презентация-pdf

ЭПИЗОДЫ ИСТОРИИ
АТОМНЫХ ПРОЕКТОВ
XX ВЕКА
Инжечик Лев Владиславович
МФТИ, кафедра общей физики
[email protected]
Milestones of history of isotopes
1896 — A.A. Becquerel (1852 – 1908. Nobel price of 1903). Discovery of
radioactivity, start of nuclear physics — base for the isotope physics.
1910 — F. Soddy (1877 – 1956. Nobel price of 1921. Foreign Correspondent
Member of RAS from 1924). Term “ISOTOPE” . Investigation of the
isotopes properties and origin.
1911 — J.J. Thomson (1856 – 1940. Nobel price of 1906. Foreign
Correspondent Member of RAS from 1913. Foreign Advisory Member of RAS
from 1925). The first direct observation of the isotopes in experiments with
the “cathode rays”.
1919 — F.W. Aston (1877 – 1945. Nobel price of 1922. Foreign Correspondent
Member of RAS from 1924). Research for isotope phenomenon. The first
mass-spectrometer. Curve of the nuclear “packing factors”.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
2
Деление тяжелых ядер
История открытия:
1934 г. Э. Ферми изучал искусственную радиоактивность урана после облучения его нейтронами
и
обнаружил
продукты
с
несколькими
периодами
полураспада,
которые
идентифицировать не удалось.
1938 г.
О. Ган и Ф. Штрассман экспериментально определили, что в результате облучения
урана нейтронами образуется 56Ba — элемент из середины периодической таблицы,
который значительно легче урана.
1940 г.
Г. Флеров и К. Петржак наблюдали спонтанное деление ядер урана на осколки средних
масс. Для уменьшения фона от вынужденного деления под воздействием нейтронов,
порождаемых космическим излучением, эксперименты проводились под землей на
глубине около 100 м (метро Динамо). По-видимому, это были первые подземные
низкофоновые измерения, которые в наше время являются одним из направлений
экспериментальной физики ядра и элементарных частиц.
A1 + A2 + k
A1
A2
Z1 + Z 2
Z1 1
Z2 2
где Y1,2 — ядра средних масс – осколки деления; k — число вторичных нейтронов деления; Q —
мгновенно выделяемая энергия.
X → Y + Y +kn+Q ,
Спонтанное деление тяжелых ядер:
спонтанное
A
A +1
деление
Вынужденное деление тяжелых ядер:
Z
Z
где A+1X, — ядро, поглотившее нейтрон и претерпевающее после этого спонтанное деление;
после поглощения нейтрона оно может оказаться в возбужденном состоянии.
0
n + X →
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
X   → ... ,
3
Вынужденное деление
A0
Z0
X+ n →
A 0 +1
Z0 X
f

→
A1
Z1 Y1
+
A 2 = A 0 − A1 − k
Z 2 = Z 0 − Z1 Y 2
+ k ⋅ n + Q 0 (+ γ)
Было открыто Отто Ганом, Фрицем Штрассманом и Лизой Мейтнер в 1938 г. Правильную
интерпретацию процесса в том же году дали Мейтнер и Отто Фриш.
Фриц Штрассман и Отто Ган
22.09.2010
Отто Ган и Лиза Мейтнер
Межпредметный семинар МФТИ
Отто Фриш
4
Энергия деления тяжелых ядер
A0
Z0
f
X →
A1 , 2
Z 1 , 2 1, 2
Y
Ai
Zj
β
→
A1
Z1 1
Y +
A 2 = A0 − A1 − k
Z 2 = Z 0 − Z1
A1 , 2
Z 1 , 2 +1 3 , 4
n
→
Ym 
Y
Y2 + k ⋅ n + Q 0 ( + γ )
,n
+ e − + ν e + Q1, 2 ( + γ ) (  β→
...)
Спонтанное деление
Г.Флеров, К. Петржак,
1940 г.
,n
Y + n + Q m ( + γ ) (  β→
...) .
Ai − 1
Zj m
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ДЕЛЕНИЯ ЯДРА 235U
Кинетическая энергия осколков деления
172,7 МэВ
Энергия мгновенных нейтронов деления
4,8 МэВ
Энергия мгновенного γ-излучения
6,9 МэВ
Энергия β-излучения продуктов деления
6,4 МэВ
Энергия антинейтрино, вылетающих
8,6 МэВ
при β-распаде продуктов деления*
Энергия γ-излучения продуктов деления
Кинетическая энергия запаздывающих
нейтронов
6,2 МэВ
≈ 0,01 МэВ
Полная энергия деления
205,2 МэВ
* Нейтрино уносят всю свою энергию вовне
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
5
Схема
цепной реакции
деления ядер 235U
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
6
Nuclear explosive for A-bomb
Isotope technologies developed in the frame of the Atomic Projects
235U Principal possibility for creation of A-bomb on the base of 235 –th isotope of uranium was showed:
in April of 1939 by physicists of Grate Brittan, Germany, and France;
in April of 1939 in the USSR;
in Autumn of 1939 in the USA.
In 1940 R. Peierls 1 and O. Frisch 2 in the GB and independently Ya. Zel’dovich 3 and
Yu. Khariton 4 in the USSR had estimated the “critical mass” of 235U needed for A-bomb. They calculated
that the explosive chain reaction of the neutron induced fission is possible for monolithic piece of 235U
of mass of the order of 1 kg.
Isotopic content of native uranium is following:
234
U — 0,0055%; T1/2 = 2.45 × 10 5 y
235
U — 0,7200%; T1/2 = 7.038×10 8 y
238
U — 99,2745%; T1/2 = 4.468×10 9 y
239Pu (T = 24.119×10 3 y)
1/2
rector by reaction of
238U
239Pu
for nuclear explosive can be produced by means of uranium nuclear
+ n → 239U — β → 239Np — β → 239Pu.
________________________________
1)
Sir Rudolf Ernst Peierls (June 5, 1907, Berlin – September 19, 1995 Oxford) was a German-born British physicist.
Otto Robert Frisch (October 1, 1904 – September 22, 1979) Australian-Brotish physicist.
3) Yakov Borisovich Zel’dovich (March 08, 1914, Minsk – December 02, 1987 Moscow), Russian physicist, academician
of RAS.
4 ) Yuly Borisovich Khariton (February 14/27, 1904 – December 19, 1996), Russian physicist, academician of RAS.
2)
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
7
1944 г. Игорь Васильевич Курчатов пишет письмо Л.П. Берия, в частности, о
необходимости производства в СССР обогащенного урана-235.
Игорь Васильевич Курчатов
(12.01.1903, Уфимская обл. – 07.02.1960, Москва),
академик АН СССР, научный руководитель
Советского атомного проекта
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
Лаврентий Павлович Берия
(29.03.1889, Мерхеули –
12.12.1953, Москва)
Зам. председателя
Правительства СССР,
Министр внутренних дел
(б. НКВД),
Административный руководитель
Советского атомного проекта
8
Письмо И
.В. Курчатова Л
.П. Берии от 29 сентября 1944 гг..
И.В.
Л.П.
Тема 1-2
Спецкурс "Введение в физику и технику изотопов"
9
Кикоин Исаак Константинович (Кушелевич)
Родился 28.03.1908, Жагоры. Умер 28.12.1984, Москва
Член-корреспондент АН СССР RAS с 29.09.1943,
Отделение физ.-мат. наук
Академик АН СССР с 23.10.1953
Директор «Отдела приборов теплового контроля»
«Лаборатории №2», основанной 15.01.1944
Ныне — Институт молекулярной физики в структуре
Российского научного центра «Курчатовский институт»
По поручению Курчатова Кикоин осуществлял научное и
административное руководство разработки газо-кинетической
технологии обогащения урана-235, нужного урановой
атомной бомбы.
На первом этапе газодиффузионный метод был создан
и проверен в лабораторном масштабе под его
непосредственном руководством.
Затем он был назначен научным директором проекта
создания промышленности по обогащению урана.
Позже он был научным руководителем программы
индустриального освоения центробежной технологии
разделения изотопов.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
10
Физические принципы газодиффузионного разделения изотопов
Input of isotope
mixture
Пористая
перегородка
Тепловая скорость молекул с массой M
при температуре T в Кнудсеновском режиме
пропорциональна
235UF
6
238UF
6
T M
Рабочий газ — гексафторид урана UF6
Output of fractions
heavy
light
Тройная точка — 64,05° С
Давление паров
mm Hg at 20° С
mm Hg at 60° С
Преимущество — Фтор имеет единственный
стабильный изотоп 19 F
— 80
800
Теоретический предел коэффициента разделения
единичного сепаратора:
α =
M(
238
U F6 ) M (
235
U F6 ) ≈ 1 , 0 0 4 2 8 9
Недостатки диффузной технологии — высокая энергоемкость и низкий коэффициент
разделения единичного прибора. Чтобы обогатить 235U от 0.7% до 80% (минимальное условие
для возможности А-взрыва) требуется много последовательных сепараторов. Эффективные
каскады должны состоять из сепараторов различных стандартных размеров (для разных
потоков UF6 на разных фазах процесса разделения), оборудованных соответствующими
компрессорами.
____________________________________
1951. Theory of the diffusion selecting machine and of cascade of separators — S. Sobolev, Ya. Smorodinsky
1950-52. Theory of process of selection of gaseous mixtures inside porous mediums — Yu. Kagan
Тема 1-2
Спецкурс "Введение в физику и технику изотопов"
11
Диффузионные сепараторы, объединенные в каскады (до 1600 ступеней)
Для прокачки UF6 был создан сверхзвуковые* компрессоры
с произаодительностью от 8 g/s до 25 kg/s и до 60 m3/s (осевого типа)
________________________
* Sound velocity of UF6 is ≈ 85 m/s
Сборка трубчатых
фильтров (УЭХК)
Первые диффузионные каскады
УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ
Тема 1-2
Толщина
Радиус пор
Давление
Плошадь
Ресурс без
регенерации
Спецкурс "Введение в физику и технику изотопов"
– 0,01 mm
– 0,01 µ
– up to 300 mm Hg
– 400 m2
– 10 y
12
Группа газодиффузионных сепараторов
Тема 1-2
Спецкурс "Введение в физику и технику изотопов"
13
Уральский электрохимический комбинат
Развитие центробежной технологии селекции изотопов
1895
Немецкий физхимик G. Bredig, (1868 – 1944, иностр. чл.-корр. РАН с 1929)
изучает возможность селекции газов с различной молекулярной массой с
помощью центрифуги.
1919
Liderman и Aston предлагают использовать эту идею для разделения
изотопов В30-х в США prof. Bims с сотрудниками выполняют успешные
эксперименты с газовой центрифугой.
1940
Урановый комитет СССР поддерживает проект Lange (Харьков,
Украина) создания горизонтальной центрифуги для разделения
изотопов урана.
1941
Немецкие ученые Martin и Kun теоретически показывают хорошие
перспективы противоточной центрифуги.
1951
Формула Kohen для центрифуги.
1946-54
Zippe, Steenbeck, Синев, Арцимович (научн. рук.), Каменев создают в
СССР (Сухуми – Ленинград) вертикальную центрифугу с коротким
ротором (подкритического типа).
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
14
Развитие центробежной технологии селекции изотопов
Zippe, Steenbeck, и Shiffel после отъезда из СССР запатентовали (No
10715997 of 11.11.1957, USA, GB, FRG, Netherlands, ... ) конструкцию a
газовой центрифуги, которая весьма близка к той, которая была разработана
с их (но не только их) участием в России. СССР не стал оспаривать
приоритет из соображений секретности.
From 1953 СССР развивает промышленные каскады центрифуг для обогащения 235U
(И. Кикоин — научный рук.). Позднее каскады подкритических центрифуг
заменяют диффузионные машины на обогатительных заводах.
1962-64 В СССР начинают работать первый центробежный завод для обогащения
235U.
1970
Основан международный консорциум “URENCO” (Uranium Enrichment
Company) — GB, Netherlands, and FRG. Первые каскады оборудуются
короткими центрифугами типа тех, которые запатентованы Zippe и его
коллегами.
Now
“URENCO” начинает использовать длинные сверхкритические центрифуги.
Россия до сих пор использует короткие подкритические, которые
значительно усовершенствованы и стали весьма эффективны экономически
и очень надежны — их ресурс превышеает 20 лет!
1958
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
15
Уральский электрохимический комбинат
Центрифуги
Панорама
22.09.2010
модуля для центробежного
производства
Межпредметный
семинар МФТИ стабильных изотопов 16
Центробежные каскады URENCO
н
Японские центрифуги
22.09.2010
Центрифуги США
Межпредметный семинар МФТИ
17
Физический принцип электромагнитного
(масс-спектрометрического) разделения изотопов
Арцимович
Арцимович
Лев
Лев
Андреевич
Андреевич
Magnetic field
R235
Source
of ions
R238
235U 238U
Радиус R траектории иона с массой M и
энергией E в магнитном поле H равен:
R=
c
H
2 ME
e
Родился
Родился 25.02.1909,
25.02.1909,
Москва
Москва
Умер
Умер 01.03.1973,
01.03.1973,
Москва
Москва
Чл.
Чл. корр.
корр. АН
АН СССР
СССР
сс 04.12.1946
04.12.1946
Отделение
Отделение
физ.-мат.наук
физ.-мат.наук
Академик
Академик АН
АН СССР
СССР
сс 23.10.1953
23.10.1953
Научный
Научный руководитель
руководитель программы
программы развития
развития
электромагнитного
электромагнитного метода
метода разделения
разделения изотопов
изотопов
Ионный ток ограничен эффектом
дефокусировки, возникающим вследствие объемного заряда
пучка. Он может достигать лишь нескольких десятков мА.
Производительность по 235U при разделения природной смеси изотопов
урана одним сепаратором — десятки мг в день
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
18
Первая реализация управляемой цепной реакции деления урана
Декабрь 1942 г. — реактор Э. Ферми, Чикаго, США 45 т урана + 450 т графита
(замедлитель нейтронов). 200 Вт, k = 1.0006.
Позже перемонтирован в Аргонской национальной лаборатории (Чикаго) с защитой и
вентиляцией. Мощность — до 100 кВт.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
19
Сборка первого вертикального Межпредметный
реактора семинар
И.В. Курчатова
МФТИ
22.09.2010
Замедлитель — графит, охлаждение — естественное
20
Первый советский (и европейский) ядерный реактор
с управляемой ядерной реакцией деления of 235U
Цель — производство 239Pu путем облучения нейтронами of 238U:
238
β
β
U + n → 239 U 
→ 239 Np 
→ 239 Pu
Потоки нейтронов, достаточные для
производства 239Pu в килограммовых количествах
может обеспечить только ядерный реактор
Курчатовский институт
Наземная часть здания реатора
“Ф1” (F1)
Графитовая кладка реактора “Ф1” (F1)
Diameter of active zone
Mass of uranium
Mass of graphite
— 6m
— 50 тon
— 500 тon
10 кВт (пик — 4 МВт)
25.12.46
Курчатов включил
реактор “Ф1”
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
Здание
Здание реактора
реактора Ф-1
Ф-1
21
Ядерный реактор в природе
В Окло (урановый рудник, Габон, западная Африка) 1900 миллионов лет назад работал
природный ядерный реактор. Было выделено шесть "реакторных" зон, в каждой из которых
обнаружены признаки протекания реакции деления. Остатки распадов актиноидов
указывают на то, что реактор работал в режиме медленного кипения на протяжении 600
тысяч лет.
В мае - июне 1972 года было обнаружено, что в уране содержится 0,7171% 235U.
Нормальное значение для природного урана — 0,7202%. В некоторых пробах было
обнаружено менее 0,44%.
Нынешний изотопный состав природного урана:
234U
235U
235U
238U
—
—
0,0055 %; T1/2 = 2.45 × 10 5 лет
0,7200 %; T1/2 = 7.038×10 8 лет
— 99,2745 %; T1/2 = 4.468×10 9 лет
2 миллиарда лет тому назад концентрация 235U была заметно выше, чем сегодня.
Мощная урановая жила этого месторождения содержала глинистые линзы размерами (1020)х1 м с высоким концентрацией урана (20-40%) и перемежалась водоносными пластами
(замедлитель!). В линзах и шла цепная реакция деления 235U в результате которой уран235
частично "выгорел". Это подтверждается повышенной концентрацией в руде
редкоземельных элементов – продуктов деления. Время "работы" реактора оценено по
количеству наработанного 239Pu, также обнаруженного в руде.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
22
Ядерная взрывчатка для первой советской атомной бомбы
1-st
1-st
239Pu
235U
A-bomb
A-bomb
29.08.1949
24.09.1951
Завод “Д-4”
Завод “Д-3”
Промышленные реакторы
для наработки 239Pu
Заводы “А”, “Б”, “В”
“Челябинск-40”
06.48 - 02.49.
Отдел ««К»
К»
Nuclear reactor ““Ф-1”
Ф-1” (F-1)
(F
(F-1)
Physical start-up 26.12.1946
start
26.12.1946
start-up
Технология наработки
Диффузионные
заводы
1950. Pre-enrichment
Pre
Pre-enrichment
235
235
of U up to 75%
75%
И
.В. Курчатов
И.В.
R&D
R&Dactivity
activity—
—“Laboratory
“LaboratoryNo
No2”
2” 04.1943
04.1943
22.09.2010
позднее:
позднее:
““Комбинат
Комбинат 813”
813”
90%
Завод “418”. Масса
элетромагнита = 6000 т
up-enrichment: 06.1948 - 02.1949
Лаб. модель
Электромагнитного сепаратора
1947
Лаб. дифф. каскады
02.1947
Дифф. фильтры для
Завода “D1” (Ni, d=0.7 mm)
239
239Pu
235U
Завод ““Д-1”
Д-1”
20.08.1945
Отдел «Д»
Технология для
дифф. разделения
235U
1943
Отдел «А»
Технология для
электромагнитного
выделения 235U
И. Кикоин,
С. Соболев
Л. Арцимович
Ныне
НынеКурчатовский
Курчатовскийинститут
институт⇒
⇒
Межпредметный семинар МФТИ
23
Харитон Юлий Борисович
27.02.1904, Ст. Петербург — 18.12.1996, Арзамас-16
Техническое задание
на А-бомбу «РДС-1»,
подписанное
Ю. Харитоном
Чл.-корр. АН СССР с 04.12.1946
Академик АН СССР
с 23.10.1953 –
Научный руководитель
и директор
Федерального ядерного
центра “Арзамас-16”
Главный конструктор
ядерного оружия
Ю. Харитон возле
музейного макета 1-й
советской атомной
бомбы «РДС-1»
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
24
Башня (37.5 м), использованная для
испытания первого ядерного взрывного
устройства, Семипалатинский ядерный
испытательный полигон
Первая советская атомная бомба РДС-1
с зарядом из 239Pu.
Музей НИИЭФ, г. Саров.
Фотография первого испытания ядерного взрывного устройства СССР
29 августа 1949, 07-00. Мощность - 22 кт тротилового эквивалента
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
25
Первые ядерные испытания в СССР
[http://www.poligon.kz/poligon.shtml]
1-я A-бомба
29. 08.1949
деление 39Pu
22 kton
Preparing
of the test
Before the test
Initial phase
1-й советский яд. взрыв с участием термоядерных реакций
(реакция синтеза) «Слойка» Сахарова 400 kton 23.08.1953
Развитие взрыва
22.09.2010
Испытание 1-й термоядерной Н-бомбы 1.6 Mton 22.11.1955
Межпредметный семинар МФТИ
26
Первое атомное взрывное устройство США
Since the era of nuclear testing began,
scientists have referred to a nuclear
explosive as a nuclear device. The term
device originated during the years of
wartime secrecy and today is ordinarily
used to describe a nuclear explosive that
has not been developed into a weapon.
At 1:00 a.m. on Friday, July 13, the pre-assembled high
explosive components started for Trinity in a truck
convoyed by Army Intelligence cars in front and behind.
The two hemispheres of plutonium made the trip to
Trinity from Los Alamos on July 11, accompanied by a Lt.
Richardson and several soldiers in a convoyed sedan and
delivered to Bainbridge at the tower. A receipt for the
plutonium was requested.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
27
Первое испытание атомного взрывного устройства в США
The blast from the Trinity Test nearly
obliterated the hundred foot tower which
prior to explosion held the Gadget at its top.
Surrounding the remnants of the tower was a
depressed area with four-hundred yard radius
glazed that had a green, glass-like substance
where the sand had melted and solidified
again.
Trinity Site, where the world's first
atomic bomb was exploded in 1945, is
traditionally open to the public the first
Saturday in April and the first Saturday
in October.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
28
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
29
Цель - исследование воздействия ядерного оружия на поверхность земли,
земли, самолеты,
самолеты, суда и животных.
животных.
Бомба Mk 3A ("модель
("модель 1561"). Воздействие взрыва в гидросфере испытывали на флотилии из 71 корабля,
корабля,
превращенных в плавучие мишени.
мишени. На испытаниях в качестве наблюдателя присутствовал советский
физикядерщик
М
.
Г
.
Мещеряков.
.
физик
Мещеряков
физик-ядерщик М.Г.
Испытание:
Испытание: Able.
Able. Время:
Время: 22:00:34 ,30 Июня 1946 (GMT). Место:
Место: Лагуна атолла Бикини.
Бикини.
Тип взрыва:
взрыва: Воздушный,
Воздушный, высота 160 м
Заряд: 23 кт .
м.. Заряд:
Бомба упала на 313 м ближе и 598 м левее назначенной точки,
точки, сильно повредив и потопив пять судов.
судов
Михаил
Григорьевич
Мещеряков
(1910-1994)
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
30
Первые
атомные
бомбы
США
Little Boy dummy unit
inside a modified B-29
bomb bay, Wendover
Field, Utah,. May,1945
Litt
le
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
Boy
31
Первые
атомные
бомбы США
Fat Man shortly before its
flight to Nagasaki
Little Boy and Fat Man
The discovery of fission in early in 1939 made atomic bombs possible. When
the great Danish physicist, Niels Bohr, announced the discovery of fission to the
world, many scientists became alarmed by the prospect that Germany would use
fission to develop a Nazi atomic bomb. Albert Einstein wrote to President
Franklin Roosevelt advising the president of such a possibility. Einstein's letter
led to the creation of the Manhattan Project as well as the Los Alamos
Laboratory.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
32
Hiroshima and Nagasaki
On August 6, at 9:09 am, the Enola Gay came within site of
Hiroshima. Parsons, who kept a log of the flight, had armed the bomb
almost two hours before. At 9:15, the bomb was released. The force of
the explosion rocked the plane, even though it had maintained an altitude
of more than 30,000 feet. The following day, Parsons wrote a letter to his
father describing the scene: "The base of the cloud looked like boiling
dark colored dust and it covered the city proper," continuing, "Right under
our bomb was the southern headquarters of the Jap army. Although the
cloud was impenetrable, throughout the day, I have no doubt that the Jap
army headquarters in Hiroshima no longer exists“.
Groves had predicted it would take two bombs to force the Japanese to surrender. The first would stun the
enemy, and the second would demonstrate the United States’ ability to produce more than one atomic bomb. His
prediction proved accurate.
The second atomic mission was scheduled for August 11th, but this date was moved up two days on the
basis of weather predictions. Bockscar, commanded by Major Charles Sweeney, took off at 3:47 am on August 9
for Kokura, a military arsenal and the center of Japanese steel production. According to the bombardier’s log,
Kokura "was obscured by heavy ground haze and smoke." Bockscar made three runs over the city, but failed to
positively identify the target. Sweeny and Bomb Commander, Frederick Ashworth, changed course for the
secondary target, Nagasaki. The weather at Nagasaki was acceptable, but far from favorable. Fat Man was
dropped at 11:58, more than eight hours after the aircraft had taken off from Tinian. Fat Man destroyed less of
Nagasaki than Little Boy had of Hiroshima. However, the bomb wrecked Nagasaki’s heavy industrial complexes,
including two massive Mitsubishi factories.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
33
Рассказ* академика И.К. Кикоина о визите в Институт химии в Берлине
2 мая 1945 г., когда советские войска захватили район Берлина, где был расположен
Институт химии общества кайзера Вильгельма, занимавшийся разработкой атомного проекта
Германии, в Берлин самолетом были направлены ученые — руководители и ведущие
специалисты советского атомного проекта: Курчатов, Кикоин, Харитон, Мещеряков и другие.
Руководителя делегации А.П. Завенягина и его помощника В.А. Махнева одели в генеральскую
форму, остальные получили формы полковников и майоров. Стояла задача — найти
документацию немецкого атомного проекта.
Под охраной взвода автоматчиков их привезли в Институт. Здание было цело, но пусто. На
месте был лишь заместитель директора Людвиг Бивелога. Персонал института во главе с его
директором Гейзенбергом был еще в феврале 1945 г эвакуирован в западную Германию
(Тюрингию). По требованию вооруженных русских (не ряженых ученых, а сопровождавших их
настоящих офицеров) Бивелога показал сейфы с секретными документами и выдал ключи от
них (тут И.К. Кикоин показал рукой на сейф , стоящий в его кабинете: «Это один из них»).
Открыв сейфы, ученые нашли все нужные документы. Обнаружилось также, что сейфы были
подготовлены к взрыву, и Бивелога мог в считанные секунды уничтожить всю документацию. На
естественный вопрос, почему он это не сделал, Бивелога ответил, что он ждал прямого указания
или по радио или от курьера с паролем, но команда не поступила. Он не счел себя вправе
принять решение самостоятельно и нажать кнопку. Немецкая дисциплина!
Позже, изучив захваченную документацию, ученые убедились, что, из-за ошибки в оценке
сечения деления урана быстрыми нейтронами, немецкие физики строили реактор с
замедлителем, что вряд ли позволило бы им создать транспортабельную бомбу за разумное
время.
*) Примерно 1985 г., личная беседа с И.К. Кикоиным, воспроизведено по памяти. Также использована публикация: И. Дровеников, С.
Романов. Трофейный уран или история одной командировки. История советского атомного проекта. Отв. ред. В. Визгин. Вып. 1. М., «ЯнусК», 1998, стр. 215.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
34
История поиска трофейного урана*
Участники майской поездки в Германию занялись поисками урана. Они ожидали, что немцы
могли его захватить в Бельгии, куда он должен был попасть из Конго — бельгийской колонии,
богатой ураном. Часть тория и металлического урана они обнаружили на спецскладе
засекреченного цеха завода противогазов в Грюнау, в пригороде Берлина. Бухгалтерская
документация (немецкая аккуратность!) позволиля установить, что большая партия урана была
отправлена на север Германии в г. Пархим. Найти этот уран не удалось. Но удалось проследить
другую партию урана.. которая была отправлена в город (название забыто), расположенный в 50
км на восток от Берлина.
Прибыв туда, И.К. Кикоин с коллегами и охраной нашли на складе предприятия всего
несколько ящиков с ураном. Но по документам их должно было быть значительно больше!
Сотрудники завода сказали, что остальное забрали русские военные. Порошок окиси урана U2O8
имеет ярко желтый цвет, и русские им разбавляли масляную краску, которую использовали при
ремонте какого-то здания.
Наконец, удалось найти более 100 тонн урана на одном из предприятий небольшого городка
Нейштадт на Глеве. Доложили о находке А.П. Завенягину (заместителю Берии) и попросили
дать транспорт. Уран был вывезен в СССР.
Еще 12 тонн окиси урана пришлось с конфликтом забирать у советских военных моряков,
которые приспособили его для окраски судов и не хотели отдавать «отличный краситель»
«какой-то пехоте» — на ученых была форма сухопутных офицеров. Решили проблему с
помощью морского командования.
*) И. Дровеников, С. Романов. Трофейный уран или история одной командировки. История советского атомного проекта.
Отв. ред. В. Визгин. Вып. 1. М., «Янус-К», 1998, стр. 215.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
35
Атомные проекты XX века
Франция
Оккупирована Германией.
Бельгия
Оккупирована Германией.
Англия
Объединилась с США и вошла в Манхеттенский проект.
Германия
Разделение Института химии общества кайзера Вильгельма на два по
национальному признаку, ошибка в оценке сечения деления быстрыми
нейтронами ⇒ разработка неоптимальной конструкции бомбы.
США
Аргонская национальная лаборатория (Чикаго) — реактор Ферми.
Manhattan Project, Los Alamos Laboratory, Trinity Test Site —первое
военное применение. После победы над Германией к манхеттенскому
проекту были подключены интернированные ученые Германии.
Швейцария
Работа не получила развития.
Россия
Развернут в широком масштабе в начат в конце 1942 г после совещания у
Сталина. На первых этапах существенно использовалась
разведывательная информация о проектах Англии и США. После занятия
Берлина стала доступна информация о немецком атомном проекте и
были захвачены запасы урана.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
36
Деятельность разведки СССР
информация предоставлена В.Б. Барковским
Конец 1940 г.
Л.Р. Квасников (зам. нач. НТР НКВД) рассылает резидентам указание выявлять
центры деятельности по созданию атомного оружия.
1940-41 гг.
Лондонская резидентура («кембриджская пятерка»). Информация о работе
английского Уранового комитета и строительстве заводов для изготовления
атомного оружия.
Лето 1942 г.
Встреча Барковского с Клаусом Фуксом (физик, немецкий эмигрант, работавший
в английском атомном центре). Первые контакты Фукса были с ГРУ. Начало
работы В. Барковского (НКГБ) с Фуксом и его коллегой. Изучение Барковским
ядерной физики.
7 марта 1943 г.
Первый отзыв Курчатова о высокой ценности материалов из Лондона.
22 марта 1943 г.
Отзыв Курчатова о ценности материалов по плутонию.
Март 1944 г.
Курчатову передана информация об уран-графитовом реакторе для наработки
плутония, а в 1945 г. — о реакторе Ферми.
После переезда Фукса в Лос Аламос К Фукс и «А. Филдинг» — активные источники информации из
США.
1947 г.
Информация №690 о термоядерной бомбе на основе реакцииT+D.
1948 г.
Переданы теор. расчеты новых бомб четырех типов с таблицей размеров и
весов.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
37
Барковский Владимир Борисович
Родился 15 октября 1913 года в г. Белгороде. Работал слесарем и
одновременно учился на рабфаке.
В 1935 г. поступил в Московский станко-инструментальный институт. После
окончания института в 1939 г. был призван на работу в органы государственной
безопасности и в конце того же года направлен на разведывательную работу в
лондонскую резидентуру в качестве оперативного работника по линии научнотехнической разведки.
Барковский В.Б. завербовал в Лондоне важного источника в среде английских
ученых, непосредственно занимавшихся разработкой атомного оружия.
Получаемая им информация по проекту "Энормоз" сыграла важную роль в
создании атомного оружия в нашей стране.
После возвращения из командировки работал на руководящих должностях в управлении научнотехнической разведки. Выезжал в долгосрочные загранкомандировки в США и страны Западной Европы по
линии научно-технической разведки.
В 70-е годы являлся профессором кафедры спецдисциплин Академии внешней разведки, кандидат
исторических наук.
Награжден орденом Боевого Красного Знамени, двумя орденами Трудового Красного Знамени, орденом
Знак Почета и многими медалями СССР.
Барковский В.Б удостоен нагрудного знака Почетный сотрудник Службы внешней разведки РФ.
15 июня 1996 Указом президента РФ за успешное выполнение специальных заданий по обеспечению
государственной безопасности в условиях, сопряженных с риском для жизни, проявленные при этом
героизм и мужество В.Б Барковскому было присвоено звание Героя Российской Федерации.
Умер в 2003 году.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
38
Клаус Фукс родился 29 декабря 1911 г. в г. Рюсельгейме, земля
Гессен, Германия, в семье одного из всемирно известных
руководителей протестантского движения квакеров Эмиля Фукса.
Выдающиеся способности К. Фукса в области математики проявились
еще в средней школе, которую он окончил с медалью. В 1930 -1931 г.г.
К. Фукс учился в Лейпцигском университете, где вступил в социалдемократическую партию. С приходом Гитлера к власти в Германии К.
Фукс, ставший к тому времени коммунистом, переходит на нелегальное
положение. По решению партии К. Фукс направляется в эмиграцию в
Париж, а затем в качестве беженца перебирается в Лондон.
По ходатайству квакеров К.Фукса принял на жительство известный промышленник Р. Ганн,
который убедил ученого-физика Н. Мотта, преподававшего в Бристольском университете,
принять молодого немецкого антифашиста в качестве аспиранта в свою лабораторию. Через три
года, в декабре 1936 г., К. Фукс защитил докторскую диссертацию. Р. Мотт рекомендовал
К.Фукса на работу в лабораторию профессора Макса Борна в Эдинбурге, где молодой ученый
работал с 1937 по 1939 г. Совместно с профессором К.Фукс написал ряд статей по результатам
их исследований.
В мае 1940 г. К. Фукс был интернирован английскими властями, опасавшимися германского
вторжения, и заключен в концлагерь на острове Мэн. Затем был переведен вместе с другими
немецкими эмигрантами в концлагерь в провинцию Квебек, Канада. Однако благодаря
ходатайству английских ученых Борна и Мотта, высоко ценивших талант К. Фукса в области
теоретической физики, в конце декабря 1940 г. он был выпущен из концлагеря и возвратился в
Англию.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
39
В связи с принятым в конце 1940 г. британским правительством решением о начале
строительства завода по получению урана-235 К. Фукс по рекомендации тех же ученых был
принят на работу в лабораторию профессора Р. Пайерлса, руководившего в Бирмингемском
университете созданием атомной бомбы.
Работая в Бирмингемском университете по программе создания атомной бомбы, К. Фукс
решил несколько кардинальных математических задач, необходимых для уточнения основных
параметров этого оружия.
В июне 1942 г. К. Фукс был принят в британское подданство и получил доступ к секретным
работам по программе "Тьюб аллой" (атомная бомба). Следил за созданием атомного оружия в
Германии. Получал совершенно секретные материалы, добытые британской разведкой по
атомной тематике. На основе анализа полученных материалов К.Фукс пришел к выводу, что
германские ученые находятся на тупиковом пути и атомную бомбу создать не сумеют.
Поздней осенью 1941 г. по своей инициативе К. Фукс установил контакт с советским
разведчиком (ГРУ), которому рассказал о ведущихся в Англии секретных работах по созданию
атомного оружия и выразил готовность передавать эту информацию Советскому Союзу. В 1943
г. он был передан на связь разведке НКГБ СССР.
Р. Оппенгеймер, руководивший "Манхэттенским проектом" в США и высоко ценивший
теоретические труды К. Фукса в области атомной энергии, просил включить его в состав
английской делегации ученых, которая выехала в Лос-Аламос для консультаций с
американскими коллегами.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
40
В декабре 1943 г. К. Фукс прибыл в Лос-Аламос. По решению Центра для связи с ним был
выделен агент нью-йоркской резидентуры Гарри Голд. В первых числах февраля 1944 г. Г. Голд
установил контакт с К. Фуксом и стал получать от него секретную информацию о ходе
строительства
завода
в
Окридже
и
материалы
английской
миссии
ученых.
С середины 1944 до января 1945 г. К. Фукс работал в секретном атомном центре в ЛосАламосе, где работало 45 тысяч гражданских лиц и несколько тысяч военнослужащих. В январе
1945 г. К. Фукс передал связнику Г. Голду письменную информацию по урановой бомбе и
одновременно сообщил о работах по созданию плутониевой бомбы в США. Очередная встреча
К. Фукса с Г. Голдом состоялась только в сентябре 1945 г. Он рассказал об испытании атомной
бомбы, свидетелем которого был, а также проинформировал советскую разведку о дальнейших
работах в США по совершенствованию этого оружия.
В 1949 г. ФБР США пришло к выводу, что источником утечки информации по
"Манхэттенскому проекту" является К. Фукс. Он был арестован в январе 1950 г., а 1 марта
состоялся суд над ним, приговоривший ученого к 14 годам тюрьмы, в которой он провел девять с
половиной лет и 24 июня 1954 г. был досрочно освобожден за примерное поведение.
К. Фукс переехал на жительство в ГДР, где он являлся заместителем директора Института
ядерной физики. В 1972 г. он был избран действительным членом Академии наук ГДР. В 1975 г.
удостоен Государственной премии ГДР первой степени, а в 1979 г. награжден орденом Карла
Маркса.
Умер К. Фукс в 1988 г., похоронен в Берлине
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
41
Семипалатинский ядерный испытательный полигон
Основан 21 августа 1947 г.
http://www.poligon.kz/poligon.shtml
Использовался
для ядерных
испытаний до
29 августа 1992 г.
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
42
Термоядерные взрывные устройства для мирных целей
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
43
Проекты
создания
каналов
с помощью
термоядерных
взрывов
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
44
Проекты создания каналов
с помощью термоядерных
взрывов
22.09.2010
Межпредметный семинар МФТИ
45