Fat Man

Salt la navigație Salt la căutare

Acest articol se referă la arma nucleară din timpul celui de-al doilea război mondial. Pentru alte utilizări, consultați Fat Man (dezambiguizare).

Fat Man
Replica originală a bombei Fat Man
Tip Arme nucleare
Locul de origine Statele Unite
Istoricul producției
proiectant Laboratorul Los Alamos
Produs 1945–1949
Nu. construit 120
Specificații
Greutate 10.300 kg (4.670 kg)
Lungime 128 țoli (3,3 m)
Diametru 60 inch (1,5 m)

Umplere Plutoniu
Greutatea de umplere 14 kg (6,4 kg)
Randamentul exploziei 21 kt (88 TJ; 1 g echivalent masic)

"Fat Man" a fost numele de cod pentru bomba atomică care a fost detonată de către orașul japonez Nagasaki de către Statele Unite la 9 august 1945. A fost a doua dintre singurele două arme nucleare folosite vreodată în război, primul fiind Little Boy, iar detonarea sa a marcat cea de-a treia explozie nucleară provocată de om în istorie. A fost construită de oameni de știință și ingineri de la laboratorul Los Alamos folosind plutoniu de la Hanford Site și a scăzut de la Boeing B-29 Superfortress Bockscar. Pentru misiunea Fat Man, Bockscar a fost pilotat de către maiorul Charles W. Sweeney.

Numele Fat Man se referă generic la proiectarea timpurie a bombei, deoarece avea o formă largă, rotundă. A fost, de asemenea, cunoscut ca Mark III. Fat Man era o armă nucleară de tip implosion cu un nucleu solid de plutoniu. Primul tip de detonat a fost Gadget-ul, în testul nuclear Trinity, mai puțin de o lună mai devreme, pe 16 iulie, la gama Alamogordo Bombing and Gunnery din New Mexico.

Două alte bombe de grăsime au fost detonate în timpul testelor nucleare Operation Crossroads la Atoll Bikini în 1946. Aproximativ 120 de unități Fat Man au fost produse între 1947 și 1949, când au fost înlocuite de bomba nucleară Mark 4. Fat Man a fost retras în 1950.

Decizii timpurii

În 1942, înainte de preluarea de către armată a cercetării atomice în timpul războiului, Robert Oppenheimer a avut loc conferințe la Chicago în iunie și la Berkeley, California, în iulie, la care diferiți ingineri și fizicieni au discutat despre aspecte legate de proiectarea bombei nucleare. A fost aleasă o construcție de tip arma, în care două mase subcritice ar fi adunate prin tragerea unui "glonț" într-o "țintă".[1]Richard C. Tolman a sugerat o armă nucleară de tip "implosion", dar ideea a atras puțină atenție.[2]

Fezabilitatea unei bombe de plutoniu a fost pusă la îndoială în 1942. James Conant a auzit pe 14 noiembrie de la Wallace Akers, directorul proiectului britanic "Tube Alloys", că James Chadwick "a concluzionat că plutoniul ar putea să nu fie un material fisionabil practic pentru arme de impurități. "[3] Conant a consultat-o ​​pe Ernest Lawrence și pe Arthur Compton, care au recunoscut că oamenii lor de știință de la Berkeley și respectiv Chicago știau despre această problemă, dar nu ar putea oferi o soluție gata. Conant a informat directorul Proiectului Manhattan, generalul de brigadă Leslie R. Groves Jr., care la rândul său a adunat un comitet special compus din Lawrence, Compton, Oppenheimer și McMillan pentru a examina problema. Comitetul a concluzionat că orice problemă ar putea fi depășită prin simpla cerință mai mare.[4]

Oppenheimer, revizuind opțiunile sale la începutul anului 1943, a acordat prioritate armei de tip pistol,[2] dar ca gardă împotriva amenințării de pre-detonare, a creat grupul E-5 la Laboratorul Los Alamos sub Seth Neddermeyer pentru a investiga implozia. Bombe de tip de explozie au fost determinate a fi semnificativ mai eficiente în ceea ce privește randamentul exploziv pe unitatea de masă a materialului fisionabil din bomba, deoarece materialele fisionabile comprimate reacționează mai rapid și, prin urmare, mai complet. Cu toate acestea, sa decis că arma de plutoniu ar primi cea mai mare parte a efortului de cercetare, deoarece a fost proiectul cu cea mai mică cantitate de incertitudine implicată. Sa presupus că bomba de tip uraniu ar putea fi ușor adaptată.[5]

Denumire

Tipurile de arme și modele de tip "implosion" au fost codificate "Thin Man" și "Fat Man", respectiv. Aceste nume de cod au fost create de Robert Serber, fost student al lui Oppenheimer, care a lucrat la Proiectul Manhattan. El le-a ales pe baza formelor lor de design; Omul subțire ar fi un dispozitiv foarte lung, iar numele a venit din romanul detectiv Dashiell Hammett Omul subțire și serii de filme cu același nume; Fat Man ar fi rotund și gras și a fost numit după personajul lui Sydney Greenstreet Falconul maltez. Micul băiat ar veni ultimul, ca o variantă a omului subțire.[6] Nu se știe că utilizarea termenului de "băiețel" pentru dispozitivul de tip uraniu-235 nu a avut nicio legătură cu folosirea aceluiași termen de către George L. Harrison în dimineața zilei de 18 iulie 1945, în raportul său adresat președintelui Harry Truman, în timp ce a participat la Conferința de la Potsdam, în legătură cu succesul testului Trinității cu două zile înainte.[7]

Dezvoltare

Neddermeyer a renunțat la conceptul inițial al lui Serber și Tolman de impliere prin asamblarea unei serii de piese în favoarea celei în care o sferă goală a fost implodată de o cochilie explozivă. A fost asistat în această lucrare de Hugh Bradner, Charles Critchfield și John Streib. L. T. E. Thompson a fost adus ca consultant și a discutat problema cu Neddermeyer în iunie 1943. Thompson a fost sceptic că o implozie ar putea deveni suficient de simetrică. Oppenheimer a aranjat Neddermeyer și Edwin McMillan să viziteze Laboratorul de Cercetare a Explozivelor din cadrul Comitetului de Cercetare a Apărării Naționale din apropierea laboratoarelor Biroului Minelor din Bruceton, Pennsylvania (o suburbie din Pittsburgh), unde au vorbit cu George Kistiakowsky și echipa sa. Dar eforturile lui Neddermeyer în iulie și august, la implantarea tuburilor pentru a produce cilindri, au avut tendința de a produce obiecte asemănătoare cu pietrele.Neddermeyer a fost singura persoană care credea că implozia a fost practică și numai entuziasmul său a menținut proiectul în viață.[8]

Replica mockup afișată în Muzeul Forțelor Aeriene Wright-Patterson, lângă Bockscar B-29 care a scos dispozitivul original - materialul de etanșare asfalt lichid neagră a fost pulverizat peste cusăturile originale ale bombei, simulate pe mockup.

Oppenheimer la adus pe John von Neumann la Los Alamos în septembrie 1943 pentru a se uita la implozie. Dupa ce a studiat studiile lui Neddermeyer si a discutat problema cu Edward Teller, von Neumann a sugerat folosirea unor explozibili de inalta calitate pentru a imploda o sfera pe care a aratat-o ​​nu numai ca ar putea duce la o asamblare mai rapida a materialului fisionabil decat era posibil cu metoda pistolului , dar care ar putea reduce foarte mult cantitatea de material necesar, datorită densității superioare rezultate.[9] Ideea că, sub aceste presiuni, metalul plutoniu în sine ar fi fost comprimat, a venit de la Teller, a cărui cunoaștere a comportamentului dens al metalelor sub presiune a fost influențată de studiile sale teoretice de dinainte de război ale nucleului Pământului cu George Gamow.[10] Perspectiva unor arme nucleare mai eficiente a impresionat Oppenheimer, Teller și Hans Bethe, dar au decis că ar fi necesar un expert în explozivi. Numele lui Kistiakowsky a fost sugerat imediat, iar Kistiakowsky a fost adus în proiect ca consultant în octombrie 1943.[9]

Proiectul de implozie a rămas o rezervă până în aprilie 1944, când experimentele lui Emilio G. Segrè și a grupului său P-5 de la Los Alamos privind noul plutoniu produs de reactorul X-10 Graphite Reactor de la Oak Ridge și Reactorul B de la Hanford site-ul a arătat că a conținut impurități sub formă de izotop plutoniu-240. Aceasta are o rată de fisiune și radioactivitate spontană mult mai mare decât plutoniul-239. Izotopii produși de ciclotroni, pe care au fost făcuți măsurătorile inițiale, au avut urme mult mai mici de plutoniu-240. Incluziunea sa în plutoniul din rația reactorală a apărut inevitabilă. Acest lucru a însemnat că rata de fisiune spontană a plutoniului reactorului a fost atât de ridicată încât ar fi foarte probabil ca acesta să se preetoneze și să se desprindă în timpul formării inițiale a unei mase critice.[11] Distanța necesară pentru accelerarea plutoniului la viteze unde predestonarea ar fi mai puțin probabilă ar necesita un barrel de pistol prea lung pentru orice bombardier existent sau planificat. Singura modalitate de a folosi plutoniul într-o bombă care să poată funcționa era, prin urmare, o implozie.[12]

Imagini cu raze X de raze ale undelor de șoc convergente formate în timpul unui test al sistemului cu lentile de înaltă explozie.

Impracticabilitatea unei bombe de tip plutoniu a fost convenită la o întâlnire de la Los Alamos, la 17 iulie 1944. Toate lucrările de tip arma din Proiectul Manhattan au fost îndreptate spre designul Little Boy, umbra îmbogățit-uraniu și Laboratorul Los Alamos a fost reorganizată, cu aproape toate cercetările concentrate asupra problemelor de impliere a bombei Fat Man.[12] Ideea utilizării unor încărcături formate ca lentile tridimensionale explozive a venit de la James L. Tuck și a fost dezvoltată de von Neumann.[13] Pentru a depăși dificultatea de sincronizare a detonărilor multiple, Luis Alvarez și Lawrence Johnston au inventat detonatoare explodatoare de tip bridgewire pentru a înlocui sistemul de detonare mai puțin precis primacord.[13]Robert Christy este creditat să facă calculele care arată cum o sferă subcritică solidă de plutoniu poate fi comprimată într-o stare critică, simplificând foarte mult sarcina, deoarece eforturile anterioare au încercat compresia mai dificilă a unei cochilii sferice goale.[14] După raportul lui Christy, arma de bază solid-plutoniu a fost denumită "Gadgetul Christy".[15]

Sarcina metalurgiștilor a fost aceea de a determina cum să arunce plutoniul într-o sferă. Dificultățile au apărut atunci când încercările de a măsura densitatea plutoniului au dat rezultate incoerente. La prima contaminare sa crezut ca fiind cauza, dar a fost curand determinata ca existau alotropuri multiple de plutoniu.[16] Faza α a fragilă care există la temperatura camerei se modifică la faza β din plastic la temperaturi mai ridicate. Atenția a fost apoi mutată la faza mai maleabilă, care există în mod normal în intervalul 300-450 ° C (570-840 ° F). Sa constatat că acesta a fost stabil la temperatura camerei atunci când a fost aliat cu aluminiu, dar aluminiul emite neutroni când a fost bombardat cu particule alfa, ceea ce ar exacerba problema de pre-aprindere. Metalurgiștii au lovit apoi un aliaj de plutoniu-galiu, care stabiliza faza δ și putea fi presat la cald în forma sferică dorită. Deoarece sa constatat că plutoniul corodează ușor, sfera era acoperită cu nichel.[17]

O bomba de dovleac (unitatea de testare Fat Man) a fost ridicată din groapă în bostonul bombei unui B-29 pentru practicarea bombardamentelor în săptămânile anterioare atacului asupra lui Nagasaki.

Mărimea bombei a fost limitată de aeronava disponibilă. Singura aeronavă aliată capabilă să o transporte pe Fat Man era britanicul Avro Lancaster și americanul Boeing B-29 Superfortress. Din motive logistice și naționaliste, modelul B-29 a fost preferat, dar aceasta a limitat bomba la o lungime maximă de 3,4 metri, lățime de 1,5 metri și greutate de 9,100 kilograme. Îndepărtarea șinelor de bombe a permis o lățime maximă de 5,5 metri (1,7 m).[18] Proba de testări a început în martie 1944 și a dus la modificări ale avionului Silverplate datorită greutății bombei.[19] Fotografiile de mare viteză au arătat că aripioarele coadă se îndoaie sub presiune, rezultând o coborâre neregulată. Diferite combinații de cutii de stabilizator și aripioare au fost testate pe formația Fat Man pentru a elimina îndoirea sa persistentă până când un aranjament numit "California Parachute", o suprafață exterioară cubică deschisă, cu o aripă radială în interior, cu patru aripi radiale, ° și patru, perpendicular pe linia de cădere care ținea cutia exterioară de la capătul din spate al bombei, a fost aprobată.[20] In testele de scadere in primele saptamani, Fat Man-ul si-a pierdut tinta cu o medie de 566 m, dar acest lucru a fost redus la jumatatea lunii iunie, pe masura ce bombei au devenit mai competenti.[21]

Modelul timpuriu Y-1222 Fat Man a fost asamblat cu circa 1.500 de șuruburi.[22][23] Acest lucru a fost înlocuit de proiectul Y-1291 în decembrie 1944. Această lucrare de redesign a fost substanțială și numai designul coadă Y-1222 a fost reținut.[23] Versiunile ulterioare au inclus modelul Y-1560, care avea 72 detonatoare; Y-1561, care avea 32 de ani; și Y-1562, care avea 132. Au fost și Y-1563 și Y-1564, care erau bombe de practică fără detonatoare.[24] Modelul final Y-1561 din timpul războiului a fost asamblat cu doar 90 de șuruburi.[22]

Datorită mecanismului său complicat de ardere și necesității unei sincronizări a explozibililor și a designului de precizie anterior, sa crezut că este necesar un test complet al conceptului înainte ca oamenii de știință și reprezentanții militari să poată avea încredere că ar funcționa corect în condiții de luptă. Pe 16 iulie 1945, un model Fat Man, cunoscut sub numele de Gadget din motive de securitate, a fost detonat într-o explozie de testare la un loc îndepărtat din New Mexico, cunoscut sub numele de testul "Trinity". A dat un randament de aproximativ 20 de kilotone (84 TJ).[25] Au fost făcute câteva modificări minore ale designului ca rezultat al testului Trinity.[26]Philip Morrison a reamintit că "au existat unele schimbări de importanță ... Lucrul fundamental a fost, desigur, la fel."[27]

Interior

Bomba a fost de 128 inch (3.300 mm) lungime și 60 inci (1.500 mm) în diametru. Acesta a cântărit 10,300 de lire sterline (4700 kg).[28]

  1. Unul dintre cele patru contacte de contact AN 219.
  2. Archie antena radar.
  3. Placă cu baterii (pentru a detona încărcătura din jurul componentelor nucleare).
  4. X-Unit, un set de tragere amplasat lângă încărcătură.
  5. Balamaua fixând cele două părți elipsoidale ale bombei.
  6. Pachetul de fizică (a se vedea detaliile de mai jos).
  7. Placă cu instrumente (radare, baroswitches și timere).
  8. Colector de colectare barotube.
  9. California Parașută coada de ansamblu (foaie de aluminiu de 0,20 inch (5,1 mm)).

Asamblare

Fat Man metoda de detonare
Fat Man's "pachet de fizica" dispozitiv nuclear pe care urmează să fie împachetat
Fat Man pe carul de transport, cu etanșant lichid de asfalt aplicat peste cusăturile carcasei
A fost păstrată "bomba bombă" de tip Tinian "2", unde Fat Man a fost încărcat la bord Bockscar

Pentru a permite introducerea găurii de plutoniu cu diametrul de 3,62 inch (92 mm)[22] conținând inițiatorul de neutron modulate cu diametrul de 0,8 "(20 mm) cu diametru" Urchin ", cât mai târziu în ansamblul dispozitivului, sfericul de manipulare a uraniului cu diametrul de 8,75 inci (222 mm), înconjurat de o grosime de 3,2 mm coajă din plastic impregnat cu bor a avut o gaură cilindrică cu diametrul de 5 inchi (130 mm) care trece prin el, ca și gaura dintr-un măr cuplat. Cilindrul lipsit de manipulare, care conține groapa, ar putea fi alunecat printr-o gaură din împingătorul din aluminiu cu diametrul de 18,5 inci (470 mm).[29] Groapa a fost caldă la atingere, emițând 2,4 W / kg-Pu, aproximativ 15 W pentru miezul de 6,19 kilograme (13,6 lb).[30]

Explozia a comprimat simetric plutoniul la o densitate normală de două ori înainte ca "Urchin" să adauge neutronii liberi pentru a iniția o reacție în lanț de fisiune.[31]

  • Un detonator exploziv-exploziv declanșează simultan un val de detonare în fiecare din cele 32 de coloane înaltă explozive conice (poziționate în jurul materialului exploziv la centrele de față ale unui icosaedru trunchiat,[32] o geometrie cunoscuta popular din modelul bilelor comune de fotbal).
  • Unda detonării (săgeți) este inițial convexă în ...
  • ... exploziv mai rapid (Compoziția B: 60% RDX, 40% TNT).[32] Fronturile de unde devin concave în ...
  • ... exploziv mai lent (Baratol: nitrat de bariu 70%, TNT 30%).[32] Cele 32 de valuri se îmbină apoi într-un singur val sferic, implosiv, care lovește ...
  • ... încărcături interioare "mai rapid explozive (compoziția B).[29]

4.6
5
12
4
1
3
3
2
3
1
0

© 2018 Regele Caloriei.