то по традиции, чтобы не спутать с двухступенчатой схемой.
1951/07/10 Начало строительства завода Роки Флэтс.
1951/09/24 Второе советское ядерное испытание, РДС-2, 38.3 кт: "Новая бомба была в 2,7 раза легче и имела высоту в 2,6 раза меньшую, чем первая атомная". Удалось "...увеличить в два раза мощность за счет улучшения отбора энергии от ВВ" [42] - видимо, аналогично TX-5D.
1951/10/18 Испытание РДС-3, 42 кт: композитный U-Pu заряд, остальное как в РДС-2.
1951/10/28 Испытание Buster Baker, 3.5 кт: плутониевый заряд, без урана в тампере.
1951/11/05 Испытание Buster Easy, 31 кт: 92-точечная имплозия, уменьшение массы в 5-6 раз по сравнению с "Толстяком", диаметр в 2 раза (30 дюймов) [2]. Заряд TX-7E, основа для первой тактической бомбы Mk-7 (судя по dial-a-yield, уже с бустированием), собрано 1700-1800 шт.
{46}
A-4B with Mk 7 bomb on cat USS Saratoga.
1952/05/07 Испытание Snapper Easy, 12 кт: прототип бомбы Mk-12. Дальнейшее уменьшение диаметра (до 22 дюймов) и массы (500+ кг).
1952/06/01 Испытание Snapper George, 15 кт. Исследование выхода в зависимости от времени инициации: внешний источник нейтронов (бетатрон).
1952/06/05 Испытание Snapper How, 14 кт. Бериллиевый тампер/рефлектор, полный отказ от тяжёлых элементов в имплозии? [ 2]
1952/10/31 Испытание Ivy Mike, первое двухступенчатое термоядерное устройство, 10.4 Мт. Первая ступень TX-5D: облегчённый дизайн, бор вместо бария в медленном ВВ [2].
1953/06/04 Испытание Upshot-Knothole Climax, 61 кт. Лёгкая и мощная тактическая бомба Mk-7 (исходник - Buster Easy): диаметр 30 дюймов (~0.76 м), вес ~800 кг. Вообще в серии испытывались праймеры для двухступенчатых схем операции Castle.
1953/08/12 РДС-6с, первая советская термоядерная бомба, "слойка", 400 кт. Полагают, что в июле-сентябре были успешно испытаны заряды с уменьшеным количеством плутония; полые сферы, внешний инициатор? Американский аналог - Upshot-Knothole Harry ("Грязный Гарри", 1953/05/19).
1953/08/23 Испытание РДС-4, 28 кт, вес 1.2 т. Первая советская серийная бомба, аналог бомб Mk-5/Mk-7.
Завод Роки Флэтс в 1953-м начал выдавать продукцию. Судя по хронологии [2], критсборки были для чего-то из Mk-5,6,7 (имплозия) и Mk-8,9 (пушечная схема).
1954/01-04 "Третья идея", советское открытие двухступенчатой схемы (концепция озвучивалась ещё в 46-м [ 23, c.151]), изначально со Слойкой в роли второй ступени [34] - в отличие от цилиндров Улама-Теллера.
1954/02/28 Испытание Castle Bravo, 15 Мт. Основа для Mk-21/Mk-36. Первое применение схемы Улама-Теллера с 40% дейтеридом лития-6. Неожиданно высокая мощность за счёт реакции лития-7.
{47}
Castle BRAVO, 3.5 seconds after detonation - с расстояния 75 морских миль (139 км).
Незапланированная мощность и нежиданное изменение ветра привели к переоблучению не только жителей Маршалловых островов, но и японских рыболовов. Скандал выплыл наружу и заставил США признать существование мегатонных зарядов. Англичане довольно быстро вывели, что бОльшая часть энергии взрыва получена за счёт реакции деления, а не синтеза.
1954/03/26 Испытание Castle Romeo, 11 Мт, природный литий (7.5% Li-6) в термоядерной ступени.
1954/05/13 Испытание Castle Nectar, 1.69 Мт, прототип бомбы Mk-15: относительно компактное устройство со второй ступенью на U-235, требования к компрессии термоядерного топлива существенно снижены по сравнению с тампером из необогащённого урана. Вторая ступень изначально планировалась просто атомной бомбой, но похоже что затем ввели усиленное бустирование [2]. Вообще граница между ядерными и термоядерными зарядами нынче очень условна.
1954/10/24 Испытание РДС-3и, с внешним нейтронным инициатором, 62 кт.
1955/11/22 РДС-37, первая советская двухступенчатая термоядерная бомба, 1.6 Мт (3 с полным зарядом).
{48}
Примерно 50 секунд съёмки, исходник.
---
...Дальнейший прогресс ядерного оружия описывать крайне сложно из-за отсутствия реальных данных. Точно можно сказать, что диаметр боеприпасов удалось снизить до ~30 см (12 дюймов), а для артснарядов и до 15 см (линейная имплозия?). Что все заряды - бустированные, а из гидродинамики и обычных взрывчатых веществ выжали всё, что можно. Что все не самые маленькие (~1кт) боезаряды - двухступенчатые, и первая ступень - относительно слабая для правильного сжатия второй [2, 4.4.4].
Пожалуй, и всё.
{49}
Бомба B-61 (диаметр ~30 см) в разобранном состоянии.
Тем не менее, чтобы рассматривать Историю дальше, знать засекреченные данные необязательно.
В первом приближении ЯО - оно как хвост ослика Иа: "Хвост или есть, или его нет совсем. Тут нельзя ошибиться" (c) Если есть Бомба и есть средства доставки - начинается совсем другая игра, другая История. Считать заклёпки на бомбах особой нужды нет.
---
Вообще, с научно-технической точки зрения на ЯО, за последние 60+ лет (с, условно, 1955-го) изменилось немногое. Прогресс с 1895 по 1955 поражает воображение куда больше: через 60 лет после открытия рентгеновских лучей человечество научилось делать компактные заряды мегатонного класса. То, что было увлечением одиночек, стало жизненно важной отраслью крупнейших государств. Государствам нужен был результат и быстро, поэтому новую "экологическую нишу" заполнили в общем, достойные люди, см. {38} и:
{50}
Юлий Борисович Харитон. Третья звезда на полтинник.
Удивительное всё же было время.
Those were the days my friend ("Дорогой длинною...")
We thought they'd never end
We'd sing and dance forever and a day
We'd live the life we choose
We'd fight and never lose
For we were young and sure to have our way [43]
Click to view
А для человечества в целом время было тревожное, местами так жуткое, хотя вообще да, оптимистичное. Начиная с Первой Мировой - что-то из области "Дорогой длинною по полю минному".
{51}
-----------------
Примечания
[32] Simon Maher, Fred P.M. Jjunju, and Stephen Taylor. Colloquium: 100 years of mass spectrometry: Perspectives and future trends. Rev. Mod. Phys., Vol. 87, No. 1, January-March 2015, pp. 113-135.
[33] Experiments with High Velocity Positive Ions. II.- The Disintegration of Elements by High Velocity Protons. By J. D. Cockcroft, Ph.D., Fellow of St. John’s College, Cambridge, and E. T. S. W alton, Ph.D. (Communicated by Lord Rutherford, O.M., F.R.S.-Received June 15, 1932.) Proceedings of the Royal Society A, vol. 137, pp. 229-242, 1932. Первая публикация - в Nature.
[34] Richard Rhodes. Dark sun: the making of the hydrogen bomb. 1995. Книга забита подробностями из жизни шпионов военного периода - видимо, это то, что не влезло в [1].
[35] "Radioelement of period 3.5 hours formed from uranium bombarded by neutrons," Comptes Rendus 206: 906 and 1643 (1938) with P. Savitch. http://cwp.library.ucla.edu/Phase2/Joliot-Curie,_Irene@841891460.html
[36] "As chemists we should actually state that the new products are not radium, but rather barium itself" https://www.chemteam.info/Chem-History/Hahn-fission-1939a/Hahn-fission-1939a.html Die Naturwissenschaften 27, p. 11-15 (January 1939). - Translation in American Journal of Physics, January 1964, p. 9-15. Статья очевидно состоит из двух частей, одна написана до экспериментов по разделению, другая после.
[37] Бор обещал Фришу ничего не рассказывать американцам про деление ядра до официальной публикации, но в пути он обсуждал открытие с Розенфельдом, которого он просто забыл попросить ничего не рассказывать. Розенфельд делится потрясающей новостью немедленно по прибытии.
[38] "Укрощение ядра", книга посвящена советскому атомному проекту, так что по ранним исследованиям там мало, но хронология в начале очень полезная. https://polar.mephi.ru/ru/projects/ukrosch_ydra/ukrosch_ydra.pdf
[39] Вообще, это надо быть очень нетривиальным человеком, чтобы поражать снобизмом английскую аристократию. https://winstonchurchill.hillsdale.edu/frederick-lindemann/
https://www.scientificamerican.com/article/the-most-powerful-scientist-ever/
[40] Len Ackland. Making a Real Killing: Rocky Flats and the Nuclear West - подробная книга про завод, неплохая глава по истории https://unmpress.com/books/making-real-killing/9780826327987.
[41] Reminiscences of Los Alamos 1943-1945, Edwin N. McMillan, edited by Lawrence Badash, J.O. Hirschfelder, H.P. Broida, p17.
[42] "РДС-2 и РДС-3. Отличие было только одно: основной заряд "двойки" - плутониевый, а "тройки" - составной, ураново-плутониевый" http://famhist.ru/famhist/tanki/0008e34c.htm
[43] Текст припева в данном контексте хорош. Песня - безусловно шедевр, а в варианте Раскина-Маккартни-Хопкин начисто отсутствует истеричная псевдоцыганщина и прочие мозговые болезни Серебряного века. Есть подозрение, что это и есть та самая "sad song" из "Hey, Jude"
---
Ред. 2018/09/12