Manhattan projekti

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 9. huhtikuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 128 muokkausta .
Manhattan projekti

Testi "Trinity" - ensimmäisen atomipommin "Thing" (eng. Gadget) räjähdys Alamogordon testipaikalla, 16. heinäkuuta 1945
Osavaltio
Sijainti
Päämajan sijainti
Esitetty työssä Los Alamos [d]
alkamispäivämäärä noin 1939
viimeinen käyttöpäivä noin 1946
Osallistuja(t) Robert Oppenheimer ja Leslie Groves
Tutkimuksen sijainti Reaktori B
Projektin tai tehtävän tarkoitus ydinase
Tuotteet Lihava mies , lapsi , esine [d] ja halkeamiskykyinen materiaali [d]
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

" Project Manhattan " ( eng.  Manhattan Project ) - koodinimi Yhdysvaltain ydinaseiden kehittämisohjelmalle , jonka täytäntöönpano aloitettiin virallisesti 17. syyskuuta 1943 [1] . Sitä ennen, vuodesta 1939 lähtien, tutkimusta tehtiin " Uranium Committeessa " ( S-1 Uranium Committee ). Projektiin osallistui tutkijoita Yhdysvalloista , Iso-Britanniasta , Saksasta ja Kanadasta .

Osana hanketta luotiin kolme atomipommia: plutonium "Thing" ( Gadget ) (räjähti ensimmäisen ydinkokeen aikana ), uraani " Little Boy " ( Little Boy ) (pudotettiin Hiroshimaan 6. elokuuta 1945) ja plutonium " Fat Man " ( Fat Man ) (pudotettiin Nagasakiin 9. elokuuta 1945).

Amerikkalainen fyysikko Robert Oppenheimer ja kenraali Leslie Groves johtivat projektia . Äskettäin luodun rakenteen tarkoituksen piilottamiseksi Manhattan Engineering District muodostettiin osaksi Yhdysvaltain armeijan sotilastekniikan joukkoja, ja Groves (siihen asti eversti) ylennettiin prikaatinkenraaliksi ja nimitettiin tämän piirin komentajaksi [ 1] .

Noin 130 000 ihmistä [2] osallistui Manhattan-projektiin, ja se maksoi lähes 2 miljardia dollaria (noin 22 miljardia dollaria vuonna 2016). Yli 90 prosenttia kustannuksista kohdistui tehtaiden rakentamiseen ja halkeamiskelpoisten materiaalien tuotantoon ja alle 10 prosenttia aseiden kehittämiseen ja tuotantoon [3] . Tutkimusta ja tuotantoa tehtiin yli 30 toimipaikassa Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa ja Kanadassa [4] . Hankkeessa kerättiin myös tiedustelua Saksan ydinaseprojektista. Osana Alsos-tehtävää Manhattan Projectin henkilökunta työskenteli Euroopassa, joskus vihollislinjojen takana, missä he keräsivät ydinmateriaaleja ja -dokumentteja sekä keräsivät saksalaisia ​​tiedemiehiä.

Maailman parhaiden tieteellisten joukkojen houkutteleminen ja Yhdysvaltojen valtava tuotantokapasiteetti mahdollistivat maailman ensimmäisten ydinasenäytteiden luomisen alle kolmessa vuodessa [2] .

Manhattan-projektin tiukasta salassapitovelvollisuudesta huolimatta " atomivakoilijat " luovuttivat kuitenkin Neuvostoliitolle suuren määrän teknistä tietoa, jota käytettiin Neuvostoliiton atomipommin luomisessa .

Alku

Elokuussa 1939 fyysikot Leo Szilard ja Eugene Wigner laativat niin kutsutun Einsteinin kirjeen Rooseveltille , joka sisälsi varoituksen siitä, että natsi-Saksa saattaa kehittää erittäin voimakasta uudentyyppistä pommia. Tältä osin kirjeen kirjoittajat kehottivat Yhdysvaltoja varmistamaan uraanimalmivarantojen keräämisen ja Enrico Fermin ja muiden ydinketjureaktioiden alan tutkijoiden tutkimuksen rahoituksen . Kirjeen allekirjoitti Albert Einstein ja se toimitettiin Yhdysvaltain presidentille Franklin Rooseveltille . Roosevelt nimitti Lyman Briggsin National Bureau of Standardsista johtamaan uraanikomiteaa tutkimaan kirjeessä esiin tuotuja kysymyksiä. 1. marraskuuta 1939 komitea raportoi Rooseveltille, että uraanin käyttö tekisi mahdolliseksi luoda aseen, jonka tuhovoima on paljon parempi kuin mikään tunnettu [5] .

Vuoden 1940 alussa Otto Frisch ja Rudolf Peierls Birminghamin yliopistosta (Yhdistynyt kuningaskunta) tekivät arvion uraani-235 :n kriittisestä massasta . Tulos hahmoteltiin niin sanotussa Frisch-Peierlsin muistiossa , joka monella tapaa käynnisti laajamittaisen tutkimuksen mahdollisuudesta luoda ydinaseita.

Kesäkuussa 1940 uraanikomiteasta tuli maanpuolustuksen tutkimuskomitean alakomitea S-1 [5] .

28. kesäkuuta 1941 Roosevelt allekirjoitti toimeenpanomääräyksen 8807 Tieteellisen tutkimuksen ja kehityksen toimiston perustamisesta Vanivar Bushin johtajana . 

Elokuussa 1941 australialaistaustainen brittitieteilijä Mark Oliphant lensi Yhdysvaltoihin ja piti sarjan tapaamisia amerikkalaisten viranomaisten ja fyysikkojen kanssa kampanjoiden "pommin" puolesta [6] .

Yhdysvaltojen liittyminen toiseen maailmansotaan joulukuussa 1941 vauhditti atomiongelman tutkimusta. Kun Arthur Compton keväällä 1942 arvioi uraani-235:n kriittisen massan olevan 2-100 kg, kävi selväksi, että oli mahdollista valmistaa atomipommi, joka voitaisiin ottaa lentokoneeseen. Presidentti Rooseveltille ilmoitettiin tästä ja hän valtuutti käytännön työn aloittamisen tällaisten aseiden luomiseksi.

17. kesäkuuta 1942 Vanevar Bush esitti presidentille raportin, jossa hän esitti suunnitelman jatkotyöstä [5] .

Jäsenet

Kesäkuussa 1944 Manhattan-projektissa oli mukana noin 129 000 ihmistä, joista 84 500 oli mukana rakennustöissä, 40 500 tehdastyöntekijöitä ja 1 800 sotilasta [7] . Tärkeä rooli projektissa oli ihmislaskimilla [8] . Samaan aikaan 99 % projektityöntekijöistä ei tiennyt, mitä lopullista tehtävää he tekivät. Life -lehti kirjoitti vuonna 1945, että ennen atomipommin ensimmäisen käytön julkistamista vain muutama kymmenkunta tiesi projektin perimmäisen tavoitteen, noin tuhat muuta tiesi, että tapahtumalla oli jollain tapaa yhteyttä atomiin, ja Loput 100 tuhatta työskenteli "kuin myyrät pilkkopimeässä" [9] .

Hankkeessa oli mukana fyysikoita ja muita maailmankuuluja tiedemiehiä [10] : Rudolf Peierls , Otto Frisch , Edward Teller , Enrico Fermi , Niels Bohr , Klaus Fuchs , Leo Szilard , John von Neumann , Richard Feynman , Joseph Rotblat , Isidor Ulam , Stanislav Rabi. , 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 , John AbelsonWaltonCo Serber , John Kemeny , Albert Bartlett , Nick Metropolis , James Franck , Myrtle Bachelder , Emilio Segre , Felix Bloch , Georg Placzek , Wu Jianxiong , Bruno Rossi , Maria Goeppert-Mayer .

Monet Saksasta vuonna 1933 muuttaneet huomattavat tiedemiehet ( Frisch , Bethe , Szilard , Fuchs , Teller , Bloch ja muut) olivat yhteydessä salaiseen projektiin, samoin kuin Niels Bohr , joka vietiin pois Saksan miehittämästä Tanskasta .

Manhattan-projekti yhdisti tutkijat Isosta-Britanniasta, Euroopasta, Kanadasta ja Yhdysvalloista, joiden joukossa oli 12 Nobel-palkinnon voittajaa [5] , yhdeksi kansainväliseksi tiimiksi, joka ratkaisi ongelman mahdollisimman lyhyessä ajassa.

Samaan aikaan Manhattan-projekti johti jonkin verran Yhdysvaltojen ja Ison-Britannian välisten suhteiden heikkenemiseen : Yhdysvallat käytti hyväkseen brittiläisten tiedemiesten tietoja , mutta kieltäytyi sitten jakamasta tuloksia Yhdistyneen kuningaskunnan kanssa [11] .

Uraanimalmi

Hankkeen tärkein raaka-aine oli uraani . Rikkain uraanimalmin lähde oli Shinkolobwen kaivos ( Kongo ), mutta se tulvi ja suljettiin [12] . Mutta belgialainen teollisuusmies Edgar Sengier onnistui kuljettamaan riittävän määrän tätä malmia Yhdysvaltoihin Staten Islandin varastoon . [13]

Uraani-isotooppien erottaminen ja plutoniumin tuotanto

Lupaaviksi alueiksi halkeamiskelpoisen ydinmateriaalin hankinnassa tunnustettiin uraani-235 :n tuotanto rikastamalla luonnonuraania ja plutonium-239 :n tuotanto säteilyttämällä luonnonuraani-238: aa neutroneilla . Työt molempiin suuntiin etenivät rinnakkain [5] . Suurin vaikeus uraani-235:een perustuvan räjähdyslaitteen luomisessa oli uraanin rikastaminen eli materiaalissa olevan 235 U:n isotoopin  massaosuuden lisääminen (luonnonuraanissa pääisotooppi on 238 U , 235 U isotooppi on noin 0,7 %), mikä mahdollistaa ydinketjureaktion (luonnollisessa ja vähän rikastetussa uraanissa isotooppi 238 U estää ketjureaktion kehittymisen). Plutonium-239:n saaminen plutoniumpanokseksi ei liittynyt suoraan uraani-235:n saannin vaikeuksiin, koska tässä tapauksessa käytetään uraani-238:aa ja erityistä ydinreaktoria [5] .

Luonnonuraani on 99,3 % uraani-238 ja 0,7 % uraani-235 , mutta vain jälkimmäinen on halkeavaa. Kemiallisesti identtinen uraani-235 on erotettava fysikaalisesti yleisemmästä isotoopista. Erilaisia ​​uraanin rikastusmenetelmiä harkittiin , joista suurin osa toteutettiin käytännössä Oak Ridgessä , Tennesseen osavaltiossa . Oak Ridgeen rakennettiin sähkömagneettinen erotuslaitos ( Y-12 ), josta E. Lawrence vastasi , diffuusiolaitos ( K-25 ), josta G. Urey ja D. Dunning olivat , sekä lämpödiffuusio tehdas ( S-50 ), josta F. Abelson vastasi [2] .

Taloudellisin tekniikka, kaasusentrifugi , epäonnistui [14] [15] , mutta sähkömagneettinen erotus, kaasudiffuusio ja lämpödiffuusio onnistuivat projektissa.

Kaasudiffuusio on ollut lupaavin ja samalla ongelmallisin isotooppien erotusmenetelmä. Grahamin lain mukaan kaasun diffuusionopeus on kääntäen verrannollinen sen molekyylipainon neliöjuureen, joten säiliössä, joka sisältää puoliläpäisevän kalvon ja kahden kaasun seoksen, kevyemmän kaasun molekyylit kulkevat kalvon läpi. nopeammin kuin raskaamman kaasun.

Presidentti Roosevelt allekirjoitti 28. joulukuuta 1942 asetuksen uraanin rikastamislaitosten rakentamisesta kaasudiffuusiomenetelmällä ja sähkömagneettisella menetelmällä sekä plutoniumin tuotantolaitoksen rakentamisesta [16] .

Y-12-tehdas suoritti sähkömagneettisen isotooppierotuksen Lawrence-menetelmällä. Tämän tehtaan pääpajaan asennettiin kaksikerroksisen talon kokoinen suuri syklotroni ( kalutron ). Vahvan magneettikentän luomiseksi sen sisään käytettiin keloja hopealangoilla. Niiden valmistukseen tarvittiin 15 000 tonnia hopeatankoja Yhdysvaltain valtiovarainministeriöltä [5] .

Syksyllä 1942 puhtaita materiaaleja ( grafiitti , uraani) oli jo riittävästi maailman ensimmäisen onnistuneesti toimivan ydinreaktorin luomiseksi . Sitä hoiti Enrico Fermi , joka työskenteli Chicagon yliopistossa . Reaktori koottiin Chicagon yliopiston Stagg Fieldin länsiosaston alle. Joulukuun 2. päivän yönä 1942 suoritettiin ensimmäistä kertaa historiassa hallittu itseään ylläpitävä uraaniatomien ydinfission ketjureaktio .

Tämän kokeellisen reaktorin luomisen jälkeen helmikuussa 1943 plutoniumtehtaan rakentaminen aloitettiin Oak Ridgessä. Ensimmäinen plutoniumin tuotantoreaktori käynnistettiin 4. marraskuuta 1943, ensimmäiset plutoniumnäytteet saatiin marraskuun 1943 lopussa.

Melkein samanaikaisesti Oak Ridgeen plutoniumtehtaan rakentamisen kanssa aloitettiin toisen kaupallisen plutoniumreaktorin rakentaminen Hanfordissa , Washingtonissa . Maaliskuun 1943 ja syyskuun 1944 välisenä aikana Hanfordiin rakennettiin vielä kolme plutoniumreaktoria. G. Seaborg [5] oli mukana niiden luomisessa .

Plutoniummetallurgian kehittämisen suoritti Chicagon yliopiston metallurginen laboratorio , jota johti A. Compton [2] .

Atomipommin kehittäminen

Ydinpanoksen suunnittelusta vastasi vuonna 1943 perustettu Los Alamos -laboratorio , jonka tieteellinen johtaja oli R. Oppenheimer [2] .

Uraanipommin kehittäminen

" Little Boy " -pommi oli tykkityyppinen ydinkärki .

Tykkipiirin toimivuudesta ei ollut epäilystäkään, joten sitä ei testattu koepaikalla. "Kid"-pommi pudotettiin Hiroshimaan 6. elokuuta 1945.

Plutoniumpommin kehittäminen

Plutonium-239 :n saaminen plutoniumpanoksia varten ei liittynyt suoraan uraani-235:n saannin vaikeuksiin, koska plutonium-239:n tapauksessa käytetään erityistä ydinreaktoria ja uraani-238 :aa on saatavilla suuria määriä . Keväällä ja kesällä 1944 kävi ilmi, että plutonium-239:ssä on merkittäviä epäpuhtauksia plutonium-240-isotoopista, jolla on taipumus spontaanille fissiolle. Tämän vuoksi plutoniumpommin tykkisuunnitelma osoittautui mahdottomaksi : plutonium-240 alkaa fissioreaktioon ennen kuin ydinvarauksen elementit yhdistyvät kriittiseksi massaksi. Plutoniumin käytöstä ei ollut mahdollista luopua, koska kesään 1945 mennessä tuotettu uraani-235 riittäisi vain yhteen pommiin ja plutonium-239:ää oli paljon enemmän. . Päätettiin käyttää plutoniumpommin tykkijärjestelmän sijaan räjähdysjärjestelmää, joka puristaisi ylikriittisen plutoniummassan fokusoidulla räjähdysaalolla riittävän nopeasti välttääkseen plutonium-240:n spontaanin fission vaikutuksen. Räjähdyssuunnitelman pääkehittäjät olivat R. Tolman , R. Serber ja S. Neddermeyer [17] .

Räjähdyspiiri vaati suuren määrän laskelmia piirin parhaan ja luotettavimman version valitsemiseksi [18] . Koska ihmislaskimet (enimmäkseen naiset) eivät kestäneet laskelmien määrää, vuoden 1943 lopulla tilattiin IBM 601 -tabulaattorit , jotka keväällä 1944 suorittivat työmäärän kolmessa viikossa, mikä ilman niitä olisi vaatinut useita kuukausia. [19] [20] . Implosiokaavion useista muunnelmista kokeiden, kokeiden ja laskelmien kautta vaihtoehto III (Mark III) valittiin lupaavimmaksi, ja ryhmä ryhtyi tarkastelemaan vain tätä vaihtoehtoa. .

Plutonium-239-pohjainen Gadget - ydinräjähdyslaite ja Variant III -räjähdysjärjestelmä räjäytettiin Trinity -kokeessa Alamogordon testialueella New Mexicossa 16. heinäkuuta 1945. Testi osoitti, että räjähdyskaavion vaihtoehto III toimi ja on melko luotettava.

Tämän laitteen muunnos , Fat Man -lentopommin muotoinen , pudotettiin Nagasakiin 9. elokuuta 1945.

Ensimmäinen ydinkoe ​​ja ydinaseiden käyttö

Ensimmäinen testi (koodinimeltään " Trinity ") plutonium-239-pohjaiselle ydinräjähdyslaitteelle (testin aikana testattiin räjähdystyyppistä plutoniumpommia) suoritettiin New Mexicossa 16. heinäkuuta 1945 ( Alamogordon testi sivusto ).

Elokuussa 1945 Yhdysvallat pommitti japanilaisia ​​Hiroshiman ja Nagasakin kaupunkeja .

Sodan päätyttyä

Manhattan-projekti luotiin yhdellä sotilaallisella tavoitteella: luoda atomipommi kesään 1945 mennessä. Kaikki armeijan, tutkijoiden ja insinöörien ponnistelut kohdistuivat toimivan atomiaseen luomiseen. Kaikki laskelmat, kokeet ja tutkimukset atomiytimen, ydinenergian alalla suoritettiin vain siihen suuntaan, joka johti lopulliseen päämäärään. Kaikki muut sivutieteelliset tutkimukset, tutkimukset ja vaihtoehdot hylättiin tiukkojen määräaikojen ja rajallisten henkilö- ja materiaaliresurssien vuoksi.

Koska Manhattan-projekti oli suorittanut ainoan tehtävänsä, syyskuussa 1945, toisen maailmansodan päätyttyä, tutkijat alkoivat jättää sitä ja palata entiseen tieteelliseen työhönsä. Norris Bradbury , joka seurasi Robert Oppenheimeria Los Alamosin laboratorion tieteellisenä johtajana , kamppaili ylläpitääkseen laboratorion työtä vielä vuoden ajan ja vaikeutti jäljellä olevia tiedemiehiä teoreettisilla ongelmilla lämpöydinfuusion alalla ja paransi olemassa olevia atomipommeja, kunnes päätös tehtiin. Tehtiin korkeimmissa poliittisissa piireissä mitä tehdä ydinaseille, kuka valvoo niiden varastointia ja kehittämistä ja miten se kaikki rahoitetaan.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Atomienergia sotilaallisiin tarkoituksiin (Smythin raportti) . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 1. toukokuuta 2021.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Manhattan Project . Haettu 18. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 31. maaliskuuta 2022.
  3. ↑ Manhattan-projektin kustannukset . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2021.
  4. ↑ Projektisivustot . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2021.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Ydinvoiman sotilaalliset juuret . Haettu 18. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 18. lokakuuta 2021.
  6. ↑ Mark Oliphant . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2021.
  7. ↑ Jones, Vincent. Manhattan: Armeija ja atomipommi . - Washington, DC: Yhdysvaltain armeijan sotahistorian keskus, 1985. Arkistoitu 7. lokakuuta 2014 Wayback Machinessa
  8. ↑ David Skinner. Naisten tietokoneiden aikakausi  (englanniksi) . www.thenewatlantis.com . Haettu 4. helmikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2015.
  9. ↑ Bomb City: American Atomic Cityn historiasta . Haettu 18. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. lokakuuta 2021.
  10. ↑ Yllä olevassa Manhattan-projektin osallistujaluettelossa on epätarkkuuksia. Monet osallistujista eivät myöhemmin mainostaneet työtään hankkeessa eettisistä syistä, jotka syntyivät atomipommien käytön jälkeen Hiroshimassa ja Nagasakissa.
  11. ↑ Aylen, Jonathan (tammikuu 2015). "Ensimmäinen valssi: Blue Danuben, Britannian sodanjälkeisen atomipommin, kehittäminen ja käyttöönotto." International Journal for the History of Engineering & Technology . 85 (1): 31-59. DOI : 10.1179/1758120614Z.00000000054 . ISSN  1758-1206 .
  12. ↑ Kongon uraanin kohtalo (pääsemätön linkki) . Arkistoitu alkuperäisestä 7. maaliskuuta 2014.  // Atomic-energy.ru (arkistoitu)
  13. ↑ Edgar Sengier . Haettu 25. joulukuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 12. marraskuuta 2020.
  14. ↑ R. Scott Kemp. Kaasusentrifugien teoria ja kehitys: Yhdysvaltain ohjelmien katsaus Arkistoitu 13. elokuuta 2017 Wayback Machinessa . Tiede ja globaali turvallisuus, 2009, osa 17, s. 1-19. Venäjän käännös: Kaasusentrifugien teoria ja suunnittelu: Amerikkalaisten ohjelmien yleiskatsaus Arkistoitu 8. elokuuta 2017 Wayback Machinessa .
  15. ↑ Whitley, Stanley (1984-01-01). "Kaasusentrifugin katsaus vuoteen 1962 asti. Osa I: Erotusfysiikan periaatteet." Modernin fysiikan arvostelut . American Physical Society (APS). 56 (1): 41-66. DOI : 10.1103/revmodphys.56.41 . ISSN  0034-6861 .
  16. ↑ K-25 Virtuaalimuseo . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 7. syyskuuta 2021.
  17. ↑ Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. (1993). Kriittinen kokoonpano: Los Alamosin tekninen historia Oppenheimer-vuosina, 1943-1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44132-2 . OCLC 26764320
  18. ↑ Valoelementtien syttyminen: Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942-1952 - kirjoittanut Anne C. Fitzpatrick, 2013, s. 66
  19. ↑ Kolminaisuus numeroiden mukaan: Tietojenkäsittely, joka teki kolminaisuuden mahdolliseksi . Haettu 19. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 21. tammikuuta 2022.
  20. ↑ Tietokoneet ja ydinaseiden suunnittelu . Haettu 19. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 25. elokuuta 2021.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
 Manhattan projekti
Paikat
Los Alamos
Hanford
Oak Ridge
testisivustot
_
Yksittäiset
keskukset
Ase
Testit
Johtajat
Tiedemiehet

Aiheeseen liittyvät artikkelit
 Ydinvoimaprojektit 1900-luvun puolivälissä