И.А. Андрюшин, Р.И. Илькаев, А.К. Чернышев

РЕШАЮЩИЙ ШАГ К МИРУ.

Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37

К 55-летию создания РДС-37

К 65-летию РФЯЦ-ВНИИЭФ

ВВЕДЕНИЕ

Ликвидация атомной монополии США в 1949 г. в результате героического подвига нашего народа по созданию первой атомной бомбы РДС-1 стала важнейшим шагом в борьбе за мирную жизнь нашего народа, прекращение цепи мировых войн. Однако это был хотя и важнейший, но только первый шаг. В конце 50-х годов возникла проблема ответа на угрозу создания в США термоядерного оружия, первые образцы которого превосходили мощностью атомные бомбы в тысячу раз. Стало очевидным, что без создания в нашей стране аналогичного вида оружия угроза атомной войны будет исключительно острой, и, возможно, неотвратимой. В этом контексте и следует рассматривать новое выдающееся достижение КБ-11 и всей атомной отрасли в области национальной обороны — создание термоядерного заряда РДС-37 на новом физическом принципе радиационной имплозии.

Этот принцип сформировался в процессе интенсивных работ по другим направлениям конструирования водородного оружия, которым до этого отдавался приоритет. Фундаментальное значение для создания РДС-37 имел опыт разработки РДС-6с — «слоеной» атомной бомбы с термоядерным усилением, испытанной в 1953 г.

Разработка РДС-37 заняла всего полтора года. Ее организаторы — выдающиеся ученые нашей страны — сумели обеспечить необыкновенную творческую обстановку, в которой вы-

росло новое поколение ученых, пришедших в КБ-11 в середине 50-х-60-х годов и внесших решающий вклад в практическое достижение ядерного паритета. В подготовке и проведении испытания РДС-37 на Семипалатинском полигоне, обеспечении его безопасности принимали участие руководители Министерства среднего машиностроения, Министерства обороны, крупнейшие ученые, тысячи специалистов и военнослужащих. Роль КБ-11 в разработке и создании РДС-37 была определяющей.

Создание термоядерной бомбы РДС-37, основанной на практической реализации новых глубоких научных идей, — результат концентрации усилий на всех технологических уровнях, в первую очередь, интеллектуальном.

Это был прорыв в новую область знаний. 22 ноября 1955 г. был испытан образец оружия, физическая схема которого явилась основой термоядерного арсенала нашей страны, обеспечившего в дальнейшем ядерное сдерживание и национальную безопасность. Создание термоядерного оружия стало переломным моментом в военном противостоянии XX века и сделало третью мировую войну невозможной.

1. КРИТИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ — УГРОЗА ТЕРМОЯДЕРНОЙ МОНОПОЛИИ США

Создание и испытание 28 августа 1949 г. в СССР первой атомной бомбы РДС-1 бесспорно говорило всему миру о значительном научно-техническом потенциале и больших материальных ресурсах нашей страны. Президент США Г. Трумэн долго не мог поверить, что «эти азиаты могли сделать такое сложное оружие, как атомная бомба», и только 23 сентября 1949 г. он официально сообщил, что СССР испытал атомную бомбу.

31 января 1950 г. Г. Трумэн объявил о своем решении начать полномасштабную программу разработки супербомбы (водородной бомбы). В 1952 г. США испытали прототип мощной водородной бомбы (опыт «Mike») с энерговыделением в 10,4 Мт, а в 1954 г. успешно реализовали программу испытаний новых термоядерных зарядов, которые стали основой стратегических ядерных сил США в середине 50-х годов. В это же время было организовано их серийное производство в огромных масштабах. Так, например, за 18 месяцев 1955-1957 гг. было произведено 1200 термоядерных боеголовок (авиабомб) МК-15 с энерговыделением по 1,7 Мт. Скорость серийного производства мегатонных бомб составляла около 55 боеголовок в месяц, или по 2 боеголовки в сутки.

В 50-х годах стратегическая авиация США имела 1850 бомбардировщиков Б-52 и В-47, предназначавшихся для доставки ядерных и термоядерных боеприпасов. Они базировались на 65 авиабазах, в том числе на 25 аэродромах других стран.

25 января 1950 г. началась Корейская война с участием США, сил ООН и КНР, которая продолжалась до конца июля 1953 г. Для войны в Корее США привлекли 35% авиации регулярных ВВС, использовалась также стратегическая авиация. Тем не менее добиться существенного преимущества им не удалось. Потери коалиции США составили 3 тыс. самолетов. В США обсуждались возможности использования ядерного оружия в ходе этой войны, а ее результаты непосредственно повлияли на наращивание ядерных средств США различных типов.

Заряд «Mike» с каналами вывода излучения для измерений. Сама бомба расположена вертикально слева, за ней на заднем плане — криогенное оборудование для поддержания в жидком состоянии дейтерия и трития, вокруг — баллоны с жидким гелием

Наземный взрыв «Mike», подъем облака взрыва на высоту 36 км

Кратер от взрыва «Bravo» на атолле Бикини

Термоядерный заряд для испытаний «Bravo» мощностью 15 Мт, массой ~ 12 т

В 1952 г. США ввели тактическое ядерное оружие в Европу, коренным образом повлияв на характер возможных наземных операций на континенте.

Одной из важных характеристик интенсивности работ по совершенствованию ядерного оружия может служить динамика проводимых ядерных испытаний.

В таблице приведены «кумулятивные» значения количеств ядерных испытаний, то есть суммарное число испытаний за указанный и все предыдущие годы; δ — отношение числа ядерных испытаний СССР к числу ядерных испытаний США. В 1958 г. начался мораторий на ядерные испытания, который продолжался до 1961 г.

Следует отметить, что после периода начального роста количество ядерных испытаний СССР, вплоть до их возобновления в 1961 г., было в 2,5-3 раза меньше количества ядерных испытаний США на каждый текущий момент времени. Это означало серьезное научно-техническое отставание.

Важнейшей характеристикой ядерного противостояния являются объемы ядерных арсеналов.

δ — отношение числа ЯБП СССР к числу ЯБП США.

Эти данные показывают огромный отрыв в объемах ядерного арсенала США от СССР, который составлял -10 раз. Еще более важным было то, что с 1956 г., благодаря созданным в 1954 г. и позднее мощным термоядерным зарядам, ядерный арсенал США приобрел качество «тотального уничтожения». Общий мегатоннаж ЯБП США к 1956 г. достиг ~ 9 тысяч мегатонн[1]. Ничего подобного у СССР в то время не было. Это обстоятельство подчеркивает поистине историческое значение событий, создания и успешного испытания 22 ноября 1955 г. РДС-37, которые позволили в последующие годы придать ядерному арсеналу нашей страны «термоядерное качество».

Серия «Castle», испытание «Bravo» (F. H. Shelton)

Гриб взрыва «Cherokee» серии «Redwing» на атолле Бикини поднялся выше облаков. Эта фотография была сделана из самолета на высоте 10000 футов примерно в 50 милях к юго-западу от эпицентра

МК-17 (мощность 15 Мт) принят на вооружение в 1954 г. Масса бомбы 19 т, длина 7,5 м, диаметр 1,6 м, толщина стали корпуса авиабомбы 9 см

В США ТЗ на разработку термоядерных зарядов ТХ-17 и ТХ-24 с LiD природного состава и низкого обогащения было выдано 24.02.53 г.

Пять испытаний в 1954 г. мощных термоядерных двухстадийных зарядов на основе «твердого» термоядерного горючего с дейтеридом лития различной степени обогащения заложили основу термоядерной программы США. Результаты разработок и испытаний были немедленно переданы в серийное производство и реализованы для постановки на вооружение стратегической авиации США. Очевидно, что полной уверенности в успехе полигонных испытаний с зарядами на основе дейтерида лития не было, и в 1953 г. в США организуется серийное производство термоядерного заряда ТХ-16 с жидким дейтерием, который также предназначался для доставки стратегической авиацией. С января по апрель 1954 г. было произведено 5 таких термоядерных боеприпасов. Поскольку результаты испытаний 1954 г. оказались успешными, необходимость в водородной бомбе с жидким дейтерием отпала.

* Даты испытаний приведены по Гринвичскому времени.

Из таблицы наглядно видна скорость постановки на вооружение термоядерных зарядов и их замены уже через несколько месяцев, после испытаний, более успешными конструкциями.

Разработки, основанные непосредственно на результатах четырех испытаний 1954 г. серии «Castle», были переданы на вооружение в составе 4 типов ЯБП. Общее количество переданных на вооружение термоядерных боеприпасов этих типов составило ~ 1500 единиц с общим энерговыделением — 6000 мегатонн. Результаты испытаний 1954 г. создали для США гигантский потенциал первого термоядерного удара.

Согласно «Основному плану войны Стратегического авиационного командования» 1954 г. ставилась цель «уничтожить нацию», то есть Советский Союз. США предусматривали нанесение упреждающего удара по 1700 объектам и 409 аэродромам силами 750 бомбардировщиков с использованием 750 атомных бомб. По оценке председателя КНШ генерала Лемэя, продолжаться третья мировая война должна была не более 30 суток, оставив от России лишь «дымящие радиоактивные руины».

СССР в 1954 г. выделяет ПВО в самостоятельный род войск, а вокруг Москвы начинает разворачивать кольцо ракет класса «земля-воздух» С-25 «Беркут» («SA-1 Guild» по классификации НАТО), способных нести атомное оружие.

Стратегический бомбардировщик B-52

Межконтинентальный бомбардировщик В-36 (справа) — носитель термоядерной бомбы МК-17, самый большой боевой самолет за всю историю авиации — в сравнении с В-29 (слева), сбросившим бомбы на Хиросиму и Нагасаки

2. ПРОБЛЕМЫ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

В середине 50-х годов ядерные возможности СССР и США были несоизмеримыми. Дело не только в количестве и мегатоннаже ядерных боеприпасов, но также и в возможностях средств доставки. В США уже в 1948 г. поступил на вооружение стратегический бомбардировщик В-36, а в 1955 г. — стратегический бомбардировщик В-52, которые были оснащены ядерным и термоядерным оружием. Кроме того, по периметру границ СССР размещались многочисленные военные базы США, которые могли использоваться (и использовались) для базирования различных видов самолетов с меньшим радиусом действия, также оснащенных ядерным оружием. Вся эта система ядерных вооружений США угрожала объектам, расположенным непосредственно на территории СССР, а Советский Союз в это время не имел надежных средств доставки ядерного оружия на территорию США, и мог осуществлять «сдерживающую угрозу» только в отношении американских войск за рубежом и их союзников (в основном, в Европе). Понятно, что в таких условиях исключительно важными были задачи не только совершенствования ядерных и термоядерных боеприпасов, но и создания средств их доставки с межконтинентальной дальностью. На решение этих задач были направлены три программы по созданию:

стратегического бомбардировщика;

межконтинентальной баллистической ракеты (МБР);

атомной подводной лодки с баллистическими ракетами (БРПЛ).

Межконтинентальный бомбардировщик В-36. Боевая нагрузка 38 т (2 бомбы МК-17 по 19 т); дальность 7000 км. Годы производства — 1948-1954, к 1954 г. на вооружении США стояло 342 В-36

Стратегический бомбардировщик В-52. Боевая нагрузка 22,6 т, носитель МК-5, 6, 15, 17, 36, 39; дальность 16000 км. На вооружении США с 1955 г., с 1952 г. по 1962 г. построено 744 В-52

СТРАТЕГИЧЕСКАЯ АВИАЦИЯ

Постановлением советского Правительства от 24 марта 1951 г. предписывалось создать КБ под руководством В.М. Мясищева для разработки реактивного стратегического бомбардировщика, способного доставить ядерное оружие на территорию США. Дальность самолета должна была составлять 11000-12000 км при бомбовой нагрузке в 5 т. Самолет М-4 был построен в рекордные сроки и 20 января 1953 г. вышел на летные испытания. Однако его дальность составила только 8500 км, что было недостаточно для решения поставленной задачи. Самолет был модернизирован, и его новый вариант, ЗМ, с дальностью около 12000 км, совершил свой первый полет 27 марта 1956 г. Самолет М-4 был принят на вооружение в 1956 г., а самолет 3М — в 1958 г.

Реактивный стратегический бомбардировщик ЗМ. Боевая нагрузка 5 т, дальность 12000 км. На вооружении СССР с 1958 г.

11 июля 1951 г. постановление Правительства предписывало начать в КБ под руководством А.Н. Туполева работы по созданию стратегического бомбардировщика. 12 ноября 1952 г. самолет Ту-95 совершил свой первый полет. Его дальность составила около 13000 км. В августе 1957 г. он был принят на вооружение.

Решение задач создания самолетов 3М и Ту-95 положило начало развитию средств стратегической авиации СССР, и исторически эти стратегические бомбардировщики явились первым видом вооружений, способным поразить цели на территории США.

Следует отметить, что количество стратегических бомбардировщиков СССР в 50-х годах было невелико.

Самолет-носитель свободнопадающих атомных бомб Ту-16А — первое советское массовое авиационное средство доставки ядерного оружия. Производился с 1954 г. Всего до 1958 г. было построено 453 машины этой модификации

Турбовинтовой стратегический бомбардировщик Ту-95. Бомбовая нагрузка 5-15 т в зависимости от дальности полета

В 1956 г. их насчитывалось около 20. Даже в 1960 г. их было около 140 (из них Ту-95 — около 60%). Потенциал стратегической авиации СССР был намного меньше потенциала стратегической авиации США, места базирования — существенно дальше от территории потенциального противника, а Соединенные Штаты обладали к тому времени развитой системой противовоздушной обороны. Эти обстоятельства и обусловили в дальнейшем второстепенную роль стратегической авиации в стратегических ядерных силах нашей страны.

МЕЖКОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ РАКЕТЫ

Начало работ по созданию МБР Р-7 относится к 1953 г. и было подтверждено Постановлением Правительства от 20 мая 1954 г. Ракета Р-7 представляла собой двухступенчатую ракету на жидком топливе (керосин и жидкий кислород) массой 280 т с забрасываемым весом 5,4 т и дальностью 8000 км. Ракета размещалась на наземном пусковом комплексе. Ее разработчиком было ОКБ-1, а главным конструктором— С.П. Королев. Летные испытания Р-7 проводились в с 1957 г. по 1959 г., и 20 января 1960 г. эта первая советская МБР была принята на вооружение.

Дальность МБР Р-7 была недостаточной, поэтому уже в 1958 г. принимается решение о создании ее улучшенного варианта — МБР Р-7А — с более легким боевым оснащением (забрасываемый вес 3 т) и дальностью до 12000 км. Этот вариант МБР поставлен на вооружение 12 сентября 1960 г. Тем самым принципиальная задача создания необходимых средств доставки ядерного оружия в виде МБР была решена. Предстоял долгий путь развития этого вида оружия.

Модификации первой советской МБР

Приведем для сравнения некоторые данные по началу развития МБР США.

Характеристики ракеты Р-7 …… Оперативно-боевой индекс ракеты (Р-7 / Р-7А

Максимальная дальность, км …… 276 / 276

Стартовая масса, т …… ~120 / ~150

Масса полезной нагрузки, кг …… 5400 / 3700

Тип головной части …… моноблочная, ядерная / моноблочная, ядерная

Мощность, Мт …… 3 / 3

Точность стрельбы, км 10 / 10

Запуск ракеты «Atlas» и ее модификации (внизу). МБР «Atlas-D»: стартовый вес 119 т, максимальная дальность стрельбы 16000 км, боеголовка W-49 мощностью 1,45 Мт, топливо — керосин, окислитель — жидкий кислород

Инициатором программы создания баллистических ракет в США еще во время Второй мировой войны был Теодор фон Карман. На рубеже 1950-х гг. в США уже существовали различные программы по созданию ракет «земля-земля», «земля-воздух», «воздух-земля» и «воздух-воздух» с ядерным оснащением. При этом, однако, выявился целый ряд трудностей, связанных с большими массогабаритными параметрами ядерных боеприпасов США в то время. В октябре 1953 г. Специальный комитет по развитию стратегических ракет под руководством выдающегося математика Джона фон Неймана рассмотрел различные ракетные программы и установил, что стратегические баллистические ракеты могут быть быстро созданы и развернуты, если для этого будут выделены необходимые ресурсы.

1 июля 1954 г. принимается решение о разработке первой МБР США «Atlas», а производство этих ракет начато в июне 1957 г. Первые ракеты «Atlas» были развернуты в США в сентябре 1959 г.

Ракета «Atlas» имела длину 26 м, диаметр 4,9 м и криогенное топливо. Большие размеры ракеты определялись тем, что по первоначальному замыслу она должна была доставлять очень тяжелые термоядерные боеголовки (на основе зарядов типа «Mike») на межконтинентальные расстояния. В связи с прогрессом в создании термоядерного оружия в 1954 г. (испытания «Castle») схема ракеты «Atlas» пересматривалась, и ракета стала существенно меньше. Первое успешное испытание «Atlas» прошло в декабре 1957 г., а в 1958 г. была достигнута необходимая дальность МБР в 10200 км. В дальнейшем было развернуто три вида ракет «Atlas», отличавшихся типами пусковых установок.

«Atlas-D» размещалась на незащищенной платформе на поверхности земли в горизонтальном положении и переводилась в вертикальную позицию для заправки топливом и пусков. Вариант «Atlas-E» размещался горизонтально в подземном бункере, в котором пусковую установку защищала тяжелая укрепленная крышка. Перед заправкой топливом и пуском крышка открывалась, и МБР переводилась в вертикальное положение. Вариант «Atlas-F» размещался вертикально в шахтной пусковой установке. Перед пуском крышка открывалась, и МБР поднималась на поверхность. МБР «Atlas-E» была развернута в период 1959-1961 гг., а МБР «Atlas-F» — в 1960-1962 гг. «Atlas-E» и «Atlas-F» оснащались боеголовками W-38 с энерговыделением 3,75 Мт. Ракеты «Atlas» находились на вооружении до 1965 г., всего было развернуто 129 пусковых установок этих ракет.

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ РАКЕТЫ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Первые советские БРПЛ с зарядом разработки КБ-11 размещались на дизельных подводных лодках. Комплекс Д-1 с ракетами Р-11ФМ был развернут первоначально на дизельных подводных лодках (ПЛ) проектов В-611 и АВ-611. На каждой ПЛ этого типа размещалось по две БРПЛ. Для запуска ракет подводная лодка должна была всплывать в надводное положение. Работа над созданием этой ПЛ была определена Постановлением Правительства от 26 января 1956 г. Разработку ПЛ проводило ЦКБ-16 под руководством главного конструктора Н.Н. Исанина. Подводные лодки этого типа находились на вооружении в составе ВМФ с 1956 г. по 1968 г.

Комплекс Д-2 с ракетами Р-13 был развернут первоначально на дизельных подводных лодках проекта 629 — первых специальных ракетных ПЛ СССР. Проект 629 создавался ЦКБ-16 по Постановлению Правительства СССР от 26 января 1954 г. На каждой ПЛ размещалось по три БРПЛ. Пуск ракет производился в надводном положении. В конце 1958 г. были проведены испытания подводных лодок проекта 629, и в 1960 г. они поступили в состав ВМФ. В связи с недостаточной дальностью ракет Р-13, в марте 1958 г. было принято решение о переоборудовании ПЛ под комплекс Д-4 — проект 629А. Подводные лодки проекта 629 находились в эксплуатации с 1959 г. до конца 70-х годов, а подводные лодки проекта 629А — с 1967 г. по 1990 г.

Ракетный комплекс Д-2 с БРПЛ Р-13

Ракетная дизельная подлодка проекта 629

Большая дизель-электрическая подводная лодка проекта 611

АПЛ проекта 658

Решение о строительстве первых атомных подводных лодок с баллистическими ракетами принято 26 августа 1956 г. Первая АПЛ (К-19) проекта 658 была заложена 17 октября 1958 г. и построена 12 ноября 1960 г. Разрабатывалась эта АПЛ в ЦКБ-18 под руководством главного конструктора С.Н. Ковалева. Боевым оснащением первых АПЛ стали БР Р-13 (комплекс Д-2) разработки СКБ-385 под руководством главного конструктора В.П. Макеева. Начало разработки определялось Постановлением Правительства от 25 августа 1955 г., ее задача — существенное увеличение дальности БРПЛ, по сравнению с Р-11ФМ, в целях поражения объектов в глубине территории противника. Р-13 представляла собой одноступенчатую ракету с моноблочной отделяющейся боевой частью, жидким топливом, массой 13,7 т, забрасываемым весом 1,6 т и дальностью 600 км. 13 октября 1961 г. комплекс Д-2 был принят на вооружение, тем самым решилась третья задача создания стратегических средств доставки ядерного оружия СССР.

Приведем для сравнения данные о начальной стадии создания в США атомных подводных лодок с баллистическими ракетами.

Двухступенчатая БРПЛ «Поларис-А 1»с отделяющейся в полете моноблочной головной частью, оснащенной термоядерным устройством W-47 мощностью 600 кт; масса 15,9 т, диаметр 137 см, длина 984 см, дальность полета 2220 км, максимальная скорость полета 12000 км/ч

Первая атомная ударная подводная лодка США SS-571 «Nautilus

Исследования по возможности создания атомных подводных лодок были начаты в США в 1946 г. под руководством Хаймана Риковера. В 1947 г. создается специальная лаборатория KAPL для проектирования, испытаний и строительства морских ядерных реакторов. Первая атомная ударная подводная лодка «Nautilus» поступила на вооружение в январе 1955 г. Решение о создании системы БР, базирующихся на атомных подводных лодках (АПЛ), было принято в августе 1955 г., а в ноябре 1960 г. первая АПЛ «George Washington» с БРПЛ «Polaris» вышла на боевое дежурство. Следует отметить, что первоначально предполагалось использовать для оснащения АПЛ баллистическую ракету среднего радиуса действия «Jupiter», однако ее массогабаритные параметры (масса 73,6 т) и использование в ней жидкого топлива вызывали большие трудности. Это привело к выработке в марте 1956 г. требований ВМФ на разработку легкой (13,6т) твердотопливной ракеты, оснащенной легкими термоядерными боеголовками. Эти требования и легли в основу проекта «Polaris».

Атомная ракетная подводная лодка SSBN-598 «George Washington».

Дата спуска на воду — июнь 1959 г.

Экипаж — 112 человек.

Водоизмещение надводное 6019 т, подводное — 6888 т.

Размеры — 116,3 x 10 x 8,8 м.

Вооружение: 16 ракет «Поларис», шесть 533-мм торпедных аппаратов.

Силовая установка — ядерный реактор с водяным охлаждением и паровые турбины мощностью 15000 л. с.

Дальность плавания надводным ходом не ограничена.

Скорость при надводном ходе — 20 узлов, при подводном ходе — 30,5 узла.

Пуски ракет можно было провести с глубины не более 25 м при скорости не более пяти узлов, и только последовательно

Погрузка контейнера с ракетой в подлодку типа «George Washington»

Таким образом, хотя США существенно опережали СССР по срокам в развитии стратегической авиации, сроки постановки на вооружение МБР и БРПЛ у двух стран были близки. При этом технические характеристики АПЛ с баллистическими ракетами США были существенно выше.

3. ПЕРВЫЕ ЭТАПЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПРОГРАММЫ США

ДЕЙТЕРИЕВАЯ СВЕРХБОМБА «SUPER»

Начало термоядерных исследований в США относят к лету 1942 г., когда в Беркли при обсуждении планов Лос-Аламосской лаборатории Э. Теллер представил первые сообщения, ставшие основой проекта дейтериевой сверхбомбы «Классический супер» /1/.

Идеи создания этой водородной бомбы основывались на предположениях:

в цилиндре с жидким дейтерием возможен режим устойчивой термоядерной детонации в отсутствии термодинамического равновесия излучения с веществом;

инициирование термоядерной детонации может быть осуществлено нейтронами, производимыми ядерным взрывом первичного атомного заряда (с использованием в цилиндре промежуточного отсека с жидкой смесью дейтерия и трития).

Материалы анализа разведданных о принципе радиационной имплозии (40%-ная чистота — вероятно, это опечатка) и схематический чертеж двухступенчатой водородной бомбы Фукса— фон Неймана (рассекречены СВР в 1992 г, и опубликованы в ВИЕТ).

Работы по этому проекту продолжались по существу до 1950 г., когда в США стала очевидной невозможность реализации этой схемы водородной бомбы.

В процессе работ по «классическому суперу» было сделано новое изобретение, оказавшееся изобретением исключительного значения. Клаус Фукс при участии Джона фон Неймана предложил использовать в «классическом супере» новую систему инициирования. Эта система включала в себя дополнительный вторичный узел из жидкой DT-смеси, которая нагревалась, сжималась и, в результате, зажигалась энергией излучения первичной атомной бомбы /1, 2/.

Для этой цели рассматривалось применение первичной атомной бомбы пушечного типа, усиленной по схеме Д. фон Неймана. Было предложено вынести DT-смесь из урана-235 в прогреваемый излучением отражатель из окиси бериллия. Фукс рассчитывал, что в таких условиях DT-смесь будет подвергаться нагреву и ионизационной имплозии, так что будут обеспечены условия ее термоядерного зажигания. Для удержания излучения в объеме отражателя Фукс предложил окружить систему непрозрачным для излучения кожухом. Поскольку ионизационное сжатие DT-смеси в рассматриваемой системе должно происходить в результате переноса излучения из активной зоны атомного заряда в расположенную вне ее зону размещения термоядерного горючего и вызываться этим излучением, то оно является радиационной имплозией. Конфигурация Фукса—фон Неймана — первая физическая схема, использующая принцип радиационной имплозии, которая стала прообразом будущей конфигурации Теллера—Улама.

Документы по схеме Фукса—фон Неймана были переданы К. Фуксом в СССР в 1948 г. Материалы содержали общие конструктивные данные, схематический чертеж, данные о мощности, расчеты физических процессов с таблицами и графиками (всего 17 листов).

«СЛОЙКА» ЭДВАРДА ТЕЛЛЕРА «ALARM CLOCK»

В связи с трудностями в обосновании проекта «Super» в сентябре 1946 г. Э. Теллер предложил альтернативу, которую он назвал «Alarm Clock», — слоеную термоядерную бомбу, обжимаемую взрывчаткой. Хотя «Alarm Clock» был термоядерным устройством, в нем только небольшая часть энерговыделения получалась в термоядерных реакциях. Подобно проекту «Booster», термоядерные реакции в «Alarm Clock», в основном, усиливали процесс деления /1/.

Джон фон Нейман

(1903-1957),

выдающийся ученый XX столетия, американский математик венгерского происхождения, один из создателей архитектуры ЭВМ и теории игр, соавтор метода Монте-Карло, участник разработки первых ядерных и термоядерных зарядов США

Станислав (Стен) Улам

(1909-1984),

американский математик польского происхождения, соавтор метода Монте-Карло, участник разработки первых термоядерных зарядов США

В устройстве «Alarm Clock» использовали ядро, состоящее из последовательных слоев делящихся материалов и термоядерного топлива. «Alarm Clock» pacсматривалось как система, которая может дать большое энерговыделение при использовании относительно дешевых материалов. Это был новый подход, который предполагал, что термоядерная бомба может быть создана в пределах существовавших возможностей лаборатории в Лос-Аламосе, хотя путь практической реализации этой идеи не был вполне ясен.

Этому устройству мог потребоваться в 2-3 раза более мощный инициирующий взрыв, чем давало устройство «Fat Man», то есть 40-60 кт. Теоретические работы по «Alarm Clock» продолжались от момента появления идеи в 1946 г. до конца 1947 г.; в течение этого времени его схема неоднократно изменялась.

Первый полный отчет по «Alarm Clock» был выпущен в ноябре 1946 г. Эдвардом Теллером и Робертом Рихтмайером. Он содержал обоснование возможности принципа «Alarm Clock», а также оценки эффективности и особенностей работы. Специальное исследование рассматривало процессы, которые происходят при детонации ядерного устройства. Перед тем, как могла быть создана термоядерная бомба, необходимо было продвинуться в развитии ядерных «триггеров» и лучше понять процесс ядерного взрыва.

В декабре 1946 г. был предложен эксперимент для проверки особенностей процесса термоядерного горения в условиях «Alarm Clock» в сочетании с ядерным взрывом умеренной мощности.

Клаус Фукс

(1911-1988),

английский и немецкий физик, ведущий специалист атомного и термоядерного проектов Великобритании и США, крупный специалист в области ядерных реакторов

В апреле 1947 г. лаборатория в Лос-Аламосе предложила целую серию экспериментов для исследования термоядерных процессов. При этом отмечалось, что необходимо привлечь внимание к возможности проверки некоторых принципов, так как они могут быть важными для термоядерных систем, таких, как «Alarm Clock». Отмечалось, что возможности чисто теоретического исследования этих принципов недостаточны и дают неопределенную картину из-за большой сложности явлений, поэтому реальная проверка принципов в условиях, соответствующих взрыву бомбы, в высшей степени желательна. При испытании высокая температура, создаваемая ядерным взрывом, вызывает термоядерные реакции. В такой системе энергия, производимая термоядерными реакциями, может быть невелика, но 14-МэВ-ные нейтроны, производимые в DT-реакции, легко детектировать, и наработка трития в устройстве может быть определена, если в системе первоначально использовался только дейтерий.

Успех такого эксперимента зависел прежде всего от достижения в дейтерии высоких температур, в контексте чего важное значение имеет перенос излучения. Рассматривалась серия из трех экспериментов: «А», «В» и «С». В испытании «В» в термоядерном топливе использовался только дейтерий; в испытании «С» использовался как дейтерий, так и тритий. В обоих испытаниях термоядерное топливо должно было хорошо обжиматься. Испытание «С» планировалось существенно менее чувствительным, чем испытание «В», и сравнение выходов 14-МэВ-ных нейтронов в них дало бы информацию о достигнутых температурах. Испытание «А» (без термоядерных процессов) было необходимо для контроля. Расчеты проводились для ядра из 8-фазы плутония, что позволило увеличить временную постоянную а (скорость размножения нейтронов).

Отметим следующее, так как «Alarm Clock» рассматривалась в качестве термоядерного оружия, то в ней требовалось получение большого энерговыделения — мегатонного класса, что создавало значительные трудности с обеспечением необходимой имплозии и уровнем энерговыделения инициирующего ядерного заряда.

В сентябре 1947 г. Теллер предложил использовать в качестве термоядерного горючего «Alarm Clock» дейтерид лития-6, что должно было повысить эффективность термоядерного горения. Использование дейтерида лития сильно упрощало проблему, связанную с производством трития, которое ограничивало в то время возможности развития термоядерного оружия. Однако оно требовало использования обогащенного по изотопу Li-6 материала и не решало проблем зажигания. Теллер отмечал существенную зависимость будущих успехов в создании термоядерного оружия от развития компьютеров и достижения лучшего понимания распространения ударных волн в массе термоядерного горючего.

С сентября 1947 г. работы по «Alarm Clock» стали существенно сокращаться, хотя проводились и в дальнейшем. Компьютерные расчеты первоначальной конфигурации «Alarm Clock» были завершены в 1953-1954 гг. и показали, что устройство с энерговыделением в этом виде было бы неработоспособно. Наиболее успешные расчеты того времени указывали на то, что для получения энерговыделения в 10 Мт количество ВВ в устройстве должно было составлять от 40 т до 100 т.

Следует отметить, что в США многие ученые выступали против разработки термоядерного оружия, то есть против работ по проблеме «Супер».

Энрико Ферми (1901-1954),

выдающийся ученый XX столетия, американский физик итальянского происхождения, участник разработки первых ядерных и термоядерных зарядов США, разработчик первого ядерного реактора в мире (1942), лауреат Нобелевской премии (1938)

Эдвард Теллер (1908-2003),

американский физик венгерского происхождения, участник разработки ядерных и термоядерных зарядов США

30 октября 1949 г. под председательством Р. Оппенгеймера собралась Комиссия по атомной энергии, которая в своем заключительном отчете высказалась против разработки «Супер» /3/. Документ подписали известные ученые и политики: Оппенгеймер, Ферми, Раби, Конант.

«Мы считаем, что супербомбу делать нельзя ни в коем случае. Человечеству, пока не изменится нынешняя ситуация в мире, жить будет гораздо лучше без демонстрации осуществимости такого рода оружия…

В решении не продолжать разработку супербомбы мы видим уникальную возможность, позволяющую ввести ряд ограничений на тотальность войны и тем самым уменьшить опасения и увеличить надежды человечества» /3/.

КОНФИГУРАЦИЯ ТЕЛЛЕРА-УЛАМА

Следующий принципиальный этап в термоядерной программе США относится к марту 1951 г. 9 марта С. Улам и Э. Теллер выпустили совместный отчет «О гетерокаталитической детонации 1: гидродинамические линзы и радиационные зеркала», LAMS-1225, в котором они изложили новую концепцию конструирования термоядерного оружия. Рожденная единением идей С. Улама и Э. Теллера (явившихся развитием их же собственных ранних идей и идей Э. Ферми, Э. Конопинского, Д. фон Неймана и К. Фукса) новая схема сверхбомбы получила название «конфигурация Теллера—Улама».

Спустя несколько недель, Теллер предложил еще одно усовершенствование водородной бомбы — «использовать в термоядерном топливе в качестве инициатора атомную бомбу» /3/.

Как отмечал в своих мемуарах Эдвард Теллер, обоснование и выбор конкретной конструкции «Mike» были сделаны, в основном, в течение нескольких месяцев летом и осенью 1951 г. молодым специалистом из Лос-Аламоса Диком Гарвином (Dick Garwin) на основе анализа численных расчетов, выполненных на ЭВМ группой математиков из Лос-Аламоса.

Одновременно с этим велась подготовка к испытанию, в котором по существу проверялась конфигурация Фукса—фон Неймана. 9 мая 1951 г. было успешно проведено испытание «George» /4/. Мощность взрыва составила 225 кг Т.Э. «Самый большой из проведенных к этому времени делительных взрывов обеспечил зажигание маленького термоядерного пламени — первого из когда-либо вспыхнувших на Земле». Испытание подтвердило теоретические представления о возможности горения DT-смеси, часть которой находилась вне делящегося материала первичной атомной бомбы. Явившись одним из основных истоков открытия конфигурации Теллера—Улама, опыт «George» свою главную роль сыграл еще до осуществления (в Приложении 1 настоящей книги приведена более подробная информация об этом уникальном эксперименте).

О росте внимания к созданию термоядерных зарядов говорит то, что в июне 1951 г. в Принстоне состоялась конференция по проблемам сверхбомбы, которая признала необходимость производства дейтерида лития-6.

В сентябре 1951 г. в Лос-Аламосе было принято решение о разработке термоядерного устройства на новом принципе (радиационная имплозия, конфигурация Теллера—Улама) для полномасштабного испытания «Mike», намеченного на 1 ноября 1952 г. В качестве термоядерного горючего был выбран жидкий дейтерий. Устройство «Mike» состояло из массивного стального цилиндра, в котором находился первичный заряд на принципе имплозии и огромный стальной «термос», содержащий несколько сотен литров жидкого дейтерия внутри массивной оболочки из природного урана, который представлял собой термоядерный модуль/4/.

Перед испытанием энерговыделение «Mike» оценивалось на уровне 1-10 Мт с вероятным значением в 5 Мт, но не исключалась возможность энерговыделения в 50-90 Мт. Основная неопределенность в прогнозе энерговыделения была связана с неясностью в эффективности термоядерного горения и в эффективности деления урановой оболочки (уран-238) термоядерными нейтронами. Эффективность термоядерного горения была связана с новой и сложной физикой, которая в то время не могла быть точно рассчитана. Эффективность деления урановой оболочки в большой степени зависела от сжатия термоядерного модуля, которое определялось со значительной погрешностью. Некоторые особенности устройства «Mike» приведены в Приложении 2.

Успешное испытание «Mike» привело к следующему решающему шагу — отработке в 1954 г. мощных термоядерных зарядов в серии «Castle», о которых говорилось выше. Следует отметить, что несмотря на гигантские ресурсы энергии, по сравнению с химическими ВВ, сам по себе принцип радиационной имплозии (конфигурация Теллера—Улама) не гарантировал успеха.

Значения прогнозов энерговыделения мощных термоядерных зарядов в серии «Castle», сделанных специалистами США до проведения натурных экспериментов, приведены в таблице на с. 30. Подчеркнем, что вычислительные возможности, которыми обладали ядерные лаборатории США, существенно превосходили вычислительные возможности нашей страны в период разработки РДС-37.

* Все испытания были проведены Лос-Аламосской лабораторией, кроме «Кооп», первого неудачного испытания Ливерморской лаборатории.

Двухступенчатый заряд США мощностью 10,4 Мт, испытанный 1 ноября 1952 г. /5/

4. ПЕРВЫЕ ЭТАПЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПРОГРАММЫ СССР

Взрыв РДС-6с

Работы по созданию термоядерного оружия в СССР были начаты в 1945 г., когда стало известно о проведении в США работ по сверхбомбе (проект «Super»). Первые сведения о работах в США по сверхбомбе поступили в СССР по разведывательным каналам и средствам массовой информации во второй половине 1945 г.

Важнейшая информация была предоставлена СССР сотрудником теоретического отдела Лос-Аламосской национальной лаборатории США, членом британской миссии в Лос-Аламосе Клаусом Фуксом.

Поступившая в 1945 г. информация о работах в США по сверхбомбе не могла не волновать политических и научных руководителей советского атомного проекта. И.В. Курчатов обратился к видным ученым-физикам СССР, среди которых были специалисты по теории детонации (И.И. Гуревич, Я.Б. Зельдович, И.Я. Померанчук и Ю.Б. Харитон), сообщив им постановку задачи и некоторые исходные данные, с предложением в остальном независимо рассмотреть вопрос о возможности осуществления ядерной детонации в цилиндре из дейтерия с помощью взрыва атомной бомбы (этому направлению создания сверхбомбы и был посвящен материал Фукса).

* * *

Сообщения зарубежной печати и разведки о возможности создания бомб мегатонного класса /6, с. 10/

Бомбы в 100 раз сильнее

(«Таймс», 19.10.45)

Профессор Олифант, выступая в Бирмингеме 18.10, заявил, что атомные бомбы, применявшиеся против Японии, сейчас уже устарели. Сейчас могут производиться бомбы в 100 раз более сильные, г. е. равные 2 миллионам тонн взрывчатых веществ. Профессор считает, что можно создать бомбу в 1000 раз сильнее, взрыв которой отравит площадь в 2000 квадратных миль. Профессор также сообщил, что еще в 1942 году ученые могли управлять распадом урана и получать электроэнергию до 1 миллиона киловатт.

Из информационного материала № 257 /6, с. 11/

(Материал был представлен Бюро № 2 на заседании технического совета Специального комитета при СНК СССР 22 октября 1945 г.)

<…> Ведутся работы по созданию сверхбомбы, мощность которой может быть доведена до 1 миллиона тонн ТНТ. <… > Принцип сверхбомбы заключается в том, чтобы, применяя небольшое количество урана-235 или же плутония-239 в качестве первоисточника, вызывать цепную ядерную реакцию в каком-нибудь веществе, менее дефицитном. Верно: Земсков.

Из информационного материала № 256 /6, с. 10/

(Материал был представлен Бюро № 2 на заседании технического совета Специального комитета при СНК СССР 22 октября 1945 г.)

Сверхбомба

<…> Применяя бомбы с «25» или «49» в качестве вспомогательного средства, рассчитывают вызвать ядерную реакцию в легких ядрах. Может быть, этот план и возможен, но он требует еще очень большой разработки и не представляет непосредственного интереса.

* * *

В переданном материале содержались данные по принципиальной схеме проекта «Super» и серия лекций Энрико Ферми о физических процессах, которые протекают в такой термоядерной системе. В этих же материалах отмечалась возможность производства трития, необходимого для переходного участка, инициирующего дейтериевый цилиндр, в ядерных реакторах при захвате нейтронов на литии-6.

Уже 1 января 1946 г. Ю.Б. Харитон в своей «Записке» отмечает, что «в принципе возможна ядерная детонация легких элементов, причем наиболее подходящим веществом является тяжелый водород».

Игорь Васильевич Курчатов

(1903-1960),

выдающийся физик и организатор науки, академик, научный руководитель Атомного проекта, начальник лаборатории № 2 АН СССР —

Института атомной энергии (1943-1960) (ныне Российский научный центр

«Курчатовский институт»), трижды Герой Социалистического Труда,

лауреат Ленинской и четырех Государственных премий

Юлий Борисович Харитон

(1904-1996),

выдающийся физик и организатор науки, академик, главный конструктор КБ-11 (1946-1952), главный конструктор и научный руководитель КБ-11 (1952-1959), научный руководитель ВНИИЭФ (1959-1992), почетный научный руководитель РФЯЦ-ВНИИЭФ (1992-1996), трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и трех Государственных премий

* * *

В лекциях Э. Ферми, переданных нашей разведкой 28 января 1946 г. в Первое главное управление для ознакомления И.В. Курчатова и Ю.Б. Харитона, детально были рассмотрены различные механизмы термоядерных реакций в дейтерии и смеси дейтерия с тритием. В лекциях также приводится упрощенная схема термоядерной бомбы «труба»/6, с. 24/.

В заключение делается вывод, что «все проекты в отношении возбуждения в сверхбомбе, представленные до сих пор, весьма неопределенны. Один из них, заслуживающий наибольшего предпочтения, состоит в следующем: в центре находится бомба с «25»[2] (около 100 кг «25») пушечного типа. Она окружена заполнителем из BeO, хорошо отражающим нейтроны и пропускающим излучение. Часть поверхности из BeO покрывается металлическим ураном в качестве предохранителя от действия излучения. За этим предохранителем находится смесь D + T, подогреваемая нейтронами, исходящими из бомбы.

Если применяется магнитное поле, то смесь D + T может иметь кольцеобразную форму. При этом имеет значение лишь поперечная теплопроводность. За смесью D + Т находится чистый D».

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ДЕЙТЕРИЕВОЙ БОМБЕ В СССР

И.И. Гуревич, Я.Б. Зельдович, И.Я. Померанчук и Ю.Б. Харитон подготовили материалы «Использование ядерной энергии легких элементов», которые были заслушаны на заседании технического совета Специального комитета при СНК СССР 17 декабря 1945 г. В докладе, сделанном Я.Б. Зельдовичем, рассматривалась возможность возбуждения термоядерной детонации в цилиндре с дейтерием в условиях неравновесного режима горения /6, с. 19/. В 1991 г. этот доклад был полностью опубликован.

Представляет интерес решение технического совета по докладу — первое официальное решение, касающееся работ в СССР по водородной бомбе:

«1. Считать необходимым провести систематические измерения эффективности сечений в ядрах легких элементов, использовав для этого высоковольтный электростатический генератор Харьковского физико-технического института.

2. Поручить профессору Я.Б. Зельдовичу в трехдневный срок подготовить задание по изучению реакций в ядрах легких элементов и представить их на рассмотрение технического совета».

Обращает на себя внимание тот факт, что решение технического совета касается только базы исходных экспериментальных данных и не содержит поручений, относящихся к организации и проведению расчетно-теоретических работ по исследованию возможности создания сверхбомбы.

С июня 1946 г. теоретические исследования возможности использования ядерной энергии легких элементов начали проводиться в Институте химической физики (в Москве) группой в составе С.П. Дьякова и А.С. Компанейца под руководством Я.Б. Зельдовича. Первые итоги работы этой группы были обсуждены на заседании Научно-технического совета Первого главного управления, состоявшемся 3 ноября 1947 г.

Яков Борисович Зельдович

(1914-1987),

выдающийся физик-теоретик, академик, создатель первых образцов ядерных и термоядерных зарядов, трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и четырех Государственных премий, работал в КБ-11 (ВНИИЭФ) в 1948-1965 гг.

К заседанию НТС ПГУ был подготовлен отчет С.П. Дьякова, Я.Б. Зельдовича и А.С. Компанейца «К вопросу об использовании внутриатомной энергии легких элементов», доклад на его основе представлен Я.Б. Зельдовичем.

Основы подхода в отчете С. П.Дьякова, Я.Б. Зельдовича и А.С. Компанейца — те же, что и в докладе И.И. Гуревича, Я.Б. Зельдовича, И.Я. Померанчука и Ю.Б. Харитона 1945 г. — выяснение условий, при которых может оказаться возможной ядерная детонация в среде из легких ядер, распространяющаяся в результате прохождения ударной волны в условиях отсутствия теплового равновесия между веществом и излучением. Рассматривалась возможность осуществления подобной детонации как в среде из дейтерия, так и в среде из дейтерида природного лития.

Как отметил Я.Б. Зельдович, сделать какие-либо определенные выводы в то время о практической возможности использования ядерной энергии легких элементов без дополнительных теоретических расчетов и экспериментальных исследований не представлялось возможным.

В решении НТС ПГУ от 3 ноября 1947 г. отмечена важность проводимой в Институте химической физики АН СССР работы по исследованию возможности использования энергии легких элементов для развития ядерной физики и, в случае положительного решения этой задачи, для практических целей. Указана необходимость продолжения этих работ, в первую очередь, изучения условий для осуществления реакций в легких элементах с использованием явления детонации при инициировании атомным взрывом.

23 апреля 1948 г. Л.П. Берия поручил Б.Л. Ванникову, И.В. Курчатову и Ю.Б. Харитону тщательно проанализировать материалы по системе Фукса—фон Неймана, переданные в 1948 г. Клаусом Фуксом, и подготовить предложения по организации необходимых исследований и работ в связи с получением этих новых материалов /6, с. 112/. Заключения по новым материалам Фукса были представлены Ю.Б. Харитоном, Б.Л. Ванниковым и И.В. Курчатовым 5 мая 1948 г.

Эти материалы дали новый импульс развитию исследований в СССР по проблеме водородной бомбы, которая получила индекс РДС-6. Постановлением Правительства от 10 июня 1948 г., в частности, предусматривалось:

определение предельного диаметра, необходимого для обеспечения горения чистого дейтерия или смеси дейтерия и трития;

анализ влияния различных количеств трития в смеси с дейтерием на скорость реакции;

исследование зажигания дейтерия от смеси дейтерия и трития;

исследование влияния энерговыделения первичного ядерного заряда на процесс зажигания;

исследование влияния физических свойств оболочки РДС-2 на процесс зажигания;

исследование особенностей действия излучения, нейтронов и заряженных частиц в процессе зажигания.

Эти работы КБ-11 должно было проводить с участием Физического института АН СССР. Для проведения этих работ в Физическом институте было предписано создать специальную теоретическую группу под руководством И.Е. Тамма. В состав группы вошли С.3. Беленький, А.Д. Сахаров, В.Л. Гинзбург и Ю.А. Романов. Для координации теоретических и расчетных работ и контроля за выполнением заданий было предписано создать при Лаборатории № 2 специальный закрытый семинар под руководством С.Л. Соболева ( Л.Д. Ландау, И.Г. Петровский, С.Л. Соболев, В.А. Фок, Я.Б. Зельдович, И.Е. Тамм, А.Н. Тихонов, Ю.Б. Харитон, К.И. Щёлкин).

Водородная бомба типа «Super» получила индекс РДС-6т. В работах по проекту РДС-6т участвовали многие замечательные ученые, а руководство физическими исследованиями в нем осуществлял выдающийся физик-теоретик Я.Б. Зельдович /6, с. 325, 327/.

К основополагающим фундаментальным проблемам, изучавшимся в этом проекте, относились, в частности: сечения и энергетика DD- и DT-реакций; вопросы максвеллизации ядер и электронов; нейтронно-ядерные взаимодействия в зажигающейся и горящей дейтериевой плазме;

радиационные процессы при нагреве и остывании плазмы в неравновесных условиях;

гидродинамика дейтериевой плазмы.

В начальный период работ по проекту экспериментальные данные по многим определяющим процессам были крайне скудны; вычислительные возможности отсутствовали. Как отмечали авторы итоговой работы по проекту РДС-6т в 1953 г., «совместное решение всех уравнений этой задачи, учитывающих одновременно все процессы, протекающие в системе, практически не выполнимо до развития машинной математической техники. Поэтому приходилось разделять решения трех основных задач: а) гидродинамики; б) кинетики ядерных реакций и диффузии быстрых частиц, возникающих в процессе реакций; в) излучения». Оценку состояния работ по РДС-6т хорошо характеризует решение НТС ПГУ в начале 1951 г., которое приведено в Приложении 3.

Проект РДС-6т был закрыт к 1954 г. /7, с.287/, когда было окончательно установлено отсутствие устойчивого режима горения подобных безымплозивных систем. Однако эти работы оказались исключительно полезными для понимания многих вопросов, связанных с зажиганием и горением термоядерной среды.

* * *

26 октября 1950 г. вышел подробный отчет сотрудников Я.Б. Зельдовича, Н.А. Дмитриева, Г.М. Гандельмана, В.Ю. Гаврилова, «К теории инициатора для “Т”»/6, с. 324/, в котором рассматривались различные схемы инициирования термоядерного горючего (дейтерия) в «трубе»

«В настоящее время нам представляются мыслимыми следующие принципиальные схемы инициирования теплового взрыва в “Т”:

В этой схеме капсюль, содержащий смесь TD, богатую Т, при расширении внутреннего заряда объекта обжимается до весьма высокой плотности, и смесь TD воспламеняется за счет энергии, выделяющейся в ходе взрыва объекта. Появляющиеся в ходе горения смеси 14-МэВ-ные нейтроны выходят через оболочку (частично поглощаясь и замедляясь в ней), воспламеняют слой TD, содержащий малую концентрацию Т. Возникающие в ходе горения этого слоя ударная волна и быстрые частицы воспламеняют вплотную прилегающий к этому слою D. Предусмотренный в этом варианте слой инертного вещества, отделяющий капсюль 3 от слоя 4 (рис. 1), с одной стороны, обеспечивает плотность вещества капсюля и задерживает выход излучения, которое образуется при сгорании центрального заряда, в слой 4. С другой стороны, в такой конструкции неизбежны весьма значительные потери п с энергией в 14 МэВ из-за замедления и поглощения их в слое инертного вещества и неизбежного уменьшения телесного угла, под которым капсюль виден из какой-либо точки слоя 4.

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.

Особенности конструкции и физика работы РДС-6с подробно рассмотрены в ряде публикаций /9-12/.

Как отметил в своих «Воспоминаниях» А.Д. Сахаров /8/, «подготовка к испытанию первого термоядерного заряда была значительной частью всей работы «объекта» в 1950-1953 гг., так же, как и других организаций и предприятий нашего управления и многих привлеченных организаций. Это была работа, включавшая, в частности, экспериментальные и теоретические исследования газодинамических процессов взрыва, ядерно-физические исследования, конструкторские работы в прямом смысле этого слова, разработку автоматики и электрических схем изделия, разработку уникальной аппаратуры и новых методик для регистрации физических процессов и определения мощности взрыва.

Громадных усилий с участием большого количества людей и больших материальных затрат требовали производство входящих в изделие веществ, другие производственные и технологические работы.

Драматизм разработки РДС-6с заключался в том, что она проходила на фоне известия США об испытании термоядерных бомб в 1952 г.

Последовало незамедлительное указание Л. Берия о форсировании наших работ.

Особую роль во всей подготовке к испытаниям первого термоядерного играли теоретические группы. Их задачами были выбор основных направлений разработки изделий, оценка и общетеоретические работы, относящиеся к процессу взрыва, выбор вариантов изделий и курирование конкретных расчетов процессов взрыва в различных вариантах. Эти расчеты проводились численными методами, в те годы — в специальных математических группах, созданных при некоторых научно-исследовательских институтах.

Теоретические группы также играли важную роль в определении задач, анализе результатов, обсуждении и координации почти всех перечисленных направлений работ других подразделений «объекта» и привлеченных организаций».

Общее руководство работами по РДС-6с осуществлялось И.В. Курчатовым. Главным конструктором и непосредственным руководителем работ был Ю.Б. Харитон.

Мстислав Всеволодович Келдыш

(1911-1978),

выдающийся математик XX века, активный участник и организатор ракетно-ядерных проектов СССР, участник ядерных испытаний, автор фундаментальных работ по прикладной математике и физике, внес выдающийся вклад в развитие вычислительной математики, директор и организатор Института прикладной математики АН СССР, Президент Академии наук СССР, трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и двух Государственных премий

Андрей Николаевич Тихонов

(1906-1993),

выдающийся математик XX века, академик, основатель научной школы, один из инициаторов применения численных методов для разработки атомной и водородной бомб, директор Института прикладной математики АН СССР, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и двух Государственных премий

Константин Адольфович Семендяев

(1908-1988),

математик, крупный специалист в области вычислительной математики,

активный участник разработки первых атомных и термоядерных зарядов, работал по Атомному и Термоядерному проектам в Математическом институте АН СССР (1946-1964), трижды лауреат Государственной премии (фото — www.ershov.ras.ru)

* * *

«О применении водородной бомбы»

Под таким заголовком газета «Нью-Йорк уорлд телеграм энд Сан» 26 ноября 1952 г. поместила статью своего корреспондента Дугласа Ларсена: «Некоторые из высокопоставленных представителей Пентагона только сейчас признают, насколько они ошеломлены полным значением недавних испытаний на атолле Эниветок, которые доказали, что водородную бомбу[3] можно взорвать».[4]

* * *

В разработке РДС-6с исключительно важное значение имело математическое моделирование. Основные математические расчеты по РДС-6с проводились в Москве в коллективах, которыми руководили А.Н. Тихонов, К.А. Семендяев и Л.Д. Ландау.

С апреля 1953 г. эти работы были сосредоточены в специально образованном Отделении прикладной математики Математического института АН СССР, который возглавлял М.В. Келдыш. В КБ-11 расчеты проводились коллективами математиков под руководством Н.Н. Боголюбова и В.С. Владимирова.

Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г. на Семипалатинском полигоне. Оно стало четвертым в серии ядерных испытаний, начатых СССР 29 августа 1949 г. Энерговыделение РДС-6с было эквивалентно энергии взрыва 400000 тонн тротила.

Работы по РДС-6с имели продолжение. 6 ноября 1955 г. в СССР был успешно испытан заряд РДС-27, который представлял собой модернизацию РДС-6с на основе использования исключительно дейтерида лития (без использования трития). При этом параметры гетерогенного ядра были несколько модернизированы. Энерговыделение заряда составило 250 кт, что в 1,6 раза меньше энерговыделения РДС-6с, но существенно превзошло энерговыделение традиционных ядерных зарядов. По своим конструкционным качествам это было реальное оружие, его испытание производилось в составе авиабомбы, сброшенной с самолета.

Корейская война. Американский бомбардировщик В-29 наносит удар по промышленным объектам

Строительство высотки. Москва, 50-е годы

5. ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ИДЕИ, ПРИВЕДШИЕ К РАЗРАБОТКЕ РДС-37

Работами по РДС-6с был создан научно-технический задел, который затем использовался в разработке водородной бомбы принципиально нового типа — водородной бомбы на принципе радиационной имплозии. Существенно, что и при разработке РДС-6с, и при разработке РДС-37 важное значение имели данные о характеристиках термоядерных реакций и нейтронно-ядерных взаимодействиях. В этих целях были развернуты широчайшие исследования с привлечением многих академических и отраслевых институтов. О масштабе проводившихся ядерно-физических исследований дают представление программы работ, сформулированные в КБ-11 в начале 1951 г. (см. Приложение 4). Хотя значительная часть работ выполнялась в рамках программы разработки РДС-6с, а также РДС-6т, результаты их непосредственно легли в основу разработки РДС-37.

Получение большого энерговыделения в РДС-6с стимулировало надежды на создание в рамках этого принципа термоядерного заряда мегатонного класca (до 2 Мт). Трудности на этом пути оказались велики. Они были связаны как с невозможностью увеличения массогабаритных параметров заряда (ограниченных возможностями средств доставки), так и с необходимостью исключения из схемы заряда значительных количеств трития. Однако новый проект РДС-6СД в конце 1953 г. стал главным направлением термоядерной программы СССР. Руководил им академик А.Д. Сахаров. Проблематичность решения задачи на этом пути стимулировала развитие других направлений.

История работ над новым физическим принципом конструирования термоядерного оружия в СССР и по созданию первой термоядерной бомбы на этом принципе, которая получила обозначение РДС-37, полна драматизма.

Новый принцип пробил дорогу в жизнь в процессе интенсивных работ по другим направлениям исследований и конструирования термоядерного оружия, которым отдавался приоритет. Этими направлениями были, как ясно из предыдущего изложения, исследования не-обжимаемой цилиндрической системы с жидким дейтерием, в которой ожидалось возникновение ядерной детонации дейтерия под действием ядерного взрыва, и разработка мощного слоеного термоядерного заряда на основе РДС-6с, обжимаемого взрывом химического взрывчатого вещества.

Фрагменты документов по газодинамическому атомному обжатию, рассмотренному Я.Б. Зельдовичем и А.Д. Сахаровым в январе 1954 г.

В начале 50-х годов, наряду с идеей термоядерного усиления энерговыделения ядерных зарядов, обсуждалась другая идея — идея возможности осуществления более эффективного сжатия ядерного материала по сравнению со сжатием, обеспечиваемым взрывом химических В.В. Первоначально эта идея была сформулирована в общем виде как идея использования ядерных взрывов одного или нескольких зарядов для обжатия ядерного горючего, находящегося в отдельном модуле, пространственно отделенном от первичного источника (источников) ядерного взрыва. Авторами этой общей идеи, которая может быть названа идеей «ядерной имплозии», являются В.А. Давиденко, А.П. Завенягин и Д.А. Франк-Каменецкий. В январе 1954 г. Я.Б. Зельдович и А.Д. Сахаров детально рассматривают эту схему/7, с. 128/.

* * *

«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

(1924-2000),

физик-теоретик, активный участник разработки первых а томных и термоядерных зарядов, один из основоположников современных физико-математических методов расчета ядерных зарядов, лауреат двух Государственных премий, работал в КБ-11 с 1948 г. по 2000 г.

РАДИАЦИОННАЯ ИМПЛОЗИЯ

Одним из принципиальных моментов в заряде на принципе радиационной имплозии является вопрос о взаимодействии рентгеновского излучения, распространяющегося внутри заряда с элементами конструкции, выполненными из тяжелых металлов. В апреле 1954 г. Г.М. Гандельман и Н.А. Дмитриев выпускают ТЗ (первый официальный документ) на расчеты прогрева рентгеновским излучением стенки из тяжелого материала.

В письме А.С. Александрова, Ю.Б. Харитона, К.И. Щёлкина, А.Д. Сахарова, Я.Б. Зельдовича, адресованном В.А. Малышеву 24 июня 1954 г., впервые содержится упоминание о возможности создания водородных бомб на основе атомного обжатия /7, с. 174/: «В результате рассмотрения выявилась принципиальная возможность создания транспортабельных, весьма мощных и исключительно экономичных изделий на основе атомного обжатия с большим содержанием лития-6 <…> Следует подчеркнуть, что по изделиям АО мы в настоящее время не имеем ни окончательной схемы изделия, ни сколько-нибудь точных расчетов».

Подробный план исследований по принципу атомного обжатия содержится в отчете о работе сектора №1 КБ-11 за первое полугодие 1954 г., подписанном А.Д. Сахаровым и Ю.А. Романовым (06.08.1954 г.) /7, с. 230/:

«IV<… > Атомное обжатие.

Теоретические исследования по атомному обжатию проводятся совместно с сотрудниками сектора № 2.

Отчет А.Д. Сахарова и Д.А. Франк-Каменецкого

«Атомное обжатие»

9 декабря 1954 г.

I. Принцип действия

Система атомного обжатия (сокращенно АО) состоит из следующих основных элементов конструкции (см. схему 1).

<…> Применяя атомное обжатие, принципиально возможно сжать десятки и даже сотни кг легкого вещества внутри тяжелой оболочки до плотности, в десятки раз превосходящей его начальную плотность, что позволяет вызвать в легком веществе термоядерный взрыв с высоким коэффициентом использования. <…>

II. Дополнительные конструктивные элементы

Кроме описанных выше основных конструктивных элементов, в конструкцию могут быть введены дополнительные конструктивные элементы, необходимость которых в настоящее время не доказана. Вопрос о введении этих элементов в конструкцию будет решен после проведения расчетов и экспериментов. <…>

III. Ожидаемые характеристики системы

По предварительным оценкам принципиально возможно создание системы АО со следующими ориентировочными характеристиками. Общий вес около 15 тонн. <…> При сгорании легкого вещества на <…> % выделяется энергия, равная 7,5 мегатонн Т.Э. <…>

Создание технически совершенной системы АО в габарите, существенно меньшем 15 тонн, вероятно, является более сложной, но тоже выполнимой задачей. Созданию технически совершенной системы АО в габарите 15 тонн должен предшествовать опыт с более примитивной системой, проверяющий основные физические принципы АО и не требующий для своей подготовки длительной теоретической работы.

Григорий Михайлович Гандельман (1920-1993),

физик-теоретик, активный участник разработки первых атомных и термоядерных зарядов, лауреат двух Государственных премий, работал в КБ- 11 с 1948 г. по 1970 г.

Основные вопросы, связанные с атомным обжатием, находятся в стадии разработки.

1. Выход излучения из атомной <…> излучение выходит очень хорошо <…>.

2. Превращение энергии излучения в энергию, обжимающую основной объект. Предлагается <…>.

Эти принципы выработаны в результате коллективной работы секторов №№ 2 и 1 (Зельдович, Трутнев, Сахаров). Проведен ряд расчетов взаимодействия излучения с кожухом изделия и по прохождению излучения от инициирующего изделия внутри кожуха.

3. Обжатие основного объекта. Проводится ряд расчетов обжатия в разных предположениях о конструкции изделия.

4. Теория КПД атомно-обжатых систем <…>.

5. Инициирование при атомном обжатии <…>».

Восьмого декабря 1954 г. А.Д.Сахаров и Д.А. Франк-Каменецкий выпускают отчет «Атомное обжатие» /7, с. 281/.

Ту-16 — самолет-носитель термоядерных бомб

7. РАЗРАБОТКА РДС-37

К концу 1954 г. исследования и проработки принципа атомного окружения достигли уровня, достаточного для того, чтобы перевести вопрос в практическую плоскость — проектирование и подготовку к испытанию специального устройства по проверке этого принципа. Поскольку в планах КБ-11 эта разработка отсутствовала, то для этого требовалось специальное решение министра, а затем решение Правительства.

Непосредственно перед приездом в декабре 1954 г. в КБ-11 министра МСМ В.А. Малышева был составлен план работ по проблеме атомного обжатия, в котором детально определены этапы работ и ответственные за него/7, с. 282/.

Совместный план работ по проблеме АО секторов № 1 (Я.Б. Зельдович) и № 2 (А.Д. Сахаров)

«Руководители: 1) Е.И. Забабахин, 2) Я.Б. Зельдович, 3) Ю.А. Романов, 4) А.Д. Сахаров, 5) Д.А. Франк-Каменецкий.

1. Разработка модельной системы для проверки принципа посредством испытания на полигоне.

Выдача технического задания 01.02.55 г.

Разработка программы измерений 01.04.55 г.

Расчет ожидаемой мощности 01.07.55 г.

Исполнители: Забабахин, Франк-Каменецкий, Феоктистов, Гандельман, Адамский, Дмитриев, Трутнев, Рабинович, Родигин, Заграфов, Романов, Сахаров.

2. Разработка мощной системы АО весом 15 тонн. Задание на предварительное эскизное проектирование первого варианта к 01.04.55 г.

В случае успешного решения — задание на техническое проектирование к 01.12.55г.

Исполнители: Сахаров, Романов, Шумаев, Козлов, Бабаев, Гончаров, Заграфов, Курилов, Гандельман, Адамский.

3. Теория обжатия и внешних тепловых процессов в системах

а) Проникновение тепла в кожух.

б) Симметризация.

в) Внешняя гидродинамика; смягчение.

г) Приближенные методы расчета.

д) Анализ точных расчетов.

е) Усовершенствование методики точных расчетов. Предварительный отчет 01.06.55 г.

Расчеты конструктивных вариантов и окончательный отчет 01.12.55 г.

Исполнители: Забабахин, Попов, Вахрамеев, Адамский, Клинишов, Гандельман, Заграфов, Бабаев.

4. Расчеты мощности и инициирования систем АО.

а) Изучение влияния различных факторов на КПД сгорания легкого вещества.

б) Разбавленные системы (введение бериллия или неполностью обогащенного лития в ядерное горючее).

в) Расчет работы инициатора на разбавленном тяжелом веществе при наличии фона.

г) Инициатор с повышенной теплопроводностью (разведение бериллием).

д) Расчет инициатора типа «пузыря».

е) Расчет термоядерного инициатора.

ж) Теория автокаталитического инициатора. Предварительный отчет 01.03.55 г.

Отчет по приближенным методам 01.06.55 г. Расчеты конструктивных вариантов 01.06 и 01.12.55 г. Исполнители: Феоктистов, Рабинович, Трутнев, Франк-Каменецкий, Романов, Козлов, Гончаров, Чуразов.

5. Уточнение уравнений состояния и характеристик теплопроводности легких и тяжелых веществ.

Предварительный отчет 01.06.55 г. Окончательный отчет 31.12.55 г. Исполнители: Рабинович, Кузнецова, Климов, Александров, Обухов, Романов.

6. Изучение прохождения нейтронов через изделие и фильтр, участие в модельных опытах.

7. Расчеты несимметрии, неустойчивости и перемешивания.

Отчет к 01.12.55 г.

Исполнители: Бабаев, Дворовенко, Дмитриев, Сахаров».

По проблеме АО и ряду других плановых разработок КБ-11 24-25 декабря 1954 г. состоялся расширенный научно-технический совет КБ-11 под председательством И.В. Курчатова с участием министра МСМ В.А. Малышева/7, с. 288/.

* * *

Протокол расширенного заседания научно-технического совета КБ-11

24-25 декабря 1954 г.

«Присутствовали: тт. Курчатов И.В. (председатель НТС), Харитон Ю.Б. (зам. председателя НТС), Александров А. С., Алферов В. И., Альтшулер Л. В., Бессарабенко А. К., Боболев В. К., Галин Л. А., Гречишников В. Ф., Давиденко В. А., Духов Н. Л., Забабахин Е. И., Замятиин Ю. С., Захаренков А. Д., Зельдович Я. Б., Зернов П. М., Зысин Ю. А., Кочарянц С. Г., Лаврентьев М. А., НегинЕ.А., Некруткин В. М., Попов Н. А., Петров Н. А., Романов Ю. А., Сахаров А. Д., Терлецкий Н. А., Франк-Каменецкий Д. А., Цукерман В. А., Цырков Г. А., Шатилов В. Ф., Силкин А. С., Тамм И. Е., Зуевский В.А. и Бриш А. А.

В работе НТС принял участие министр среднего машиностроения т. Малышев В.А. Научно-технический совет рассмотрел и обсудил планы опытно-конструкторских и научно-технических работ КБ-11 на 1955 г. Докладывал т. Харитон Ю. Б».

План опытно-конструкторских работ по созданию новых типов атомного и водородного оружия НТС рассматривал по каждому изделию в отдельности и принимал специальные решения.

Доклад о термоядерном заряде на новом физическом принципе сделал Я.Б. Зельдович.

В отношении создания РДС-37 было существенно, что НТС отметил: «Для разработки изделия АО необходимо провести в 1955 г. модельный опыт с целью проверки сферической симметрии сжатия излучением. В этом опыте также будет зафиксирован ход нейтронной реакции и мощность взрыва основного изделия (обжимаемого)».

В обсуждениях вопроса отмечалось следующее:

«В КБ-11 длительное время обсуждалась схема модельного опыта и цель его проведения (т. Харитон). Вначале предполагалось определить лишь интенсивность излучения обжимающего изделия. Затем была установлена необходимость в проведении опыта с моделью, подобной полной конструкции системы АО.

Проведение модельного опыта по результатам будет аналогично точному расчету (т. Франк-Каменецкий). Опыт с модельной системой необходим для проверки принципа обжатия излучением. В случае положительных результатов модельного опыта разработка мощных изделий на принципе атомного обжатия продвинется далеко вперед (т. Курчатов).

Теоретически модельная система продумана в достаточной степени и даны большие запасы. Вся система точному расчету не подвергалась, но отдельные узлы просчитаны с достаточной точностью (т. Сахаров). Тт. Малышев и Курчатов считают целесообразным обсудить проблему АО с ведущими физиками (Арцимовичем, Леонтовичем, Ландау, Померанчуком) с целью дополнительной проверки идей и расчетов.

Большому значению проблемы АО посвящают свои выступления Тамм, Сахаров, Духов, Курчатов.

В основе этого крупного шага, нового этапа в развитии ядерного оружия, лежит простая физическая идея — обжатие излучением. Идея и применяемые физические законы не должны вызывать сомнений (Тамм). Атомное обжатие позволит использовать для получения взрыва относительно дешевые активные вещества и значительно повысит КПД изделий (Сахаров). АО открывает широкую перспективу в разработке мощных изделий, тогда как возможности известных конструкций (слойки, НБУ) ограничены (Курчатов). Необходимость мощных изделий очевидна, но нам нужны габаритные и дешевые изделия (т. Малышев), которые можно носить не только на самолете. Для разработки проблемы АО нужен не только энтузиазм, нужны расчеты, критика идей — серьезная проверка принципов проблемы. При разработке конструкции следует учитывать, что литий в ближайшее время дешевым не будет. Модельная система АО, которую предлагается испытать в 1955 г., должна быть по возможности подобной конструкции будущей бомбы и включать максимум ее элементов. Разработку проблемы АО целесообразно из общего плана КБ-11 исключить, составить отдельный план с подробной пояснительной запиской и представить на рассмотрение Правительства.

Решение:

1. План разработки проблемы АО с подробной пояснительной запиской представить на утверждение в СМ СССР отдельно от общего плана работ КБ-11.

2. Разрешить проведение разработки модельной системы для опыта в 1955 г. до утверждения плана».

Из следующих этапов разработки РДС-37 отметим выпуск технического задания на разработку РДС-37. Техническое задание на конструирование РДС-40 (37), предназначенное для проверки научных принципов, положенных в основу изделий с атомным обжатием, было выпущено А.Д. Сахаровым, Д.А. Франк-Каменецким и Л.П. Феоктистовым 03.02.55 и направлено в адрес Ю.Б. Харитона. ТЗ составлено в достаточно общем виде (всего 2 страницы и схематический чертеж) /7, с. 307/.

Интересным является проект постановления СМ СССР от 1-2 февраля 1955 г. /7, с. 305/, подготовленный Ю.Б. Харитоном, А.Д. Сахаровым, Я.Б. Зельдовичем: «В целях ликвидации отставания в области создания мощного водородного оружия с малыми затратами тяжелых активных веществ Совет министров СССР постановляет:

1. Обязать Министерство среднего машиностроения:

а) провести в 1955 г. научно-исследовательские работы по разработке конструкции водородного оружия, основанной на принципе атомного обжатия легких веществ, лития-6 и дейтерия (см. план работ КБ-11 — Приложение № 12);

б) представить к 1 июля 1955 г. в Совет министров СССР соображения о проведении экспериментального взрыва для проверки принципа атомного обжатия в 1955г.;

в) изготовить до 1 апреля 1955 г. 6 кг урана-233 для снаряжения опытных систем с атомным обжатием.

2. Обязать Академию наук СССР провести в Отделении прикладной математики (академика т. Келдыша) расчетно-теоретические работы (см. план работ ОПМ МИАН — Приложение № 22):

а) по устройству, предназначенному для экспериментальной проверки принципа атомного обжатия (до 01.VII.55r.);

б) по техническим показателям изделий с применением принципа атомного обжатия (до 01.1.1956 г.).

Исполнитель Трутнев Ю.А.; маш. 9/36оп. 27/155 г».

Уже 16 февраля Президиум ЦК КПСС утвердил предложения МСМ «о разработке мощной водородной бомбы, основанной на принципе окружения», а 17 февраля 1955 г. вышел приказ министра МСМ В.А. Малышева о разработке и испытании новой водородной бомбы /7, с. 311/. 24 февраля 1955 г. Д.А. Франк-Каменецкий и Г.М. Гандельман выпустили отчет о работах по проблеме АО за 1954 г., в котором достаточно полно излагаются результаты расчетов по АО и конструкторская схема А.О. 3 марта 1955 г. А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович, Ю.Н. Бабаев и Л.П. Феоктистов отправили в МИАН задание на расчет распространения излучения в соответствии с чертежом РДС-37. Одновременно велись работы по исследованию различных путей развития принципа радиационной имплозии и физических схем термоядерных зарядов на его основе. 8 марта 1955 г. В.И. Ритус предложил схему АО с двойным обжатием /7, с. 331/.

Следует подчеркнуть, что в 1955 г., кроме разработки РДС-37, велась масштабная работа по другим направлениям. План работ на 1955 г. определял разработку 5 ядерных зарядов, 8 ядерных боеприпасов.

Записка В.И. Ритуса

«О некоторых возможностях применения малого термоядерного заряда

Для атомного обжатия большого количества легкого вещества, по-видимому, целесообразно использовать в качестве обжимающего изделия систему из обычного изделия и маленького термоядерного заряда, так что вся система в целом будет выглядеть, как на рис. 11. <…>

После взрыва “7” происходит АО термоядерных зарядов “2” и “3”. <… >

Такое растущее со временем давление приводит, как известно, к значительно лучшему обжатию изделия “3”, чем давление, спадающее со временем.

Ниже приводятся некоторые расчеты обжатия и КПД конкретного малого термоядерного заряда».

Следует подчеркнуть, что в 1955 г., кроме разработки РДС-37, велась масштабная работа по другим направлениям. План работ на 1955 г. определял разработку 5 ядерных зарядов, 8 ядерных боеприпасов.

В зданиях бывших монастырских гостиниц располагались в 50-е годы теоретические отделы

Первая Электронно-вычислительная машина — «Стрела» — появилась в ОПМ в 1954 г.

8. ЗАВЕРШЕНИЕ РАЗРАБОТКИ РДС-37

26 мая 1955 г. Ю.Б. Харитон, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович выпустили в одном экземпляре «Предложение по испытанию опытного устройства для проверки принципа окружения» /7, с. 362/:

«Основной задачей 1-го полугодия, согласно плану, является конструирование опытного устройства для проверки принципа окружения. В настоящее время конструкция устройства в основном определилась и приведены основные данные работы устройства. Ожидаемая мощность взрыва около 1 Мт, точность ± 40%, из них 40% — за счет горения U-235.

Для удобства проведения испытаний изделие оформлено в виде авиабомбы в габарите РДС-6СД и близкого веса (5570 кг).

Дальнейшие теоретические работы предполагается проводить в следующих направлениях:

а) конструирование изделия мощностью 10-25 мегатонн (диаметр миделя до 2,3 м, вес до 25 тонн), размер, вес, количество активного вещества должны быть уточнены, исходя из того, чтобы носитель был в состоянии донести груз на расстояние порядка 8000 км;

б) конструирование изделия в габарите и весе РДС-6СД, которое должно отличаться от предлагаемого устройства большей мощностью и экономичностью, а также возможностью применения его в голове ракеты Р- 7.

В ходе проектирования опытного устройства в течение января-мая 1955 г. были проделаны следующие работы:

1. Рассчитан процесс атомного взрыва и выхода энергии в виде излучения в двух вариантах основного заряда первичного изделия.

2. Рассмотрены тепловые процессы и расширение материала стенок кожуха при воздействии на них излучения высокой температуры.

Даны формулы для количества испаренного вещества, скорости ударной волны и других величин в зависимости от температуры и времени.

Для расчета мощности взрыва был заново рассмотрен вопрос об эффективных значениях нейтронных констант, входящих в расчет.

3. Рассчитан процесс ядерной реакции в нескольких вариантах основных изделий с различным расположением слоев и различным их сжатием к моменту начала ядерной реакции».

8 июля 1955 г. был выпущен отчет «Опытное устройство для проверки принципа окружения (расчетно-теоретические работы)», который является итоговым материалом по определению характеристик основных физических процессов, протекающих в РДС-37, его физических параметров, включая прогнозируемое энерговыделение/7, с. 377/.

Приведем ряд существенных выводов из этого отчета.

«Во введении указывается, что «принцип окружения разрабатывался в теоретических секторах с 1950 года». В начале 1954 года были достигнуты первые успехи, а именно выяснена принципиальная возможность получить симметричное обжатие водородной бомбы («основного изделия») за счет лучистого теплообмена дополнительного («первичного») изделия со слоем легкого вещества («обмазка»), окружающего основное изделие.

В изделиях, использующих принцип окружения, важнейшую роль играет ряд процессов, которые никогда ранее не были проверены экспериментально и не исследовались теоретически.

1. Лучистый теплообмен в полости сложной формы.

2. Проникновение тепла в «обмазку» и в «кожух», сопровождающееся разлетом в вакуум.

Согласно расчетам, предлагаемая система является надежной. Ее мощность оценена как лежащая в пределах 600-1400 тыс. тонн.

Разработка принципа окружения является одним из ярких примеров коллективного творчества. Одни давали идеи (идей потребовалось много, и некоторые из них независимо выдвигались несколькими авторами). Другие более отличались в выработке методов расчета и выяснении значения различных физических процессов.

В длинном списке участников разработки, приведенном на титульном листе, существенной оказалась роль каждого.

В обсуждении проблемы окружения на ранней стадии (1952 г.) весьма плодотворным было участие Давиденко В.А.

В разработке столь сложной системы особенно велика роль математических расчетов. В ряде случаев расчеты уравнений в частных производных кардинально исправляли наши представления о работе того или иного узла или о роли того или иного изменения в системе. Эти расчеты проводились, в основном, в Отделении прикладной математики МИАН СССР под общим руководством Келдыша М.В. и Тихонова А. Н.

1. Расчеты обжатия основного изделия проводились в ОПМ в отделе Семендяева К.А. Ряд расчетов был проведен в КБ-11 в отделе Адамской И.А. Отдельные расчеты проводились в отделе Самарского А. А.

2. Расчеты теплопередачи проводились в ОПМ, отдел Гельфанда И. М.

3. Расчеты КПД первичного изделия проводились в ОПМ, отдел Самарского А. А.

4. Расчеты проникновения тепла проводились в ОПМ, в отделе Самарского А. А.

5. Расчеты КПД взрыва основного изделия проводились в ОПМ, в отделе Самарского А.А. Ряд расчетов был проведен группой Халатникова И. М.

6. Расчет уравнений состояния был проведен группой Халатникова И. М.

Многие расчеты проводились на электронной машине ОПМ «Стрела». Были решены весьма сложные задачи разработки методов расчета, программирования и организации.

Разработка опытного устройства потребовала больших конструкторских, экспериментальных и технологических работ, проводившихся под руководством главного конструктора КБ-11 Харитона Ю. Б.

В конструкторских работах активное участие принимали Фишман Д. А., Терлецкий Н. А., Юрьев Б. А., Гречишников В. Ф., Матвеев Г. И., Бронников Н. В., Коблов П. И., Кочарянц С. Г., Алексеев В. Г., Додонов П. П., Богословский И. В., Янов А. И.

В разработке линз первичного изделия принимали участие Феоктистова Е. А., Терлецкая Б. А.

В газодинамических опытах участие принимали Захаренков А. Д., Казаченко Н. А., Кустов В. С., Иванов А. Г., Тарасов Д. М., Литвинов Б. В.

В начатых в настоящее время опытах по прохождению нейтронов в модели изделия принимают участие Давиденко В. А., Сциборский Б. Д., Малинкин А. А., Антропов Г. П.

Под руководством Д.А. Фишмана, Г.А. Соснина была разработана конструкция бериллиевой оболочки из 240 трехгрупповых призм со сферическими основаниями, в стыках углов которых ставились усеченные конусы в количестве 110 шт. (бериллий получали в Подольске (июнь 1955 г.), а на заводе № 1 КБ-1 проводилось изготовление «паркета»).

Разработка фокусирующих элементов была выполнена отделом 22 сектора 3 (Е.А. Феоктистова, Б.П. Терлецкий, Ю.А. Косачанов) в июне-сентябре 1955 г.

В сентябре 1955 г. Л.М. Тимониным, В.М. Герасимовым, И.Г. Проскуриным была измерена скорость УВ в первичном изделии на модельной сборке.

Были исследованы процессы разрушения кожуха (Н.А. Казаченко, В.С. Кустов, А.Г. Иванов, А.Р. Олейник).

Создание термоядерных зарядов первого поколения было связано с решением ряда сложных технологических задач изготовления деталей заряда из специальных материалов. В качестве примера приведем освоение к 1955 г. опытным заводом КБ-11 технологии низкотемпературного прессования деталей в прецизионных пресс-формах, однако качество деталей по пластичности и разноплотности требовало существенного улучшения.

К концу 50-х годов была создана уникальная технология «горячего» прессования при температурах исходного продукта, близких к плавлению. Плотность деталей была повышена почти до кристаллической, а разноплотность снижена до нескольких процентов. Технология «горячего» прессования обеспечила в дальнейшем изготовление большой номенклатуры деталей с высоким качеством плотности.

Разработка технологии находилась под постоянным вниманием Ю.Б. Харитона, Б.Г. Музрукова и конструкторов КБ-11. Большой вклад в создание этой уникальной технологии внесли В.В. Котов, В.Н. Николаев, Г.Г. Савкин, Н.Г. Шелатонь.

Во взрывных опытах по рентгенографированию динамических процессов использовались рентгеновские трубки, разработанные под руководством В.А. Цукермана и Д.М. Тарасова.

Для определения уровня обоснованности разработки термоядерного заряда на новом физическом принципе и принципиальной возможности проведения проверки его работы в натурном испытании в КБ-11 работала комиссия выдающихся ученых в составе И.Е. Тамма (председатель), М.В. Келдыша, М.А. Леонтовича, А.Д. Сахарова, В.Л. Гинзбурга, Я.Б. Зельдовича, И.М. Халатникова, которая ознакомилась с теоретическими и экспериментальными работами по изделию 37. На заседаниях комиссии были заслушаны доклады Сахарова, Зельдовича, Трутнева, Шумаева, Романова, Бабаева, Рабиновича, Гандельмана, Козлова, Александрова, Феодоритова, Сциборского, Замятина, Леденева и Тарасова и детально обсуждены проблемы, связанные с работой отдельных узлов изделия 37. Комиссия также ознакомилась с отчетами теоретических секторов № 1 и 2, содержащими физическое обоснование принципа атомного обжатия, изложение методов расчета и результатов расчетов этого изделия.

Из заключения комиссии И.Е. Тамма от 01 июля 1955 г./7, с.371/:

«Комиссия отмечает, что КБ-11 и ОПМ проделана весьма большая работа по исследованию новых физических принципов, положенных в основу конструкции водородных бомб с атомным обжатием.

Эти исследования показывают возможность создания водородных бомб с большими мощностями в ограниченных габаритах и со значительно меньшими затратами активных веществ по сравнению с затратами в существующих изделиях.

Комиссия считает, что следующим важнейшим этапом в развитии водородного оружия является испытание на полигоне № 2 предложенного КБ-11 опытного устройства.

Выполненные работы подтверждают целесообразность проведения этого испытания в 1955 г.

Комиссия рекомендует уточнить ряд положений ЯН дополнительными расчетами и опытами, перечисленными выше».

Юрий Александрович Романов

(1926 г. р.), физик-теоретик, ведущий разработчик первых термоядерных зарядов, научный руководитель работе отрасли по ПРО и ПВО, первый заместитель научного руководителя ВНИИТФ (1960-1967), заместитель научного руководителя ВНИИЭФ с 1967 г., Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и двух Государственных премий, работал в КБ-11 с 1950 г., в НИИ 1011 (ВНИИТФ) — с 1955 г.

Уверенность в надежности конструкции первого двухступенчатого термоядерного заряда 1955 г. была настолько велика, что в интересах безопасности испытания мощность термоядерного взрыва специально снизили в два раза.

26 сентября 1955 г. Ю.А.Романов выпустил отчет «Состояние расчетно-теоретических работ по опытному устройству РДС-40 (РДС-37)», в котором анализируется влияние различных физических эффектов на мощность изделия.

7 октября 1955 г. Ю.Б. Харитон, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович выпустили отчет «Водородные бомбы с использованием принципа атомного обжатия. Опытное устройство для проверки принципа» /7, с. 397/.

Следует отметить, что конструкция изделия, представленная в теоретическом отчете конца июня 1955 г., отличается от испытанной 22 ноября 1955 г.

Изменения вводились вплоть до отправки на полигон. В частности, окончательный выбор элементов первичного узла был сделан только после проведения Крит-массовых экспериментов.

Окончательная сборка РДС-37 в корпусе авиабомбы проходила в специально построенном цеху с подведенными к нему железнодорожными путями.

Одним из интересных вопросов является вопрос о том, каким образом возникли идеи об основных элементах схемы термоядерного узла РДС-37 — первого двухстадийного термоядерного заряда на принципе имплозии. По своему структурному типу этот узел аналогичен гетерогенному ядру РДС-6с, откорректированному для существенно иных граничных условий, определяющих имплозию. Можно отметить, что РДС-6с оставил в «наследство» РДС-37 целый ряд важнейших идей:

• сферическую конфигурацию термоядерного узла;

• слоеную структуру горючего из дейтерида лития-6 и урана-238;

• урановое инициирующее ядро /1 /. Коэффициент усиления энерговыделения в РДС-37

составлял около двух порядков, в заряде не использовался тритий, термоядерным горючим был дейтерид лития, а основным делящимся материалом был U-238.

Энерговыделение заряда в эксперименте составило 1,6 Мт, а так как, по соображениям безопасности населения на Семипалатинском полигоне, заряд испытывался на неполную мощность, то прогнозируемое полномасштабное энерговыделение заряда составляло 3 Мт (это тоже смелый научный шаг).

Гостиница испытателей на Семипалатинском полигоне

При подготовке к испытанию РДС-37 на полигоне сооружались здания, размещалась техника для определения степени воздействия взрыва

9. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ 1955 г.

РДС-37 с самого начала проектировался как авиационный боеприпас под перспективные самолеты нового поколения и баллистические ракеты, поэтому было принято решение испытывать его сбросом с самолета Ту-16. Условия воздушного подрыва диктовались также требованиями обеспечения безопасности населения при испытании. В 1955 г. программа ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне состояла из 5 взрывов, в том числе двух мощных воздушных взрывов: РДС-27 (06 ноября 1955 г.) мощностью 250 ктТЭ и РДС-37 (22 ноября 1955 г.) мощностью 1600 ктТЭ /3/.

Проведенные ранее в 1949, 1951, 1953 гг. на Семипалатинском полигоне наземные взрывы сопровождались серьезными загрязнениями территории Казахстана и Алтайского края за пределами полигона (радиоактивные следы протянулись, в основном, в юго-восточном направлении — преобладающем направлении ветра в осенний период).

По предложению специалистов МО к началу 1955 г. территория полигона была расширена. Однако и это не решало проблемы обеспечения безопасности населения, поэтому были введены жесткие ограничения на сектор (всего 25°), внутри которого допускалось распространение радиоактивности.

Для испытания зарядов большой мощности была оборудована новая площадка П-5, центр которой располагался в пяти километрах к северу от центра опытного поля. Для физических измерений на расстояниях 700 и 1500 м от центра П-5 построили специальные подземные казематы. Дистанционное управление приборами осуществлялось впервые по уплотненной (в 8 раз) системе передачи информации. Руководство испытаниями (И.В. Курчатов) находилось на объединенном с авиацией командном пункте в научном городке полигона.

Для контроля за соблюдением требований по обеспечению безопасности населения в состав Государственной комиссии по проведению испытаний был введен представитель Третьего главного управления Минздрава СССР.

В середине 50-х годов Семипалатинский полигон превращается в мощный научно-исследовательский испытательный центр страны для испытания ядерного оружия различных классов и исследования поражающего действия ядерного взрыва. Шло быстрое строительство научных корпусов и городка, расположенного на берегу Иртыша. Начали строиться трехэтажные дома, закладываться сады. Городок испытателей Семипалатинского полигона был признан лучшим военным городком в нашей стране.

Схема учебного полигона № 2 МО СССР (Семипалатинский испытательный полигон)

Вид на городок испытателей Семипалатинского полигона. 1950-е годы

20 июня 1955 г. Б.Г. Музруков, Ю.Б. Харитон, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович направляют новому министру МСМ письмо с предложениями по «испытанию опытного устройства РДС-37»/7, с. 367/:

«Товарищу Завенягину А. П.

В соответствии с приказом № 120 от 17 февраля 1955 года представляем предложения по испытанию опытного устройства РДС-37. Испытанию должно быть подвергнуто устройство, описание и принцип работы которого изложены в отчете 2/248-ОП. Опытное устройство будет содержать <…> кг U-233 и <…> кг U-235 <…>% в первичном изделии, <…> кг дейтерида лития-шесть и <…> кг U-238 <…> в основном изделии. Ожидаемая мощность опытного взрыва 600-1400 тыс. тонн. Во избежание образования радиоактивного следа взрыв должен быть произведен в воздухе на высоте 1-1,5 км.

Для обеспечения взрыва в воздухе устройство оформляется в виде авиационной бомбы габарита РДС-6с. Испытание предлагается провести в октябре 1955 г. на полигоне № 2. При испытании должно быть обеспечено измерение мощности взрыва по огненному шару, <…> и должен быть обеспечен забор проб самолетами для целей радиохимических исследований».

5 октября 1955 г. руководство МСМ и МО представило проект Постановления СМ СССР «О проведении испытаний изделий РДС», а уже через три дня, 8 октября 1955 г., вышло Постановление СМ № 1808-967сс «О проведении испытания изделий РДС».

* * *

Из письма А.П. Завенягина, В.Д. Соколовского, И.В. Курчатова и Ю.Б. Харитона в Президиум ЦК КПСС с представлением проекта Постановления СМ СССР «О проведении испытаний изделий РДС»

5 октября 1955 г.

«В соответствии с Постановлением ЦК КПСС от 16 февраля 1955 г. Министерством среднего машиностроения была организована в КБ-11 разработка нового типа водородной бомбы с использованием атомного обжатия на мощность от 1,0 до 2,0 млн. тонн. К 15 октября с. г. в КБ-11 будет изготовлена модель новой водородной бомбы (РДС-37), и во второй половине октября можно будет провести ее испытание на полигоне № 2 Министерства обороны.

В водородной бомбе с атомным обжатием используются совершенно новые процессы, которые до последнего времени, для этой цели, в физике не рассматривались. Поэтому изделие РДС-37 с атомным обжатием следует рассматривать как экспериментальное. Учеными-физиками были тщательно исследованы явления, которые будут иметь место при взрыве этого изделия, произведены большие и весьма сложные расчеты, проведен большой объем экспериментальных работ, и можно рассчитывать на достижение при испытаниях успешных результатов.

Однако ввиду новизны процессов, лежащих в основе конструкции изделия РДС-37, возможно, что какие-либо явления не учтены или оценены недостаточно, ввиду чего успех испытания не гарантирован.

Идея создания водородной бомбы на принципе использования световой энергии взрыва атомной бомбы для обжатия делящихся материалов водородной бомбы принадлежит члену-корреспонденту Академии наук Зельдовичу и академику Сахарову, под руководством которых создана теория процесса взрыва новой водородной бомбы.

Исследования и создание конструкции водородной бомбы с атомным обжатием проводились в КБ-11 под руководством академика Харитона большим коллективом научных работников и инженеров КБ-11; математические расчеты проводились в Математическом институте Академии наук СССР под руководством академика Келдыша, членов-корреспондентов Академии наук Тихонова, Гельфанда и начальника сектора Математического института Семендяева; экспертиза изделия проводилась академиками Курчатовым, Таммом, Леонтовичем, Келдышем, членом-корреспондентом Академии наук Гинзбургом и доктором физико-математических наук Халатниковым, которые единодушно одобрили идею изделия РДС-37 с атомным обжатием и выполненную работу КБ-11 по этому изделию.

Значение атомного обжатия водородной бомбы состоит в том, что эффективность использования делящихся веществ бомбы возрастает для бомб калибра диаметром 1,5 метра в 6 раз против бомб, созданных ранее. Открывается также возможность изготовления других калибров бомб мощностью в 10-100 раз больше, чем испытанные до сих пор.

У нас нет прямых сведений, что процесс атомного обжатия известен американцам. Однако косвенно (по тротиловому эквиваленту испытанных ими изделий в 1954 г.) можно судить о том, что этот метод, возможно, ими использован. <…>

Во избежание очень серьезной опасности поражения радиоактивной пылью населения в районе полигона мы считаем, что подрыв всех перечисленных изделий надо будет проводить в воздухе на высоте 1-2 км. При испытаниях на такой высоте серьезного радиоактивного заражения на почве не предвидится. Для предохранения населения от опасности ударной волны предполагается испытание проводить при благоприятном направлении ветра. Однако и при этом в населенных пунктах на расстоянии до 200 километров не исключены разрушения оконных стекол, особенно в направлении господствующего ветра.

По этой причине предполагается частичное отселение и концентрация в сборных пунктах населения угрожаемых населенных пунктов. Проект постановления прилагаем».

Дети испытателей Семипалатинского полигона. Октябрь 1955 г.

Специальным приложением был утвержден детальный «Перечень мероприятий по обеспечению безопасности населения при проведении испытаний на учебном полигоне № 2 МО в 1955 году» /7, с. 407/, согласно которому жестко регламентировались метеоусловия, при которых можно проводить испытания.

Пункт 15 этого постановления предусматривал выплату компенсаций населению в случае эвакуации из расчета 100-200 рублей на человека; предусматривалось выделение транспорта, оказание медицинской помощи и «заблаговременный завоз стекла в количестве 5000 м2 и Ют замазки».

Ответственность за обеспечение безопасности населения в режимных зонах возлагалась на начальника полигона А.В. Енько, за безопасность при сборке изделия — на начальника КБ-11 Б.Г. Музрукова.

Очень важной для оценки радиоактивного загрязнения окружающей среды являлась работа 1954 г. Н.Н. Семенова, Н.А. Дмитриева, В.Н. Родигина, Н.Н. Эмануэля «по обобщению данных по радиоактивной зараженности, возникающей при взрывах РДС на УП№ 2» /7, с. 386/. В результате этого обобщения было доказано предположение Н.Н. Семенова о подобии радиоактивных следов.

Погрузка заряда в самолет-носитель, взлет с бомбой и взрыв РДС-37. 22 ноября 1955 г.

10. ИСПЫТАНИЕ РДС-37

Насколько я могу судить, их конструкция 1955 г., несмотря на то, что в ней использовались те же принципы, что и у нас, была ими разработана полностью самостоятельно.

Ганс Бёте, начальник теоретического отдела Лос-Аламосской лаборатории, разработчик первых ядерных т термоядерных зарядов США, лауреат Нобелевской премии

В подготовке и проведении испытания РДС-37 (руководитель И.В. Курчатов) принимало участие руководство МО СССР: заместитель министра обороны А.М. Василевский, М.И. Неделин, В.А. Болятко, заместитель председателя Совета министров СССР — министр МСМ А.П. Завенягин с большой группой руководителей МСМ, руководители институтов, в которых разрабатывались методики измерений.

От КБ-11, кроме Ю.Б. Харитона, начальника КБ-11 Б.Г. Музрукова, главного инженера Н.А. Петрова, Я.Б. Зельдовича, А.Д. Сахарова, физиков-экспериментаторов, специалистов по сборке заряда и проверке системы автоматики, в испытаниях принимала участие большая группа молодых физиков-теоретиков — разработчиков РДС-37. На испытаниях присутствовала большая группа выдающихся математиков: М.В. Келдыш, И.М. Гельфанд, С.К. Годунов, В.Ф. Дьяченко, О.В. Докуциевский, А.А. Самарский, А.Н. Тихонов.

До середины 50-х годов ведущая роль в измерениях характеристик ядерных зарядов, в первую очередь, их мощности, принадлежала Институту химической физики, Радиевому институту, Государственному оптическому институту. Изучение поражающего действия ядерного взрыва и исследования эффективности средств противоатомной защиты проводились, как правило, силами специалистов Министерства обороны. Научным руководителем работ на Семипалатинском полигоне с 1949 г. являлся заместитель директора ИХФ М.А. Садовский.

Значения полной мощности взрыва измерялись с помощью методик огненного шара, минимума свечения и импульса давления в фазе сжатия ударной волны; относительная средняя квадратичная ошибка методик огненного шара составляла менее 5%. Метод основан на измерениях зависимости радиуса R, охваченной ударной волной области (огненного шара) от времени.

Зависимость R была «подправлена» по результатам испытаний 1951, 1953 гг. специалистами КБ-11 Д.А. Франк-Каменецким и Н.А.Поповым. Измерения

скорости фронта ударной волны проводились специалистами ИХФ АН СССР и полигона.

Метод огненного шара был признан основным методом определения энергии взрыва.

Для исследования термоядерных реакций широко использовался метод нейтронных индикаторов, которые размещались внутри заряда. Впервые такие измерения применялись при испытаниях РДС-6с и РДС-27. В их обработке участвовали Радиевый институт, КБ-11, специалисты полигона УП-2 (в/ч 52605) и ЦНИИ-12 (в/ч 51105).

В связи с тем, что предстояло испытание заряда мегатонного класса, особое значение придавалось прогнозированию последствий поражающего действия ударной волны в дальней зоне. Степень действия этого фактора зависела от вертикального распределения температуры воздуха, направления и скорости ветра на разных высотах, а также от других условий. Эти оценки велись под руководством академика С.А. Христиановича.

Общее руководство авиационным обеспечением испытаний было возложено на генерал-майора В.А. Чернореза. В целях безопасности экипажа самолета Ту-16 в ОКБ-167 МАП с 25 октября по 16 ноября 1955 г. проведена специальная подготовка самолета к испытаниям, а для решения конкретных проблем обеспечения безопасности самолета на полигоне работала команда ведущих разработчиков Ту-16, ученых из ВИАМ, НИИ ПДС, МИАН (А.А. Архангельский, А.В. Надашкевич, А.А. Дородницин, К.А. Семендяев и др.).

В первой половине 1955 г. было произведено сбрасывание 8 макетов бомб РДС-37 (7 успешных) для проверки действия парашютной системы и точности бомбометания. С целью увеличения дистанции от места взрыва до самолета-носителя и уменьшения светового импульса до допустимого уровня руководством было решено оборудовать бомбу парашютом, разработанным для бомбы РДС-6с в НИИ парашютно-десантного снаряжения. Заказ на парашюты МСМ сделало 17 октября 1955 г., а 28 октября 1955 г. их доставили на Семипалатинский полигон.

За три дня до испытания (первоначально назначенного на 20 ноября) все представители военного командования получили указания о начале проведения разъяснительной работы среди населения режимных зон и соответствующей подготовке зданий к возможному действию ударной волны.

Бомба была подготовлена специалистами КБ-11 и передана для подвески к самолету в 6 часов 45 минут 20 ноября 1955 г., но из-за отсутствия визуальной видимости цели и отказа радиолокационного бомбардировочного прицела бомбометание не состоялось. (На самолете устанавливались два прицела, радиолокационный и оптический.) Самолету с бомбой разрешили посадку только после того, как Я.Б. Зельдович и А.Д. Сахаров дали письменное заключение о безопасности посадки самолета с зарядом, а специалисты ВВС проанализировали все сценарии аварийной ситуации при посадке самолета.

Федор Павлович Головашко,

(1923-1980)

летчик-испытатель, Герой Советского Союза

Семипалатинский аэродром имел ограниченную взлетно-посадочную полосу для самолета с такой нагрузкой (~ 5,5 т), поэтому приземлился он с парашютным торможением, с трудом вписавшись в полосу. В дальнейшем было принято строгое решение о дублировании испытаний вторым самолетом с прицелом.

Испытание РДС-37 было проведено 22 ноября 1955 г. В 6 часов 55 минут бомбу подвесили к самолету, который вылетал в 8 часов 34 минуты. Командир экипажа—майор Ф.П. Головашко, штурман—майор А.Н. Кириленко, второй летчик— капитан И.М. Роменский, штурман-оператор радиолокатора— капитан В.И. Лазарев, стрелок-радист— лейтенант Б.И. Ожерельев, командир огневых установок — старшина Н.П. Суслов.

В 9 часов 47 минут было произведено прицельное бомбометание с высоты 12 км при скорости самолета 985 км/ч. Бомба сброшена над опытной площадкой П-5. Взрыв произошел на высоте 1550 м, в этот момент самолет находился от места взрыва на расстоянии 15 км (нагрев его обшивки достигал 42-82 °С).

Результаты воздушной и наземной радиационных разведок на радиоактивном следе после воздушного взрыва РДС-37 однозначно показали, что доза внешнего гамма-излучения за пределами территории полигона менее 0,3 Р, поэтому можно утверждать: облучению с превышением дозовых пределов население не подвергалось.

В эпицентре взрыва через 2 часа мощность дозы гамма-излучения не превышала 1,5 Р/ч. Радиус зоны с Р < 0,5 Р/ч составлял через 2 часа 800 м.

При взрыве РДС-37 впервые значимо проявилось влияние метеорологических факторов (градиентов температуры и скорости в атмосфере). В день взрыва установилась температурная инверсия (т.е. температура воздуха с высотой поднималась). Скорость ветра с высотой также увеличивалась. При таких метеоусловиях давление в звуковой волне на поверхности Земли оказалось в 2-3 раза больше, чем при стандартных метеоусловиях. Ударная волна нанесла повреждения строениям и остеклению зданий в 59 населенных пунктах (разрушено 28 тыс. м2 остекления на расстояниях до 175 км).

Одним из основных результатов испытаний 1955 г. в отношении безопасности явился вывод о том, что размеры Семипалатинского полигона исключают проведение испытаний мощных термоядерных зарядов (для наземных испытаний определяющим является опасность радиоактивного загрязнения, для воздушных испытаний большой мощности — опасность повреждения зданий). По результатам испытаний 1955 г. были приняты рекомендации по допустимой мощности взрывов, которые могли проводиться на Семипалатинском полигоне при различных метеорологических условиях. С 1957 г. заряды большой мощности, заряды мегатонного класса, стали испытываться на новом ядерном полигоне № 700 МО СССР (Северный испытательный полигон на Новой Земле).

Сводные материалы по результатам испытания изделия РДС-37 были подписаны И.В. Курчатовым, Ю.Б. Харитоном, Н.Н. Семеновым, А.Д. Сахаровым, Я.Б. Зельдовичем, М.А. Садовским, А.В. Енько, Б.М. Мамотовым, И.Н. Гуреевым.

Постановлением Совета министров СССР по вопросам работы атомных бомб и определения их мощности в 1955 г. была образована комиссия, в состав которой вошли И.В.Курчатов (председатель), Ю.Б. Харитон, Б.Г. Музруков, Н.И.Павлов, Е.А. Негин, В.А. Давиденко и др. На заседание этой комиссии по определению мощности взрыва бомбы-устройства РДС-37 были приглашены В.А. Болятко, А.В. Енько, Б.М. Мамотов, Б.А. Олисов, О.И. Лейпунский, В.Ю. Гаврилов, М.А. Садовский, Г.И. Бенецкий, И.Н. Гуреев, Н.Н. Семенов. Основной доклад о результатах определения тротилового эквивалента водородной бомбы РДС-37 представил инженер-полковник И.Н. Гуреев, энерговыделение РДС-37 оценивалось в нем в 1,6 Мт тротилового эквивалента.

Рассмотрев результаты испытания РДС-37 на заседании 24 ноября 1955 г., комиссия отметила следующее:

• успешно испытана конструкция водородной бомбы, основанная на новом принципе;

• необходимо дальнейшее детальное исследование процессов, протекающих при взрыве бомбы этого типа;

• дальнейшую разработку водородных бомб следует проводить на основе широкого использования принципов, положенных в основу бомбы РДС-37.

В дни испытаний руководство страны находилось в Индии, и Е.П. Славский подготовил телеграмму об успешном испытании РДС-37/7, с. 419/:

«Донесение в г. Дели товарищам Хрущеву Н.С. и Булганину Н. А.

На месте нахождения т. Завенягина 22 ноября с. г. получены положительные результаты, соответствующие возлагавшимся надеждам. Все благополучно.

Е. Славский»

Телеграмма от 23 ноября 1955 г. первого заместителя министра среднего машиностроения Е.П. Славского Первому секретарю ЦК КПСС Н.С. Хрущеву и Председателю Совета министров СССР Н.А. Булганину об испытании изделия РДС-37

Фактически сразу же после подписания отчета о результатах испытаний РДС-37 появилось официальное сообщение в газете «Правда» от 27 ноября 1955 г.: «В последнее время в соответствии с планом научно-исследовательских и экспериментальных работ в области атомной энергии в Советском Союзе были проведены испытания новых типов атомного и термоядерного (водородного) оружия. Испытания полностью оправдали соответствующие научно-технические расчеты, показав важные новые достижения советских ученых и инженеров. Последний взрыв водородной бомбы был самым мощным из всех взрывов, проведенных до сих пор. В целях предотвращения радиоактивных воздействий взрыв был произведен на большой высоте. При этом проводились широкие исследования по защите людей…

В связи с тем, что в некоторых западных странах поднята шумиха по поводу упомянутых испытаний в СССР, ТАСС уполномочен заявить следующее:

Советское Правительство стояло и стоит за запрещение атомного и водородного оружия с установлением действенного международного контроля. Такое решение позволило бы направить использование атомной энергии исключительно на мирные цели. Предложения насчет безусловного запрещения атомного и водородного оружия делались Советским Союзом как в Организации Объединенных Наций, так и на недавнем совещании министров иностранных дел четырех держав в Женеве, но не были приняты. Советский Союз также внес предложение о морально-политическом осуждении атомного и водородного оружия. Западные державы отказались принять и это предложение.

Проводя указанные испытания в интересах обеспечения своей безопасности, Советский Союз по-прежнему будет добиваться в Организации Объединенных Наций соглашения о запрещении атомного и водородного оружия и о сокращении всех других видов вооружений, о дальнейшем уменьшении международной напряженности и установлении доверия между государствами, о поддержании и укреплении всеобщего мира».

В начале пути, когда необходимых знаний в достаточной мере еще не хватало, а модели были несовершенны, требовался удачный выбор наиболее устойчивой физической системы. В этом проявился талант разработчиков РДС-37, и природа ответила им «взаимностью». Без этого успеха будущее нашей страны в жестких условиях ядерного противостояния того времени оказалось бы под большим вопросом.

11. ПОСЛЕ ИСПЫТАНИЯ РДС-37

В раз витии каждой науки и техники бывают переломные моменты, звездные часы, появление новых идей, осуществление радикальных скачков…

Люди растут вместе с тем делом, которое они делают.

Я.Б. Зельдович

НАГРАДЫ СОЗДАТЕЛЯМ РДС-37

За создание РДС-37 более 2400 человек были награждены орденами и медалями СССР. Я.Б. Зельдович удостоился звания Героя Социалистического Труда в третий раз, А.Д. Сахаров — во второй. М.В. Келдыш, Е.А. Негин, Н.И. Павлов стали Героями Социалистического Труда. Я.Б.Зельдовичу, И.В.Курчатову, А.Д. Сахарову, Ю.Б. Харитону, первым в СССР, присуждена Ленинская премия /7, с. 496/. Майору Ф.П. Головашко присвоено звание Героя Советского Союза. Орденом Ленина было награждено 88 человек (из них 35 специалистов КБ-11, 5 специалистов НИИ-1011).

Следует отметить, что основные разработчики РДС-37 из КБ-11 были в то время очень молодыми людьми. Они выросли на конкретной работе, стали выдающимися учеными, внесшими определяющий вклад в развитие термоядерного оружия нашей страны (в частности, 9 из 31 физика-теоретика, разработчика РДС-37, стали в разное время Героями Социалистического Труда).

Постановление СМ СССР № 1253-634

«О присуждении звания лауреата Ленинской премии

ученым: тт. Зельдовичу Я. Б., Сахарову А. Д., Харитону Ю.Б. и Курчатову И. В».

г. Москва, Кремль, 7 сентября 1956 г.

«Учитывая, что создание мощной водородной бомбы на новом физическом принципе является выдающимся достижением советской науки и техники,

Совет министров Союза ССР

ПОСТАНОВЛЯЕТ:

1. За разработку физических принципов и теоретических расчетов изделия РДС-37 присудить звание лауреата Ленинской премии:

Зельдовичу Якову Борисовичу — члену-корреспонденту Академии наук СССР, заместителю научного руководителя КБ-11 Министерства среднего машиностроения;

Сахарову Андрею Дмитриевичу — академику, заместителю научного руководителя КБ-11 Министерства среднего машиностроения,

и выдать им денежную премию в размере 75 тыс. рублей каждому.

2. За разработку физических принципов и ядерно-физические исследования по созданию изделий РДС-27 и РДС-37 присудить звание лауреата Ленинской премии:

Харитону Юлию Борисовичу — академику, научному руководителю и главному конструктору КБ-11 Министерства среднего машиностроения;

Курчатову Игорю Васильевичу — академику, председателю Научно-технического совета Министерства среднего машиностроения,

и выдать им денежную премию в размере 75 тыс. рублей каждому.

Председатель Совета министров Союза ССР

Н. Булганин,

Управляющий делами Совета министров СССР

А. Коробов»

В феврале 1956 г. Ю.Б. Харитон направил руководству МСМ предложение о присуждении степени доктора технических наук без защиты диссертации С.Г. Кочарянцу, Е.А. Негину, В.Ф. Гречишникову; ученой степени кандидата технических наук без защиты диссертации и сдачи кандидатских экзаменов Н. А.Терлецкому, П.А. Есину, Д.А. Фишману, А.П. Герасимову, Г.Д. Соколову, А.С. Козыреву, Н.А. Смирнову, А.П. Павлову, И.В. Алексееву, В.К. Ливье, Б.Н. Леденеву, Г.А. Цыркову, А.Д. Захаренкову, а также кандидата химических наук — М.В. Дмитриеву, Б.Ю. Гаврилову.

В записке министра МСМ А.П. Завенягина ЦК КПСС с представлением проектов постановлений СМ СССР и Указов Президиума Верховного Совета СССР о наградах за создание на новом физическом принципе изделия РДС-37 от 22 марта 1956 г. подчеркивалось, что «идея создания этой бомбы принадлежит члену-корреспонденту АН СССР т. Зельдовичу Я.Б. и академику Сахарову А.Д. В создании водородной бомбы ряд трудных научных проблем решался под руководством и при непосредственном участии академиков Харитона Ю.Б. и Курчатова И. В». /7, с. 466/.

ПЕРВЫЕ ПЛАНЫ РАЗВИТИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Успешное испытание первого термоядерного устройства на принципе атомного обжатия позволило перейти к широкомасштабной разработке термоядерных зарядов нового поколения. Созданием заряда РДС-37 был совершен прорыв в решении проблемы термоядерного оружия, а сам заряд явился прототипом всех последующих двухстадийных термоядерных зарядов СССР. Ближайшие планы совершенствования термоядерного оружия после испытания РДС-37 были представлены руководителями МСМ и Минобороны в Президиум ЦК КПСС/7, с. 429/.

Из записки от 28 декабря 1955 г. А.П. Завенягина, Г.К. Жукова, И.В. Курчатова и П.М. Зернова в Президиум ЦК КПСС с представлением проекта постановления СМ СССР:

«По постановлению ЦК КПСС от 8 октября 1955 г. Министерство среднего машиностроения обязано было провести испытания:

— водородной бомбы РДС-27 с зарядом <…>кг урана-235 и <…> кг дейтерида лития-6;

— водородной бомбы РДС-37, основанной на принципе атомного обжатия, мощностью 1,0-2,0 млн. т;

— водородной бомбы РДС-6СД с половиной заряда <…>кг урана-235 и половинной мощностью до 1,0 млн. т, в случае неблагоприятных результатов испытаний РДС-37.

6 ноября с. г. были произведены испытания изделия РДС-27. Получена мощность 220-250 тыс. т по тротиловому эквиваленту. В случае применения ИНИ в этих бомбах можно ожидать мощности около 300 тыс. тонн. 22 ноября с. г. была испытана водородная бомба РДС-37. В связи с положительными результатами испытания изделия РДС-37 изделие РДС-6СД не испытывалось.

Испытание изделия РДС-37 с атомным обжатием оправдало все важнейшие научные положения и инженерные расчеты, заложенные в это изделие. Тротиловый эквивалент изделия оказался равным 1,7-1,9 млн. тонн, т. е. соответствовал максимальному значению, ожидавшемуся в расчетах.

На 1956 год нами намечено изготовить 10 бомб такой же мощности, как и испытанная РДС-37, и 10 бомб мощностью 0,5 млн. тонн с литием-6 <…>.

К изделиям РДС-37 нужно будет подготовить новые атомные вспомогательные заряды (инициаторы) с меньшим количеством атомных взрывчатых веществ и без урана-233. Ориентировочно полагаем, что для вспомогательного заряда будет достаточно <…>кг плутония

и не более <…> кг урана-235. Атомное обжатие дает возможность значительно повысить общую мощность изготовляемых водородных бомб. По пятилетнему плану на 1956-1960 гг. намечалось изготовить 240 водородных бомб прежней конструкции на общую мощность 370 млн. тонн тротила и израсходовать для этой цели <…> кг урана-235. Теперь имеется возможность изготовить в несколько раз больше водородных бомб и на суммарную мощность много большую, чем намечалось ранее, при том же расходе атомных взрывчатых веществ.

В качестве реакции на наши испытания американцы объявили, что они проведут свои очередные испытания водородной бомбы в феврале-марте 1956 г.; готовятся к испытаниям своей водородной бомбы и англичане. Не исключено, что на американских и английских атомных испытаниях будут взорваны водородные бомбы или устройства мощностью 10 или более млн. тонн.

Предложения Советского Союза о запрещении испытаний, как известно, были отвергнуты американцами и англичанами. Однако нельзя совершенно исключить возможности, что после своих испытаний они пойдут на ограничение новых испытаний или на полное их запрещение. Было бы поэтому весьма желательно показать, что мы можем изготовить бомбу во много раз сильнее и также сбросить ее с самолета. Наша бомба, во всяком случае, не должна быть слабее английской и американской. Мы считаем, что нам следует приготовить к III кварталу 1956 г. бомбу мощностью 20-30 млн. тонн. Она будет иметь вес 20-26 тонн.

Бомба такого веса, по мнению Министерства авиационной промышленности, может быть взята на самолет М-4. Однако придется серьезно усилить фюзеляж самолета и проделать другую работу. Испытание этой бомбы надо провести на Новой Земле, ибо полигон № 2 в этом случае не позволяет обеспечить безопасность населения. Нельзя сейчас с полной определенностью сказать о возможности доставки подобных бомб на расстояние до 8 тыс. км. Это дело требует серьезной проработки. По-видимому, окажется возможной и доставка их на расстояние 8 тысяч километров.

Юрий Алексеевич Трутнев

(1927 г. р.),

выдающийся физик-теоретик, академик РАН, первый заместитель научного руководителя ВНИИЭФ, один из основоположников создания отечественного ядерного оружия, соавтор физической схемы РДС-37, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий, работает во ВНИИЭФ с 1951 г.

В 1956 году, кроме бомбы большой мощности, нужно будет разработать бомбы с атомным обжатием в габаритах 820 мм (габариты РДС-4). Бомбы габарита 820 мм предполагается применять на средних бомбардировщиках и для ракет типа Р-5М, Р-11, Р-12. В 1956 г. следует начать работы и в 1957 г. создать изделие с использованием атомного обжатия в габаритах 1250 мм (габарит РДС-2 и РДС-3). Изделия таких габаритов мощностью примерно до 1,5 млн. тонн можно будет использовать в ракете Р-12 и крылатой ракете «Буря». Этот же заряд будет пригоден для крылатой ракеты «Буран» и ракеты Р-7. Однако в этих двух ракетах могут быть использованы водородные заряды и больших габаритов и мощностей.

Особое значение приобретают ракеты как носители мощных водородных зарядов, поскольку в этом случае отпадает вопрос об опасности от излучения и ударной волны. В этом свете представляется совершенно необходимым разработку таких ракет, как Р-7 на расстояния 8000-9000 км, Р-12 на расстояния до 2000-3000 км, Р-5М на расстояние до 1200 км, крылатых ракет «Буря» и «Буран», ориентировать уже теперь на снаряжение их водородными зарядами с атомным обжатием. Хотя это будет связано с дополнительными трудностями при разработке ракет, но это окупится значительным увеличением мощностей зарядов при меньших затратах делящихся материалов. Такие выводы считаем необходимым сделать из проведенных испытаний».

Через 8 дней после этой записки вышло соответствующее Постановление СМ СССР № 46-31СС.

Впереди было много неожиданностей. До наступления моратория на ядерные испытания в конце 1958 г. США и СССР активно развивали свои термоядерные программы. В период 1956-1958 гг. США провели 31 испытание мощных термоядерных зарядов, 30 испытаний провел СССР. Однако их результаты сильно отличались: у США в рамках этой программы было 4 неудачных испытания (отказ или существенное снижение качества работы термоядерного модуля), а у СССР было 12 неудачных испытаний.

США удалось в это период существенно расширить номенклатуру термоядерных зарядов (применительно к различным средствам доставки и решаемым задачам) и улучшить их массогабаритные и военно-технические характеристики. В СССР в период 1956-1957 гг. основные усилия были сосредоточены на создании серийно-способной модернизации РДС-37. Над решением этой задачи работало КБ-11 и созданный в 1955 г. Уральский ядерный центр НИИ-1011 (ВНИИТФ), который пополнился рядом ведущих специалистов КБ-11.

Из официального документа от 22 сентября 1990 г., подписанного Ю.Б. Харитоном /14/: «В 1955 году Ю.А. Трутневым совместно с Ю.Н. Бабаевым было выдвинуто предложение, которое на многие годы определило направление работ по созданию отечественных термоядерных зарядов и легло в основу подавляющего большинства разработок термоядерных зарядов как во ВНИИЭФ, так и во ВНИИТФ». Заряд разрабатывался в течение 1956-1957 гг. и был готов к испытанию в 1957 г. Однако только в феврале 1958 г. было проведено успешное испытание изделия «49» (авторы новой физической схемы и ведущие разработчики — Ю.А. Трутнев и Ю.А. Бабаев).

В изделии «49» удалось существенно уменьшить габариты заряда за счет нового смелого решения задачи переноса рентгеновского излучения, определяющего имплозию. Физическая схема заряда оказалась исключительно удачной, существенно повысила характеристики термоядерных зарядов и открыла новые возможности для их применения. Заряд был передан на вооружение и впоследствии подвергался модернизации, связанной с заменой первичных источников энергии /15/. Часть этой работы (создание новых термоядерных зарядов по схеме «49») была выполнена уже в 1958 г., но это была только часть реализации необходимой программы. Основной объем работ пришелся на период 1961-1962 гг. Это был новый важный шаг в развитии термоядерных зарядов нашей страны.

РАБОТЫ ПО СОЗДАНИЮ СЕРИЙНОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ РДС-37

Уже через месяц после испытания РДС-37 в декабре 1955 г. руководители атомной отрасли и Министерства обороны обращаются к руководству страны с предложениями о широкомасштабном развитии ядерного арсенала страны /7, с.429/. Через 8 дней выходит соответствующее Постановление СМ СССР № 46-31СС.

Успешное испытание РДС-37 позволило перейти к работам по созданию серийной модернизации этого мощного термоядерного заряда. В первую очередь, речь шла о боевом оснащении МБР Р-7, поскольку это было наиболее эффективное оружие для осуществления ядерного сдерживания, даже в условиях огромной асимметрии между ядерными арсеналами США и СССР. Никаких средств перехвата ядерных боеголовок межконтинентальных баллистических ракет не существовало.

Первоначально МБР Р-7 предполагалось оснастить термоядерным зарядом типа РДС-6с. При этом необходимо было исключить применение в этом заряде дейтерида-тритида лития из-за дефицитности трития и существенного ухудшения эксплуатационных характеристик заряда в случае использования трития. Также необходимо было увеличить энерговыделение заряда.

Однако после успешного испытания РДС-37 руководители МСМ и МО выступили с инициативой об оснащении ракеты Р-7 водородными зарядами нового типа.

Записка заместителя Председателя CM СССР М.В. Хруничева, министра обороны СССР Г.К. Жукова,

первого заместителя министра среднего машиностроения Б.Л. Ванникова и других в Президиум ЦК КПСС с представлением проекта

Постановления ЦК КПСС и СМ СССР об оснащении ракеты Р-7 водородным зарядом на принципе атомного обжатия

21 апреля 1956 г.

Согласно Постановлению Совета министров СССР от 20 мая 1954 г. Министерство оборонной промышленности (НИИ-88, главный конструктор т. Королеве. П.) разрабатывает баллистическую ракету Р-7 для транспортировки специального заряда типа РДС-6 на дальность 8000 км. По расчетным данным указанный заряд типа РДС-6 имеет мощность порядка 1,5 млн. тонн тротилового эквивалента, вес его вместе с аппаратурой автоматики был задан 3400 кг. В результате проведенных в ноябре 1955 г. испытаний водородной бомбы, построенной на новом принципе обжатия, выявилась возможность создания для ракеты Р-7 нового водородного заряда мощностью около 2,0 млн. тонн тротилового эквивалента и весом 2900 кг. В соответствии с решением ЦК КПСС от 5 января 1956 г. вопрос о размещении нового водородного заряда в ракете Р-7 проработан НИИ-88 МОП совместно с представителями МСМ, при этом установлена возможность разместить новый заряд в головном отсеке ракеты. Снижение веса нового заряда против ранее заданного веса заряда типа РДС-6 позволит увеличить дальность полета ракеты Р-7 на 200-300 км.

Заряд РДС-37 хотя и удовлетворял по уровню энерговыделения требованиям, предъявленным к боевому оснащению МБР Р-7, требовал серьезной модернизации. Разработка модернизированного заряда с самого начала стала носить острый конкурентный характер. В ней участвовали специалисты КБ-11 и НИИ-1011. Как часто бывает во всяком новом деле, специалисты пытались внести в схему заряда усовершенствования различных типов. В 1956 г. КБ-11 провело в этих целях пять испытаний термоядерных устройств. Однако проблему решить не удалось, причем в трех испытаниях был получен отказ термоядерных узлов. Это был серьезный удар, который свидетельствовал о недостаточности имевшихся в то время представлений о процессах, происходивших в зарядах типа РДС-37.

В это же время НИИ-1011 на базе конструкции РДС-37 также разрабатывал мощные термоядерные заряды. В ряде случаев его разработки также преследовали серьезные неудачи. Но одно из испытаний 1957 г. по модернизации РДС-37 показало хороший результат. Это было испытание заряда, проводившееся со специальным снижением энерговыделения в интересах безопасности. В результате было принято решение:

«принять для носителя Р-7 заряд КБ-11, состоящий из термоядерного узла НИИ-1011 и первичного атомного заряда на базе РДС-4;

испытание заряда (модернизация РДС-37) провести на полную мощность взрыва».

Заряд для ракеты Р-7 испытывался в корпусе авиабомбы. Ввиду высокой расчетной мощности термоядерного заряда и в соответствии с принятым решением о проведении полномасштабного взрыва, его испытание проводилось на Северном полигоне. Местом испытания было выбрано опытное поле, расположенное в 260 км от основной базы полигона.

6 октября 1957 г. бомба была сброшена с самолета Ту-16 на высоте 11500 м. Взрыв произошел на высоте около 2100 м над целью, образовав в тот момент ослепительно яркий огненный шар. Полученная мощность термоядерного заряда в 2,9 Мт превышала расчетную на 20%. Задача создания серийной модернизации РДС-37 была решена.

Юрий Николаевич Бабаев

(1928-1986),

выдающийся физик-теоретик, член-корреспондент АН СССР, ведущий разработчик первых термоядерных зарядов, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий, работал во ВНИИ ЭФ с 1951 г.

В процессе разработки конструкции головной части (ГЧ) ракеты Р-7, кроме наземной лабораторно-конструкторской отработки, были проведены летно-конструкторские испытания с целью определения состояния ее конструкции, температурного воздействия на нее, перемещений и деформации узлов в условиях действия реальных перегрузок и температур при полете ГЧ. При летно-конструкторских испытаниях передавалась соответствующая телеметрическая информация на наземные регистрационные комплексы. Летные испытания показали сохранность целостности конструкции ГЧ и заряда; величины перегрузок, температурных воздействий и перемещений узлов конструкции находились в пределах допустимых значений. В целом это позволило сделать вывод о высокой надежности ГЧ ракеты Р-7.

Первая межконтинентальная баллистическая ракета в СССР Р-7 с термоядерным зарядом имела дальность стрельбы около 8000 км. Всего было развернуто четыре ракетных комплекса, которые оказались громоздкими и весьма дорогостоящими, с низким уровнем боевой готовности.

Схема размещения термоядерного заряда в головной части ракеты Р-7 имела существенные недостатки, связанные с особенностями межведомственных взаимоотношений. Заряд не был автономным агрегатом, что было неудобно как для разработчиков головной части, так и для разработчиков заряда.

Поскольку КБ-11 и ОКБ-1 принадлежали к разным государственным ведомствам, то возникали сложности, связанные, главным образом, с ведомственной ответственностью за обеспечение выполнения технических требований и нормального функционирования элементов конструкции корпуса ГЧ и заряда в процессе эксплуатации и возможного боевого применения.

Поэтому было естественным стремление разработчиков заряда создать компактную конструкцию термоядерного заряда в виде автономного агрегатного узла в собственном едином корпусе с соответствующими установочными и посадочными элементами крепления в боевом отсеке корпуса ГЧ, что и реализовалось в дальнейшем.

Следует особо отметить, что создание ракет в СССР обесценило многомиллиардные вложения США в средства ПВО.

Записка А.Д. Сахарова, Я.Б. Зельдовича и В.А. Давиденко Н.И. Павлову с оценкой параметров изделий мощностью в 150 мегатонн и один миллиард тонн ТНТ

2 февраля 1956 г.

Сообщаем оценку параметров изделия мощностью в 150 мегатонн ТНТ.

I вариант.

Изделие с дейтеридом лития <…>% обогащения, по-видимому, может быть сделано в следующих габаритах:

1) диаметр 4 метра,

2) длина — 8-70 метров,

3) общий вес — около 100 тонн.

При этом потребуются активные материалы в количествах:

1) U-235 — около <…> кг,

2) дейтерида лития-6 — около <…> тонн,

3) природного урана (можно обедненного) — около <…> тонн.

II вариант.

Изделие с уменьшенным расходом лития-6 и с использованием природного лития может быть сделано в габаритах:

1) диаметр — 6-7 метров,

2) длина— 18-20 метров,

3) общий вес — около 500 тонн. Активных материалов потребуется:

1) U-235 — около <…> кг,

2) дейтерида лития-6 — около <…> тонн,

3) дейтерида природного лития — около <…> тонн,

4) естественного урана (можно обедненного) — около <…>тонн.

Изделие мощностью в один миллиард тонн ТНТ может быть изготовлено по любому из этих двух вариантов при увеличении весов дейтеридов и природного урана в 6-7 раз, а весов делящихся материалов — приблизительно в 3 раза.

ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ СВЕРХБОМБЫ

Существенное отставание СССР от США по количеству ЯБП и мегатоннажу ядерного арсенала выдвигало на первый план задачу создания сверхмощных термоядерных зарядов.

Следует отметить, что идея сверхбомбы первоначально рассматривалась в США. В 1954 г. Эдвард Теллер высказал идею о возможности разработки термоядерного заряда с энерговыделением в 10000 Мт. В 1956 г. Пентагон вырабатывал требования к боеголовкам мощностью в 100 Мт, а Лос-Аламосская лаборатория обосновала возможность создания термоядерного заряда с энерговыделением в 1000 Мт/4/.

Аналогичные предложения были сформулированы в КБ-11 практически сразу же после успешного испытания РДС-37/7, с. 440/.

В записке А.П. Завенягина, Г.К. Жукова, И.В. Курчатова, П.М. Зернова в Президиум ЦК КПСС содержались конкретные предложения о разработке и испытании бомбы мощностью 20-30 Мт и массой 20-26 т на Новой Земле.

Разработка заряда сверхбольшой мощности была начата в 1956 г. в НИИ-1011 и получила название «проект 202». Этот проект представлял собой развитие принципов РДС-37 и был ориентирован на достижение энерговыделения в 30 Мт. В качестве боеприпаса, использующего такой термоядерный заряд, предполагалась авиабомба, для которой разрабатывались необходимый корпус и парашютная система. Следует отметить, что по своим габаритным характеристикам эта авиабомба не помещалась внутри бомбового отсека тяжелого бомбардировщика Ту-95, который поступил на вооружение в 1957 г.

6 июня 1956 г. НИИ-1011 выпускает отчет с обоснованием характеристик заряда РДС-202 с расчетной мощностью 38 Мт /7, с. 480/. Отчет «Основные расчетные данные РДС-202» подписали зам. гл. конструктора Забабахин Е. И., начальник сектора 1 Романов Ю.А. Отчет составили Аврорин Е. Н., Вахрамеев Ю. С., Забабахин Е. И., Нечаев М. Н., Розанов В. Б., Романов Ю.А. Феоктистов Л. П, Чуразов М. Д., Шумаев М. П., в работе принимали участие Имшенник В. С, Птицын А. Р., Строцев В. И.

По окончанию моратория в 1961 г. к задаче создания сверхбомбы вернулись, но теперь речь уже шла о термоядерном заряде с энерговыделением 100 Мт, который планировалось размещать в авиабомбе, разработанной по «проекту 202». На этом этапе разработка нового сверхмощного заряда проводилась в КБ-11 по инициативе Ю.А. Трутнева и А.Д. Сахарова, в состав авторского коллектива входили также В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев и Ю.Н. Смирнов. Оригинальные решения и накопленный опыт позволили исключительно быстро реализовать эту разработку, и заряд был успешно испытан 30 октября 1961 г.

Термоядерный заряд со специальными мерами для снижения экспериментального энерговыделения сработал в расчетном режиме, энерговыделение взрыва составило 50 Мт. Таким образом, сверхбомба с полномасштабным энерговыделением в 100 Мт была создана. Хотя этот заряд не был поставлен на вооружение (баллистические ракеты, которые стали рассматриваться в качестве основного средства доставки ядерного оружия, не обладали достаточной грузоподъемностью), тем не менее создание и испытание сверхбомбы имело большое политическое значение. Оно продемонстрировало, что СССР решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа ядерного арсенала. Любопытно отметить, что после этого прекратился рост мегатоннажа ядерного арсенала США.

Музей ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ

Н.Н. Семенов, И.Б. Тамм, Н. Бор

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

В основе создания РДС-37 и следующих поколений термоядерных зарядов лежат фундаментальные научные представления физики высоких плотностей энергии. Приведем ряд направлений исследований физических процессов, связанных с принципом радиационной имплозии. Этот принцип предполагает:

выход значительной части энергии при взрыве ядерного заряда (первичного модуля) в виде рентгеновского излучения;

транспортировку энергии рентгеновского излучения к термоядерному модулю;

имплозию термоядерного модуля с помощью энергии «доставленного» рентгеновского излучения.

Взрыв ядерного заряда, в котором основная часть энергии выделяется в нейтронно-ядерных реакциях в делящемся веществе, сопровождается трансформацией этой энергии в рентгеновское излучение и тепловую энергию вещества, находящихся в локальном термодинамическом равновесии (а также в кинетическую энергию среды). В веществе осуществляется перенос рентгеновского излучения, которое испускается с поверхности делящегося материала, и далее распространяется внутри внешних областей первичного модуля. Этот механизм существенно зависит от фундаментальных характеристик — пробегов взаимодействия рентгеновских квантов с веществом. Для веществ типа урана определяющее значение имеют процессы фотопоглощения и дискретно-дискретные переходы.

Исследования этой стадии процесса в течение десятилетий проводились как в рамках приближения лучистой теплопроводности, так и в рамках спектральной кинетики. В РФЯЦ-ВНИИЭФ был создан целый ряд физико-математических моделей радиационной газодинамики, которые адаптировались к вычислительным возможностям своего времени. В настоящее время используются 3D-модели в приближении лучистой теплопроводности и 2D-модели на основе спектрального кинетического уравнения переноса излучения, объединенные с уравнениями газодинамики.

Работы по расчету пробегов излучения в различных средах в течение длительного времени выполнялись по заданиям ВНИИЭФ в Институте прикладной математики Академии наук. Сейчас применительно к новым вычислительным возможностям в РФЯЦ-ВНИИЭФ созданы прецизионные программы вычисления спектральных пробегов излучения для различных веществ и условий, а также алгоритмы вычисления групповых и усредненных пробегов в соответствии с потребностями моделей радиационной газодинамики.

Исследования процессов радиационной газодинамики позволили осуществить управление переносом рентгеновского излучения внутри первичного модуля и резко повысить качество модулей как источников энергии для радиационной имплозии, что было исключительно важно для практики.

Вторая часть принципа радиационной имплозии, в основном, связана с исследованиями в моделях радиационной газодинамики процессов отражения и прохождения рентгеновского излучения через слоистые конфигурации различных материалов, часто представляющих собой многоэлементные геометрические фигуры со сложной динамикой. Практическим результатом этих исследований являлось определение количества энергии, поступающей для радиационной имплозии термоядерных модулей. Если на первой стадии основное требование предполагает максимизацию количества энергии рентгеновского излучения, выходящего из первичного модуля, то на второй стадии таким требованием является минимизация потерь энергии.

Третья часть принципа радиационной имплозии связана с исследованиями трансформации энергии рентгеновского излучения в поле давления, обжимающего термоядерный модуль. Это поле является сложным результатом процесса распространения излучения в различных материалах и имеет осесимметричную структуру. Для получения приемлемых результатов сжатия термоядерного модуля необходимо преобразование осесимметричных граничных условий в симметричный характер имплозии. Решение этой задачи требует управления потоками излучения и газодинамическими потоками как высокотемпературной, так и низкотемпературной высокоплотной плазмы, что обеспечивается в рамках 2й-моделей радиационной газодинамики.

Следует отметить, что особенности «граничных условий» таковы, что имплозия термоядерного модуля может быть как относительно устойчивой, так и неустойчивой. Существуют важные практические приложения, когда процессы имеют трехмерный характер, и в этих целях в РФЯЦ-ВНИИЭФ развиты 30-модели радиационной газодинамики.

Основную роль в решении этих проблем играют методы физико-математического моделирования, что определяется особенностями информации, полученной при испытаниях термоядерных зарядов. Крупнейшим экспериментальным результатом явилось определение «зон устойчивости» радиационной имплозии термоядерных модулей, а также определение физических факторов, выводящих за пределы этих зон.

Подчеркнем, что реализация принципа радиационной имплозии представляет собой выдающийся пример того, как фундаментальная научная дисциплина обеспечила проектирование конструкций, в которых переплелись сложнейшие физические процессы, в отношении ключевых параметров которых экспериментальные данные были ограничены. Колоссальные практические достижения, полученные на основе радиационной газодинамики, сделали нас, безусловно, лидерами в этой области, по крайней мере, на одном уровне с исследованиями в США.

Сферическая камера мощной лазерной установки «Искра-5»

Вид строящегося города, 1956 г.

Проспект Мира, 1959 г.

Улица Курчатова

Улица Харитона

13. ПРЕВРАЩЕНИЕ КБ-11 В МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР СТРАНЫ

Первая серия атомных зарядов типа РДС-1 в количестве 5 единиц была заложена на хранение в КБ-11 уже в 1950 г. Начало ядерному арсеналу Советского Союза было положено здесь!

Первым атомным оружием подводных лодок стала торпеда Т-5, затем ракета Р-11 ФМ и крылатая ракета. Первой баллистической ракетой с термоядерным зарядом для подводных лодок была Р-13, а с подводным стартом — ракета Р-21. Все эти оружейные комплексы были оснащены зарядами, испытанными и отработанными к тому времени в КБ-11.

В 1953 г. Министерство обороны ставит в ЦК КПСС вопрос о необходимости создания системы противоракетной обороны (ПРО). Специалисты КБ-11 Н.А. Дмитриев, В.Н. Родигин, Д.А. Франк-Каменецкий в 1954 г. показали, что лучший способ защиты от ядерного оружия противника — высотный ядерный взрыв. Зенитная ракета с атомным зарядом (Б.Д. Бондаренко) и автоматикой подрыва (Г.Н. Дмитриев, В.А. Грубов с сотрудниками) разработки КБ-11 была испытана в 1957 г. Компоновка же заряда и автоматики проводилась КБ-25 (Н.Л. Духов, А.А. Бриш с сотрудниками).

В 1954 г. для высшего руководства страны Малышевым, Ванниковым, Хруничевым, Курчатовым, Харитоном и Лаврентьевым был подготовлен документ «Атомное оружие для тактических целей». Фактически этот документ содержал не только обоснование необходимости, но и изложение программы разработки тактических ядерных боеприпасов, включая артиллерийские. Работа в данном направлении реализовалась в 1956 г. проведением успешного испытания на Семипалатинском полигоне. Руководил полигонным испытанием Е.А. Негин.

Опыт работы с зарядами различной мощности обогащался, росла и уверенность в их надежности. Еще в ноябре 1948 г. Я.Б. Зельдович и В.А. Цукерман, на год раньше, чем в США, предложили новый принцип нейтронного инициирования — внешний источник нейтронов, входящий в состав автоматики бомбы, который позволял в полтора раза повысить мощность ЯЗ, а самое главное — повысить надежность и безопасность Я.З. Многим в то время эта идея казалась технически неосуществимой. На основе новых принципов конструирования 1953 г. были созданы новые тактические бомбы малой мощности. В сентябре-октябре 1954 г. прошли полигонные испытания четырех таких бомб. Причем один взрыв был произведен при ударе о землю от контакта датчиков. Испытания прошли успешно.

Переход к использованию внешнего источника нейтронного инициирования радикально повысил степень ядерной взрывобезопасности и на несколько порядков уменьшил вероятность возникновения ядерного взрыва в условиях аварии.

23 октября 1954 г. на Семипалатинском полигоне были проведены воздушные испытания «изделия» РДС-3 «И». Его мощность составила 62 килотонны, что практически в полтора раза больше, чем энерговыделение аналогичного «изделия» с нейтронным запалом, то есть со старой системой инициирования. Новая система нейтронного инициирования, предложенная Я.Б. Зельдовичем и В.А. Цукерманом, получила широкое распространение, открыла новые возможности для дальнейшего повышения удельной мощности зарядов и улучшения их эксплуатационных характеристик. 22 января 1955 г. СМ СССР утвердил план производства атомных и термоядерных бомб, а также атомных зарядов к ракетам Р-5М в количестве 158 штук (из них термоядерных бомб — 8 штук) /7, с. 304/.

В 1955 г. по предложению А.И. Павловского в КБ-11 начались исследования по созданию безжелезных бетатронов для рентгенографирования быстропротекающих процессов. Реализация идей А.И. Павловского и его школы сразу же вывела КБ-11 на новый уровень развития ускорительной техники, а созданные установки востребованы по сей день и являются мощным инструментом поддержания ядерного арсенала нашей страны.

Александр Иванович Павловский

(1927-1993),

выдающийся ученый, основатель школы сильноточных ускорителей и генераторов сверхмощных импульсных магнитных полей, академик РАН, заместитель научного руководителя, начальник ядерно-физического отделения КБ-11 (ВНИИЭФ), Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и четырех Государственных премий

Самвел Григорьевич Кочарянц

(1909-1993),

выдающийся конструктор, ведущий разработчик первых атомных и термоядерных боеприпасов и ракетно-ядерного оснащения, главный конструктор ядерных боеприпасов (1959-1990), дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и четырех Государственных премий

* * *

Программа ядерно-физических исследований, необходимая для создания первых термоядерных зарядов, во многом послужила основой для развития в дальнейшем ядерной физики в СССР.

При обосновании характеристик РДС-37 впервые использовались результаты численных расчетов, проведенных на отечественной электронно-вычислительной машине «Стрела» по разработанным нашими учеными программам. Появление в ОПМ Математического института АН СССР в 1954 г. первых образцов ЭВМ «Стрела» с производительностью 2000 операций в секунду (норма математика-вычислителя на «Мерседесе» — 800 операций за рабочий день) ознаменовало начало новой эпохи в области вычислительной математики, а физики-теоретики получили новый инструмент для проведения численных экспериментов с конструкциями термоядерных зарядов.

Первые образцы отечественных ЭВМ поступили в КБ-11 в 1956 г. Уже в середине 1956 г. была изготовлена ЭВМ М-20 с производительностью 20000 операций в секунду, т.е. с производительностью, превосходящую на порядок ЭВМ «Стрела». В том же году запущено серийное производство М-20 /7, с. 494/, а в КБ-11 начало строиться здание на площадке 21 для размещения этих машин.

В утвержденном министром СМ 13.04.55 плане работ КБ-11 на 1955 г. значились ОКР и НИР по разработке пяти ядерных и термоядерных зарядов и восьми боевых частей, и это кроме РДС-37 /7, с. 336/.

Важным направлением работ КБ-11 в 1954 и 1955 гг. являлось участие в отработке первой ракеты средней дальности Р-5М с отделяемой ГЧ. Успешные зачетные испытания этой ракеты (дальность 1200 км) с подрывом ядерного заряда мощностью 0,3 кг в районе Аральска состоялись 2 февраля 1956 г. (от КБ-11 работами руководили С.Г. Кочарянц и Е.А. Негин). Первая ядерная боевая часть с атомным зарядом типа РДС-4 принята на вооружение в составе ракеты Р-5М в 1956 г.

Начало ракетно-ядерному щиту нашей страны было положено.

К 1955 г. «объект» покинули три академика (Н.Н. Боголюбов, И.Е. Тамм и М.А. Лаврентьев), три члена-корреспондента (А.Н. Илюшин, Н.Л. Духов, и К.И. Щёлкин), семь докторов наук ( В.И. Алферов, В.К. Бобылев, Е.И. Забабахин, Г.Н. Флеров, А.Ф. Беляев, Е.К. Завойский, Ю.Я. Померанчук) и 15 кандидатов наук.

В конце 1955 г. на «объекте» работали 2 академика (Ю.Б. Харитон и А.Д. Сахаров), 2 члена-корреспондента (Я.Б. Зельдович и Л.А. Галин), пять докторов наук (Л.В. Альтшулер, В.А. Давиденко, Ю.А. Зысин, В.А. Цукерман и по совместительству К.А. Семендяев), 32 кандидата наук, 1032 инженера и 868 техников.

Научных сотрудников на «объекте» числилось 110 человек. Всего в КБ-11 работало 10549 человек, из них с высшим образованием 1142 сотрудника, 1011 — со средним специальным и 501 — со средним, остальные 7829 работников имели неполное среднее образование.

В городе проживало около 25 тыс. человек. В середине 50-х годов началась массовая застройка города.

Значимость для страны в те годы ядерно-оружейного комплекса подчеркивалась уровнем руководителей отрасли — первые министры МСМ были в ранге заместителей Председателя Совета министров. 28 февраля 1955 г. министром МСМ и заместителем Председателя СМ СССР был назначен А.П. Завенягин, который заменил на этом посту В.А. Малышева. В том же году происходит перестройка и внутри самого МСМ: создается централизованный строительный комплекс, а из МСМ в Специальный комитет Совета министров переданы работы по созданию ракетных комплексов и других средств доставки.

Таким образом, к середине 50-х годов атомная отрасль превратилась в мощный наукоемкий и технологически развитый центр страны с вертикально-интегрированной схемой управления для проведения широкомасштабных работ в области мирной атомной энергетики и работ по созданию различных образцов ядерного и термоядерного оружия для обеспечения безопасности СССР и его союзников.

* * *

Борис Глебович Музруков

(1904-1979),

выдающийся технолог и организатор производства, главный металлург Кировского завода, директор Уралмаша (1939—1947), директор комбината «Маяк» (1947—1953), начальник управления Министерства среднего машиностроения (1953—1955), директор КБ-11 (1955-1974), дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и двух Государственных премий

Евгений Аркадьевич Негин

(1921-1998),

выдающийся конструктор и газодинамик, академик, ведущий разработчик первых атомных и термоядерных зарядов, главный конструктор ядерных зарядов (1959-1991), директор ВНИИЭФ (1978-1987), Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и трех Государственных премий

Вячеслав Александрович Малышев

(1902-1957),

выдающийся руководитель и организатор промышленности, нарком среднего машиностроения, в годы войны — нарком танковой промышленности, с 1945 г. член инженерно-технического совета Спецкомитета, в 1952-1953 гг. — член Президиума ЦК КПСС, в 1953-1955 гг. — министр среднего машиностроения, одновременно заместитель председателя Совета министров СССР, председатель Государственной комиссии по испытанию РДС-6с 12.08.53, Герой Социалистического Труда, дважды лауреат Государственной премии

Авраамий Павлович Завенягин

(1901-1956),

выдающийся руководитель и организатор промышленности, один из создателей атомной отрасли, член Спецкомитета (1945-1953), министр среднего машиностроения (1955-1956), одновременно заместитель председателя Совета министров СССР, участник испытания РДС-37, Герой Социалистического Труда, дважды лауреат Государственной премии

Михаил Георгиевич Первухин

(1904-1978),

выдающийся руководитель и организатор атомной отрасли, с 1940 г. — заместитель Председателя Совета народных комиссаров СССР, высший административный руководитель по Атомному проекту (1942-1945), с 1945 г. — член спецкомитета, за организацию работ по РДС-1 присвоено звание Героя Социалистического Труда, в 1957 г. — министр среднего машиностроения и первый заместитель Совета министров СССР

Ефим Павлович Славский

(1898-1991),

выдающийся руководитель и организатор промышленности, заместитель начальника ПГУ (1946—1953), первый заместитель министра среднего машиностроения (1953—1957), министр среднего машиностроения, трижды Герой Социалистического Труда, кавалер десяти орденов Ленина, лауреат Ленинской и трех Государственных премий

РУКОВОДИТЕЛИ НАУЧНЫХ ШКОЛ КБ-11 (ВНИИЗФ) НАЧАЛА 50-х ГОДОВ XX ВЕКА

Ю.Б. Харитон

Я.Б. Зельдович

И.Е. Тамм

А.Д. Сахаров

Н.И. Боголюбов

М.А. Лаврентьев

Г.И. Флеров

Д.А. Франк-Каменецкий

УЧАСТНИКИ РАЗРАБОТКИ ПЕРВЫХ ОБРАЗЦОВ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ, СТАВШИЕ ВПОСЛЕДСТВИИ ЛАУРЕАТАМИ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ

Л.Д. Ландау

И.Е. Тамм

Н.И. Семенов

Л.В. Канторович

И.М. Франк

В.Л. Гинзбург

14. ХРОНИКИ СОБЫТИЙ ПРИВЕДШИХ К СОЗДАНИЮ РДС-37

22 ОКТЯБРЯ 1945 г.

На заседании технического совета Спецкомитета представлен информационный материал разведки о возможности возбуждения ядерной реакции в легких ядрах с помощью использования атомной бомбы в качестве вспомогательного средства.

17 ДЕКАБРЯ 1945 г.

На заседании технического совета Спецкомитета Я.Б. Зельдовичем представлен доклад «О возможности возбуждения реакций в легких ядрах». В основе доклада — отчет И.И. Гуревича, Я.Б. Зельдовича, И.Я. Померанчука, Ю.Б. Харитона «Использование ядерной энергии легких элементов». Предложено использование для взрывных целей ядерных реакций превращения дейтерия в водород и тритий детонационным способом.

28 ЯНВАРЯ 1946 г.

На заседании технического совета Спецкомитета представлен информационный материал разведки по проекту «Super» (дейтериевая сверхбомба) в США. Материал содержал принципиальную схему сверхбомбы и характеристики основных физических процессов, происходящих в дейтериевой плазме при ее взрыве.

3 НОЯБРЯ 1347 г.

На заседании НТС ПГУ представлен доклад Я.Б. Зельдовича на основе работы С.П. Дьякова, Я.Б. Зельдовича и А.С. Компанейца «К вопросу об использовании внутриатомной энергии легких элементов», выполненной в ИХФ. В общем виде рассмотрены вопросы возможности термоядерного горения в равновесных и неравновесных условиях состояния вещества и излучения.

6 АПРЕЛЯ 1948 г.

Постановление СМ СССР № 1127-402сс/оп обязывало ИХФ и ХФТИ в 1948 г. провести предварительные расчеты по сверхбомбе (ответственные Я.Б. Зельдович, К.Д. Синельников).

23 АПРЕЛЯ 1948 г.

Полученные от К. Фукса новые материалы по проекту «Super» включали анализ вопросов зажигания дейтериевой плазмы и схему «изделия» Фукса — фон Неймана, представляющую собой прототип схемы радиационной имплозии. Л.П. Берия направил материалы Б.Л. Ванникову, И.В. Курчатову и дал поручение ознакомить с ними Ю.Б. Харитона.

5 ИЮНЯ 1948 г.

Постановление СМ СССР № 1989-773сс/оп обязало КБ-11 (Харитона и Зернова) провести до 1 июля 1949 г. теоретическую и экспериментальную проверку данных и разработать к 1 января 1949 г. на основе имеющихся данных эскизный проект РДС-6 (водородная бомба типа «Super»).

10 ИЮНЯ 1948 г.

Постановление СМ СССР № 1990-774сс/оп обязало ФИАН (С.И. Вавилова) организовать исследования по разработке теории горения дейтерия под руководством И.Е. Тамма (по заданиям Лаборатории № 2, Харитона и Зельдовича).

1948 г.

В отчете «Газодинамические исследования процесса расширения шара» (Л.Д.Ландау, Е. М.Лифшиц, И.М. Халатников) рассмотрены вопросы энерговыделения ядерных зарядов с учетом потерь энергии за счет выхода рентгеновского излучения. Прототип расчета выхода энергии рентгеновского излучения из первичных зарядов в схеме АО.

20 НОЯБРЯ 1948 г.

В.Л. Гинзбург выпустил отчет «Исследование вопроса о детонации дейтерия», в котором проанализировал проблемы детонации дейтерия и упомянул о «слойке» А.Д. Сахарова.

8 ДЕКАБРЯ 1948 г.

Доклад И.Е. Тамма «Об использовании в качестве взрывчатого вещества смеси природного урана и дейтерия», в котором представлен анализ ряда вопросов по работе «слойки».

18 ДЕКАБРЯ 1948 г.

Доклад А.С. Компанейца и С.П.Дьякова «Об использовании ядерной энергии ДД-реакции» представляет отчет о работе группы Я.Б. Зельдовича в ИХФ по цилиндрической дейтериевой сверхбомбе.

20 ЯНВАРЯ 1949 г.

Отчет А.Д. Сахарова «Стационарные детонационные волны в гетерогенной системе из тяжелой воды и урана-238».

3 МАРТА 1949 г.

Отчет В.Л. Гинзбурга «Использование Li^6D в “слойке”», в котором рассмотрено преимущество дейтерида Li^6 по сравнению с тяжелой водой в качестве термоядерного горючего.

9 ФЕВРАЛЯ 1950 г.

Записка А.Д. Сахарова по многослойному заряду с использованием имплозии и ядерного инициатора.

26 ФЕВРАЛЯ 1950 г.

Постановление СМ СССР № 827-303сс/оп «О работах по созданию РДС-6» обязывало ПГУ, Лабораторию № 2 и КБ-11 в июне 1952 г. провести испытание малого многослойного заряда РДС-6с по принципу, предложенному А.Д. Сахаровым, и организовать для его разработки расчетно-теоретическую группу в КБ-11 под руководством И.Е. Тамма. Постановление также обязывало ПГУ, Лабораторию № 2 и КБ-11 организовать расчетно-теоретические, а также экспериментальные и конструкторские работы по созданию РДС-6т, а ИФП (Александров и Ландау) — к 1 кварталу 1952 г. исследовать возможность стационарного распространения реакции в трубе, заполненной дейтерием.

26 ФЕВРАЛЯ 1950 г.

Постановление СМ СССР № 828-304сс/оп «Об организации производства трития» (первая очередь предусматривала обеспечение производства трития в количестве- 1,5 кг/год).

1 ИЮЛЯ 1950 г.

Постановление СМ СССР № 2859-1147сс/оп «О проведении проектных и опытных работ по производству лития-6» (первоначально объем производства лития-6 предполагалось обеспечить на уровне ~ 4 кг/месяц с уровнем содержания изотопа лития-6 ~ 95%).

26 ОКТЯБРЯ 1950 г.

Отчет «К теории инициатора для “Т”» (Н.А. Дмитриев, Г.М. Гандельман, В.Ю. Гаврилов), в котором рассмотрены различные возможности создания «инициатора» для РДС-6т (в случае обеспечения условий для детонации дейтерия в «трубе»). Процесс инициирования предполагалось осуществить за счет зажигания капсулы с ТД-смесью ударной волной ядерного взрыва, распространяющейся по тяжелому веществу, в котором размещена капсула.

3 МАЯ 1951 г.

Постановление CM СССР № 1552-774сс/оп «О работе по РДС-6т» обязало ПГУ организовать параллельные работы в ИФП (Л.Д.Ландау), расчетно-теоретические работы в Математическом институте АН СССР под руководством М.В. Келдыша и в Лаборатории «В» (ФЭИ) под руководством Д.И. Блохинцева. Постановление было связано с отсутствием к этому времени определенных выводов по реализуемости/нереализуемости РДС-6т. Одновременно Постановление предусматривало создание в НТС ПГУ специальной секции по вопросам разработки быстродействующих вычислительных машин.

22 ОКТЯБРЯ 1952 г.

Записка Я.Б. Зельдовича И.В. Курчатову и Н.И. Павлову с предложением исследований по вопросу о разгоне металлических пластин/оболочек ядерным взрывом для обеспечения сверхмощных изделий 6с (Давиденко, Сахаров, Зельдович). Прототип атомного обжатия.

25 МАРТА 1953 г.

Распоряжение СМ СССР № 5537-рс/оп определяло среди важнейших работ КБ-11 в 1953 г. создание модели РДС-6с с энерговыделением не менее 250 кг и массой 5 т и ее испытание в наземных условиях (на башне) в целях создания водородного изделия мощностью 1 млн. т.

15 ИЮЛЯ 1953 г.

Отчет «Модель изделия РДС-6с» выпущен И.Е. Таммом, А.Д. Сахаровым и Я.Б. Зельдовичем в качестве обоснования подготовленного полигонного испытания. В отчете записано, что боевое изделие будет отличаться от модели в 2-3 раза большим количеством трития и U-235.

12 АВГУСТА 1953 г.

Успешное испытание РДС-6с.

17 ОКТЯБРЯ 1353 г.

Предложение А.Д. Сахарова по разработке РДС-6 без трития с использованием Д-газа, с энерговыделением 0,8-1,5 Мт.

20 НОЯБРЯ 1953 г.

В Постановлении СМ СССР № 2835-1198сс «О разработке нового типа мощной водородной бомбы» принимается предложение МСМ о разработке новой РДС, предложенной А.Д.Сахаровым, и Андрей Дмитриевич утверждается научным руководителем работы. Испытание опытного образца РДС-6СД (энерговыделение ~ 1 Мт) запланировано на конец 1954 г.

14 ЯНВАРЯ 1954 г.

Записка Я.Б. Зельдовича и А.Д. Сахарова по использованию атомного обжатия термоядерного узла с гидродинамическим переносом энергии первичного заряда (предложение В.А. Давиденко).

26 ЯНВАРЯ 1954 г.

На совещании у Ю.Б. Харитона было отмечено, что вопрос о существовании стационарного режима детонации в РДС-6т по-прежнему не получил положительного ответа. Предложено сосредоточиться на создании больших изделий типа РДС-6с.

26 МАРТА 1954 г.

Постановление СМ СССР № 525-230 определило важнейшими задачами МСМ и КБ-11 в 1954 г. создание РДС-6СД с энерговыделением в 2 Мт, изготовление и испытание опытного образца этого изделия мощностью в 1 Мт в габаритах РДС-6с.

28 АПРЕЛЯ 1954 г.

Задание Г.М. Гандельмана и Н.А.Дмитриева на проведение расчетов в ОПМ Математического института по прогреву стенки изделия рентгеновским излучением. Первое свидетельство о появлении элементов принципа радиационной имплозии.

24 ИЮНЯ 1954 г.

Письмо руководства КБ-11 министру В.А. Малышеву о возможности создания водородной бомбы на основе атомного обжатия.

18 ИЮЛЯ 1954 г.

Решение технического совещания при министре В.А. Малышеве подтвердило проведение разработки РДС-6СД для испытания в конце 1954 г. (мощностью ~ 1 Мт). Отмечено, что из-за недостатка расчетных данных невозможно выбрать окончательный вариант конструкции мощностью в 2 Мт в габаритах РДС-6с.

31 ИЮЛЯ 1954 г.

Постановление СМ СССР № 1562-702сс «О программе и порядке испытаний РДС…» предписывало: «В связи с тем, что подробные расчеты первых вариантов изделия РДС-6СД показали, что эти варианты не обеспечивают получения тротилового эквивалента 2 млн. тонн <…>, принять предложение МСМ и КБ-11 о перенесении на II квартал 1955 г. сроков окончания разработки изделия РДС-6СД с полным тротиловым эквивалентом от 1,7 до 2 млн. тонн в габаритах изделия РДС-6с».

6 АВГУСТА 1954 г.

В отчете о работе сектора № 1 КБ-11 за первое полугодие 1954 г., подписанном А.Д. Сахаровым и Ю.А. Романовым, отмечена интенсивная работа по атомному обжатию.

9 ДЕКАБРЯ 1954 г.

Выпущен отчет А.Д. Сахарова и Д.А. Франк-Каменецкого «Атомное обжатие» с описанием общих особенностей принципа радиационной имплозии и термоядерных зарядов на его основе.

9 ДЕКАБРЯ 1954 г.

Выпущен совместный план работ секторов 1 и 2 КБ-11 по проблеме атомного обжатия, который включал широкий круг вопросов АО, в частности, разработку модельной системы (будущий заряд РДС-37) для проверки на полигоне. Завершение работы планировалось в конце 1955 г.

10 ДЕКАБРЯ 1954 г.

Записка руководства КБ-11 министру В.А.Малышеву с предложением о полном прекращении работ по изделию РДС-6т.

24-25 ДЕКАБРЯ 1954 г.

Расширенное заседание НТС КБ-11 с участием министра В.А. Малышева приняло решение о проведении разработки модельной системы по схеме атомного обжатия для испытания в 1955 г.

3 ФЕВРАЛЯ 1955 г.

Техническое задание на конструирование экспериментального изделия, предназначенного для проверки научных принципов, положенных в основу изделий с атомным обжатием (А.Д. Сахаров, Д.А. Франк-Каменецкий, Л.П. Феоктистов).

16 ФЕВРАЛЯ 1955 г.

Постановление Президиума ЦК КПСС одобрило предложение МСМ о разработке мощной водородной бомбы на принципе АО.

31 МАЯ 1955 г.

Решение совещания при министре среднего машиностроения (А.П. Завенягин): «Одобрить представленную КБ-11 схему экспериментального устройства РДС-37 для испытания на полигоне № 2 в 1955 г. <…> Одобрить представленную КБ-11 конструкцию изделия РДС-6СД для испытания на полигоне № 2 в 1955 г. Считать целесообразным решить вопрос об испытании изделия РДС-6СД после проведения испытания РДС-37».

1 ИЮЛЯ 1955 г.

Доклад комиссии (под руководством И.Е. Тамма) по рассмотрению физических принципов атомного обжатия и расчетов опытного устройства РДС-37. «Атомное обжатие, основанное на использовании лучистой теплопроводности, открывает совершенно новые возможности в области атомного оружия».

8 ИЮЛЯ 1955 г.

Выпущен итоговый отчет по разработке РДС-37 «Опытное устройство для проверки принципа окружения».

8 ОКТЯБРЯ 1955 г.

Постановление СМ СССР № 1808-967сс «О проведении испытаний изделий РДС» предписывает «принять предложения МСМ и Минобороны о проведении испытаний в октябре-ноябре 1955 г. новых конструкций мощных изделий РДС», в том числе «экспериментальной конструкции водородной бомбы с атомным обжатием с ожидаемым тротиловым эквивалентом 1-2 млн. тонн».

22 НОЯБРЯ 1955 г.

Успешное испытание РДС-37. Энерговыделение опытного варианта составило 1,7-1,9 млн. тонн, по заключению комиссии под руководством И.В. Курчатова.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокую оценку получила работа по созданию термоядерного заряда РДС-37 на принципе радиационной имплозии в письме А.П. Завенягина, г.К. Жукова, И.В. Курчатова, П.М. Зернова в Президиум ЦК КПСС с представлением проекта постановления Совета Министров СССР от 28 декабря 1955 г. /1/: «Успешное испытание изделия РДС-37 показало зрелость наших ученых-физиков, оригинальность их идей, смелость и уверенность в новых областях научных исследований. Заслуга в этом исключительно важном деле принадлежит как физикам, выдвинувшим идею создания водородной бомбы на принципе атомного обжатия, члену-корреспонденту Академии наук Зельдовичу и академику Сахарову, так и другим крупным ученым-физикам, своими знаниями и авторитетом поддержавшим инициативу КБ-11. Это академик Харитон, возглавлявший работу по практическому созданию изделия, а также экспертная комиссия академиков Тамма и Келдыша. Создание изделия РДС-37 с атомным обжатием является важнейшим достижением советской физики».

На заседании Президиума ЦК КПСС 5 января 1956 г. отмечено:

«1. Принять представленный т.т. Завенягиным, Жуковым, Курчатовым и Зерновым проект постановления по данному вопросу.

2. Выразить благодарность нашим ученым, инженерам и руководителям работ, принявшим участие в создании нового типа водородной бомбы, испытание которой показало зрелость советских ученых-физиков, оригинальность их идей, смелость и уверенность в новых областях научных исследований.

3. Поручить МСМ (т. Завенягину) внести в ЦК КПСС предложения о представлении к награждению ученых и инженерно-технических работников, участвовавших в работах по созданию нового типа водородной бомбы».

Создание РДС-37 определило главный вектор развития отечественной программы ядерных вооружений и дало мощный импульс для движения в направлении к ядерному паритету, реализации ядерного сдерживания.

Огромная заслуга И.В. Курчатова и Ю.Б. Харитона состояла в том, что они смогли сформировать такой коллектив единомышленников и одновременно ярких индивидуальностей, которому оказалась «по плечу» поставленная задача. Именно в этом коллективе зародились и укрепились традиции, стиль работы, обеспечившие не только конечный успех начального этапа осуществления атомной программы, но и дальнейшее форсированное развитие передовых отраслей науки, техники, производства. В конечном счете, это позволило создать тот ядерный щит, который обеспечивает безопасность нашего Отечества.

Заслуга руководителей атомной программы на «местах», прежде всего КБ-11, в том, что они сами оказались на высоте задачи как в плане научно-техническом, так и просто человеческом.

Какие же уроки можно извлечь из событий, которые привели к созданию первой термоядерной бомбы РДС-37 в 1955 г. Во-первых, это урок целенаправленной рациональной организации всех работ по атомной проблеме. Во-вторых, урок того, как надо привлекать всю интеллектуальную мощь страны для выполнения государственной задачи. В-третьих, это пример, как необходимо реагировать на прорыв в научной сфере, имеющий колоссальное оборонное значение. В-четвертых, это был первый пример создания оружия сдерживания, основанного на самых передовых технологиях, определяемых достижениями фундаментальной науки.

Мирное небо над Москвой

В середине 50-х годов численность армии была сокращена с 5 763 000 человек в 1955 г. до 3 623 000 человек в 1958 г.

Создание в СССР термоядерного оружия сделало мировую войну невозможной.

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «GEORGE»

Испытание «George» было произведено 9 мая 1951 г. на атолле Эниветок. Устройство размещалось на высоте 200 футов (61 м) на испытательной башне. Энерговыделение взрыва составило 225 кт. Целью эксперимента было осуществление зажигания термоядерной реакции.

Испытательное устройство «Cylinder» состояло из ядра, содержащего высокообогащенный уран, которое обжималось под действием уникальной цилиндрической имплозивной системы. Считается, что это устройство впервые использовало систему внешнего нейтронного инициирования /4/.

Устройство представляло собой цилиндр длиной около 8 футов (~2,4м) и диаметром около 2 футов (~0,6м) с осесимметричным отверстием. Отверстие, сжатое до узкого канала под действием имплозии, передавало излучение в небольшой объем из окиси бериллия, содержавший несколько граммов жидкой смеси дейтерия и трития. Излучение не только нагревало термоядерный модуль до температуры, необходимой для зажигания, но и создавало давление в окружающей окиси бериллия, которое приводило к сжатию термоядерного горючего, усиливая его горение. Излучение распространялось впереди фронта ударной волны, создаваемой ядерным взрывом, обеспечивая необходимое время для осуществления термоядерного процесса до его нарушения продуктами ядерного взрыва.

Термоядерная часть устройства была разработана Э. Теллером, а устройство «Cylinder» разработано, вероятно, на основе предложений г. Гамова.

Термоядерное горение регистрировалось через измерения рентгеновского излучения, испускаемого термоядерной плазмой. Аппаратура регистрации была защищена от действия рентгеновского и гамма-излучения ядерного заряда и размещалась достаточно далеко от устройства, обеспечивая измерения и передачу данных в процессе горения термоядерного горючего. Эта часть эксперимента выполнялась под руководством X. Браднера и г. Йорка. Измерения рентгеновского излучения были основаны на процессе флюоресценции серии К-пороговых фильтров, размещенных на базе, определяемой испытательной башней. Рентгеновское излучение от термоядерного модуля достигало регистраторов по вакуумным каналам, находившимся внутри трубы, выполненной из свинца, диаметром 4 фута (~ 1,2 м), массой 235 т, которая обеспечивала защиту от внешнего рентгеновского и гамма-излучения.

2. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «MIKE»

Испытание «Mike» было проведено 1 ноября 1952 г. на атолле Эниветок. Устройство представляло собой первичный заряд ТХ-5, ранее неоднократно испытанный, и термоядерный цилиндрический модуль «Sausage» с жидким дейтерием, находящиеся в корпусе, внутри которого осуществлялся перенос рентгеновского излучения от первичного заряда к термоядерному модулю /4/.

Стальной корпус устройства был облицован слоем свинца, к которому прикреплялся слой полиэтилена толщиной несколько сантиметров. Этот слой пластика создавал давление плазмы в течение имплозии.

«Sausage» состоял из тройного стального сосуда. Внутренний сосуд содержал жидкий дейтерий. Между его стенками и средним сосудом находился вакуум, препятствующий теплопередаче. Между средним и внешним сосудами также находился вакуум и защитный экран из меди, охлаждаемый жидким азотом.

Вдоль оси дюара, заполненного жидким дейтерием, размещался плутониевый стержень, который действовал в качестве инициатора для зажигания термоядерного горючего. Инициатор был бустированным ядерным устройством, так как внутри него имелась полость, содержавшая небольшое количество смеси дейтерия и трития (также жидкой).

Внешний корпус устройства был выполнен из стали и имел очень большую толщину (около 1 фута) для того, чтобы обеспечить максимальное удержание давления, создаваемого рентгеновским излучением. Его внутренний диаметр составлял при этом около 60 дюймов (~ 1,5 м). Очень широкий канал для передачи излучения вдоль термоядерного модуля обеспечивал минимизацию температурного градиента и делал менее вероятными непредвиденные потери. Значительный объем устройства был связан также с низкой плотностью жидкого дейтерия и необходимостью системы термического охлаждения.

Первичный источник ТХ-5 был опытным вариантом имплозивной системы, которую приняли на вооружение как заряд Мк-5. Заряд ТХ-5 использовал различные виды центральных частей, что позволяло обеспечивать различные уровни энерговыделения. Максимальное известное энерговыделение этого заряда составляло 47 кг и было реализовано в испытании «Easy» 20 апреля 1951 г. Меньшая масса этого заряда, по сравнению с другими, позволяла увеличить температуру, улучшить выход рентгеновского излучения из первичного источника и тем самым повысить эффективность процесса радиационной имплозии. Если в опыте «Mike» использовалась та же конфигурация ТХ-5, что и в опыте «Easy», то отношение энерговыделения термоядерного модуля к энерговыделению первичного источника в опыте «Mike» составило 200:1.

Для устройства «Mike» рассматривались три вида термоядерного горючего: жидкий дейтерий, дейтерид аммония (ND_3) и дейтерид лития. Причины, по которым выбор был сделан в пользу жидкого дейтерия, определялись двумя факторами: большей простотой физики для анализа проблемы и интенсивным изучением в течение предыдущих десяти лет термоядерного топлива на основе чистого дейтерия. Желательность использования дейтерида Li-6 в качестве термоядерного горючего была известна, но к ноябрю 1952 г. отсутствовала возможность производства его достаточного количества.

Двухступенчатый заряд США, построенный по схеме Теллера—Улама /16/.

Энерговыделение за счет реакций деления составило в испытании «Mike» ~ 77%. Общее энерговыделение за счет термоядерных реакций составило в эксперименте 2,4 Мт, что соответствует полному выгоранию 41,6 кг дейтерия в случае определяющего вклада DD- и DT-peакций. Общее энерговыделение за счет реакции деления соответствует полному выгоранию 465 кг урана.

Первые масштабные расчетные вычисления для устройства «Mike» были начаты в LANL в марте 1952 г. на компьютере MANIAC. Исследования работы испытательного термоядерного устройства разбивались на последовательные стадии:

• взрыв первичного ядерного заряда;

• перенос рентгеновского излучения в устройстве;

• радиационная имплозия модуля с дейтериевым топливом и инициатором;

• термоядерное горение дейтериевого топлива;

• процесс деления природного урана в оболочке, окружающей термоядерное горючее.

В течение 6 месяцев основные усилия разработчиков были направлены на определение степени сжатия термоядерного узла. Расчеты показывали, что для получения необходимого уровня термоядерного горения требуется высокая степень сжатия. Вместе с тем, независимо от результатов испытаний, ожидалось, что будет получена важная информация о переносе рентгеновского излучения от первичного заряда к обжимаемому термоядерному модулю. Также должны были быть получены данные о характеристиках деления больших количеств U-238.

В это время рассматривались два различных подхода к отработке термоядерных зарядов. Простейший подход предполагал испытание системы в целом и получение результатов этого испытания. Второй подход предусматривал испытания отдельных подсистем, входящих в состав устройства. Первый подход, будучи более сложным и рискованным, приводил к непосредственному достижению цели, но не показывал достаточно ясно, почему устройство работает или отказывает. Испытания подсистем аргументировались тем, что, хотя это был более длительный подход, он являлся более информативным и соответствующим научной методологии. В опыте «Mike» был реализован первый подход.

3. О СОСТОЯНИИ РАБОТ ПО РДС-БТ К НАЧАЛУ 1951 г.

(из материалов НТС ПГУ, февраль 1951 г.)

«Проведенные в 1950 г. работы выявили значительно большую, чем предполагалось, сложность теоретического рассмотрения процесса в «трубе». Выявились новые физические факторы: передача части энергии реакции электронам в процессе замедления первичных продуктов реакции; большой пробег и заметная вероятность реакции дейтронов, получивших энергию при ударе 14-МэВ нейтрона; ведущая роль переноса энергии быстрыми частицами (14-МэВ нейтронами и протонами), что может привести к распространению реакции без образования ударной волны в дейтерии.

Расчеты возможности режима, которые Ландау закончит к 01.07.1951, будут носить приближенный характер; может оказаться, что результаты расчетов не дадут возможность сделать определенный вывод о возможности или невозможности сжигания чистого дейтерия.

Конструкторская проработка показала большие технические трудности, связанные с осуществлением реальной конструкции изделия (применение водородных температур, создание прочной конструкции с чрезвычайно тонкими стенками).

Возможность осуществления конструкции в значительной мере зависит от результатов расчетов, которые должны установить максимальную допустимую толщину стенки и другие физические требования к конструкции.

Теоретические расчеты основываются на экспериментальных данных, причем используются, в основном, данные, опубликованные в открытой иностранной печати. Для определения некоторых недостающих величин,

проверки и уточнения опубликованных данных необходимо проведение экспериментальных работ.

В соответствии с прилагаемой тематической программой необходимо исследовать, в частности, вторичные процессы (T+D, He_3+D) в области больших энергий и пробеги образующихся при этих процессах быстрых протонов и нейтронов.

Для полного решения вопроса о создании РДС-6т требуется, наряду с установлением условий распространения реакции по дейтерию, найти способ инициирования реакции в дейтерии с помощью взрыва изделия с тяжелым веществом и промежуточного детонатора из смеси дейтерия с тритием.

При нерешенном вопросе о существовании режима, постановка исследований по инициированию, так же, как и конструкторская работа по «трубе», связана с определенным техническим риском вследствие того, что определенный отрицательный ответ по режиму обесценит проделанную работу. Совет считает целесообразным пойти на такой технический риск, так как при благоприятном решении вопроса о режиме заблаговременное исследование инициирования сократит сроки создания РДС-6т. При неопределенном результате теоретических расчетов по режиму и необходимости экспериментального решения вопроса также понадобится разработка инициирования. Расчеты инициирования должны дать ориентировочную оценку потребного количества тяжелого горючего и трития.

Имея ввиду принципиальную возможность, при благоприятном результате, использования в РДС-6т природного изотопа дейтерия, значительно усилить работу по созданию РДС-6т.

В связи с большим значением проблемы применения дейтерия Совет считает необходимым усилить работу по созданию РДС-6т и для этого предлагает следующее <…>:»

Из решения НТС ПГУ по научно-техническим вопросам разработки РДС-6т:

«1. Одобрить план теоретических работ КБ-11 по «трубе».

2. Одобрить тематический перечень работ по ядерным измерениям, необходимым для РДС-6т.

Предложить КБ-11 (ответственный — Ю.Б.Харитон, при участии Ландау, Мещерякова и Зельдовича) уточнить очередность, сроки и необходимую точность измерений по отдельным работам и представить к 31.03.1951 план ядерных работ по проблеме РДС-6т.

5. Считать необходимым создать вторую группу физиков-теоретиков, поручив ей разработку теории РДС-6т параллельно группе Ландау. Во главе группы считать необходимым поставить Фока и Колмогорова, в качестве эксперта-консультанта привлечь Амбарцумяна.

6. Созвать в конце февраля заседание Совета с докладом Ландау с привлечением Блохинцева, Боголюбова, Владимирского, Померанчука, Христиановича. Предложить Ландау представить доклад в письменном виде к 15.02.1951».

4. ИЗ ПРОГРАММЫ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРВЫХ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ЗАРЯДОВ

Ниже приведены направления ряда ядерно-физических исследований, связанных с разработкой РДС-6т.

1. Определение эффективных сечений реакции D^2+D^2 в интервале энергий от 30 кэВ до 1 МэВ.

Исполнители: ГТЛАН СССР — Мещеряков М. г., Давиденко В. А., Кучер А. М.

2. Определение эффективных сечений реакций He^3+D^2 и H^3+D^2 в интервале энергий от 30 кэВ до 1,6 МэВ.

Исполнители: УФТИ — Вальтер А. К., Ключарев П.А., Гуменюк.

3. Измерение эффективных сечений реакций Н^3+Н^3 и Не^3+Н^3 в интервале энергий от 30 кэВ до 1,6 МэВ.

Исполнители: УФТИ — Вальтер А. К., Ключарев П. А.

4. Определение эффективных сечений реакций D^2+D^2 и He^3+D^2 в интервале энергий от 1 МэВ до 3 МэВ.

Исполнители: Институт физических проблем АН СССР — Александров А.П. и Гохберг Б. М.

5. Изучение диффузии нейтронов с энергией 2,5 и 14 МэВ в жидком дейтерии.

Исполнители: Институт физических проблем АН СССР — Александров А.П. и Гохберг Б. М.

6. Измерение эффективных сечений реакции D^2+D^2 и углового распределения продуктов этой реакции в интервале энергий 1-10 МэВ.

Исполнители: Ленинградский физико-технический институт АН СССР — Комар А.П. и Алхазов Д. Г.

7. Исследование рассеяния дейтронов в дейтерии в интервале энергий от 1 до 10 МэВ.

Исполнители: Ленинградский физико-технический институт АН СССР — Комар А.П. и Алхазов Д. Г.

8. Определение эффективных сечений реакции He^3+D^2 и измерение углового распределения продуктов этой реакции в интервале энергий от 1 до 5 МэВ.

Исполнители: Институт химической физики — Семенов Н. Н., Кондратьев В.Н. и Ковальский А. А., Лаборатория измерительных приборов — Неменов Л.М. и Чубаков А. А.

9. Определение эффективных сечений реакции He^3+D^2 и измерение углового распределения продуктов этой реакции в интервале энергий от 0,8 до 5 МэВ.

Исполнители: Институт химической физики — Семенов Н. Н., Кондратьев В.Н. и Ковальский А. А., Лаборатория измерительных приборов — Неменов Л.М. и Чубаков А. А.

10. Исследование рассеяния протонов с энергией от 1 до 8 МэВ в дейтерии.

Исполнители: Институт химической физики — Семенов Н. Н., Кондратьев В.Н. и Ковальский А. А., Лаборатория измерительных приборов — Неменов Л.М. и Чубаков А. А.

11. Исследование рассеяния дейтронов в Н^3 и Не^3 в энергетическом интервале 1-5 МэВ.

Исполнители: Институт химической физики — Семенов Н. Н., Кондратьев В.Н. и Ковальский А. А., Лаборатория измерительных приборов — Неменов Л.М. и Чубаков А. А.

Программа подписана Ю.Б. Харитоном.

* * *

Ниже приведены направления ряда ядерно-физических исследований, связанных с разработкой РДС-6с.

1. Уточнение сечения реакции D+T в области энергий от 30 до 200 кэВ. Необходимая точность измерений ± 10%. Работа должна проводиться в ФИАНе (И.М. Франк, Барит, Балабанов) и в УФТИ (Вальтер, Ключарев). Окончание работы — 31.12.1951.

2. Изучение распределения нейтронов, числа делений и числа захватов в системах из U^238, Li^7, Li^6 и D. Работа должна проводиться в КБ-11 (Зысин), в ФИАНе (Франк, Барит, Грошев, Балабанов). Окончание работы-31.12.1951.

3. Измерение сечения захвата нейтронов Li^6 и Li^7 в интервале энергий от 50 до 200 кэВ. Необходимая точность измерения — 30%. Работа должна проводиться в УФТИ (Вальтер, Таранов). Окончание работы — 01.05.1951.

4. Измерение сечения захвата нейтронов U^238 в интервале энергий от 50 до 200 кэВ. Необходимая точность измерения — 20%. Работа будет проводиться совместно УФТИ (Вальтер, Таранов) и КБ-11 (Флеров, Дмитриев, Замятнин). Окончание работы — 01.07.1951.

7. Изучение эффективности 14-МэВ нейтронов при прохождении их через слои Li^7D и Li^6D. Опыты с Li^7D должны быть закончены к 01.03.1951.

Опыты с Li6D будут закончены через месяц после получения необходимых количеств материала. Работа будет проводиться в КБ-11 Флеровым и Зысиным.

8. Изучение изменения спектра 14-МэВ нейтронов при прохождении их через слои различной толщины из Li^7D, Li^6D и U^238. Работа будет проводиться в КБ-11 (Замятнин, Израилев, Сафина) и в ЛИПАНе (Лазуков, Березин). Окончание работы — 01.08.1951.

9. Определение сечения деления U238 в области энергий от 1 до 14 МэВ с точностью 20%. Работа будет проводиться при помощи циклотрона ЛИПАНа. Исполнители — Неменов, Калинин, Флеров, Кутиков, Березин.

Работа будет закончена через два месяца после вывода пучка дейтронов из циклотрона на расстояние 8 м.

10. Изучение расщепления Li^7 и Li^6 под действием 14-МэВ нейтронов. Работа будет проводиться в ЛИПАНе Соколовым Ю.Л. и Флеровым. Срок окончания работы-01.07.1951.

11. Определение сечения расщепления Li^6 нейтронами с энергией от 1 до 14 МэВ с точностью ± 20. Работа будет проводиться в ЛИПАНе Неменовым, Калининым, Соколовым, Кутиковым, Березиным.

Работа будет закончена через 3 месяца после вывода пучка дейтронов из циклотрона на расстояние 8 метров.

12. Подбор радиоактивных индикаторов для 14-МэВ нейтронов. ИХФ и РИАН — Старик, Кондратьев, Нейман, Тальрозе. Окончание работы — 31.12.1951.

13. Измерение транспортного сечения 2-, 5- и 14-МэВ нейтронов в Li^6 — Кондратьев, Бубен. Окончание работы-01.04.1951.

14. Изучение захвата нейтронов U238n Th232 в области энергий от 5 до 100 кэВ с точностью 30%. УФТИ — Вальтер, Таранов. Окончание работы — 01.07.1951.

15. Измерение сечения деления U^233, U^235, U^239 нейтронами энергий от 5 до 100 кэВ с точностью 30%. УФТИ — Вальтер, Таранов; ТТЛ — Мещеряков, Сиксин. Окончание работы — 01.07.1951.

16. Изучение деления U^239 и Th^233 тепловыми нейтронами. Исполнители и срок окончания могут быть определены после проведения ряда обсуждений.

17. Подготовительные работы для изучения деления U^239 быстрыми нейтронами в КБ-11 (Флеров, Дмитриев). Окончание работы — 31.12.1951.

Программу подписали Ю.Б. Харитон и Г.Н. Флеров.

5. СССР НАЧИНАЕТ КОНТРОЛИРОВАТЬ ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ США

В письме Ю. Б.Харитона в адрес Л.П. Берия от 16 июня 1950 г., по-видимому, впервые ставится вопрос о разработке акустической аппаратуры для регистрации мощных взрывов, «которые будут где-либо производиться». Аппаратура была сконструирована в 1951 г. специалистами ИХФ /24/.

Первые исследования по проблеме контроля за ядерными взрывами в СССР начались в 1951 г. Взрыв «Mike» на атолле Эниветок был зарегистрирован сейсмическими станциями СССР.

На основании предложения 1952 г. А.Д.Сахарова и Д.А. Франк-Каменецкого в Лаборатории № 2 АН под руководством И.К. Кикоина были начаты работы по созданию методов регистрации радиоактивных продуктов взрыва.

Под руководством И.В.Курчатова в 1952-1954гг. разрабатывались радиохимические методы выделения радиоактивных продуктов взрыва из воздушных фильтров, планшетных проб и проб почвы; создавались высокочувствительные установки для измерения спектров излучений.

Так как США заранее объявили о проведении мощных взрывов на атоллах Эниветок и Бикини в Тихом океане, в СССР проводились широкомасштабные работы по их регистрации различными методами на территории СССР, КНР.

В район испытаний было командировано более 50 кораблей различного класса, которые расположились вне границ объявленной США запретной зоны.

Как показал Н.М. Эмануэль, эта работа оказалась чрезвычайно полезной для оценки количества делящегося материала в бомбе американского взрыва 1 марта 1954 г. на Бикини (опыт «Bravo») /1, с. 386/ (из открытой печати было уже известно, что мощность «Bravo» — 14 Мт, а мощность взрыва «Mike» — 5 Мт/1, с. 387/).

Основной вывод: «В водородной бомбе, взорванной 1 марта 1954 года на Бикини, содержалось большое количество делящегося материала, превышающее величину атомного заряда, необходимую для инициирования термоядерной реакции» /1, с. 391/.

Руководством Министерства обороны 4 марта 1954 г. принято решение о создании в ГРУ Генерального штаба Службы специального контроля за испытаниями ядерного оружия за рубежом.

В итоге серия ядерных взрывов США в Тихом океане с 18 февраля по 13 марта 1954 г. зарегистрирована акустическими, аэрозольными и сейсмическими средствами.

Письмо Ю.Б. Харитона и Я.Б. Зельдовича В.А. Малышеву с предложениями о проведении физических измерений при предстоящих испытаниях американской водородной бомбы на Бикини

12 января 1954 г.

«В связи с предстоящим весной подрывом водородной бомбы на Бикини представляется весьма важным, наряду с радиохимическими измерениями, попытаться получить данные о моменте взрыва, его мощности посредством акустических измерений.

Желательно, чтобы соответствующая работа была включена в план ЛИП АН (т. Кикоин И. К.). При этом, в связи со сложностью вопросов распространения звука в атмосфере на большие расстояния, желательно привлечь лучших советских акустиков: тт. Андреева Н.Н., Бреховских, Константинова Б.П. и Седова Л.И.

Следовало бы рассмотреть возможность использования для наблюдений, наряду с ближайшими базами на земле, также и судов китобойной флотилии или других судов».

Документы по аэрозольному методу

ЛИТЕРАТУРА

1. Андрюшин И. А., Чернышев А. К., Юдин Ю.А. Укрощение ядра. — Сэров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2003.

2. Гончаров г.А. Необычный по красоте физический принцип конструирования термоядерных зарядов // УФН, 175, №11. 2005.

3. Edward Teller. Memoirs. — Cambridge, 2001.

4. The Swards of Armageddon, Chuck Hansen ed, Release 01, October 1995.

5. Dark Sun. The Making of Hydrogen Bomb; Richard Rhodes, USA, 1995,

6. Атомный проект СССР. Документы и материалы: В 3 т. / Под общ. ред. Л.Д. Рябева. Т. III. Водородная бомба. 1945-1954. Книга 1 /Сост. г.А. Гончаров (отв. сост.), П.П. Максименко. — М.: Наука; Сэров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2008.

7. Атомный проект СССР. Документы и материалы: В 3 т. / Под общ. ред. Л.Д. Рябева. Т. III. Водородная бомба. 1945-1954. Книга 2 / Сост. г.А. Гончаров (отв. сост.), П.П. Мэксименко. — М.: Наука; Сэров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2009.

8. Сахаров А. Воспоминания. — М.: Права человека, 1996. Т. 1.

9. Романов Ю.А. Отец советской водородной бомбы // Природа (8) 20, 1990.

10. Харитон Ю. Б., Адамский В.Б. Смирнов Ю.Н. О создании советской (водородной) бомбы // УФН, 166, 201. 1996.

11. Гончаров г.А. Основные события истории создания водородной бомбы СССР и США // УФН, 166, 1095, 1996.

12. Гончаров г.А. К истории создания советской водородной бомбы //УФН 167, 903,1997.

13. V. N. Mikheilov, I. A. Andryushin, А.К. Chemyshev. Catalog of Worldwide Nuclear Testing. — New York, 1999.

14. Г.С. Окутина. Люди «объекта» / Под ред. Е.А. Негина. — Саров, 1996.

15. На благо России. К 75-летию академика РАН Ю.А. Трутнева. / Под. ред. Р.И. Илькаева. — Саров; Саранск: Тип. «Крас. Окт»., 2002.

16. Internet-проект «Кузькина мать».

17. Атомный проект СССР. Документы и материалы: В 3 т. / Под общ. ред. Л.Д. Рябева. Т. II. Атомная бомба. 1945-1954. Книга 7 / Сост. г.А. Гончаров (отв. сост.), П.П. Максименко. — М.: Наука; Саров: РФЯЦ-ВНИИАФ, 2002.

18. Братство бомбы. Грегг Геркен, — М., 2007.

Современный Саров

Примечания

1

Во время Второй мировой войны было израсходовано 4,5 Мт боеприпасов.

2

Имеется ввиду уран-235.

3

Имеется ввиду испытание термоядерного устройства «Mike», проведенное 1 ноября 1952 г.

4

Этот материал, поступивший в КБ-11 из секретариата ПГУ при Совете министров СССР как сводка ТАСС, был возвращен начальнику секретариата В.С. Кузнецову с препроводительной запиской от 27 февраля 1953 г (исх. № 74/3с), подписанной К.И. Щелкиным.

Content

И.А. Андрюшин, Р.И. Илькаев, А.К. Чернышев
РЕШАЮЩИЙ ШАГ К МИРУ.
Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37

ВВЕДЕНИЕ

1. КРИТИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ — УГРОЗА ТЕРМОЯДЕРНОЙ МОНОПОЛИИ США

2. ПРОБЛЕМЫ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

СТРАТЕГИЧЕСКАЯ АВИАЦИЯ

МЕЖКОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ РАКЕТЫ

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ РАКЕТЫ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

3. ПЕРВЫЕ ЭТАПЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПРОГРАММЫ США

ДЕЙТЕРИЕВАЯ СВЕРХБОМБА «SUPER»

«СЛОЙКА» ЭДВАРДА ТЕЛЛЕРА «ALARM CLOCK»

КОНФИГУРАЦИЯ ТЕЛЛЕРА-УЛАМА

4. ПЕРВЫЕ ЭТАПЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПРОГРАММЫ СССР

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ДЕЙТЕРИЕВОЙ БОМБЕ В СССР

РАЗРАБОТКА СЛОЕНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО ЗАРЯДА РДС-6С

5. ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ИДЕИ, ПРИВЕДШИЕ К РАЗРАБОТКЕ РДС-37

6. НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗРАБОТКИ РДС-37

ПРОБЛЕМЫ С РАЗРАБОТКОЙ МОЩНОЙ «СЛОЙКИ» РДС-6СД

РАДИАЦИОННАЯ ИМПЛОЗИЯ

7. РАЗРАБОТКА РДС-37

8. ЗАВЕРШЕНИЕ РАЗРАБОТКИ РДС-37

9. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ 1955 г.

10. ИСПЫТАНИЕ РДС-37

11. ПОСЛЕ ИСПЫТАНИЯ РДС-37

НАГРАДЫ СОЗДАТЕЛЯМ РДС-37

ПЕРВЫЕ ПЛАНЫ РАЗВИТИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

РАБОТЫ ПО СОЗДАНИЮ СЕРИЙНОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ РДС-37

ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ СВЕРХБОМБЫ

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

13. ПРЕВРАЩЕНИЕ КБ-11 В МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР СТРАНЫ

14. ХРОНИКИ СОБЫТИЙ ПРИВЕДШИХ К СОЗДАНИЮ РДС-37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «GEORGE»

2. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «MIKE»

3. О СОСТОЯНИИ РАБОТ ПО РДС-БТ К НАЧАЛУ 1951 г.

4. ИЗ ПРОГРАММЫ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРВЫХ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ЗАРЯДОВ

5. СССР НАЧИНАЕТ КОНТРОЛИРОВАТЬ ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ США

ЛИТЕРАТУРА

Примечания