Игорь Андрюшин - Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37
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.
«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, He3+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 D2+D2 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 He3+D2 и H3+D2 в интервале энергий от 30 кэВ до 1,6 МэВ.
Исполнители: УФТИ — Вальтер А. К., Ключарев П.А., Гуменюк.
3. Измерение эффективных сечений реакций Н3+Н3 и Не3+Н3 в интервале энергий от 30 кэВ до 1,6 МэВ.
Исполнители: УФТИ — Вальтер А. К., Ключарев П. А.
4. Определение эффективных сечений реакций D2+D2 и He3+D2 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 D2+D2 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 He3+D2 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 He3+D2 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 Н3 и Не3 в энергетическом интервале 1-5 МэВ.
