Рдс-6с: атомная бомба андрея сахарова

Принцип работы взрывчатой линзы В «слойке Сахарова» всего 15−20% выделения энергии приходится на термоядерные реакции, а другое дает реакция деления — как урана-235 либо плутония-239 исходной бомбы, так и урана-238 наружных слоев. Но это скорее преимущество, чем недочёт, поскольку уран-238 недорог.

Слияние одного ядра дейтерия и одного трития дает 18 МэВ энергии, а деление одного ядра урана-238 — 200 МэВ. В первой реакции выделяется один нейтрон, уносящий 14 МэВ из 18, а во второй он расходуется, но выделяется три менее энергичных нейтрона, годных только чтобы получить тритий из лития-6. В следствии получается усиление более чем вдесятеро!

Древний монастырьу слияния двух мелких речушек, Сатиса и вести войну, стал известен благодаря Серафиму, канонизированному в 1903 году за то, что по окончании молебна монарших особ на протяжении паломничества в эту пустынь у царской четы появился наследник. Будущее монастыря, но, сложилась незавидно: в 1917 он был разграблен. А через тридцать лет тут закипела работа над совсем вторыми «детками»: во второй половине 40-ых годов двадцатого века прямо в строениях монастыря разместилось КБ-11, кузница советского ядерного проекта.

Кое-что собственный

на данный момент, в интернетовские времена, все знают про Клауса Фукса и других «ядерных шпионов», и думается само собой разумеющимся, что первая ядерная бомба СССР — РДС-1 — была скопирована с «Толстяка», бомбы, скинутой на Нагасаки. Но это не совсем так. Вправду, размер плутониевого ядра, конструкция и форма полоний-бериллиевого источника нейтронов и мысль имплозии — направленного вовнутрь взрыва — были в точности заимствованы из американского проекта.

Это очень многое, но не всё.

Дело в том, что в американской бомбе были использованы два типа взрывчатки, Composition B и Baratol, их правильный состав не был известен Клаусу Фуксу, да и не производились они в СССР. А форма и размеры взрывчатых линз, организовавших сферическую сходящуюся ударную волну, зависят от этих типов, и при трансформации состава практически на единицы процентов геометрию этих линз необходимо корректировать.

В РДС-1 вместо Composition B, содержавшего 59,5% гексогена, 39,5% воска и 1% тротила либо церезина, употреблялся отечественный сплав ТГ-50 (поровну тротил и гексоген). А вместо баратола — инертный материал, по большому счету не взрывающийся, только передающий ударную волну с минимальными утратами. Так что форму переходной поверхности отечественным бомбостроителям было нужно уточнять самим, применяя те же способы — скоростную рентгеновскую съемку — и изобретая собственные, не меньше остроумные.

Собственными были и вспомогательные совокупности бомбы, такие как радиовысотомер, барометрический высотомер, автоматика подрыва, так что количество конструкторских работ был весьма велик и при известном принципе работы.

Добавить легкости

Но по мере продвижения работы над первым «изделием», РДС-1, по каналам разведки стали поступать сведения, что американцы ведут работу над еще более замечательной бомбой. Намного более замечательной, чем ядерная. Отечественные атомщики сумели задать вопрос нобелевскому лауреату Нильсу Бору о сути устройства данной бомбы, но великий физик, известный своими симпатиями к СССР, был не в курсе подробностей, и его ответ не имел возможности успокоить отечественных ядерщиков.

Исходя из этого были созданы две группы, задачей которых было выяснить возможность взрыва в бомбе не за счет деления тяжелых ядер, а за счет синтеза легких: из трития и дейтерия обязан получаться гелий и нейтрон. В группу, которой руководил Игорь Евгеньевич Тамм, был включен юный кандидат наук Андрей Дмитриевич Сахаров.

Сначала Сахаров не желал заниматься полностью тайной военной темой — он отказывался от перехода в группу, не смотря на то, что ему давали слово оказать помощь с жильем и другими материальными благами, которых отчаянно не хватало в послевоенной Москве. В собственных мемуарах он пишет, что два раза отказывался от Курчатова и предложений военных, но на третий раз, во второй половине 40-ых годов XX века, его согласия уже не спрашивали.

Основной изюминкой таланта Сахарова, о которой упоминали все трудившиеся с ним, было то, что он имел возможность видеть работоспособность либо правильность какой-либо физической идеи без точных расчетов, интуитивно, исходя из этого неудивительно, что всего через пара месяцев по окончании того, как он заметил схему устройства будущей РДС-1, ему пришла мысль добавить в урановый контейнер, окружающий плутониевое ядро, слой легких элементов. Это произошло еще в осеннюю пору 1948 года, до первого опробования. Действительно, первоначально предполагалось применять тяжелую воду — как вещество, содержащее дейтерий в максимально объемной концентрации.

Предложение применять дейтерид лития вместо дейтериевой воды исходило от В.Л. Гинзбурга, что из-за «погрешностей в анкетных данных» (его супруга была осуждена по политической статье и по окончании заключения отбывала ссылку в Неприятном) в группу не входил и к большей части ядерных секретов допущен не был. У гидрида лития было пара решающих преимуществ если сравнивать с тяжелой водой.

Во-первых, это жёсткое вещество, что пара упрощает конструкцию и очень сильно облегчает эксплуатацию ядерного бомбы.

Во-вторых, из лития при бомбардировке нейтронами получается тритий, что вступает в термоядерную реакцию с дейтерием с выделением большей энергии, чем в чистом дейтерии. В-третьих, литий участвует в замедлении нейтронов (кислород в воде для этого через чур «тяжел»). Исходя из этого мысль была принята с громадным энтузиазмом.

Предугадать с первой попытки

Конструкция, позднее названную «слойка Сахарова», думается очевидной, но так как верную толщину слоев вычислить было непросто. Она определяется тем, что дейтерид лития — хороший замедлитель нейтронов, а уран-238 их отражает. Для получения трития больше подходят медленные нейтроны.

В итоге вышло, что слоев легких элементов должно быть два, а урана-238 — три. Не все факторы поддавались расчету, было нужно поверить интуиции теоретиков, что перемешивание слоев не будет катастрофическим.

А ведь сперва сборку должна была обжать сходящаяся взрывная волна от имплозии простой взрывчатки, а позже световое давление от рентгена «раздвинет» ее обратно, к тому же с таковой скоростью, что внешние слои не успеют за внутренними! За счет этого и происходит сжатие термоядерного материала и его адиабатический нагрев. Но затем, не обращая внимания на длящийся с фантастической для химической взрывчатки скоростью разлет бывшей критической сборки, в «слойки» еще происходит дополнительное изотермическое сжатие легких элементов за счет ионизации урана-238, поглощающего рентгеновское излучение взорвавшейся ядерной «зажигалки».

Это неожиданное на первый взгляд явление назвали «сахаризацией». И при длящемся разлете еще сравнительно не так давно прекрасной конструкции из положенных шариков начнется и столь же скоро кончится пачка термоядерных реакций — из лития-6 нейтроны будут добывать тритий, он будет реагировать с дейтерием, давая новые термоядерные нейтроны, часть из которых отправится на добычу нового трития, а часть будет дробить уран-238, из осколков которого будут вылетать еще нейтроны, и цепь замкнется.

Но эта реакция не самоподдерживающаяся, по причине того, что она может происходить лишь в неравновесном состоянии. Пик энерговыделения занимает доли микросекунды, позже разлет атомов сделает собственный дело, расстояния между ними увеличатся так, что нейтроны прекратят попадать в собственные «цели», и реакция скоро затухнет. Исходя из этого у «слойки» имеется оптимальный размер, и оружейники и советские физики его практически предугадали — с первой попытки.

Позднее англичане испытали «слойку» на 720 кт, но КПД у нее был заметно меньше.

Первая «слойка» не была недорогой и эргономичной.

В ней в один момент были использованы все методы повышения выделения энергии. И внутренний слой дейтерида лития содержал много (порядка много граммов) тритида лития, так сообщить, для гарантии; потому, что не требовалось приобретать данный тритий на протяжении взрыва, очень сильно уменьшалась неопределенность и упрощались расчеты. А численные расчеты тогда приходилось вести вручную, на арифмометрах.

Применение трития разрешило в два раза уменьшить армию девушек за арифмометрами.

Но тритий весьма дорог, его получение требует громадного расхода урана-235, период полураспада — около 12 лет, и весьма «летуч», как и простой водород.

В двадцать раз посильнее

РДС-6с, не обращая внимания на номер, была только четвертым ядерным опробованием в СССР, конструкции с номерами 4 и 5 были испытаны позднее. Баллистический корпус данной бомбы выглядит куда более идеальным, чем использованный в РДС-1. Не смотря на то, что бомба готовьсядля сброса с самолета, было решено подрывать ее на башне, в центре того же поля, что и РДС-1.

Научный руководитель Российского федерального ядерного центра (РФЯЦ) ВНИИЭФ Радий Иванович Илькаев растолковывает выбор так: «При сбросе с самолета возможно надежно измерить лишь мощность взрыва, но при всех ранних опробованиях делались еще так именуемые физические испытания, для верной интерпретации результатов которых было принципиально важно, дабы не было отраженной от почвы ударной волны — другими словами дабы центр энерговыделения был на той же высоте, что и регистрирующая аппаратура».

К новому опробованию полигон было нужно «чистить» — снять бульдозерами и увезти радиоактивный грунт. Были восстановлены строения, сооружения и наблюдательные пункты.

И вот — взрыв! Из-за двадцатикратного повышения энерговыхода его внешний вид радикально отличался от испытанных раньше ядерных зарядов. Без всяких физических опытов было видно, что сооружения, сохранившиеся при прошлых взрывах, уничтожены в пыль.

Стотонный макет ЖД моста отбросило на 200 м. Яркость вспышки ослепляла кроме того через тёмные очки.

В официальном сообщении ТАСС говорилось, что «12 августа был испытан один из видов водородной бомбы». Ревнители терминологии говорят, что вернее вычислять ее ядерной бомбой с термоядерным усилением. Но основная задача была решена удачно: в массе и габаритах РДС-1 создан заряд, имеющий в 20 раз больший энерговыход.

Вычисленная мощность нового «изделия» составляла 300+/-100 кт, а в действительности бомба выдала, как говорят ядерщики, «по верхней границе» — все 400 кт. Такая точность — +/-30% — была предметом гордости советских теоретиков, у американцев с попаданием и вычислением в предсказанный диапазон было значительно хуже. Так, к примеру, у «Майка», первого в мире термоядерного взрыва, расчетный эквивалент составлял 1,5−30 Мт, с самая вероятной оценкой в 5 Мт, а измеренный — около 10,4 Мт.

Скромные на этом фоне отечественные 400 кт были более актуальным достижением, по причине того, что бомба помещалась в самолет Ту-16 и годилась для боевого применения «хоть на следующий день». Однако поставить на поток производство таких бомб было нереально, и на вооружение была принята версия этого заряда, не содержавшая трития, — РДС-27 мощностью 250 кт.

Тогда, в начале 1950-х, «слойка» была запасным вариантом, по причине того, что под вопросом была работоспособность главной схемы термоядерного заряда, РДС-6т, которая в американских материалах именовалась «хороший Супер». Над ней трудился Клаус Фукс, о чем он и сказал отечественным разведчикам, но предотвратить, что это тупик, уже опоздал — Сахарову было нужно дойти до этого самому. Был и еще один запасной вариант — «легко громадная» ядерная бомба РДС-7.

Она разрешала взять тротиловый эквивалент приблизительно такой же, как у РДС-6с, без всех новых разработок, но легко не помещалась в Ту-16. Совершенно верно так же страховались и американцы, взорвав бомбу аналогичного типа через 14 дней по окончании первого настоящего термоядерного взрыва «Майк».

Сравнять счет

Заслуга «слойки» не только в том, что она разрешила, хоть и с оговорками, «сравнять счет» с американскими ядерщиками. Разработка РДС-6с стала причиной запуску обогатительного производства для лития. Природный литий складывается из двух изотопов, с весами 6 и 7, и для термоядерной бомбы лучше подходит легкий изотоп.

Американцы, как говорит директор РФЯЦ ВНИИЭФ Валентин Ефимович Костюков, «испугались» расчетных сложностей (при применении лития вероятно большое количество различных термоядерных реакций, по терминологии ядерщиков — «каналов», с одними и теми же исходными атомами) и не стали заниматься литием на ранних этапах термоядерной гонки.

Исходя из этого их первые «сухие», без жидкого дейтерия, термоядерные взрывные устройства содержали или природный литий, включавший всего 7,5% нужного изотопа, или частично обогащенный (до 40%). В боеголовках и советских бомбах сначала употреблялся лишь легкий изотоп, что делало их легче и компактнее. Для «слойки» же началось освоение и тритиевых разработок — во всех современных малогабаритных боеголовках приходится применять тритиевое усиление, но разработчики РДС-6с были пионерами в освоении этого капризного и коварного ядерного материала.

Да, когда показались двухфазные взрывные устройства, «слойка» устарела — но роль собственную сыграть успела. Уже 60 лет отделяют нас от того опробования, уже закрыт Семипалатинский полигон, уже больше двадцати лет по большому счету не раздаются ядерные взрывы ни на русском полигоне, ни на американском, и это, непременно, заслуги того давешнего успеха отечественных ядерщиков, сделавших ядерную войну из неизбежной — неосуществимой.

Статья «Неточность Андрея Сахарова» размещена в издании «Популярная механика» (№133, ноябрь 2013).