100 великих рекордов военной техники
Шрифт:
Уран – хороший отражатель быстрых нейтронов, и в собранном виде масса системы была лишь немного меньше критической. Поэтому для безопасности вместо плутониевой пробки на самом деле вставлялась кадмиевая, поглощавшая нейтроны. Отражатель служил еще и для удержания всех деталей критической сборки во время цепной реакции, иначе большая часть плутония разлеталась, не успевая принять участие в процессе.
Дальше шел 11,5-сантиметровый слой алюминиевого сплава, весом 120 кг. Назначение слоя такое же, как у пленки просветления на линзах объективов: сделать так, чтобы взрывная волна проникла в ураново-плутониевую сборку, а не отразилась
Это отражение происходит из-за большой разницы плотностей взрывчатки и урана (примерно 1:10). Кроме того, в ударной волне вслед за зоной сжатия следует зона разрежения вследствие так называемого эффекта Тейлора. Слой алюминия ослаблял волну разрежения, чтобы она, в свою очередь, не уменьшала действия взрывчатки. Причем алюминий пришлось еще легировать бором; он поглощал нейтроны, которые вылетали из ядер атомов алюминия под воздействием альфа-частиц, возникающих при распаде урана-238.
Наконец, снаружи находились те самые «взрывчатые линзы». Их было 32–20 шестигранных и 12 пятигранных; вместе они образовывали структуру, похожую на современный футбольный мяч. Каждая линза состояла из трех слоев, причем средний изготавливался из специальной «медленной» взрывчатки, а наружный и внутренний – из «быстрой». Именно такое строение, как показал опыт, обеспечивало наилучшие результаты.
Мало того, внешний слой был сферическим снаружи, но внутри в нем была коническая впадина, как на кумулятивном заряде. Вот только назначение ее было другое. Этот конус был заполнен «медленной» взрывчаткой, и на границе раздела происходило преломление взрывной волны.
В середине 40-х годов ХХ века в мире не существовало таких компьютеров, на которых можно было бы рассчитать форму взрывчатых линз, виртуально смоделировать сам взрыв. А потому поиски наилучшего варианта велось исключительно методом проб и ошибок. Экспериментаторы провели более 1000 взрывов, фиксируя их фазы с помощью высокоскоростной киносъемки.
А после того как была подобрана оптимальная структура, пришлось немало помучиться, пытаясь предугадать, насколько уменьшенная версия взрыва будет соответствовать настоящей.
В итоге выяснилось, что при изготовлении «взрывчатых линз» нужно соблюдать не только предельную осторожность (работы-то велись со взрывчаткой), но и филигранную точность формы. Изготавливать же детали взрывного устройства можно было только литьем, поэтому годились не все взрывчатые вещества, а лишь те, что плавились.
В итоге «быстрая» взрывчатка состояла из смеси гексогена с тротилом, а «медленная» – из того же тротила, но с добавкой инертного нитрата бария. Скорость детонационной волны в первом случае составляет 7,9 км/с, а во втором – 4,9 км/с.
Детонаторы вмонтировали в центр наружной поверхности каждой линзы. При этом расчеты показали: все 32 детонатора должны были сработать одновременно с неслыханной точностью – разброс должен быть менее 10 наносекунд, то есть миллиардных долей секунды!
Пришлось ставить новые детонаторы, которые представляли собой взрывающиеся под мощным импульсом электрического тока проволочки. А для их срабатывания понадобилась батарея из 32 высоковольтных конденсаторов и такого же количества быстродействующих разрядников – по одному на каждый детонатор.
В итоге вся система, вместе с батареями и зарядным устройством для конденсаторов, весила в первой бомбе почти 200 кг. Впрочем, по сравнению с 2500 кг взрывчатки это
С аналогичной точностью нужно было совместить и сопряженные поверхности линз, а ведь ошибка их изготовления была в десять раз больше! Решить эту проблему удалось с помощью… туалетной бумаги и скотча; именно из них изготовлялись прокладки, чтобы скомпенсировать неточности литья.
Наконец всю конструкцию заключили в дюралевый сферический корпус, состоявший из широкого пояса и двух крышек – верхней и нижней, крепившихся на болтах. Причем конструкция бомбы позволяла собрать ее без плутониевого сердечника. Для того чтобы вставить на место плутоний вместе с куском уранового отражателя, отвинчивали верхнюю крышку корпуса и вынимали лишь одну взрывчатую линзу.
Война с Японией шла к концу, а американцы очень хотели испытать имплозионную бомбу на поле боя. Но она получилась столь сложной, что ни у кого не было уверенности, что это устройство вообще сработает. Надо было провести хотя бы одно испытание на полигоне.
Место для испытания под кодовым названием «Тринити» («Троица») было выбрано в штате Нью-Мексико, в местечке с красноречивым названием Джорнада-дель-Муэрто (Путь смерти) – на территории артиллерийского полигона Аламагордо. Бомбу начали собирать 11 июля 1945 года. Через три дня ее подняли на верхушку специально построенной башни высотой 30 м, подключили провода к детонаторам и уставили измерительной аппаратурой.
И вот 16 июля 1945 года в полшестого утра устройство было благополучно взорвано.
Вспышка ядерного взрыва и в самом деле показалась наблюдателям ярче 1000 солнц, ведь температура в центре взрыва достигла нескольких миллионов градусов. Огненный шар держался несколько секунд, потом стал темнеть, из белого стал оранжевым, затем багровым, постепенно поднимаясь вверх и образуя знаменитый ядерный гриб высотой аж в 11 км.
Энергия взрыва составила больше 20 килотонн в тротиловом эквиваленте, что вчетверо превысило расчетную мощность. Поэтому большая часть измерительной аппаратуры была уничтожена.
Но это была лишь малая неприятность. Большая же состояла в том, что шлейф радиоактивных осадков протянулся на 160 км к северо-востоку от полигона. Из городка Бингэм пришлось эвакуировать часть населения, но как минимум пятеро местных жителей получили дозы заражения до 60 рентген.
Из этого факта был сделан довольно парадоксальный вывод. В будущем во время испытаний решили взрывать бомбы на высоте 1000–1500 м, чтобы продукты радиоактивного распада рассеивались на площади в сотни тысяч или даже миллионы квадратных километров, уменьшая свою концентрацию до величины природного радиационного фона.
Впрочем, эти соображения при взрыве второй бомбы не понадобились. Ведь она была сброшена на Нагасаки 9 августа – через 24 дня после испытания и через три дня после бомбардировки Хиросимы урановой бомбой.
Первая советская атомная бомба РДС-1
С тех пор практически все атомные боеприпасы используют технологию имплозии. И первая советская бомба РДС-1, испытанная 29 августа 1949 года, была сделана по такой же схеме. Сейчас вы узнаете, почему так получилось.