Insoniyat tarixidagi eng dahshatli urush tugaganiga ikki oydan sal koʻproq vaqt oʻtdi. Shunday qilib, 1945 yil 16 iyulda birinchi yadroviy bomba AQSh harbiylari tomonidan sinovdan o'tkazildi va bir oy o'tgach, Yaponiya shaharlarining minglab aholisi atom do'zaxida halok bo'ldi. O'shandan beri yadro qurollari va ularni nishonga yetkazish vositalari yarim asrdan ko'proq vaqt davomida doimiy ravishda takomillashtirildi.
Harbiylar oʻz ixtiyorida juda kuchli oʻq-dorilarga ega boʻlishni, butun shaharlar va mamlakatlarni bir zarba bilan xaritadan olib tashlashni va portfelga sigʻadigan oʻta kichiklarini olishni xohlashdi. Bunday qurilma sabotaj urushini misli ko'rilmagan darajaga olib chiqadi. Birinchisida ham, ikkinchisida ham engib bo'lmaydigan qiyinchiliklar bo'lgan. Buning sababi kritik massa deb ataladigan narsadir. Biroq, birinchi narsa.
Bunday portlovchi yadro
Yadro qurilmalari qanday ishlashini tushunish va kritik massa deb ataladigan narsani tushunish uchun bir muddat ish stoliga qaytaylik. Maktab fizikasi kursidan biz oddiy qoidani eslaymiz: bir xil nomdagi zaryadlar bir-birini qaytaradi. Xuddi shu o‘rinda o‘rta maktabda o‘quvchilarga atom yadrosining tuzilishi, ya’ni neytronlar, neytral zarralar vamusbat zaryadlangan protonlar. Lekin bu qanday mumkin? Ijobiy zaryadlangan zarralar bir-biriga shunchalik yaqinki, itaruvchi kuchlar juda katta bo'lishi kerak.
Fan protonlarni bir-biriga bog'lab turuvchi yadro ichidagi kuchlarning tabiati haqida to'liq ma'lumotga ega emas, garchi bu kuchlarning xossalari juda yaxshi o'rganilgan. Kuchlar faqat juda yaqin masofada harakat qiladi. Ammo kosmosda protonlarni ajratish uchun ozgina bo'lsa-da, arziydi, chunki itaruvchi kuchlar ustunlik qila boshlaydi va yadro parchalanadi. Va bunday kengayishning kuchi haqiqatan ham ulkan. Ma'lumki, katta yoshli erkakning kuchi qo'rg'oshin atomining faqat bitta yadrosi protonlarini ushlab turish uchun etarli emas.
Ruterford nimadan qo'rqardi
Davriy sistemaning aksariyat elementlarining yadrolari barqaror. Biroq, atom raqami oshgani sayin, bu barqarorlik pasayadi. Bu yadrolarning kattaligi haqida. 238 ta nukliddan tashkil topgan uran atomining yadrosini tasavvur qiling, shundan 92 tasi proton. Ha, protonlar bir-biri bilan yaqin aloqada bo'lib, yadro ichidagi kuchlar butun strukturani ishonchli tarzda mustahkamlaydi. Ammo yadroning qarama-qarshi uchlarida joylashgan protonlarning itarilish kuchi sezilarli bo'ladi.
Ruterford nima qilardi? U atomlarni neytronlar bilan bombardimon qildi (elektron atomning elektron qobig'idan o'tmaydi, musbat zaryadlangan proton esa itaruvchi kuchlar tufayli yadroga yaqinlasha olmaydi). Atom yadrosiga kirgan neytron uning bo'linishiga olib keladi. Ikki alohida yarmi va ikki yoki uchta erkin neytron bir-biridan uchib ketdi.
Uchib yuruvchi zarrachalarning ulkan tezligi tufayli bu parchalanish ulkan energiyaning chiqishi bilan birga kechdi. Ruterford hatto o'z kashfiyotining insoniyat uchun yuzaga kelishi mumkin bo'lgan oqibatlaridan qo'rqib, yashirmoqchi bo'lganligi haqida mish-mishlar tarqaldi, ammo bu, ehtimol, ertakdan boshqa narsa emas.
Masaning bunga nima aloqasi bor va nima uchun bu juda muhim
Xo'sh, nima? Qanday qilib kuchli portlash hosil qilish uchun etarli darajada radioaktiv metallni protonlar oqimi bilan nurlantirish mumkin? Va tanqidiy massa nima? Bu "bombalangan" atom yadrosidan uchib chiqadigan bir nechta erkin elektronlar haqida, ular, o'z navbatida, boshqa yadrolar bilan to'qnashib, ularning bo'linishiga olib keladi. Yadro zanjiri reaktsiyasi boshlanadi. Biroq, uni ishga tushirish juda qiyin bo'ladi.
Oʻlchovni tekshiring. Agar biz stolimizdagi olmani atomning yadrosi sifatida olsak, qo'shni atomning yadrosini tasavvur qilish uchun xuddi shu olmani hatto qo'shni xonada ham stolga olib borish va qo'yish kerak bo'ladi, lekin… keyingi uyda. Neytron gilos urug'idek bo'ladi.
Chiqarilayotgan neytronlar behuda uran quymasidan tashqariga uchib ketmasligi va ularning 50% dan ortigʻi atom yadrolari koʻrinishida nishon topishi uchun bu quyma tegishli oʻlchamga ega boʻlishi kerak. Bu uranning kritik massasi deb ataladi - chiqarilgan neytronlarning yarmidan ko'pi boshqa yadrolar bilan to'qnashadigan massa.
Aslida bu bir zumda sodir boʻladi. Ajratilgan yadrolar soni qor ko'chkisi kabi o'sib boradi, ularning bo'laklari har tomonga o'xshash tezlik bilan yuguradi.yorug'lik tezligi, ochiq havo, suv va boshqa har qanday vositani yirtib tashlash. Ularning atrof-muhit molekulalari bilan to'qnashuvi natijasida portlash maydoni bir zumda millionlab darajagacha qiziydi va bir necha kilometrlik maydonda hamma narsani yoqib yuboradigan issiqlik tarqaladi.
Toʻsatdan qizigan havo hajmi bir zumda kengayadi va kuchli zarba toʻlqinini hosil qiladi, bu esa binolarni poydevordan uchirib yuboradi, yoʻlidagi hamma narsani agʻdaradi va yoʻq qiladi… bu atom portlashining surati.
Bu amalda qanday ko'rinadi
Atom bombasining qurilmasi hayratlanarli darajada oddiy. Uranning (yoki boshqa radioaktiv metallarning) ikkita quymasi bor, ularning har biri kritik massadan bir oz kamroq. Quymalardan biri konus shaklida qilingan, ikkinchisi konussimon teshikli to'pdir. Siz taxmin qilganingizdek, ikkita yarmi birlashtirilganda, kritik massaga erishilgan to'p olinadi. Bu oddiy oddiy yadroviy bomba. Ikki yarm odatdagi TNT zaryadi yordamida ulanadi (konus to'pga otiladi).
Ammo hech kim bunday qurilmani "tizzada" yig'a oladi deb o'ylamang. Ayyorlik shundan iboratki, bomba portlashi uchun uran juda toza bo'lishi kerak, aralashmalarning mavjudligi deyarli nolga teng.
Nega sigaret qutisidek atom bombasi yoʻq
Hammasi bir xil sababga ko'ra. Uran 235 ning eng keng tarqalgan izotopining kritik massasi taxminan 45 kg ni tashkil qiladi. Bunday miqdordagi yadro yoqilg'isining portlashi allaqachon falokatdir. Va kamroq portlovchi qurilma yasash uchunmoddaning miqdori imkonsiz - u ishlamaydi.
Xuddi shu sababga ko'ra uran yoki boshqa radioaktiv metallardan o'ta kuchli atom zaryadlarini yaratish mumkin emas edi. Bomba juda kuchli bo'lishi uchun u o'nlab quymalardan yasalgan bo'lib, portlovchi zaryadlar portlatilganda markazga to'q sariq rangli bo'laklar kabi bog'langan.
Ammo aslida nima boʻldi? Agar biron sababga ko'ra ikkita element boshqalardan ko'ra soniyaning mingdan bir qismi oldin uchrashgan bo'lsa, kritik massa qolganlari "o'z vaqtida yetib borishidan" tezroq erishilgan bo'lsa, portlash dizaynerlar kutgan quvvatda sodir bo'lmadi. O'ta kuchli yadroviy qurollar muammosi faqat termoyadro qurollarining paydo bo'lishi bilan hal qilindi. Ammo bu biroz boshqacha hikoya.
Tinch atom qanday ishlaydi
Atom elektr stantsiyasi aslida bir xil yadroviy bomba. Faqat bu "bomba"da bir-biridan ma'lum masofada joylashgan urandan yasalgan yonilg'i elementlari (yoqilg'i elementlari) mavjud bo'lib, bu ularning neytron "zarbi" almashishiga to'sqinlik qilmaydi.
Yoqilg’i elementlari novdalar ko’rinishida yasaladi, ular orasida neytronlarni yaxshi singdiruvchi materialdan yasalgan boshqaruv sterjenlari joylashgan. Ishlash printsipi oddiy:
- tartibga soluvchi (yutuvchi) novdalar uran tayoqchalari orasidagi bo'shliqqa kiritiladi - reaksiya sekinlashadi yoki butunlay to'xtaydi;
- boshqaruv tayoqchalari zonadan chiqariladi - radioaktiv elementlar neytronlarni faol almashadi, yadro reaksiyasi jadalroq davom etadi.
Haqiqatan ham xuddi shu atom bombasi chiqdi,bunda kritik massa shunchalik silliq erishiladi va shunchalik aniq tartibga solinadiki, bu portlashga olib kelmaydi, faqat sovutish suvini isitishga olib keladi.
Afsuski, amaliyot shuni koʻrsatadiki, har doim ham inson dahosi bu ulkan va buzgʻunchi energiyani – atom yadrosining parchalanish energiyasini jilovlay olmaydi.
