Manhattan projekt

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. április 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 128 szerkesztést igényelnek .
Manhattan projekt

"Trinity" teszt - az első "Thing" (Eng. Gadget) atombomba felrobbanása az alamogordoi tesztterületen, 1945. július 16.
Állapot
Elhelyezkedés
Székhely helye
Művében bemutatva Los Alamos [d]
a kezdés dátuma 1939 körül
lejárati dátum 1946 körül
Résztvevő(k) Robert Oppenheimer és Leslie Groves
A tanulmány helye B reaktor
A projekt vagy küldetés célja atomfegyver
Termékek Kövér ember , kölyök , holmi [d] és hasadóanyag [d]
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

" Project Manhattan " ( eng.  Manhattan Project ) - az amerikai nukleáris fegyverek fejlesztésére irányuló program kódneve , amelynek végrehajtása hivatalosan 1943. szeptember 17-én kezdődött [1] . Ezt megelőzően, 1939 óta, az " Urán Bizottságban " ( S-1 Uranium Committee ) végeztek kutatásokat. A projektben az Amerikai Egyesült Államokból , Nagy-Britanniából , Németországból és Kanadából vettek részt tudósok .

A projekt részeként három atombombát hoztak létre: a plutónium "Thing" ( Gadget ) ( az első nukleáris kísérlet során felrobbant ), a " Little Boy " ( Little Boy ) uránium ( 1945. augusztus 6-án dobták le Hirosimára ) és a plutónium " Fat Man " ( Fat Man ) ( 1945. augusztus 9-én esett Nagaszakira ).

Robert Oppenheimer amerikai fizikus és Leslie Groves tábornok vezették a projektet . Az újonnan létrehozott struktúra céljának elrejtése érdekében az amerikai hadsereg hadmérnöki erőinek részeként megalakították a Manhattan Engineering District-et, és Groves-ot (addig ezredes) dandártábornokká léptették elő, és e körzet parancsnokává nevezték ki [ 1] .

Körülbelül 130 000 ember [2] vett részt a Manhattan Projectben , és csaknem 2 milliárd USD-be került (2016-ban körülbelül 22 milliárd USD). A költségek több mint 90%-a gyárak építésére és hasadóanyag-gyártásra, kevesebb mint 10%-a pedig fegyverek fejlesztésére és gyártására irányult [3] . A kutatás és a gyártás több mint 30 telephelyen zajlott az Egyesült Államokban, az Egyesült Királyságban és Kanadában [4] . A projekt a német atomfegyver - projektből is gyűjtött hírszerzési információkat . Az Alsos küldetés részeként a Manhattan Project munkatársai Európában dolgoztak, időnként az ellenséges vonalak mögött, ahol nukleáris anyagokat és dokumentumokat gyűjtöttek, valamint német tudósokat is gyűjtöttek.

A világ legjobb tudományos erőinek bevonása és az Egyesült Államok hatalmas termelési képességei lehetővé tették a világ első nukleáris fegyvermintáinak elkészítését kevesebb mint három év alatt [2] .

A Manhattan Projekt szigorú titkolása ellenére azonban az " atomkémek " nagy mennyiségű technikai információt adtak át a Szovjetuniónak , amelyet a szovjet atombomba megalkotásához használtak fel .

Kezdete

1939 augusztusában Leo Szilard és Eugene Wigner fizikusok megszövegezték az úgynevezett Einstein-levelet Rooseveltnek , amely figyelmeztetést tartalmazott, hogy a náci Németország rendkívül erős, új típusú bombát fejleszt. Ezzel kapcsolatban a levél szerzői sürgették az Egyesült Államokat, hogy biztosítsa az uránérc tartalékok felhalmozását, valamint az Enrico Fermi és más tudósok kutatásainak finanszírozását a nukleáris láncreakciók területén . A levelet Albert Einstein írta alá, és átadta Franklin Roosevelt amerikai elnöknek . Roosevelt Lyman Briggst , a Nemzeti Szabványügyi Hivatal munkatársát nevezte ki az uránbizottság élére a levélben felvetett kérdések kivizsgálására. 1939. november 1-jén a bizottság arról számolt be Rooseveltnek, hogy az urán felhasználásával minden ismertnél jóval nagyobb pusztító erejű fegyvert lehet létrehozni [5] .

1940 elején Otto Frisch és Rudolf Peierls a Birminghami Egyetemen (Egyesült Királyság) megbecsülték az urán-235 kritikus tömegét . Az eredményt az úgynevezett Frisch-Peierls memorandum vázolta fel , amely sok tekintetben elindította az atomfegyverek létrehozásának lehetőségének nagyszabású kutatását.

1940 júniusában az Uránbizottság a Nemzetvédelmi Kutatási Bizottság S-1 albizottsága lett [5] .

1941. június 28-án Roosevelt aláírta a Tudományos Kutatási és Fejlesztési Hivatal létrehozásáról szóló 8807- es végrehajtási rendeletet Vanivar Bush igazgatója mellett . 

1941 augusztusában egy ausztrál származású brit tudós, Mark Oliphant az Egyesült Államokba repült, és egy sor találkozót tartott amerikai tisztviselőkkel és fizikusokkal, kampányt folytatva a "bombáért" [6] .

Az Egyesült Államok belépése a második világháborúba 1941 decemberében felgyorsította az atomprobléma kutatását. Amikor 1942 tavaszán Arthur Compton az urán-235 kritikus tömegét 2 és 100 kg közé becsülte, világossá vált, hogy lehet olyan atombombát készíteni, amelyet egy repülőgép is felvihet. Erről tájékoztatták Roosevelt elnököt, és engedélyezte az ilyen fegyverek létrehozására irányuló gyakorlati munka megkezdését.

1942. június 17-én Vanevar Bush jelentést nyújtott be az elnöknek, amelyben felvázolta a további munka tervét [5] .

Tagok

1944 júniusában mintegy 129 000 ember vett részt a Manhattan Projektben, ebből 84 500 fő építési munkában, 40 500 gyári munkás és 1 800 katonai személyzet [7] . A projektben fontos szerepet játszottak az emberi számológépek [8] . Ugyanakkor a projektben dolgozók 99%-a nem tudta, hogy milyen végső feladaton dolgozik. 1945-ben a Life magazin azt írta, hogy az atombomba első használatának bejelentése előtt csak néhány tucat ember tudhatta a projekt végső célját, körülbelül ezren tudták, hogy ami történik, az valamilyen módon összefügg az atommal, és a maradék 100 ezer úgy dolgozott, "mint a vakondok a koromsötétben" [9] .

A projektben fizikusok és más világhírű tudósok vettek részt [10] : Rudolf Peierls , Otto Frisch , Edward Teller , Enrico Fermi , Niels Bohr , Klaus Fuchs , Leo Szilard , John von Neumann , Richard Feynman , Joseph Rotblat , Isidor Rabi , Stanislav Ulam , Robert Wilson , Victor Weiskopf , Herbert York , Samuel Allison , Edwin Macmillan , Robert Oppenheimer , Georgy Kistyakovsky , Ernest Lawrence , Hans Bethe , Hans von Halban Franz Eugen Simon , Eugene Wigner , Philipp Hauge Abelson , WaltonCockJohn Serber , John Kemeny , Albert Bartlett , Nick Metropolis , James Franck , Myrtle Bachelder , Emilio Segre , Felix Bloch , Georg Placzek , Wu Jianxiong , Bruno Rossi , Maria Goeppert-Mayer .

A titkos projekthez számos kiemelkedő tudós, aki 1933-ban Németországból emigrált ( Frisch , Bethe , Szilard , Fuchs , Teller , Bloch és mások), valamint Niels Bohr , akit a Németország által megszállt Dániából vittek ki .

A Manhattan Project Nagy-Britanniából, Európából, Kanadából és az USA-ból származó tudósokat, köztük 12 Nobel-díjast [5] egyesített egyetlen nemzetközi csapatba, amely a lehető legrövidebb időn belül megoldotta a problémát.

Ugyanakkor a Manhattan Project az Egyesült Államok és Nagy-Britannia közötti kapcsolatok némi romlásához vezetett : az Egyesült Államok kihasználta az Egyesült Királyság tudósainak tudását , de az eredményeket nem volt hajlandó megosztani az Egyesült Királysággal [11] .

Uránérc

A projekt legfontosabb nyersanyaga az urán volt . Az uránérc leggazdagabb forrása a Shinkolobwe - bánya ( Kongó ) volt, de elöntötték és bezárták [12] . Edgar Sengier belga iparosnak azonban sikerült elegendő mennyiséget szállítania ebből az ércből az USA-ba egy Staten Island -i raktárba . [13]

Az uránizotópok szétválasztása és a plutónium előállítása

A nukleáris hasadóanyag beszerzésének ígéretes területei a természetes urán dúsításával történő urán-235 és a természetes urán-238 neutronos besugárzásával történő plutónium-239 előállítása . A munka mindkét irányban párhuzamosan zajlott [5] . A 235 urán alapú robbanószerkezet létrehozásának fő nehézségét az urán dúsítása jelentette, vagyis az anyagban lévő 235 U izotóp  tömeghányadának növelése (a természetes uránban a fő izotóp 238 U , az A 235 U izotóp megközelítőleg 0,7%-kal egyenlő, így lehetővé válik a nukleáris láncreakció (a természetes és alacsony dúsítású uránban a 238 U izotóp megakadályozza a láncreakció kialakulását). A plutónium-töltethez való plutónium-239 beszerzése nem függött közvetlenül össze az urán-235 megszerzésének nehézségeivel, mivel ebben az esetben urán-238-at és speciális atomreaktort használnak [5] .

A természetes urán 99,3% urán-238 és 0,7% urán-235 , de csak az utóbbi hasadó. A kémiailag azonos urán-235-öt fizikailag el kell választani a gyakoribb izotóptól. Különféle urándúsítási módszereket mérlegeltek , amelyek többségét gyakorlatilag a tennessee -i Oak Ridge - ben hajtották végre . Oak Ridge-ben egy elektromágneses elválasztó üzemet ( Y-12 ) építettek , amelyért E. Lawrence volt a felelős , egy diffúziós üzemet ( K-25 ), amelyért G. Urey D. Dunning voltak felelősek , valamint egy hődiffúziót üzem ( S-50 ), amelyért F. Abelson volt a felelős [2] .

A leggazdaságosabb technológia, a gázcentrifuga megbukott [14] [15] , de az elektromágneses elválasztás, a gázdiffúzió és a termikus diffúzió sikeres volt a projektben.

A gázdiffúzió volt a legígéretesebb és egyben a legproblémásabb izotópleválasztási módszer. Graham törvénye kimondja, hogy a gáz diffúziós sebessége fordítottan arányos molekulatömegének négyzetgyökével, így egy féligáteresztő membránt és két gáz keverékét tartalmazó tartályban a könnyebb gáz molekulái áthaladnak a membránon. gyorsabban, mint a nehezebb gázé.

1942. december 28-án Roosevelt elnök rendeletet írt alá urán gázdiffúziós módszerrel és elektromágneses módszerrel dúsító üzemek, valamint plutónium-előállító üzem építéséről [16] .

Az Y-12 üzem Lawrence-módszerrel elektromágneses izotópleválasztást hajtott végre. Ennek az üzemnek a főműhelyében egy kétszintes ház méretű nagy ciklotront ( kalutront ) helyeztek el . A belsejében erős mágneses mező létrehozásához ezüsthuzalos tekercseket használtak. Elkészítésükhöz 15 000 tonna ezüstruda kellett az Egyesült Államok Pénzügyminisztériumától [5] .

1942 őszén már elegendő tiszta anyag ( grafit , urán) állt rendelkezésre a világ első sikeresen működő atomreaktorának létrehozásához . Enrico Fermi kezelte , aki a Chicagói Egyetemen dolgozott . A reaktort a Chicagói Egyetem Stagg Field nyugati lelátója alatt szerelték össze. 1942. december 2-án éjjel a történelemben először hajtottak végre ellenőrzött önfenntartó láncreakciót az uránatomok maghasadásával.

Ennek a kísérleti reaktornak a létrehozása után 1943 februárjában megkezdődött egy plutóniumüzem építése Oak Ridge-ben. Az első plutóniumgyártó reaktort 1943. november 4-én indították, az első plutóniummintákat 1943. november végén szerezték be.

Az Oak Ridge-i plutóniumüzem építésével csaknem egy időben megkezdődött a második kereskedelmi plutóniumreaktor építése a washingtoni Hanfordban . 1943 márciusa és 1944 szeptembere között további három plutóniumreaktor épült Hanfordban. G. Seaborg [5] részt vett a létrehozásukban .

A plutóniumkohászat fejlesztését a Chicagói Egyetem Kohászati ​​Laboratóriuma végezte, amelyet A. Compton [2] vezetett .

Az atombomba fejlesztése

A nukleáris töltet tervének megalkotásáért az 1943-ban alapított Los Alamos laboratórium volt felelős, amelynek tudományos igazgatója R. Oppenheimer [2] volt .

Az uránbomba fejlesztése

A " Little Boy " bomba egy ágyú típusú nukleáris robbanófej volt .

Az ágyúáramkör működéséhez kétség sem férhetett, ezért a teszt helyszínén nem tesztelték. A "Kid" bombát 1945. augusztus 6-án dobták le Hirosimára .

A plutóniumbomba fejlesztése

A plutónium-239 beszerzése plutónium töltetekhez nem volt közvetlenül összefüggésben az urán-235 beszerzésének nehézségeivel, mivel a plutónium-239 esetében speciális atomreaktort használnak, és az urán-238 nagy mennyiségben áll rendelkezésre . 1944 tavaszán és nyarán kiderült, hogy a plutónium-239 jelentős szennyeződéseket tartalmaz a plutónium-240 izotópból, amely hajlamos a spontán hasadásra. Emiatt a plutóniumbomba ágyús terve megvalósíthatatlannak bizonyult : a plutónium-240 hasadási reakcióba lép, mielőtt a nukleáris töltet elemei kritikus tömeggé egyesülnének. Nem lehetett lemondani a plutónium használatáról amiatt, hogy az 1945 nyaráig előállított urán-235-ből csak egy bombához volt elegendő, és sokkal több plutónium-239 volt. . Az a döntés született, hogy a plutóniumbombához ágyús séma helyett robbanékony sémát alkalmaznak , amely a plutónium szuperkritikus tömegét egy fókuszált robbanáshullámmal elég gyorsan összenyomja ahhoz, hogy elkerülje a plutónium-240 spontán hasadását. Az implozív séma fő kidolgozói R. Tolman , R. Serber és S. Neddermeyer [17] voltak .

Az implozív áramkör nagy mennyiségű számítást igényelt az áramkör legjobb és legmegbízhatóbb változatának kiválasztásához [18] . Mivel a humán számológépek (többnyire női) nem tudtak megbirkózni a számítások nagyságával, 1943 végén IBM 601 tabulátorokat rendeltek , amelyek 1944 tavaszán három hét alatt végezték el azt a munkát, amely nélkülük több hónapot igényelt volna. [19] [20] . Az implóziós séma több változata közül kísérleteken, kísérleteken és számításokon keresztül a III. opciót (Mark III) választották a legígéretesebbnek, és a csoport csak ennek a lehetőségnek a részletesebb számítását végezte el. .

A plutónium-239 alapú Gadget nukleáris robbanószerkezetet és a Variant III robbanósémát a Trinity -teszt során robbantották fel az új-mexikói alamogordói tesztterületen 1945. július 16-án. A teszt azt mutatta, hogy az implóziós séma III. opciója működött és meglehetősen megbízható.

Ennek az eszköznek egy Fat Man légibomba alakú változatát 1945. augusztus 9-én dobták le Nagaszakira .

Az első nukleáris kísérlet és az atomfegyverek alkalmazása

A plutónium-239 alapú nukleáris robbanószerkezet első tesztjét (kódnevén " Trinity ") (a teszt során az implóziós típusú plutóniumbombát tesztelték) Új-Mexikóban 1945. július 16-án hajtották végre ( Alamogordo teszt webhely ).

1945 augusztusában az Egyesült Államok bombázta Hirosimát és Nagaszakit japán városokat .

A háború vége után

A Manhattan Project egyetlen katonai céllal jött létre: atombombát készíteni 1945 nyarára. A katonaság, a tudósok és a mérnökök minden erőfeszítése egy működő atomfegyver létrehozására irányult. Minden számítás, kísérlet és kutatás az atommag, az atomenergia területén csak abban az irányban történt, amely a végső célhoz vezetett. Minden más mellékes tudományos tanulmányt, tanulmányt és lehetőséget elvetettek a szűkös határidők és a korlátozott humán- és anyagi erőforrások miatt.

Mivel a Manhattan Project teljesítette egyetlen küldetését, 1945 szeptemberében, a második világháború befejezése után a tudósok elhagyták, és visszatértek korábbi tudományos munkájukhoz. Norris Bradbury , aki Robert Oppenheimert követte a Los Alamos Laboratórium tudományos igazgatói posztján , még egy évig küzdött azért, hogy fenntartsa a laboratórium munkáját, és a megmaradt tudósokat elméleti problémákkal foglalkoztatta a termonukleáris fúzió és a meglévő atombombák fejlesztése terén, amíg meg nem született döntés. a legfelsőbb politikai körökben megtárgyalták, hogy mit kezdjenek az atomfegyverekkel, ki fogja irányítani azok tárolását és fejlesztését , és mindezt hogyan finanszírozzák.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Atomenergia katonai célokra (A Smyth-jelentés) . Letöltve: 2021. október 20. Az eredetiből archiválva : 2021. május 1.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 A Manhattan Project . Letöltve: 2021. október 18. Az eredetiből archiválva : 2022. március 31.
  3. ↑ A manhattani projekt költségei . Letöltve: 2021. október 20. Az eredetiből archiválva : 2021. október 20.
  4. ↑ Projektoldalak . Letöltve: 2021. október 20. Az eredetiből archiválva : 2021. október 20.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Az atomenergia katonai gyökerei . Letöltve: 2021. október 18. Az eredetiből archiválva : 2021. október 18..
  6. ↑ Mark Oliphant . Letöltve: 2021. október 20. Az eredetiből archiválva : 2021. október 20.
  7. ↑ Jones, Vincent. Manhattan: A hadsereg és az atombomba . - Washington, DC: Egyesült Államok Hadtörténelmi Központja, 1985. Archiválva : 2014. október 7. a Wayback Machine -nél
  8. ↑ David Skinner. A női számítógépek kora  (angol) . www.thenewatlantis.com . Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2015. november 13.
  9. ↑ Bombaváros: Az amerikai atomváros történetéből . Letöltve: 2021. október 18. Az eredetiből archiválva : 2021. október 15.
  10. ↑ Pontatlanságok vannak a Manhattan Project résztvevőinek fenti listájában. A résztvevők közül sokan nem hirdették meg a projektben végzett munkájukat etikai okokból, amelyek a hirosimai és nagaszaki atombombák bevetése után merültek fel.
  11. ↑ Aylen, Jonathan (2015. január). „Első keringő: A Kék Duna, Nagy-Britannia háború utáni atombombája fejlesztése és telepítése.” The International Journal for the History of Engineering & Technology . 85 (1): 31-59. DOI : 10.1179/1758120614Z.00000000054 . ISSN  1758-1206 .
  12. ↑ A kongói urán sorsa (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Az eredetiből archiválva: 2014. március 7.  // Atomic-energy.ru (Archivált)
  13. ↑ Edgar Sengier . Letöltve: 2020. december 25. Az eredetiből archiválva : 2020. november 12.
  14. ↑ R. Scott Kemp. Gas centrifuge Theory and Development: A Review of US Programs Archived 2017. augusztus 13., a Wayback Machine . Tudomány és globális biztonság, 2009, 17. kötet, pp. 1-19. Orosz fordítás: Theory and Design of Gas Centrifuges: An Overview of American Programs Archivált 2017. augusztus 8. a Wayback Machine -nál .
  15. ↑ Whitley, Stanley (1984-01-01). "A gázcentrifuga áttekintése 1962-ig. I. rész: Az elválasztási fizika elvei." Szemle a modern fizikáról . Amerikai Fizikai Társaság (APS). 56 (1): 41-66. DOI : 10.1103/revmodphys.56.41 . ISSN  0034-6861 .
  16. ↑ K-25 Virtuális Múzeum . Letöltve: 2021. október 20. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 7..
  17. ↑ Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. (1993). Critical Assembly: Los Alamos műszaki története az Oppenheimer-években, 1943-1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44132-2 . OCLC 26764320
  18. ↑ A fényelemek meggyújtása: Los Alamos termonukleáris fegyverek projektje, 1942-1952 – Anne C. Fitzpatrick, 2013, 66. o.
  19. ↑ Trinity by the Numbers: A számítástechnikai erőfeszítés, amely lehetővé tette a háromságot . Letöltve: 2021. október 19. Az eredetiből archiválva : 2022. január 21.
  20. ↑ Számítógépek és nukleáris fegyverek tervezése . Letöltve: 2021. október 19. Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 25.

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
 Manhattan projekt
Helyek
Los Alamos
Hanford
Oak Ridge
teszthelyek
_
Egyéni
központok
Fegyver
Tesztek
Vezetők
Tudósok

Kapcsolódó cikkek
 A 20. század közepének nukleáris projektjei