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.

---

«Сов. секретно Особой важности

Товарищу Харитону Ю. Б.

Об использовании изделия для целей обжатия сверхизделия РДС-6с

В настоящей записке сообщаются предварительная схема устройства для АО сверхизделия и оценочные расчеты ее действия. Применение АО было предложено В.А. Давиденко.

Схема

Предлагаемая система состоит из металлического корпуса <…>, разделенного диафрагмой Д на два приблизительно равных объема. Общий вес конструкции около 26-30 тонн. <…> В одном объеме находится изделие А, в другом — изделие С. Изделия А и С окружены борной заливкой. <…>

Первый период — распространение энергии по изделию А — не рассматриваем; в этом периоде вначале энергия более чем наполовину представляет собой энергию излучения и распространяется по механизму лучистой теплопроводности, однако к концу периода уже вырабатывается ударная волна, скорость которой становится больше скорости диффузии излучения. <…>»

Принципиальное значение имели исследования энергетических процессов ядерного взрыва первичных источников (ядерных зарядов). Особенность схем некоторых из этих зарядов состояла в том, что реализующийся в них уровень энерговыделения был достаточен для того, чтобы основная часть энергии ядерного взрыва выходила из центральной области, содержащей делящиеся материалы, в виде рентгеновского излучения и распространялась по продуктам взрыва химических В.В. Эта особенность ядерного взрыва была изучена еще в 1947-1948 гг. в пионерских работах группы Л.Д. Ландау.

Лев Давидович Ландау

(1908-1968),

выдающийся физик XX века, академик, активный участник Атомного и Термоядерного проектов (1945-1955), основатель школы теоретической физики в СССР, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и трех Государственных премий, лауреат Нобелевской премии

Давид Альбертович Франк-Каменецкий

(1910-1970),

выдающийся физик-теоретик, активный участник разработки первых атомных и термоядерных зарядов, основатель научной школы, трижды лауреат Государственной премии, в КБ-11 работал с 1947 г. по 1956 г.

* * * 

Эта идея содержит принципиальное представление о двухстадийном ядерном заряде. С самого начала в отношении возможности ее реализации возник ряд вопросов, которые можно объединить в две группы.

Первая группа вопросов относилась к самому понятию «ядерной имплозии». Хорошо изученная к тому времени схема работы ядерного заряда предполагала обжатие ядерного (или ядерного и термоядерного, как в РДС-6с) материала сферическим взрывом химических ВВ, в котором сферическая симметрия имплозии определялась исходной сферически-симметричной детонацией взрывчатки. Было очевидно, что в гетерогенной структуре из первичного источника (источников) и обжимаемого вторичного модуля аналогичные первоначальные возможности для реализации сферически-симметричной «ядерной имплозии» отсутствуют. Этот вопрос был тесно связан с другим вопросом: что является носителем энергии взрыва первичного источника и как осуществляется этот перенос энергии ко вторичному модулю?

Вторая группа вопросов была связана и с тем, что должен представлять собой вторичный модуль, на который воздействует ядерная имплозия.

Первоначально предполагалось, что перенос энергии ядерного взрыва первичного источника в двухстадийном заряде должен осуществляться потоком продуктов взрыва и создаваемой ими ударной волной, распространяющейся в гетерогенной структуре заряда. В январе 1954 г. этот подход был проанализирован Я.Б. Зельдовичем и А.Д. Сахаровым. При этом за основу физической схемы вторичного модуля было решено взять аналог внутренней части заряда РДС-6с, то есть «слоеную» систему сферической конфигурации. Таким образом, было сформулировано конкретное представление о двухстадийном заряде на принципе гидродинамической имплозии.

Следует отметить, что это была исключительно сложная система, с точки зрения реальных вычислительных возможностей того времени. Основная проблема состояла в том, каким образом в подобном заряде можно было бы обеспечить близкое к сферически-симметричному режиму сжатие вторичного модуля, поскольку скорости распространения ударных волн вокруг модуля и внутри него отличались не слишком сильно.

Через несколько месяцев работ по этому проекту их результаты трансформировались в принцип, в рамках которого перенос энергии первичного модуля осуществлялся рентгеновским излучением, а для формирования направленности переноса энергии первичный и вторичный модули заключались в единую оболочку (как и в случае гидродинамической имплозии в январском проекте 1954 г.), обладавшую хорошим качеством для отражения рентгеновского излучения, а внутри заряда были обеспечены меры, облегчавшие перенос рентгеновского излучения в нужном направлении.

В ходе этой работы Ю.А. Трутнев предложил способ концентрации энергии рентгеновского излучения в материальном давлении, позволивший более эффективно осуществлять радиационную имплозию. А.Д. Сахаров так описывает возникновение идеи радиационной имплозии в КБ-11 /8/: «По-видимому, к “третьей идее” одновременно пришли несколько сотрудников наших теоретических отделов. Одним из них был я. Мне кажется, что я уже на ранней стадии понимал основные физические и математические аспекты “третьей идеи”. В силу этого, а также благодаря моему ранее приобретенному авторитету, моя роль в принятии и осуществлении “третьей идеи”, возможно, была одной из решающих. Но также, несомненно, очень велика была роль Зельдовича, Трутнева и некоторых других, и, быть может, они понимали и предугадывали перспективы и трудности “третьей идеи” не меньше, чем я».

Важным научно-техническим достижением было создание первичного атомного заряда для первого двухстадийного термоядерного заряда РДС-37. При его разработке, помимо обеспечения необходимого уровня энерговыделения, было важно создать оптимальные условия для выхода рентгеновского излучения в объем, занимаемый термоядерным модулем. Другая важная задача была связана с существенным уменьшением вероятности предетонации, то есть возникновения нейтронного инициирования цепной реакции раньше необходимого времени. Этими работами руководил Я.Б. Зельдович.

Существенную роль в развитии принципа радиационной имплозии сыграл Д.А. Франк-Каменецкий, который в конце 1954 г. совместно с А.Д. Сахаровым выпустил отчет, в котором анализировались многие научные аспекты нового принципа и возможности его применения для создания различных типов термоядерных зарядов.

Корпус термоядерной бомбы в Музее ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ. В таком корпусе испытывались многие заряды, в том числе РДС-6с и РДС-37

6. НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗРАБОТКИ РДС-37

ПРОБЛЕМЫ С РАЗРАБОТКОЙ МОЩНОЙ «СЛОЙКИ» РДС-6СД

16 июля 1954 г. состоялось техническое совещание с участием министра МСМ В.А. Малышева, на котором был заслушан доклад руководства КБ-11 о состоянии разработки мощной водородной бомбы РДС-6СД — полномасштабного слоеного термоядерного заряда. На совещании от КБ-11 присутствовали Александров А.С., Харитон Ю.Б., Лаврентьев М.А., Забабахин Е. И., Давиденко В.А., Негин Е. А., Цукерман В. А., Гречишников В. Ф., Попов Н. А., Зысин Ю.А., Бабаев Ю.Н. и др. В ходе совещания в связи с возникшими трудностями достижения необходимого уровня энерговыделения РДС-6СД В.А. Малышев подчеркнул необходимость поиска новых принципов в разработке атомного и водородного оружия, превосходящего принципы РДС-6с.

На совещании было принято решение: «В настоящее время из-за недостатка расчетных данных не представляется возможным окончательный выбор варианта конструкции бомбы РДС-6 мощностью в 2 млн. тонн в габаритах РДС-6с. По имеющимся приближенным расчетам, наиболее эффективен чистополый вариант бомбы СД-1. 

КБ-11 вести разработку варианта СД-1 бомбы с сохранением прежних сроков изготовления боевой бомбы РДС-6СД для полигона №2 (ноябрь-декабрь 1954 г.) мощностью в 1 млн. тонн» /7, с. 195/.

В рамках этой темы было рассмотрено и обсуждено 8 вариантов РДС-6СД, но ни один из них не удовлетворял требованиям ТЗ /7, с.201/. 

Препроводительная записка М.В. Келдыша к заданию № 1 на расчет прогрева стенки (кожуха) изделия на принципе АО 28 апреля 1954 г.

Товарищу Павлову Н.И. для Харитона /О. Б.

При сем направляю Вам задание № 1 (Прогрев стенки).

Приложение: Упомянутое на 1-м развернутом листе, № с/ч 4594.4

М.В. Келдыш

Николай Александрович Дмитриев