✨Dự án vũ khí hạt nhân của Liên Xô

Dự án chế tạo bom hạt nhân của Liên Xô (Russian: Советский проект атомной бомбы, Sovetskiy proyekt atomnoy bomby) là một chương trình nghiên cứu và phát triển vũ khí bí mật của Liên Xô, do Joseph Stalin khởi xướng để phát triển vũ khí hạt nhân trong chiến tranh thế giới 2.

Việc thảo luận về khả năng chế tạo bom hạt nhân đã được các nhà khoa học Liên Xô tiến hành trong suốt những năm 1930s, đi tới việc đề xuất phát triển vũ khí hạt nhân vào năm 1940, tuy nhiên, phải đến khi chiến tranh thế giới 2 diễn ra thì chương trình nghiên cứu mới được tiến hành toàn diện.

Do các nhà khoa học người Đức, Mỹ và Anh đều không đưa ra các công trình nghiên cứu khoa học về chủ đề này, nên nhà vật lý Liên Xô Georgy Flyorov đã dự đoán rằng khối Đồng minh đang âm thầm phát triển một loại siêu vũ khí Những nỗ lực ban đầu đã bị cản trở bởi Chiến dịch Barbarossa, và những hiểu biết của Liên Xô về vũ khí hạt nhân chủ yếu là nhờ mạng lưới tình báo đang làm việc trong chương trình Manhttan. Liên Xô cũng nỗ lực trong việc thu nhận các nhà khoa học hạt nhân của Đức để phục vụ cho chương trình hạt nhân của Liên Xô.

Ngày 29/8/1949, Liên Xô đã bí mật tiến hành thành công vụ thử bom nguyên tử đầu tiên, dựa trên quả bom nguyên tử Fat Man của Mỹ. Vụ thử diễn ra tại Khu vực thử nghiệm Semipalatinsk tại Kazakhstan. Mặc dù trải qua nhiều biến động xã hội và lịch sử của nước Nga như Cách mạng Nga (1917), sau đó là Nội chiến Nga năm 1922, nhưng Viện Hàn lâm Khoa học Nga vẫn có những thành tựu vật lý đáng ghi nhận trong những năm 1930s. Trước khi diễn ra Cách mạng Nga (1905), chuyên gia khai khoáng Vladimir Vernadsky đã kêu gọi khảo sát trữ lượng uranium của Nga tuy nhiên không ai chú ý đến ông. Phát hiện này khiến các nhà vật lý Nga phấn khích, và họ bắt đầu tiến hành các cuộc điều tra độc lập về quá trình phân hạch hạt nhân, chủ yếu nhằm mục đích sản xuất điện, vì nhiều người hoài nghi về khả năng sớm tạo ra bom nguyên tử. Những nỗ lực ban đầu được thực hiện bởi Yakov Frenkel (một nhà vật lý chuyên về vật lý vật chất ngưng tụ), người đã thực hiện các tính toán lý thuyết đầu tiên về cơ học môi trường liên tục liên quan trực tiếp đến động học của năng lượng liên kết trong quá trình phân hạch vào năm 1940. Ủy ban Vấn đề Uranium đã hoạt động không hiệu quả vì cuộc xâm lược của Đức vào Liên Xô cuối cùng đã gây ảnh hưởng đến việc nghiên cứu, khi Liên Xô phải tiến hành cuộc chiến tranh vệ quốc trong bốn năm tiếp theo. Chương trình vũ khí nguyên tử của Liên Xô không có ý nghĩa gì, và hầu hết các công trình chưa được phân loại vì các bài báo liên tục được xuất bản dưới dạng công khai trên các tạp chí học thuật.

Vào năm 1940–42, Georgy Flyorov, một nhà vật lý người Nga đang là sĩ quan trong Lực lượng Không quân Liên Xô, lưu ý rằng bất chấp những tiến bộ trong các lĩnh vực vật lý khác, các nhà khoa học Đức, Anh và Mỹ đã ngừng xuất bản các bài báo về khoa học hạt nhân. Rõ ràng, chương trình hạt nhân của các nước đã chuyển sang hoạt động bí mật. Các nhà vật lý bị thuyên chuyển từ viện nghiên cứu phóng xạ của Abram Ioffe từ Leningrad đến Kazan, cùng với việc nghiên cứu bom uranium bị chuyển sang mức ưu tiên sau radar và chống thủy lôi. Kurchatov bị điều từ Kazan sang Murmansk để nghiên cứu về thủy lôi cho Hải quân Liên Xô.

Vào tháng 4 năm 1942, Flyorov gửi hai bức thư mật cho Stalin, cảnh báo ông về việc các nước đang tiến hành phát triển bom nguyên tử Bức thư thứ hai, của Flyorov và Konstantin Petrzhak, nhấn mạnh tầm quan trọng của "bom uranium": "điều cần thiết là phải chế tạo một quả bom uranium ngay lập tức." Dù nỗ lực phát triển hạt nhân nhưng theo như các nhà sử học đánh giá, việc chế tạo bom của Liên Xô là bất khả thi.

Ngay sau vụ ném bom nguyên tử, Bộ Chính trị Liên Xô đã nắm thành lập một ủy ban đặc biệt để giám sát việc phát triển vũ khí hạt nhân càng sớm càng tốt. Sự hợp tác chia sẻ thông tin mật cho Liên Xô của những người cộng sản Mỹ được tuyển mộ đã tăng lên khi Liên Xô có thể đối mặt với thất bại trước phát xít Đức trong Thế chiến thứ hai. Một điệp viên khác tại New York là Anatoli Yatzkov cũng thu thập các thông tin tình báo tổng hợp từ Sergei Kournakov từ Saville Sax.

Tình báo Liên Xô & dự án Manhattan

Vào năm 1945, tình báo Liên Xô đã có được bản thiết kế của quả bom hạt nhân đầu tiên của Mỹ. Alexei Kojevnikov đã ước tính, dựa trên các tài liệu mới được công bố của Liên Xô, rằng nhờ có nó mà Khariton đã có thể tránh các cuộc thử nghiệm nguy hiểm để xác định kích thước của khối lượng tới hạn, những cuộc thử nghiệm này đã khiến 2 nhà vật lý hạt nhân Mỹ thiệt mạng là Harry Daghlian và Louis Slotin.

Bom nhiệt hạch

Những ý tưởng ban đầu về bom nhiệt hạch là nhờ gián điệp và cả bản thân các nhà vật lý của Liên Xô. Mặc dù hoạt động gián điệp đã giúp ích cho các nghiên cứu của Liên Xô, nhưng các khái niệm bom H thời kỳ đầu của Mỹ có những sai sót đáng kể, vì vậy nó có thể đã làm cản trở, thay vì hỗ trợ, nỗ lực của Liên Xô nhằm đạt được năng lực hạt nhân. Các nhà thiết kế bom nhiệt hạch thời kỳ đầu đã hình dung việc sử dụng bom nguyên tử làm ngòi nổ, nhằm cung cấp đủ nhiệt lượng và áp suất cần thiết để phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lớp chất lỏng deuteri nằm giữa vật liệu phân hạch và chất nổ hóa học xung quanh.

Nhóm nghiên cứu của Andrei Sakharov tại FIAN vào năm 1948 đã đưa ra một khái niệm khác, theo đó, ông thêm một lớp vỏ làm từ uranium tự nhiên không làm giàu xung quanh lớp deuteri, sẽ làm tăng nồng độ của deuteri ở ranh giới uranium-deuterium và tăng công suất nổ của bom hạt nhân, bởi vì uranium tự nhiên sẽ bắt hạt neutron và chính nó phân hạch như một phần của phản ứng nhiệt hạch. Ý tưởng thiết kế bom theo từng lớp phân hạch-hợp hạch-phân hạch nên Sakharov đã gọi thiết kế này là sloika, hay bánh ngọt nhiều lớp. Liên Xô có hướng phát triển bom nhiệt hạch khác với người Mỹ. Tại Mỹ, các nhà khoa học bỏ qua thiết kế bom nhiệt hạch một giai đoạn và chuyển sang chế tạo bom nhiệt hạch hai giai đoạn. Thiết kế bom nhiệt hạch RDS-7 tuy tiên tiến hơn nhưng không được phát triển thêm, thay vào đó, Liên Xô lựa chọn bom nhiệt hạch một giai đoạn RDS-6S. Vụ thử tạo ra công suất nổ 400 kiloton, mạnh hơn khoảng mười lần so với bất kỳ vụ thử nào trước đây của Liên Xô. Vào khoảng thời gian này, Hoa Kỳ cũng đã tiến hành vụ thử nghiệm bom nhiệt hạch đầu tiên của mình Ivy Mike vào ngày 1 tháng 11 năm 1952. Bom hạt nhân Mike lớn hơn khoảng 20 lần so với RDS-6S nên nó không phải là một thiết kế mang tính thực tiễn, không thể mang bằng máy bay ném bom như là RDS-6S. và thậm chí còn hơn nữa với việc thử bom Tsar bomba.

Nguồn cung Uranium

Vấn đề lớn mà Liên Xô gặp phải trong thời kỳ đầu phát triển chương trình hạt nhân là việc mua quặng uranium, do Liên Xô chỉ có một lượng quặng uranium hạn chế. Mỏ uranium đầu tiên của Liên Xô được thành lập ở Taboshar, Tajikistan ngày nay, và vào thời điểm tháng 5 năm 1943 nó có sản lượng hàng năm vài tấn uranium tinh khiết. Taboshar là thành phố đầu tiên trong số các Thành phố bị đóng cửa ở Liên Xô liên quan tới việc khai thác và chế biến quặng uranium.

Nhu cầu uranium cho dự án bom thử nghiệm cao hơn nhiều. Người Mỹ, với sự giúp đỡ của doanh nhân người Bỉ Edgar Sengier vào năm 1940, đã chặn quyền khai thác các mỏ uranium ở Congo, Nam Phi và Canada. Nhà máy chế xuất uranium đầu tiên của Liên Xô là Tổ hợp khai mỏ và hóa chất Leninabad tại Chkalovsk (nay là Buston, Sughd), Tajikistan.

Sản xuất trong nước vẫn không đủ khi lò phản ứng đầu tiên của Liên Xô, lò F-1, bắt đầu hoạt động vào tháng 12 năm 1946. Lò F-1 được cung cấp nhiên liệu bằng uranium bị tịch thu từ những gì còn sót lại trong dự án bom nguyên tử của Đức. Uranium này đã được khai thác ở Congo thuộc Bỉ, và quặng ở Bỉ đã rơi vào tay người Đức sau khi họ xâm lược và chiếm đóng Bỉ vào năm 1940.

Các nguồn cung uranium khác cho Liên Xô là từ Đông Đức (thông qua công ty SAG Wismut), Cộng hòa Séc, Bulgaria, Romania (gần Stei) và Ba Lan. Boris Pregel đã bán 0,23 tấn uranium oxide cho Liên Xô trong thời chiến theo thỏa thuận với chính phủ Mỹ.

Cuối cùng, các mỏ uranium lớn đã được phát hiện ở Liên Xô (bao gồm cả những mỏ uranium hiện nay ở Kazakhstan).

Uranium cho chương trình vũ khí hạt nhân của Liên Xô đến từ việc sản xuất mỏ ở các nước sau đây,

Các vụ thử hạt nhân

RDS-1

RDS-1, quả bom nguyên tử đầu tiên của Liên Xô "First Lightning" (Первая молния, hay Pervaya Molniya) được thử nghiệm ngày 29/8/1949, và được người Mỹ gọi là Joe 1. Thiết kế của RDS-1 tương tự như quả bom plutonium "Fat Man".

RDS-2

Ngày 24/9/1951, Liên Xô thử nghiệm quả bom hạt nhân RDS-2 có đương lượng nổ 38,3 kiloton dựa trên thiết kế tăng công suất nổ nhờ tritium tăng cường. Vụ thử nghiệm được CIA gọi là Joe 2.

RDS-3

RDS-3 là quả bom hạt nhân thứ 3 được Liên Xô thử nghiệm ngày 18/10/1951, đương lượng nổ 41,2 kiloton, với lõi Plutoni-239 và vỏ uranium-235. Tên mã định danh của phương Tây là Joe-3, đây cũng là vụ thử bom đầu tiên được thả từ máy bay ném bom. Quả bom được thả từ độ cao 10 km và kích nổ cách mặt đất 400 mét.

RDS-4

RDS-4 đại diện cho vũ khí hạt nhân có cỡ chiến thuật. Nó là một đầu đạn phân hạch được tăng cường sử dụng plutonium trong một thiết kế lõi "bay lên". Lần thử nghiệm đầu tiên là một lần thả từ máy bay ném bom vào ngày 23 tháng 8 năm 1953, đương lượng nổ 28 kiloton. Năm 1954, quả bom này cũng được sử dụng trong cuộc tập trận Snowball ở Totskoye, do máy bay ném bom Tu-4 thả xuống trận địa mô phỏng, trước sự chứng kiến ​​của 40.000 bộ binh, xe tăng và máy bay phản lực. Kích thước của RDS-4 phù hợp để trang bị trên tên lửa xuyên lục địa tầm trung R-5M, cũng là loại tên lửa liên lục địa tầm trung đầu tiên trên thế giới, được thử nghiệm lần đầu cũng là lần duy nhất vào ngày 5/2/1956.

RDS-5

RDS-5 là một thiết kế bom plutonium cỡ nhỏ, có khả năng có lõi rộng, có hai phiên bản được chế tạo và thử nghiệm.

RDS-6

RDS-6, là vụ thử bom nhiệt hạch đầu tiên của Liên Xô, diễn ra vào ngày 12/8/1953, tên ký hiệu của CIA là Joe 4. Nó sử dụng thiết kế kiểu theo lớp nhiên liệu hợp hạch và phân hạch (uranium 235 và lithium-6 deuteride), có đương lượng nổ 400 kiloton, lớn hơn gấp 10 lần so với các vụ thử trước đó. Joe 1, Joe 4, và RDS-37 đều được thử nghiệm tại Semipalatinsk Test Site, Kazakhstan.

Tsar Bomba (RDS-220)

Bom Tsar Bomba (Царь-бомба) là quả bom có đương lượng nổ lớn nhất từng được thử nghiệm. Nó có đương lượng nổ lên tới 50 megaton. Đương lượng nổ này gấp 10 lần tổng đương lượng nổ trong Chiến tranh thế giới thứ 2. Tsar Bomba được thử nghiệm vào ngày 30/10/1961, tại Novaya Zemlya, và có thiết kế với đương lượng nổ tới 100 megaton, nhưng các nhà khoa học Liên Xô đã quyết định cắt giảm đương lượng nổ xuống còn một nửa. Quả bom mang ý nghĩa thử nghiệm khả năng của nền khoa học và kỹ thuật Liên Xô. Nhiệt từ vụ nổ có thể gây ra bỏng độ 3 ở khoảng cách 100 km.

Chagan

Chagan là vụ thử nghiệm cho chương trình sử dụng các vụ nổ hạt nhân nhằm mục đích phát triển kinh tế (còn được gọi là Project 7), tương đương với Operation Plowshare của Mỹ để sử dụng năng lượng hạt nhân cho mục đích hòa bình. Vụ nổ hạt nhân được thực hiện ở dưới bề mặt đất, diễn ra vào ngày 15/1/1965. Địa điểm thử nghiệm được chọn là vùng lòng sông cạn của sông Chagan thuộc phạm vi khu vực thử nghiệm Semipalatinsk. Kết quả của vụ thử nghiệm đã tạo ra hố đường kính 408 m và sâu 100 m. Ngay sau đó đã hình thành một hồ mới tên là hồ Chagan hoặc hồ Balapan.

Các thành phố bí mật

Trong thời kỳ chiến tranh Lạnh, Liên Xô đã thành lập ít nhất 9 thành phố đóng, hay còn gọi với tên thành phố hạt nhân (Atomgrad), là nơi tập trung các cơ sở hạt nhân của Liên Xô. Sau khi Liên Xô tan rã, tất cả các thành phố này đều được đổi tên (phần lớn chúng mang tên thành phố lân cận kèm chữ số). Tất cả các thành phố này vẫn trong trạng thái đóng cửa với người bên ngoài, mặc dù vẫn cho phép một số người nước ngoài thăm với giấy phép đặc biệt (Sarov, Snezhinsk, and Zheleznogorsk).