Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37 - Андрюшин Игорь Алексеевич (читать полностью книгу без регистрации TXT) 📗

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

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».

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.