Решающий шаг к миру

8. ЗАВЕРШЕНИЕ РАЗРАБОТКИ РДС-37

26 мая 1955 г. Ю.Б. Харитон, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович выпустили в одном экземпляре «Предложение по испытанию опытного устройства для проверки принципа окружения» /7, с. 362/:

«Основной задачей 1-го полугодия, согласно плану, является конструирование опытного устройства для проверки принципа окружения. В настоящее время конструкция устройства в основном определилась и приведены основные данные работы устройства. Ожидаемая мощность взрыва около 1 Мт, точность ± 40%, из них 40% — за счет горения U-235.

Для удобства проведения испытаний изделие оформлено в виде авиабомбы в габарите РДС-6СД и близкого веса (5570 кг).

Дальнейшие теоретические работы предполагается проводить в следующих направлениях:

а) конструирование изделия мощностью 10-25 мегатонн (диаметр миделя до 2,3 м, вес до 25 тонн), размер, вес, количество активного вещества должны быть уточнены, исходя из того, чтобы носитель был в состоянии донести груз на расстояние порядка 8000 км;

б) конструирование изделия в габарите и весе РДС-6СД, которое должно отличаться от предлагаемого устройства большей мощностью и экономичностью, а также возможностью применения его в голове ракеты Р- 7.

В ходе проектирования опытного устройства в течение января-мая 1955 г. были проделаны следующие работы:

1. Рассчитан процесс атомного взрыва и выхода энергии в виде излучения в двух вариантах основного заряда первичного изделия.

2. Рассмотрены тепловые процессы и расширение материала стенок кожуха при воздействии на них излучения высокой температуры.

Даны формулы для количества испаренного вещества, скорости ударной волны и других величин в зависимости от температуры и времени.

Для расчета мощности взрыва был заново рассмотрен вопрос об эффективных значениях нейтронных констант, входящих в расчет.

3. Рассчитан процесс ядерной реакции в нескольких вариантах основных изделий с различным расположением слоев и различным их сжатием к моменту начала ядерной реакции».

8 июля 1955 г. был выпущен отчет «Опытное устройство для проверки принципа окружения (расчетно-теоретические работы)», который является итоговым материалом по определению характеристик основных физических процессов, протекающих в РДС-37, его физических параметров, включая прогнозируемое энерговыделение/7, с. 377/.

Приведем ряд существенных выводов из этого отчета.

«Во введении указывается, что «принцип окружения разрабатывался в теоретических секторах с 1950 года». В начале 1954 года были достигнуты первые успехи, а именно выяснена принципиальная возможность получить симметричное обжатие водородной бомбы («основного изделия») за счет лучистого теплообмена дополнительного («первичного») изделия со слоем легкого вещества («обмазка»), окружающего основное изделие.

В изделиях, использующих принцип окружения, важнейшую роль играет ряд процессов, которые никогда ранее не были проверены экспериментально и не исследовались теоретически.

1. Лучистый теплообмен в полости сложной формы.

2. Проникновение тепла в «обмазку» и в «кожух», сопровождающееся разлетом в вакуум.

Согласно расчетам, предлагаемая система является надежной. Ее мощность оценена как лежащая в пределах 600-1400 тыс. тонн.

Разработка принципа окружения является одним из ярких примеров коллективного творчества. Одни давали идеи (идей потребовалось много, и некоторые из них независимо выдвигались несколькими авторами). Другие более отличались в выработке методов расчета и выяснении значения различных физических процессов.

В длинном списке участников разработки, приведенном на титульном листе, существенной оказалась роль каждого.

В обсуждении проблемы окружения на ранней стадии (1952 г.) весьма плодотворным было участие Давиденко В.А.

В разработке столь сложной системы особенно велика роль математических расчетов. В ряде случаев расчеты уравнений в частных производных кардинально исправляли наши представления о работе того или иного узла или о роли того или иного изменения в системе. Эти расчеты проводились, в основном, в Отделении прикладной математики МИАН СССР под общим руководством Келдыша М.В. и Тихонова А. Н.

1. Расчеты обжатия основного изделия проводились в ОПМ в отделе Семендяева К.А. Ряд расчетов был проведен в КБ-11 в отделе Адамской И.А. Отдельные расчеты проводились в отделе Самарского А. А.

2. Расчеты теплопередачи проводились в ОПМ, отдел Гельфанда И. М.

3. Расчеты КПД первичного изделия проводились в ОПМ, отдел Самарского А. А.

4. Расчеты проникновения тепла проводились в ОПМ, в отделе Самарского А. А.

5. Расчеты КПД взрыва основного изделия проводились в ОПМ, в отделе Самарского А.А. Ряд расчетов был проведен группой Халатникова И. М.

6. Расчет уравнений состояния был проведен группой Халатникова И. М.

Многие расчеты проводились на электронной машине ОПМ «Стрела». Были решены весьма сложные задачи разработки методов расчета, программирования и организации.

Разработка опытного устройства потребовала больших конструкторских, экспериментальных и технологических работ, проводившихся под руководством главного конструктора КБ-11 Харитона Ю. Б.

В конструкторских работах активное участие принимали Фишман Д. А., Терлецкий Н. А., Юрьев Б. А., Гречишников В. Ф., Матвеев Г. И., Бронников Н. В., Коблов П. И., Кочарянц С. Г., Алексеев В. Г., Додонов П. П., Богословский И. В., Янов А. И.

В разработке линз первичного изделия принимали участие Феоктистова Е. А., Терлецкая Б. А.

В газодинамических опытах участие принимали Захаренков А. Д., Казаченко Н. А., Кустов В. С., Иванов А. Г., Тарасов Д. М., Литвинов Б. В.

В начатых в настоящее время опытах по прохождению нейтронов в модели изделия принимают участие Давиденко В. А., Сциборский Б. Д., Малинкин А. А., Антропов Г. П.

Под руководством Д.А. Фишмана, Г.А. Соснина была разработана конструкция бериллиевой оболочки из 240 трехгрупповых призм со сферическими основаниями, в стыках углов которых ставились усеченные конусы в количестве 110 шт. (бериллий получали в Подольске (июнь 1955 г.), а на заводе № 1 КБ-1 проводилось изготовление «паркета»).

Разработка фокусирующих элементов была выполнена отделом 22 сектора 3 (Е.А. Феоктистова, Б.П. Терлецкий, Ю.А. Косачанов) в июне-сентябре 1955 г.

В сентябре 1955 г. Л.М. Тимониным, В.М. Герасимовым, И.Г. Проскуриным была измерена скорость УВ в первичном изделии на модельной сборке.

Были исследованы процессы разрушения кожуха (Н.А. Казаченко, В.С. Кустов, А.Г. Иванов, А.Р. Олейник).

Создание термоядерных зарядов первого поколения было связано с решением ряда сложных технологических задач изготовления деталей заряда из специальных материалов. В качестве примера приведем освоение к 1955 г. опытным заводом КБ-11 технологии низкотемпературного прессования деталей в прецизионных пресс-формах, однако качество деталей по пластичности и разноплотности требовало существенного улучшения.

К концу 50-х годов была создана уникальная технология «горячего» прессования при температурах исходного продукта, близких к плавлению. Плотность деталей была повышена почти до кристаллической, а разноплотность снижена до нескольких процентов. Технология «горячего» прессования обеспечила в дальнейшем изготовление большой номенклатуры деталей с высоким качеством плотности.

Разработка технологии находилась под постоянным вниманием Ю.Б. Харитона, Б.Г. Музрукова и конструкторов КБ-11. Большой вклад в создание этой уникальной технологии внесли В.В. Котов, В.Н. Николаев, Г.Г. Савкин, Н.Г. Шелатонь.

Во взрывных опытах по рентгенографированию динамических процессов использовались рентгеновские трубки, разработанные под руководством В.А. Цукермана и Д.М. Тарасова.

Для определения уровня обоснованности разработки термоядерного заряда на новом физическом принципе и принципиальной возможности проведения проверки его работы в натурном испытании в КБ-11 работала комиссия выдающихся ученых в составе И.Е. Тамма (председатель), М.В. Келдыша, М.А. Леонтовича, А.Д. Сахарова, В.Л. Гинзбурга, Я.Б. Зельдовича, И.М. Халатникова, которая ознакомилась с теоретическими и экспериментальными работами по изделию 37. На заседаниях комиссии были заслушаны доклады Сахарова, Зельдовича, Трутнева, Шумаева, Романова, Бабаева, Рабиновича, Гандельмана, Козлова, Александрова, Феодоритова, Сциборского, Замятина, Леденева и Тарасова и детально обсуждены проблемы, связанные с работой отдельных узлов изделия 37. Комиссия также ознакомилась с отчетами теоретических секторов № 1 и 2, содержащими физическое обоснование принципа атомного обжатия, изложение методов расчета и результатов расчетов этого изделия.

Из заключения комиссии И.Е. Тамма от 01 июля 1955 г./7, с.371/:

«Комиссия отмечает, что КБ-11 и ОПМ проделана весьма большая работа по исследованию новых физических принципов, положенных в основу конструкции водородных бомб с атомным обжатием.

Эти исследования показывают возможность создания водородных бомб с большими мощностями в ограниченных габаритах и со значительно меньшими затратами активных веществ по сравнению с затратами в существующих изделиях.

Комиссия считает, что следующим важнейшим этапом в развитии водородного оружия является испытание на полигоне № 2 предложенного КБ-11 опытного устройства.

Выполненные работы подтверждают целесообразность проведения этого испытания в 1955 г.

Комиссия рекомендует уточнить ряд положений ЯН дополнительными расчетами и опытами, перечисленными выше».

Уверенность в надежности конструкции первого двухступенчатого термоядерного заряда 1955 г. была настолько велика, что в интересах безопасности испытания мощность термоядерного взрыва специально снизили в два раза.

26 сентября 1955 г. Ю.А.Романов выпустил отчет «Состояние расчетно-теоретических работ по опытному устройству РДС-40 (РДС-37)», в котором анализируется влияние различных физических эффектов на мощность изделия.

7 октября 1955 г. Ю.Б. Харитон, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович выпустили отчет «Водородные бомбы с использованием принципа атомного обжатия. Опытное устройство для проверки принципа» /7, с. 397/.

Следует отметить, что конструкция изделия, представленная в теоретическом отчете конца июня 1955 г., отличается от испытанной 22 ноября 1955 г.

Изменения вводились вплоть до отправки на полигон. В частности, окончательный выбор элементов первичного узла был сделан только после проведения Крит-массовых экспериментов.

Окончательная сборка РДС-37 в корпусе авиабомбы проходила в специально построенном цеху с подведенными к нему железнодорожными путями.

Одним из интересных вопросов является вопрос о том, каким образом возникли идеи об основных элементах схемы термоядерного узла РДС-37 — первого двухстадийного термоядерного заряда на принципе имплозии. По своему структурному типу этот узел аналогичен гетерогенному ядру РДС-6с, откорректированному для существенно иных граничных условий, определяющих имплозию. Можно отметить, что РДС-6с оставил в «наследство» РДС-37 целый ряд важнейших идей:

• сферическую конфигурацию термоядерного узла;

• слоеную структуру горючего из дейтерида лития-6 и урана-238;

• урановое инициирующее ядро /1 /. Коэффициент усиления энерговыделения в РДС-37

составлял около двух порядков, в заряде не использовался тритий, термоядерным горючим был дейтерид лития, а основным делящимся материалом был U-238.

Энерговыделение заряда в эксперименте составило 1,6 Мт, а так как, по соображениям безопасности населения на Семипалатинском полигоне, заряд испытывался на неполную мощность, то прогнозируемое полномасштабное энерговыделение заряда составляло 3 Мт (это тоже смелый научный шаг).