Создание термоядерного оружия в СССР: второй этап ядерной гонки (2379-1)

Посмотреть архив целиком

Создание термоядерного оружия в СССР: второй этап ядерной гонки

А.Б.Колдобский, МИФИ, г. Москва

Прогремевший 29.08.49 на Семипалатинском полигоне первый советский ядерный взрыв уравнял шансы двух мировых сверхгигантов послевоенного времени, США и СССР, в гонке за решающим превосходством в области военных технологий. Увы, закончиться достигнутым status quo эта гонка не могла.

Во-первых, налицо была стремительно прогрессирующая глобальная поляризация мира, сопровождавшаяся быстрым ростом напряженности международной обстановки в целом, – формировался климат «холодной войны». Сочетание этих факторов резко повышало шансы прямого военного столкновения, что заставляло обе сверхдержавы считать опережающее развитие новейшей военной техники высшим государственным интересом.

Во-вторых, чтобы стать во второй половине 40-х гг. ядерными державами, и США, и СССР потребовалось создать и раскрутить чудовищные по своей инерционности маховики национальных военно-ядерных комплексов. На примере СССР мы уже видели, каких сил и средств это потребовало [1], но еще важнее то, что остановить (или хотя бы затормозить) эти маховики, да еще с учетом указанных выше политических реалий, было невозможно – злобное божество устами своих жрецов (как ни парадоксально, талантливейших ученых, истинных патриотов своих стран) требовало все новых и новых жертв на алтарь создания уже труднопредставимых по своей разрушительной мощи систем оружия. Робкие попытки противостоять этой страшной логике со стороны некоторых американских ученых [2] не имели ни малейшего успеха, как не смогла ни на что повлиять фрондерская позиция некоторых крупных советских физиков (в частности П.Л.Капицы [3, 4]). Еще далеко было до первых демаршей А.Д.Сахарова против сверхмощных ядерных испытаний в атмосфере, не скоро прозвучит и предостережение уходящего в отставку Д.Эйзенхауэра о потенциальной опасности всемогущего военно-промышленного комплекса для национальной безопасности страны. Осознание же бессмысленности накопления избыточного объема вооружений даже и не просматривалось за несколькими десятилетиями страха и взаимной вражды. Тогда, в конце 40-х – начале 50-х, в обстановке ксенофобии и философии «осажденного лагеря» последних лет жизни Сталина в СССР и маккартизма в США, протесты и предостережения были обречены на полное непонимание не только политиков (это понятно), не только ученых из ядерных лабораторий и военных институтов и сотрудников оборонной промышленности (что тоже неудивительно), но и широких слоев населения. Так было в США, так было и в СССР, где в условиях послевоенной разрухи затрачивание все новых миллионов рублей на гонку вооружений вынуждало многих голодать в самом прямом значении этого слова.

Наконец, в-третьих, базовый принцип создания нового оружия, казалось, сам давался в руки. Действительно, даже поверхностное знакомство с ядерной физикой говорило: освободить колоссальную энергию, скрываемую в атомном ядре, можно двумя путями: разделить наиболее тяжелые ядра (имеющегося в природе урана или получаемого искусственно плутония) либо заставить слиться наиболее легкие (изотопы водорода). Первый из этих путей (реакция деления) и был реализован в атомном оружии (впрочем, как мы увидим далее, иначе и быть не могло). Казалось, пришла пора реализации и второго (реакции синтеза), тем более что он обещал великолепные перспективы при решении такой важнейшей для физиков-оружейников задачи, как требуемое военными резкое увеличение мощности ядерных боеприпасов.

Дело в том, что попытки осуществить это увеличение в рамках конструкций ядерных взрывных устройств (ЯВУ) деления натолкнулись на серьезнейшие трудности. В первооснове лежало противоречие между требованием увеличения количества делящегося материала (урана, плутония) в сверхкритическом состоянии, с одной стороны, и обеспечением подкритичности конструкции до момента взрыва, с другой. Каждая новая килотонна проектной мощности заряда, начиная с 70–80 кт, вела к лавинообразно нарастающим техническим трудностям, которые при мощности свыше 100 кт становились непреодолимыми. И хотя несколько позже благодаря реализации новых физических идей и моделей и советским, и американским ученым и инженерам удалось реализовать достаточно компактные конструкции чисто делительных ЯВУ мощностью несколько сот килотонн, было уже ясно, что будущее – за реакциями синтеза.

Ведь материалы на основе легких элементов критической массы не имеют. При наличии соответствующих условий прореагируют и граммы, и килограммы, которые до этого могут содержаться в конструкции в каком угодно количестве, состоянии и взаимной конфигурации. С точки зрения конструктора, это уже немало, но легкие вещества и как собственно ядерная взрывчатка чрезвычайно эффективны. Например, при полном протекании реакции ядерного синтеза в оптимальной по составу смеси тяжелого и сверхтяжелого изотопов водорода (дейтерия и трития) энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при полном делении ядер такой же массы урана-235!

Итак, принцип создания нового, гораздо более мощного оружия был налицо. Дело было «за малым» – на практике обеспечить те самые условия протекания реакций синтеза легких элементов. Но это оказалось невероятно трудно…

Итак, второй этап ядерной гонки стартовал. Все начиналось снова, но в совершенно других условиях. И без осознания существа этих различий невозможно создать версию событий, свободную от очевидных противоречий. А ведь и это непросто – достаточно ознакомиться с острой полемикой в печати не только между американскими и российскими исследователями и очевидцами событий, но и между самими конструкторами советского термоядерного оружия (ТЯО) – В.Б.Адамским и Г.А.Гончаровым, Ю.С.Смирновым и Л.П.Феоктистовым!

Общим было лишь ясное понимание фундаментальных физических основ действия нового оружия – как атомного, так и термоядерного. Они были известны еще с середины 30-х гг. – для поджигания термоядерного горючего, несомненно, требуются огромные температуры и давления. Здесь (и пожалуй, только здесь) можно провести аналогию с созданием атомного оружия, когда тоже был известен главный, фундаментальный физический принцип (цепная реакция ядерного деления) и основная идея его реализации (создание сверхкритического состояния делящегося материала).

Главным, ключевым моментом в создании атомного оружия была наработка необходимого количества делящегося материала. Другими словами, при всей значимости возникавших в этой связи научных проблем (в решении которых, кстати говоря, очень эффективно помогла разведка) основной все же была «работа руками» – постройка и форсированная эксплуатация громадных рудников и циклопических комбинатов (подобных заводам-817, -813 и -418). Наиболее же наукоемкая часть работ (конструирование ЯВУ) была несравненно меньше. Как мы помним, к моменту получения первого плутония на комбинате-817 все конструкторские работы в КБ-11 были завершены (и не в одном варианте), так что между этим моментом и первым атомным испытанием не прошло и месяца. Так же, в общем, обстояло дело и у американцев. Добавим сюда большой «удельный вес» организационной стороны дела – создание структуры Манхэттенского проекта в США и системы Специального Комитета (СК) и Первого Главного Управления (ПГУ) в СССР [1].

На этапе же широкого развертывания работ по созданию ТЯО урановые рудники, исследовательские лаборатории, атомные заводы и комбинаты в основном были уже построены, организационные структуры интенсивно работали (мало того, их наличие само по себе во многом подстегивало ядерную гонку). Вопросы наработки новых материалов, необходимых именно для ТЯО (например трития и дейтерида лития-6), разумеется, вставали, однако их относительная значимость была неизмеримо ниже. Главное было в другом: в поиске физических и технических путей реализации условий для протекания взрывной реакции синтеза. Другими словами, если создание атомного оружия было все же в основном проблемой организационной и инженерно-технической, то борьба за обладание ТЯО была «битвой мозгов», заочной схваткой интеллектуальных потенциалов двух сверхдержав.

Существовало и другое важное различие. Основными научными направлениями при разработке атомного оружия являлись нейтронная физика и газодинамика (гидродинамика сжимаемой жидкости) [5]. К середине 40-х гг. это были вполне сложившиеся направления физики с теоретическим, экспериментальным и методическим обеспечением. Создание же ТЯО потребовало появления совершенно новых физических дисциплин – физики высокотемпературной плазмы, сверхвысоких плотностей энергии, аномальных давлений и т.д. Эти процессы в природе происходят только в недрах звезд, и исследовать их можно лишь с помощью теории и математического моделирования. Далеко не случайна огромная роль в разработке ТЯО принадлежит не только физикам-теоретикам – Тамму и Теллеру, Сахарову и Бете, – но и математикам – Уламу и Тихонову, Эверетту и Самарскому, и многим другим.

На старте: первые идеи и подходы. Тупики собственные и украденные (1946 – 1952)

В США идея об инициировании термоядерных реакций в среде из дейтерия с помощью активно разрабатываемого тогда ЯВУ деления впервые возникла, вероятно, в 1941 г., в ходе бесед Э.Ферми и Э.Теллера. Еще в 1942 г. Э.Теллер впервые выдвинул общую концепцию устройства, получившего название «классический супер». Относительно целостный вид она приобрела к концу 1945 г. [6]. Речь шла о возбуждении с помощью атомной бомбы на основе 235U ядерной детонации в длинном цилиндре с жидким дейтерием, снабженном промежуточной «запальной» камерой с дейтериево-тритиевой смесью, т.к. сечение реакции синтеза дейтерия с тритием почти в 100 раз больше, чем ядер дейтерия между собой. Образно говоря, тритий должен был сыграть роль стакана бензина, выплеснутого в большой костер, чтобы разжечь его одной спичкой.


Случайные файлы

Файл
157972.rtf
23409-1.rtf
НПБ 108-96.doc
122534.rtf
11635.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.