Краткие биографические данные о жизни И.В. Курчатова - выдающегося физика, первого и многолетнего руководителя советской ядерной программы. История разработки первой атомной бомбы. Испытания водородной бомбы в 1952 г. США, ее аналог в России 1953 г.
Аннотация к работе
Курчатов оказал огромное влияние на развитие науки, прежде ядерной физики, в нашей стране. Он неустанно заботился об организации и развитии научных исследований в области физики ядра и элементарных частиц, в смежных областях науки, об использовании в исследовательской работе таких новых установок, как ядерные реакторы. По инициативе Курчатова были созданы крупные научно-исследовательские организации, оснащенные современными установками - ускорителями заряженных частиц, ядерными реакторами; получили развитие новые направления науки и техники. Курчатова, усилия всей страны в те трудные годы ее истории, обеспечившие создание в сжатые сроки оружия ядерного сдерживания, способствовали сохранению мира. Курчатов уже в конце 1932 года переключил работу своей лаборатории на физику атомного ядра и с тех пор занимался сам в основном ею.Курчатова в области повышения обороноспособности страны не ограничивались только ядерным оружием. В годы Великой Отечественной войны он занимался разработкой и внедрением методов размагничивания кораблей, как одного из важных средств борьбы с магнитными минами. Современные импульсные реакторы в условиях всеобъемлющего запрещения ядерных испытаний позволяют достаточно обоснованно подтверждать требования Министерства обороны к стойкости радиоэлектронной аппаратуры вооружения и военной техники и систем их управления к воздействию проникающих излучений ядерного взрыва. Имя Курчатова присвоено Белоярской атомной электростанции, городу в Курской области, где сооружена Курская атомная электростанция, административно-жилому центру Семипалатинского полигона.
Введение
И.В. Курчатов оказал огромное влияние на развитие науки, прежде ядерной физики, в нашей стране. Он неустанно заботился об организации и развитии научных исследований в области физики ядра и элементарных частиц, в смежных областях науки, об использовании в исследовательской работе таких новых установок, как ядерные реакторы. По инициативе Курчатова были созданы крупные научно-исследовательские организации, оснащенные современными установками - ускорителями заряженных частиц, ядерными реакторами; получили развитие новые направления науки и техники.
И.В. Курчатов был активным борцом за мир и дружбу народов. Понимая огромную опасность для человечества гонки ядерных вооружений, он последовательно выступал за безусловное запрещение ядерного оружия и использование ядерной энергии только и мирных целях.
Вся кипучая деятельность И.В. Курчатова, усилия всей страны в те трудные годы ее истории, обеспечившие создание в сжатые сроки оружия ядерного сдерживания, способствовали сохранению мира. Сам Игорь Васильевич считал, что его работа по решению атомной проблемы - это вклад в дело мира.
1. Биография И.В. Курчатова
Игорь Васильевич Курчатов - выдающийся физик, первый и многолетний руководитель советской ядерной программы.
И. В. Курчатов родился 30 декабря 1902 году в г. Сим на Южном Урале в семье землемера. В1912 году окончил Симферопольскую гимназию, а в 1920 году поступил на физико-математический факультет Таврического университета. Ректором университета тогда был В. И. Вернадский, а физику преподавали известные теоретики И. Е. Тамм и Я. И. Френкель. Несмотря на тяжелые условия Гражданской войны, четырехлетний курс университета Игорь Васильевич прошел за три года.
В 1924-1925 был ассистентом при кафедре физики Азербайджанского политехнического института (Баку).
В 1925 году он переехал в Ленинград и стал научным сотрудником Физико-технического института. И. В. Курчатов попал в руки директора института академика А. Ф. Иоффе, которого окружали молодые и энергичные сотрудники - А. П. Александров, Я. И. Френкель, Л. А. Арцимович, Л. Д. Ландау, А. И. Лейпунский, И. К.Кикоин, Н. Н. Семенов, Ю. Б. Харитон.
В конце 1920-х годов И. В. Курчатов изучал физику диэлектриков и полупроводников. Он сделал первые работы по сегнетоэлектрикам - электрическим кристаллам. В то же время Игорь Васильевич всегда проявлял таланты создателя и руководителя научных коллективов.
В 1932 году во всем мире был сделан целый ряд важнейших открытий в области ядерной физики - открыты элементарные частицы нейтрон, позитрон, тяжелый изотоп водорода - дейтерий. В США начал работать первый ускоритель элементарных частиц - циклотрон.
Узнав об этих открытиях, И. В. Курчатов уже в конце 1932 года переключил работу своей лаборатории на физику атомного ядра и с тех пор занимался сам в основном ею.
В 1935 г. Курчатов вместе с сотрудниками обнаружил явление ядерной изометрии искусственно- радиоактивных изотопов. Также, важное значение имеют его работы по резонансному поглощению нейтронов и их взаимодействию с водородом.
В 1937 году он участвовал в создании первого советского циклотрона, а в 1939 году начал работать над проблемой деления тяжелых атомных ядер.
В 1940 году под непосредственным руководством И. В. Курчатова его сотрудники Г. Н. Флеров и К. А. Петржак открыли спонтанный (самопроизвольный) распад ядер радиоактивного химического элемента урана. В том же году Курчатов доказал возможность цепной ядерной реакции в системе «уран - тяжелая вода» с выделением энергии. А ведь в конце 1930-х годов А. Ф. Иоффе и его институт жестоко критиковали за то, что они занимаются якобы бесперспективной ядерной тематикой.
Весь 1941 год И. В. Курчатов под руководством А. П. Александрова (будущего президента Академии наук СССР) занимался размагничиванием боевых кораблей с целью защиты их от магнитных мин. Они сначала делали эту работу для Балтийского, а затем и для Черноморского флота. Сначала военные моряки отнеслись к этой работе скептически, но вскоре поняли ее жизненную необходимость. За все время войны ни один размагниченный корабль не подорвался на магнитной мине! Жизнь тысяч моряков спасла эта работа.
Только в ноябре 1941 года И. В. Курчатова вывезли из черноморского порта Поти. В эвакуации лаборатория Курчатова занималась проблемами танковой брони.
В декабре 1941г. Г.Н. Флеров приезжает в Казань для встречи с Курчатовым, но его там не было. Тогда Флеров выступил с докладом перед Иоффе, Капицей и другими физиками. В докладе он привел ряд аргументов в доказательство того, что для создания ядерного взрыва годятся легкий изотоп урана и протактиний. Детально разработал эффекты, которые могут помешать взрыву и, считая ядерный взрыв реальным, перечислил важнейшие направления исследований. В мае 1942г. Флеров пишет в Государственный совет обороны, что «надо, не теряя времени, делать урановую бомбу» и приводит свои аргументы.
В это время советское правительство уже располагало информацией о том, что у Германии и США в условиях особой секретности ведутся срочные работы по созданию нового сверхмощного оружия.
После письма в правительство физика Георгия Флерова - ученика и сотрудника И. В. Курчатова - Игоря Васильевича вызвали в Москву и по рекомендации А. Ф. Иоффе назначили руководителем атомного проекта. А. Ф. Иоффе ясно понимал, что именно И. В. Курчатов, как наиболее компетентный в вопросах ядерной физики и хороший организатор, больше других подходит для этой роли. И дальнейшие события показали, что он не ошибся. Именно И. В. Курчатову страна обязана скорейшим созданием ядерного оружия и прекращением монополии США на него.
В 1957г. стал лауреатом Ленинской премии.
Работал И. В. Курчатов в военное и послевоенное время практически без отдыха и с огромным нервным напряжением. Это подорвало его здоровье, он тяжело заболел. В феврале 1960 года Курчатов приехал в санаторий Барвиха, навестить своего друга академика Ю.Б.Харитона. Присев на лавочку, они заговорили, вдруг возникла пауза, и когда Харитон посмотрел на Курчатова, тот был уже мертв. Смерть наступила изза эмболии сердца тромбом
Курчатов Игорь Васильевич был награжден 5 орденами Ленина, медалями.
2. Разработка первой атомной бомбы
В 1943 году И. В. Курчатов организовал так называемую лабораторию № 2, или ЛИПАН (сокращение от лаборатории измерительных приборов Академии наук), на окраине Москвы, на Ходынском поле. В том же 1943 году Игорь Васильевич был избран академиком.
Местонахождение ЛИПАН было окружено завесой особой секретности - не только от немцев, но и от американцев.
Тем не менее, бывали и комические случаи. Ближайший помощник И. В. Курчатова А. П. Александров вспоминал о первом посещении ЛИПАН: «В 1944 году я как-то приехал к Бороде (прозвище Курчатова, отпустившего окладистую бороду) в лабораторию измерительных приборов, уже в Покровское-Стрешнево. Адрес никто толком не знал, говорили, что нужно ехать в Серебряный Бор и там по дороге спросить.
В лабораторию № 2 были вызваны с фронтов и из эвакуации все необходимые специалисты. По существу, на атомный проект работала наука и промышленность всей страны.
Курчатов сам ведет те работы, которые, по его мнению, быстрей приведут к созданию атомной бомбы.
Конечно, огромную помощь в создании советской атомной бомбы сыграла наша разведка. Благодаря блестяще проведенной операции удалось получить подробные данные о принципах действия, конструкции и испытаниях американской атомной бомбы.
Это значительно упростило задачу и ускорило завершение нашего атомного проекта. Во избежание утечки информации все полученные данные сообщались только одному И. В. Курчатову,который приезжал в Кремль и знакомился с ними только там. Другие участники атомного проекта не знали об этом. Это давало возможность избегать тупиковых путей, уже опробованных американскими учеными, и сразу вместо проведения многих лабораторных экспериментов организовывать промышленное производство, прежде всего расщепляющихся материалов (изотопа урана-235 и плутония - искусственного химического элемента) - «начинки» атомной бомбы. Ведь для их производства необходимо было создать целую новую отрасль промышленности - атомную. Нужно было построить целые комбинаты с ядерными реакторами и целый ряд производств сверхчистых материалов, например графита для реакторов.
В США атомное оружие было создано к концу войны, в июле 1945 года произведено его испытание. В своих воспоминаниях премьер-министр Великобритании Черчилль писал, что на Потсдамской конференции по окончании войны с Германией новый президент США Трумэн по договоренности с ним сказал Сталину, что в США создано сверхмощное атомное оружие. Черчилль должен был наблюдать за выражением лица Сталина при этом известии. Он написал, что лицо Сталина совершенно не изменилось, - по-видимому, он не понимал, о чем идет речь. Однако Сталин благодаря работе нашей разведки хорошо понимал, о чем идет речь, и напряженность работ у нас еще более возросла.
В середине 1945г. поступило сообщение о взрыве чудовищной силы на полигоне в Аламогордо США. Курчатов с товарищами встретили это сообщение со смешанным чувством досады, удовлетворения и настороженности. Досады - потому, что американцы сделали это раньше. Удовлетворения - потому, что возможность взрывной самоподдерживающейся ядерной реакции теперь доказана и усилия ученых приведут к заданной цели. Всего лишь через двадцать дней после Аламогордо раздались взрывы в Хиросиме и затем в Нагасаки.
Сталин сказал тогда (17 сентября 1946г.) отвечая на вопрос корреспондента: «…атомные бомбы предназначены для устрашения слабонервных, но они не могут решать судьбы войны…» Но видимо он уже тогда думал по другому.
Схема атомной бомбы, в сущности, проста. Для осуществления цепной ядерной реакции деления радиоактивных материалов (изотопа урана-235 или искусственного химического элемента плутония), вызывающей взрыв атомной бомбы, нужнопревзойти критическую массу этих материалов. Для этого нужно сблизить два или несколько «кусков» урана или плутония, имеющих массу меньше критической. При возникающей цепной реакции деления выделяется очень большая энергия, вызывающая атомный взрыв.
Но, как известно, «дьявол скрывается в подробностях». Во-первых, нужно накопить количество урана-235 или плутония, равное нескольким килограммам. Для их накопления пришлось создать мощные ядерные реакторы. Во-вторых, для осуществления атомного взрыва сблизить их нужно очень быстро. Для этого была придумана так называемая имплозия, то есть взрыв не наружу, а внутрь. Было еще, в-третьих, в-четвертых, и так далее.
Американцы были буквально поражены тем, как быстро в СССР было разработано и испытано атомное оружие. Ведь их технические эксперты были уверены, что русским не удастся создать атомную бомбу раньше середины 1950-х годов. У американских военных были конкретные планы атомных бомбардировок целого ряда крупных городов СССР, начиная с Москвы и Ленинграда. А теперь, после прекращения атомной монополии США, пришлось от этих планов отказаться.
Наступил самый напряженный момент. Ответственность за испытания правительство возлагает на Курчатова. Но есть небольшая вероятность, что он не удастся или будет меньшей силы. Поэтому Курчатов торопит с изготовление второго экземпляра бомбы.
Испытания на рассвете 29 августа 1949г. прошло успешно в присутствии Верховного командования СА, руководителей Партии и Правительства.
Еще сильнее изменилась обстановка в мире после разработки водородных бомб. Первая водородная бомба была разработана и испытана в США в 1952 году, причем она представляла собой многотонную нетранспортабельную конструкцию размером с двухэтажный дом. В СССР под руководством И. В. Курчатова первая водородная бомба была разработана и испытана уже через несколько месяцев после американской, в 1953 году, причем она была уже транспортабельной и при испытаниях была сброшена с самолета-бомбардировщика. курчатов физик ядерный
Принцип действия водородной (или термоядерной) бомбы отличается от принципа действия атомной.
Если для атомного взрыва используется цепная реакция деления радиоактивных элементов, то для взрыва водородной бомбы используется реакция синтеза (объединения) легких химических элементов - изотопов водорода дейтерия и трития, при которой происходит выделение гигантской энергии. Однако эта реакция синтеза может происходить при очень высокой температуре - порядка нескольких миллионов градусов. А такую высокую температуру дает взрыв атомной бомбы,применяемой в качестве запала для водородной бомбы. Поэтому она называется термоядерной. Чем больше используется дейтерия и трития, тем больше мощность взрыва. Таким образом, мощность водородной бомбы ничем не ограничена. В этом ее особая опасность.
После разработки и испытаний первых атомных бомб у военных целью их боевого применения была победа в войне.
Однако практически неограниченная мощность водородного (или термоядерного) оружия сделала такую победу практически невозможной - при условии, что противник также обладает подобным оружием и может нанести ответный удар. Еслимощность атомных бомб, сброшенных американцами в 1945 году на японские города Хиросима и Нагасаки, составляла несколько килотонн, то мощность советской водородной бомбы, сброшенной на Новой Земле в 1962 году, составляла уже 50 мегатонн.
К тому же и американские, и советские ученые поняли, что в результате массированного применения водородного оружия произойдет так называемая «ядерная зима». Помимо основных эффектов ядерных взрывов - разрушений и облучения людей - начнется настолько резкое похолодание на всем земном шаре, жизнь человечества станет невозможной, и род человеческий просто прекратит свое существование.
Так парадоксальным образом создание советского ядерного оружия и прекращение американской монополии на него спасло мир от третьей и, по всей вероятности, последней, мировой войны. Так называемый ядерный паритет (то есть равновесие сторон) привел к постепенному сокращению запасов ядерного оружия в США и СССР, а теперь и в России.
Но не только созданием ядерного оружия занимался И. В. Курчатов. В 1954 году под его руководством была построена и пущена в эксплуатацию первая промышленная атомная электростанция в Обнинске, а в последующие годы - целый ряд крупнейших атомных электростанций. В них применяется управляемая цепная реакция деления радиоактивных материалов.
Еще в 1950-х годах под руководством И. В. Курчатова начались работы по использованию термоядерной энергии в мирных целях. Решение этой гигантской задачи обеспечит человечество энергией на сотни лет вперед.
Взрыв водородной бомбы - это неуправляемая реакция синтеза. А вот если научиться управлять реакцией синтеза, это может дать человечеству практически неограниченную энергию. Ведь запас воды, в которую входит водород, на планете огромен, очень велик и запас изотопов водорода - дейтерия и лития. Создание управляемого термоядерного реактора является важнейшей задачей человечества в XXI веке. Тогда можно будет получать энергию, не тратя ценнейшие материалы - нефть и природный газ.
При поездке в Англию в 1956 году И. В. Курчатов в своем знаменитом докладе в английском атомном исследовательском центре в Харуэлле впервые рассекретил эти работы и предложил проводить их совместно ученым всего мира.
Вывод
Интересы И.В. Курчатова в области повышения обороноспособности страны не ограничивались только ядерным оружием. В годы Великой Отечественной войны он занимался разработкой и внедрением методов размагничивания кораблей, как одного из важных средств борьбы с магнитными минами. И.В. Курчатов был инициатором создания атомного подводного флота СССР. Он возглавлял лабораторию танковой брони в физико-техническом институте.
Важными для Министерства обороны явились работы И.В. Курчатова по созданию импульсных исследовательских реакторов. Современные импульсные реакторы в условиях всеобъемлющего запрещения ядерных испытаний позволяют достаточно обоснованно подтверждать требования Министерства обороны к стойкости радиоэлектронной аппаратуры вооружения и военной техники и систем их управления к воздействию проникающих излучений ядерного взрыва.
Родина высоко оценила заслуги Игоря Васильевича Курчатова, трижды присвоив ему звание Героя Социалистического Труда, наградив многими орденами и медалями. Имя Курчатова присвоено Белоярской атомной электростанции, городу в Курской области, где сооружена Курская атомная электростанция, административно-жилому центру Семипалатинского полигона. Академия наук СССР учредила медаль им. Курчатова, присуждаемую за выдающиеся работы в области ядерной физики. 104-й элемент периодической системы Менделеева назван курчатовием.
Теоретическое наследие академика Игоря Васильевича Курчатова огромно по своим научным масштабам и бесценно в практическом отношении.
Список литературы
1. И.Н. Головин. "Игорь Васильевич Курчатов" "Атом-издат", Москва, 1978 г.
2. Кикоин И.К., Игорь Васильевич Курчатов, "Атомная энергия". - М.: 1963 г.