Ядерная программа Франции (военная часть атомного проекта Франции) — фундаментальные исследования, разработка технологий и практическая их реализация во Франции, направленные на создание оружия массового поражения с использованием ядерной энергии. Мероприятия были стимулированы деятельностью в этом направлении научных учреждений и военной промышленности других стран, сформировавших к середине 1950-х годов так называемый «ядерный клуб» — США, СССР и Великобритании.
Создание французских сил ядерного сдерживания было основано на национальной , которая началась 13 февраля 1960 года и завершилась 27 января 1996 года.
В 2012 году Франции насчитывали четыре атомных подводных лодки, оснащенных стратегическими баллистическими ракетами класса «море-поверхность». Франции используют усовершенствованные ракеты средней дальности класса «воздух-земля» с ядерными боеголовками на истребителях «Мираж 2000», расположенных на . Эти ракеты также могут нести на борту многоцелевые истребители Дассо «Рафаль», базирующиеся на 113-й авиабазе Сен-Дизье-Робинсон, и на самолётах авианосца «Шарль де Голль».
Научные исследования (1895—1945)
Истоки (1895—1903)
Научные исследования атомной энергии ведут начало с открытия рентгеновских лучей немецким физиком Вильгельмом Рентгеном, которое произошло 8 ноября 1895 года в Вюрцбурге. Рентген обнаружил странное бледное свечение, исходящее от экрана, случайно помещенного на стол, расположенный на некотором расстоянии от трубки Крукса. Учёный быстро понял, что это новое излучение происходит от столкновений электронов с атомами в положительном электроде (катоде), когда электрический ток проходит через электронно-лучевую трубку. Во Франции Анри Беккерель, исследуя работу Рентгена, завернул флюоресцирующий материал — уранилсульфат калия в непрозрачный материал вместе с фотопластинками, с тем, чтобы приготовиться к эксперименту, требующему яркого солнечного света. Однако ещё до осуществления эксперимента Беккерель обнаружил, что фотопластинки были полностью засвечены. Учёный предположил, что обнаружил разновидность фосфоресценции, но не обычной, а «невидимой и долгосрочной». Он назвал это излучение «урановыми лучами». Исследования Беккереля стали фундаментом для работ Пьера и Марии Кюри.
Пьер и Мария Кюри пытались найти объяснение феномена, открытого Рентгеном, и «урановых лучей» Беккереля. Они обрабатывали сотни килограммов урановой руды путем дробления и растворения её в кислоте. В 1898 году Мария Кюри обнаружила, что торий обладает теми же радиоактивными свойствами, что и уран. Затем супруги выделили сначала один новый химический элемент, который получил название «полоний» в честь Польши — родины Марии, а затем второй, ещё более радиоактивный — радий. За эти открытия супруги Кюри вместе с Беккерелем были удостоены Нобелевской премии по физике в 1903 году.
В 1903 году английский физик Эрнест Резерфорд дал объяснение появлению новых химических элементов и их связи между собой. Он выдвинул гипотезу о возможности превращения одних химических элементов в другие. Таким образом, в результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества.
Внутренняя структура атома (1903—1932) В 1910 году Резерфорд впервые представил внутреннюю структуру атома: положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные частицы. Датскому физику Нильсу Бору в 1913 году, используя квантовую теорию Макса Планка, удалось объяснить, что электроны не падают на ядро из-за притяжения, а остаются на заданном уровне.
Ирен и Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что при бомбардировке атомов бериллия альфа-частицами, если между бериллием и детектором помещать пластинку водородсодержащего вещества, наблюдаемый уровень радиации увеличивается почти вдвое. Супруги Жолио-Кюри объяснили возникновение этого эффекта тем, что проникающая радиация выбивает отдельные атомы водорода, придавая им огромную скорость. Англичанин Джеймс Чедвик в 1932 году дал окончательное объяснение этому феномену, открыв существование в атоме нейтронов — незаряженных частиц, наряду с протонами.
Открытие ядерной энергии (1932—1939)
Работы Ирен и Фредерика Жолио-Кюри были пионерскими в ядерной физике. В конце 1933 года, бомбардируя алюминиевую фольгу источником полония, супруги продемонстрировали образование радиоактивного фосфора-30, изотопа природного фосфора-30. Из этого они сделали вывод, что можно производить путем облучения элементы, имеющие те же свойства, что и природные элементы, но при этом являющиеся радиоактивными. Это даёт широкие возможности для применения радиоактивных элементов, в частности, в медицине. За это открытие в 1935 году супруги получили Нобелевскую премию по химии.
Цепная реакция В 1934 году итальянский физик Энрико Ферми обнаружил, что замедленные нейтроны (например, в парафине) имеют гораздо большую эффективность при бомбардировке атомов, чем обычные нейтроны. Это дало возможность использовать в ядерных установках «замедляющие» материалы, такие, как тяжёлая вода.
В европейских физических лабораториях шли эксперименты по бомбардировке атомных ядер. В Швеции в 1938 году такие эксперименты проводят физики-эмигранты из нацистской Германии, Лиза Мейтнер и Отто Фриш, стремясь объяснить выделение ядерной энергии с помощью явления ядерного деления.
В феврале 1939 года Н.Бор отметил тот факт, что из двух изотопов, содержащихся в природном уране: уран-238 и уран-235, только уран-235 является «делящимся». Этот изотоп встречается намного реже, чем уран-238, его распространённость составляет 0,72 %.
В апреле 1939 года четверо французских исследователей — Фредерик Жолио-Кюри, Ганс фон Хальбан, Лев Коварский и Франсис Перрен — установили возможность цепной ядерной реакцииH. von Halban, F. Joliot and L. Kowarski, Nature 143 (1939) 470 and 680. и производства атомной энергии. Незадолго до своих американских конкурентов они опубликовали в журнале Nature фундаментальную статью о своих исследованиях, где показали, что расщепление ядра урана сопровождается испусканием 3,5 нейтронов (по точным данным — 2,4), которые, в свою очередь, могут расщеплять другие ядра. порождая, таким образом, цепную реакцию.
Три французских патента
В начале мая 1939 года «четвёрка» Ф. Жолио-Кюри подала заявку на три патента: первые два касались производства энергии из урана, а третий, секретный, — усовершенствования зарядов взрывчатых веществ. Ф.Жолио-Кюри, убеждённый в перспективах использования атомной энергии в мирных и военных целях в начале осени 1939 года встретился с министром вооружения Франции Раулем Дотри. Министр полностью поддержал Жолио-Кюри в отношении производства взрывчатых веществ и в вопросах будущего развития атомной энергетики.
В июле 1939 года эксперименты по выделению энергии с помощью цепной реакции начались в лаборатории Коллеж де Франс и были продолжены в Лаборатории атомного синтеза в Иври-сюр-Сен под Парижем. Эта лаборатория была создана правительством Народного фронта под эгидой Национального центра научных исследований (CNRS), который приобрёл лаборатории у компании General Electro-Ceramic Company. Чтобы внедрить на производстве запатентованные технологии, Ф. Жолио-Кюри создал сеть промышленных предприятий, в частности, в рамках соглашения между CNRS и Горнопромышленным союзом Верхней Катанги (), который владел урановыми рудниками в Бельгийском Конго.
Осенью 1939 года группа Ф. Жолио-Кюри поняла, что у Франции недостаточно средств для обогащения природного урана его делящимся изотопом (ураном-235), и обратилась к использованию тяжёлой воды как замедлителя нейтронов. В феврале 1940 года по запросу Коллеж де Франс министр вооружения Рауль Дотри отправил Жака Алье с секретной миссией в Норвегию, чтобы получить запас тяжёлой воды у компании Norsk Hydro (часть акций компании принадлежала французским акционерам), которая поставляла тяжёлую воду нацистской Германии.
Приостановка исследований во Франции (1940—1945)
Вторжение Германии во Францию в мае 1940 года привело к остановке исследований. В начале июня лаборатория Жолио-Кюри в спешке перебралась из Парижа в Клермон-Ферран, но война уже была проиграна. 18 июня 1940 года, когда лидер «Сражающейся Франции» генерал де Голль выступил со своим знаменитым лондонским радиообращением, Ханс Хальбан и Лев Коварский бежали через Бордо в Великобританию, вывезя с собой запас тяжёлой воды. Запасы урана были укрыты в Марокко и Франции. Фредерик Жолио-Кюри остался во Франции, поскольку его жена Ирен была больна, во время оккупации вернулся на свой пост в Коллеж де Франс, но отказался сотрудничать с нацистами, а в 1943 году вступил в движение Сопротивления.
Сотрудники группы Жолио-Кюри, бежавшие в Великобританию, передали союзникам свои наработки, но не были допущены к участию в американской ядерной программе как по экономическим (три патента, защищавшие приоритет французских разработчиков), так и по политическим причинам (недоверие к де Голлю и Жолио-Кюри). Французские учёные были изолированы сначала в Кавендишской лаборатории в Кембридже, а затем, с конца 1942 года — в Монреальской лаборатории, где работали в англо-канадской исследовательской группе. Их работы военного периода впоследствии имели решающее значение для возобновления французских ядерных исследований.
После вступления США во вторую мировую войну в декабре 1941 года в Нью-Йорке было открыто представительство «Сражающейся Франции», где работал известный общественный деятель Луи Рапкин, помогавший учёным и деятелям культуры эвакуироваться из оккупированной Франции в США. Благодаря этому ряд французских учёных-эмигрантов, среди которых были Пьер Оже, Жюль Герон и Бертран Гольдшмидт, смог участвовать в англо-канадском проекте, возглавляемом Хальбаном, но не в американских проектах, поскольку отказались принять американское гражданство.
Освобождённая Франция отброшена в исследованиях 19 августа 1943 года США и Великобритания заключили секретное , объединив свои ядерные программы (Tube Alloys и «Манхэттенский проект»). Премьер-министр Великобритании У. Черчилль отметил по этому поводу: «При любых обстоятельствах наша политика должна заключаться в том, чтобы держать вопрос, насколько мы можем его контролировать, в руках американцев и британцев и позволять французам и русским делать лишь то, что они могут». В рамках этого соглашения Великобритания 23 марта 1944 года подписала соглашение с в Лондоне, согласно которому добыча урана в Бельгийском Конго переходила под британский контроль, что сделало недействительным договор Бельгии с CNRS 1939 года.
11 июля 1944 года в Оттаве, во французском консульстве, Герон, Оже и Гольдшмидт проинформировали генерала де Голля об американской ядерной программе и возможности создания ядерного оружия. Эта информация подтвердила то, что де Голль уже знал по этой проблеме. Сразу после освобождения Парижа в августе 1944 года группа французских учёных, в том числе Оже, вернулась из Монреаля во Францию вопреки давлению американцев. Британские власти отказались от этого, поскольку в этом случае им пришлось бы договариваться с де Голлем, который мог потребовать поделиться атомными секретами или сблизиться с СССР. Затем англичане предприняли попытки манипулировать Жолио-Кюри, к которому прислушивался де Голль, преувеличивая трудности, связанные с изготовлением бомбы, заверяя учёного, что они будут сотрудничать. В апреле 1945 года заняла ряд городов Германии, в которых размещались объекты немецкой ядерной программы, но их опередили участники американской миссии «Алсос», которые вывезли в США оборудование, в частности атомный реактор из Хайгерлоха и учёных — участников ядерной программы третьего рейха.