Водородная бомба или ядерная бомба что мощнее: В чем отличия водородной бомбы от атомной | Политика и общество: анализ событий в Европе, России, мире | DW

Облака смерти: испытания ядерного оружия в фотографиях

(По материалам Большой энциклопедии техники и сайта https://militaryarms.ru)

против атомной: в чем разница?

Северная Корея на этой неделе предупредила, что может испытать водородную бомбу в Тихом океане, после того, как сообщила, что страна уже успешно взорвала одну из них.

Водородная бомба никогда не использовалась в сражениях ни одной страной, но эксперты говорят, что она способна стереть с лица земли целые города и убить значительно больше людей, чем и без того мощная атомная бомба, которую США сбросили в Японии во время Второй мировой войны. погибли десятки тысяч человек.

Поскольку глобальная напряженность продолжает расти из-за программы ядерного оружия Северной Кореи, вот что нужно знать об атомных и водородных бомбах:

Почему водородная бомба сильнее атомной бомбы?

По данным Associated Press, более 200000 человек погибли в Японии после того, как США сбросили первую в мире атомную бомбу на Хиросиму, а затем еще одну через три дня в Нагасаки во время Второй мировой войны в 1945 году. Взрывы в двух городах были настолько разрушительными, что вынудили Японию капитулировать.

Но, по мнению нескольких ядерных экспертов, водородная бомба может быть в 1000 раз мощнее атомной бомбы. США стали свидетелями мощи водородной бомбы, когда они испытали одну в стране в 1954 году, сообщает New York Times .

Водородные бомбы вызывают более сильный взрыв, что означает, что ударные волны, взрыв, высокая температура и радиация имеют больший радиус действия, чем атомная бомба, по словам Эдварда Морса, профессора ядерной инженерии Калифорнийского университета в Беркли.

Хотя ни одна другая страна не использовала такое оружие массового поражения со времен Второй мировой войны, эксперты говорят, что было бы еще более катастрофично, если бы водородная бомба была бы сброшена вместо атомной.

«С помощью [атомной] бомбы, которую мы сбросили в Нагасаки, она убила всех в радиусе мили», — сказал Морс TIME в пятницу, добавив, что радиус действия водородной бомбы будет ближе к 5 или 10 милям. «Другими словами, вы убиваете больше людей», — сказал он.

Холл, директор Института ядерной безопасности Университета Теннесси, назвал водородную бомбу «городским убийцей», который, вероятно, уничтожит от 100 до 1000 раз больше людей, чем атомная бомба.

«Это практически уничтожит любой из современных городов», — сказал Холл. «Обычная атомная бомба все равно будет разрушительной, но она не нанесет такого большого ущерба, как водородная бомба».

Хиросима в руинах после взрыва атомной бомбы.

Бернард Хоффман — Коллекция изображений LIFE / Getty Images

В чем разница между водородными бомбами и атомными бомбами?

Проще говоря, специалисты говорят, что водородная бомба — это более совершенная версия атомной бомбы. «Сначала вы должны освоить атомную бомбу», — сказал Холл.

Атомная бомба использует уран или плутоний и основывается на делении, ядерной реакции, в которой ядро ​​или атом распадаются на две части. Чтобы сделать водородную бомбу, все равно понадобятся уран или плутоний, а также два других изотопа водорода, называемые дейтерий и тритий. Водородная бомба основана на синтезе, процессе взятия двух отдельных атомов и соединения их вместе с образованием третьего атома.

«Принцип работы водородной бомбы — это действительно комбинация деления и синтеза», — сказал Эрик Норман, который также преподает ядерную инженерию в Калифорнийском университете в Беркли.

В обоих случаях выделяется значительное количество энергии, которая вызывает взрыв, говорят эксперты. Однако в процессе термоядерного синтеза выделяется больше энергии, что вызывает более сильный взрыв. «Дополнительный урожай даст вам больше отдачи», — сказал Морс.

Морс сказал, что каждая атомная бомба, сброшенная на Японию, эквивалентна примерно 10 000 килотонн в тротиловом эквиваленте. «Это были маленькие ребята, — сказал Морс.«Это были маленькие бомбы, и они были достаточно плохими». По его словам, водородные бомбы приведут к выбросу от 100 000 килотонн в тротиловом эквиваленте, до нескольких миллионов килотонн в тротиловом эквиваленте, что приведет к большему количеству смертей.

Водородные бомбы также сложнее производить, но они легче по весу, а это значит, что, по мнению экспертов, они могут лететь дальше на ракете.

Что общего между водородными бомбами и атомными бомбами?

Обе бомбы чрезвычайно смертоносны и способны убивать людей за секунды, а также через несколько часов из-за радиации.Взрывы обеих бомб также мгновенно сжигают деревянные конструкции дотла, опрокидывают большие здания и делают дороги непригодными для использования.

Журнал LIFE описал такие разрушения в статье, опубликованной 11 марта 1946 года, о последствиях атомных бомб, сброшенных на Японию. В материале говорилось: «Следующими волнами [после первого взрыва] тела людей были сильно сдавлены, а затем у них произошел разрыв внутренних органов. Затем взрыв разнес сломанные тела со скоростью от 500 до 1000 миль в час через пылающий, заполненный щебнем воздух.Практически все в радиусе 6500 футов были убиты или серьезно ранены, а все здания раздавлены или выпотрошены ».

Получите краткую информацию. Подпишитесь, чтобы получать самые важные новости, которые вам нужно знать прямо сейчас.

Спасибо!

Свяжитесь с нами по [email protected].

Почему так сложно построить водородную бомбу — Quartz

Прошло более 60 лет с тех пор, как США успешно испытали первую водородную бомбу. С тех пор только четыре другие страны — Россия, Франция, Китай и Великобритания — смогли создать его самостоятельно.На этой неделе Северная Корея заявила об этом, но пока вы можете не обращать внимания на хвастовство Ким Чен Ына. (Обновление от 3 сентября: режим еще раз заявил, что испытал водородную бомбу.)

Еще несколько стран — Индия, Пакистан, Южная Африка, Израиль, а также Северная Корея — обладают ноу-хау для создания более простых формы ядерного оружия: атомные бомбы. Тем не менее, никакая другая технология в мире не оставалась без внимания стольких стран в течение столь долгого времени. Почему?

Возможно, холодная война между США и Россией удерживала государства от вступления в битву с применением одного из крупных орудий, но это не остановило Индию и Пакистан.Возможно, лобби нераспространения ядерного оружия после холодной войны убедило государства, что им не нужно ядерное оружие (Южная Африка, действительно, отказалась от своего арсенала в 1991 году), но Иран и Северная Корея продолжали попытки.

Итак, наиболее вероятная причина, как сказал Quartz Роберт Даунс, эксперт по ядерному оружию из Королевского колледжа Лондона, заключается в том, что это просто слишком сложно. Давайте начнем с основ создания ядерного оружия, чтобы понять, почему.

Сначала сделай свое топливо

Ядерное оружие использует «сильную ядерную силу», которая удерживает положительно заряженные частицы — протоны — вместе в ядре атома.Хотя он действует только на очень крошечных расстояниях, сильное ядерное взаимодействие действительно велико — примерно в сто триллионов триллионов триллионов (в 10 в 38-й степени) раз сильнее гравитации, поэтому оно легко преодолевает отталкивание между положительными зарядами. (Для сравнения, подумайте, как сложно соединить северные полюса двух сильных магнитов.)

Есть два типа ядерного оружия, и они используют сильную ядерную силу, либо расщепляя очень большие атомы на части (ядерное деление). в атомной бомбе) или сжав вместе очень маленькие атомы (ядерный синтез в водородной бомбе, a.к.а. термоядерная бомба). Оба процесса высвобождают огромное количество энергии. Наше Солнце и большинство звезд — не что иное, как массивные термоядерные реакторы.

Первым препятствием на пути создания ядерного оружия является обнаружение ядерного топлива. Очень немногие типы атомов имеют и правильный размер, и достаточно многочисленны, чтобы создать ядерное оружие. Это либо уран, либо плутоний для ядерных бомб, либо смесь дейтерия и трития (оба являются редкими формами водорода) для ядерного синтеза.

Собрать оружейный уран непросто.Вам нужен концентрированный («обогащенный») кусок менее стабильной формы, урана-235, который составляет всего около 1% природного урана. (Остальные 99%, уран-238, не годятся для атомной бомбы, потому что он не разделяется достаточно легко). Разделить эти две формы или изотопы, которые почти во всех отношениях идентичны, но немного отличаются по весу, сложно и требует много энергии. Завод, который обогащал уран для первой атомной бомбы, занимал более 40 акров (16 га) земли, имел 100 миль (161 км) трубопроводов, а также тысячи нагревателей и компрессоров для превращения металлического урана в газ, чтобы изотопы могли быть отделенным.

Проблема с тритием — изотопом водорода — еще больше. В природе тритий почти не встречается, поэтому его нужно синтезировать. Это делается в специально разработанных реакторах, которые нелегко построить и которые генерируют крошечные количества трития за один раз.

Таким образом, большинство стран не могут найти достаточно ядерного топлива для изготовления бомбы. Иран, например, изо всех сил пытался произвести достаточно обогащенного урана-235, чтобы начать работу. И в ядерной сделке, подписанной в 2015 году, Иран был вынужден отправить в Россию весь имеющийся у него низкообогащенный уран.

Затем создайте мини-солнце

Имея достаточно топлива, вы можете сделать элементарную ядерную бомбу. Вам нужно создать условия, которые могут запустить цепную ядерную реакцию.

В оружии деления, когда, например, один атом урана-235 расщепляется, он выделяет два нейтрона. Если каждый нейтрон попадает в другой атом урана-235, они тоже расщепляются, каждый из которых высвобождает еще два нейтрона и так далее. Это происходит только в том случае, если в одном месте — критической массе — урана-235 достаточно, чтобы каждый нейтрон имел высокий шанс поразить другой атом.

The Engineer Guy

Однако, как только вы произведете достаточно урана-235, создать критическую массу относительно легко. Вы начинаете с двух кусков урана поменьше и, когда пришло время взорвать бомбу, на большой скорости сбиваете их вместе.

Термоядерное оружие более сложное. Ядерный синтез требует условий, которые существуют внутри Солнца: чрезвычайно высокая температура и давление, в миллионы раз превышающие те, что есть на Земле. И ядерное топливо должно выдерживаться в этих условиях достаточно долго, чтобы запустить термоядерный синтез.

Хотя технические детали остаются в секрете, один из способов создать эти солнечные условия — сначала устроить ядерный взрыв. Другими словами, вам нужно сделать атомную бомбу, которая затем взорвет водородную бомбу. Но расплата может быть в тысячи раз более разрушительной, чем атомная бомба.

Самая большая водородная бомба из когда-либо испытанных, Царь-Бомба (1961 г.), была более чем в 3000 раз больше атомной бомбы, которая использовалась в Хиросиме. Когда он был испытан в отдаленной части России, было предсказано, что любой в пределах 100 км от взрыва получит ожоги третьей степени от высвободившейся радиации.После испытания было замечено, что взрывная волна разбила оконные стекла на расстоянии 900 км. То есть, если бы взрыв произошел в Берлине, в Лондоне были бы разбиты окна.

Попадание в цель

Но сегодня нет смысла иметь водородную бомбу размером с Царь-Бомбу. Атомная бомба, сброшенная на Хиросиму в августе 1945 года, весила 4400 кг (9700 фунтов), а Царь Бомба весила 27000 кг. Эти типы бомб можно перемещать только в специально разработанных самолетах-бомбардировщиках. С помощью современных зенитных технологий такие самолеты будут сбиты до того, как будет развернуто ядерное оружие.

Итак, сегодня, чтобы ядерное оружие достигло намеченной цели, оно должно быть достаточно маленьким, чтобы его можно было поставить на ракету. Это затрудняет создание нового ядерного оружия.

Индия утверждает, что провела испытания термоядерного устройства, но претензии остаются оспоренными. По словам Бхупендры Джасани, физика-ядерщика из Королевского колледжа Лондона, вместо того, чтобы работать над водородными бомбами, такие страны, как Индия и Пакистан, вероятно, работают над «форсированными» атомными бомбами.

Усиленное оружие — это оружие, обладающее большей мощностью за счет использования большей доли собственного ядерного топлива; хотя бомба Хиросимы нанесла столько разрушений, она использовала всего 1.В него заложено 4% урана. Один из способов сделать это — положить немного термоядерного топлива в ядро ​​атомной бомбы. Эта смесь дейтерия и трития сжимается, чтобы вызвать реакцию синтеза. Это производит больше нейтронов, которые затем усиливают цепную реакцию топлива деления. Другими словами, вы используете атомную бомбу, чтобы запустить крошечную водородную бомбу, которая, в свою очередь, взрывает атомную бомбу.

Ясани считает, что заявленная Северной Кореей «водородная бомба» на самом деле была попыткой испытать атомную бомбу с форсированным двигателем.Показания сейсмометра предполагают, что бомба, испытанная Северной Кореей, находилась в диапазоне, который могут дать атомные бомбы, а не в том, что обычно дают водородные бомбы.

Итак, как объяснить утверждение Ким Чен Ына, что это была водородная бомба? Намек можно найти в броской прозе пресс-релиза Северной Кореи, опубликованного после ядерного испытания.

Доступ КНДР к водородной бомбе правосудия, противостоящей США, вождю агрессии, ожидающему возможности атаковать их с применением огромных ядерных боеприпасов различных типов, является законным правом суверенного государства на самооборону и очень справедливый шаг, который никто не может оклеветать.

Все, чего хочет Чен Ын, — это раздувать собственное эго и говорить своим людям, что он делает все возможное, чтобы защитить их от порочных сил извне. И хотя у него может не быть водородной бомбы, тот факт, что Северная Корея провела четыре испытания ядерного оружия с 2006 года, должен вызывать беспокойство.

В чем на самом деле разница между водородной бомбой и атомной бомбой?

Водородная бомба отличается от обычной атомной бомбы, подобной той, что США сбросили на Японию в конце Второй мировой войны.В совокупности две атомные бомбы, которые США взорвали над Хиросимой и Нагасаки, убили более 200 000 человек.

Но водородная бомба — совсем другой зверь. По мнению ядерных экспертов, она может быть в 1000 раз мощнее атомной бомбы. Вот почему.

Северная Корея провела испытания атомных бомб в 2006, 2009 и 2013 годах. Их взрывы были созданы с помощью деления — разделения атомов на более мелкие.

Тяжелые радиоактивные формы элементов, таких как плутоний и уран, особенно подвержены этому.

Каждое деление или расщепление атома высвобождает огромное количество энергии. Это то же самое, что атомные электростанции используют для выработки энергии для вашего дома.

Однако, если атомы быстро сжать очень близко друг к другу, может произойти эффект убегания, который быстро расщепит многие, многие атомы почти все сразу — и высвободит катастрофический взрыв энергии.

Ниже приведена иллюстрация агентства Reuters, на которой показаны две разные модели атомных бомб. Цель каждого из них — взорвать традиционные взрывчатые вещества (загар), чтобы сжать делящийся материал, такой как плутоний-239 (бирюзовый) или уран-235 (желтый), в «сверхкритическую» массу, которая безумно расщепляет атомы:

Reuters

Устройство слева — это бомба деления имплозивного типа, как бомба Толстяка, взорвавшаяся над Нагасаки, и она сжимает все внутрь.

Справа — бомба деления пушечного типа, подобная тому, как «Маленький мальчик» взорвалась над Хиросимой, которая стреляет недостающим фрагментом ядра прямо в центр, чтобы сделать его сверхкритическим.

Водородные бомбы делают нечто еще более экстремальное.

Они полагаются на объединение двух или более атомов вместе в реакции, называемой слиянием. Термоядерный синтез — это то, что заставляет звезды, подобные нашему Солнцу, делать их такими горячими и яркими, чтобы дать вам представление о потенциальной мощности термоядерной бомбы.

Ниже приведен второй рисунок, на котором показаны форсированная атомная бомба и водородная бомба. Особая форма «тяжелого» водорода или дейтерия (зеленый) является ключом к обоим видам оружия.

Это вызывает расщепление большего количества делящихся атомов и, таким образом, высвобождение большего количества энергии за один раз:

Reuters

Однако для того, чтобы запустить термоядерный синтез, вам нужна тонна энергии — вот почему бомба деления должна взорваться первой. Таким образом, водородные бомбы на самом деле состоят из двух бомб: бомбы деления и бомбы термоядерного:

Внутри водородной бомбы «усиленная» бомба деления испускает поток мощного рентгеновского излучения, которое фокусируется точно на термоядерная бомба.

Это происходит до того, как ударная волна разнесет водородную бомбу, потому что рентгеновские лучи распространяются со скоростью света, а ударные волны — нет.

Этот рентгеновский взрыв затем запускает термоядерную бомбу, создавая взрыв, достаточно мощный, чтобы объединить группу атомов, преобразовать часть этого материала в чистую энергию и вызвать взрыв, который устрашающе более мощный, чем атомная бомба.

Вот полный график Reuters, на котором сравниваются все типы бомб:

Reuters

Эта статья была первоначально опубликована Business Insider.

Больше информации от Business Insider:

Наука может сказать, было ли испытание Северной Кореи действительно водородной бомбой

Большой подземный взрыв отталкивает сразу кучу камней и, следовательно, вызывает в основном P-волны. Но сигнал может искажаться — искривляться, отражаться, преломляться — из-за неоднородностей в земле. Даже изменения подземной температуры могут испортить показания. «То, что вы увидите вокруг Old Faithful, будет гораздо менее эффективно передавать энергию, чем твердый гранит Mt.Рашмор », — говорит Уоллес.

Вот почему сейсмологи делают записи с нескольких датчиков. Агентство, ответственное за мониторинг атомных взрывов, Организация Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, в настоящее время имеет 42 сертифицированных сейсмических станции, расположенных по всему миру (плюс более 100 Вспомогательные станции) .Поскольку сейсмические сигналы отражаются от Земли, не только Россия и Япония восприняли событие в Северной Корее, но и США.1 балл — ученым трудно сказать, был ли взрыв химическим или ядерным. «Ядерная энергия действительно выделяется за более короткий промежуток времени», — говорит Уоллес, что отражается на сейсмографе. Но, по его словам, при наличии достаточного количества тротила или другого обычного взрывчатого вещества страна может произвести взрыв, очень похожий на ядерный.

Radioactive Clues

И это даже не касается разницы между атомом и водородом. Дымящийся пистолет действительно может появиться только при обнаружении радиоактивного материала.С этой целью ОДВЗЯИ имеет станции обнаружения радионуклидов, разбросанные по всему миру. Они бывают двух видов. Первый ищет радиоактивную пыль — выпадения осадков. В этих системах используются всасывающие насосы, которые пропускают воздух через фильтр, который затем проходит через счетчик радиации. Типы присутствующих частиц и их радиоактивность могут дать много подсказок относительно типа бомбы. Допустим, у вас есть типичная атомная бомба: частицы ее радиоактивных осадков представляют собой разложившиеся частицы урана или плутония.

Водородная бомба также использует эти материалы, но в основном они сгорают в результате реакции сверхгорячого синтеза.Согласно этому анализу китайского взрыва 1991 года, опубликованному в журнале Science and Global Security , радиоактивная сигнатура водородной бомбы будет иметь гораздо меньше распавшегося плутония и урана, а также различные соотношения их различных распавшихся изотопов. Но если бы кто-то знал точные частицы, обнаруженные после взрыва водородной бомбы, он мог бы использовать эти знания для создания своей собственной водородной бомбы (это, вероятно, один из способов, которыми Советы скопировали оружие США). Вот почему Уоллес сказал мне, что детали анализа засекречены.Но если взрыв произошел под землей, как этот, кажется, обнаружение радионуклидов не поможет — частицы удерживаются.

Детектор другого типа ищет радиоактивные газы, а не частицы. Ксенон является наиболее сильнодействующим из них, отчасти потому, что это благородный газ, который не взаимодействует с другими веществами. Однако ксенон может распадаться. А скорость распада говорит ученым точный возраст атомов газа. Например, после испытаний в Северной Корее в 2013 году японский датчик уловил изотопы ксенона, возраст которых, по мнению ученых, составляет ровно 55 дней.В тот же день, что и испытания Северной Кореи.

Ксенон бывает разных сортов. Ксенон имеет четыре различных разновидности, связанных с ядерной деятельностью, и не все из них связаны с оружием. Ксенон может вытекать во время производства медицинских изотопов или с атомных электростанций (тревожно по разным причинам). «Дело не столько в том, присутствует ли один тип радионуклида. Люди смотрят на отношения между различными радионуклидами», — говорит Рэнди Белл, директор Международного центра данных ОДВЗЯИ. Конечно, газовые сигнатуры водородных бомб будут отличаться от газовых сигнатур атомных бомб, но эти различия являются государственной тайной.

Время — не единственный предсказатель. Аналитики могут посмотреть на погодные модели, чтобы увидеть, как частицы могли перемещаться на ветру. Когда в 2013 году на японском детекторе произошел всплеск, моделирование атмосферного переноса проследило молекулы ксенона до Пунгье-ри, северокорейского источника сегодняшних сейсмических колебаний. И эта технология тоже идет вперед. Датчики ОДВЗЯИ стационарны, но можно поспорить, что у США и других стран есть самолеты, летящие по ветру от Пунгье-ри.

Возможная двухступенчатая водородная бомба может изменить правила игры для Северной Кореи

СЕУЛ (Рейтер) — Заявление Северной Кореи об успешном испытании водородной бомбы знаменует собой важный шаг на пути к давно заявленной цели изолированной страны по разработке ядерной бомбы. ракета, которая ставит U.Эксперты говорят, что южный континент в пределах досягаемости.

Северокорейский лидер Ким Чен Ын дает рекомендации по программе создания ядерного оружия на этой недатированной фотографии, опубликованной Центральным корейским информационным агентством Северной Кореи (KCNA) в Пхеньяне 3 сентября 2017 года. KCNA через REUTERS

Северная Корея провела шестой и самый мощный ядерное испытание в воскресенье, которое, как сообщается, было успешным взрывом усовершенствованной водородной бомбы, технически известной как двухступенчатое термоядерное устройство.

Все шесть ядерных испытаний Северной Кореи, включая одно, проведенное в воскресенье, прошли на ее подземном полигоне в Пунгье-ри, глубоко в гористой местности, и трудно независимо проверить утверждения.

Но эксперты, изучавшие влияние землетрясения, вызванного взрывом — магнитудой 6,3 по данным Геологической службы США — заявили, что есть достаточно веских доказательств, чтобы предположить, что это затворническое государство либо разработало водородную бомбу, либо приближается к нему.

По заявлению южнокорейских и японских официальных лиц, в результате взрыва была произведена в 10 раз больше мощности, чем при пятом ядерном испытании год назад. Норвежское агентство по наблюдению за землетрясениями оценило мощность в 120 килотонн, что значительно превышает 15 килотонную бомбу «Маленький мальчик», сброшенную на Хиросиму, и 20-килотонную «Толстяк», сброшенную на Нагасаки в конце Второй мировой войны.

«Эта шкала соответствует уровню, на котором каждый может сказать (это) испытание водородной бомбы», — сказал Кун Ю. Сух, профессор ядерной инженерии в Сеульском национальном университете.

«Северная Корея фактически зарекомендовала себя как ядерное государство. Это не просто изменение правил игры, это игра окончена », — сказал Со.

Лассина Зербо, исполнительный секретарь наблюдательного органа по запрещению ядерных испытаний ОДВЗЯИ, сказала: «Физика события, о котором мы говорим сегодня, похоже, указывает на гораздо более масштабное событие, чем в 2016 году и ранее.

Северная Корея утверждает, что ее межконтинентальные баллистические ракеты (МБР), испытанные дважды в июле, могут достичь значительной части материковой части Соединенных Штатов.

Но эксперты говорят, что эта потенциальная дальность, вероятно, была достигнута только за счет того, что испытательная ракета была оснащена полезной нагрузкой, меньшей, чем любая ядерная боеголовка, которую она в настоящее время может произвести.

Пхеньян также еще не доказал, что любая боеголовка, которую он размещает на ракете большой дальности, может выдержать повторный вход в земную атмосферу после межконтинентального полета.

Разработка водородной бомбы была бы ключом к созданию более легкой боеголовки, потому что это обеспечило бы гораздо большую взрывную мощность по сравнению с размером и весом.

«Для достижения такого высокого выхода, вероятно, потребуется термоядерный материал в устройстве», — сказал Дэвид Олбрайт, физик и основатель некоммерческого Института науки и международной безопасности в Вашингтоне.

«Это покажет, что их конструкция, независимо от конкретной конструкции, достигла производительности, способной разрушить современные города.

Олбрайт, однако, по-прежнему подвергала сомнению утверждение Севера о том, что это было подлинное двухступенчатое термоядерное устройство.

Северная Корея заявила в январе 2016 года, что провела испытания миниатюрной водородной бомбы. Но сторонние эксперты заявили, что это, скорее всего, «усиленное» устройство, то есть атомная бомба, в которой используются некоторые изотопы водорода для получения большей мощности.

ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ РЕАКЦИЯ?

Водородная бомба обычно использует первичную атомную бомбу, чтобы вызвать вторичный, гораздо более сильный взрыв.

Такое оружие, первая ступень которого основана на ядерном делении — расщеплении атомов, а вторая — на ядерном синтезе, производит гораздо больше энергии, чем традиционные атомные бомбы или устройства «чистого деления».

За несколько часов до последнего испытания государственные СМИ Северной Кореи опубликовали фотографии лидера Ким Чен Ына, осматривающего устройство в форме арахиса, которое, по их словам, было водородной бомбой, предназначенной для установки на новую межконтинентальную баллистическую ракету.

Удлиненная форма устройства заметно отличается от фотографий шарообразного устройства, выпущенного Северной Кореей в марте прошлого года, и, по-видимому, указывает на появление двухступенчатого термоядерного оружия, считают эксперты.

«Бомба, которую Северная Корея показала сегодня, если вы посмотрите на форму, передняя часть выглядит как атомная бомба, которая запускает ядерное деление, а задняя часть — вторая ступень, которая вызывает реакции ядерного синтеза», — сказал Чан Ён Кын. специалист по ракетостроению Корейского аэрокосмического университета.

Когда начинается ядерный синтез, создаются быстрые нейтроны, которые снова запускают ядерное деление урана внутри бомбы.

«Это означает, что взрывы могут быть двойными и тройными. И поэтому его сила велика. Даже если это такой же размер и вес, если это водородная бомба, ее мощность может быть в десятки или сотни раз больше », — сказал Чанг.

Институт ядерного оружия Северной Кореи заявил, что воскресные испытания подтвердили функционирование водородной бомбы, включая «коэффициент мощности от деления до термоядерного ядерного оружия и все другие физические характеристики, отражающие качественный уровень двухступенчатого термоядерного оружия», согласно официальному заявлению. Информационное агентство KCNA.

Впервые Северная Корея также конкретно упомянула возможность атаки электромагнитным импульсом или ЭМИ. Такой удар будет включать в себя подрыв бомбы в атмосфере вместо запуска ракеты большой дальности по крупному городу США.

Некоторые политики и эксперты США выразили обеспокоенность по поводу такой атаки, которая может вызвать мощный скачок напряжения и нанести разрушительный удар по электросетям и критически важной инфраструктуре США.

Дополнительные репортажи Соён Ким и Джейн Чанг в Сеуле, Дэвида Бруннстрома в Вашингтоне и Шадиа Насралла в Вене; Редакция Соён Ким и Раджу Гопалакришнан

Действительно ли у Северной Кореи есть водородная бомба? | Наука

Северная Корея утверждает, что вчера она взорвала свою первую водородную бомбу.Но эксперты скептически относятся к тому, что государство-изгой взорвало не обычное атомное устройство, а гораздо более мощную «водородную бомбу правосудия», как ее теперь называют государственные СМИ. Так что же за устройство тестировали в затворническом режиме? И как ядерные жокеи могут издалека выносить такое определение?

Нет сомнений в том, что Северная Корея взорвала что-то недалеко от того места, где она проводила ядерные испытания в 2006, 2009 и 2013 годах. Вчера сейсмические станции зарегистрировали землетрясение магнитудой 5,1 с формой волны, почти идентичной той, которая была зарегистрирована после более ранних испытаний Северной Кореи, что подтверждает ее утверждение.Форма волны подтверждает, что вчерашнее землетрясение вызвал взрыв, говорит Брайан Стамп, сейсмолог из Южного методистского университета в Далласе, штат Техас. «Это может быть химический или ядерный взрыв, но из-за своей силы это скорее всего ядерный взрыв», — говорит он. Исследователи сейчас «перебирают формы волн», зарегистрированные сейсмометрами в регионе, «чтобы увидеть, что отличается от результатов 2013 года», — говорит Энди Фрассетто, сейсмолог консорциума Incorporated Research Institutions for Seismology в Вашингтоне, округ Колумбия.С.

Сейсмограммы четырех заявленных Северной Кореей ядерных испытаний, которые были зарегистрированы в Муданьцзяне, Китай, примерно в 370 километрах от полигона.

Расчетная мощность вчерашнего взрыва, от 7 до 10 килотонн, соответствует небольшой бомбе деления.По сравнению со стандартными водородными бомбами, которые получают большую часть своей свирепости за счет сжигания водорода, это совершенно ничтожно. Самая мощная водородная бомба из когда-либо испытанных имела мощность 50 мегатонн, что примерно в 2000 раз мощнее, чем бомба мощностью 21 килотонн, сброшенная на Нагасаки в конце Второй мировой войны.

«Постоянно низкая мощность оружия в Северной Корее объясняется множеством причин», — говорит Р. Скотт Кемп, физик-ядерщик из Массачусетского технологического института в Кембридже. «Я предполагаю, что на самом деле никто не знает, даже в самых темных уголках ЦРУ.Одно из предположений состоит в том, что вчера Северная Корея могла испытать «первичную»: миниатюрную атомную бомбу, используемую для взрыва водородной бомбы. В этом случае часть водородной бомбы могла не существовать или могла выйти из строя. В качестве альтернативы испытанием могла быть стандартная бомба деления, взрывная мощность которой в первую очередь зависит от плутония или урана.

Водородная бомба потребовала бы гораздо большего совершенства. Но это то, чего явно жаждет Северная Корея. Государственные СМИ в последние годы рекламировали прогресс в создании термоядерного устройства, а в прошлом месяце лидер страны Ким Чен Ын заявил, что в его стране есть водородная бомба.

Так мог ли вчерашний взрыв действительно быть водородной бомбой? «Во-первых, — говорит Кемп, — вам нужно различать настоящую водородную бомбу и устройство с термоядерным ускорителем», последнее представляет собой своего рода бомбу деления с турбонаддувом, которая использует небольшую термоядерную реакцию для увеличения мощности. Для сравнения: традиционная водородная бомба — вид устройства, из которого состоит большая часть оружия, хранящегося в Соединенных Штатах и ​​России, — представляет собой двухступенчатое устройство со специальной термоядерной вторичной обмоткой. Первый этап — это делительный взрыв.Он испускает рентгеновские лучи, которые нагревают и взрывают вторичный элемент на основе водорода, заставляя атомы сливаться и выделять огромное количество энергии. «Второстепенное — это то, как вы можете получить очень большую урожайность», — говорит Кемп.

Бустер-девайс проще. По словам Кемпа, тяжелый водород — дейтерий и газообразный тритий — вводят в центр плутониевой ямы. Теплота реакции деления зажигает короткоживущую реакцию синтеза, которая увеличивает — или увеличивает — мощность, но не до степени двухступенчатой ​​бомбы. Такое устройство гораздо более правдоподобно, чем водородная бомба, говорит Ли Бин, ядерный аналитик из Фонда Карнеги за международный мир в Вашингтоне, округ Колумбия.C. Вчерашнее испытание, по его словам, «могло быть бомбой с форсированным двигателем».

Если предположить, что Северная Корея не приглашает ядерных инспекторов на свой полигон, единственный способ, которым посторонние могут определить, взорвала ли она водородную бомбу или усиленную бомбу, будет путем тщательного анализа продуктов деления, выпущенных в результате взрыва. По словам Андерса Рингбома, физика-ядерщика из Шведского агентства оборонных исследований в Стокгольме, испытание Северной Кореи проходило под землей, но, если оно не было исключительно надежным, радиоактивные благородные газы — в первую очередь изотопы радиоактивного ксенона — могли начать просачиваться в атмосферу в ближайшие пару дней .«Если вы обнаружите изотопы ксенона, это дымящийся пистолет, который доказывает, что взрыв был ядерным по природе».

Нейтроны, генерируемые в реакции синтеза, примерно в семь раз более энергичны, чем нейтроны, генерируемые в реакции деления, а это означает, что виды радиоизотопов, порождаемые водородной бомбой, отличаются от радиоизотопов, образующихся в бомбе деления. «Вы должны уметь это обнаружить», — говорит Кемп, в зависимости от того, как быстро радиоактивные газы могут улетучиваться в атмосферу и брать пробы.«Чем дольше протекает утечка, тем труднее становится».

Организация Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ОДВЗЯИ) управляет глобальной сетью детекторов радиоактивных благородных газов. Его сеть обнаружила утечки ксенона-133 и ксенона-131м через несколько недель после испытаний 2013 года. Поздние наблюдения не предоставили достаточно информации, чтобы определить, использовала ли Корея плутоний или уран в качестве расщепляющегося материала в то время. В Японии, Южной Корее и США также есть детекторы благородных газов в воздухе, которые считаются даже более чувствительными, чем детекторы ОДВЗЯИ.Но то, что они узнали из предыдущих северокорейских тестов, не было обнародовано. И, вероятно, так будет и на этот раз, а это значит, что у нас может не быть другого выбора, кроме как поверить на слово Северной Кореи — или оставить его — в отношении новой «водородной бомбы правосудия».

Энрико Ферми и этические проблемы в научных исследованиях

по

Ричард Л. Гарвин

Старший научный сотрудник по науке и технологиям
Совет по международным отношениям, Нью-Йорк

и

Почетный член IBM
Исследовательский отдел IBM
P.О. Box 218
Yorktown Heights, NY 10598

Тел .: (914) 945-2555
факс: (914) 945-4419
Электронная почта: RLG2 на watson.ibm.com
Многие документы на http://www.fas.org/rlg

Открытая лекция по случаю столетия
«Энрико Ферми и современная физика»

Пиза, ИТАЛИЯ

19 октября 2001 г.

РЕФЕРАТ. В рамках празднования в Пизе 100-летия со дня рождения Энрико Ферми в этой публичной лекции я рассматриваю свой личный опыт с Ферми, его роль в разработке ядерного оружия как оружия и раннюю историю водородной бомбы.Затем я обсуждаю усилия по контролю за опасностями, связанными с ядерным оружием, и другую наиболее серьезную проблему, с которой сталкивается человечество, — биологическое оружие в руках государств или, в частности, террористов. Я также обсуждаю ответственность ученых за их собственные исследования и общественные решения, будущее ядерной энергетики и ядерного оружия, и завершаюсь призывом в октябре 2001 года признать серьезную опасность и предоставить средства для реагирования и, таким образом, предотвращения смертей. миллионов и сотен миллионов людей от биологического терроризма.

ВВЕДЕНИЕ.

Мы имели удовольствие участвовать в двухдневном симпозиуме по физике, посвященном столетию со дня рождения Энрико Ферми. Участники симпозиума хорошо осведомлены о вкладе Ферми и о том, в какой степени мир и физика в долгу перед ним.

Но широкой публике было бы полезно сначала услышать некоторые истории этого великого человека, чтобы представить тему на с которым меня пригласили поговорить — этические проблемы в научных исследованиях.

При подготовке этих замечаний мне очень помог ряд работ, которые окупят время читателя. многократно.(1), (2), (3), (4), (5), (6) После моих комментариев о молодости и карьере Ферми я обсуждаю этические проблемы научных исследований, в которых Энрико Ферми играл центральную роль. часть — возможность ядерного оружия, создание и применение первое — контроль над ядерным оружием и решение создать водородную бомбу. Безвременная смерть Ферми в возрасте 53 лет помешала его участию в большинстве событий последнего полувека.

Архимед и Да Винчи, должно быть, столкнулись с этическими проблемами в поле оружия.Ферми, Сциллард, Ханс Бете, Эдвард Теллер и Андрей Сахаров приводят различные примеры, в частности, с ядерным оружием. Есть также более общие вопросы публикации «опасных» знаний — в ядерной, биологической и химической областях. Они дадут достаточно оснований для обсуждения.

Конечно, при проведении научных исследований возникают и более рутинные этические проблемы — от обращения с коллегами, присвоения заслуг, обсуждения ошибок и сокрытия фактов.Добавьте к этому проблемы «информированного согласия» в медицинских исследованиях и тому подобное. Но эти вопросы уведут нас далеко от намерений организаторов этого симпозиума, и у меня не больше компетенции для их обсуждения, чем у следующего ученого. Однако они важны и заслуживают внимания при проведении научных исследований и обучении ученых и инженеров. Каждому из моих аспирантов требовалось прочитать небольшую книгу Э. Брайта Уилсона «Введение в научные исследования»; фактически, я дал каждому по копии.

Я был коллегой и, надеюсь, другом Энрико Ферми, в Чикагский университет. Я начал работать с ним в качестве неформального помощника в 1948 году; и мне повезло, что он был моим научным руководителем до тех пор, пока я не получил ученую степень в декабре 1949 года. Затем я работал с ним на физическом факультете Чикагского университета, пока в декабре 1952 года не уехал на работу в корпорацию IBM в Нью-Йорке. Мы с Ферми вместе работали несколько летних месяцев в лаборатории ядерного оружия в Лос-Аламосе, начиная с 1950 года, но он не обсуждал ничего, кроме технических проблем, с которыми мы столкнулись.И он не оставил рефлексивной работы помимо опубликованных научных работ, поэтому трудно сделать вывод, что Ферми думал по многим из этих вопросов.

КТО БЫЛ ЭНРИКО ФЕРМИ И ЧЕМ ОН ДОСТИГ?

Энрико Ферми родился в Риме 29 сентября 1901 года. брат, Джулио, был на год старше, и двое мальчиков были воспитан кормилицей в деревне, Энрико вернулся в семью только в 2,1 / 2 года. Изначально болезненный ребенок, он стал крепким, как его отец и дед.Он и Джулио были самыми близкими друзьями до трагической смерти Джулио в возрасте 15 лет под наркозом во время небольшой операции на абсцессе горла. Братья Ферми в значительной степени занимались исследованием природы, созданием и испытанием электродвигателей, а также попыткой понять окружающий их мир.

Энрико Ферми был опустошен смертью своего брата и нашел убежище для независимого исследования. В этом ему очень помогли дружба и совет одного из коллег его отца, Ингегнера Адольфо Амидеи, который одолжил Ферми существенные, хотя и старые книги из его библиотеки.

Глубина и талант Ферми проявились в этом возрасте. Он читал книги — сначала по математике, затем по физике — и вернули их, решив все задачи. И эти знания он сохранил до конца своей жизни. После смерти Джулио Энрико Ферми нашел мальчика со схожими интересами, Энрико Персико; Они двое поделились научными книгами, купленными на римской площади Кампо-деи-Фьори, и стали верными друзьями — дружба, которая продлится долгие годы.

После того, как Ферми окончил школу, Амидей сыграл решающую роль, порекомендовав ему подать заявление на получение Reale Scuola Normale Superiore в Пизе, а не учиться в университете в Риме, куда Ферми переехали до рождения Энрико.Это было трудное решение для семьи, но Амидей и Энрико убедили мать и отца Ферми. В Scuola Normale у Ферми не было проблем с учебой, и он действительно многому научил своих учителей.

После получения степени доктора физики в июле 1922 года Ферми вернулся в Рим, где был близок к профессору Орсо Марио Корбино, руководителю физического факультета. Вскоре Ферми отправился в Геттинген учиться у известного физика Макса Борна. За семь месяцев в Геттингене он познакомился с другими современными физиками, включая Вернера Гейзенберга.Затем Ферми вернулся в Рим, чтобы преподавать элементарную математику в университете.

Его следующей должностью было преподавать математику и механику во Флоренции после того, как он безуспешно пытался получить должность в Челиари. Но Корбино вскоре привез Ферми в Рим осенью 1926 года, чтобы занять новую кафедру в качестве профессора теоретической физики. Ферми подружился в Пизе с Франко Разетти, для которого физика была слишком простой; Разетти должен был стать феноменальным натуралистом, специализирующимся на трилобитах.Корбино привез Разетти в Рим, и теперь в здании на Виа Панисперна жили двое молодых учителей.

Незадолго до возвращения в Рим Ферми внес большой вклад в свою «статистику Ферми» (которую он никогда в жизни не называл этим термином) — концепцию, абсолютно фундаментальную для понимания твердых тел, особенно металлов, ядер и мира. в целом. Достаточно легко принять, что не все электроны в атоме могут находиться в одном состоянии с наименьшей энергией; Фактически, Принцип исключения Паули объясняет, что только два электрона с противоположным спином могут занимать одно и то же состояние — иначе не было бы химии, и мы бы не существовали.Ферми расширил это простым и элегантным способом до понимания огромных скоплений электронов.

Понимание мира Ферми было удивительно ясным. Когда он узнал что-то, он хотел проработать это, исходя из первых принципов, а затем применить это к другим явлениям. Так было с его пониманием полевой теории света, в которой фотоны создаются или уничтожаются. Применение этих концепций, как никогда ранее, к четырем областям (и их частиц) — протон, нейтрон, электрон и гипотетическая частица, нейтрино — он создал теорию бета-распада.Это количественно объясняет этот тип радиоактивности (например, встречающегося в природе элемента калия), при котором электроны выходят из ядра с высокой энергией. Предполагалось, что существование нейтрино поглощает значительную часть разницы в энергии между исходным радиоактивным ядром и полученным в результате стабильным ядром. Два ядра отличаются примерно на одну тысячную массы протона, но представляют собой разные химические элементы, учитывая тот факт, что нейтрон во время распада превращается в протон.

Альфа-частицы, испускаемые конкретным тяжелым элементом, таким как уран или особенно радий, имеют одинаковую энергию или входят в серию дискретных энергий; Напротив, электроны в бета-распаде могут иметь энергию от нуля до максимальной. Оставшаяся энергия в каждом случае воспринимается нейтрино — частицей с нулевым зарядом. Изобретением Ферми стало объединение этих четырех полей в строгую теоретическую основу, из которой можно было вывести подробную форму электронного спектра, а также время жизни радиоактивного материала.

После открытия искусственной радиоактивности Ирен и Пьером Жолио-Кюри Ферми начал свои собственные экспериментальные исследования радиоактивности, индуцированной нейтронами. Он начал эту работу в одиночку в Риме с созданными им нейтронными источниками. сам — маленькие стеклянные трубочки, содержащие радон и активированный бериллий. Ферми опубликовал свою работу 25 марта 1934 года под названием «Радиоактивность, вызванная нейтронной бомбардировкой».

В этих экспериментах Ферми показал качества, которые отметила его с тех пор, как он был студентом — точность, проницательность, готовность (даже живость) делать что-то сам; Добавьте к этому и настойчивость, и приверженность распорядку дня.Радон испускал гамма-лучи, а нейтроны от радий-бериллиевого источника в любом случае не позволяли чувствительным счетчикам регистрировать слабую радиоактивность, вызванную нейтронами. Радиоактивный источник нельзя было выключить; вместо этого Ферми быстро перенес образец, который он облучал, из комнаты для облучения в комнату на другом конце коридора. Там он установил чувствительные счетчики Гейгера, которые он сам сделал из алюминиевых трубок, в которых находились сигары. Таким образом, он смог продемонстрировать индуцированную радиоактивность фтора с периодом полураспада около десяти секунд.Посетители лаборатории в Риме, а затем лаборатории в Колумбии увидели маленького человека в белом лабораторном халате, который выскакивал из одной комнаты и бежал по коридору, чтобы войти в другую комнату, после чего наступала тишина. Часто двое мужчин мчались по коридору в Риме, споря, кто из них более быстр — Энрико Ферми или Эдоардо Амальди.

Работа Ферми по делению, ядерному реактору и производству плутония, а также по созданию ядерных бомб подробно обсуждается позже.Его работа над нейтронами в Риме не вызвала никаких этических проблем, как и работа над мезонами и физикой высоких энергий в Чикаго после войны. Вернувшись в Чикаго в первый день 1946 года после полутора лет в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, Ферми был признанным лидером собравшейся там блестящей группы. На семинарах и коллоквиумах он интерпретировал усилия других, разъяснял и часто расширял их замечания. Он всегда был готов рассчитывать с его вездесущим правилом скольжения и оценивать со сверхъестественной точностью.Он всегда помогал с проблемами других — казалось, что он закончил свою работу за несколько часов до прибытия в лабораторию в 7:30 утра.

Когда я пришел в его лабораторию в 1948 году, мне надоело классных занятий, я обнаружил, что у Ферми были станки в его лаборатория, включая токарный станок, которым он любил пользоваться. Выдающийся теоретик-практик, он также обладал большим экспериментальным мастерством. Для Чикагского синхроциклотрона, который строился в 1950 году и который Ферми успешно использовал при изучении взаимодействия пи-мезонов с ядрами, Ферми понял, что внешние пучки частиц от циклотрона можно было бы использовать гораздо более эффективно, если бы мишень чтобы быть пораженными ускоренными протонами, можно было перемещать их в разные места внутри циклотрона.С этой целью с помощью его собственных инструментов он построил «тележку», в которой использовалась рифленая стальная поверхность полюса циклотрона и большое постоянное магнитное поле. У этой четырехколесной тележки были простые катушки, прикрепленные к одному колесу (как братья Джулио и Энрико, возможно, изобрели, когда они были подростками в Риме). Экспериментатор мог точно перемещать тележку дистанционно, как если бы она была привязана к полюсу, и, таким образом, настраивать желаемый луч во время работы циклотрона. Вскоре Ферми снабдил свою тележку термопарой для измерения тепла, выделяемого протонами, проходящими через мишень, чтобы иметь возможность контролировать и улучшать характеристики самого циклотрона.

Ферми был отличным учителем как в больших группах, так и в один на один. Его ученики пытались подражать ему в «построении физики с нуля», и некоторым из них это удалось.

Ферми всегда был безопасен, но скромен в своем выдающемся уме и достижениях, но насчет его физической выносливости и зрения он шутил, что они превосходили других, потому что его собственное сердце или глаза были «сделаны по порядку».

Летом 1954 года Ферми был в Европе, где читал лекции в Лез-Уш и читал качественный для Ферми курс по пионам и нуклонам в летней школе Итальянского физического общества в Варенне.Но он не мог есть, и по возвращении в Чикаго у него обнаружили неоперабельный рак желудка. Он умер 29 ноября 1954 года. Это была огромная потеря для мира науки, его друзей и коллег. В честь 1955 года Эдоардо Амальди подчеркнул не только выдающийся вклад Ферми как физика — экспериментального и теоретического — но особенно его качества простоты и безмятежности.

Я до сих пор часто задавался вопросом, зачем мне Энрико Ферми? сделал бы из чудесных достижений после его смерти — от ручного программируемого калькулятора и огромной мощности персонального компьютера до революций в понимании, которые отметили науку.Он был бы особенно расположен к накоплению инструментов и знаний в форме компьютерных программ — расширению «искусственной памяти», которую он начал строить в студенческие годы в виде массива индексированных блокнотов.

ВОЗМОЖНОСТЬ ДЕЛЕНИЯ ОРУЖИЯ.

В 1932 году Чедвик, работая в Кембриджском университете, открыл нейтрон. Используя грубые методы наблюдений того времени, он увидел энергичные протоны, возникающие в непосредственной близости от бомбардировки бериллием альфа-частицами.Рассматривая все другие возможности, можно сказать, что либо имелось гамма-излучение чрезвычайно высокой энергии (той же природы, что и рентгеновские лучи), либо — почти что немыслимо — массивная нейтральная частица. Последняя гипотеза получила множество подтверждений.

В 1933 году Лео Сцилард, живший в Лондоне, представил себе последствия нейтронной бомбардировки материала. В отличие от предыдущих бомбардировок для создания искусственной радиоактивности с использованием протонов или ядер тяжелого водорода (дейтронов), нейтрон не отталкивается ядром — ядром другого атома — потому что нейтрон не несет положительного заряда.Таким образом, независимо от энергии нейтрона, он может приблизиться и войти в другое ядро ​​и с большой вероятностью спровоцировать ядерную реакцию, которая во многих случаях может превратить это ядро ​​в другое, думал Сцилард, с испусканием одного или двух нейтронов.

Если испускается только один нейтрон, то один нейтрон попадание в оптимальных условиях может едва воспроизвести сам, пока не покинул массу материала. Но если в некоторых ядерных реакциях испускается значительно больше, чем один нейтрон, существует возможность накопления достаточного количества материала с относительно небольшим количеством поглотителей нейтронов, так что один нейтрон превратится в два, затем четыре, затем восемь.За 80 удвоений цепная реакция нейтронов могла бы потребить 50 или 100 граммов материала с выделением энергии, которое было бы больше, чем при сгорании того же количества материала, в четыре миллиона раз или около того. Таким образом, один килограмм материала может менее чем за миллионную долю секунды высвободить энергетический эквивалент тысячи тонн топлива или 10 000 тонн взрывчатого вещества.

Если бы реакцию можно было контролировать, чтобы и непрерывная скорость, ограниченная способностью отводить тепло, цепная реакция могла бы служить заменой котла, сжигающего топливо, и тем самым обогревать обычную электростанцию.

Лео Сциллард получил британский патент на этот концепция цепной реакции нейтронов (4 июля 1934 г.) и начал последовательно исследовать все известные элементы. К несчастью для него, он начал с нижнего конца периодической таблицы элементов и у него кончились деньги, прежде чем он исследовал очень много элементов. Если бы он начал с самого тяжелого элемента — урана — цепная реакция нейтронов могла бы быть реализована на годы раньше, чем это было на самом деле.

В интервью 1969 года Чедвик вспомнил, что

«Я до сих пор помню Весну 1941 года.Я реализовал тогда ядерная бомба была не только возможна — это было неизбежно … и говорить об этом было не с кем. У меня было много бессонных ночей. Но я понял, как это могло быть очень серьезно. И тогда мне пришлось начать прием снотворного. Это было единственное лекарство. Я никогда не прекращался с тех пор. 28 лет, а я нет думаю, я пропустил одну ночь из всех этих 28 лет «

Ферми был пионером в области ядерных превращений. вызвано нейтронами, и он и его команда в Риме открыл эффективность «медленных нейтронов» — нейтронов, которые совершили много столкновений с окружающей средой и, таким образом, двигались со скоростью, равной одной десятитысячной скорости и десятимиллиардной энергии нейтронов при их рождении.Ферми считал это своим самым важным научным открытием. Но при облучении урана Ферми подумал, что он обнаружил трансурановые элементы — те, что тяжелее урана, которые, однако, оказались в ошеломляющем количестве.

В ноябре 1938 года Ферми получил известие, что он будет удостоен Нобелевской премии по физике 10 декабря 1938 года. и его женой Лаурой и двумя детьми, Неллой и Джулио уехал в Стокгольм со скрытым намерением никогда вернуть Италию.Летом 1938 года Муссолини, к тому времени рабский младший партнер Гитлера начал кампанию антисемитизма против одного итальянца из 1000, который был евреем. Семья Лауры Ферми была еврейкой, и Нобелевская премия дала Ферми возможность уехать в безопасный Нью-Йорк, где он занял пост в Колумбийском университете в январе 1939 года. Там он быстро узнал о предложении и подтверждении. Огонь, что некоторые из необычных результатов, наблюдаемых в Риме, были связаны не с элементами тяжелее урана, а с элементами намного более легкими.Медленные нейтроны разбили ядро ​​урана на «осколки деления» с выделением огромного количества энергии. Кроме того, было высказано предположение и вскоре установлено, что в среднем более двух нейтронов испускается в ходе каждого деления.

Какая возможность для дальнейших исследований!

Но Лео Сцилард, который до Ферми перебрался в Нью-Йорк, занял из Англии ветром войны, присоединился к нему в Колумбийском университете в весьма своеобразном сотрудничестве.Сциллард был поглощен мыслью о ядерной энергии и особенно о ядерном оружии. С идеей цепной реакции в воздухе Сциллард предположил (в январе 1939 г.), что существует добровольное введение секретности публикации, и американские физики, похоже, приняли такой кодекс, что, однако, не имело места. с теми, кто находится в Европе — особенно во Франции.

Но Гитлер начал свою кампанию мирового господства и истребления. Он добивался больших успехов в Европе, и те в Великобритании, кто был готов к перспективам ядерной энергии, подвергались бомбардировкам и угрозе завоевания.

Когда Сциллард призвал И.И. Раби в Колумбийском университете, чтобы убедить Ферми в необходимости сохранения секретности в этих вопросах. Ферми ответил: «Орехи!» Хотя Ферми строго соблюдал правила, которые должны были появиться, в 1939 году он был далеко не уверен, что цепная реакция нейтронов возможна. Он также не должен был иметь высокого мнения о возможностях вооруженных сил США и их структуры технической поддержки: в Чикаго в 1942 году, по словам Сцилларда, Ферми заметил: «Если мы принесем им бомбу, уже сделанную на серебряном блюде, то там все равно будет 50 на 50 шансов, что они все испортят.»(Родос, стр. 423).

В октябре 1941 года, когда война в Европе шла полным ходом, Вернер Гейзенберг, отвечавший за немецкий урановый проект, посетил научную встречу в оккупированном Копенгагене и совершил долгую вечернюю прогулку с Нильсом Бором — инцидент, ставший известным благодаря пьесе Майкла Фрейна «Копенгаген». По словам Родса (стр. 34), «Гейзенберг вспоминает, как спрашивал Бора, правильно ли физики работать над« урановой проблемой »в военное время, когда существовала вероятность, что такая работа приведет к« серьезным последствиям для военной техники ».«Гейзенберг сообщает, что Бор спросил, действительно ли возможна бомба, и» Гейзенберг сказал, что он ответил, что потребуются «огромные технические усилия», которые, как он надеялся, не могут быть реализованы в нынешней войне ». Что именно произошло в ходе этого обсуждения. остается неясным, вместе с мотивацией и пониманием двух мужчин.

К началу 1940 года Отто Фриш и Рудольф Пайерлс в Англии уже пришли к выводу, что при делении U-235 быстрыми нейтронами образуется ядерное взрывчатое вещество, если U-235 может быть отделен от U-235, имеющего в 140 раз более массовое содержание. -238.А необходимого количества U-235 будет порядка нескольких килограммов. Эта информация не была доступна американцам до лета 1941 года, а концепция ядерного взрыва и существенное использование быстрых нейтронов не были так хорошо поняты в Соединенных Штатах, как в Великобритании. Интересно, что в 1941 году Чедвик чувствовал себя неспособным обсуждать свои опасения по поводу ядерного оружия с Фришем или Пайерлсом, по мнению самого Чедвика. лаборатория: они не были гражданами Великобритании.

Забегая вперед по сюжету, после окончания европейского война, Гейзенберг и его коллеги из немецкого урана усилия были интернированы в Англии, в Фарм Холле. Их разговоры контролировались и тайно записывались и каждую ночь переписывались — иногда на немецком, иногда прямо на английском — и только недавно были опубликованы как «Записки Фарм Холла». (7) Когда немецкие ученые узнали о разрушении Хиросимы, Гейзенберг его коллеги спросили, как американцы могли создать заявленное оружие деления — какова была оценка критической массы Гейзенбергом? Гейзенберг скептически отнесся к тому, что это действительно ядерное оружие, и ответил, что критическая масса U-235 составляет «около тонны» — тысячи килограммов.Затем он объяснил, что для того, чтобы была возможна цепная реакция на быстрых нейтронах, нейтрон должен оставаться в шаре делящегося материала для 80 удвоений популяции, которые потребуются, и поскольку нейтрон будет подвергаться «случайному» прогулка «, количество шагов в радиальном направлении, которые он рассеет за это время, будет квадратным корнем из 80 или примерно 9. Таким образом, линейный размер мяча должен быть в девять раз больше расстояния между рассеянием, и что составит около тонны U-235.

Это была странная ошибка, которая была бы невозможна, если бы Гейзенберг раньше правильно рассчитал критическую массу.

Примерно через неделю Гейзенберг предоставил своим коллегам с анализом, который больше не совершал той же ошибки.

Лично я считаю, что это было незнание. Гейзенберга, который намеренно замедлил или не реализовал эффективную урановую программу в Германии. Это был лидер, который совершил простую ошибку, никогда не исправлял, и поэтому рассматривал ядерное деление и цепную реакцию как потенциальный источник энергии, а не как источник эффективного оружия.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕРВОГО ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ США.

Это увлекательная история, великолепно рассказанная Ричардом. Родос. К 1940 году немецкие нападения на Польшу в сентябре 1939 год и преднамеренные бомбардировки гражданского населения в городах и жестокое обращение с евреями и другими идентифицируемыми меньшинствами не оставляли сомнений в том, что западные союзники борются за само свое выживание. Британия, а затем Соединенные Штаты также будут заниматься бомбардировками городов.

В начале 1939 г. механизм деления был окончательно понимал, и тот факт, что именно U-235 мог претерпевают деление в значительной степени.Уже в Великобритании (как и в Германии) был проведен анализ возможных способов отделения U-235, но выводы были устрашающими. В Соединенных Штатах два физика из Колумбийского университета Юджин Т. Бут и Джон Р. Даннинг рассмотрели методы разделения изотопов и выбрали в качестве наиболее многообещающего явления газовой диффузии. Газообразная молекула, содержащая уран (UF6) примерно на 1% легче, если он содержит атом U-235, а не U-238. Он будет диффундировать через крошечные поры на 0,5% быстрее, так что несколько тысяч таких барьеров с рециркуляцией и повторным сжатием газа для каждой ступени обеспечат начало эффективного разделения.Бут и Даннинг начали делать барьеры, растворяя цинк в латуни, оставляя маленькие поры, и гораздо более эффективные барьеры позже были использованы на производственном предприятии в Ок-Ридже, штат Теннесси.

В Колумбийском университете Гарольд Юри, получивший Нобелевская премия по химии за открытие тяжелого водорода возглавила эту работу по обогащению урана. Ферми сконцентрировался на ядерном реакторе, который будет производить трансурановые элементы, над которым римский коллега Ферми Эмилио Сегре уже работал в Беркли, Калифорния.К 1942 году Ферми должен был переехать в Чикагский университет, чтобы присоединиться к «Металлургической лаборатории», которая должна была сосредоточиться на производстве плутония, который, как ожидалось, был таким же расщепляющимся, как U-235, и который можно было получить без чрезвычайно затратных и сложный процесс разделения изотопов. Простая химия отделила бы этот новый элемент, если бы он мог быть произведен в достаточном количестве в ядерном реакторе.

Программа создания ядерного оружия была крайне секретной. в Соединенных Штатах — известно лишь очень немногим военным.

Лаура Ферми пишет, что «глава металлургической лаборатории Артур Комптон устроил серию вечеринок, чтобы приветствовать вновь прибывших в лабораторию Метрополитена. Комптон уникальным образом устроил очистку своей жены Бетти». То есть Бетти Комптон официально разрешили узнать о секретных работах, ведущихся по созданию ядерного оружия. Но Лаура Ферми, как и многие другие жены, узнала о работе мужа только в августе 1945 года.

2 декабря 1942 года работа Ферми и Сцилларда и их коллег принесла плоды: первая самоподдерживающаяся ядерная цепная реакция была проведена под западными трибунами футбольного поля Чикагского университета.«Куча» природного урана и графита работала на мощности до полутора ватт. Сциллард пишет: «Там была толпа, а потом мы с Ферми остались там одни. Я пожал руку Ферми и сказал, что думаю, что этот день станет черным днем ​​в истории человечества». Один из членов команды Ферми, которая построила сваю и бомбу, сегодня с нами — Гарольд Агнью.

The Met Lab приступила к проектированию производственных реакторов в Хэнфорде, штат Вашингтон, первый из которых работал со скоростью деления, соответствующей созданию 200 миллионов ватт тепла.Физики-теоретики и инженеры работали вместе. Ферми и Юджин П. Вигнеры сыграли решающую роль в создании теории ядерных реакторов и в решении практических проблем проектирования.

Летом 1942 года, за шесть месяцев до успеха Западных трибун, Роберт Оппенгеймер возглавил летнее исследование теоретической физики по фактическому использованию U-235 или плутония для создания ядерного оружия. По иронии судьбы, сборка металла U-235 из двух докритических масс в единую сверхкритическую массу (с помощью бездымного пороха, как в военном ружье) казалась настолько простой, что через короткое время ведущие физики, включая Ганса Бете и Эдварда Теллер обратил их внимание на предложение, которое Ферми сделал Теллеру в сентябре 1941 года, что атомная бомба может быть использована для нагрева массы тяжелого водорода (дейтерия) до температуры, при которой он подвергнется термоядерному делению.В летнем исследовании 1942 г. последствия (но не механизм) такой системы были хорошо изучены, так что председатель NDRC (Национальный совет оборонных исследований) отметил

«Если использовать две-три тонны жидкого дейтерия и 30 кг U-235, это будет эквивалентно 100 млн. тонн тротила. Площадь разрушения оценивается в 1000 кв. Км. Радиоактивность смертельна над той же территорией в течение нескольких дней ».

И план состоял в том, чтобы получить 100 кг дейтерия к Осень 1943 года.

Фактическая сборка U-235 или плутония в ядерную Размещение оружия должно было произойти на новом месте в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, начиная с марта 1943 года.По гениальности генерал армии, отвечающий за всю программу создания ядерного оружия, Лесли Р. Гровс, выбрал Роберта Оппенгеймера руководителем лаборатории. Известный своим смекалкой, расчетливостью и острым языком, Оппенгеймер показал себя превосходным руководителем, который знал каждую деталь и мог уверенно руководить работой лаборатории. Занятый проектированием и строительством объектов по производству плутония в Хэнфорде и экспериментами с недавно обнаруженным источником нейтронов — действующей котельной — Ферми переехал в Лос-Аламос только в сентябре 1944 года.По словам Оппенгеймера, в Лос-Аламосе Ферми был озадачен убеждением, которое он там обнаружил: «После того, как он присутствовал на одной из своих первых конференций здесь, он повернулся ко мне и сказал:« Я считаю, что ваши люди на самом деле хотят, чтобы сделали бомбить.’ Я помню, его голос звучал удивленно «. (Родос, стр. 468). Я считаю, что Ферми вложил в программу все свои силы, и это было чрезвычайно ценно. Но его больше интересовала физика.

В интересной книге Сильван Швебер (8) сравнивает жизни Оппенгеймера и Бете.Он подчеркивает, что Бете по сей день, в возрасте 95 лет, остается основателем физики. Почитаемый духом физики в Корнельском университете с 1935 года, Бете руководил теоретическими усилиями в Лос-Аламосе по созданию атомной бомбы, а позже аналогичным образом разработал водородную бомбу.

Напротив, Оппенгеймер не занимался физикой в ​​Лос-Аламосе или после, до своей смерти в 1967 году. играл важную официальную роль в ядерной политике, пока в 1953 г. не отозвали его допуск к секретным службам

Ферми никогда не отказывался от своей приверженности физике. Он неохотно согласился стать президентом Американского физического общества на год, но затем воспринял это как серьезную ответственность.

К началу 1945 года было ясно, что война в Европе будет выиграна без атомной бомбы, которая в любом случае еще не была готова. Но ожидались сотни тысяч дополнительных смертей американцев, которые приведут к завершению войны в Тихом океане, и гораздо больше смертей японцев.Работа Met Lab в Чикаго была по существу завершена, и Лео Сциллард, которому программа была обязана с самого начала в 1934 году своей важной работой по подталкиванию Ферми к созданию первого реактора, был обеспокоен.

РЕШЕНИЕ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АТОМНОЙ БОМБЫ.

Сциллард был исключен из Лос-Аламоса из-за опасений генерала Гроува перед его политической ненадежностью, и он был разочарован своей неспособностью в это опасное время поговорить с теми, кто находится в Вашингтоне. Сциллард написал меморандум для президента Франклина Рузвельта и получил рекомендательное письмо от Альберта Эйнштейна.Сциллард проявил инициативу, чтобы встретиться с женой президента, Элеонорой Рузвельт, 8 мая 1945 года. Когда-либо осознавая афоризм о том, что легче получить прощение, чем разрешение, только тогда он сказал Артуру Комптону, что он делает. Комптон неожиданно подбодрил его.

Сциллард вернулся в свой офис и узнал в считанные минуты что президент Рузвельт умер. Новый президент Гарри Трумэн отвел Сцилларда, Гарольда Юри и его коллегу в Южную Каролину, чтобы поговорить с доверенным лицом Трумэна Джимми Бирнсом.Бирнс прочитал письмо Сциларда, что «… величайшая непосредственная опасность, с которой мы сталкиваемся, — это возможность того, что наша« демонстрация »атомных бомб ускорит гонку в производстве этих устройств между Соединенными Штатами и Россией». Это устранило бы неуязвимость континентальных Соединенных Штатов, и Сциллард подчеркнул: «Эти решения должны основываться не на нынешних доказательствах, касающихся атомных бомб, а скорее на ситуации, которая, как можно ожидать, столкнется с нами в этом отношении через несколько лет. сейчас же.»(Родс, стр. 637). Но Сциларду не удалось увидеть президента Трумэна. Отметим, что Сциллард считал, что эти ужасные последствия могут возникнуть не только в результате использования бомбы на войне, но даже в результате демонстрации.

Ферми принимал непосредственное участие в решении комитета по использовать первое ядерное оружие. Энрико Ферми, Артур Х. Комптон, Эрнест О. Лоуренс и Дж. Роберт Оппенгеймер объяснили свой выбор следующим образом:

«Мнения наших научных коллег о первоначальное использование этого оружия… диапазон от предложения чисто технической демонстрации к демонстрации военное приложение, лучше всего предназначенное для побуждения к капитуляции. Сторонники чисто технической демонстрации хотели бы объявить вне закона использование атомного оружия и иметь боялись, что если мы используем оружие сейчас, наша позиция в будущие переговоры будут предвзяты. Другие подчеркнуть возможность спасения жизней американцев путем немедленного военного использования, и полагаем, что такое использование улучшить международные перспективы, поскольку они больше озабочены предотвращением войны, чем устранение этого особого оружия.Мы находимся ближе к этим последним взглядам; мы можем предложить нет техническая демонстрация может положить конец война; мы не видим альтернативы прямым военным использовать «(9)

Как отмечает фон Хиппель, «Таким образом, относительный приоритет важности отмены ядерного оружия и его использования для сдерживания войны (был) обсужден до того, как остальной мир даже узнал о существовании бомбы».

Фактически, Оппенгеймер сказал своему секретарю, что ему потребовалась вся ночь, чтобы убедить Ферми согласиться с выводом, единогласно выраженным комитетом Ферми, Комптона, Лоуренса и Оппенгеймера.Он хотел сохранить бомбу в секрете и не допускать ее распространения как можно дольше и был против как демонстрации, так и использования в военных целях. (10)

Я сам считаю, что было принято правильное решение, чтобы применить ядерное оружие на Хиросиме. Было ли это необходимо использовать его против Нагасаки — другой вопрос. Я не верю, что бомбу можно было «держать в секрете», учитывая тот факт, что Советский Союз уже получил подробную информацию от советского шпиона в Лос-Аламосе, Клауса Фукса и других, и, в любом случае, был вполне способен самостоятельно разработать оружие деления.

И я не верю, что демонстрация принесла бы прекращение войны с Японией без реального использования атомной бомбы. Но я мог ошибаться.

КТО БУДЕТ УПРАВЛЯТЬ ЯДЕРНЫМ ОРУЖИЕМ ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ?

Многие ученые, создавшие атомную бомбу в Соединенные Штаты были очень обеспокоены тем, что это не должно быть просто еще одним военным оружием, и они потратили годы своей научной карьеры на лоббирование Конгресса и информирование общественности об этом.Видным среди них был Джон А. Симпсон из Чикагского университета, который позже должен был выполнить важную работу в области физики космических лучей и умер как раз в этом году. Некоторые ученые верили в мировое правительство, в том числе в 1945 году Эдвард Теллер. По словам Лауры Ферми,

«Энрико не думал, что в 1945 году человечество созрело для мировое правительство. По этим причинам он не присоединился Ассоциация ученых Лос-Аламоса «. (11)

Ассоциации ученых Лос-Аламоса наследовал Федерация ученых-атомщиков, сама предшественница нынешней Федерации американских ученых.

Хотя я был технически связан с разработка и испытания ядерного оружия с 1950 г. только примерно после 1955 года я имел какое-либо отношение к политике в области ядерного оружия. Я давно утверждал, что контроль над вооружениями был важным инструментом оборонной политики и что национальная безопасность Соединенных Штатов была больше связана с выживанием Соединенных Штатов, чем с уничтожением другой державы. Однако одним из ключевых и общих инструментов сохранения общества является угроза неприемлемого ущерба силам или даже выживанию другого общества.

Очевидно, такая позиция «сдерживания посредством гарантированного уничтожения», когда обе стороны обладают ядерным оружием, может привести к позиции «взаимного гарантированного уничтожения», характеризуемой как MAD. Я считаю, что если есть две антагонистические демократии, каждая из которых хорошо вооружена ядерным оружием, MAD на самом деле является рациональным и морально оправданным. В соответствии с формулировкой Золотого правила, согласно которому один не будет делать с другим того, чего он не хочет делать с собой, я полностью поддерживаю безопасность, полученную MAD, если это невозможно достичь никаким другим способом.

На самом деле я спорил в высших правительственных советах в 1960-х и 1970-х годов в отношении американо-советских конфронтации, что действительно не нужно беспокоиться о перспектива того, что Советский Союз сможет уничтожить ответный потенциал США (с помощью множества точных ракет, вооруженных ядерными боеголовками), потому что можно иметь надежную систему для запуска нашего наземного ядерного оружия, когда оно находится под атакой. В советских интересах не было бы попытки уничтожить их, зная, что эта попытка потерпит неудачу и приведет к немедленному разрушению Советского Союза — так же наверняка, как если бы их собственное оружие было выпущено непосредственно по их собственной территории.

Я также утверждал, что Соединенные Штаты не должны иметь настолько точное ядерное оружие, чтобы оно могло уничтожить советские ракетные шахты. Таким образом, Соединенные Штаты не будут принуждать Советский Союз к позиции запуска при атаке или запуска при предупреждении, которую принял Советский Союз и которую Россия поддерживает по сей день, с растущей опасностью как для себя, так и для себя. Остальная часть мира.

Конечно, в условиях демократии в конечном итоге ответственность граждан за сохранение контроля над ядерным оружием, как и над любым другим важным аспектом общества.С этой точки зрения золотое правило разрешит и даже будет способствовать поддержанию международной безопасности с помощью MAD, если оно работает. Золотое правило не поддерживает демократию, поддерживающую собственную безопасность за счет гарантированного уничтожения против диктатуры, когда люди, которые несут на себе основную тяжесть ответного нападения, не имеют никакого влияния на правительство. В таких обстоятельствах обычно прилагаются усилия к тому, чтобы пострадали руководство и люди, облеченные властью, но такое разрушение может распространиться на все общество.Однако его цель не в этом. Люди давно борются с моральными аспектами этой проблемы. Римско-католические епископы США сочли сдерживание временно приемлемым только в контексте серьезных усилий по уменьшению и устранению ядерной угрозы. По их словам, «достаточность для сдерживания — адекватная стратегия; стремление к превосходству должно быть отвергнуто».

Но не все угрозы можно предотвратить, и это давно признано. Если бы Гитлеру удалось получить ядерную бомбу, вполне вероятно, что он использовал бы ее во время своего самоубийства.И именно поэтому в интересах всех стран, включая страны, обладающие ядерным оружием, обеспечить минимальный разрушительный потенциал, который может быть достигнут при поддержании непростого мира при нынешней системе национальных правительств.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ.

Я знаю программу Соединенных Штатов гораздо лучше, чем любая другая нация. Ядерное оружие, конечно, предназначено иметь потенциал разрушения, когда бы они ни были призвал.При этом, как и любой другой военный система, сторона, которая обладает и может использовать их, пытается сделать их достаточно безопасными, учитывая разрушение, которое авария с ядерным оружием может нанести его собственным силам и территории. С этой целью в раннем ядерном оружии США делящийся материал сохранялся отдельно от взрывной системы. Его устанавливали, как правило, в полете.

Однако очень скоро военная готовность была достигнута с помощью механических «вводных устройств в полете», которые гарантировали бы невозможность возникновения ядерного взрыва, независимо от аварии, до тех пор, пока не будет введено делящееся ядро ​​оружия.

Позднее ядерное оружие США либо имело механические «предохранительные» устройства, либо было «по своей сути однозначно безопасным» от взрыва фугасного взрывчатого вещества в наихудшей возможной единственной точке. Входящая волна детонации во взрывчатом веществе обычно требует воспламенения линз или цепей взрывчатых веществ в двух или более точках — десятках в случае первых американских взрывных устройств.

Даже важнее, чем требование одноточечной безопасности заключается в том, что оружие защищено от непреднамеренного взрыва.Это требует, чтобы электрическая система розжига не была подвержены возгоранию от молнии или электромагнитных помех, и для этой программы было вложено много усилий.

Тем не менее, современное ядерное оружие США (хотя и полностью безопасное) не обладает максимальной безопасностью. В дополнение к усиленной системе безопасности ядерной детонации (ENDS) и преимуществу одноточечной безопасности было бы желательно, чтобы оружие, содержащее плутониевую сердцевину, не распределяло плутоний в случае пожара.При пожаре взрывчатое вещество обычно сгорает, но не взрывается, а плутоний, вероятно, испарится при пожаре и распределится по местности. Опасность заключается в увеличении заболеваемости раком из-за приема внутрь радиоактивного плутония.

Было бы, конечно, предпочтительнее, чтобы плутоний находился в огнестойкий кожух, и это делается в некоторых США. ядерное оружие. С другой стороны, это немалая модификация существующего оружия, и для создания огнестойких ям для типов оружия, у которых их нет, потребуются испытания ядерных взрывов.

Даже с огнеупорной ямой при одноточечной детонации, хотя она и не приведет к ядерному выходу, будет распространяться плутоний, поскольку яма будет разрушена взрывом.

Учитывая возможность в 1991 г. провести в течение нескольких лет 15 дополнительных ядерных испытаний для максимальной безопасности США ядерное оружие, вооруженные силы и Министерство энергетики решили этого не делать.

На мой взгляд, это полностью оправдано, и было бы трагедией, если бы ядерные испытания возобновились во имя создания и без того достаточно безопасного оружия, еще более безопасного.Число людей (весьма вероятно, американцев), которые умрут от распространения плутония в такой аварии, как правило, будет несколько, по оценкам экспериментов, в которых плутоний был намеренно высвобожден, а также аварий в Паломаресе, Испания и Туле. Гренландия. (12)

Аргументы против Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, которые Ядерное оружие США не содержит последних гарантий являются искажением реальности. Я сужу, что ядерная оружие достаточно безопасно.Проблема ядерного оружия США не в том, что оно небезопасно; это проистекает из возможности их использования по назначению.

РЕШЕНИЕ СОЗДАТЬ ВОДОРОДНУЮ БОМБУ И РАБОТАТЬ ПО ПРОГРАММЕ.

Как я уже указывал, в летнем исследовании в Беркли в 1942 г. большое теоретическое внимание было уделено Super- водородная бомба. В этом подходе взрыв деления будет использоваться для нагрева части большой массы жидкого дейтерия, который затем подвергнется слиянию ядер дейтерия с достаточной скоростью, чтобы сжечь большую часть этого дейтерия до гелия до того, как система рассредоточится, и, таким образом, уменьшит ее плотность, так что реакция синтеза будет погашен.Однако с самого начала было ясно, что атомная бомба, способная инициировать реакцию термоядерного синтеза, с точки зрения сегодняшнего дня, сама по себе уничтожит город. Когда Оппенгеймер, руководитель летнего исследования, стал директором Лос-Аламосской лаборатории в марте 1943 года, он ограничил работу над Super Эдвардом Теллером и парой других людей. Теллера раздражала нехватка ресурсов, но на самом деле не хватало идей относительно того, как на самом деле выполнять программу, и был общий тезис о том, что бомба деления сама по себе была бы адекватным стратегическим оружием.Фактически разработка оружия пушечного типа шла по прямой линии, ожидая только U-235, отделенного газовой диффузией и электромагнитным процессом в Ок-Ридже.

В 1945 году, после того, как две бомбы деления разрушили Хиросиму и Нагасаки, Теллер почувствовал, что новый директор Лос-Аламосской лаборатории Норрис Брэдбери теперь сделает упор на работе над Super, но он этого не сделал. Роберт Оппенгеймер в свои последние дни в Лос-Аламосе не увеличил усилия, поскольку Теллер считал, что их следует увеличить.

23 сентября 1949 года Советский Союз взорвал свою первую ядерную бомбу, что послужило убедительным аргументом для сторонников «Супер» в пользу продолжения расследования. К тому времени ядерное оружие находилось в ведении Комиссии по атомной энергии, которая производила его для военных. У AEC был Генеральный консультативный комитет высокого уровня (GAC), который возглавлял Оппенгеймер, и в котором Лави и Ферми (но не Теллер) были членами. GAC рассмотрел вопрос об обязательстве по созданию водородной бомбы и рекомендовал не делать этого.В строго сформулированном отчете меньшинства Ферми и Раби пошли дальше, написав:

«Тот факт, что разрушительности не существует границ. этого оружия делает свое существование и знание его конструкции представляет опасность для человечества как весь. Это обязательно зло, рассматриваемое в любой свет »

Тем не менее, президент Трумэн принял решение построить Супер и Лос-Аламос несли основную ответственность за это.

Ганс Бете, который выступал против строительства водорода Бомба теперь согласилась работать с этой программой, как только она была совершена.Фактически, он должен был возглавить теоретическую работу по программе Super, точно так же, как он руководил теоретической работой в Лос-Аламосе по бомбе деления во время Второй мировой войны. Но ни Ханс Бете, ни кто-либо еще не умели построить суперкар.

В 1950 году, во время моего первого лета в Лос-Аламосе, я жил в офисе с Энрико Ферми. Часть времени он вместе с математиком Станиславом Уламом занимался вычислениями над классической Super. Они исследовали с помощью так называемых ручных расчетов горение длинного цилиндра из дейтерия, каким-то образом воспламененного ядерным теплом с одного конца.Разумеется, задействованные температуры выше, чем в центре некоторых звезд, поскольку звезда может гореть миллиарды лет, а у Super есть только доли микросекунды, прежде чем высокое давление материалов заставит его разобрать.

Ферми использовал бухгалтерскую таблицу, заполнив верхний ряд с различными начальными условиями и выполнение вычислений с использованием правила скольжения и настольного механического калькулятора (Marchant, насколько я помню) для продвижения каждого временного шага.Увидев, что расчет идет правильно, Ферми и Улам звонили в свой компьютер (молодая женщина по имени Мириам Колдуэлл), которая работала всю ночь над проблемой, возвращая его утром. Ферми и Улам графически отображали результаты, решали изменить некоторые входные условия, предполагаемое сечение или другой параметр и переходили к другим вещам, в то время как миссис Колдуэлл работала над расчетами на следующий день. Результаты были обескураживающими. И причина была ясна. Пространство параметров, если таковое имеется, в котором могла бы работать система, было очень маленьким.

Слишком маленький диаметр дейтериевого цилиндра, и энергия будет уходить, а не выделяться в результате синтеза. Слишком большой диаметр, и само тепловое излучение не будет уходить, так что ванна электромагнитного излучения поглотит большую часть тепла термоядерного синтеза, не позволяя температуре подняться достаточно далеко для того, чтобы реакция термоядерного синтеза протекала должным образом.

И другие группы показали не лучшие результаты.

Ситуация полностью изменилась незадолго до 1 марта 1951 г. когда Станислав Улам предложил Эдварду Теллеру вместо этого использования баллона из дейтерия при нормальной плотности жидкости, можно использовать атомную бомбу для многократного сжатия дейтерия.Предположительно, тогда он нагреется и будет распространяться.

Согласно его неофициальному «завещанию» от 1979 г. (13) Теллер ответил, что сжимать дейтерий бесполезно, потому что у него есть теорема, согласно которой, если он не будет работать при нормальной плотности, он не будет работать и при нормальной плотности. плотность в тысячу раз больше нормальной, так как все взаимодействия были «бимолекулярными» или двухчастичными. Было бы слишком сложно объяснить ошибку, но достаточно отметить, что в совместной статье от 9 марта 1951 года Теллер и Улам описали два подхода к такому использованию вспомогательной бомбы, что ясно из названия: «Гидродинамические линзы и радиационные зеркала».К маю 1951 года, когда я снова приехал в Лос-Аламос на мое второе лето, вся Лаборатория была убеждена, что этот новый подход имеет достоинства, и я смог примерно за неделю в июле того же года собрать воедино идеи, которые были реализованы. в настоящее время и принять определенные решения относительно того, как можно создать ядерное взрывное устройство с использованием жидкого дейтерия и подхода Теллера-Улама «радиационной имплозии». Лаборатория Лос-Аламоса объединила усилия, и система была построена и успешно испытана в Тихом океане 1 ноября 1952 года.Он взорвался с выбросом энергии в десять мегатонн — примерно в 500 или более раз больше, чем у оружия, разрушившего Хиросиму или Нагасаки.

В своей книге 1989 г. «Советники: Оппенгеймер, Теллер и супербомба »Герберт Йорк утверждает, что Соединенным Штатам следовало попытаться достичь соглашения с Советским Союзом о неразработке водородных бомб. Даже если Советский Союз не соблюдал такое соглашение, считает он, Соединенные Штаты могли бы полагаться на сдерживание его расщепляющими бомбами, пока он не догонит.В принципе, это, вероятно, так, но в политике эпохи сенатора Джозефа Маккарти это было бы невыполнимо и могло бы разрушить научное сообщество и нанести ущерб мировой безопасности.

ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ ВНЕ КОНТРОЛЯ.

Когда-то в мире было около 70 000 единиц ядерного оружия. Вероятно, их еще 30 000 — 12 000 для США и 18 000 для России. Менее официальные ядерные державы — Великобритания, Китай и Франция имеют по несколько сотен у каждой, а Израиль, Индия и Пакистан добавляют немного к общей сумме.В 1945 году было бы немыслимо представить такое количество ядерных боеприпасов — тысячи из них, мощность которых в 30 раз выше, чем у первых бомб ядерного деления.

То, что это оружие не использовалось на войне с 1945 года и ни одно из них не привело к случайному ядерному взрыву, является результатом как тяжелой работы, так и большой удачи. Удача не будет длиться вечно, и большая часть тяжелой работы больше не ведется.

Хотя администрация Буша в ходе кампании и в многочисленных комментариях с момента вступления в должность взяла на себя обязательство проводить массовые сокращения ядерных вооружений, такой план не был объявлен и не является признаком неизбежности.Скорее, такое сокращение может оказаться заложником одобрения строительства системы защиты от баллистических ракет, что очевидно из событий, произошедших после 11 сентября, не должно быть высшим приоритетом для национальной безопасности США.

С 1996 года основные ядерные державы, а теперь почти все страны мира подписали Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний — за заметными исключениями Израиля, Индии, Пакистана и некоторых других.

С точки зрения большинства стран, это отражает мнение о том, что их собственное приобретение ядерного оружия принесет гораздо меньше пользы их безопасности, чем им нанесет ущерб приобретение ядерного оружия их соседями.Для Соединенных Штатов, и особенно для меня, это отражает суждение о том, что дальнейшие успехи в области ядерного оружия США, для которых потребуются ядерные испытания, мало повлияют на нашу безопасность по сравнению с приобретением гораздо более примитивного ядерного оружия другими государствами. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний — это лишь один из инструментов уменьшения опасности ядерного оружия для мира и наших стран. Другие включают поистине массовое сокращение ядерных вооружение — в США до 1000 или меньше, и в конечном итоге, возможно, до уровня нескольких сотен за весь мир — с возможностью в конечном итоге ликвидация ядерного оружия.

Essential также будет распространять любые преимущества в области безопасности, которые обеспечивает ядерное оружие, на те государства, которые отказались от обладания ядерным оружием.

С момента основания в 1980 году я был членом Комитета по международной безопасности и контролю над вооружениями Национальной академии наук США. Как следует из названия, Комитет проводит большую часть своей работы по изучению совместных средств, основанных на научной информации, для уменьшения опасности, создаваемой оружием — особенно ядерным, но также и биологическим.После встречи, созванной CISAC в Вашингтоне в 1985 году, Accademia dei Lincei и другие академии присоединились к CISAC в ежегодном мероприятии Almadi. конференции — названы в честь Эдоардо Амальди, который был главным инициатором признания того, что академии действительно играют роль в информировании своих национальных правительств по вопросам международной безопасности.

Помимо застопорившихся сокращений ядерных вооружений США и России, особенно в связи с прекращением роста запасов и распадом Советского Союза, существует опасность, которую представляют избыточные материалы для ядерного оружия — особенно в этих двух странах, и особенно в России. .

В частности, из-за очень активного демонтажа ядерного оружия в поддержку существующих соглашений по контролю над вооружениями между двумя государствами, более 100 тонн оружейного плутония станет избыточным, а в ближайшие несколько лет будет уже много избыточного. Поскольку ядерное оружие США изначально было построено из шести килограммов плутония, а теперь в среднем используется значительно меньше, 100 тонн плутония соответствуют примерно 25000 ядерным боеприпасам, каждое из которых может значительно превышать взрывную мощность бомбы, уничтожившей Нагасаки, убивая около 100000 человек.

Благодаря распространению знаний и технологий с 1945 года, Группе или государству гораздо проще создать ядерное оружие, если у них есть доступ к плутонию или высокообогащенному урану.

Этот оружейный уран также присутствует в большом избытке. В Фактически, Соединенные Штаты приобрели и получили от Россия более 100 тонн избыточного оружейного урана, смешанного с природным или низкообогащенным ураном для образования топлива для ядерных реакторов. Этот низкообогащенный уран нельзя напрямую использовать в ядерном оружии без сложного разделения изотопов, которое в настоящее время проводится только на нескольких крупных установках по всему миру.кг ВОУ, необходимого для изготовления оружия, уничтожившего Хиросиму, 1000 тонн избыточного ВОУ соответствуют 16 000 ядерных боеприпасов.

Урановое оружие изготовить намного проще, чем плутониевое. оружие — отчасти потому, что уран не представляет радиологическая опасность.

Давно ведутся научные исследования по проблеме опасности избыточного оружейного урана и плутония. Невероятно, что ученые всего мира и их правительства — особенно в G7 — не присоединяются к предоставить ресурсы и лидерство, чтобы Россия могла смешаться заблаговременно уничтожить весь избыточный высокообогащенный уран, чтобы предотвратить его кражу или прямую продажу, создающую угрозу ядерного оружия для мира.

И хотя CISAC и другие учреждения дискуссии и аналогичные правительственные и независимые группы даже пришли к соглашению относительно того, что нужно делать с избыточным оружейным плутонием (для чего нет экономической выгоды, как при сжигании избыточного оружейного урана в ядерных реакторах), какой небольшой прогресс был достигнут переворачивается. Россия, где существует опасность из-за ухудшившейся среды для защиты ядерных материалов, упорствует в ошибочном представлении о том, что плутоний имеет экономическую выгоду при сжигании в качестве топлива в ядерной установке. реактор — несмотря на то, что изготовление реактора Бестопливный металлический плутоний стоит дороже, чем добыча, очистка, обогащение и изготовление топлива из свежего урана.Мир игнорирует эту проблему, рискуя не только случайностью, но и шантажом.

ВАКЦИНАЦИЯ.

Когда я был членом Президентского научно-консультативного комитета в 1970 году, было ясно, что всемирная битва под эгидой Всемирной организации здравоохранения по искоренению оспы скоро будет выиграна. Соединенные Штаты рассматривают официальное решение об отказе от вакцинации против оспы и, следовательно, о защите населения, потому что болезнь больше не возникнет. Я категорически против этого.

Я провел аналогию с ядерным реактором, который никогда не запускался из-за загрузки топлива, в который были вставлены так называемые стержни управления и стержни безопасности. После того, как все топливо было установлено, как это было с трудом в случае с графитно-урановым реактором, построенным Ферми на футбольном поле в Чикагском университете, управляющие стержни постепенно удаляются, и осторожно начинается ядерная реакция. Из-за 0,7% нейтронов деления, которые задерживаются на несколько десятков секунд (и которые не играют никакой роли в ядерном оружии), реактором очень легко управлять.ватт — как у лампочки в фонарике.

При рабочей мощности 200 мегаватт реактор в Хэнфорде, штат Вашингтон, испытал шесть миллиардов делений в микросекунду. Каждую микросекунду рождаются и умирают более десяти миллиардов нейтронов. При вставленных управляющих стержнях, так что содержащийся в них бор или кадмий поглощал бы количество нейтронов, сопоставимое с количеством нейтронов урана, по существу не было бы ни деления, ни нейтронов.

Чтобы вернуться к оспе, отмена вакцинации при отсутствии болезни была аналогична построению реактора и удалению управляющих стержней.В конце концов, не было ни нейтронов, ни делений, так зачем нужен контроль? стержни — их можно было продать за небольшую сумму, и не имеет функции.

Тем не менее, если управляющие стержни отключены, один нейтрон космических лучей инициирует цепную реакцию, которая в обычном реакторе просто приведет к нагреву и, возможно, к перегреву, но в сборке из металлического урана приведет к мощному ядерному взрыву.

То же самое и с оспой, с той разницей, что оспе, вероятно, потребуется много времени, чтобы естественным образом возродиться в виде мутации.Но общество будет уязвимо перед преднамеренным или случайным занесением болезни.

Аргументом в пользу прекращения вакцинации был аргумент в пользу на каждый миллион вакцинированных людей некоторые умирают от побочных эффектов. Для себя и своей семьи я охотно принимаю этот риск, по сравнению с тем, что я считал значительной вероятностью того, что оспа снова появится либо в качестве оружия войны, либо в качестве террористической чумы. И я считаю, что старая, по нынешним меркам, небезопасная вакцина была адекватной и достаточно безопасной.

Обратите внимание, что мои взгляды на этот счет совпадают с моими взглядами. с обладанием ядерным оружием США, которого нет, каждый из них имеет максимальную безопасность — ибо Например, отсутствуют огнеупорные ямы. Естественно, если три миллиона американцев в год будут вакцинированы, а десять умрут, стоило бы тратить несколько миллионов долларов в год на разработку более безопасной вакцины. Но нет смысла ставить под угрозу здоровье и выживание большинства, заботясь об этом крошечном, крошечном количестве людей, которые могут пострадать в результате этого процесса.Безусловно, вакцинацию следовало оставить в качестве варианта, даже если она не была обязательной.

УЧЕНЫЙ КАК АДВОКАТ.

Этические проблемы возникают во многих случаях не в результате научных исследований, а в результате деятельности ученых. Вот ясный случай. В 1991 году Эдвард Теллер опубликовал статью, в которой пропагандировал разработку мини-ядерного оружия и микро-ядерное оружие. (14) Он утверждал, что нам необходимо разработать это оружие, чтобы увидеть, насколько оно осуществимо, и что после того, как они были испытаны, и мы узнали, как их создавать, и мы установили их эффективность, тогда мы могли бы решить следует ли производить некоторые из них и планировать их использование.

Это было, однако, после войны в Персидском заливе 1991 года, когда широко использовались бомбы с лазерным наведением. Фактически, в 1969–1974 годах во Вьетнаме было применено 25 000 единиц такого оружия, которые доказали свою эффективность при поражении обозначенных целей. Так что действительно не имело смысла иметь 50-фунтовую или 500-фунтовую бомбу мощностью 5 или 20 тонн фугасного вещества, чтобы компенсировать пропущенный бронетранспортер, когда на самом деле было вполне возможно нанести удар по бронемашине. , а осколочно-фугасное оружие было значительно дешевле и не создавало проблем эскалации, как ядерное оружие.Таким образом, строго с военной точки зрения США, обычные боеприпасы были лучше. (15)

С точки зрения желающего исследовать технологии до предела, прежде чем принять решение о ее использовании, что мы умеем делать редко. Но в этом случае такой подход снизил бы военную эффективность США, потратив больше денег, затруднив приобретение оружия, которое работало отлично, и, особенно, сломав барьер между применением обычного и ядерного оружия.Опасность, которую такое оружие представляет для общества, намного превосходит любую пользу, которую оно может принести на поле боя. Почему?

Любое ядерное оружие должно собирать «критическую массу» расщепляющегося материала — плутония или U-235. Для ядерного оружия «пушечного» типа это порядка 60 кг U-235 (плутоний не может использоваться в оружии пушечного типа). Оружие, уничтожившее Хиросиму, имело мощность 13 килотонн; важна не его урожайность, а то, что он убил почти 100 000 человек. И в этом проблема — ядерное оружие, закупленное в количестве, достаточном для уничтожения множества бронированных машин по одной, было бы эффективным для уничтожения такого количества маленьких городов.Это была бы огромная разрушительная сила в мире, и расщепляющиеся материалы можно было бы использовать гораздо более эффективно для этой цели, а не для создания противотанковой конструкции мощностью около 10 тонн.

С плутонием дела обстоят не намного лучше, хотя количество плутония, которое требуется для создания ядерного оружия, значительно меньше количества U-235, во-первых, потому что ядерные свойства плутония в этом отношении лучше (вместо критической массы голой сферы почти 60 кг плутоний голый. критическая масса сферы около 10 кг.

Но критическая масса сильно уменьшается при сжатии. Если сила взрывчатого вещества может быть устроена так, чтобы удвоить плотность плутония по сравнению с плотностью металла, для получения критической массы требуется всего 25% плутония. Тем не менее, тысячи плутониевых боеприпасов, способных по очереди уничтожать бронетехнику, уничтожат значительную часть такого количества городов. Плохая сделка — выбирать ядерное оружие для уничтожения бронетранспортера, когда противник или какая-то полностью независимая страна в каком-то полностью независимом конфликте может использовать аналогичное оружие для уничтожения города.

Нельзя сказать, что сдерживающий эффект на противостоящие вооруженные силы угрозы уничтожить их бронированные машины по очереди с помощью ядерного оружия больше, чем сдерживающий эффект существующей силы, способной делать это с помощью бомб с лазерным наведением. или другое современное самонаводящееся оружие, способность которого ежедневно демонстрируется на практике.

ПРЕДНАЗНАЧАЕТ УНИКАЛЬНУЮ ЧУМУ?

В 1969 году я входил в состав Президентского научно-консультативного комитета под руководством Ричарда Никсона, что привело к его указу о запрете работ по биологическому оружию в Соединенных Штатах.Вскоре это привело к Конвенции 1972 года о биологическом оружии, которая теперь почти повсеместно подписана и ратифицирована, согласно которой государства обязуются не использовать и даже не обладать боевыми биологическими агентами, за исключением количества, необходимого для вакцинации, исследований и защиты.

В отличие от Женевской конвенции 1923 г., КБО не предусматривает владение или использование агентов БО для возмездия в случае нападения БО.

Но очевидно, что несколько государств не соблюдают свои обязательства по КБО.Россия признает, что она грубо нарушила свои обязательства, и, как Советский Союз, и даже когда Россия поддерживала крупную программу в области биологического оружия, производя и милитаризуя много тонн сибирской язвы и других биологических агентов.

Здесь требуется некоторая инициатива. Во-первых, все страны должны четко заявить в Организации Объединенных Наций и на других форумах, что неприемлемо для любой страны мира, присоединившейся к КБО, не выполнять свои обязательства добросовестно. С этой целью следует ввести уголовную ответственность за индивидуальную работу с БО, как и за семь других преступлений, включая нападения на дипломатический персонал или угон самолета; и любое индивидуальное распоряжение или участие в деятельности в нарушение КБО следует судить в любой компетентной юрисдикции.

Кроме того, есть перспектива появления не только новых болезней, но очень специфических и сильных направленные средства для обращения чудесных достижений в биологии в ущерб человечеству.

Такие возможности очевидны в исследованиях токсинов (ядовитых материалов, производимых биологическими системами), чтобы их доставить к месту рака, чтобы предоставить лучшие инструменты для борьбы с этой страшной болезнью.

Мэтью С. Мезельсон из Гарвардского университета был особенно заметно в призывах к криминализации труда в нарушение присоединения страны к КБО.Джон Д. Стейнбрунер из Университета Мэриленда выступил с инициативой признания потенциальной угрозы, создаваемой исследованиями в современной биологии. Он никоим образом не хочет замедлять темп этой работы, но он осознает потенциальную опасность. Штайнбрунер предлагает объединить кампанию по искоренению многих болезней (так же, как была искоренена оспа) с усиленным и распределенным надзором за работой, которая ведется на местах. Это сложное мероприятие, которое только начинается, но существует серьезная потенциальная опасность со стороны научных и промышленных исследований, а также новый моральный и этический долг для ученых понять это и создать нормы ответственного поведения.

БУДУЩЕЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ.

Признание того, что мировое энергоснабжение должно перейти на единицу который выбрасывает в атмосферу менее 8 гигатонн углерода в год (во избежание неприемлемого глобального потепления из-за усиленного парникового эффекта двуокиси углерода в воздухе), энергия и ядерная энергия являются двумя ведущими претендентами на получение замена угля, газа и нефти. Я полностью поддерживаю исследования и инвестиции в солнечную энергетику, но это дороже, чем ядерные реакторы, где ядерная энергия приемлема.Фактически, сжигание ископаемого топлива с улавливанием углерода на истощенных нефтяных месторождениях или в глубинах океана — это еще одна возможность.

В книге, опубликованной в этом месяце с Жоржем Чарпаком, мы смотрим в истории, технологиях и будущем ядерного оружия и ядерной энергетики. (16) Я уже обсуждал ядерное оружие в этом выступлении, и теперь хочу высказать свое мнение о ядерной энергии.

Более 300 крупных атомных электростанций в мире производят почти 20% мирового потребления электроэнергии.Ежегодно каждый завод потребляет обогащенный уран примерно из 200 тонн природного урана. Через 50 лет существующие заводы потребят все три миллиона тонн гарантированных земных ресурсов. Если бы 100% мировой электроэнергии было обеспечено таким образом, и если бы мир производил и использовал вдвое больше электроэнергии, чтобы поднять уровень жизни в менее развитых странах, весь этот уран был бы потреблен за смехотворные пять лет. .

Такой «дефицит» уранового топлива был признан с самого начала, с упором на реакторы-размножители, для которых данного урана хватило бы почти в 100 раз дольше.Но в горных породах мира намного больше урана, доступного, возможно, в десять раз по сравнению с нынешней ценой в 30 долларов за килограмм. В нашей книге мы подчеркиваем наличие четырех миллиардов тонн урана в морской воде, что более чем в тысячу раз превышает гарантированные земные ресурсы.

Для обычных реакторов половина урана в океане, таким образом, прослужит 2000 лет, если расширенный сектор электроэнергетики будет полностью зависеть от ядерной энергии. А с реакторами-размножителями, которые в конечном итоге будут введены в эксплуатацию, когда это будет экономически целесообразно, урана в океане прослужит 200000 лет.Я надеюсь, что человечество будет продуктивно жить на этой Земле гораздо больше, чем 2000 или даже 200000 лет, но даже нескольких сотен лет должно быть достаточно для нас, чтобы овладеть солнечной энергией и даже превратить ядерный синтез в экономичный источник энергии.

Что касается урана в морской воде, то это самая передовая японская работа. показывает, что 20 килограммов пластикового войлочного полотна, оставленные на месяц пропитаться теплыми океанскими течениями у берегов Японии, таким образом получают 3 грамма урана. Мы пока не знаем, приведет ли это к получению урана по цене 100 долларов за кг или 1000 долларов за кг.Любой из них будет вполне доступным для использования в существующих реакторах и приведет к получению топлива незначительной стоимости для множества реакторов-размножителей.

Хотя промышленным компаниям сейчас не важно знать, доступен ли этот нерентабельный уран (при наличии урана, который можно добыть по средней цене 30 долларов за кг), он имеет первостепенное значение для будущего мира. (и, следовательно, представить правительства), чтобы провести исследование, необходимое, чтобы теперь понять, какова эта цена.

При отсутствии этого понимания плутоний перерабатывается во Франции в легководных реакторах по стоимости, эквивалентной стоимости сырого урана из расчета 700 долларов за кг — вероятно, больше, чем то, что потребовалось бы для получения урана из морской воды. В любом случае такая переработка является экономически невыгодной, и, если она будет продолжена, ее следует производить с полным пониманием ее экономических затрат, компенсирующих любые выгоды, которые она может предложить. Фактически, использование плутония таким образом для достижения 20-процентной экономии урана отрицает будущее использование этого плутония (который позже будет извлечен из ядерной энергетики). топливо) в быстром ториевом цикле.

Нам не нужно и не следует внедрять реакторы-размножители сейчас — только пока они не станут дешевле обычных реакторов, использующих низкообогащенный уран, и после тщательного исследования не приведут к созданию реактора адекватной безопасности.

Обычные реакторы существующего типа вполне могли бы Следует строить — предпочтительно под землей — и следует строить реакторы нового типа с повышенной безопасностью, если, как утверждают их сторонники, они дешевле, чем легководные реакторы существующего типа.

В нашей книге положительно описаны высокотемпературные газотурбинные реакторы, разрабатываемые General Atomics Corporation и ESKOM в Южной Африке. В этих двух программах используются графит и уран — первая — с большими призматическими тепловыделяющими элементами; второй — с «камешками» размером с теннисный мяч. В обоих случаях фактическое топливо имеет форму таблеток диаметром менее миллиметра, состоящих из соединений урана и углерода, которые представляют собой крошечные сосуды высокого давления, в которых содержатся продукты деления, приводящие к образованию ядерного тепла.

Другой тип реактора — это реактор, над которым было проделано много работы. сделано Карло Руббиа и его коллегами — ториевый активный элемент, представляющий собой быстрый реактор, охлаждаемый огромным колодцем свинца. Это почти реактор-размножитель на быстрых нейтронах, который вполне может работать без ускорителя частиц, который необходим для восполнения дефицита нейтронов в этой реакции. Вместо этого дефицит нейтронов будет восполнен за счет потребления избыточного оружейного плутония или избыточных плутониевых отходов из существующей совокупности легководных реакторов.Лишь позже ускоритель частиц потребуется установить в моделях таких «усилителей энергии» новой конструкции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Я начал этот доклад с рассмотрения некоторых этических вопросов в научных исследованиях, типичными для которых являются широко обсуждаемые решения о создании и использовании атомной бомбы, создании водородной бомбы и борьбе с угрозами человечеству.

Но оттуда я перешел к некоторым темам, над которыми мы до сих пор иметь некоторый контроль, и для чего императив на самом деле принять меры — провести анализ в поддержку вакцинация против болезней, которые можно было искоренить; агрессивно двигаться в сообществе наций, во главе с учеными, чтобы гарантировать, что Конвенция о биологическом оружии действительно соблюдается.

Затем я рассказал об усилиях Джона Стейнбрунера контролировать плоды исследований в современной биологии, которые предлагают так много возможностей для контроля и даже искоренения любых заболеваний.

Моим последним примером была атомная энергетика, которая может отлично поставлять столько ядерной энергии, сколько мир может потребить, если извлекать уран из морской воды и, в конечном итоге, из реакторов.

ПРОСЬБА ПРИЗНАТЬ СЕРЬЕЗНУЮ ПЕРИЛЬ.

Я считаю, что время уходит.В наших обществах уже потрачено зря большую часть последних 10 или 20 лет, когда мы должны были сосредоточиться на подавлении потенциала биотерроризма путем восстановления вакцинации против оспы, даже если в мире нет ни одного человека, заболевшего оспой. Подписав и ратифицировав Конвенцию о запрещении биологического оружия, наши государства проявили упущение, не настояв на том, чтобы все приверженцы строго соблюдали свое собственное обязательство не обладать боевыми биологическими агентами или средствами их распространения — независимо от того, поддаются ли эти действия полной проверке или нет; этому шагу будет способствовать всеобщая криминализация отдельных действий, противоречащих конвенции о биологической войне, но не обязательно ждать.

И мы должны серьезно отнестись к опасности ядерного терроризма — для всех стран — с безотлагательным вниманием к разбавлению пригодного для использования в оружии урана до уровня ниже 20% содержания U-235, когда он больше не может быть напрямую использован в оружии деления.

Мы должны были предпринять эти шаги, исходя из благоразумия. и анализ, без 3000 (17) человек, погибших в один час террористических ударов 11 сентября 2001 года. Если мы подождать дольше, мы рискуем погибнуть сотнями тысяч людей в результате единственной атаки сибирской язвы (миллионы в случае оспы) или применения одного грубого ядерного оружия.Мы должны принять эти меры сейчас, не дожидаясь инициативы правительства США.

1. Лаура Ферми, «Атомы в семье», Университет г. Чикаго Пресс, 1954.
2. Эмилио Сегре, «Энрико Ферми, физик», Университет of Chicago Press, 1970.
3. Франческо Калоджеро, «Ответственность ученых и Надежды на мир в будущем, Академия Nazionale dei Lincei (1993).
4. Марвин Л. Голдбергер, «Энрико Ферми (1901-1954): Полный физик, «Физика в перспективе», 1 (1999), стр.328-336.
5. Франк Н. фон Хиппель, «Где стоял Ферми», Бюллетень the Atomic Scientists, 57, сентябрь / октябрь 2001 г., стр. 26-29.
6. Ричард Роудс, «Создание атомной бомбы», Simon & Шустер, 1988.
7. Джереми Бернштейн, «Урановый клуб Гитлера: секрет» записи в Фарм-холле, Американский институт физики, 1996, стр. 139 и далее.
8. Сильван С. Швебер, «В тени бомбы»: Оппенгеймер, Бете и моральная ответственность Ученый, Princeton University Press, 2000.340-342. Также опубликовано как «Мегаватты и мегатонны: будущее ядерного оружия и ядерная энергетика, Издательство Чикагского университета. (Январь 2003 г.), то же пагинация.
9. Эдвард Теллер, стенограмма записанной на пленку беседы между Эдвард Теллер и Джей Кейворт о важном вопрос в военной истории Лос-Аламоса — «Как идея взрыва возникла », 20 сентября 1979 г.
10. Э. Теллер, «Комментарий гостя: Военное применение технология, -, Новый виток, Американский журнал физики , Vol.