[ezup]

В изделие РДС-6С был вложен весь потенциал советской науки

Из опубликованных архивных документов известно, что в начальный период советского Атомного проекта разрабатывались два варианта водородной бомбы (ВБ): «труба» (РДС-6Т) и «слойка» (РДС-6С). Названия в определенной степени соответствовали их конструктивному устройству.

Группа Якова Зельдовича в Институте химической физики (ИХФ), а затем ученые Лаборатории № 3 и Лаборатории «В» проводили расчеты ВБ РДС-6Т в виде тонкостенного цилиндра диаметром 50 сантиметров и длиной не менее пяти метров, наполненного жидким дейтерием в количестве 140 килограммов. Согласно расчетам взрыв этой массы дейтерия эквивалентен одному-двум миллионам тонн тротила. Для возбуждения взрыва применяется атомная бомба в пушечном варианте. Между зарядом урана-235 и дейтерием находится дополнительный детонатор из смеси дейтерия с тритием, которая реагирует быстрее и при более низкой температуре по сравнению с чистым дейтерием. Вся система теплоизолирована, чтобы жидкий дейтерий не испарялся при перевозке. Даже из этого описания, представленного Яковом Зельдовичем в записке «Водородная дейтериевая бомба» в феврале 1950 года, видно, что реализация ВБ РДС-6Т с жидким водородом оказалась связана с большими техническими трудностями.

Преимущество «слойки»

Игорь Тамм, Яков Зельдович и Андрей Сахаров указали в своем отчете «Модель изделия РДС-6С» за 1953 год, что термоядерная реакция в дейтерии протекает с нужной для взрыва скоростью лишь при крайне высоких температурах и пока не доказана практическая возможность поддерживать их.

В связи с негативными результатами проведенных многолетних теоретических расчетов работы по ВБ РДС-6Т были прекращены по решению руководства МСМ СССР в 1954 году.

Решение создания ВБ в виде перемежающихся слоев делящегося вещества и термоядерных компонент (отсюда «слойка») предложил Андрей Сахаров, сотрудник теоретического отдела Физического института Академии наук (ФИАН), заведующим которого являлся Игорь Тамм. 2 декабря 1948 года на заседании научно-технического совета (НТС) Лаборатории № 2 состоялось обсуждение докладов Зельдовича и Тамма о результатах изучения использования реакции синтеза легких ядер для создания ВБ различных конструктивных схем.

В протоколе заседания НТС указывалось, что совет считает интересными результаты обеих групп, но особенно – систему в виде столба из слоев тяжелой воды и А-9 (условное обозначение природного урана), которая согласно предварительным расчетам может детонировать при диаметре столба около 400 миллиметров. Преимуществом этой системы является возможность использования тяжелой воды вместо дейтерия, что избавляет от необходимости иметь дело с водородом при низких температурах.

В решении НТС Лаборатории № 2 1948 года указывалось на необходимость концентрации работы группы Тамма на предложении Сахарова и проведении в ФИАНе в команде Ильи Франка экспериментов по изучению размножения нейтронов в системе тяжелая вода – уран, освободив коллектив ученых от других работ.

О результатах этого рассмотрения Игорь Курчатов и Юлий Харитон доложили начальнику Первого главного управления (ПГУ) при Совете министров (СМ) СССР Борису Ванникову, приложив проект постановления СМ СССР, подготовленный на основе решения НТС.

Обсуждение на научном семинаре Лаборатории № 2 докладов Зельдовича и Тамма послужило основанием для широкого развертывания теоретических и экспериментальных работ по созданию первой отечественной водородной бомбы.

Рай для теоретиков

ВБ РДС-6С в официальных документах называли изделием, лишь иногда используя истинное наименование. РДС-6С устроена следующим образом: в центре системы из перемежающихся слоев природного урана и легкого материала, состоящего из смеси дейтерида и тритида лития-6, размещается заряд из урана-235. Поверхность «слойки» состоит из взрывчатого вещества (ВВ) для инициирования взрыва ядерного (уран-235) заряда, который вызывает мощный поток энергии в виде нейтронов, -квантов и других частиц. Это приводит к ионизационному нагреву (сжатию) до звездных температур тонкого слоя термоядерного горючего и слоя урана. Последний при этом превращается в плазму с соответствующим повышением давления, которое сжимает прилегающий слой легкого вещества. Благодаря комбинированному воздействию от взрыва ядерного заряда и ионизированного слоя урана создаются условия для термоядерной реакции, в результате чего увеличивается интенсивность деления урана термоядерными нейтронами. Особенностью этого процесса является то, что он проходит в экстремальных условиях: с большой плотностью энерговыделения в малом объеме вещества при высокой температуре, все это развивается в течение микросекунд, что в конечном итоге приводит к взрывному эффекту. Расчетное исследование физики сложных процессов, происходящих в ВБ, – это проявление высшего интеллекта ученых, рай для теоретиков, как высказался однажды Андрей Сахаров.

Первая в мире водородная бомба РДС-6С.
Испытание заряда проведено 12 августа
1953 года на Семипалатинском полигоне.
Мощность заряда – до 400 кТ
Фото: Вадим Савицкий

Таким образом, в первом образце отечественной ВБ РДС-6С содержались, кроме ВВ, такие ядерные материалы: уран-235, природный уран, дейтерид и тритид лития-6. Это позволяло обеспечить осуществление следующих процессов: ядерный взрыв центрального заряда, нагрев вследствие этого сферических слоев с дейтеридом и тритидом лития-6, протекание термоядерной реакции с выделением энергии и образованием быстрых нейтронов, деление ядер урана-238 быстрыми нейтронами с выделением энергии, взаимодействие лития-6 с нейтронами с получением дополнительного количества трития и усилением тем самым первичной термоядерной реакции.

В водородной бомбе происходят практически одномоментно многочисленные ядерные реакции, гидродинамические явления и тепловые процессы высокой интенсивности. Совершенно очевидно, что из-за отсутствия методов их анализа и достоверной информации о константах взаимодействия частиц расчет взрыва ВБ представлял значительные теоретические трудности. Тем не менее советским ученым и инженерам удалось создать первую отечественную ВБ, которая является наиболее сложным техническим устройством в мире.

Принципы организации работ

Деятельность по созданию первой водородной бомбы в Советском Союзе обладала целым рядом особенностей. Прежде всего все участники этой работы, независимо от должностного положения, обладали высоким уровнем ответственности, понимая исключительное военно-политическое значение наличия сверхбомбы как одного из эффективных средств защиты страны от внешних угроз.

Разумеется, огромную роль в достижении успеха сыграли государственная централизация и координация деятельности всех предприятий и организаций, а также максимально возможное финансирование работ, включая щедрое материальное поощрение за полученные результаты. И все это при жестком контроле исполнения. Огромное значение имел и высокий потенциал довоенной советской науки, особенно ядерной физики, наличие большого числа высококвалифицированных ученых и инженеров.

Достижения ядерной физики постоянно использовались для решения актуальных задач обороны страны. Вообще без результатов фундаментальных исследований создание такого наукоемкого изделия, каким являются ВБ РДС-6С и последующие усовершенствованные образцы ВБ, было бы невозможным. Известно, что директор Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ) академик Абрам Иоффе в предвоенные годы получил выговор за исследования по ядерной физике как не дающие практического выхода. Но именно довоенные фундаментальные изыскания позволили Советскому Союзу получить передовое оружие.

В создании первой отечественной ВБ участвовали выдающиеся ученые страны различных специальностей, среди которых следует назвать в первую очередь таких известных физиков, как Игорь Курчатов, Юлий Харитон, Яков Зельдович, Кирилл Щелкин, Игорь Тамм, Андрей Сахаров, Виталий Гинзбург, Лев Ландау, Евгений Забабахин, Юрий Романов, Георгий Флеров, Илья Франк, Александр Шальников, и других.

Принципиальной особенностью работ по РДС-6 являлось участие в них большого числа советских математиков высшей квалификации, таких как Николай Боголюбов, Иван Виноградов, Леонид Канторович, Мстислав Келдыш, Андрей Колмогоров, Иван Петровский и многие, многие другие. Весь цвет советской науки был привлечен к созданию первой отечественной ВБ. Активное участие большого числа научных, проектно-конструкторских и производственных коллективов страны с опытными кадрами позволяло решать сложнейшие наукоемкие задачи. Появление ВБ было бы невозможно без получения в промышленных масштабах лития-6, дейтерия, трития и их соединений – основных компонентов термоядерного оружия, методов выделения трития из облученного лития и т. д.

Новые идеи, проекты установок, планов НИР и ОКР, отчетов директоров институтов о выполненных работах обсуждались на семинарах и научных советах Лаборатории № 2, НТС ПГУ и НТС при КБ-11 и др. Все правительственные решения оформлялись на основании рекомендаций НТС ПГУ и НТС при КБ-11 после апробации руководством ПГУ и Спецкомитета. Практика постоянного коллегиального обсуждения новых предложений на заседаниях НТС привела к ликвидации большого разрыва между идеями и их реализацией.

Советский Атомный проект отличался широкой программой разнообразных фундаментальных исследований с сооружением опытных ядерных реакторов и установок, ускорителей заряженных частиц и т. д., результаты которых сразу же использовались при выполнении конкретных заданий. При этом на фундаментальные исследования затрачивались громадные средства.

Персонально ответственны

Решение государственных задач по созданию ядерно-водородного оружия в значительной мере стало возможно благодаря срочным мерам советского правительства по организации эффективной структуры централизованного управления Атомным проектом. 20 августа 1945 года были созданы Спецкомитет (СК, во главе с Лаврентием Берией) при Государственном Комитете Обороны и Первое главное управление (ПГУ, руководитель – бывший нарком боеприпасов Борис Ванников) при СНК СССР. В результате удалось реализовать следующий цикл управления Атомным проектом: производственные предприятия, институты, конструкторские организации – Научно-технический совет (НТС) ПГУ – ПГУ – Спецкомитет – Совет министров СССР. Работы по созданию ВБ РДС-6С постоянно контролировались Спецкомитетом и ПГУ. После информационного письма Ванникова и Курчатова о принципиальной возможности создания сверхбомбы Спецкомитет и ПГУ неоднократно рассматривали состояние разработок ВБ и при необходимости готовили постановления и распоряжения Совета министров. За 1950–1953 годы вышло 26 постановлений и распоряжений СМ СССР по научным, производственным и организационным вопросам разработки ВБ РДС-6С. Такого большого числа правительственных решений по другим направлениям Атомного проекта не выпускалось. Большинство из них относится к работам КБ-11 как основной организации-исполнителя, где со временем сложился порядок работ, определенный постановлениями СМ СССР и приказами руководства КБ-11. 8 февраля 1949 года начальник КБ-11 Павел Зернов подписал приказ о работах в КБ-11 по РДС-6, в пункте 1 которого предусматривалась организация группы «под непосредственным руководством главного конструктора Ю. Б. Харитона для дальнейшей разработки вопросов по созданию РДС-6 в следующем составе: Ю. Б. Харитон (руководитель), К. И. Щелкин, Я. Б. Зельдович, Н. Л. Духов, В. И. Алферов, А. С. Козырев, Е. И. Забабахин, Г. Н. Флеров, Л. В. Альтшулер, В. А. Цукерман, В. А. Давиденко, Д. А. Франк-Каменецкий, А. И. Абрамов».

Через год правительство назначило научного руководителя и его заместителя, ответственных за конкретные направления работ. Статус научного руководителя, который был введен в советском Атомном проекте, был очень высок, о чем свидетельствовала, например, деятельность Игоря Курчатова. В пункте 2 постановления СМ СССР № 827-303сс/оп «О работах по созданию РДС-6» от 26 февраля 1950 года указано: «Утвердить научным руководителем работ по созданию РДС-6С и РДС-6Т члена-корреспондента АН СССР Ю. Б. Харитона, первым заместителем научного руководителя по созданию РДС-6С и РДС-6Т доктора физико-математических наук К. И. Щелкина, заместителем научного руководителя по изделиям РДС-6С члена-корреспондента АН СССР И. Е. Тамма, заместителем научного руководителя по расчетно-теоретической части РДС-6Т члена-корреспондента АН СССР Я. Б. Зельдовича, заместителями научного руководителя по исследованиям ядерных процессов кандидата физико-математических наук М. Г. Мещерякова и кандидата физико-математических наук Г. Н. Флерова».

Также постановлением утверждался персональный состав расчетчиков, в пункте 4 которого читаем следующее: «Организовать в КБ-11 для разработки теории изделия РДС-6С расчетно-теоретическую группу под руководством члена-корреспондента АН СССР И. Е. Тамма в составе: А. Д. Сахарова – кандидата физико-математических наук, С. З. Беленького – доктора физико-математических наук, Ю. А. Романова – научного сотрудника, Н. Н. Боголюбова – академика Украинской АН, И. Я. Померанчука – доктора физико-математических наук, В. Н. Климова – научного сотрудника, Д. В. Ширкова – научного сотрудника».

Согласно плану 1949–1950

Таким образом, в работах по РДС-6, кроме КБ-11, участвовали ведущие научные специалисты из институтов АН СССР. В итоге под научным руководством КБ-11 по расчетным и экспериментальным исследованиям в обоснование проекта ВБ РДС-6С находились следующие организации-исполнители: Физический институт (ФИАН), Институт физических проблем (ИФП), Институт химической физики (ИХФ), Лаборатория № 1, Лаборатория № 2, Лаборатория «В», Математический институт АН СССР с Ленинградским филиалом, Институт геофизики АН СССР. В работах по реакторной технике и технологическим аспектам производства термоядерных компонентов принимали участие НИИ-8, НИИ-9, ЛФТИ, ГСПИ-11, ГСПИ-12, ВИАМ, НИИграфит, а также производственные предприятия: комбинат № 817, завод № 12, завод № 418, завод № 752, Верхне-Салдинский металлургический завод, Новосибирский завод химконцентратов.

Административное и научное руководство советского Атомного проекта энергично взялось за организацию работ по созданию первой отечественной ВБ РДС-6. Первое представительное совещание по РДС-6 состоялось 9 июня 1949 года под руководством Ванникова и Курчатова в КБ-11 (Арзамас-16). Помимо ведущих ученых Атомного проекта пригласили Сахарова. Участники встречи разработали «План научно-исследовательских работ по РДС-6 на 1949–1950 гг.» (в рукописном виде, подготовленный, судя по почерку, Сахаровым), предусматривающий следующие направления исследований: ядерные реакции легких ядер в РДС-6; возможности инициирования РДС-6 с помощью атомной бомбы и обычных взрывчатых веществ; использование взрыва атомной бомбы для получения сведений, касающихся создания ВБ; газодинамика процесса. Наряду с теоретическими работами также определялись исполнители и сроки разработки промышленных технологий получения трития, лития-6, дейтерида лития, дейтерида урана, необходимых для создания РДС-6.

Модель водородной бомбы РДС-6С была успешно испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года.

Мощность первой советской АБ РДС-1, которая являлась копией американской АБ, составила 20 тысяч тонн тротилового эквивалента. Полный тротиловый эквивалент АБ РДС-2 оригинальной советской конструкции равнялся 38 300 тоннам. Мощность первой ВБ РДС-6С превышала тротиловый эквивалент АБ РДС-2 почти в 10 раз, что, несомненно, являлось крупным достижением советских разработчиков ядерного оружия. Впоследствии принципы конструирования ВБ РДС-6С были серьезно усовершенствованы, это позволило создать более мощное оружие.

Автор Геннадий Киселев

Первоисточник http://vpk-news.ru/articles/24659