berkutv: 2005 (Default)
[personal profile] berkutv
 А-бомба. Часть 4. Атомные гонки.

То, что энергия ядерного распада имеет колоссальную величину, стало известно очень скоро после открытия радиоактивности и первых ее исследований. Одним из первых исследователей и популяризаторов радиоактивности был Фредерик Содди, а его «История атомной энергии» по праву считается лучшей на момент издания в 1949. Оценки того, что ядерная энергия в миллион раз эффективнее угля были сделаны им для распада радия, но в начале ХХ века никакими способами не могли этот процесс ускорить, а протекал он достаточно медленно, чтобы говорить о какой-либо энергетике, и тем паче о бомбе.


Enter your cut contents here. 
Впрочем интерес к радию и ко всему радиоактивному семейству был огромный. Применение находили многие элементы, а цены на сам радий долгое время держались очень высокими.
ЦЕНА НА РАДИЙ (в долларах)
С 1913 по 1922 основным поставщиком радия на мировой рынок были США. Радий там добывался в штате Колорадо, а его извлечением занималось несколько компаний, лидером была «Стандард Кемикл», которая извлекала радий из карнотитовых руд. Пик добычи пришелся на 1921 – 35 г радия, всего же с 1913 по 1923 США получили 196 г радия. Теперь уже уран выбрасывался как ненужный балласт или продавался за бесценок: основной целью был радий.
Но вскоре радиевая промышленность США пришла в упадок: с 1921 начали разрабатываться месторождения в Бельгийском Конго (провинция Катанга), и в 1922 в Бельгии заработал завод близ Антверпена. Африканская руда оказалась очень богатой: она содержала в среднем 50% оксида урана, и если для получения 1 грамма радия в США надо было переработать 300-400 тонн карнотитовой руды, то заводу в Бельгии для того же требовалось всего 10 тонн. С 1922 по 1933 там было выделено 326 г радия. Пик добычи пришелся на конец 1920-х – 60 г радия в год. Но и бельгийцам пришлось сократить производство ввиду сильной конкуренции со стороны Канады. Руду там добывали с 1932 на побережье Большого Медвежьего озера, добыча радия в 1938 достигла 75 г. [11]
Подробное описание дел с радием дано для того, чтобы проиллюстрировать обстоятельства добычи урана — он являлся сопутствующим элементом, «ненужный балласт ... продавался за бесценок». И если радия на конец тридцатых годов скопилось где-то около килограмма, то урановых соединений в местах переработки скопилось в миллионы раз больше — около 2 тысяч тонн. Основная масса которого была конечно же сосредоточена в Бельгии «близ Антверпена». Собственно это те самые 1200 тонн урана из Бельгийского Конго, но достались они в начале войны Германии, а совсем не США. США завладели этим ураном в апреле 1945 года:
«Народному комиссару внутренних дел Союза ССР товарищу Берия Л.П.
По сообщению нашего работника из Германии подполковника Сиденко, в г. Штассфурте на складе «Wifo» находилось с 1941-1942 годов на хранении около 1200 тонн ураната натрия, доставленного из Бельгии. В середине 1944 года со склада было отправлено обратно в Бельгию 150-200 тонн этого сырья, а остальное количество хранилось на складе «Wifo» до прихода в г. Штассфурт американских войск.
15 апреля 1945 года американская техническая комиссия организовала вывозку уранового сырья из г. Штассфурта, и в течение 5-6 дней весь уран был вывезен вместе с относящейся к нему документацией.
Поскольку урановое сырье находилось в Советской зоне оккупации и вывезено американцами незаконно, было бы крайне желательно через наркоминдел предпринять шаги к возврату этого сырья нам.
8 октября 1945 г. Завенягин » [12]

Своего урана у США было несколько сот тонн, но похоже, что и его они не уберегли — продали за бесценок или в «пустой» породе в отвалах лежал, а совсем не на складе, как нам пытается доказать Гровс:
« Еще перед своим выездом из Бельгии Сенжье дал указание отправить в США и Англию весь наличный запас радия, около 120 граммов, стоивший тогда около 1,8 миллиона долларов. Одновременно он распорядился отправить в США всю урановую руду, находившуюся на складах обогатительных фабрик "Юнион миньер" в Оолене. К сожалению, это распоряжение не было выполнено достаточно быстро, и вступление немцев в Бельгию не позволило вывезти эту руду.
В конце 1940 г., опасаясь вторжения немцев в Конго, Сенжье приказал своим представителям в Африке переправить в Нью-Йорк, по возможности тайно, всю находившуюся на складах шахт Шинколобве ранее добытую урановую руду.
В результате в сентябре и октябре 1940 г. 1250 тонн урановой руды было отправлено через порт Лобато в Анголе в Нью-Йорк и сложено в пакгаузе на острове Стэйтон Айленд.» [1]
Как уже говорилось ранее, 120 грамм радия — это и есть 1250 тонн урановой руды [11] «для получения 1 грамма радия в США надо было переработать 300-400 тонн карнотитовой руды, то заводу в Бельгии для того же требовалось всего 10 тонн». Новую руду в Конго начали снова добывать и доставлять в США, после достигнутых договоренностей, в 1944 году. Но совершенно в других объёмах и в более позднее, как теперь мы понимаем, время.
Проблема США в вопросе радий-уран, на мой взгляд, состояла в том, что месторождение в Колорадо было небольшим и к тридцатым годам выработало свой ресурс. Р. Лэпп пишет по этому поводу:
«[5,стр.96] Во время войны большую часть урана США импортировали из Бельгийского Конго,»
И хотя он повторяет байку про 1200 тонн, далее он добавляет: «[5,стр.97] А вскоре через Атлантический океан потянулись караваны судов с секретным грузом — грязной и на вид никуда не годной урановой рудой. Вначале в США привозилась руда отобранная из рудничных отвалов с содержанием окиси урана в 50-65 процентов, затем в 1943-1944 годах стали прибывать суда со смоляной рудой, уже добытой в рудниках. Из 42 судов … было потоплено только два. К концу войны поток драгоценного урана в Окридж достиг, по скромным подсчетам, 10 тыс. тонн. В этот мощный поток лишь тонкой струйкой вливался уран из собственных залежей Соединенных Штатов на плато Колорадо.»
Практически ясно, что никакого урана на острове Стэйтон не было, поэтому о нем никто ничего и не знал. Скорее всего бельгийцы продали права на тот уран, который захватили немцы в 1940 году в Бельгии. Поэтому американцы и вывезли его с полным правом даже из нашей зоны оккупации. То, что урана в обороте и в мировом масштабе было немного, следует из справки, которую приводит, например, Завалишин [12]:
«Справка И. В. Курчатова и И. К. Кикоина «О состоянии и результатах научно-исследовательских работ»
Ресурсы урана в САСШ и Западной Европе
В предыдущие годы при добыче радия в Америке и Западной Европе было добыто около 300 тонн урана. Судя по запасам, вывезенным немцами, в Бельгии значительная часть этого урана, как побочного продукта при извлечении радия, могла сохраниться и теперь может быть использована.
август 1945 г Курчатов, Кикоин»
Оценка Курчатова и Кикоина весьма примерная, но не могли же они ошибиться в десять раз!
Проблема усугубляется тем, что в дело идет изотоп уран-235, а его меньше урана-238 в 140 раз. Конечно, будь в распоряжении «манхэттенской бригады» 1200 тонн природного урана, то необходимого изотопа хватило бы с избытком на сотню бомб, даже если получать не изотоп уран-235, а более удобный плутоний-239 с коэффициентом воспроизводства 0,2.
Вот данные, которые любезно предоставила Физическая Энциклопедия [7]:
Начальный состав топлива АЭС в реакторе мощностью 3Гвт, кг:
238U — 77350, 235U — 2630, 234U — 20.
Табл. 2. — Состав выгружаемого топлива через 3 года, кг
238U — 75400, 235U — 640, 234U — 10, 236U — 360,
239Pu — 420, 240Pu — 170, 241Pu — 70,
237Np — 39, 242Pu — 30, 238Pu — 14,
241Am — 13, 243Am — 8, 244Cm — 2, Осколки — 2821
«Сгорело» в реакторе примерно по две тонны урана-235 и урана-238, а образовалось всего 420 кг плутония-239, т. е. и получается коэффициент производства 0,2 (выход плутония-239 / затраты урана-235), разумеется, что извлекая плутоний почаще, можно получить его раза в два больше, но, опять же, при указанных сроках и мощности. А что там у нас в Ханфорде было?

Военная тайна сокрыла точные данные, но не будем отчаиваться, а попробуем оценить из того, что есть. Как уже писалось ранее (в ч.3), теоретически реактор в Ханфорде мог вполне обеспечить необходимые объёмы плутония, и объём его был внушительным — цилиндр из графита 8,5 х 11м весил более 1100 тонн, и урана в 2000 трубках было 180 тонн, и водой охлаждался — 130 л/сек [http://ru.wikipedia.org/wiki/Хэнфордский_комплекс]. Кстати, об охлаждении...
В. Лоуренс, побывавший там, пишет [6]:


Тишина очень подозрительна там, где за сутки выделяется энергия эквивалентная взрыву в Нагасаки. Вода текла самотеком? 130 литров в секунду?
Необходимо рассеять 1000 мегаватт мощности, нагревая воду реки Колумбия, но не кипятить же ее, потому что сливалась она обратно в реку. Поэтому, предполагая нагрев на 25 градусов при теплоемкости 4 кДж/кг, получим необходимый расход воды:
m = 10+9/(25 * 4 000) = 10 000 кг/сек = 10 тонн/сек
Для скорости течения воды в 1 м/сек площадь сечения трубок водяного охлаждения должна составлять 10 м2, а полный объем воды в реакторе 110 тонн. Реактор на легкой воде??
Даже если полностью испарять поступающую воду, то и в этом случае требуется около 400 л в секунду. Бесшумный «чайник» мощностью в 1 гигаватт! И это круглосуточно, и непрерывно в течение нескольких месяцев! А сколько одного калгона уйдет, чтобы не было накипи!

Вот это чудо человеческой мысли:

Цепочка ядерных реакторов Хэнфордского комплекса, расположенных вдоль берега р. Колумбия, в январе 1960 года. На переднем плане — «Реактор N», позади него — два однотипных реактора «KE» и «KW». Исторический «Реактор B», первый в мире реактор для промышленного производства плутония, виден на заднем плане.

После ханфордского чаепития уместно перейти к сравнению деятельности всех команд ядерного соревнования. За стартовый свисток, конечно же, принимается статья Фриша и Майтнер в журнале «Nature» в январе 1939 года, в которой были произнесены ключевые слова: «деление урана» и «200 Мэв». Три команды (Германии, Франции и Англии), которые были почти одинаково готовы и укомплектованы, сразу же приступили к делу. Но после неоднократных возгласов «И мы хотим!» была сформирована американская сборная с привлечением итальянских и венгерских игроков. Повторный старт гонке дал меморандум «Фриша-Пайерлса» в 1940г.
После неоднократных нарушений регламента (привлечение административного ресурса по захвату бельгийского урана и норвежской тяжелой воды) команду Германии в 1945 сняли с соревнований навсегда, а вместо нее включили команду России (СССР). Итоговая таблица выглядит следующим образом:
США СССР Англия Франция Китай
Первая бомба 16.07.45 ПН РДС-1 29.08.49 ПН 03.10.52 ПТ 13.02.60 СБ 16.10.64 ПТ
Вторая бомба 06.08.45 ПН РДС-2 24.09.51 ПН
Третья бомба 09.08.45 ЧТ РДС-3 18.10.51 ЧТ
Сразу бросается в глаза то, что немецким атомщикам, несмотря на первоначальное превосходство в 1-2 года, не удалось за 3-4 года завершить проект, а американцам удалось, как по заказу, все сделать в три года, как раз к окончанию мировой войны. Англичане, которые работали бок о бок с американскими коллегами, были лишены сладкой конфеты союзников, а потому их работа закончилась много позже и уже в другом составе. Аналогичная ситуация сложилась и с Францией.
Есть некоторые основания полагать, что победные реляции со стороны США и СССР носили преждевременный теоретический характер из-за набравших силу дезинформационных операций в ходе Второй Мировой Войны, а реальные практические результаты были получены гораздо позже, например после ввода реальных АЭС. В этом аспекте совсем по-другому выглядит таблица ядерных испытаний СССР [8]:
Таблица 3.29 Наземные ядерные испытания СССР (1949-1962 гг.)
Дата              Условия испытаний                       Мощность, кт
              на Семипалатинском полигоне
29.08.49         Башня 30 м РДС-1                              22
24.09.51         Башня 30 м РДС-2                              38
12.08.53         Баш
ня 30 м РДС-6                             400
05.10.54         На поверхности 0 м                                4
19.10.54         Башня 15 м                                           0
30.10.54        Сброс с самолета                               10
               с подрывом на высоте 55 м 
29.07.55         На поверхности 2,5 м                           1,3
05.08.55                               1,5 м                            1,2
16.03.56                               0,4 м                             14
25.03.56         На поверхности 1 м                             5,5
24.08.56          Башня 100 м                                       27
09.09.61          На поверхности 0 м                          0,38
14.09.61                           0 м                                  0,4
18.09.61                           1 м                                     0
19.09.61                           0 м                                 0,03
03.11.61                           0 м                                     0
04.11.61                           0 м                                 0,15
07.08.62                           0 м                                   9,9
22.09.62                           0 м                                  0,21
25.09.62                           0 м                                     7
30.10.62                           0 м                                  1,2
05.11.62                Башня 15 м                                 0,4
11.11.62                           8 м                                   0,1
13.11.62           На поверхности 0 м                              0
24.11.62                          0 м                              < 0,001
26.11.62                          0 м                                  0,03
23.12.62                          0 м                                     0 
24.12.62                          0 м                                  0,01
24.12.62                          0 м                                  0,03

Если не принимать во внимание испытания выше 30 м (выделены красным цветом), то все остальные взрывы дадут катастрофически низкую мощность. Например 12 взрывов в 1962 году суммарно(!) имеют мощность 20 кт, а пять взрывов в 1961 — в сумме менее 1 кт.

Возвращаясь к таблице первых испытаний, можно увидеть аномально большое число совпадений советского и американского проектов. Но что по-настоящему роднит американо-советский атомный проект так это первое испытание, как будто списанное с одного источника:
1) проведено летом, рано утром;
2) проведено с воскресенья на понедельник;
3) место проведения — центральная пустынная область на юге страны;
4) многие утверждают, что советская плутониевая бомба — точная копия американской;
5) бомба располагалась на стальной вышке около 30 м;
6) схемы расположения наблюдательных пунктов тоже в целом совпадают;
7) во время испытаний случилась гроза — перенос времени испытаний на час
8) и многое, многое другое... (например параллель Оппенгеймер-Харитон)
Но более всего эти описания коррелируют с описанием испытания РДС-6с. А некоторые особенности описания позволяют прояснить маловразумительные замечания Гровса по поводу индейцев и ветра. Вот выдержка из [8, гл.5]:
« Правительством СССР были приняты чрезвычайные меры. Вокруг опытного поля была установлена запретная зона радиусом 45-60 км, из которой все жители были заранее выселены. Все население, проживающее в юго-восточном направлении от опытного поля в радиусе 120 км, было за неделю до испытания эвакуировано, а в радиусе 250 км было сселено (объединено) в несколько крупных групп с выделением автотранспорта в таком количестве, чтобы при необходимости вывезти всех людей за один рейс в безопасную зону.
Взрыв можно было проводить только при определенных метеорологических условиях, при направлении ветра в узком заданном секторе углов. В этом секторе отсутствуют крупные населенные пункты и плотность населения наименьшая. »
Есть выставка Госархива по случаю 60-летия создания атомного оружия в СССР [13]. Так в ней приведены некоторые документы, которые вызывают если не вопросы, то скорее возражения типа анахронизмов:
«112. Дневник президента США Г.Трумэна за 1945 год. Библиотека-музей Президента США Г.Трумэна
Запись о встрече руководителей стран антигитлеровской коалиции 15 июля 1945:
Мы встретились сегодня в 11 часов утра. Т.е. Сталин, Черчилль и президент США. Но до этого у меня состоялась чрезвычайно важная встреча с лордом Маунтбеттеном и генералом Маршаллом. Мы изобрели самую ужасную бомбу за всю историю человечества. Она может вызвать огненные разрушения, предсказанные еще во времена долины реки Евфрат, после Ноя и его легендарного Ковчега.
Как бы там ни было, мы "полагаем", что нашли способ расщепления атома. Эксперимент, проведенный в пустыне Нью-Мексико был, мягко говоря, поразительным. Тринадцать фунтов взрывчатки полностью уничтожило стальную башню высотой 60 футов, […] создала воронку 6 футов глубиной и 1200 футов в диаметре, перевернула стальную башню в полумиле отсюда и сбила с ног людей на расстоянии 10 тысяч ярдов. Взрыв можно было наблюдать за 200 миль и слышать за 40 миль и дальше.
Это оружие должнo быть использовано против японцев до 10 августа. Я приказал военному министру Стимсону использовать бомбу для поражения военных объектов, солдат и моряков, но не детей и женщин. Даже если японцы - дикари и варвары, беспощадны и фанатичны, мы как лидеры мира не можем сбросить эту ужасную бомбу на старую столицу (Киото) или новую (Токио)…
Цель будет чисто военной, и мы предупредим японцев и предложим сдаться, чтобы спасти жизни. Я уверен, что они этого не сделают, но мы дадим им такую возможность.
Без сомнений, замечательно, что люди Гитлера или Сталина не разработали этой атомной бомбы. Она является наиболее ужасным открытием, когда-либо сделанным, но может быть наиболее полезным.»
Даже без ляпа «15 июля», что вполне объяснимо более поздней вставкой этой записи в мемуары, создается впечатление, что это Сталин ждал испытаний ядерного оружия и поэтому задержался на открытие конференции, что это он имел козыри на руках, раз за разом отстаивая свои позиции, а совсем не американская сторона. А последние два абзаца полностью противоречат другому отрывку из дневников Трумэна, представленному на той же самой выставке [13]:
«114. Председатель СНК СССР генералиссимус И.В.Сталин и президент США Г.Трумэн во время работы Берлинской международной конференции. Потсдам. Не ранее 15 июля 1945 18,5 х 26,8 РГАСПИ
Из дневника Г. Трумэна. Запись 17 июля 1945: Только что провел несколько часов со Сталиным […] По большинству важнейших вопросов мы договорились. 15 августа он вступит в войну с Японией. Когда это произойдет, японцам настанет каюк. […] Со Сталиным можно иметь дело. Он честный - но чертовски умен.»
Другим опечаткам объяснения найти пока не удается:
115. Модель самолета-бомбардировщика Б-29 "Superfortress", осуществившего бомбометание атомной бомбы на г.Хиросима 8 августа 1945. Модель. Масштаб 1:70. Библиотека-музей Президента США Г.Трумэна
116. Атомная бомба США типа "Малыш", сброшенная на г.Хиросима 8 августа 1945
Современная печать с цифровой копии Библиотека-музей Президента США Г.Трумэна
120. Атомная бомба США типа "Толстяк", сброшенная на г.Нагасаки 10 августа 1945
Современная печать с цифровой копии Библиотека- музей Президента США Г.Трумэна

Понятно, что если подтверждение какого-либо «факта» происходит как бы с двух противоборствующих сторон, то доверие к нему несравненно выше, и он уже воспринимается как непреложная истина. При этом советская сторона неоднократно рассматривала вопрос о цепной ядерной реакции, и до 1942 года неизменно считала ее невозможной, по крайней мере в природном уране [13]:
«24. Заключение НИХИ НКО СССР на заявки на изобретения сотрудников УФТИ, направленное в Управление военно-химической защиты. Не ранее 24 января 1941
Машинопись. 29,5 х 19,5 ГА РФ. Ф.10280. Оп.2с. Д.109. Л.280-281)
…Второе предложение — "Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества" значительно менее серьезно.
Что касается применения распада урана в качестве ОВ, то это предложение авторов непонятно и никак не обосновано.
29. Аннотационная справки ЛФТИ о результатах работы Г.Н.Флёрова по теме "Взаимодействие нейтронов с ядрами урана и тория" за 1940 г. Не позднее 21 декабря 1940
Копия. Машинопись.29,5 х 20,0 Архив РАН. Ф.471. Оп.1. (38-41). Д.88. Л.16-17
Тема № 7 выполнена. Открыто новое явление самопроизвольного распада урана… Эта работа показала, что цепная реакция неосуществима быстрыми нейтронами в окиси урана и на чистом изотопе уран-238.
33. Письмо Г.Н.Флерова И.В.Курчатову с расчетами возможности цепной реакции на быстрых нейтронах. 7 марта 1942. Мемориальный дом-музей акад. И.В.Курчатова. Рукописное собрание. Ф.2. Ед. хр.5.2. Л.1-3
Итак, продолжаю прикидки относительно условий, необходимых для эффективного осуществления быстрой цепной реакции.
36. Рукопись статьи И.Гуревича (РИАН), Я.Зельдовича и Ю.Харитона (ИХФ АН СССР) "Критические размеры и масса, необходимые для цепного деления ядер нейтронами". Не ранее 29 января 1942 Машинопись. 29,5 х 20,2 РНЦ КИ. Архив института. Ф.2. Оп.1. Д.127. Л.1-56»

Из всего выше сказанного следует, что без обагащения урана (повышения процентного содержания изотопа уран-235) никуда дальше не продвинуться — не получить ни цепной реакции, ни плутония...

Но вернемся к первым лидерам ядерной гонки — немецким атомщикам. Про немецкий проект достаточно подробно написано, например, у Иойрыша в «А-бомбе» [4]. И на главный вопрос повествования: «Что же произошло в 1939-1945 гг. в германском Урановом проекте?» дан достаточно примитивный ответ: «учитывая технические возможности Германии в тот момент, нельзя было создать атомную бомбу», т. е. счастливое проведение спасло мир!

Один из руководителей немецкого атомного проекта
В. Гейзенберг – немецкий физик, лауреат Нобелевской премии 1932 года

Технические возможности Германии в 1940 году включали практически всю континентальную Европу — такие возможности Америке и не снились, тем более, что ситуация с атомным проектом в Германии кардинально отличалась от таковой в Америке [4]:

« С апреля 1939 г. разговоры и мнения о возможностях ядерной физики в Германии начинают принимать ярко выраженное военное направление.
24 апреля 1939 г. в высшие военные инстанции Германии поступило письмо за подписью профессора Гамбургского университета П. Хартека и его сотрудника доктора В. Грота, в котором указывалось на принципиальную возможность создания нового вида высокоэффективного взрывчатого вещества.
На обсуждение вопроса "о самостоятельно распространяющейся ядерной реакции" 29 апреля были приглашены П. Дебай, Г. Гейгер, В. Боте, Г. Гофман, Г. Йос, Р. Дёпель, В. Ханле и В. Гентнер. Это были крупные ученые и специалисты. Но первым в списке приглашенных значился профессор, доктор Э. Шуман, руководитель исследовательского отдела Управления армейского вооружения!
Немецкие ученые с самого начала держали высшее военное руководство страны в курсе ведущихся ядерных исследований и обсуждали с ними возможность военного применения ядерной энергии...
Дибнер организовал сооружение первой в Германии реакторной сборки на полигоне Куммерсдорф в Готтове под Берлином. Это было в июне 1939 г.»
Немецкие ученые опережали Америку в атомных исследования на 3 года! И они не смогли за 5 лет (с весны 39-го по осень 1944-го) создать атомную бомбу?! Американцы за три года смогли, русские за 4 года смогли, а немцы за 5 не смогли?! Проведение, не иначе!
И государство в лице управления армейского вооружения не заставило себя долго уговаривать:
« Для рассмотрения вопроса о способах решения атомной проблемы Управление армейского вооружения в сентябре 1939 г. собрало ученых, осведомленных в этой области. На совещании присутствовали доктор Дибнер, профессор П. Хартек, Г. Гейгер, … 3. Флюгге, профессор И. Маттаух и ряд видных немецких физиков - Э. Багге, В. Боте и Г. Гофман. Позже были приглашены В. Гейзенберг - лауреат Нобелевской премии ... и молодой К. фон Вайцзеккер.»
Благоприятное время года — осень — для атомных проектов, поистине основополагающее: в сентябре 1942 года создан «Манхэтенский проект», в августе-сентябре 1945 года был дан старт советскому атомному проекту. Весьма вероятно, что всё это игра случая, но иногда количество и качество таких случаев озадачивает:
« Гейзенберг проводил необходимые опыты по сооружению атомного реактора ... В своем отчете "Возможность технического получения энергии при расщеплении урана", законченном в декабре 1939 г., Гейзенберг подытожил результаты работ Бора, Ферми, Сциларда и других зарубежных ученых, использовал данные исследований конструкционных материалов в Берлине, Лейпциге и Гейделъберге и материалы по свойствам замедлителей, полученные им самим, Дёпслем, Боте, Йенсеном и Хартеком.
Во дворе Физического института в Берлине для подтверждения расчетов Гейзенберга началось сооружение реакторной сборки. »
Большего совпадения с деятельностью Ферми в Чикагской Лаборатории трудно придумать, особенно после того, как обе сборки были демонтированы ...
Но, пожалуй, не это самое главное, а то, что физика дала сбой в казалось бы отработанных вещах..
Крупнейший концерн "ИГ Фарбениндустри" начал изготовление шестифтористого урана, пригодного для получения обогащенного урана изотопом 235. Этот же концерн начал сооружение полупромышленной установки по разделению изотопов. Установка была очень простой: две концентрические трубы, одна из которых, внутренняя, нагревалась, а вторая, наружная, охлаждалась. Между трубами должен был подаваться газообразный шестифтористый уран. При этом более легкие изотопы (уран-235) должны были бы подниматься вверх быстрее, а более тяжелые (уран-238) медленнее, что позволило бы отделять их друг от друга.
Эта установка была названа по именам ее создателей — Клузиуса и Диккеля — и достаточно надежно и давно работала по разделению изотопов ксенона и ртути. В начале 1940 г. был вычислен порядок величины массы ядерного заряда, необходимой для успешного осуществления ядерного взрыва, от 10 до 100 кг. Зная производительность установки Клузиуса—Диккеля, немецкие ученые не считали это количество слишком большим.
Но то, что произошло дальше с трудом поддается объяснению — установка не сработала:
«Установка Клузиуса - Диккеля упорно не хотела разделять изотопы урана и за все время экспериментов не выдала ни грамма урана-235. В работу включились лучшие ученые Германии - Хартек, Йенсен, Грот. Был привлечен и сам автор метода Клузиус, но результат оставался прежним. В течение почти всего 1940 г. испытывались различные варианты сечения и длины труб, изменялся способ нагрева (паром и электричеством), пытались сделать трубы из кварца. В начале 1941 г. ученые вынуждены были признать, что разделение изотопов урана методом Клузиуса - Диккеля невозможно.
Управление вооружения предписывало ученым форсировать исследования, и теперь они велись в двух направлениях: поиск соединений урана, пригодных для разделения изотопов, и разработка методов обогащения.»
Спрашивается, это ртуть и ксенон элементы какие-то особенные? Только для них работает изотопное разделение Диккеля? Скорее всего нет:
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3936.html : «Природная ртуть состоит из семи стабильных изотопов: 196Hg (0,146%), 198Hg (10,02%), 199Hg (16,84%), 200Hg (23,13%), 201Hg (13,22%), 202Hg (29,80%), 204Hg (6,85%).
Природный ксенон, выделенный из воздуха, состоит из изотопов 124Хе (0,096% по объему), 126Хе (0,090%), 128Хе (1,92%), 129Хе (26,44%), 130Хе (4,08%), 131Хе (21,18%), 132Хе (26,89%), 134Хе (10,44%), 136Хе (8,87%). »
Процентное содержание некоторых изотопов ртути и ксенона близко к процентному содержанию урана-235 в природной смеси. Выходит уран у нас такой особенный? В общем-то, да, уран...
Дело в том, что сей изотоп долго не удавалось идентифицировать. И радиоактивный ряд, порожденный ураном-235, изначально назывался рядом актиноурана. В этом случае даже усовершенствованный масс-спектрометр Астона в конце двадцатых годов ХХ века не смог отделить U-235 от U-238, и только неутомимому американцу Демстеру удалось это сделать в середине тридцатых. Но он был не тщеславен, и если бы не шумиха вокруг деления урана, то листки с открытием 235-го так и провалялись бы в его столе, не увидев свет.
Но и немецкие ученые не сдавались и бились за уран-235 всеми средствами:
«В Лаборатории неорганической химии Высшей технической школы в Мюнхене профессор Хибер исследовал карбонильные соединения урана. В Химическом институте Боннского университета профессор Ш. Монт изучал соединения урана с хлором. В Физико-химическом институте Лейпцигского университета Хейн работал над органическими соединениями урана. В Институте органической химии Высшей технической школы в Данциге профессор Г. Альберс исследовал урановые алкоголяты.
В конце 1940 г. в Германии разрабатывалось и применялось несколько методов обогащения: масс-спектрометрический, метод изотопного шлюзования, метод ультрацентрифугирования. Кроме того, рассматривалась возможность применения и других методов.
Немецкие ученые не использовали метод обогащения урана-235 с помощью диффузии газообразного соединения урана через пористую перегородку. Этот способ, разработанный в Германии в 30-х годах, был использован в США для получения урана-235. Немецкие ученые знали о работах американцев в этом направлении. Однако в Германии не применяли метода газовой диффузии из-за его очень высокой энергоемкости и стоимости.»
Таким образом, можно заключить, что все известные способы разделения в Германии были перепробованы, и они не дали каких-либо ощутимых результатов, думается, в том числе и метод газовой диффузии. Сам Гейзенберг готов был отказаться от идеи использовать уран-235 в силу ли трудоемкости его получения или в силу его мифичности: «Я много думал по этому поводу и все больше сомневаюсь в реальности получения 235-го урана. Пожалуй, нам надо надеяться только на "элемент 94".»
Про высокую энергоемкость и стоимость говорилось и по отношению к тяжелой воде, но когда она действительно потребовалась — ее накачали тоннами. А вариант разработки плутониевой бомбы через «ядерную реакторную сборку» стал основным в Германии уже в конце 1940г.
«Второй удар был нанесен Урановому проекту в Берлине. Здесь в конце 1940 г. Гейзенберг проводил эксперимент по созданию реакторной сборки на основе выполненных им ранее расчетов. Для опытной установки построили так называемую Внешнюю лабораторию во дворе Физического института на Больцманштрассе, в стороне от основного здания, поскольку Гейзенберг в первом же опыте ожидал возникновения цепной реакции и связанного с нею мощного радиоактивного излучения. Установка представляла собой алюминиевый цилиндр высотой и диаметром 1,4 м, в который было уложено попеременно 14 слоев окиси урана и 13 слоев парафина в качестве замедлителя. В центре цилиндра помещался радиевобериллиевый источник нейтронов. Весь цилиндр опускался в шахту, заполненную водой. Всего в опыте использовалось около 5,5 т окиси урана. Проводили опыт непосредственно Гейзенберг, Вайцзеккер и Виртц. Но эта попытка не привела к эффективному размножению нейтронов и не вызвала появления цепной реакции.»
И здесь опять видно катастрофическое «невезение» Гейзенберга и Вайцзеккера по сравнению с тем же Ферми — не идет у них цепная реакция на природном уране. Было придумано оправдание их неудачи из-за «плохого» качества графита фирмы «Сименс», но здесь мы видим парафин в качестве замедлителя, а не графит. Помимо указанных замедлителей другие типы замедлителей также не способствовали цепной реакции:
«Свойства замедлителей изучались в Германии Гейзенбергом, Дёпелем, Боте, Йенсеном и другими учеными. Исследования проводились вплоть до 1945 г., но больше половины работ было завершено в 1940-1941 гг., а работы Фламмерсфельда и Боте выполнены в первой половине 1940 г.
Измерения Боте и Йенсена на электрографите плотностью 1,7 дали L = 36 +/-2 см, откуда при ss=4 следует sa=(7,5 +/-1)x10-27 см2. Указанное выше сечение захвата нейтронов в электрографите фирмы "Сименс" было установлено Боте в марте - апреле 1940 г. Результаты опытов Боте и Ханле были изложены ими в апреле и июне 1940 г. в соответствующих отчетах.»
Многие ученые пытались выяснить осуществимость цепной ядерной реакции в конце тридцатых — в начале сороковых годов [14][15]. Большей частью ответы на этот вопрос были отрицательными, особенно в части цепной реакии на быстрых нейтронах. С высоты нынешнего времени кажется очевидным неосуществимость реактора с графитовым замедлителем и природного урана. Да и особенности тяжеловодного реактора не позволяли легко нарастить мощность для получения «элемента 94» [4]:
Для проверки свойств тяжелой воды как замедлителя Управление армейского вооружения осенью 1939 г. поручило концерну "ИГ Фарбениндустри" приобрести 25 кг тяжелой воды (D2O). Заказ поступил в фирму "Норск-Гидро" уже после того, как она продала французам 180 кг тяжелой воды. Несмотря на это, фирма приняла немецкий заказ и выполнила его даже с некоторым превышением: "ИГ Фарбениндустри" в первой половине 1940 г., т. е. еще до оккупации Норвегии, получила 27 кг тяжелой воды. … и в 1941 г. Германия получила 500 кг этого важнейшего продукта.
Все геройства французов, партизан и английского спецназа по диверсиям с тяжелой водой в Норвегии оказываются пустым звуком, поскольку необходимое количество Германия всё-таки получила.[4]:
в серии опытов, проведенных в августе - сентябре 1941 г. в Лейпциге, Гейзенберг, Вайцзеккер и Дёпель добились положительного результата размножения нейтронов, что служило доказательством протекавшей в массе урана цепной реакции. Эта реакция еще не была самоподдерживавшейся, но опытное подтверждение реальности цепной реакции стало фактом. Первое свидетельство цепной реакции было получено 25 августа.
Тем не менее, «Гейзенберг засел за работу» и выдал 27 ноября 1941г. «программу Гейзенберга». Программа предусматривала постройку тяжеловодного реактора и никаких бомб! А после специального совещания в Управлении армейского вооружения по состоянию дел в Урановом проекте в декабре 1941 г. военные разработки были прекращены. По вполне объяснимой причине — невозможности атомной бомбы.[4]:
«В марте 1943 г. Управление армейского вооружения отказалось от работ по Урановому проекту»
Но весьма вероятно, что германские спецслужбы сами первыми запустили дезинформацию об «атомной бомбе», а сами сосредоточились на ракетной программе. Поэтому видимо Гейзенберг и другие с недоверием восприняли сообщение о применении атомных бомб в Японии в августе 1945г. [4]:
«Гейзенберг: ... Это, вероятно, бомба высокого давления, и я не могу поверить, что она имеет что-то общее с ураном. Скорее всего, им удалось найти химический способ гигантского увеличения силы взрыва.
Ган: Только это меня и утешает. Я думаю, следует согласиться с Гейзенбергом, что это был блеф.
Гейзенберг: Для нас, занимавшихся этим пять лет, вся эта история выглядит довольно странной.»

Разработки обычных взывчатых веществ не прекращаются и по сей день (http://www.1tv.ru/news/techno/67699 )

Сравнение бомб МОАВ (США) и АВБПМ (Россия)
Масса взрывчатого вещества, кг 8200 7100
Тротиловый эквивалент, тонн 11 около 44
Радиус гарантированного поражения, м 150 300

Или вот ещё: http://www.popmech.ru/article/11673-ubiytsa-nomer-odin/ 


Литература
1. Л. Гровс. Теперь об этом можно рассказать. М., Атомиздат, 1964 г
2. М. Рузе. Роберт Оппенгеймер и атомная бомба. М., 1963
3. Юнг Р. Ярче тысячи солнц: Повествование об ученых-атомниках. М.: Госатомиздат, 1961
4. Иойрыш А. И., Морохов И. Д., Иванов С. К. А-бомба. 1979.
5. Р. Лэпп. Атомы и Люди. Нью-Йорк, 1956. Перевод Иностранная Литература 1959.
6. У. Л. Лоуренс. Люди и атомы. Атомиздат, Москва, 1966.
7. Физическая Энциклопедия. Гл. ред. А.М.Прохоров в 5-ти т. М., 1988, 1990, 1992, 1994, 1998
8. ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СССР.
9. U.S. Strategic Bombing Survey. 19 June 1946.
10. Г. Д. Смит. Применение атомной энергии в военных целях. 1945.
11. Старосельская-Никитина О.А. История радиоактивности и возникновения ядерной физики. М., 1963; Landa E.R. The First Nuclear Industry. Scientific American, 1982, November
12. Ю. Завалишин. Создание промышленности ядерных боеприпасов. Саранск, 2007
13. "Атомный проект СССР. К 60-летию создания ядерного щита России" http://www.rusarchives.ru/evants/exhibitions/atom-kat.shtml
14. Деление и цепной распад урана. Зельдович Я.Б., Харитон Ю.Б., УФН, 1940, т.ХХIII вып.4
15. Деление тяжелых ядер. Курчатов И.В., УФН, 1941, т.ХХV вып.2

 

Profile

berkutv: 2005 (Default)
berkutv

February 2017

S M T W T F S
    123 4
5678910 11
12131415161718
19202122232425
262728    

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 23rd, 2017 12:01 am
Powered by Dreamwidth Studios