Jaderné zbraně a jejich použití ve válce proti Japonsku
Část 3.
Jak již bylo zmíněno, jaderný výzkum v USA byl roztroušený po několika univerzitních pracovištích. Práce na konstrukci jaderné pumy ale vyžadovaly soustředění vědeckých kapacit na jedno pracoviště. V létě 1942 navrhl fyzik Robert Oppenheimmer řediteli programu Manhattan zřízení nového pracoviště specializovaného na vývoj jaderné pumy, kde by také bylo možné uplatnit ta nejtvrdší pravidla pro utajování. Pro výběr vhodného místa byla stanovena kritéria, která byla podobná jako u ostatních lokalit s důrazem na co možná největší bezpečnost informací o dění uvnitř areálu. Zvoleno bylo místo nazývané Los Alamos ležící asi 60km severozápadně od města Santa Fe, stát Nové Mexiko. V říjnu 1942 byl řízením tohoto pracoviště určen Robert Oppenheimmer. V dubnu 1943 byla velká část areálu dokončená, během neuvěřitelně krátké doby zde Robert Oppenheimmer shromáždil řadu špičkových vědců, přístrojů a nejrůznějšího vědeckého vybavení. V srpnu 1943 dorazila na základě smlouvy mezi USA a Velkou Británií skupina britských vědců, kteří významně posílili celý program Manhattan. Život v tomto zařízení jednoduchý nebyl. Z rozevlátých akademiků se stali státní zaměstnanci zaměstnaní na pracovišti s velmi tuhým režimem. Korespondence byla cenzurována, kontakty s vnějškem omezovány a kontrolovány. K zábavě zbýval sport a společenský život. Přesto tým několika tisíc lidí, složený ze špičkových vědeckých pracovníků, pečlivě vybraných techniků a řemeslníků včetně pomocných administrativních sil zde vydržel působit a odvedl neuvěřitelný výkon.
Vývoj jaderné pumy ukázal, že v praxi jsou použitelná dvě řešení. První je založené na principu vstřelování. Štěpný materiál je rozdělen do dvou podkritických částí, které se po mechanickém spojení stanou množstvím nadkritickým a nastartují tak neřízenou štěpnou reakci. Konstrukčně to bylo vyřešeno tak, že do upravené dělové hlavně byly vloženy obě oddělené podkritické části a pomocí konvenční výbušniny sraženy k sobě. Tato konstrukce je sice jednoduchá, ale má malou účinnost, protože velká část štěpného materiálu nestihne vstoupit do procesu štěpení a v reakci se neuplatní. Navíc je takováto konstrukce nevhodná pro použití plutonia, protože to má vyšší míru spontánního štěpení spojenou s produkcí nežádoucích neutronů, které by nastartovaly štěpnou reakci ještě před dosažením optimálního nadkritického množství a tím v konečném důsledku snížily účinnost jaderné pumy.
Druhé řešení spočívá v použití imploze. Bylo zjištěno, že kritické množství štěpného materiálu klesá s jeho rostoucí hustotou. Pokud bude podkritické množství dostatečně stlačeno, zvýší se jeho hustota a stane se množstvím kritickým, které zahájí štěpnou reakci.
Pro konstrukci letecké pumy byl zvolen kulový tvar štěpného materiálu 239Pu. Ten byl umístěn do sférického obalu z uranu, který měl dvojí funkci. První bylo svojí velkou hmotností zpomalit expanzi a tím prodloužit dobu trvání štěpné reakce. Druhou funkcí bylo odrážet unikající neutrony, zapojit je do štěpné reakce a tím zvýšit účinek jaderné pumy. Celá tato kulová soustava byla obložena čočkami z konvenční výbušniny. Aby bylo dosaženo symetrického stlačení, muselo být zajištěna současná iniciace všech čoček. Výběr vhodné výbušniny a způsob iniciace jednotlivých čoček byl velmi komplikovaný problém. Po stlačení a dosažení kritického stavu štěpného materiálu musely být dodány další neutrony, které zajistily přechod do nadkritického stavu a spuštění neřízené štěpné reakce. To bylo zajištěno tzv. iniciátorem, vyrobeným z izotopu polonia 210Po, který byl umístěn ve středu koule a aktivován rázovou vlnou, vzniklou výbuchem konvenční výbušniny.
Konstrukce implozivní pumy byla o hodně složitější než u pumy sestrojené s použitím vstřelovacího principu. U té si vědci byli jistí že bude fungovat a že není třeba její odzkoušení, navíc k takovému testu nebyl dostatek uranu 235U. U pumy implozivní ale taková jistota nebyla, a proto byl proveden její ostrý test.
Nejdříve muselo být vybráno místo, kde bude provedena experimentální exploze. Nakonec bylo zvoleno místo nedaleko vojenské střelnice Alamogordo Bombing Range, stát Nové Mexico. Jednalo se o pusté, neobydlené místo, které bylo dostatečně vzdáleno od nejbližší civilizace. Hlavním účelem testu bylo ověření funkčnosti prvků, které se podílely na implozi a změření účinků jaderného výbuchu. Celá akce dostala krycí název TRINITY.
Vlastní test proběhl úspěšně dne 16.7.1945 v 05:30 místního času. Testována byla pouze samotná jaderná nálož, zařízení nemělo podobu jaderné pumy. Nálož byla umístěná na 30 m vysoké ocelové věži. Experiment byl monitorován řadou přístrojů, některé přístroje sice byly explozí zničeny, ale naměřená data se povedlo zachránit. Po 12 hodinách vyjely k místu výbuchu speciálně upravené tanky, které odebraly vzorky zeminy, kontaminované produkty štěpení. Z takto získaných údajů bylo stanoveno, že síla exploze byla zhruba stejná jako výbuch 20 tisíc tun trinitrotoluenu. Záblesk exploze byl viditelný až do vzdálenosti asi 180 mil. Přibližně polovinu uvolněné energie představovala tlaková vlna, druhou polovinu tepelné a ionizující záření.
Úspěšný průběh testu TRINITY vedl k sestavení dvou funkčních leteckých pum, které se daly letecky dopravit na místo určení. První měla uranovou nálož o hmotnosti 64,5kg, kde byl izotop 235U zastoupen z necelých 85% a fungovala na základě vstřelovacího principu, dostala jméno Little Boy. Druhá byla implozivní s náloží z plutonia o hmotnosti 6,19kg a byla pojmenována Fat Man. Pro dosažení maximálního ničivého účinku musí být pumy iniciovány v určité výšce, což bylo zajištěno radarovým rozněcovačem.
Část 1. viewtopic.php?f=403&t=10850
Část 2. viewtopic.php?f=403&t=10857
Část 4. viewtopic.php?t=10876
Zdroje:
Kruh se uzavírá, Edwin P. Hoyt, vydalo Naše Vojsko 2022, ISBN 978-80-206-1425-4
Jaderné zbraně, Vladimír Hnatowicz, vydalo Naše Vojsko 2024, ISBN 978-80-206-2024-8
https://is.muni.cz/th/mjiyf/Cisar_BP.pdf
https://utf.mff.cuni.cz/~podolsky/Ejemc ... AEFDR.html
https://cs.wikipedia.org/wiki/Atomov%C3 ... kibomb.jpg
https://www.handelsblatt.com/technik/fo ... 14950.html
https://cs.wikipedia.org/wiki/Uran_%28prvek%29
http://www.unbekannter-bergbau.de/inhal ... chacht.htm
https://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt_Manhattan
https://www.osti.gov/opennet/manhattan- ... _45-46.htm
https://www.elektrina.cz/enrico-fermi-v ... ajimavosti
https://www.magnumphotos.com/newsroom/s ... e-halsman/
https://en.wikipedia.org/wiki/Trinity_( ... secamp.jpg
