Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
После того как твэлы, облученные в реакторе нейтронами, растворили в водном растворе главным образом азотной кислоты, выделенный шлам нитрата плутония стали поставлять в Лос-Аламос, где его переводили в хлорид или фторид плутония. Затем соединения восстанавливали с получением металлического плутония, свойства которого предстояло изучить и исследовать. Тед Магель и Ник Даллас впервые решили проблему восстановления плутония в количествах, больших нескольких микрограммов. Они получили металлический плутоний в графитовой центрифуге.
В то же время для получения большего количества плутония Дик Бейкер приспособил методику восстановления в “бомбе”, разработанную для урана в университете шт. Айова. Он осуществил восстановление галогенида плутония с получением металла в металлотермической реакции типа PuF4 + 2Са —> Pu + 2CaF2. Реакция протекала внутри герметичного стального контейнера с огнеупорной облицовкой в атмосфере инертного газа при высоких температурах. Именно поэтому данную
_12 =г к
0
|ю
1 8
I
0
6
с;
с
1 4 і і
CD
3 2
S
T
О
3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 10/1 11/1 12/1 1/1 2/1 3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 10/1
В 1944 году ежемесячно выпускали очень небольшое количество металлического плутония (см. вышеприведенный график). Из этого количества 9 марта 1944 года Магель и Даллас изготовили слиточек в форме пуговки массой 50 мг. К 23 марта они изготовили первый слиток массой 1 г (справа, верхняя половина фото). На фотографии справа (нижняя половина фото) можно видеть еще четыре сли-точка из металлического плутония, сделанные Магелем и Далласом весной 1944 года. Килограммовые количества стали поступать в Лос-Аламос с мая 1945 года, когда на Стэнфордском реакторе начали производить плутоний в больших количествах. Эд Хаммел рассказывает замечательную историю (см. с. 48) о том, как первые исследователи, работавшие по Манхэттенскому проекту, пытались получить достаточное представление об этом необычайно сложном металле, чтобы суметь создать ядерный заряд в чрезвычайно сжатые сроки
*
і:'' 11
8
Los Alamos Science Number 26 2000
Исторический обзор
методику назвали методикой восстановления в бомбе. Металлический плутоний представлял собой бесценный продукт. В письме к генералу Гроувсу Оппенгеймер отметил, что к концу августа 1944 года “мы получили 51 грамм этого вещества. Вещество использовали примерно в 2500 различных экспериментах. Общая потеря в расчете на эксперимент составила около 1%”. После каждого эксперимента плутоний подвергался рециклированию. По словам Оппенгеймера, “потери материала (-1% на эксперимент) многократно окупятся за счет эффективности промышленных партий, когда они станут реальностью”.
Сначала работы в Лос-Аламосе были сконцентрированы на разработке бомбы, основанной на принципе сближения, для которой требовался плутоний высокой чистоты. Ho в июле 1944 года было обнаружено, что производимый в хэнфордском реакторе плутоний содержит не только изотоп 239, но и изотоп 240 в количествах, которые могут создать проблему. Более тяжелый изотоп может самопроизвольно делиться и производить нейтроны, которые приведут к преждевременному срабатыванию бомбы. Поэтому от конструкции плутониевой бомбы, основанной на принципе сближения, немедленно отказались и переключились на конструкцию, основанную на принципе имплозии. Как это ни парадоксально, в ходе новой работы не только не были ужесточены требования к содержанию примесей, но, напротив, от металлургов потребовали добавить “примесь” в количестве нескольких атомных процентов галлия для стабилизации кубической фазы плутония, которую можно было бы легко штамповать в окончательной форме для бомб, взорванных в опыте Тринити и в Нагасаки.
К июлю 1945 года химики и металлурги Лос-Аламоса разгадали достаточно много тайн, связанных с плутонием, чтобы изготовить из него полушария и быть уверенными, что заряд из плутония сохранит целостность в течение нескольких недель до использования атомной бомбы. И все же то, что ученые решили испытать плутониевую бомбу и, следовательно, использовать почти половину имеющегося в то время материала, свидетельствует об их достаточно большой неуверенности в том, что бомба сработает как нужно. Испытание на полигоне Тринити 16 июля 1945 года было вполне успешным. А 9 августа 1945 года плутониевая бомба разрушила Нагасаки. ¦
& %
Здесь представлены портреты некоторых из руководителей Лос-Аламосского проекта. (Верхний ряд, слева направо):
Дж. Роберт Оппенгеймер был первым директором Лос-Аламосской лаборатории (1942-1945 гг.). Физик Сет Неддермейер заложил основы программы имплозии в Лос-Аламосе. Джон фон Нейман, консультант Манхэттенского проекта, был великим математиком и физиком, который предложил концепцию устройств для быстрого обжатия. Сирил Смит заведовал металлургией. Он предложил добавить легирующие элементы для стабилизации 5-фазы плутония. Ханс Бете руководил работами теоретического отделения по предсказанию критических масс и мощности взрыва. (Нижний ряд, слева направо): Эрик Джетт, специалист в области физической химии, возглавлял сектор, в котором проводились работы по восстановлению плутония, переплавке, получению сплавов и литью. Джордж Кистяковский разработал линзы из BB, благодаря которым была реализована концепция имплозии
