Игорь Андрюшин - Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37

• Название: Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37
• Автор: Игорь Андрюшин
• Издательство: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»
• Жанр: Военная техника, оружее
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-9515-0153-0

Книга посвящена знаменательному событию в истории обеспечения безопасности Отечества — созданию водородной бомбы РДС-37, прототипа термоядерных зарядов, явившихся фундаментом для гарантий ядерного сдерживания и условий мирной жизни нашего народа. Исключительная особенность этого достижения определяется тем, что его основу составили совершенно новые для того времени физические принципы, а разработка РДС-37 в своих наиболее существенных элементах была обеспечена интеллектуальными усилиями коллектива замечательных ученых нашего института (КБ-11, сейчас РФЯЦ-ВНИИЭФ). Новизна идей, смелость и научная обоснованность подходов в их реализации, достижение результата огромной практической и научной значимости, творческий труд высококвалифицированных специалистов — все это неразрывные элементы создания РДС-37, ставшего грандиозным успехом всей страны.

---

Перейдем теперь ко второй мыслимой конструкции (рис. 2).

В этой схеме капсюль 3 обжимается сравнительно мало (только ударной волной, вышедшей из оболочки). Кроме того, начало горения вещества капсюля будет, видимо, практически совпадать с моментом выхода излучения, появившегося при сгорании центрального заряда, в слой 4. Наличие этого излучения может значительно затруднить или сделать невозможным воспламенение бедной Т-смеси в слое 4».

В отчете делается вывод, «что в результате реакции смеси TD, окруженной тяжелым веществом, ударная волна, распространяясь по тяжелому веществу, нагревает и сжимает смесь TD (эта предварительная часть процесса не рассмотрена). В нагретой смеси начинается реакция и происходит быстрое нарастание температуры, достигающей 100-200 кэВ. При этом больше половины Т сгорает за время меньше 2-10—9 с.

Таким образом, показана возможность создания весьма мощного импульса n с энергией 14 МэВ, который может быть применен для воспламенения смеси TD, находящейся вне тяжелого вещества».

* * * 

Следует отметить, что этот проект был закрыт по предложению ученых КБ-11 еще задолго до испытания РДС-37.

При разработке РДС-6т получили принципиальные экспериментальные данные о сечениях термоядерных реакций и взаимодействия ядер термоядерного горючего с нейтронами. В Приложении 4 в приведены фрагменты плана ядерно-физических исследований, которые КБ-11 считало необходимым выполнить для решения данной проблемы. Эти исследования определяли фундаментальные параметры термоядерных процессов и явились одной из основ при дальнейшей разработке термоядерных зарядов, включая РДС-37.

РАЗРАБОТКА СЛОЕНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО ЗАРЯДА РДС-6С

Другое направление работ по созданию термоядерного заряда было связано с исследованиями, которые проводила группа сотрудников под руководством И.Е. Тамма, и прежде всего с исследованиями А.Д. Сахарова. Первоначально сотрудники этой группы в соответствии с предусмотренным планом работ по водородной бомбе знакомились в Институте химической физики с расчетами группы Я.Б. Зельдовича и проверяли эти расчеты.

Через несколько месяцев после начала работ группы И.Е. Тамма по специальной тематике А.Д. Сахаров приступил к рассмотрению возможности создания водородной бомбы на пути возбуждения атомным взрывом ядерной детонации в гетерогенной плоской системе с чередующимися слоями термоядерного горючего и ура-на-238. Основой такого подхода послужила идея о том, что при температурах в десятки миллионов градусов, реализующихся при ядерном взрыве, слои термоядерного горючего, размещенные между слоями урана, в результате выравнивания давлений в термоядерном горючем и уране в процессе ионизации вещества приобретают высокую плотность, в результате чего существенно увеличивается скорость термоядерных реакций /7, с. 178/.

Записка с предложением о прекращении работ по изделию РДС-6т

10 декабря 1954 г.

Товарищу Малышеву В. А В начале текущего года под Вашим председательством состоялось совещание по проблеме Т (детонация цилиндрического заряда из жидкого дейтерия). На совещании было принято решение освободить КБ-11 от работы по указанной проблеме с переходом на работу по проблеме АО (атомного обжатия), как более перспективной. В то же время было решено, что группы Д.И. Блохинцева, И.М. Гельфанда и А.С. Кронрода могут продолжить работу по проблеме Т, поскольку они являлись энтузиастами указанной проблемы. Все полученные с тех пор данные подтверждают, что проблема Т не является практически актуальной по причинам, подробно изложенным в протоколе указанного совещания 1. Напротив, проведенные предварительные работы по проблеме АО подтвердили ее реальную перспективность. В связи с изложенным просим Вашего распоряжения о полном прекращении работ по проблеме Т с переключением групп И.М. Гельфанда и А.С. Кронрода на выполнение наших заданий, связанных с проблемой А.О. Группе И.М. Гельфанда мы считаем целесообразным поручить расчеты по устойчивости сферического обжатия, группе А.С. Кронрода — расчеты уравнения состояния и теплопроводности в условиях А.О.

А.С. Александров, Ю.Б. Харитон, Я.Б. Зельдович, Д.А. Франк-Каменецкий * * *

Андрей Дмитриевич Сахаров

(1921-1989),

выдающийся физик-теоретик, академик, создатель первых образцов термоядерных зарядов, трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий, лауреат Нобелевской премии Мира, работал во ВНИИЭФ в 1950-1968 гг. А.Д. Сахаров на первом этапе работы над слоистыми системами также рассматривал цилиндрическую систему, а в качестве термоядерного горючего предусматривалось использование тяжелой воды.

Однако уже в ноябре 1948 г. сотрудник группы И.Е. Тамма В.Л. Гинзбург выпустил отчет, в котором предложил использовать в слоистой системе новое термоядерное горючее — дейтерид лития-6, который при захвате нейтронов образует тритий /6, с. 178/.

Идея «слойки» и идея применения дейтерида лития-6 — «первая» и «вторая» идеи, по терминологии «Воспоминаний» А.Д. Сахарова /8/ — стали теми ключевыми идеями, которые в дальнейшем легли в основу разработки первой советской водородной бомбы РДС-6с. Однако несмотря на ясность исходных физических идей «слойки», сформулированных в 1948 г., путь создания на их основе реальной конструкции не был простым.

В июне 1949 г. в КБ-11 состоялась серия совещаний, на которых рассматривалось состояние работ по атомным бомбам РДС-1, РДС-2, РДС-3, РДС-4, РДС-5 и состояние работ по водородной бомбе РДС-6.

На совещании был представлен написанный А.Д. Сахаровым план теоретических и экспериментальных исследований на 1949-1950 гг., связанных с разработкой РДС-6с. Теоретическая часть плана имела два больших раздела: 1) изучение механизма распространения стационарной детонационной волны в слоистых системах; 2) теоретические исследования возможности высокотемпературной детонации дейтерия. Среди многих подразделов пункт 1 плана содержал подраздел «Исследование вопроса о возможности повышения реактивности систем типа РДС-6 посредством обжатия обычным взрывчатым веществом». Это было существенное продвижение, в то время как первоначальная идея «слойки» предполагала возможность осуществления ядерной детонации в необжимаемой системе из слоев урана и термоядерного горючего нормальной плотности. Идея «слойки» объединилась с идеей имплозии.

Спустя месяц после заявления президента США о начале широкомасштабных работ по разработке супербомбы (водородной бомбы) выходит Постановление Совета министров СССР № 827-808 «О работах по созданию РДС», которое обязывало Первое главное управление, Лабораторию № 2, АН СССР и КБ-11 провести расчетно-теоретические, экспериментальные и конструкторские работы по созданию изделия РДС-6с («слойка») и РДС-6т («труба»). В первую очередь, должно было быть создано изделие РДС-6с с тротиловым эквивалентом 1 млн. т и весом 5 т/6, с. 288/.

Этим Постановлением Совета министров СССР от 26 февраля 1950 г. работы над водородной бомбой были сосредоточены в КБ-11, для его выполнения группа И.Е. Тамма направлялась в 1950 г. на постоянную работу в Арзамас-16. Научным руководителем работ по созданию изделия РДС-6с и РДС-6т был назначен Ю. Б.Харитон, его заместителями— И.Е.Тамм и Я.Б. Зельдович.

Тогда же было принято Постановление СМ СССР № 828-304 «Об организации производства трития».

Следует подчеркнуть, что, хотя в идейном плане «Alarm Clock» и РДС-6с весьма близки, между ними есть и существенное различие. Это различие связано прежде всего с уровнем энерговыделения. Тот факт, что «Alarm Clock» рассматривался как заряд мегатонного класса (конкурент «Super»), определил его большие размеры, что в свою очередь создавало трудности в конструировании и проблемы в отношении возможностей его практического применения. В итоге этот проект оказался нежизнеспособным и не был реализован.

РДС-6с создавался применительно к условиям размещения в реальной авиабомбе, и при его создании требовалось прежде всего достижение существенного выигрыша в энерговыделении по сравнению с чисто ядерными зарядами (энерговыделение которых в то время не превышало 40 кт). Это был более прагматичный подход, который позволил создать РДС-6с в качестве модели заряда мегатонного класса и при этом существенно превзойти показатели ядерных зарядов.

Когда же стали решать задачу увеличения энерговыделения в заряде типа РДС-6с до мегатонного уровня, возникли трудности, и практически эта задача решена не была/1/.

Разработанный в 1950-1953 гг. в КБ-11 термоядерный заряд РДС-6с, явившийся первым термоядерным зарядом СССР, представлял собой сферическую систему из слоев урана и термоядерного горючего, окруженных химическим взрывчатым веществом. Для увеличения энерговыделения заряда в его конструкции был использован тритий. Пользуясь известной терминологией, можно сказать, что термоядерный заряд РДС-6с был выполнен по одностадийной схеме.