Почему так сложно создать ядерное оружие

На прошлой неделе агентству ООН по ядерному надзору потребовалось всего несколько часов, чтобы опровергнуть новостное сообщение о том, что его эксперты подготовили секретный документ, предупреждающий о том, что у Ирана есть опыт для создания ядерной бомбы.

«Что касается недавнего сообщения СМИ, МАГАТЭ [Международное агентство по атомной энергии] вновь заявляет, что у него нет конкретных доказательств того, что в Иране существует или существовала программа создания ядерного оружия», — говорится в заявлении базирующегося в Европе агентства.

Доклад появился, когда ряд экспертов выразили обеспокоенность и подозрения по поводу потенциальной угрозы, которую представляет собой ядерно-энергетическая программа Ирана, которая, как сообщается, стала одним из факторов недавнего решения президента Обамы отказаться от объекта ПРО большой дальности в Восточной Европе, чтобы благосклонность к России, в свою очередь, с прицелом на то, чтобы Россия помогла помешать ядерным амбициям Ирана.

Среди всего этого страха и замешательства остается один факт: общеизвестно, что создать передовое ядерное оружие очень сложно.

«Это очень сложная цель, — сказал сегодня в телефонном интервью Леонард Спектор, заместитель директора Центра исследований в области нераспространения им. Джеймса Мартина.

«Я бы сказал, что они, по крайней мере, в хорошем годе или больше от разработки базового оружия, — сказал Спектор об Иране. — Им нужно изготовить бомбу, а поместить ее на боеголовку ракеты сложно».

Легкая часть

Существует более чем достаточно информации, объясняющей, как производить ядерное оружие. Это стало очевидным в 1967 году, когда трое новоявленных профессоров физики, не имевших опыта работы с ядерным оружием, смогли разработать заслуживающий доверия проект ядерной бомбы. Физики были наняты исследователями из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса для оценки сложности производства ядерного оружия в рамках проекта, известного как «Эксперимент в стране N».Россия была второй страной, разработавшей ядерное оружие после США. Итак, вопрос был: кто будет N-й страной?

Однако приобретение необходимых материалов для подпитки бомбы, таких как оружейный уран, в то время оказалось трудным.

Уран оружейного качества, или изотоп U-235, представляет собой крайне нестабильную форму, которая составляет менее 1 процента (0,7 процента) от концентрации выкапываемой урановой руды. По оценкам Федерации американских ученых, уран должен быть очищен до концентрации не менее 80 процентов U-235, чтобы быть пригодным для использования в оружии, хотя предпочтительнее до 90 процентов.

Остаются и другие серьезные препятствия, связанные со всем: от обогащения материала до создания успешного детонационного устройства и доставки всего этого с помощью обычных ракет, которые могут быть не в состоянии нести дополнительный вес ядерной боеголовки.

Обогащение урана

Популярным способом получения урана оружейного качества является использование процесса газовой центрифуги, при котором преобразованная газообразная форма, известная как гексафторид урана, высвобождается во вращающемся цилиндре. Сила, создаваемая вращающимся цилиндром, отделяет изотопы урана-235 от более тяжелых изотопов урана-238.

Ханс Кристенсен, директор проекта ядерной информации Федерации американских ученых, говорит, что обогащение урана теперь не является препятствием для таких стран, как Иран, если они решат начать производство оружия.

«Если Иран выстроит все свои центрифуги и проработает их достаточно долго, через год или около того они смогут обогатить их до состояния, при котором они станут оружейными», — сказал Кристенсен LiveScience.

U-235 отличается от U-238 тем, что он может вступать в цепную реакцию вынужденного деления, процесс, который начинается с использования субатомной частицы, известной как нейтрон, для разделения атома радиоактивного материала, такого как уран, на более мелкие части.Разрушительная сила ядерной бомбы высвобождается, когда расщепленный атом посылает свои нейтроны, врезающиеся в другие атомы и расщепляющие их, что, в свою очередь, вызывает цепную реакцию.

Сложная часть

Чтобы поддерживать тип цепной реакции, необходимый для взрыва бомбы, атомы необходимо удерживать в модифицированном состоянии, известном как «сверхкритическая масса», чтобы более одного свободного нейтрона от каждого расщепления попадало в другой атом и заставляло его расколоть. Сверхкритическая масса образуется в урановой бомбе путем первоначального хранения топлива в виде отдельных докритических масс, чтобы предотвратить слишком ранний взрыв бомбы, а затем соединения двух масс вместе. Бомба также должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить достаточное количество цепной реакции до того, как начальная энергия взрыва приведет к разрушению бомбы.

«Малыш», первая ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму во время Второй мировой войны, была заправлена ​​ураном и взорвалась с силой, эквивалентной примерно 15 килотоннам в тротиловом эквиваленте, в результате чего погибло 140 000 человек.

Но главная проблема с урановыми бомбами, по словам Кристенсена, заключается в том, что этот материал является самым тяжелым природным элементом в мире (вдвое тяжелее свинца). По данным Союза обеспокоенных ученых, для срабатывания ядерной бомбы требуется около 33 фунтов (15 кг) обогащенного урана. Громоздкость других материалов для бомб также затрудняет применение этой технологии к существующим ракетным системам большой дальности.

Кристенсен говорит, что ядерное оружие, работающее на плутонии, решит эту проблему, поскольку требуемые материалы легче. Например, Министерство энергетики США подсчитало, что около 9 фунтов (4 кг) обогащенного плутония или Pu-239 будет достаточно для создания небольшой ядерной бомбы, хотя некоторые ученые считают, что 2 фунта (1 кг) Pu-239 будет достаточно. достаточно.

Плутониевые бомбы взрываются методом «имплозии», при котором обогащенный плутоний хранится в шарообразной камере и окружен взрывчаткой. После взрыва сила взрывчатых веществ посылает ударную волну, которая на мгновение сжимает материал в сверхкритическую массу. Затем в нужный момент высвобождается отдельный источник нейтронов в центре, чтобы запустить цепную реакцию.

«Многие страны, которые развивают способность производить урановые бомбы, позже проявляют интерес к плутониевым бомбам, — сказал Кристенсен. — Вы можете встроить их в оружие меньшего размера, и это позволит вам достичь гораздо большей дальности с ракетами».

Проблемы с плутонием

Однако использование плутония для изготовления бомбы сопряжено с определенными трудностями. Например, «вы должны построить огромный и дорогой завод по химической переработке, который также оказывается очень грязным, чтобы извлекать, очищать и сжимать плутоний, чтобы он поместился в ядерной боеголовке», — объяснил Кристенсен.

Ученым также придется разработать ядерную боеголовку — задача, по словам Кристенсен, оказалась «очень сложной» даже для стран, уже имеющих программы создания ядерного оружия.

«Боеголовки — это сложные маленькие механизмы, — сказал Кристенсен. «Весь процесс детонации происходит в течение крошечной доли секунды, поэтому сложная часть — это создание боеголовки с надежными возможностями разделения на различных этапах».

Другие задачи включают в себя разработку системы наведения ракеты и, если ракета взлетит в космос по пути к месту назначения, возвращаемого корпуса для размещения боеголовки и защиты ее от экстремальных температур, возникающих при ее возвращении в атмосферу.

«Недостаточно иметь возможность обогащения для производства урана или плутония оружейного качества». — сказала Кристенсен. «Существует реальный разрыв от момента, когда вы можете обогатить что-то до необходимой степени, до момента, когда вы создаете боеголовку и заявляете, что теперь у нас есть эта технология».

Согласно недавнему отчету некоммерческого аналитического центра EastWest Institute, Ирану потребуется от года до трех лет, прежде чем он сможет производить оружие. Спектор считает, что такие временные рамки все еще достаточно разумны для того, чтобы Соединенные Штаты отговорили Иран от продолжения этого пути.

«Все действительно опасные действия, которые может предпринять Иран, не были предприняты, — сказал он. обе стороны могут найти некоторое удовлетворение, этого может быть достаточно, чтобы положить конец кризису».

• Величайшие взрывы всех времен
• Видео: Челка в замедленной съемке
• 10 лучших способов уничтожить Землю