Antik çağın yüzbinlerce ünlü ve unutulmuş silah ustası, düşman ordusunu tek bir tıklamayla buharlaştırabilecek ideal silahı bulmak için savaştı. Periyodik olarak, bu arayışların bir izi, aşağı yukarı makul bir şekilde mucizevi bir kılıcı veya ıskalamadan vuran yayı tanımlayan peri masallarında bulunabilir.
Neyse ki, teknolojik ilerleme uzun bir süre o kadar yavaş ilerledi ki, ezici silahların gerçek düzenlemesi rüyalarda ve sözlü hikayelerde ve daha sonra kitapların sayfalarında kaldı. 19. yüzyılın bilimsel ve teknolojik sıçraması, 20. yüzyılın ana fobisinin yaratılması için gerekli koşulları sağladı. Gerçek koşullarda yaratılan ve test edilen nükleer bomba, hem askeri işlerde hem de politikada devrim yarattı.
Silahların yaratılış tarihi
Uzun bir süre düşünüldü ki, güçlü silah sadece patlayıcılar kullanılarak oluşturulabilir. En küçük parçacıklarla çalışan bilim adamlarının keşifleri, bilimsel mantık temel parçacıkların yardımıyla muazzam bir enerji üretmenin mümkün olduğu gerçeği. Bir dizi araştırmacının ilki, 1896'da uranyum tuzlarının radyoaktivitesini keşfeden Becquerel olarak adlandırılabilir.
Uranyumun kendisi 1786'dan beri biliniyordu, ancak o zamanlar kimse onun radyoaktivitesinden şüphelenmiyordu. 19. ve 20. yüzyılın başında bilim adamlarının çalışmaları, yalnızca özel fiziksel özellikleri değil, aynı zamanda radyoaktif maddelerden enerji elde etme olasılığını da ortaya çıkardı.
Uranyuma dayalı silah yapma seçeneği ilk olarak 1939'da Fransız fizikçiler Joliot-Curie eşleri tarafından ayrıntılı olarak tanımlanmış, yayınlanmış ve patenti alınmıştır.
Silahların değerine rağmen, bilim adamlarının kendileri böylesine yıkıcı bir silahın yaratılmasına şiddetle karşı çıktılar.
1950'lerde Direniş'te İkinci Dünya Savaşı'ndan geçen eşler (Frederick ve Irene), savaşın yıkıcı gücünün farkına vararak genel silahsızlanmadan yanadır. Niels Bohr, Albert Einstein ve zamanın diğer önde gelen fizikçileri tarafından destekleniyorlar.
Bu arada Joliot-Curies, gezegenin diğer ucunda, Amerika'da Paris'te Nazilerin sorunuyla meşgulken, dünyanın ilk nükleer şarjı geliştiriliyordu. Çalışmayı yöneten Robert Oppenheimer'a en geniş yetkiler ve muazzam kaynaklar verildi. 1941'in sonu, sonunda ilk savaş nükleer yükünün yaratılmasına yol açan Manhattan projesinin başlangıcıyla işaretlendi.
New Mexico, Los Alamos kasabasında, silah kalitesinde uranyum üretimi için ilk üretim tesisleri kuruldu. Gelecekte, aynı nükleer merkezler ülke çapında ortaya çıkıyor, örneğin Chicago'da, Oak Ridge, Tennessee'de, Kaliforniya'da da araştırmalar yapıldı. Amerikan üniversitelerinin profesörlerinin en iyi güçleri ve Almanya'dan kaçan fizikçiler bombanın yaratılmasına atıldı.
"Üçüncü Reich" in kendisinde, Führer'e özgü bir şekilde yeni bir silah türü yaratma çalışmaları başlatıldı.
Ecinniler tanklara ve uçaklara daha çok ilgi duyduğu ve ne kadar çok olursa o kadar iyi olduğu için yeni bir mucize bombaya pek ihtiyaç görmedi.
Buna göre, Hitler tarafından desteklenmeyen projeler, en iyi senaryo salyangoz hızında hareket ediyor.
Pişmeye başladığında ve tankların ve uçakların Doğu Cephesi tarafından yutulduğu ortaya çıktığında, yeni mucize silah destek aldı. Ancak artık çok geçti, bombalama koşullarında ve Sovyet tank takozlarından sürekli korku duyulduğunda, nükleer bileşenli bir cihaz yaratmak mümkün değildi.
Sovyetler Birliği yeni bir tür yıkıcı silah yaratma olasılığına daha dikkatliydi. Savaş öncesi dönemde, fizikçiler nükleer enerji ve nükleer silah yaratma olasılığı hakkında genel bilgileri topladılar ve özetlediler. İstihbarat, hem SSCB'de hem de ABD'de nükleer bombanın yaratıldığı tüm dönem boyunca çok çalıştı. Büyük kaynaklar cepheye gittiği için savaş, kalkınma hızının frenlenmesinde önemli bir rol oynadı.
Doğru, Akademisyen Kurchatov Igor Vasilyevich, karakteristik ısrarıyla, tüm alt birimlerin bu yöndeki çalışmalarını da destekledi. Biraz ileriye bakıldığında, SSCB şehirlerine yönelik bir Amerikan saldırısı tehdidi karşısında silahların gelişimini hızlandırması talimatı verilecek olan o olacak. Sovyet nükleer bombasının babasının fahri unvanını alacak olan, yüzlerce ve binlerce bilim adamı ve işçiden oluşan devasa bir makinenin çakıllarında duran oydu.
Dünyanın ilk testi
Ama Amerikan nükleer programına geri dönelim. 1945 yazında, Amerikalı bilim adamları dünyanın ilk nükleer bombasını yaratmayı başardılar. Bir mağazadan kendi kendine güçlü bir havai fişek yapan veya satın alan herhangi bir çocuk, onu bir an önce patlatmak isteyerek olağanüstü bir eziyet yaşar. 1945'te yüzlerce ABD askeri ve bilim adamı aynı şeyi yaşadı.
16 Haziran 1945'te New Mexico'daki Alamogordo Çölü'nde tarihteki ilk nükleer silah testleri ve o dönemin en güçlü patlamalarından biri gerçekleştirildi.
Sığınaktan patlamayı izleyen görgü tanıkları, 30 metrelik çelik bir kulenin tepesinde patlayan şarjın gücüyle vuruldu. İlk başta her şey güneşten birkaç kat daha güçlü olan ışıkla doldu. Sonra göğe yükselen bir ateş topu, ünlü mantarda şekillenen bir duman sütununa dönüştü.
Ortalık sakinleşir yerleşmez araştırmacılar ve bomba yapımcıları patlamanın olduğu yere koştu. Sonuçları kurşun astarlı Sherman tanklarından izlediler. Gördükleri onları ürküttü, hiçbir silah bu kadar hasar veremezdi. Kum yer yer cama eridi.
Kulenin küçük kalıntıları da bulundu, büyük çaplı bir hunide, parçalanmış ve parçalanmış yapılar, yıkıcı gücü açıkça gösteriyordu.
Etkileyen faktörler
Bu patlama, yeni silahın gücü, düşmanı nasıl yok edebileceği hakkında ilk bilgileri verdi. Bunlar birkaç faktördür:
- ışık radyasyonu, korunan görme organlarını bile kör edebilen bir flaş;
- şok dalgası, merkezden hareket eden ve çoğu binayı yok eden yoğun bir hava akımı;
- ekipmanın çoğunu devre dışı bırakan ve patlamadan sonra ilk kez iletişim kullanımına izin vermeyen bir elektromanyetik darbe;
- Diğer zararlı etkenlerden sığınanlar için en tehlikeli faktör olan penetran radyasyon, alfa-beta-gama radyasyon olarak ikiye ayrılır;
- sağlığı ve yaşamı onlarca hatta yüzlerce yıl olumsuz etkileyebilecek radyoaktif kirlenme.
Savaş da dahil olmak üzere nükleer silahların daha fazla kullanılması, canlı organizmalar ve doğa üzerindeki etkinin tüm özelliklerini gösterdi. 6 Ağustos 1945, on binlerce sakin için son gündü. küçük kasaba Hiroşima, o zamanlar birkaç önemli askeri tesisle ünlüydü.
Pasifik'teki savaşın sonucu kaçınılmaz bir sonuçtu, ancak Pentagon, Japon takımadalarındaki operasyonun bir milyondan fazla ABD Deniz Piyadesine mal olacağını düşündü. Bir taşla birkaç kuş vurmaya, Japonya'yı savaştan çekmeye, iniş operasyonundan tasarruf etmeye, yeni silahları çalışırken test etmeye ve bunu tüm dünyaya ve her şeyden önce SSCB'ye ilan etmeye karar verildi.
Sabah saat birde, içinde "Kid" nükleer bombasının bulunduğu uçak, göreve başladı.
Kentin üzerine atılan bir bomba, sabah 8.15'te yaklaşık 600 metre yükseklikte patladı. Merkez üssünden 800 metre uzaklıkta bulunan tüm binalar yıkıldı. 9 noktalı bir deprem için tasarlanmış sadece birkaç binanın duvarları ayakta kaldı.
Patlama anında 600 metrelik bir yarıçap içinde bulunan her on kişiden sadece biri hayatta kalabildi. Işık radyasyonu insanları kömüre çevirdi ve taş üzerinde gölge izleri, kişinin bulunduğu yerin karanlık bir izi bıraktı. Ardından gelen patlama dalgası o kadar güçlüydü ki, patlama mahallinden 19 kilometre uzaktaki camı devirmeyi başardı.
Yoğun bir hava akımı bir genci pencereden dışarı fırlattı, yere indi, adam evin duvarlarının kart gibi katlandığını gördü. Patlama dalgasını, patlamadan sağ kurtulan ve yangın bölgesini terk etmeye vakti olmayan birkaç sakini yok eden ateşli bir kasırga izledi. Patlamadan uzakta bulunanlar, nedeni başlangıçta doktorlar için belirsiz olan şiddetli rahatsızlık yaşamaya başladı.
Çok daha sonra, birkaç hafta sonra, şimdi radyasyon hastalığı olarak bilinen "radyasyon zehirlenmesi" terimi türetildi.
280 binden fazla insan, hem doğrudan patlamadan hem de sonraki hastalıklardan tek bir bombanın kurbanı oldu.
Japonya'nın nükleer silahlarla bombalanması burada bitmedi. Plana göre sadece dört ila altı şehrin vurulması gerekiyordu, ancak hava koşulları sadece Nagazaki'yi vurmayı mümkün kıldı. Bu şehirde 150 binden fazla insan Şişman Adam bombasının kurbanı oldu.
Amerikan hükümetinin Japonya teslim olmadan önce bu tür saldırıları gerçekleştirme sözü, bir ateşkese ve ardından Dünya Savaşı'nı sona erdiren bir anlaşmanın imzalanmasına yol açtı. Ancak nükleer silahlar için bu sadece başlangıçtı.
Dünyanın en güçlü bombası
Savaş sonrası döneme, SSCB bloğu ile müttefikleri ile ABD ve NATO arasındaki çatışma damgasını vurdu. 1940'larda Amerikalılar ciddi bir şekilde Sovyetler Birliği'ne saldırmayı düşündüler. Eski müttefiki kontrol altına almak için bomba yaratma çalışmalarını hızlandırmak gerekiyordu ve 1949'da, 29 Ağustos'ta ABD'nin nükleer silahlardaki tekeli sona erdi. Silahlanma yarışı sırasında, iki nükleer savaş başlığı testi en çok ilgiyi hak ediyor.
Öncelikle anlamsız mayolarla tanınan Bikini Atoll, 1954'te, nükleer özel güç yükü testleriyle bağlantılı olarak tüm dünyada kelimenin tam anlamıyla gürledi.
Yeni bir atom silahı tasarımını test etmeye karar veren Amerikalılar, yükü hesaplamadı. Sonuç olarak, patlamanın planlanandan 2,5 kat daha güçlü olduğu ortaya çıktı. Yakındaki adaların sakinleri ve her yerde bulunan Japon balıkçılar saldırı altındaydı.
Ancak en güçlü Amerikan bombası değildi. 1960 yılında, gücü nedeniyle tam teşekküllü testleri geçemeyen B41 nükleer bomba hizmete girdi. Eğitim alanında böylesine tehlikeli bir silahı havaya uçurmaktan korkan, yükün gücü teorik olarak hesaplandı.
Her şeyde ilk olmayı seven Sovyetler Birliği, 1961'de farklı bir lakapla "Kuzkin'in annesi" yaşadı.
Amerika'nın nükleer şantajına yanıt olarak, Sovyet bilim adamları dünyanın en güçlü bombasını yarattılar. Novaya Zemlya üzerinde denendi ve dünyanın hemen her köşesinde iz bıraktı. Anılara göre, patlama anında en ücra köşelerde hafif bir deprem hissedildi.
Elbette tüm yıkıcı gücünü kaybeden patlama dalgası, Dünya'nın etrafında dolaşmayı başardı. Bugüne kadar, bu, insanlık tarafından yaratılan ve test edilen dünyadaki en güçlü nükleer bombadır. Elbette, elleri çözülseydi, Kim Jong-un'un nükleer bombası daha güçlü olurdu, ancak test edecek Yeni Dünya'sı yok.
atom bombası cihazı
Tamamen anlamak için çok ilkel bir atom bombası cihazı düşünün. Pek çok atom bombası sınıfı vardır, ancak üç ana sınıfı düşünün:
- uranyum 235 bazlı uranyum ilk kez Hiroşima üzerinde patladı;
- plütonyum 239'a dayanan plütonyum, ilk olarak Nagazaki üzerinde patlatıldı;
- bazen hidrojen olarak adlandırılan, döteryum ve trityum içeren ağır suya dayalı termonükleer, neyse ki, nüfusa karşı kullanılmadı.
İlk iki bomba, ağır çekirdeklerin kontrolsüz bir nükleer reaksiyonla daha küçük çekirdeklere ayrılması ve büyük miktarda enerjinin açığa çıkması etkisine dayanıyor. Üçüncüsü, hidrojen çekirdeklerinin (veya daha doğrusu döteryum ve trityum izotoplarının) hidrojene göre daha ağır olan helyum oluşumuyla füzyonuna dayanır. Aynı ağırlıkta bir bomba ile, bir hidrojen bombasının yok etme potansiyeli 20 kat daha fazladır.
Uranyum ve plütonyum için kritik olandan (bir zincirleme reaksiyonun başladığı) daha büyük bir kütleyi bir araya getirmek yeterliyse, o zaman hidrojen için bu yeterli değildir.
Birkaç uranyum parçasını güvenilir bir şekilde bir araya getirmek için, daha küçük uranyum parçalarının daha büyük olanlara ateşlendiği silah etkisi kullanılır. Barut da kullanılabilir, ancak güvenilirlik için düşük güçlü patlayıcılar kullanılır.
Bir plütonyum bombasında, bir zincirleme reaksiyon için gerekli koşulları yaratmak üzere plütonyum külçelerinin etrafına patlayıcılar yerleştirilir. Kümülatif etki ve tam merkezde bulunan nötron başlatıcı (birkaç miligram polonyum ile berilyum) nedeniyle gerekli koşullar sağlanır.
Kendi kendine patlamayan ana şarjı ve sigortası vardır. Döteryum ve trityum çekirdeklerinin füzyon koşullarını yaratmak için en azından bir noktada bizim için hayal bile edilemeyecek basınç ve sıcaklıklara ihtiyaç vardır. Bundan sonra olan şey bir zincirleme reaksiyondur.
Bu tür parametreleri oluşturmak için bomba, fitil olan geleneksel, ancak düşük güçlü bir nükleer yük içerir. Zayıflaması, bir termonükleer reaksiyonun başlaması için koşullar yaratır.
Bir atom bombasının gücünü değerlendirmek için sözde "TNT eşdeğeri" kullanılır. Patlama, enerjinin açığa çıkmasıdır, dünyadaki en ünlü patlayıcı TNT'dir (TNT - trinitrotoluen) ve tüm yeni patlayıcı türleri buna eşittir. Bomba "Kid" - 13 kiloton TNT. Bu, 13000'e eşdeğerdir.
Bomba "Şişman Adam" - 21 kiloton, "Çar Bomba" - 58 megaton TNT. 58 milyon tonluk patlayıcının 26,5 tonluk bir kütleye konsantre olduğunu düşünmek ürkütücü, bu bombanın eğlencesi bu kadar.
Nükleer savaş tehlikesi ve atomla ilgili felaketler
Yirminci yüzyılın en korkunç savaşının ortasında ortaya çıkan nükleer silahlar, insanlık için en büyük tehlike haline geldi. İkinci Dünya Savaşı'ndan hemen sonra, birkaç kez neredeyse tam teşekküllü bir nükleer çatışmaya dönüşen Soğuk Savaş başladı. En az bir tarafın nükleer bomba ve füze kullanma tehdidi 1950'lerde tartışılmaya başlandı.
Bu savaşın kazananı olamayacağını herkes anladı ve anlıyor.
Kontrol altına almak için birçok bilim insanı ve politikacının çabaları gösterildi ve gösteriliyor. Chicago Üniversitesi, aralarında Nobel ödüllülerin de bulunduğu davetli nükleer bilim adamlarının görüşlerini kullanarak kıyamet saatini gece yarısından birkaç dakika önce kuruyor. Geceyarısı, nükleer bir felaketi, yeni bir Dünya Savaşı'nın başlangıcını ve eski dünyanın yıkımını ifade eder. İÇİNDE farklı yıllar saatin ibreleri gece yarısına kadar 17 dakikadan 2 dakikaya dalgalandı.
Birçoğu da biliniyor büyük kazalar nükleer santrallerde oluyor. Bu felaketlerin silahlarla dolaylı bir ilişkisi var, nükleer santraller hala nükleer bombalardan farklı, ancak atomun askeri amaçlar için kullanılmasının sonuçlarını mükemmel bir şekilde gösteriyorlar. Bunların en büyüğü:
- 1957, Kyshtym kazası, depolama sistemindeki bir arıza nedeniyle Kyshtym yakınlarında bir patlama meydana geldi;
- 1957, İngiltere, İngiltere'nin kuzeybatısında, güvenlik kontrol edilmedi;
- 1979, ABD, zamansız keşfedilen bir sızıntı nedeniyle bir patlama ve bir nükleer santralden salınma meydana geldi;
- 1986, Çernobil'de trajedi, 4. güç ünitesinin patlaması;
- 2011, Japonya'daki Fukushima istasyonunda kaza.
Bu trajedilerin her biri yüzbinlerce insanın kaderi üzerinde ağır bir mühür bıraktı ve tüm bölgeleri özel denetimle yerleşim dışı bölgelere dönüştürdü.
Neredeyse bir nükleer felaketin başlamasına mal olacak olaylar oldu. Sovyet nükleer denizaltılar defalarca gemideki reaktörlerle ilgili kazalar yaşadı. Amerikalılar, gemide 3,8 megaton kapasiteli iki Mark 39 nükleer bomba bulunan Superfortress bombardıman uçağını düşürdü. Ancak işleyen “güvenlik sistemi”, bombaların patlamasına izin vermedi ve facia önlendi.
Geçmişten günümüze nükleer silahlar
Bugün, bir nükleer savaşın modern insanlığı yok edeceği herkes için açıktır. Bu arada, nükleer silahlara sahip olma ve nükleer kulübe girme, daha doğrusu kapıyı tekmeleyerek içine düşme arzusu, bazı devlet liderlerinin zihinlerini hâlâ meşgul ediyor.
Hindistan ve Pakistan keyfi olarak nükleer silah ürettiler, İsrailliler bombanın varlığını gizliyorlar.
Bazıları için nükleer bombaya sahip olmak uluslararası arenada önemini kanıtlamanın bir yolu. Diğerleri için, kanatlı demokrasinin veya dışarıdan gelen diğer faktörlerin müdahale etmeme garantisidir. Ancak asıl önemli olan, bu hisse senetlerinin gerçekten yaratıldıkları işe girmemesidir.
Video
Nükleer enerji, elektrik üretmenin modern ve hızla gelişen bir yoludur. Nükleer santrallerin nasıl düzenlendiğini biliyor musunuz? Bir nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Bugün ne tür nükleer reaktörler var? Bir nükleer santralin çalışma şemasını ayrıntılı olarak ele almaya, bir nükleer reaktörün yapısını incelemeye ve elektrik üretmenin atomik yönteminin ne kadar güvenli olduğunu bulmaya çalışacağız.
Herhangi bir istasyon, yerleşim bölgesinden uzakta kapalı bir alandır. Bölgesinde birkaç bina var. En önemli bina reaktör binası, onun yanında reaktörün kontrol edildiği türbin salonu ve güvenlik binası.
Şema nükleer reaktör olmadan imkansızdır. Bir atomik (nükleer) reaktör, bu süreçte zorunlu enerji salınımı ile nötron fisyonunun bir zincirleme reaksiyonunu organize etmek için tasarlanmış bir nükleer santral cihazıdır. Ancak bir nükleer santralin çalışma prensibi nedir?
Tüm reaktör tesisi, reaktörü gizleyen ve bir kaza durumunda nükleer reaksiyonun tüm ürünlerini içerecek olan büyük bir beton kule olan reaktör binasına yerleştirilmiştir. Bu büyük kuleye muhafaza, hermetik kabuk veya muhafaza denir.
Yeni reaktörlerdeki muhafaza bölgesi 2 kalın beton duvara sahiptir - kabuklar.
80 cm kalınlığında bir dış kabuk, muhafaza alanını dış etkilerden korur.
1 metre 20 cm kalınlığındaki iç kabuk, aparatında betonun mukavemetini neredeyse üç kat artıran ve yapının parçalanmasına izin vermeyecek özel çelik kablolara sahiptir. İLE içeri ek muhafaza koruması olarak hizmet etmek ve bir kaza durumunda reaktör içeriğinin muhafaza alanı dışına salınmasını önlemek için tasarlanmış ince bir özel çelik levha ile kaplanmıştır.
Böyle bir nükleer santral cihazı, 200 tona kadar olan bir uçağın düşmesine, 8 büyüklüğünde bir depreme, kasırga ve tsunamiye dayanabilir.
İlk basınçlı muhafaza, 1968'de Amerikan nükleer enerji santrali Connecticut Yankee'de inşa edildi.
Muhafaza alanının toplam yüksekliği 50-60 metredir.
Nükleer reaktör neyden yapılmıştır?
Bir nükleer reaktörün çalışma prensibini ve dolayısıyla bir nükleer santralin çalışma prensibini anlamak için reaktörün bileşenlerini anlamanız gerekir. 
- aktif bölge. Burası nükleer yakıtın (ısı salıcı) ve moderatörün yerleştirildiği alandır. Yakıt atomları (çoğunlukla yakıt uranyumdur) bir fisyon zinciri reaksiyonu gerçekleştirir. Moderatör, fisyon sürecini kontrol etmek için tasarlanmıştır ve hız ve güç açısından gerekli reaksiyonu gerçekleştirmenizi sağlar.
- nötron yansıtıcı. Reflektör aktif bölgeyi çevreler. Moderatör ile aynı malzemeden oluşur. Aslında bu, asıl amacı nötronların çekirdekten çıkıp çevreye karışmasını engellemek olan bir kutu.
- Soğutucu. Soğutucu, yakıt atomlarının bölünmesi sırasında açığa çıkan ısıyı emmeli ve diğer maddelere aktarmalıdır. Soğutucu, bir nükleer enerji santralinin nasıl tasarlanacağını büyük ölçüde belirler. Bugün en popüler soğutma sıvısı sudur.
Reaktör kontrol sistemi. Nükleer santral reaktörünü harekete geçiren sensörler ve mekanizmalar.
Nükleer santraller için yakıt
Nükleer santral ne işe yarar? Nükleer santraller için yakıt, radyoaktif özelliklere sahip kimyasal elementlerdir. Tüm nükleer santrallerde uranyum böyle bir elementtir.
İstasyonların tasarımı, nükleer santrallerin saf bir kimyasal elementle değil, karmaşık bileşik yakıtla çalıştığını ima eder. Ve bir nükleer reaktöre yüklenen doğal uranyumdan uranyum yakıtı çıkarmak için birçok manipülasyon yapmanız gerekir.
zenginleştirilmiş uranyum
Uranyum iki izotoptan oluşur, yani farklı kütlelere sahip çekirdekler içerir. Proton ve nötron izotop -235 ve izotop-238 sayısına göre adlandırıldılar. 20. yüzyılın araştırmacıları cevherden uranyum 235 çıkarmaya başladılar çünkü. ayrıştırmak ve dönüştürmek daha kolaydı. Doğada bu tür uranyumun yalnızca% 0,7'sinin olduğu ortaya çıktı (kalan yüzdeler 238. izotopa gitti). 
Bu durumda ne yapmalı? Uranyum zenginleştirmeye karar verdiler. Uranyumun zenginleştirilmesi, içinde çok sayıda gerekli 235x izotopun ve birkaç gereksiz 238x izotopun kaldığı bir süreçtir. Uranyum zenginleştiricilerin görevi %0,7'den neredeyse %100 uranyum-235 yapmaktır.
Uranyum iki teknoloji kullanılarak zenginleştirilebilir - gaz difüzyonu veya gaz santrifüjü. Kullanımları için cevherden çıkarılan uranyum gaz haline dönüştürülür. Gaz halinde zenginleştirilir.
uranyum tozu
Zenginleştirilmiş uranyum gazı katı hal uranyum dioksite dönüştürülür. Bu saf katı uranyum 235, daha sonra uranyum tozuna ezilen büyük beyaz kristallere benziyor.
uranyum tabletleri
Uranyum topakları, birkaç santimetre uzunluğunda katı metal pullardır. Bu tür tabletleri uranyum tozundan kalıplamak için, bir madde - bir plastikleştirici ile karıştırılır, tablet presleme kalitesini artırır.
Preslenmiş yıkayıcılar, tabletlere özel bir güç ve yüksek sıcaklıklara karşı direnç kazandırmak için 1200 santigrat derece sıcaklıkta bir günden fazla pişirilir. Bir nükleer santralin çalışma şekli doğrudan uranyum yakıtının ne kadar iyi sıkıştırılıp pişirildiğine bağlıdır. 
Tabletler molibden kutularda pişirilir, çünkü. sadece bu metal, bir buçuk bin derecenin üzerindeki "cehennem gibi" sıcaklıklarda erimez. Bundan sonra nükleer santraller için uranyum yakıtı hazır kabul edilir.
TVEL ve TVS nedir?
Reaktör çekirdeği, bir insan vücudundan 5 kat daha büyük, duvarlarında delikler bulunan (reaktör tipine bağlı olarak) büyük bir disk veya boruya benziyor. Bu delikler, atomları istenen reaksiyonu gerçekleştiren uranyum yakıtı içerir.
Tüm istasyonun patlaması ve yakınlardaki birkaç eyalet için sonuçları olan bir kaza olmasını istemiyorsanız, bir reaktöre basitçe yakıt atmak imkansızdır. Bu nedenle, uranyum yakıtı yakıt çubuklarına yerleştirilir ve ardından yakıt tertibatlarında toplanır. Bu kısaltmalar ne anlama geliyor?
- TVEL - yakıt elemanı (bunları üreten Rus şirketinin aynı adı ile karıştırılmamalıdır). Aslında bu, içine uranyum peletlerinin yerleştirildiği, zirkonyum alaşımlarından yapılmış ince ve uzun bir zirkonyum tüptür. Uranyum atomlarının reaksiyon sırasında ısı açığa çıkararak birbirleriyle etkileşime girmeye başladığı yakıt çubuklarındadır.
Zirkonyum, refrakterliği ve korozyon önleyici özellikleri nedeniyle yakıt çubukları üretimi için bir malzeme olarak seçilmiştir.
Yakıt elemanlarının tipi, reaktörün tipine ve yapısına bağlıdır. Kural olarak, yakıt çubuklarının yapısı ve amacı değişmez, borunun uzunluğu ve genişliği farklı olabilir. 
Makine, bir zirkonyum tüpe 200'den fazla uranyum peleti yükler. Toplamda, reaktörde aynı anda yaklaşık 10 milyon uranyum peleti çalışıyor.
FA - yakıt montajı. NPP çalışanları, yakıt tertibatları demetleri olarak adlandırır.
Aslında bunlar birbirine bağlanmış birkaç TVEL'dir. Yakıt düzenekleri, bir nükleer santralin kullandığı hazır nükleer yakıttır. Bir nükleer reaktöre yüklenen yakıt gruplarıdır. Bir reaktöre yaklaşık 150 - 400 yakıt düzeneği yerleştirilir.
Yakıt düzeneğinin hangi reaktörde çalışacağına bağlı olarak farklı şekillerde olabilirler. Demetler bazen kübik, bazen silindirik, bazen altıgen şeklinde katlanır.
4 yıllık çalışma için bir yakıt tertibatı, 670 vagon kömür, 730 doğal gaz tankı veya petrol yüklü 900 tank yakıldığında elde edilen enerjiyle aynı miktarda enerji üretir.
Günümüzde yakıt grupları ağırlıklı olarak Rusya, Fransa, ABD ve Japonya'daki fabrikalarda üretilmektedir.
Nükleer santraller için yakıtı diğer ülkelere ulaştırmak için yakıt depoları uzun ve geniş metal borularla kapatılır, borulardan hava pompalanır ve özel makinelerle kargo uçaklarına iletilir.
Nükleer santraller için nükleer yakıtın ağırlığı çok fazladır, tk. uranyum gezegendeki en ağır metallerden biridir. Özgül ağırlığı çeliğin 2,5 katıdır.
Nükleer santral: çalışma prensibi
Bir nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Nükleer santrallerin çalışma prensibi, radyoaktif bir maddenin - uranyum atomlarının bölünmesinin zincirleme reaksiyonuna dayanmaktadır. Bu reaksiyon bir nükleer reaktörün çekirdeğinde gerçekleşir.
BİLMEK ÖNEMLİDİR:
Nükleer fiziğin inceliklerine girmezseniz, bir nükleer santralin çalışma prensibi şöyle görünür:
Nükleer reaktör başlatıldıktan sonra, uranyumun reaksiyona girmesini önleyen yakıt çubuklarından emici çubuklar çıkarılır.
Çubuklar kaldırılır kaldırılmaz, uranyum nötronları birbirleriyle etkileşime girmeye başlar.
Nötronlar çarpıştığında atomik seviyede mini bir patlama meydana gelir, enerji açığa çıkar ve yeni nötronlar doğar, zincirleme bir reaksiyon oluşmaya başlar. Bu işlem ısıyı serbest bırakır.
Isı soğutucuya aktarılır. Soğutma sıvısının türüne bağlı olarak, türbini döndüren buhar veya gaza dönüşür.
Türbin bir elektrik jeneratörünü çalıştırır. Aslında elektrik üreten odur.
Süreci takip etmezseniz, uranyum nötronları, reaktör patlayana ve tüm nükleer santral paramparça olana kadar birbirleriyle çarpışabilir. Bilgisayar sensörleri süreci kontrol eder. Reaktördeki sıcaklıktaki bir artışı veya basınçtaki bir değişikliği algılarlar ve reaksiyonları otomatik olarak durdurabilirler.
Nükleer santrallerin çalışma prensibi ile termik santrallerin (termik santraller) çalışma prensibi arasındaki fark nedir?
İşteki farklılıklar sadece ilk aşamalarda. Nükleer santrallerde, soğutucu uranyum yakıt atomlarının bölünmesinden ısı alır, termik santrallerde soğutucu organik yakıtın (kömür, gaz veya petrol) yanmasından ısı alır. Uranyum atomları veya kömürlü gaz ısı saldıktan sonra, nükleer santrallerin ve termik santrallerin çalışma şemaları aynıdır.
Nükleer reaktör türleri
Bir nükleer santralin nasıl çalıştığı, nükleer reaktörünün nasıl çalıştığına bağlıdır. Bugün, nöronların spektrumuna göre sınıflandırılan iki ana reaktör tipi vardır:
Termal reaktör olarak da adlandırılan yavaş bir nötron reaktörü.
Çalışması için zenginleştirme, uranyum tabletlerinin oluşturulması vb. Aşamalardan geçen 235 uranyum kullanılır. Bugün, yavaş nötron reaktörleri büyük çoğunlukta.
Hızlı nötron reaktörü.
Bu reaktörler gelecek, çünkü doğada bir düzine olan uranyum-238 üzerinde çalışıyorlar ve bu elementi zenginleştirmek gerekli değil. Bu tür reaktörlerin dezavantajı, yalnızca tasarım, inşaat ve fırlatma için çok yüksek maliyetlerdir. Bugün hızlı nötron reaktörleri sadece Rusya'da çalışıyor.
Hızlı nötron reaktörlerindeki soğutucu cıva, gaz, sodyum veya kurşundur. 
Günümüzde dünyadaki tüm nükleer santrallerin kullandığı yavaş nötron reaktörlerinin de birkaç çeşidi bulunmaktadır.
IAEA kuruluşu (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı), dünya nükleer endüstrisinde en sık kullanılan kendi sınıflandırmasını oluşturmuştur. Bir nükleer santralin çalışma prensibi büyük ölçüde soğutucu ve moderatör seçimine bağlı olduğundan, IAEA sınıflandırmasını bu farklılıklara dayandırmıştır.
Kimyasal açıdan döteryum oksit ideal bir moderatör ve soğutucudur, çünkü atomları, diğer maddelere kıyasla uranyumun nötronları ile en etkili şekilde etkileşime girer. Basitçe söylemek gerekirse, ağır su görevini minimum kayıp ve maksimum sonuçla yerine getirir. Ancak üretimi paraya mal olurken, bizim için olağan "hafif" ve tanıdık suyu kullanmak çok daha kolay.
Nükleer reaktörler hakkında birkaç gerçek...
Bir nükleer santral reaktörünün en az 3 yıllığına yapılması ilginç!
Bir reaktör inşa etmek için üzerinde çalışan ekipmana ihtiyacınız var. elektrik akımı 210 kilo amper, ki bu da bir insanı öldürebilecek akımın milyon katı.
Bir nükleer reaktörün bir kabuğu (yapısal elemanı) 150 ton ağırlığındadır. Bir reaktörde bu tür 6 element vardır.
Basınçlı su reaktörü
Nükleer santralin genel olarak nasıl çalıştığını zaten öğrendik, “düzeltmek” için en popüler basınçlı nükleer reaktörün nasıl çalıştığını görelim.
Bugün tüm dünyada 3+ nesil basınçlı su reaktörleri kullanılmaktadır. En güvenilir ve güvenli olarak kabul edilirler.
Dünyadaki tüm basınçlı su reaktörleri toplamda çalıştıkları tüm yıllar boyunca 1000 yılı aşkın bir süredir sorunsuz çalışmasını kazanmayı başarmış ve hiçbir zaman ciddi sapmalar vermemiştir. 
Basınçlı su reaktörlerine dayanan nükleer enerji santrallerinin yapısı, 320 dereceye kadar ısıtılan yakıt çubukları arasında damıtılmış suyun dolaştığını ima eder. Buharlaşmaması için 160 atmosfer basınç altında tutulur. NPP şeması buna birincil su diyor.
Isıtılan su, buhar üreticisine girer ve ısısını ikincil devrenin suyuna verir, ardından tekrar reaktöre "geri döner". Dışarıdan, birincil su devresinin boruları diğer borularla temas halinde gibi görünüyor - ikinci devrenin suyu, birbirlerine ısı aktarıyorlar, ancak sular temas etmiyor. Tüpler temas halinde.
Böylece, elektrik üretme sürecine daha fazla katılacak olan ikincil devrenin suyuna radyasyon girme olasılığı hariç tutulur.
Nükleer santral güvenliği
Nükleer santrallerin çalışma prensibini öğrendikten sonra, güvenliğin nasıl düzenlendiğini anlamalıyız. Günümüzde nükleer santrallerin tasarımı, güvenlik kurallarına daha fazla dikkat edilmesini gerektirmektedir.
Nükleer santral güvenliğinin maliyeti, santralin toplam maliyetinin yaklaşık %40'ı kadardır. 
NPP programı, radyoaktif maddelerin salınmasını önleyen 4 fiziksel engel içermektedir. Bu engellerin ne yapması gerekiyor? Doğru zamanda, nükleer reaksiyonu durdurabilmeli, çekirdekten ve reaktörün kendisinden sürekli ısı uzaklaştırılmasını sağlamalı ve muhafaza alanından (koruma bölgesi) radyonüklitlerin salınmasını önlemelidir.
- İlk engel, uranyum topaklarının gücüdür. Etki altında çökmemeleri önemlidir. yüksek sıcaklıklar bir nükleer reaktörde. Birçok yönden, bir nükleer enerji santralinin nasıl çalıştığı uranyum topaklarının üretimin ilk aşamasında nasıl "pişirildiğine" bağlıdır. Uranyum yakıt peletleri yanlış pişirilirse, reaktördeki uranyum atomlarının reaksiyonları tahmin edilemez olacaktır.
- İkinci engel, yakıt çubuklarının sıkılığıdır. Zirkonyum tüpler sıkıca kapatılmalıdır, eğer sızdırmazlık bozulursa, en iyi ihtimalle reaktör hasar görür ve iş durur, en kötü ihtimalle her şey havaya uçar.
- Üçüncü bariyer, güçlü bir çelik reaktör kabıdır. a, (aynı büyük kule - bir muhafaza alanı) tüm radyoaktif süreçleri kendi içinde "tutar". Gövde hasar gördü - atmosfere radyasyon salınacak.
- Dördüncü bariyer, acil durum koruma çubuklarıdır. Aktif bölgenin üzerinde, moderatörlü çubuklar, tüm nötronları 2 saniye içinde emebilen ve zincirleme reaksiyonu durdurabilen mıknatıslara asılır.
Birçok koruma derecesine sahip bir nükleer santral inşa edilmesine rağmen reaktör çekirdeğini doğru zamanda soğutmak mümkün olmazsa ve yakıt sıcaklığı 2600 dereceye çıkarsa emniyet sisteminin son umudu devreye giriyor. - sözde eriyik tuzağı.
Gerçek şu ki, böyle bir sıcaklıkta reaktör kabının tabanı eriyecek ve tüm nükleer yakıt kalıntıları ve erimiş yapılar reaktör çekirdeğinin üzerinde asılı duran özel bir "cam" a akacaktır.
Eriyik kapanı soğutmalı ve refrakterdir. Fisyon zincir reaksiyonunu yavaş yavaş durduran sözde "kurban edilen malzeme" ile doldurulur.
Bu nedenle, NPP planı, herhangi bir kaza olasılığını neredeyse tamamen ortadan kaldıran birkaç koruma derecesi anlamına gelir.
Atomun dünyası o kadar fantastiktir ki, anlaşılması, alışılagelmiş uzay ve zaman kavramlarında köklü bir kırılmayı gerektirir. Atomlar o kadar küçüktür ki, bir su damlası Dünya kadar büyütülebilse, o damladaki her bir atom bir portakaldan daha küçük olur. Aslında, bir damla su 6000 milyar milyar (6000000000000000000000) hidrojen ve oksijen atomlarından oluşur. Ve yine de, mikroskobik boyutuna rağmen, atomun yapısı bizimkine benzer bir yapıya sahiptir. Güneş Sistemi. Yarıçapı bir santimetrenin trilyonda birinden daha az olan anlaşılmaz derecede küçük merkezinde, nispeten büyük bir "güneş" - bir atomun çekirdeği var.
Bu atomik "güneşin" etrafında minik "gezegenler" - elektronlar - döner. Çekirdek, Evrenin iki ana yapı taşından oluşur - protonlar ve nötronlar (birleştirici bir isimleri vardır - nükleonlar). Bir elektron ve bir proton yüklü parçacıklardır ve her birindeki yük miktarı tam olarak aynıdır, ancak yüklerin işareti farklıdır: proton her zaman pozitif yüklüdür ve elektron her zaman negatiftir. nötron taşımaz elektrik şarjı ve bu nedenle çok yüksek geçirgenliğe sahiptir.
Atomik ölçüm ölçeğinde, proton ve nötronun kütlesi bir olarak alınır. Bu nedenle, herhangi bir kimyasal elementin atom ağırlığı, çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayısına bağlıdır. Örneğin, çekirdeği yalnızca bir protondan oluşan bir hidrojen atomunun atomik kütlesi 1'dir. Çekirdeği iki proton ve iki nötrondan oluşan bir helyum atomunun atomik kütlesi 4'tür.
Aynı elementin atomlarının çekirdekleri her zaman aynı sayıda proton içerir, ancak nötron sayıları farklı olabilir. Çekirdekleri aynı proton sayısına sahip, ancak nötron sayıları farklı olan ve aynı elementin çeşitlerine bağlı atomlara izotop denir. Bunları birbirinden ayırmak için, element sembolüne belirli bir izotopun çekirdeğindeki tüm parçacıkların toplamına eşit bir sayı atanır.
Şu soru ortaya çıkabilir: Bir atomun çekirdeği neden parçalanmıyor? Ne de olsa, içerdiği protonlar, aynı yüke sahip elektrik yüklü parçacıklardır ve birbirlerini büyük bir kuvvetle itmesi gerekir. Bu, çekirdeğin içinde çekirdeğin parçacıklarını birbirine çeken sözde çekirdek içi kuvvetlerin olduğu gerçeğiyle açıklanır. Bu kuvvetler, protonların itici kuvvetlerini telafi eder ve çekirdeğin kendiliğinden dağılmasına izin vermez.
Çekirdek içi kuvvetler çok güçlüdür, ancak yalnızca çok yakın mesafede hareket ederler. Bu nedenle, yüzlerce nükleondan oluşan ağır elementlerin çekirdekleri kararsız hale gelir. Çekirdeğin parçacıkları burada (çekirdeğin hacmi içinde) sürekli hareket halindedir ve onlara bir miktar ek enerji eklerseniz, iç kuvvetlerin üstesinden gelebilirler - çekirdek parçalara bölünecektir. Bu fazla enerjinin miktarı uyarılma enerjisi olarak adlandırılır. Ağır elementlerin izotopları arasında, kendi kendine çürümenin eşiğinde gibi görünenler var. Nükleer fisyon reaksiyonunun başlaması için yalnızca küçük bir "itme" yeterlidir, örneğin bir nötronun çekirdeğine basit bir vuruş (ve yüksek hıza çıkarılması bile gerekmez). Bu "bölünebilir" izotoplardan bazıları daha sonra yapay olarak yapıldı. Doğada böyle bir izotop vardır - uranyum-235'tir.
Uranüs, 1783 yılında onu uranyum ziftinden izole eden ve yakın zamanda keşfedilen Uranüs gezegeninin adını veren Klaproth tarafından keşfedildi. Daha sonra ortaya çıktığı gibi, aslında uranyumun kendisi değil, oksidiydi. Gümüşi beyaz bir metal olan saf uranyum elde edildi.
sadece 1842 Peligot'ta. Yeni elementin kayda değer bir özelliği yoktu ve Becquerel'in uranyum tuzlarının radyoaktivite fenomenini keşfettiği 1896 yılına kadar dikkat çekmedi. Bundan sonra uranyum bir nesne haline geldi. bilimsel araştırma ve deneyler, ancak yine de pratik bir uygulaması yoktu.
20. yüzyılın ilk üçte birinde, atom çekirdeğinin yapısı fizikçiler için aşağı yukarı netleştiğinde, her şeyden önce simyacıların eski rüyasını gerçekleştirmeye çalıştılar - bir kimyasal elementi diğerine dönüştürmeye çalıştılar. 1934'te Fransız araştırmacılar, Frederic ve Irene Joliot-Curie eşleri, Fransız Bilimler Akademisi'ne şu deney hakkında rapor verdiler: alüminyum levhalar alfa parçacıklarıyla (helyum atomunun çekirdeği) bombardımana tutulduğunda, alüminyum atomları fosfor atomlarına dönüştü. , ancak sıradan değil, ancak sırayla kararlı bir silikon izotopuna geçen radyoaktif. Böylece, bir proton ve iki nötron eklenmiş bir alüminyum atomu, daha ağır bir silikon atomuna dönüştü.
Bu deneyim, doğada bulunan elementlerin en ağırı olan uranyumun çekirdeklerinin nötronlarla "kabuklanması" durumunda, doğal koşullarda var olmayan bir elementin elde edilebileceği fikrine yol açtı. 1938'de Alman kimyagerler Otto Hahn ve Fritz Strassmann, Joliot-Curie eşlerinin alüminyum yerine uranyum alma deneyimlerini genel hatlarıyla tekrarladılar. Deneyin sonuçları hiç de bekledikleri gibi olmadı - kütle numarası uranyumdan daha büyük olan yeni bir süper ağır element yerine Hahn ve Strassmann, periyodik sistemin orta kısmından hafif elementler aldı: baryum, kripton, brom ve bazı diğerleri. Deneycilerin kendileri gözlemlenen fenomeni açıklayamadılar. Sadece gelecek yıl Hahn'ın zorluklarını anlattığı fizikçi Lise Meitner, gözlemlenen fenomen için doğru açıklamayı buldu ve uranyumun nötron bombardımanına tutulduğunda çekirdeğinin bölündüğünü (fisyona uğradığını) öne sürdü. Bu durumda daha hafif elementlerin çekirdekleri oluşmuş (burası baryum, kripton ve diğer maddelerin alındığı yer) ve ayrıca 2-3 serbest nötron salmış olmalıdır. Daha fazla araştırma, neler olup bittiğinin resmini ayrıntılı olarak açıklığa kavuşturmayı mümkün kıldı.
Doğal uranyum, kütleleri 238, 234 ve 235 olan üç izotopun karışımından oluşur. Ana uranyum miktarı, çekirdeği 92 proton ve 146 nötron içeren 238 izotopa düşer. Uranyum-235, doğal uranyumun yalnızca 1/140'ı kadardır (%0,7 (çekirdeğinde 92 proton ve 143 nötron vardır) ve uranyum-234 (92 proton, 142 nötron) toplam uranyum kütlesinin yalnızca 1/17500'üdür ( 0 006% Bu izotopların en az kararlı olanı uranyum-235'tir.
Zaman zaman atomlarının çekirdekleri, periyodik sistemin daha hafif elemanlarının oluşmasının bir sonucu olarak kendiliğinden parçalara ayrılır. Sürece, muazzam bir hızla - yaklaşık 10 bin km / s (bunlara hızlı nötronlar denir) koşan iki veya üç serbest nötronun salınması eşlik eder. Bu nötronlar diğer uranyum çekirdeklerine çarparak nükleer reaksiyonlara neden olabilir. Bu durumda her izotop farklı davranır. Çoğu durumda Uranyum-238 çekirdekleri, herhangi bir başka dönüşüm olmaksızın bu nötronları basitçe yakalar. Ancak yaklaşık beş vakadan birinde, hızlı bir nötron 238 izotopunun çekirdeğiyle çarpıştığında, ilginç bir nükleer reaksiyon meydana gelir: uranyum-238 nötronlarından biri bir elektron yayarak bir protona, yani uranyum izotopuna dönüşür. daha fazlasına dönüşür
ağır element neptünyum-239'dur (93 proton + 146 nötron). Ancak neptünyum kararsızdır - birkaç dakika sonra nötronlarından biri bir elektron yayar ve bir protona dönüşür, ardından neptünyum izotopu periyodik sistemin bir sonraki elemanına dönüşür - plütonyum-239 (94 proton + 145 nötron). Kararsız uranyum-235'in çekirdeğine bir nötron girerse, hemen fisyon meydana gelir - atomlar iki veya üç nötron emisyonu ile bozunur. Atomlarının çoğu 238 izotopuna ait olan doğal uranyumda, bu reaksiyonun görünür bir sonucu olmadığı açıktır - tüm serbest nötronlar sonunda bu izotop tarafından emilecektir.
Peki ya tamamen 235 izotopundan oluşan oldukça büyük bir uranyum parçası hayal edersek?
Burada süreç farklı ilerleyecektir: birkaç çekirdeğin bölünmesi sırasında salınan nötronlar, sırayla komşu çekirdeklere düşerek onların bölünmesine neden olur. Sonuç olarak, aşağıdaki çekirdekleri bölen yeni bir nötron kısmı salınır. Uygun koşullar altında bu reaksiyon çığ gibi ilerler ve zincirleme reaksiyon olarak adlandırılır. Birkaç bombardıman parçacığı onu başlatmak için yeterli olabilir.
Gerçekten de, sadece 100 nötronun uranyum-235'i bombalamasına izin verin. 100 uranyum çekirdeğini parçalayacaklar. Bu durumda, ikinci nesil 250 yeni nötron salınacak (fizyon başına ortalama 2,5). İkinci neslin nötronları, 625 nötronun salınacağı 250 fisyon üretecek. Bir sonraki nesilde 1562, ardından 3906, ardından 9670 vb. olacaktır. İşlem durdurulmazsa bölüm sayısı sınırsız artacaktır.
Bununla birlikte, gerçekte, nötronların yalnızca önemsiz bir kısmı atomların çekirdeğine girer. Aralarında hızla koşan geri kalanlar, çevredeki boşluğa taşınır. Kendi kendine devam eden bir zincirleme reaksiyon, yalnızca kritik bir kütleye sahip olduğu söylenen yeterince büyük bir uranyum-235 dizisinde meydana gelebilir. (Normal koşullar altında bu kütle 50 kg'dır.) Her çekirdeğin bölünmesine, fizyon için harcanan enerjiden yaklaşık 300 milyon kat daha fazla olduğu ortaya çıkan büyük miktarda enerjinin salınması eşlik ettiğini not etmek önemlidir. ! (1 kg uranyum-235'in tamamen parçalanmasıyla 3 bin ton kömürün yakılmasıyla aynı miktarda ısı açığa çıktığı hesaplanmıştır.)
Birkaç dakika içinde açığa çıkan bu muazzam enerji dalgası, kendisini canavarca bir güç patlaması olarak gösterir ve nükleer silahların işleyişinin temelini oluşturur. Ancak bu silahın gerçeğe dönüşmesi için, yükün doğal uranyumdan değil, nadir bir izotoptan - 235 (bu tür uranyum zenginleştirilmiş olarak adlandırılır) oluşması gerekir. Daha sonra saf plütonyumun da bölünebilir bir malzeme olduğu ve uranyum-235 yerine atomik bir yükte kullanılabileceği bulundu.
Tüm bu önemli keşifler, II. Dünya Savaşı arifesinde yapıldı. Kısa süre sonra Almanya'da ve diğer ülkelerde bir atom bombasının yaratılması konusunda gizli çalışmalar başladı. Amerika Birleşik Devletleri'nde bu sorun 1941'de ele alındı. Tüm iş kompleksine "Manhattan Projesi" adı verildi.
Projenin idari liderliği General Groves tarafından yürütüldü ve bilimsel yönü California Üniversitesi'nden Profesör Robert Oppenheimer tarafından yürütüldü. Her ikisi de önlerindeki görevin muazzam karmaşıklığının gayet iyi farkındaydı. Bu nedenle Oppenheimer'ın ilk kaygısı, son derece zeki bir bilim ekibi edinmekti. O zamanlar Amerika Birleşik Devletleri'nde faşist Almanya'dan göç etmiş birçok fizikçi vardı. Onları eski vatanlarına yönelik silahların yaratılmasına dahil etmek kolay olmadı. Oppenheimer, cazibesinin tüm gücünü kullanarak herkesle kişisel olarak konuştu. Kısa süre sonra, şaka yollu "aydınlatıcılar" olarak adlandırdığı küçük bir teorisyen grubu toplamayı başardı. Ve aslında, o zamanın fizik ve kimya alanındaki en büyük uzmanlarını içeriyordu. (Aralarında 13 ödüllü Nobel Ödülü, Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence dahil.) Bunlara ek olarak, çeşitli profillerden birçok başka uzman vardı.
ABD hükümeti harcamaları kısmadı ve en başından beri çalışma görkemli bir kapsam kazandı. 1942'de dünyanın en büyük araştırma laboratuvarı Los Alamos'ta kuruldu. Bu bilim kentinin nüfusu kısa sürede 9 bin kişiye ulaştı. Bilim adamlarının bileşimi, bilimsel deneylerin kapsamı, çalışmaya katılan uzmanların ve işçilerin sayısı açısından Los Alamos Laboratuvarı'nın dünya tarihinde eşi benzeri yoktu. Manhattan Projesi'nin kendi polisi, karşı istihbaratı, iletişim sistemi, depoları, yerleşim yerleri, fabrikaları, laboratuvarları ve kendi devasa bütçesi vardı.
Projenin ana amacı, birkaç atom bombası oluşturmak için yeterli bölünebilir malzeme elde etmekti. Uranyum-235'e ek olarak, daha önce de belirtildiği gibi, yapay element plütonyum-239 bomba için bir yük görevi görebilir, yani bomba uranyum veya plütonyum olabilir.
Groves ve Oppenheimer, hangisinin daha umut verici olacağına önceden karar vermek imkansız olduğundan, çalışmanın iki yönde aynı anda yürütülmesi gerektiği konusunda anlaştılar. Her iki yöntem de temelde birbirinden farklıydı: uranyum-235'in biriktirilmesi, onu doğal uranyum kütlesinden ayırarak yapılmalıydı ve plütonyum, yalnızca uranyum-238'in ışınlanmasıyla kontrollü bir nükleer reaksiyon sonucunda elde edilebilirdi. nötronlar. Her iki yol da alışılmadık derecede zor görünüyordu ve kolay çözümler vaat etmiyordu.
Gerçekten de, ağırlıkları çok az farklı olan ve kimyasal olarak tamamen aynı şekilde davranan iki izotop birbirinden nasıl ayrılabilir? Ne bilim ne de teknoloji şimdiye kadar böyle bir sorunla karşılaşmadı. Plütonyum üretimi de ilk başta çok sorunlu görünüyordu. Bundan önce, tüm nükleer dönüşüm deneyimi birkaç laboratuvar deneyine indirgenmişti. Artık endüstriyel ölçekte kilogram plütonyum üretiminde ustalaşmak, bunun için özel bir kurulum - bir nükleer reaktör geliştirmek ve oluşturmak ve bir nükleer reaksiyonun gidişatını nasıl kontrol edeceğinizi öğrenmek gerekiyordu.
Ve burada burada bir dizi karmaşık problemin çözülmesi gerekiyordu. Bu nedenle, "Manhattan Projesi" önde gelen bilim adamlarının başkanlık ettiği birkaç alt projeden oluşuyordu. Oppenheimer, Los Alamos Bilim Laboratuvarı'nın başkanıydı. Lawrence, California Üniversitesi'ndeki Radyasyon Laboratuvarı'ndan sorumluydu. Fermi, Chicago Üniversitesi'nde bir nükleer reaktörün yaratılmasıyla ilgili araştırmayı yönetti.
Başta büyük sorun uranyum aldı. Savaştan önce, bu metalin aslında hiçbir faydası yoktu. Artık büyük miktarlarda hemen ihtiyaç duyulduğuna göre, onu üretmenin endüstriyel bir yolu olmadığı ortaya çıktı.
Westinghouse şirketi gelişimini üstlendi ve kısa sürede başarıya ulaştı. Uranyum reçinesinin saflaştırılmasından (doğada bu formda uranyum bulunur) ve uranyum oksit elde edildikten sonra, elektroliz yoluyla metalik uranyumun izole edildiği tetraflorüre (UF4) dönüştürüldü. 1941'in sonunda Amerikalı bilim adamlarının emrinde yalnızca birkaç gram metalik uranyum varsa, o zaman Kasım 1942'de Westinghouse fabrikalarındaki endüstriyel üretimi ayda 6.000 pound'a ulaştı.
Aynı zamanda, bir nükleer reaktörün oluşturulması için çalışmalar devam ediyordu. Plütonyum üretim süreci aslında uranyum çubuklarının nötronlarla ışınlanmasına kadar kaynatıldı, bunun sonucunda uranyum-238'in bir kısmı plütonyuma dönüşmek zorunda kaldı. Bu durumda nötronların kaynakları, uranyum-238 atomları arasında yeterli miktarlarda dağılmış bölünebilir uranyum-235 atomları olabilir. Ancak nötronların sürekli çoğalmasını sürdürmek için, uranyum-235 atomlarının zincirleme bir fizyon reaksiyonunun başlaması gerekiyordu. Bu arada, daha önce de belirtildiği gibi, uranyum-235'in her atomu için 140 uranyum-238 atomu vardı. Her yöne uçan nötronların yolda tam olarak onlarla karşılaşma ihtimalinin çok daha yüksek olduğu açıktır. Yani, çok sayıda salınan nötronun ana izotop tarafından boşuna emildiği ortaya çıktı. Açıkçası, bu koşullar altında zincirleme reaksiyon gidemedi. Nasıl olunur?
İlk başta, iki izotop ayrılmadan reaktörün çalışması genellikle imkansız görünüyordu, ancak kısa süre sonra önemli bir durum belirlendi: uranyum-235 ve uranyum-238'in farklı enerjilerdeki nötronlara duyarlı olduğu ortaya çıktı. Bir uranyum-235 atomunun çekirdeğini, yaklaşık 22 m/s hıza sahip nispeten düşük enerjili bir nötronla parçalamak mümkündür. Bu tür yavaş nötronlar, uranyum-238 çekirdekleri tarafından yakalanmaz - bunun için saniyede yüzbinlerce metrelik bir hıza sahip olmaları gerekir. Başka bir deyişle, uranyum-238, uranyum-235'te son derece düşük hızlara - 22 m/s'den fazla olmayan - yavaşlayan nötronların neden olduğu bir zincirleme reaksiyonun başlamasını ve ilerlemesini önleme konusunda güçsüzdür. Bu fenomen, 1938'den beri Amerika Birleşik Devletleri'nde yaşayan ve burada ilk reaktörün oluşturulması çalışmalarını denetleyen İtalyan fizikçi Fermi tarafından keşfedildi. Fermi, grafiti nötron moderatörü olarak kullanmaya karar verdi. Hesaplamalarına göre, uranyum-235'ten yayılan nötronlar 40 cm'lik bir grafit tabakasını geçtikten sonra hızlarını 22 m/s'ye düşürmüş ve uranyum-235'te kendi kendine devam eden bir zincirleme reaksiyon başlatmış olmalıdır.
Sözde "ağır" su, başka bir moderatör görevi görebilir. Onu oluşturan hidrojen atomları boyut ve kütle olarak nötronlara çok yakın olduğundan, onları en iyi yavaşlatabilirler. (Hızlı nötronlarda toplarda olduğu gibi hemen hemen aynı şey olur: küçük bir top büyük olana çarparsa, neredeyse hız kaybetmeden geri yuvarlanır, ancak küçük bir topla karşılaştığında enerjisinin önemli bir bölümünü ona aktarır - tıpkı bir nötronun elastik bir çarpışmada ağır bir çekirdekten sekmesi gibi, sadece biraz yavaşlar ve hidrojen atomlarının çekirdekleriyle çarpışmada çok hızlı bir şekilde tüm enerjisini kaybeder.) Bununla birlikte, hidrojeni eğilimli olduğu için sıradan su yavaşlamaya uygun değildir. nötronları emmek için. Bu nedenle "ağır" suyun bir parçası olan döteryum bu amaçla kullanılmalıdır.
1942'nin başlarında, Fermi'nin önderliğinde, Chicago Stadyumu'nun batı tribünlerinin altındaki tenis kortunda ilk nükleer reaktörün inşaatına başlandı. Tüm çalışmalar bilim adamlarının kendileri tarafından gerçekleştirildi. Reaksiyon tek yolla kontrol edilebilir - zincirleme reaksiyonda yer alan nötronların sayısını ayarlayarak. Fermi bunu, nötronları güçlü bir şekilde emen bor ve kadmiyum gibi malzemelerden yapılmış çubuklarla yapmayı tasarladı. Grafit tuğlalar, fizikçilerin 3 m yüksekliğinde ve 1,2 m genişliğinde sütunlar diktiği moderatör görevi gördü ve aralarına uranyum oksitli dikdörtgen bloklar yerleştirildi. Tüm yapıya yaklaşık 46 ton uranyum oksit ve 385 ton grafit girdi. Reaksiyonu yavaşlatmak için reaktöre verilen kadmiyum ve bor çubuklar görev yaptı.
Bu yeterli değilse, o zaman sigorta için, reaktörün üzerinde bulunan bir platformda, kovaları bir kadmiyum tuzları çözeltisiyle doldurulmuş iki bilim adamı vardı - reaksiyon kontrolden çıkarsa bunları reaktöre dökmeleri gerekiyordu. Neyse ki, bu gerekli değildi. 2 Aralık 1942'de Fermi, tüm kontrol çubuklarının uzatılmasını emretti ve deney başladı. Dört dakika sonra, nötron sayaçları daha yüksek ve daha yüksek sesle tıklamaya başladı. Her dakika nötron akışının yoğunluğu daha da arttı. Bu, reaktörde bir zincirleme reaksiyonun gerçekleştiğini gösterdi. 28 dakika sürdü. Sonra Fermi sinyal verdi ve indirilen çubuklar işlemi durdurdu. Böylece insan ilk kez atom çekirdeğinin enerjisini serbest bıraktı ve onu istediği zaman kontrol edebileceğini kanıtladı. Artık nükleer silahların bir gerçeklik olduğuna dair hiçbir şüphe kalmamıştı.
1943'te Fermi reaktörü söküldü ve Aragon Ulusal Laboratuvarı'na (Chicago'dan 50 km) nakledildi. kısa süre sonra buradaydı
moderatör olarak ağır suyun kullanıldığı başka bir nükleer reaktör inşa edildi. İçine 120 uranyum metal çubuğunun dikey olarak yüklendiği, alüminyum bir kabuk içine alınmış, 6,5 ton ağır su içeren silindirik bir alüminyum tanktan oluşuyordu. Yedi kontrol çubuğu kadmiyumdan yapılmıştır. Tankın çevresinde bir grafit reflektör, ardından kurşun ve kadmiyum alaşımlarından yapılmış bir ekran vardı. Tüm yapı, duvar kalınlığı yaklaşık 2,5 m olan beton bir kabukla çevrelenmiştir.
Bu deneysel reaktörler üzerindeki deneyler, olasılığı doğruladı endüstriyel üretim plütonyum.
"Manhattan Projesi"nin ana merkezi kısa sürede Tennessee Nehri Vadisi'ndeki Oak Ridge kasabası oldu ve nüfusu birkaç ayda 79 bin kişiye ulaştı. Burada kısa sürede zenginleştirilmiş uranyum üretimi için ilk tesis kuruldu. Hemen 1943'te, plütonyum üreten bir endüstriyel reaktör başlatıldı. Şubat 1944'te, yüzeyinden kimyasal ayırma ile plütonyum elde edilen günde yaklaşık 300 kg uranyum çıkarıldı. (Bunu yapmak için, plütonyum önce çözüldü ve sonra çökeltildi.) Saflaştırılan uranyum daha sonra tekrar reaktöre geri gönderildi. Aynı yıl, Columbia Nehri'nin güney kıyısındaki çorak, ıssız çölde, devasa Hanford Fabrikası'nın inşaatına başlandı. Buraya günde birkaç yüz gram plütonyum veren üç güçlü nükleer reaktör yerleştirildi.
Buna paralel olarak, uranyum zenginleştirme için endüstriyel bir süreç geliştirmeye yönelik araştırmalar tüm hızıyla devam ediyordu.
düşündükten sonra farklı değişkenler, Groves ve Oppenheimer iki yönteme odaklanmaya karar verdiler: gaz difüzyonu ve elektromanyetik.
Gaz difüzyon yöntemi, Graham yasası olarak bilinen bir ilkeye dayanıyordu (ilk olarak 1829'da İskoç kimyager Thomas Graham tarafından formüle edildi ve 1896'da İngiliz fizikçi Reilly tarafından geliştirildi). Bu yasaya göre, biri diğerinden daha hafif olan iki gaz, delikleri ihmal edilebilecek kadar küçük olan bir filtreden geçirilirse, ağır gazdan biraz daha fazla hafif gaz geçecektir. Kasım 1942'de Columbia Üniversitesi'nden Urey ve Dunning, uranyum izotoplarını ayırmak için Reilly yöntemine dayalı bir gaz difüzyon yöntemi geliştirdi.
Doğal uranyum katı olduğu için önce uranyum florüre (UF6) dönüştürüldü. Bu gaz daha sonra filtre bölmesindeki mikroskobik - milimetrenin binde biri mertebesinde - deliklerden geçirildi.
Gazların molar ağırlıklarındaki fark çok küçük olduğu için bölmenin arkasında uranyum-235 içeriği yalnızca 1.0002 kat arttı.
Uranyum-235 miktarını daha da artırmak için elde edilen karışım tekrar bir bölmeden geçirilerek uranyum miktarı yine 1.0002 kat artırılır. Böylece uranyum-235 içeriğini %99'a çıkarmak için gazın 4000 filtreden geçirilmesi gerekiyordu. Bu, Oak Ridge'deki devasa bir gaz difüzyon tesisinde gerçekleşti.
1940 yılında California Üniversitesi'nde Ernst Lawrence önderliğinde uranyum izotoplarının elektromanyetik yöntemle ayrılması üzerine araştırmalar başladı. Böyle bulmak gerekiyordu fiziksel süreçler, bu da izotopların kütlelerindeki fark kullanılarak ayrılmasına izin verirdi. Lawrence, atomların kütlelerini belirleyen bir alet olan kütle spektrografı ilkesini kullanarak izotopları ayırma girişiminde bulundu.
Çalışma prensibi şuydu: önceden iyonize edilmiş atomlar bir elektrik alanı tarafından hızlandırıldı ve ardından alanın yönüne dik bir düzlemde bulunan daireleri tanımladıkları bir manyetik alandan geçtiler. Bu yörüngelerin yarıçapları kütle ile orantılı olduğundan, hafif iyonlar ağır olanlardan daha küçük yarıçaplı daireler üzerinde son buldu. Atomların yoluna tuzaklar yerleştirilirse, bu şekilde farklı izotopları ayrı ayrı toplamak mümkün oldu.
Yöntem buydu. Laboratuvar koşullarında iyi sonuçlar verdi. Ancak endüstriyel ölçekte izotop ayrımının gerçekleştirilebileceği bir tesisin inşasının son derece zor olduğu ortaya çıktı. Ancak Lawrence sonunda tüm zorlukların üstesinden gelmeyi başardı. Çabalarının sonucu, Oak Ridge'deki dev bir fabrikaya kurulan calutronun ortaya çıkmasıydı.
Bu elektromanyetik tesis 1943'te inşa edildi ve Manhattan Projesi'nin belki de en pahalı buluşu olduğu ortaya çıktı. Lawrence'ın yöntemi, yüksek voltaj, yüksek vakum ve güçlü ile ilişkili çok sayıda karmaşık, henüz geliştirilmemiş cihaz gerektiriyordu. manyetik alanlar. Maliyetler çok büyüktü. Calutron, uzunluğu 75 m'ye ulaşan ve yaklaşık 4000 ton ağırlığında dev bir elektromıknatısa sahipti.
Bu elektromıknatısın sargılarına birkaç bin ton gümüş tel girdi.
İşin tamamı (Devlet Hazinesinin yalnızca geçici olarak sağladığı 300 milyon dolarlık gümüşün maliyeti hariç) 400 milyon dolara mal oldu. Sadece kaloriferin harcadığı elektrik için Milli Savunma Bakanlığı 10 milyon ödedi. Oak Ridge fabrikasındaki ekipmanların çoğu, ölçek ve hassasiyet açısından bu alanda şimdiye kadar geliştirilmiş her şeyden üstündü.
Ancak tüm bu masraflar boşa gitmedi. Toplamda yaklaşık 2 milyar dolar harcayan ABD'li bilim adamları, 1944'te uranyum zenginleştirme ve plütonyum üretimi için benzersiz bir teknoloji yarattılar. Bu arada Los Alamos Laboratuvarında bombanın tasarımı üzerinde çalışıyorlardı. Çalışma prensibi uzun zamandır genel olarak açıktı: bölünebilir maddenin (plütonyum veya uranyum-235) patlama anında kritik bir duruma geçmiş olması gerekirdi (bir zincirleme reaksiyonun meydana gelmesi için kütlesi, yük, kritik olandan belirgin şekilde daha büyük olmalıdır) ve bir zincirleme reaksiyonun başlamasını gerektiren bir nötron ışını ile ışınlanmalıdır.
Hesaplamalara göre, yükün kritik kütlesi 50 kilogramı aştı, ancak önemli ölçüde azaltılabilir. Genel olarak, kritik kütlenin büyüklüğü birkaç faktörden güçlü bir şekilde etkilenir. Yükün yüzey alanı ne kadar büyük olursa, çevreye gereksiz yere daha fazla nötron yayılır. Küre en küçük yüzey alanına sahiptir. Sonuç olarak, küresel yükler, diğer şeyler eşit olmak üzere, en küçük kritik kütleye sahiptir. Ek olarak, kritik kütlenin değeri, bölünebilir malzemelerin saflığına ve türüne bağlıdır. Bu malzemenin yoğunluğunun karesiyle ters orantılıdır, örneğin yoğunluğu ikiye katlayarak kritik kütleyi dört kat azaltmaya izin verir. Gerekli alt kritiklik derecesi, örneğin bölünebilir malzemenin, nükleer yükü çevreleyen küresel bir kabuk şeklinde yapılan geleneksel bir patlayıcı yükünün patlaması nedeniyle sıkıştırılmasıyla elde edilebilir. Kritik kütle, yükü nötronları iyi yansıtan bir ekranla çevreleyerek de azaltılabilir. Kurşun, berilyum, tungsten, doğal uranyum, demir ve diğerleri böyle bir ekran olarak kullanılabilir.
Atom bombasının olası tasarımlarından biri, birleştirildiğinde kritik olandan daha büyük bir kütle oluşturan iki parça uranyumdan oluşur. Bir bombanın patlamasına neden olmak için onları olabildiğince çabuk bir araya getirmeniz gerekiyor. İkinci yöntem, içe doğru yakınsak bir patlamanın kullanımına dayanmaktadır. Bu durumda, geleneksel bir patlayıcıdan çıkan gazların akışı, içinde bulunan bölünebilir malzemeye yönlendirildi ve onu kritik bir kütleye ulaşana kadar sıkıştırdı. Yükün bağlantısı ve nötronlarla yoğun ışınlaması, daha önce de belirtildiği gibi, bir zincirleme reaksiyona neden olur ve bunun sonucunda, ilk saniyede sıcaklık 1 milyon dereceye yükselir. Bu süre zarfında, kritik kütlenin sadece yaklaşık %5'i ayrılmayı başardı. İlk bomba tasarımlarındaki şarjın geri kalanı,
herhangi bir iyi.
Tarihteki ilk atom bombası ("Trinity" adı verildi) 1945 yazında toplandı. Ve 16 Haziran 1945'te Alamogordo Çölü'ndeki (New Mexico) nükleer test sahasında Dünya'daki ilk atom patlaması gerçekleştirildi. Bomba, test sahasının ortasına 30 metrelik çelik bir kulenin üzerine yerleştirildi. Çevresine çok uzak bir mesafede kayıt ekipmanı yerleştirildi. 9 km'de bir gözlem noktası ve 16 km'de bir komuta noktası vardı. Atom patlaması, bu olayın tüm tanıkları üzerinde muazzam bir etki bıraktı. Görgü tanıklarının ifadesine göre, birçok güneşin bir araya geldiği ve bir anda çokgeni aydınlattığı hissi vardı. Sonra ovanın üzerinde büyük bir ateş topu belirdi ve yuvarlak bir toz ve ışık bulutu yavaşça ve uğursuz bir şekilde ona doğru yükselmeye başladı.
Bu ateş topu yerden havalandıktan sonra birkaç saniye içinde üç kilometreden fazla yüksekliğe uçtu. Her an boyutu büyüdü, kısa sürede çapı 1,5 km'ye ulaştı ve yavaş yavaş stratosfere yükseldi. Ateş topu daha sonra yerini 12 km yüksekliğe kadar uzanan ve dev bir mantar şeklini alan dönen bir duman sütununa bıraktı. Bütün bunlara, dünyanın titrediği korkunç bir kükreme eşlik etti. Patlayan bombanın gücü tüm beklentileri aştı.
Radyasyon durumu izin verir vermez, içeriden kurşun levhalarla kaplı birkaç Sherman tankı patlama alanına koştu. Bunlardan birinde, çalışmasının sonuçlarını görmek için sabırsızlanan Fermi vardı. Gözlerinin önünde, 1,5 km'lik bir yarıçap içindeki tüm yaşamın yok edildiği ölü kavrulmuş toprak belirdi. Kum, zemini kaplayan camsı yeşilimsi bir kabuğa sinterlendi. Büyük bir kraterde, çelik bir destek kulesinin parçalanmış kalıntıları yatıyordu. Patlamanın gücünün 20.000 ton TNT olduğu tahmin ediliyor.
Bir sonraki adım, faşist Almanya'nın teslim olmasının ardından ABD ve müttefikleriyle savaşı tek başına sürdüren Japonya'ya karşı bombanın savaşta kullanılmasıydı. O zamanlar fırlatma aracı yoktu, bu nedenle bombalamanın bir uçaktan yapılması gerekiyordu. İki bombanın bileşenleri USS Indianapolis tarafından büyük bir özenle ABD Hava Kuvvetleri 509. Şarj ve tasarım türüne göre, bu bombalar birbirinden biraz farklıydı.
İlk bomba - "Bebek" - yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum-235 atom yüküne sahip büyük boyutlu bir hava bombasıydı. Uzunluğu yaklaşık 3 m, çapı - 62 cm, ağırlığı - 4,1 ton idi.
Plütonyum-239 yüklü ikinci bomba - "Şişman Adam" - büyük boyutlu bir dengeleyici ile yumurta şeklindeydi. uzunluğu
3,2 m, çap 1,5 m, ağırlık - 4,5 ton idi.
6 Ağustos'ta Albay Tibbets'in B-29 Enola Gay bombardıman uçağı, "Kid"i büyük Japon şehri Hiroşima'ya düşürdü. Bomba paraşütle atılarak planlandığı gibi yerden 600 m yükseklikte patladı.
Patlamanın sonuçları korkunçtu. Pilotların kendilerinde bile, onlar tarafından bir anda yok edilen huzurlu şehrin görüntüsü iç karartıcı bir izlenim bıraktı. Daha sonra içlerinden biri, o anda bir insanın görebileceği en kötü şeyi gördüklerini itiraf etti.
Dünyada olanlar için, olup bitenler gerçek bir cehennem gibi görünüyordu. Her şeyden önce, Hiroşima'nın üzerinden bir sıcak hava dalgası geçti. Eylemi sadece birkaç dakika sürdü, ancak o kadar güçlüydü ki granit levhalardaki kiremitleri ve kuvars kristallerini bile eritti, 4 km mesafedeki telefon direklerini kömüre çevirdi ve sonunda insan bedenlerini o kadar yaktı ki geriye sadece gölgeleri kaldı. kaldırım asfaltında veya evlerin duvarlarında. Sonra ateş topunun altından korkunç bir rüzgar kaçtı ve 800 km / s hızla şehrin üzerinden geçerek yoluna çıkan her şeyi süpürdü. Onun şiddetli hücumuna dayanamayan evler, sanki yıkılmış gibi yıkıldı. 4 km çapında dev bir daire içinde tek bir bina sağlam kalmadı. Patlamadan birkaç dakika sonra şehrin üzerinden siyah bir radyoaktif yağmur geçti - bu nem, atmosferin yüksek katmanlarında yoğunlaşan buhara dönüştü ve radyoaktif tozla karışmış büyük damlalar şeklinde yere düştü.
Yağmurdan sonra şehir düştü yeni dürtü rüzgar, bu kez merkez üssü yönünde esiyor. İlkinden daha zayıftı ama yine de ağaçları kökünden sökecek kadar güçlüydü. Rüzgar, içinde yanabilecek her şeyin yandığı devasa bir ateşi körükledi. 76.000 binadan 55.000'i tamamen yıkıldı ve yakıldı. Bu korkunç felaketin tanıkları, yanmış giysilerin deri parçalarıyla birlikte yere düştüğü insan meşalelerini ve sokaklarda çığlıklar atarak koşan korkunç yanıklarla kaplı perişan haldeki insan kalabalığını hatırladılar. Havada boğucu bir yanık insan eti kokusu vardı. İnsanlar her yerde ölü ve ölmek üzere yatıyordu. Kör ve sağır olan ve her yöne bakan, etrafta hüküm süren kaos içinde hiçbir şey seçemeyen birçok kişi vardı.
Merkez üssünden 800 m'ye kadar bir mesafede bulunan talihsizler, kelimenin tam anlamıyla bir saniyede yandı - içleri buharlaştı ve vücutları tüten kömür yığınlarına dönüştü. Merkez üssünden 1 km uzaklıkta bulunanlar, son derece şiddetli bir biçimde radyasyon hastalığına yakalandılar. Birkaç saat içinde şiddetli bir şekilde kusmaya başladılar, ateş 39-40 dereceye çıktı, nefes darlığı ve kanama ortaya çıktı. Daha sonra ciltte iyileşmeyen ülserler belirdi, kanın bileşimi önemli ölçüde değişti ve saçlar döküldü. Korkunç acıların ardından, genellikle ikinci veya üçüncü günde ölüm meydana geldi.
Toplamda yaklaşık 240 bin kişi patlama ve radyasyon hastalığından öldü. Yaklaşık 160 bin kişi daha hafif bir biçimde radyasyon hastalığı aldı - acı verici ölümleri birkaç ay veya yıl ertelendi. Felaket haberi tüm ülkeye yayıldığında, tüm Japonya korkudan felç oldu. Binbaşı Sweeney'nin Box Car uçağının 9 Ağustos'ta Nagasaki'ye ikinci bir bomba atmasından sonra daha da arttı. Burada birkaç yüz bin kişi de öldü ve yaralandı. Yeni silahlara karşı koyamayan Japon hükümeti teslim oldu - atom bombası İkinci Dünya Savaşı'na son verdi.
Savaş bitti. Sadece altı yıl sürdü, ancak dünyayı ve insanları neredeyse tanınmayacak kadar değiştirmeyi başardı.
1939 öncesi insan uygarlığı ile 1945 sonrası insan uygarlığı birbirinden çarpıcı biçimde farklıdır. Bunun birçok nedeni var ama en önemlilerinden biri nükleer silahların ortaya çıkması. Abartmadan, Hiroşima'nın gölgesinin 20. yüzyılın ikinci yarısının tamamında olduğu söylenebilir. Hem bu felaketin çağdaşları hem de on yıllar sonra doğan milyonlarca insan için derin bir ahlaki yanık haline geldi. Modern adam artık dünyayı 6 Ağustos 1945'ten önceki gibi düşünemez - bu dünyanın birkaç dakika içinde hiçliğe dönüşebileceğini çok net anlıyor.
Modern bir insan, büyükbabalarının ve büyük büyükbabalarının izlediği gibi savaşa bakamaz - bu savaşın son olacağını ve içinde ne kazanan ne de kaybeden olmayacağını kesin olarak bilir. Nükleer silahlar kamusal yaşamın her alanına damgasını vurdu ve modern uygarlık altmış ya da seksen yıl önceki yasalara göre yaşayamaz. Kimse bunu atom bombasının yaratıcılarından daha iyi anlayamadı.
"Gezegenimizin insanları Robert Oppenheimer'ın yazdığı, birleşmeli. Son savaşın ektiği dehşet ve yıkım bize bu düşünceyi dikte ettiriyor. Atom bombalarının patlaması bunu tüm acımasızlığıyla kanıtladı. Diğer zamanlarda başka insanlar da benzer sözler söylediler - yalnızca diğer silahlar ve diğer savaşlar hakkında. Başaramadılar. Ama bugün kim bu sözlerin faydasız olduğunu söylüyorsa, tarihin iniş çıkışlarına aldanmıştır. Buna ikna olamayız. Emeğimizin sonuçları, insanlığa birleşik bir dünya yaratmaktan başka seçenek bırakmıyor. Hukuka ve hümanizme dayalı bir dünya."
II. Dünya Savaşı'nın sona ermesinden sonra, Hitler karşıtı koalisyonun ülkeleri, daha güçlü bir nükleer bomba geliştirmede hızla birbirlerinin önüne geçmeye çalıştı.
Amerikalılar tarafından Japonya'daki gerçek nesneler üzerinde yapılan ilk test, SSCB ile ABD arasındaki durumu sınıra kadar ısıttı. Japon şehirlerinde gürleyen ve içlerindeki tüm yaşamı fiilen yok eden güçlü patlamalar, Stalin'i dünya sahnesindeki birçok iddiasından vazgeçmeye zorladı. Sovyet fizikçilerinin çoğu acilen nükleer silahların geliştirilmesine "atıldı".
Nükleer silahlar ne zaman ve nasıl ortaya çıktı?
1896 atom bombasının doğum yılı olarak kabul edilebilir. O zaman Fransız kimyager A. Becquerel uranyumun radyoaktif olduğunu keşfetti. Uranyumun zincirleme reaksiyonu, korkunç bir patlamanın temelini oluşturan güçlü bir enerji oluşturur. Becquerel'in keşfinin tüm dünyadaki en korkunç silah olan nükleer silahların yaratılmasına yol açacağını hayal etmesi pek olası değil.
19. yüzyılın sonu - 20. yüzyılın başı, nükleer silahların icadı tarihinde bir dönüm noktasıydı. Bu zaman diliminde dünyanın çeşitli ülkelerinden bilim adamları aşağıdaki yasaları, ışınları ve elementleri keşfedebildiler:
- Alfa, gama ve beta ışınları;
- Birçok izotop keşfedildi kimyasal elementler radyoaktif özelliklere sahip;
- Test örneğindeki radyoaktif atomların sayısına bağlı olarak, radyoaktif bozunma yoğunluğunun zamanını ve nicel bağımlılığını belirleyen radyoaktif bozunma yasası keşfedildi;
- Nükleer izometri doğdu.
1930'larda ilk kez bölünebildiler atom çekirdeği nötron soğurma ile uranyum. Aynı zamanda pozitronlar ve nöronlar keşfedildi. Bütün bunlar, atom enerjisi kullanan silahların geliştirilmesine güçlü bir ivme kazandırdı. 1939'da dünyanın ilk atom bombası tasarımının patenti alındı. Bu, Fransız fizikçi Frederic Joliot-Curie tarafından yapıldı.
Bu alanda daha fazla araştırma ve geliştirme sonucunda bir nükleer bomba doğdu. Modern atom bombalarının gücü ve imha menzili o kadar büyüktür ki, nükleer potansiyele sahip bir ülkenin pratikte güçlü bir orduya ihtiyacı yoktur, çünkü bir atom bombası bütün bir devleti yok edebilir.
atom bombası nasıl çalışır
Bir atom bombası, başlıcaları:
- Atom Bombası Birliği;
- Patlama sürecini kontrol eden otomasyon sistemi;
- Nükleer şarj veya savaş başlığı.
Otomasyon sistemi, bir nükleer yük ile birlikte bir atom bombasının gövdesinde bulunur. Gövde tasarımı, savaş başlığını çeşitli etkilerden korumak için yeterince güvenilir olmalıdır. dış etkenler ve etkiler. Örneğin, etrafındaki her şeyi yok edebilecek, büyük bir gücün planlanmamış bir patlamasına yol açabilecek çeşitli mekanik, termal veya benzeri etkiler.
Otomasyon görevi, doğru zamanda patlama üzerinde tam kontrol içerir, dolayısıyla sistem aşağıdaki unsurlardan oluşur:
- Acil durum patlamasından sorumlu cihaz;
- Otomasyon sisteminin güç kaynağı;
- Zayıflatıcı sensör sistemi;
- kurma cihazı;
- Güvenlik aygıtı.
İlk testler yapıldığında, etkilenen bölgeyi terk etmeyi başaran uçaklar tarafından nükleer bombalar atıldı. Modern atom bombaları o kadar güçlüdür ki, yalnızca seyir, balistik ve hatta uçaksavar füzeleri kullanılarak teslim edilebilirler.
Atom bombaları çeşitli patlatma sistemleri kullanır. Bunların en basiti, bir mermi bir hedefe çarptığında tetiklenen geleneksel bir cihazdır.
Nükleer bombaların ve füzelerin temel özelliklerinden biri, üç tür kalibreye ayrılmalarıdır:
- Küçük, bu kalibredeki atom bombalarının gücü birkaç bin ton TNT'ye eşdeğerdir;
- Orta (patlama gücü - birkaç on binlerce ton TNT);
- Şarj gücü milyonlarca ton TNT olarak ölçülen büyük.
Atom silahları için bir patlamanın gücünü ölçmek için bir ölçek olmadığından, çoğu zaman tüm nükleer bombaların gücünün tam olarak TNT eşdeğerinde ölçülmesi ilginçtir.
Nükleer bombaların çalışması için algoritmalar
Herhangi bir atom bombası kullanım prensibine göre çalışır. nükleer enerji bir nükleer reaksiyon sırasında serbest bırakılır. Bu prosedür, ya ağır çekirdeklerin bölünmesine ya da akciğerlerin sentezine dayanır. Bu reaksiyon büyük miktarda enerji açığa çıkardığından ve en kısa süre, bir nükleer bombanın imha yarıçapı çok etkileyici. Bu özelliğinden dolayı nükleer silahlar kitle imha silahları sınıfına girer.
Atom bombasının patlamasıyla başlayan süreçte iki ana nokta vardır:
- Bu, nükleer reaksiyonun gerçekleştiği patlamanın yakın merkezidir;
- Patlamanın merkez üssü bombanın patladığı yerde bulunuyor.
Atom bombasının patlaması sırasında açığa çıkan nükleer enerji o kadar güçlüdür ki, yeryüzünde sismik sarsıntılar başlar. Aynı zamanda, bu şoklar yalnızca birkaç yüz metrelik bir mesafede doğrudan yıkım getirir (ancak, bombanın patlamasının gücü göz önüne alındığında, bu şoklar artık hiçbir şeyi etkilemez).
Bir nükleer patlamada hasar faktörleri
Bir nükleer bombanın patlaması sadece korkunç bir ani yıkım getirmez. Bu patlamanın sonuçları sadece etkilenen bölgeye düşen insanlar tarafından değil, aynı zamanda atom patlamasından sonra dünyaya gelen çocukları tarafından da hissedilecektir. Atom silahlarıyla imha türleri aşağıdaki gruplara ayrılır:
- Doğrudan patlama sırasında oluşan ışık radyasyonu;
- Patlamadan hemen sonra bombanın yaydığı şok dalgası;
- Elektromanyetik dürtü;
- nüfuz eden radyasyon;
- Onlarca yıl sürebilen radyoaktif bir kirlenme.
İlk bakışta bir ışık parlaması en az tehdit oluştursa da, aslında çok büyük miktarda termal ve ışık enerjisinin açığa çıkması sonucu oluşur. Gücü ve gücü güneş ışınlarının gücünü çok aşar, bu nedenle ışık ve ısının yenilgisi birkaç kilometre mesafede ölümcül olabilir.
Patlama sırasında açığa çıkan radyasyon da çok tehlikelidir. Uzun sürmese de nüfuz etme kabiliyeti inanılmaz derecede yüksek olduğu için etraftaki her şeye bulaştırmayı başarır.
Bir atom patlamasındaki şok dalgası, geleneksel patlamalardaki aynı dalga gibi davranır, yalnızca gücü ve yok etme yarıçapı çok daha büyüktür. Birkaç saniye içinde sadece insanlara değil, ekipmanlara, binalara ve çevredeki doğaya da onarılamaz zararlar verir.
Penetran radyasyon, radyasyon hastalığının gelişmesine neden olur ve elektromanyetik bir darbe yalnızca ekipman için tehlikelidir. Tüm bu faktörlerin birleşimi ve patlamanın gücü, atom bombasını dünyadaki en tehlikeli silah haline getiriyor.
Dünyanın ilk nükleer silah testi
Nükleer silah geliştiren ve test eden ilk ülke Amerika Birleşik Devletleri oldu. Gelecek vaat eden yeni silahların geliştirilmesi için büyük nakit sübvansiyonları tahsis eden ABD hükümetiydi. 1941'in sonunda, atom geliştirme alanında önde gelen birçok bilim adamı, 1945'te teste uygun bir atom bombası prototipi sunabilen Amerika Birleşik Devletleri'ne davet edildi.
Patlayıcı bir cihazla donatılmış bir atom bombasının dünyanın ilk testi New Mexico eyaletindeki çölde gerçekleştirildi. 16 Temmuz 1945'te "Gadget" adlı bir bomba patlatıldı. Ordu, gerçek savaş koşullarında bir nükleer bombayı test etmeyi talep etmesine rağmen, test sonucu olumluydu.
Nazi koalisyonunun zaferine sadece bir adım kaldığını ve böyle bir fırsat kalmayabileceğini gören Pentagon, son müttefike nükleer saldırı başlatmaya karar verdi. Nazi Almanyası- Japonya. Ek olarak, bir nükleer bomba kullanımının aynı anda birkaç sorunu çözmesi gerekiyordu:
- ABD birlikleri Japon İmparatorluk topraklarına ayak basarsa kaçınılmaz olarak meydana gelecek olan gereksiz kan dökülmesini önlemek için;
- Ödün vermeyen Japonları tek darbede dize getirmek, onları ABD'nin lehine olan koşulları kabul etmeye zorlamak;
- SSCB'ye (gelecekte olası bir rakip olarak) ABD Ordusunun herhangi bir şehri yeryüzünden silip süpürebilecek benzersiz bir silahı olduğunu gösterin;
- Ve tabii ki, gerçek savaş koşullarında nükleer silahların neler yapabileceğini pratikte görmek için.
6 Ağustos 1945'te dünyanın ilk atom bombası, askeri operasyonlarda kullanılan Japonya'nın Hiroşima kentine atıldı. Bu bombaya ağırlığı 4 ton olduğu için "Bebek" adı verildi. Bomba düşüşü dikkatlice planlandı ve tam olarak planlandığı yere isabet etti. Patlamada yıkılmayan evler yandı, evlere düşen sobalar yangına neden oldu ve tüm şehir alevler içinde kaldı.
Parlak bir flaşın ardından, 4 kilometrelik bir yarıçap içindeki tüm yaşamı yakan bir sıcak hava dalgası izledi ve onu takip eden şok dalgası binaların çoğunu yok etti.
800 metrelik bir yarıçap içinde sıcak çarpmasına maruz kalanlar diri diri yakıldı. Patlama dalgası birçok kişinin yanmış derisini parçaladı. Birkaç dakika sonra, buhar ve külden oluşan garip bir siyah yağmur yağdı. Kara yağmurun altına düşenlerin ciltlerinde tedavi edilemez yanıklar oluştu.
Hayatta kalacak kadar şanslı olan birkaç kişi, o zamanlar sadece çalışılmamış, aynı zamanda tamamen bilinmeyen radyasyon hastalığına yakalandı. İnsanlar ateş, kusma, mide bulantısı ve halsizlik nöbetleri geliştirmeye başladı.
9 Ağustos 1945'te "Şişman Adam" adlı ikinci Amerikan bombası Nagasaki şehrine atıldı. Bu bomba, ilkiyle hemen hemen aynı güce sahipti ve patlamasının sonuçları, insanlar yarı yarıya ölmesine rağmen, aynı derecede yıkıcıydı.
Japon şehirlerine atılan iki atom bombası, dünyada atom silahı kullanımının ilk ve tek vakası oldu. Bombalamadan sonraki ilk günlerde 300.000'den fazla insan öldü. Radyasyon hastalığından yaklaşık 150 bin kişi daha öldü.
Japon şehirlerinin nükleer bombalanmasından sonra Stalin gerçek bir şok yaşadı. Sovyet Rusya'da nükleer silah geliştirme meselesinin tüm ülke için bir güvenlik meselesi olduğu ona açık hale geldi. Zaten 20 Ağustos 1945'te, I. Stalin tarafından acilen oluşturulan özel bir atom enerjisi komitesi çalışmaya başladı.
Nükleer fizik üzerine araştırmalar Çarlık Rusyası'nda bir grup meraklı tarafından yürütüldüyse de, Sovyet döneminde gereken ilgiyi görmedi. 1938'de bu alandaki tüm araştırmalar tamamen durduruldu ve birçok nükleer bilim adamı halk düşmanı olarak bastırıldı. Sonrasında nükleer patlamalar Japonyada Sovyet otoritesiülkedeki nükleer endüstriyi keskin bir şekilde restore etmeye başladı.
Nükleer silahların geliştirilmesinin Nazi Almanyası'nda gerçekleştirildiğine dair kanıtlar var ve "ham" Amerikan atom bombasını sonlandıran Alman bilim adamlarıydı, bu nedenle ABD hükümeti tüm nükleer uzmanları ve nükleer silahların geliştirilmesiyle ilgili tüm belgeleri kaldırdı. Almanya.
Savaş sırasında tüm yabancı istihbarat servislerini atlayabilen Sovyet istihbarat okulu, 1943'te nükleer silahların geliştirilmesiyle ilgili gizli belgeleri SSCB'ye devretti. Aynı zamanda, Sovyet ajanları tüm büyük Amerikan nükleer araştırma merkezlerine sokuldu.
Tüm bu önlemlerin bir sonucu olarak, daha 1946'da, iki Sovyet yapımı nükleer bombanın üretimi için görev tanımı hazırdı:
- RDS-1 (plütonyum yükü ile);
- RDS-2 (iki kısım uranyum yükü ile).
"RDS" kısaltması, neredeyse tamamen gerçeğe karşılık gelen "Rusya kendisi yapar" olarak deşifre edildi.
SSCB'nin nükleer silahlarını serbest bırakmaya hazır olduğu haberi, ABD hükümetini sert önlemler almaya zorladı. 1949'da, SSCB'nin en büyük 70 şehrine atom bombası atılmasının planlandığı Troyan planı geliştirildi. Sadece bir misilleme grevi korkusu bu planın gerçekleşmesini engelledi.
Sovyet istihbarat görevlilerinden gelen bu ürkütücü bilgi, bilim insanlarını acil durum modunda çalışmaya zorladı. Zaten Ağustos 1949'da, SSCB'de üretilen ilk atom bombası test edildi. ABD bu testleri öğrendiğinde Truva planı süresiz olarak ertelendi. Tarihte Soğuk Savaş olarak bilinen iki süper gücün karşı karşıya geldiği dönem başladı.
Çar Bombası olarak bilinen dünyanın en güçlü nükleer bombası tam da Soğuk Savaş dönemine aittir. Sovyet bilim adamları, insanlık tarihindeki en güçlü bombayı yarattılar. 100 kiloton kapasiteli bir bomba oluşturulması planlanmasına rağmen kapasitesi 60 megaton idi. Bu bomba Ekim 1961'de test edildi. Patlama sırasında ateş topunun çapı 10 kilometreydi ve patlama dalgası etrafa saçıldı. Topraküç kere. Dünyanın çoğu ülkesini sadece dünya atmosferinde değil, uzayda bile nükleer testleri sona erdirmek için bir anlaşma imzalamaya zorlayan bu testti.
Öte yandan, atom silahları saldırgan ülkeleri korkutmak için mükemmel bir araç olsa da, çatışmanın tüm tarafları bir atom patlamasıyla yok edilebileceğinden, herhangi bir askeri çatışmayı tomurcuk halinde söndürme yeteneğine sahiptirler.
Bir atom bombası, nükleer (atomik) enerjinin çok hızlı bir şekilde salınmasının bir sonucu olarak büyük bir güç patlaması üreten bir mermidir.
atom bombası nasıl çalışır
Nükleer yük, kritik bir boyuta kadar birkaç parçaya bölünmüştür, böylece her birinde, bölünebilir bir maddenin atomlarının kendi kendine gelişen kontrolsüz bir fizyon zincirleme reaksiyonu başlayamaz. Böyle bir reaksiyon, yalnızca yükün tüm parçaları hızlı bir şekilde tek bir bütün halinde birleştirildiğinde meydana gelir. Reaksiyonun tamlığı ve nihayetinde patlamanın gücü, büyük ölçüde her bir parçanın yaklaşma hızına bağlıdır. Yükün yüksek hızlı kısımlarını iletmek için, geleneksel patlayıcıların patlamasını kullanabilirsiniz. Nükleer yükün parçaları merkezden belirli bir mesafede radyal yönlerde düzenlenirse ve TNT yükleri dışarıya yerleştirilirse, o zaman nükleer yükün merkezine yönelik geleneksel yüklerin patlaması mümkündür. Nükleer yükün tüm parçaları, yalnızca büyük bir hızla tek bir bütün halinde birleşmekle kalmayacak, aynı zamanda patlama ürünlerinin muazzam basıncıyla bir süre için her taraftan sıkıştırılacak ve bir an önce ayrılamayacak. nükleer zincirleme reaksiyon şarjda başlar. Bunun bir sonucu olarak, böyle bir sıkıştırma olmaksızın çok daha büyük bir bölünme meydana gelecek ve sonuç olarak patlamanın gücü artacaktır. Aynı miktarda bölünebilir malzeme ile patlamanın gücünün artması, bir nötron reflektörü ile de kolaylaştırılır (en etkili reflektörler berilyumdur.< Be >, grafit, ağır su< H3O >). Bir zincirleme reaksiyonu başlatacak olan ilk fisyon için en az bir nötrona ihtiyaç vardır. Kendiliğinden (kendiliğinden) nükleer fisyon sırasında ortaya çıkan nötronların etkisi altında bir zincirleme reaksiyonun zamanında başlayacağına güvenmek imkansızdır, çünkü nispeten nadiren oluşur: U-235 için - 1 g başına saatte 1 parçalanma. maddeler. Ayrıca atmosferde serbest biçimde bulunan çok az nötron vardır: S = 1 cm/sq. saniyede yaklaşık 6 nötron uçar. Bu nedenle, bir nükleer şarjda yapay bir nötron kaynağı kullanılır - bir tür nükleer fünye kapağı. Aynı zamanda birçok fisyonun aynı anda başlamasını sağlar, bu nedenle reaksiyon bir nükleer patlama şeklinde ilerler.
Patlama seçenekleri (Top ve patlayıcı düzenleri)
Bölünebilir bir yükü patlatmak için iki ana plan vardır: aksi takdirde balistik olarak adlandırılan top ve patlayıcı.
Birinci nesil nükleer silahların bazı modellerinde "top şeması" kullanıldı. Top şemasının özü, bir barut yükü ile kritik altı kütlenin ("mermi") bir bölünebilir malzeme bloğunu diğerine - hareketsiz ("hedef") ateşlemektir. Bloklar, bağlandıklarında toplam kütleleri kritik üstü olacak şekilde tasarlanmıştır.
Bu patlatma yöntemi yalnızca uranyum cephanelerinde mümkündür, çünkü plütonyum iki kat daha yüksek bir nötron arka planına sahiptir ve bu da bloklar birleştirilmeden önce bir zincirleme reaksiyonun erken gelişme olasılığını önemli ölçüde artırır. Bu, eksik bir enerji salınımına yol açar (sözde "fizz", İngilizce. Plütonyum mühimmatında bir top şeması uygulamak için, yükün bağlantı parçalarının hızını teknik olarak ulaşılamaz bir seviyeye çıkarmak gerekir. Ek olarak, uranyum plütonyumdan daha iyidir, mekanik aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdır.
patlayıcı şema Bu patlama şeması, bölünebilir malzemeyi kimyasal patlayıcıların patlamasıyla oluşturulan odaklanmış bir şok dalgasıyla sıkıştırarak süper kritik bir durum elde etmeyi içerir. Şok dalgasını odaklamak için patlayıcı denilen mercekler kullanılır ve birçok noktada aynı anda hassasiyetle patlatma gerçekleştirilir. Patlayıcıların ve patlamanın yeri için böyle bir sistemin oluşturulması bir zamanlar en zor görevlerden biriydi. Yakınsak bir şok dalgasının oluşumu, "hızlı" ve "yavaş" patlayıcılardan - TATV (Triaminotrinitrobenzen) ve baratol (trinitrotoluen ile baryum nitrat karışımı) ve bazı katkı maddelerinden patlayıcı lenslerin kullanılmasıyla sağlandı.