Л. Феоктистов - Оружие, которое себя исчерпало
Универсальное радикальное решение возникло позже. Генеральная идея состояла в том, чтобы к делительным реакциям присоединить термоядерные по схеме деление — синтез — деление. При этом первичная энергия, выделившаяся вследствие деления, приводит к реакциям синтеза с выделением новых нейтронов, которые, в свою очередь, вызывают последующие деления. При сгорании нескольких граммов трития (по реакции дейтерий + тритий = amp;alpha;-частица + нейтрон) выделяется около 1024 нейтронов, сравнимых по числу со всеми атомами плутония.
Искусство создателей оружия состояло в том, чтобы вызвать термоядерную DT-реакцию в наихудших условиях, при минимальном первоначальном КПД, что и приводило к стабилизации мощности заряда в целом. Вот почему в ядерном оружии, по крайней мере в наиболее совершенных вариантах, используется наряду с плутонием тритий.
* * *
Подводя итог, скажем, что, если кто-то и в самом деле вознамерится сделать атомную бомбу, ему потребуются плутоний, химическая взрывчатка, нейтронный источник и многое-многое другое, о чём я не упомянул. Физика взрыва, ядерных реакций, всей той науки, которая сопровождаёт ядерное оружие, необычайно насыщенна и многогранна. Но мой вам совет, искреннее пожелание человека, который всё это прошёл: пусть ни ум ваш, ни руки не затронет эта тема.
* Наивно предполагать, что водородное оружие использует только реакции синтеза, а атомное — только деления. На самом деле всегда присутствует и то и другое, но в разных пропорциях, с разным акцентом. Исключение составляют только заряды мирного назначения. В них проявлена особая забота, направленная на уменьшение радиоактивности, и урановые слои заменены на инертные. Такие заряды по своим техническим показателям, однако, резко уступают военным. Вместе с тем — подчеркнём ещё раз — во всех без исключения зарядах, атомных и водородных, военных и мирных, инициирующее начало возникает при делении.
3. Водородная бомба: кто выдал её секрет
О зарождении и начальных этапах развития атомной промышленности в СССР, о создании первой атомной бомбы и роли разведок в тот период рассказано уже многое, и я не вижу смысла в повторениях.
Однако подобного рода материалы, как правило, ограничиваются началом 50-х годов. Лишь в одном месте в воспоминаниях Ю.Б. Харитона упоминается, что и в отношении американской водородной бомбы имеется от разведки документ. Но никак не раскрывается его содержание. Возможно, прав А.Д. Сахаров, который считал, что идея термоядерной детонации в жидком дейтерии („труба“ Зельдовича) является „цельностянутой“. Загадочным является то, что в попытках создания водородной бомбы мы буквально следовали по пятам за американцами, повторяя их зигзаги и ошибки, за исключением сахаровской „слойки“, которая в практическом плане не получила развития, была нашим собственным зигзагом.
Не располагая точными данными, можно только догадываться, случайно это происходило или причины были более глубокими. Ни мы, ни американцы эту загадку пока не решили.
* * *
Название этой главы в точности повторяет название статьи Д. Хирта и У. Мэтьюза, опубликованной (в переводе) в журнале „Успехи физических наук“ (май 1991 , т. 161, N 5 — выдержки из неё цитируются под цифрой I) . Поступаю я так умышленно, потому что в мои намерения входит сопоставление различных взглядов на этот острый вопрос.
В своё время в полемику с американцами вступил патриарх советской атомной науки академик Ю.Б. Харитон. Его выступления в газетах „Красная звезда“ и „Известия“ в 1992 г., а также на юбилейной (к 90-летию И.В. Курчатова) сессии учёного совета Российского научного центра „Курчатовский институт“ совместно с Ю.Н. Смирновым формируют определённый взгляд на историю развития отечественного водородного оружия, который практически ни в одном пункте не совпадает с американским. По материалам юбилейной сессии Курчатовским центром издан доклад. Выдержки из него цитируются под цифрой II.
Я постараюсь максимально точно передать позиции сторон и выразить свою, которая, как оказалось, не совпадает с двумя предыдущими. При этом я прошу читателя быть снисходительным — любое воспоминание субъективно, а одни и те же события по-разному воспринимаются разными людьми. Тем более, если учесть, что автор располагал далеко не всей возможной информацией.
Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Именно тогда, вскоре после появления атомных бомб, Э. Теллер сформулировал идею „супербомбы“. Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения (детонации) в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое (незатухающее) горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли?
В 1951 году, когда я после окончания Московского университета оказался в группе Я.Б. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой (отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса). Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д. Хирта и У. Мэтьюза, что за проблемы переживали американские учёные в связи с „супербомбой“, поражаешься, насколько они были сходны с нашими!
Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения?
Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер (радиус детонационного шнура) , ниже которого устойчивого режима не существует. Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса.
Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Однако при небольшом размере „трубы“ большая часть фотонов, не набрав равновесной энергии, покидает горячую область, и энергобаланс оказывается сдвинутым в пользу материи. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого.
Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения.
Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической.
В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. Согласно сведениям из (I) , „к концу 1950 г. Э. Теллер был в отчаянии, потеряв надежду на создание работоспособной конструкции водородной бомбы “. И здесь же: „Осознание того факта, что „классическая супербомба“ нереальна, пришло в считанные месяцы после того, как Трумэн объявил программу, обязывающую учёных сделать такую бомбу “.
К аналогичному выводу в группе Я.Б. Зельдовича пришли к концу 1953 года.
То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия.
„ Замечательные способы получения чрезвычайно высоких сжатий дейтерия впервые пришли в голову Уламу, когда он размышлял над проблемами повышения эффективности атомных бомб, основанных на делении тяжёлых элементов. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия.
Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия. В совместном отчёте Улам и Теллер ссылаются на эти схемы сжатия как на фокусировку энергии атомного устройства с помощью „гидродинамических линз и зеркал для излучения атомного взрыва “.
