научная статья по теме НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПЕРВОЙ СОВЕТСКОЙ ТЕРМОЯДЕРНОЙ БОМБЫ РДС-6С Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПЕРВОЙ СОВЕТСКОЙ ТЕРМОЯДЕРНОЙ БОМБЫ РДС-6С»

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 84, № 5, с. 387-395

НАУКА И ОБЩЕСТВО

Б01: 10.7868/80869587314050077

Ликвидация атомной монополии США в 1949 г. явилась важнейшим шагом в борьбе за мирную жизнь, за прекращение цепи мировых войн. Однако это был только первый шаг. В конце 1940-х годов обострилась угроза применения термоядерного оружия со стороны США. Без создания в нашей стране аналогичного вида оружия опасность атомной войны, возможно, была бы неотвратимой. В этом контексте и следует рассматривать выдающееся достижение советских учёных в области национальной обороны — создание термоядерного заряда РДС-6с. В октябре 2013 г. состоялось совместное заседание Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, Отделения физических наук и Координационного совета по техническим наукам РАН, посвя-щённое 60-летию взрыва в СССР первой термоядерной бомбы. Мы публикуем два доклада, прозвучавшие на этом заседании.

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПЕРВОЙ СОВЕТСКОЙ ТЕРМОЯДЕРНОЙ БОМБЫ РДС-6с

Р.И. Илькаев

Создание термоядерного оружия стало переломным моментом середины ХХ в. С военно-политической точки зрения, оно означало возможность неограниченного роста энерговыделения ядерных арсеналов; с научно-технической — это было исключительно эффективное, технологичное и экономичное решение проблемы увеличения энерговыделения и поражающих факторов ядерных боеприпасов; с политической точки зрения, была осознана невозможность широкомасштабных мировых войн. Первые образцы термоядерного оружия появились в СССР и США практически одновременно.

Что предшествовало этому выдающемуся научному и оборонному достижению? Испытание РДС-6с 12 августа 1953 г. завершило первый этап термоядерной программы нашей страны, который продолжался семь с половиной лет. Это был исключительно сложный период для многих выдающихся учёных — период деятельности, свя-

ИЛЬКАЕВ Радий Иванович — академик, заведующий кафедрой электронных измерительных систем Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ". ilkaev@vniief.ru

занной с удивительными творческими достижениями. В то время руководители страны принимали ответственные решения о создании производств совершенно новых материалов при отсутствии экспериментальных доказательств того, что проект, для которого они строились, будет успешным, а продукция востребована.

РДС-6с — уникальный научно-технический объект, взрывная термоядерная установка. Её устройство и работа определяются совокупностью сложных физических процессов, ряд которых не может быть воспроизведён каким-либо иным способом, кроме термоядерного взрыва.

Первые данные о термоядерной программе США. Создаваемые в условиях глубокой секретности конструкции водородных бомб в США и СССР основывались на действии одних и тех же физических законов, отталкивались от одинаковых тенденций развития оружия, поэтому естественно, что во многом далёкие друг от друга учёные двух великих держав в итоге приходили к близким результатам.

Большинство поступавших от разведки сообщений, касавшихся проблемы освобождения ядерной энергии лёгких элементов (проблемы сверхбомбы), имело краткий информационный характер. Однако в конце 1945 г. в распоряжение советской разведки поступил конкретный материал, в котором содержались элементы теории "классического Super". В качестве основной схемы рассматривалась комбинация из атомной бомбы пушечного типа на основе урана-235, промежуточной камеры со смесью дейтерия и трития (DT-смесью) и цилиндра с жидким дейтерием.

Игорь Евгеньевич Тамм

В материалы также входили выдержки из лекций Э. Ферми о физических процессах, протекающих в такой термоядерной системе, отмечалась возможность производства трития в ядерных реакторах в реакции захвата нейтронов на литии-6. Документ содержал данные, характеризующие величины сечений ЭТ-реакции (представленные в виде приближённой формулы), а также сведения о степени уменьшения температуры термоядерного зажигания при добавлении в дейтерий малых доз трития.

Первые работы в СССР по водородной бомбе.

В конце 1945 г. И.В. Курчатов обратился к Ю.Б. Харитону с поручением рассмотреть вместе с И.И. Гуревичем, Я.Б. Зельдовичем и И.Я. Поме-ранчуком вопрос о возможности получения энергии лёгких элементов в термоядерных реакциях и представить свои предложения по этому вопросу на заседании Технического совета Специального комитета. Спецкомитет был создан постановлением Государственного Комитета Обороны от 20 августа 1945 г. для руководства всеми работами по использованию атомной энергии. Функционировал до 26 июня 1953 г. — даты образования Министерства среднего машиностроения. Предложения И.И. Гуревича, Я.Б. Зельдовича, И.Я. Поме-ранчука и Ю.Б. Харитона изложены в отчёте "Использование ядерной энергии лёгких элементов", материалы которого заслушивались на заседании 17 декабря 1945 г. Это было первое предложение наших учёных по термоядерной проблеме. Докладчиком был Я.Б. Зельдович.

Первоначальные работы (1945-1948) в СССР по термоядерной проблеме относились к решению задачи осуществления детонации в жидком дейтерии и вопросам инициирования детонационного режима, то есть к задаче, аналогичной

американскому проекту "Super". В основу подхода к решению проблемы было положено представление о возможности возбуждения ядерной детонации в цилиндре с дейтерием при осуществлении неравновесного режима горения. По результатам доклада Я.Б. Зельдовича было принято решение, которое касалось только измерений сечений реакций на лёгких ядрах и не содержало поручений, относящихся к организации и проведению расчётно-теоретических исследований и работ по созданию сверхбомбы.

Теоретические исследования возможности использования ядерной энергии лёгких элементов начали проводиться с июня 1946 г. в Москве в Институте химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН под руководством Я.Б. Зельдовича. Первые итоги работы обсуждались на заседании Научно-технического совета Первого главного управления при Совете министров СССР (ПГУ) 3 ноября 1947 г.

Водородная бомба типа "Super" получила в СССР индекс РДС-6Т. В работах по проекту РДС-6Т участвовали многие замечательные учёные, а руководство физическими исследованиями осуществлял выдающийся физик-теоретик Я.Б.Зельдович.

Идея "слойки". Первые реальные достижения в области разработки термоядерного оружия в СССР связаны с работами специальной теоретической группы Физического института АН СССР (ФИАН), основная часть которой позднее была направлена в конструкторское бюро КБ-11 (в настоящее время — РФЯЦ-ВНИИЭФ) и составила ядро разработчиков термоядерных зарядов. Вместе с тем привлечение ФИАНа к работам по термоядерной проблеме произошло относительно поздно — в середине 1948 г., когда исследования по термоядерной детонации проводились уже в течение почти двух с половиной лет (КБ-11, Институт химической физики АН СССР — ИХФ, Институт физических проблем АН СССР — ИФП).

5 июня 1948 г. на заседании Спецкомитета при рассмотрении вопроса "О дополнительных заданиях по плану специальных работ на 1948 г." было принято решение о создании в ФИАНе специальной теоретической группы под руководством И.Е. Тамма. Следует отметить, что И.Е. Тамм, как один из ведущих специалистов СССР в области теоретической ядерной физики, участвовал в обсуждении некоторых аспектов термоядерной проблемы и ранее, по крайней мере, с начала 1947 г.

Спецкомитет обязал КБ-11 выполнить при участии ФИАНа теоретические исследования по следующим вопросам:

♦ зависимость скорости термоядерных реакций от концентраций дейтерия (D) и трития (T);

♦ инициирование дейтерия смесью D и T;

♦ влияние мощности первичного ядерного заряда на процесс инициирования;

♦ влияние физических свойств инертной оболочки первичных РДС на процесс инициирования;

♦ анализ особенностей взаимодействий квантов и частиц в процессе инициирования;

♦ определение предельного диаметра для детонации чистого Э и смеси Э и Т

Это решение открыло возможности для непосредственного участия специалистов ФИАНа в решении термоядерной проблемы.

Осенью 1948 г. А.Д. Сахаров (член специальной теоретической группы ФИАНа) сформулировал новый принцип осуществления импульсной термоядерной реакции, который стал важнейшим вкладом в разработку термоядерного оружия в нашей стране. Вот как он писал об этом впоследствии: «По истечении двух месяцев я сделал крутой поворот в работе. А именно: я предложил альтернативный проект термоядерного заряда, совершенно отличный... по происходящим при взрыве физическим процессам и даже по основному источнику энерговыделения. Я назвал это предложение "первой идеей"» [1, с. 9].

Физические принципы своего предложения он охарактеризовал следующим образом:

1) «В "слойке" осуществляется локальное температурное равновесие вещества и излучения. Вопрос о существовании такого детонационного режима не встаёт (он, несомненно, существует). Ширина зоны детонационной волны не очень велика.

2) В результате тепловых реакций в Э возникают быстрые нейтроны, способные вызывать деление ядер и-238, что значительно повышает калорийность.

3) Малая прозрачность урана по отношению к фотонам обеспечивает умеренную ширину зоны ударной волны, идущей впереди зоны горения.

4) .температура в соседних фазах выравнивается теплопроводностью излучения; .из равенства давлений в соседних фазах следует равенство числа частиц в единицах объёма и и Э; ионизованный уран "разбухает", сжимая Э своим электронным давлением» [2, с. 155].

Далее А.Д. Сахаров говорил: «Вскоре моё предложение существенно дополнил В.Л. Гинзбург, выдвинув "вторую идею"» [1, с. 9]. 3 марта 1949 г. в отчёте "Использование Li6D в слойке" В.Л. Гинзбург отметил: «Указывается на преимущества, связанные с использованием в "слойке" Li6D. При этом в результате реакции Li6 + п ^ ^ Не4 + Твозникает тритий, который в результате реакции Б + Т ^ Не4 + п даёт нейтроны, делящие уран» [2, с. 177].

Первоначально Сахаров предполагал, что инициирующую атомную бомбу следует разместить в центре сферической гетерогенной слойки большого радиуса. После посещения КБ-11 в июне

Андрей Дмитриевич Сахаров

1949 г., к

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком