Din documentele de arhivă publicate se știe că în perioada inițială a Proiectului atomic sovietic au fost dezvoltate două versiuni ale bombei cu hidrogen (VB): „țeava” (RDS-6T) și „puful” (RDS-6S). Numele într-o anumită măsură au corespuns designului lor.
Grupul lui Yakov Zeldovich de la Institutul de Fizică Chimică (ICP), apoi oamenii de știință din Laboratorul nr. 3 și Laboratorul V, au efectuat calcule ale RDS-6T VB sub forma unui cilindru cu pereți subțiri cu diametrul de 50 de centimetri și o lungime de cel puțin cinci metri, umplută cu deuteriu lichid în cantitate de 140 de kilograme. Conform calculelor, explozia acestei mase de deuteriu este echivalentă cu unu până la două milioane de tone de TNT. O bombă atomică de tip tun este folosită pentru a iniția o explozie. Între încărcarea de uraniu-235 și deuteriu se află un detonator suplimentar realizat dintr-un amestec de deuteriu și tritiu, care reacționează mai repede și la o temperatură mai mică decât deuteriul pur. Întregul sistem este izolat termic pentru a preveni evaporarea deuteriului lichid în timpul transportului. Chiar și din această descriere, prezentată de Yakov Zeldovich în nota „Bombă de deuteriu cu hidrogen” din februarie 1950, se poate observa că implementarea RDS-6T WB cu hidrogen lichid s-a dovedit a fi asociată cu mari dificultăți tehnice.
Avantajul „pufului”
Igor Tamm, Yakov Zeldovich și Andrei Sakharov au subliniat în raportul lor „Modelul produsului RDS-6S” pentru 1953 că reacția termonucleară din deuteriu se desfășoară la viteza necesară pentru o explozie doar la temperaturi extrem de ridicate și posibilitatea practică de a menține acestea nu au fost încă dovedite.
În legătură cu rezultatele negative ale multor ani de calcule teoretice, lucrările la RDS-6T WB au fost încheiate prin decizia conducerii MSS a URSS în 1954.
Soluția pentru crearea unui VB sub formă de straturi alternante de materie fissilă și componente termonucleare (de aici și „puful”) a fost propusă de Andrei Saharov, angajat al departamentului teoretic al Institutului de Fizică al Academiei de Științe (FIAN), în frunte cu Igor Tamm. La 2 decembrie 1948, la o ședință a Consiliului științific și tehnic (STC) al laboratorului nr. 2, o discuție a rapoartelor lui Zeldovich și Tamm privind rezultatele studierii utilizării reacției de fuziune a nucleelor de lumină pentru a avut loc crearea WB a diferitelor scheme de proiectare.
Protocolul reuniunii SNT a indicat că consiliul consideră că rezultatele ambelor grupuri sunt interesante, dar mai ales sistemul sub forma unei coloane de straturi de apă grea și A-9 (un simbol al uraniului natural), care, potrivit la calculele preliminare, poate detona cu un diametru al coloanei de aproximativ 400 milimetri. Avantajul acestui sistem este capacitatea de a folosi apă grea în loc de deuteriu, ceea ce elimină necesitatea de a trata hidrogenul la temperaturi scăzute.
Decizia Consiliului științific și tehnic al laboratorului nr. 2 din 1948 a indicat necesitatea de a concentra activitatea grupului lui Tamm asupra propunerii lui Saharov și de a efectua experimente la FIAN în echipa lui Ilya Frank pentru a studia multiplicarea neutronilor în apa grea - uraniu, eliberând echipa de oameni de știință de alte lucrări.
Igor Kurchatov și Yuliy Khariton au raportat rezultatele acestei analize șefului primei direcții principale (PSU) din cadrul Consiliului de Miniștri (CM) al URSS, Boris Vannikov, însoțind un proiect de rezoluție al Consiliului de Miniștri al URSS, pregătit pe baza deciziei SNT.
Discuția la seminarul științific al Laboratorului nr. 2 din rapoartele lui Zeldovich și Tamm a servit ca bază pentru dezvoltarea pe scară largă a lucrărilor teoretice și experimentale privind crearea primei bombe de hidrogen interne.
Un paradis pentru teoreticieni
VB RDS-6S în documentele oficiale a fost numit produs, folosind doar uneori numele său adevărat. RDS-6S este aranjat după cum urmează: în centrul sistemului de straturi alternante de uraniu natural și un material ușor format dintr-un amestec de deuterid și tritid de litiu-6, este plasată o încărcare de uraniu-235. Suprafața „pufului” constă dintr-un exploziv (exploziv) pentru a iniția o explozie a unei sarcini nucleare (uraniu-235), care provoacă un flux puternic de energie sub formă de neutroni, cuante și alte particule. Acest lucru duce la încălzirea prin ionizare (compresie) la temperaturi stelare ale unui strat subțire de combustibil termonuclear și a unui strat de uraniu. În acest caz, acesta din urmă se transformă în plasmă cu o creștere corespunzătoare a presiunii, care comprimă stratul adiacent al substanței ușoare. Datorită efectului combinat al exploziei unei sarcini nucleare și a unui strat ionizat de uraniu, se creează condiții pentru o reacție termonucleară, în urma căreia crește rata de fisiune a uraniului de către neutronii termonucleari. O caracteristică a acestui proces este că are loc în condiții extreme: cu o densitate mare de eliberare de energie într-un volum mic de materie la o temperatură ridicată, toate acestea se dezvoltă în microsecunde, ceea ce duce în cele din urmă la un efect exploziv. Studiul computațional al fizicii proceselor complexe care apar în Banca Mondială este o manifestare a inteligenței superioare a oamenilor de știință, un paradis pentru teoreticieni, așa cum a spus odată Andrei Saharov.
Prima bombă cu hidrogen din lume RDS-6S.
Test de încărcare efectuat pe 12 august
1953 la locul de testare Semipalatinsk.
Putere de încărcare - până la 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Astfel, primul eșantion de WB RDS-6S intern conținea, pe lângă explozivi, următoarele materiale nucleare: uraniu-235, uraniu natural, litiu-6 deuterid și tritid. Acest lucru a făcut posibilă asigurarea implementării următoarelor procese: o explozie nucleară a unei sarcini centrale, încălzirea ca rezultat a acestor straturi sferice cu deuterid și litiu-6 tritid, o reacție termonucleară cu eliberare de energie și formarea de rapid neutroni, fisiunea nucleilor de uraniu-238 de către neutroni rapidi cu eliberare de energie, interacțiunea litiului 6 cu neutroni pentru a obține o cantitate suplimentară de tritiu și, prin urmare, pentru a spori reacția termonucleară primară.
Într-o bombă cu hidrogen, numeroase reacții nucleare, fenomene hidrodinamice și procese termice de intensitate mare apar aproape simultan. Este destul de evident că, din cauza lipsei metodelor de analiză a acestora și a informațiilor fiabile cu privire la constantele de interacțiune a particulelor, calculul exploziei WB a prezentat dificultăți teoretice semnificative. Cu toate acestea, oamenii de știință și inginerii sovietici au reușit să creeze primul WB intern, care este cel mai complex dispozitiv tehnic din lume.
Principiile organizării muncii
Activitatea privind crearea primei bombe cu hidrogen în Uniunea Sovietică a avut o serie de particularități. În primul rând, toți participanții la această lucrare, indiferent de poziția lor oficială, aveau un nivel ridicat de responsabilitate, înțelegând semnificația politico-militară excepțională a prezenței unui superbomb ca unul dintre mijloacele eficiente de protejare a țării împotriva amenințărilor externe.
Desigur, centralizarea și coordonarea de stat a activităților tuturor întreprinderilor și organizațiilor, precum și finanțarea maximă posibilă a muncii, inclusiv stimulente materiale generoase pentru rezultatele obținute, au jucat un rol imens în obținerea succesului. Și toate acestea cu un control strict asupra execuției. Potențialul ridicat al științei sovietice dinainte de război, în special fizica nucleară, și prezența unui număr mare de oameni de știință și ingineri cu înaltă calificare au fost, de asemenea, de o mare importanță.
Realizările fizicii nucleare au fost utilizate în mod constant pentru rezolvarea problemelor urgente de apărare a țării. În general, fără rezultatele cercetărilor fundamentale, ar fi imposibilă crearea unui produs de înaltă tehnologie precum RDS-6S WB și modelele WB îmbunătățite ulterior. Se știe că directorul Institutului de Fizică și Tehnologie din Leningrad (LPTI), academicianul Abram Ioffe, în anii dinainte de război, a fost mustrat pentru cercetări în fizica nucleară că nu oferă o soluție practică. Dar tocmai cercetarea fundamentală dinainte de război a permis Uniunii Sovietice să obțină arme avansate.
Oamenii de știință remarcabili ai țării de diferite specialități au participat la crearea primei bănci mondiale interne, printre care ar trebui să numim, în primul rând, fizicieni celebri precum Igor Kurchatov, Julius Khariton, Yakov Zeldovich, Kirill Shchelkin, Igor Tamm, Andrei Saharov, Vitaly Ginzburg, Lev Landau, Evgeny Zababakhin, Yuri Romanov, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov și alții.
O trăsătură fundamentală a lucrării la RDS-6 a fost participarea la un număr mare de matematicieni sovietici cu înaltă calificare, precum Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky și mulți, mulți alții. Întreaga culoare a științei sovietice a fost implicată în crearea primului BM intern. Participarea activă a unui număr mare de echipe științifice, de proiectare și inginerie și producție din țară cu personal experimentat a făcut posibilă rezolvarea celor mai complexe sarcini cu intensitate științifică. Apariția WB ar fi fost imposibilă fără producerea de litiu-6, deuteriu, tritiu și compușii acestora la scară industrială - principalele componente ale armelor termonucleare, metode de separare a tritiului de litiu iradiat etc.
Idei noi, proiecte de instalații, planuri de cercetare și dezvoltare, rapoarte ale directorilor de institute cu privire la lucrările efectuate au fost discutate la seminarii și consilii științifice ale Laboratorului nr. 2, SNT PGU și SNT la KB-11, etc. Toate deciziile guvernului au fost elaborate pe baza recomandărilor PSU NTS și NTS la KB-11 după aprobarea conducerii PSU și a Comitetului special. Practica discuției colegiale constante a noilor propuneri la reuniunile STC a dus la eliminarea unui decalaj mare între idei și implementarea acestora.
Proiectul atomic sovietic s-a distins printr-un program larg de diverse cercetări fundamentale cu construcția de reactoare și instalații nucleare experimentale, acceleratoare de particule încărcate etc., ale căror rezultate au fost utilizate imediat în îndeplinirea sarcinilor specifice. În același timp, s-au cheltuit fonduri enorme pentru cercetarea fundamentală.
Responsabil personal
Soluționarea sarcinilor statului privind crearea armelor nucleare-hidrogen a devenit posibilă în mare măsură datorită măsurilor urgente ale guvernului sovietic de a organiza o structură eficientă pentru controlul centralizat al proiectului atomic. La 20 august 1945, Comitetul Special (SK, condus de Lavrentiy Beria) a fost creat în cadrul Comitetului de Apărare al Statului și al Primei Direcții Principale (PSU, condusă de fostul Comisar Popular al Muniției Boris Vannikov) în cadrul Consiliului URSS al Comisarilor Poporului. Ca urmare, a fost implementat următorul ciclu de management al proiectului atomic: întreprinderi industriale, institute, organizații de proiectare - Consiliul științific și tehnic (STC) PGU - PGU - Comitetul special - Consiliul de miniștri al URSS. Activitatea privind crearea WB RDS-6S a fost monitorizată constant de către Comitetul special și PGU. După scrisoarea de informare a lui Vannikov și Kurchatov despre posibilitatea fundamentală de a crea o superbombă, Comitetul special și PGU au analizat în mod repetat starea evoluțiilor BM și, dacă este necesar, au pregătit rezoluții și ordine ale Consiliului de Miniștri. În perioada 1950-1953, au fost emise 26 de rezoluții și ordine ale Consiliului de Miniștri al URSS privind problemele științifice, de producție și organizatorice ale dezvoltării WB RDS-6S. Un număr atât de mare de decizii guvernamentale în alte domenii ale proiectului atomic nu au fost emise. Cele mai multe dintre ele se referă la activitatea KB-11 ca principală organizație executantă, unde în timp s-a format ordinea de lucru, determinată de rezoluțiile Consiliului de Miniștri al URSS și ordinele conducerii KB-11. La 8 februarie 1949, șeful KB-11, Pavel Zernov, a semnat un ordin de lucru în KB-11 la RDS-6, în paragraful 1 din care se preconiza organizarea unui grup „sub supravegherea directă a proiectantului șef Yu. B. Khariton pentru dezvoltarea în continuare a problemelor privind crearea RDS-6 în următoarea compoziție: Yu. B. Khariton (lider), KISchelkin, Ya. B. Zel'dovich, NLDukhov, VI Alferov, AS Kozyrev, EI N. Flerov, L. V. Altshuler, V. A. Tsukerman, V. A. Davidenko, D. A. Frank-Kamenetsky, A. I. Abramov.
Un an mai târziu, guvernul a numit un conducător științific și adjunctul său responsabil pentru anumite domenii de activitate. Statutul de supraveghetor științific, care a fost introdus în Proiectul atomic sovietic, a fost foarte ridicat, dovadă fiind, de exemplu, activitățile lui Igor Kurchatov. În clauza 2 din Rezoluția Consiliului de Miniștri al URSS nr. 827-303ss / op "Cu privire la lucrările privind crearea RDS-6" din 26 februarie 1950, se menționează: Khariton, prim-adjunct supraveghetor științific pentru crearea RDS-6S și RDS-6T, doctor în științe fizice și matematice KISchelkina, supervizor adjunct pentru produsele RDS-6S, membru corespondent al Academiei de Științe a URSS IE Tamm, supervizor adjunct pentru partea teoretică a membrului corespondent RDS-6T al Academiei de Științe a URSS Ya. B. Zel'dovich, supervizor științific adjunct pentru cercetarea proceselor nucleare MG Meshcheryakov, candidat la fizică și matematică, și GN Flerov, candidat la fizică și matematică.
De asemenea, decretul a aprobat compoziția personală a calculatoarelor, la paragraful 4 din care citim următoarele: „Pentru a organiza în KB-11 pentru dezvoltarea teoriei produsului RDS-6S un grup de calcul și teoretic sub conducerea Membru corespondent al Academiei de Științe a URSS I. Ye. Tamm, format din: AD Saharov - candidat la științe fizice și matematice, SZ Belenky - doctor în științe fizice și matematice, Yu. A. Romanov - cercetător, NNBogolyubov - academician al Academia de Științe din Ucraina, I. Ya. Pomeranchuk - Doctor în științe fizice și matematice, V. N. Klimov - asistent de cercetare, D. V. Shirkov - asistent de cercetare."
Conform planului 1949-1950
Astfel, pe lângă KB-11, specialiști științifici de vârf din institutele Academiei de Științe a URSS au participat la lucrările privind RDS-6. Ca urmare, sub supravegherea științifică a KB-11 privind cercetarea computerizată și experimentală în sprijinul proiectului VB RDS-6S, au existat următoarele organizații executante: Institutul fizic (FIAN), Institutul pentru probleme fizice (IPP), Institutul de Fizică chimică (ICP), Laboratorul nr. 1, Laboratorul nr. 2, Laboratorul "B", Institutul de matematică al Academiei de Științe a URSS cu filiala Leningrad, Institutul de Geofizică al Academiei de Științe a URSS. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, precum și întreprinderi de producție: Combinați nr. 817, Fabrica nr. 12, Fabrica nr. 418, Fabrica nr. 752, Verkhne- Uzină metalurgică Salda, uzină concentrată chimică Novosibirsk.
Conducerea administrativă și științifică a Proiectului atomic sovietic a început să organizeze activ munca la crearea primului WB RDS-6 intern. Prima întâlnire reprezentativă pe RDS-6 a avut loc la 9 iunie 1949 sub conducerea lui Vannikov și Kurchatov la KB-11 (Arzamas-16). Pe lângă oamenii de știință de frunte ai proiectului atomic, Saharov a fost invitat. Participanții la întâlnire au dezvoltat „Planul de lucru de cercetare privind RDS-6 pentru 1949-1950”. (în formă scrisă de mână, pregătită, judecând după scrierea de mână, de Saharov), care prevede următoarele domenii de cercetare: reacții nucleare ale nucleelor ușoare din RDS-6; posibilitatea inițierii RDS-6 folosind o bombă atomică și explozivi convenționali; utilizarea exploziei unei bombe atomice pentru a obține informații cu privire la crearea unui EO; dinamica gazelor procesului. Împreună cu munca teoretică, au fost de asemenea determinați interpreții și calendarul dezvoltării tehnologiilor industriale pentru producția de tritiu, litiu-6, deuterură de litiu, deuterură de uraniu, necesare pentru crearea RDS-6.
Modelul de bombă cu hidrogen RDS-6S a fost testat cu succes la locul de testare Semipalatinsk la 12 august 1953.
Capacitatea primului AB sovietic RDS-1, care era o copie a AB americană, era de 20 mii tone echivalent TNT. Echivalentul total TNT al AB RDS-2 al proiectului sovietic original a fost de 38.300 de tone. Puterea primului WB RDS-6S a depășit echivalentul TNT al AB RDS-2 de aproape 10 ori, ceea ce a fost, fără îndoială, o realizare majoră a dezvoltatorilor de arme nucleare sovietice. Ulterior, principiile de proiectare ale WB RDS-6S au fost serios îmbunătățite, ceea ce a făcut posibilă crearea unei arme mai puternice.