« Проект Манхэттен » ( англ. Manhattan Project ) — кодовое название программы США по разработке ядерного оружия , осуществление которой формально началось 13 августа 1942 года . Перед этим с 1939 года исследования велись в « Урановом комитете » ( S-1 Uranium Committee ). В проекте принимали участие учёные из Соединённых Штатов Америки , Великобритании , Германии и Канады .

В рамках проекта были созданы три атомные бомбы: плутониевая «Штучка» ( Gadget ) (взорвана при первом ядерном испытании ), урановый « Малыш » ( Little Boy ) (сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года) и плутониевый « Толстяк » ( Fat Man ) (сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года).

Руководили проектом американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс . Для того, чтобы скрыть назначение вновь созданной структуры, в составе военно-инженерных войск армии США был сформирован Манхэттенский инженерный округ (Manhattan Engineering District), а Гровс (до той поры полковник) был произведён в бригадные генералы и назначен командующим этим округом .

В Манхэттенском проекте приняло участие около 130 000 человек , а его стоимость составила почти 2 миллиарда долларов США (около 22,5 миллиардов долларов по ценам 1996 года). Более 90 % затрат приходилось на строительство заводов и производство расщепляющегося материала, а менее 10 % — на разработку и производство оружия . Исследования и производство проводились на более чем 30 площадках в Соединённых Штатах, Великобритании и Канаде . Проект также занимался сбором разведданных немецкого проекта по производству ядерного оружия. В рамках миссии «Алсос» персонал Манхэттенского проекта работал в Европе, иногда в тылу врага, где собирал ядерные материалы и документы, а также собирал немецких учёных.

Привлечение лучших научных сил мира и огромных производственных возможностей США позволило создать первые в мире образцы ядерного оружия менее чем за три года .

Однако, несмотря на строжайшую секретность Манхэттенского проекта, « атомные шпионы » передали СССР большой объём технической информации, которая была использована при создании советской атомной бомбы .

Начало

В августе 1939 года физики Лео Силард и Юджин Вигнер составили так называемое письмо Эйнштейна Рузвельту , которое содержало предупреждение о возможной разработке нацистской Германией чрезвычайно мощной бомбы нового типа. В связи с этим авторы письма призывали США обеспечить накопление запасов урановой руды и финансирование исследований Энрико Ферми и других учёных в области цепных ядерных реакций . Письмо было подписано Альбертом Эйнштейном и доставлено президенту США Франклину Рузвельту . Рузвельт назначил Лаймана Бриггса из Национального бюро стандартов главой Уранового комитета для исследования проблем, поднятых в письме. 1 ноября 1939 года комитет доложил Рузвельту, что использование урана позволит создать оружие, обладающее разрушительной силой, значительно превосходящей что-либо известное .

В начале 1940 года Отто Фриш и Рудольф Пайерлс в Бирмингемском университете (Великобритания) сделали оценку критической массы урана-235 . Результат был изложен в так называемом « », который во многом инициировал широкомасштабные исследования возможности создания ядерного оружия.

В июне 1940 года Урановый комитет был преобразован в подкомитет S-1 Исследовательского комитета национальной обороны .

28 июня 1941 года Рузвельт подписал указ 8807 о создании Управления научных исследований и разработок с Вэниваром Бушем в должности директора.

В августе 1941 года британский учёный австралийского происхождения Марк Олифант прилетел в США и провёл ряд встреч с американскими чиновниками и физиками, агитируя «за бомбу» .

Вступление США во Вторую мировую войну в декабре 1941 года ускорило исследования по атомной проблеме. Когда весной 1942 года Артур Комптон оценил величину критической массы урана-235 в пределах от 2 до 100 кг, то стало понятно, что можно изготовить атомную бомбу, которую сможет взять на борт самолёт. Президент Рузвельт был проинформирован об этом и санкционировал начало практической работы по созданию такого оружия.

17 июня 1942 года Вэнивар Буш представил президенту доклад, в котором изложил план дальнейшей работы .

Участники

В июне 1944 года в Манхэттенском проекте было задействовано около 129 000 человек, из которых 84 500 были задействованы в строительных работах, 40 500 были работниками заводов и 1800 были военнослужащими . Важную роль в проекте сыграли люди-вычислители . При этом 99 % работников проекта не знали, для какой конечной задачи они работают. В 1945 году журнал « Лайф » написал, что до сообщения о первом применении атомной бомбы лишь несколько десятков человек знали конечную цель проекта, ещё около тысячи знали, что происходящее как-то связано с атомом, а остальные 100 тысяч работали «как кроты в кромешной тьме» .

В проекте участвовали физики и другие учёные с мировым именем : Рудольф Пайерлс , Отто Фриш , Эдвард Теллер , Энрико Ферми , Нильс Бор , Клаус Фукс , Лео Силард , Джон фон Нейман , Ричард Фейнман , Джозеф Ротблат , Исидор Раби , Станислав Улам , Роберт Уилсон , Виктор Вайскопф , Герберт Йорк , Сэмюэл Аллисон , Эдвин Макмиллан , Роберт Оппенгеймер , Георгий Кистяковский , Эрнест Лоуренс , Ханс Бете , Ганс фон Хальбан , Франц Ойген Симон , Юджин Вигнер , Филипп Хауге Абельсон , Джон Кокрофт , Эрнест Уолтон , Роберт Сербер , Джон Кемени , Альберт Бартлетт , Ник Метрополис , Джеймс Франк , Миртл Бачелдер , Эмилио Сегре , Феликс Блох , Луис Альварес , Георг Плачек , Ву Цзяньсюн , Бруно Росси , Мария Гёпперт-Майер , Уильям Альфред Хигинботам , Норман Хилберри , Уолтер Зинн , Торфин Хогнесс , Джордж Монк .

К секретному проекту были подключены многие крупные учёные, эмигрировавшие в 1933 году из Германии ( Фриш , Бете , Силард , Фукс , Теллер , Блох и другие), а также Нильс Бор , вывезенный из оккупированной Германией Дании .

Манхэттенский проект объединил учёных из Великобритании, Европы, Канады, США, среди которых было 12 лауреатов Нобелевской премии , в единый международный коллектив, решивший задачу в кратчайшие сроки.

При этом Манхэттенский проект привёл к некоторому ухудшению отношений США и Великобритании : США воспользовались знаниями учёных из Великобритании , но затем отказались делиться с Великобританией полученными результатами .

Урановая руда

Ключевым сырьем для проекта был уран . Богатейшим источником урановой руды являлся рудник Шинколобве ( Конго ), но он был затоплен и закрыт . Однако бельгийский промышленник Эдгар Сенжье успел перевезти в США достаточное количество этой руды на склад в Статен-Айленде .

Разделение изотопов урана и получение плутония

Перспективными направлениями получения ядерного делящегося материала были признаны получение урана-235 путём обогащения природного урана и наработка плутония-239 путём облучения природного урана-238 нейтронами . Работы по обоим направлениям шли параллельно . Главная сложность при создании взрывного устройства на основе урана-235 заключалась в обогащении урана — то есть в повышении массовой доли изотопа ²³⁵ U в материале (в природном уране основным изотопом является ²³⁸ U , доля изотопа ²³⁵ U примерно равна 0,7 %), чтобы сделать возможной цепную ядерную реакцию (в природном и низкообогащённом уране изотоп ²³⁸ U препятствует развитию цепной реакции). Получение плутония-239 для плутониевого заряда не было связано напрямую со сложностями в получении урана-235, так как в этом случае используется уран-238 и специальный ядерный реактор .

Природный уран на 99,3 % состоит из урана-238 и 0,7 % урана-235 , но лишь последний является расщепляемым. Химически идентичный уран-235 должен быть физически отделен от более распространённого изотопа. Были рассмотрены различные методы обогащения урана , большинство из которых были практически осуществлены в Ок-Ридж (штат Теннесси ). В Ок-Ридж были построены завод электромагнитного разделения ( Y-12 ), за который отвечал Э. Лоуренс , диффузионный завод ( К-25 ), за которые отвечали Г. Юри и Джон Рэй Даннинг , и термодиффузионный завод ( _en ), за который отвечал Ф. Абельсон .

Применение наиболее экономной технологии, газовой центрифуги , провалилось , однако электромагнитное разделение, газовая диффузия и термодиффузия успешно применялись в проекте.

Газовая диффузия была наиболее обещающим и в то же время наиболее проблемным методом разделения изотопов. Закон Грэхема гласит, что скорость диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы, так что в контейнере, содержащем полупроницаемую мембрану и смесь двух газов, молекулы более легкого газа будут проходить через мембрану со скоростью, большей, чем молекулы более тяжелого.

28 декабря 1942 года президент Рузвельт подписал распоряжение о строительстве заводов по обогащению урана методом газовой диффузии и электромагнитным методом, а также завода по производству плутония .

Завод Y-12 осуществлял электромагнитное разделение изотопов по методике Лоуренса. В главном цехе этого завода был установлен большой циклотрон ( калютрон ) размером с двухэтажный дом. Для создания внутри него сильного магнитного поля использовались катушки с серебряными проводами. На их изготовление потребовалось 15 тыс. тонн серебряных слитков из Казначейства США .

К осени 1942 года уже имелось достаточное количество чистых материалов ( графита , урана) для создания первого в мире успешно работавшего ядерного реактора . Им занимался Энрико Ферми , работавший в Чикагском университете . Реактор был собран под западными трибунами стадиона «Стагг-филд» Чикагского университета. В ночь на 2 декабря 1942 года впервые в истории была осуществлена управляемая самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер атомов урана.

После создания этого экспериментального реактора в феврале 1943 года в Ок-Ридже началось строительство плутониевого завода. Первый реактор для наработки плутония был запущен 4 ноября 1943 года, первые образцы плутония были получены в конце ноября 1943 года.

Практически одновременно со строительством плутониевого завода в Ок-Ридже началось строительство второго промышленного плутониевого реактора в Хэнфорде (штат Вашингтон ). За период с марта 1943 по сентябрь 1944 года в Хэнфорде соорудили ещё три реактора для наработки плутония. Их созданием занимался Г. Сиборг .

Освоением металлургии плутония занималась Металлургическая лаборатория Чикагского университета , которой руководил А. Комптон .

Разработка атомной бомбы

За создание конструкции ядерного заряда отвечала созданная в 1943 году лаборатория в Лос-Аламосе , научным руководителем которой был Р. Оппенгеймер .

Разработка урановой бомбы

Бомба « Малыш » ( Little Boy ) была ядерным боезарядом пушечного типа .

Сомнений в работе пушечной схемы не было, поэтому её испытания на полигоне не проводились. Бомба «Малыш» была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года.

Разработка плутониевой бомбы

Получение плутония-239 для плутониевых зарядов не было связано напрямую со сложностями в получении урана-235, так как в случае с плутонием-239 используется специальный ядерный реактор и имеющийся в большом количестве уран-238 . Весной-летом 1944 года выяснилось, что плутоний-239 имеет значительные примеси изотопа плутоний-240, который имеет склонность к спонтанному делению. Из-за этого пушечная схема для плутониевой бомбы оказалась неосуществимой : плутоний-240 вступит в реакцию деления до того момента, как элементы ядерного заряда соединятся в критическую массу. Отказаться от использования плутония не представлялось возможным из-за того, что выработанного к лету 1945 года урана-235 хватило бы только на одну бомбу, а плутония-239 было намного больше ^{[ источник не указан 812 дней ]} . Было принято решение вместо пушечной схемы для плутониевой бомбы использовать имплозивную схему , которая сжимала надкритическую массу плутония сфокусированной взрывной волной достаточно быстро, чтобы избежать эффекта спонтанного деления плутония-240. Основными разработчиками имплозивной схемы были Р. Толмен , Р. Сербер и Сет Неддермайер .

Имплозивная схема требовала большого объёма расчетов для выбора наилучшего и самого надежного варианта схемы . Так как вычислители-люди (в основном женщины) не справлялись с объёмом вычислений, в конце 1943 года были заказаны табуляторы IBM 601, которые весной 1944 года за три недели выполнили объём работ, который без них потребовал бы нескольких месяцев . Из нескольких вариантов имплозивной схемы путём экспериментов, опытов и расчетов был выбран Вариант III (Mark III), как наиболее многообещающий, и группа занялась более детальным обсчётом только этого варианта ^{[ источник не указан 860 дней ]} .

За решение проблемы имплозивного обжатия плутониевого ядерного заряда атомной бомбы в Лос-Аламосе отвечал отдел Джорджа Кистяковского . Оценки, выполненные Дж. Кистяковским, показали, что для этого необходимо использовать как «быстрые», так и «медленные» взрывчатые вещества. Кистяковским было создано новое «медленное» взрывчатое вещество, получившее название « баратол » .

Безоболочечное ядерное взрывное устройство «Штучка» ( Gadget ) на основе плутония-239 и имплозивной схемы «Вариант III» было взорвано во время испытания « Тринити » на полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико 16 июля 1945 года. Испытание показало, что выбранный Вариант III имплозивной схемы сработал и достаточно надёжен.

Вариант этого устройства, оформленный в корпус авиабомбы « Толстяк » ( Fat Man ), был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года.

Первое ядерное испытание и применение ядерного оружия

Первое испытание (кодовое название « Тринити ») ядерного взрывного устройства на основе плутония-239 (в ходе испытания тестировалась именно плутониевая бомба имплозивного типа) было проведено в штате Нью-Мексико 16 июля 1945 года (полигон Аламогордо ).

В августе 1945 года США произвели бомбардировку японских городов Хиросима и Нагасаки .

После окончания войны

Манхэттенский проект создавался с единственной военной целью: создать атомную бомбу к лету 1945 года. Все усилия военных, учёных и инженеров были направлены на создание работающего атомного оружия. Все расчёты, опыты и исследования в области атомного ядра, ядерной энергии велись только в том направлении, которое вело к конечной цели. Все другие побочные научные изыскания, исследования и варианты отбрасывались из-за жёстких сроков и ограниченности человеческих и материальных ресурсов.

Так как Манхэттенский проект выполнил свою единственную задачу, в сентябре 1945 года после окончания Второй мировой войны его стали покидать учёные, возвращаясь к своим прежним научным работам. Сменивший Роберта Оппенгеймера на посту научного директора Лос-Аламосской лаборатории Норрис Брэдбери ещё в течение года с трудом поддерживал работу лаборатории, занимая оставшихся ученых теоретическими задачами в области термоядерного синтеза и улучшениями имевшихся атомных бомб до тех пор, пока в высших политических кругах не было принято решение, что делать с атомным оружием, кто будет осуществлять контроль за его хранением и разработкой , и как будет это всё финансироваться.

См. также

• Комитет Мауд
• Британский вклад в Манхэттенский проект
• Манхэттенский проект (фильм)

Примечания

Литература

• Лесли Гровс . «Теперь об этом можно рассказать» / Сокращенный перевод с английского О. П. Бегучева. Предисловие и редакция кандидата военных наук В. В. Ларионова. — М.: Государственное издательство литературы в области атомной науки и техники (Атомиздат), 1964.
• Роберт Юнг . Ярче тысячи солнц : Повествование об ученых-атомниках = Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists (рус.) / сокращённый перевод с англ. В. Н. Дурнева. — М. : Атомиздат , 1961. — 280 с. — 100 000 экз. .
• (2013) Anne C. Fitzpatrick: Igniting the Light Elements: The Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942—1952 ( ISBN 1-288-82498-X ) (англ.) .
• Стивен Шейпин . (неопр.) . yuri-kolker.com . Дата обращения: 4 февраля 2020. . перевод с англ. Юрия Колкера, журнал ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ФОРУМ (Сан-Фрациско / Москва) № 6, 2001 Боремвуд, Хартфордшир; помещено в сеть 22 января 2010
• Манхэттенский проект // Иванян Э. А. Энциклопедия российско-американских отношений. XVIII—XX века. — Москва: Международные отношения, 2001. — 696 с. — ISBN 5-7133-1045-0 .
• Дельгадо Дж. П. / Джеймс П. Дельгадо; Пер. с англ. А. Ефремова. — М. : Эксмо, 2011. — 208 с. — (Военная история человечества). — ISBN 978-5-699-45220-0 .

Ссылки

• (неопр.) . Архивировано из 9 апреля 2017 года.
• (неопр.) . drugoi.livejournal.com . Дата обращения: 4 февраля 2020.