Читаем Химия — просто полностью

В целом военное использование урана считали в США делом малоперспективным и летом 1941 года хотели даже свернуть все работы, ведущиеся в данном направлении. Однако ситуация резко изменилась после атаки японцев, совершённой 7 декабря 1941 года на военную базу Пёрл-Харбор. Все работы по созданию ядерного реактора были активизированы, и в мае 1942 года началось его возведение под западной трибуной стадиона Чикагского университета. Конструкция реактора состояла из чередующихся слоёв чистого графита и графита с помещённым в него ураном или диоксидом урана: после двух слоёв графита следовал слой графита с ураном, потом снова два слоя графита и т. д. Реактор достиг критического размера после того, как из чередующихся блоков было выложено 57 слоёв. Он имел 7,7 м в длину, 6,1 м в поперечнике, содержал 385 тонн графита, 6 тонн урана и 34 тонны диоксида урана. 2 декабря 1942 года Ферми запустил реактор, но тот произвёл энергии так мало, что её хватило бы максимум на то, чтобы зажечь лампочку от карманного фонарика. Один из присутствовавших при пуске реактора членов комиссии с сарказмом заметил, что он «видел настоящее чудо». Помимо выработки энергии в реакторе происходило также образование атомов плутония-239 из урана-238.

Основные работы по урану в годы Второй мировой войны были выполнены в США в рамках так называемого «Манхэттенского проекта», который с 17 сентября 1942 года возглавил генерал-лейтенант Лесли Грувз. Научное руководство осуществлял физик-теоретик Джулиус Роберт Оппенгеймер. В рамках реализации проекта были построены заводы по разделению изотопов урана и первые атомные реакторы для наработки плутония, а также налажено производство чистого плутония. В городе Ханфорд на берегу реки Колумбия были построены три графитовых реактора общей мощностью 200 МВт. Для их охлаждения требовалось 350 000 литров воды в минуту. После облучения в реакторе уран поступал на радиохимический завод для выделения из него образовавшегося плутония.

Первый ядерный реактор Чикагского университета

Макет урановой бомбы «Литл Бой», сброшенной на Хиросиму

Хиросима, после бомбардировки 1945 г.

Хиросима, после бомбардировки 1945 г.

Завод для разделения изотопов урана был построен в городе Ок-Ридж, основанном в 1940 году в рамках «Манхэттенского проекта» и занимавшем площадь около 250 км². В итоге к 24 июля 1945 года было произведено 40 кг урана с 80 %-ным содержанием U-235, что уже позволяло использовать его в атомной бомбе. Плутония же было наработано столько, что его хватило бы и на две атомные бомбы. В результате 16 июля 1945 года в штате Нью — Мексико было проведено первое испытание ядерного оружия на плутониевом заряде. Спустя совсем короткий промежуток времени, 6 августа 1945 года на японский город Хиросиму была сброшена урановая бомба, а 9 августа на город Нагасаки — плутониевая. Последние две операции не были обязательными — их провели исключительно в целях устрашения.

А как же обстояли дела в СССР? Первый атомный реактор в СССР был запущен под руководством советского физика И. В. Курчатова 25 декабря 1946 года. А испытание первой советской атомной бомбы прошло в 1949 году. После этого учёные-атомщики двух стран — США и СССР — пошли дальше и создали термоядерные бомбы, при производстве которых используется как плутоний, так и уран.

Таким образом, человечество не просто вступило в ядерную эпоху развития технологий, но и получило при этом мощное ядерное оружие и отличный источник энергии. Опасные в неумелых руках и источник безграничных возможностей в благородных руках — ядерные технологии.

Использование радиоактивного распада урана или плутония в ядерных реакторах дало человечеству источник дешёвой энергии. Причём, как показала практика, данный вид энергии более экологичен, чем другие, при которых, к примеру, происходит сжигание угля или нефтепродуктов. Атомные электростанции не приводят к изменению рельефа местности, как, например, гидроэлектростанции, приводящие порой к затоплению больших территорий земли. Словом, все другие известные на сегодняшний день альтернативные источники энергии не способны пока конкурировать с атомной энергетикой в промышленных масштабах.

Изучение и открытие новых радиоактивных изотопов привело к созданию радиофармпрепаратов, которые используются при медицинской диагностике пациентов и лечении раковых заболеваний. Также некоторые радиоактивные изотопы используются в качестве «батареек» для космических аппаратов, отправляющихся в полёт с целью изучения дальних от солнца планет. На таких расстояниях солнечные батареи малоэффективны.