Z publikovaných archívnych dokumentov je známe, že v počiatočnom období sovietskeho atómového projektu boli vyvinuté dve verzie vodíkovej bomby (VB): „fajka“(RDS-6T) a „puff“(RDS-6S). Názvy do určitej miery zodpovedali ich prevedeniu.
Skupina Jakova Zeldoviča z Ústavu chemickej fyziky (ICP) a potom vedci laboratória č. 3 a laboratória V vykonali výpočty RDS-6T VB vo forme tenkostenného valca s priemerom 50 centimetrov a dĺžkou najmenej päť metrov, naplneným tekutým deutériom v množstve 140 kilogramov. Podľa výpočtov je výbuch tejto hmotnosti deutéria ekvivalentný jednému až dvom miliónom ton TNT. Na spustenie výbuchu sa používa atómová bomba typu delo. Medzi vsádzkou uránu-235 a deutéria je ďalší rozbuška vyrobená zo zmesi deutéria a trícia, ktorá reaguje rýchlejšie a pri nižšej teplote ako čisté deutérium. Celý systém je tepelne izolovaný, aby sa zabránilo odparovaniu kvapalného deutéria počas prepravy. Aj z tohto popisu, ktorý predstavil Jakov Zeldovich v poznámke „Vodíková deutériová bomba“vo februári 1950, je zrejmé, že implementácia RDS-6T WB s kvapalným vodíkom sa ukázala byť spojená s veľkými technickými ťažkosťami.
Výhoda „nafúknutia“
Igor Tamm, Jakov Zeldovič a Andrej Sacharov vo svojej správe „Model produktu RDS-6S“z roku 1953 poukázali na to, že termonukleárna reakcia v deutériu prebieha rýchlosťou potrebnou na výbuch iba pri extrémne vysokých teplotách, a na praktickú možnosť zachovania zatiaľ neboli dokázané.
V súvislosti s negatívnymi výsledkami mnohoročných teoretických výpočtov boli práce na RDS-6T WB ukončené rozhodnutím vedenia MSM ZSSR v roku 1954.
Riešenie na vytvorenie VB vo forme striedajúcich sa vrstiev štiepnej hmoty a termonukleárnych zložiek (odtiaľ „puff“) navrhol Andrei Sacharov, zamestnanec teoretického oddelenia Fyzikálneho ústavu Akadémie vied (FIAN), na čele s Igorom Tammom. 2. decembra 1948 na zasadnutí Vedecko -technickej rady (STC) laboratória č. 2 diskusia o správach Zeldovicha a Tamma o výsledkoch štúdia použitia reakcie fúzie ľahkých jadier na prebehla tvorba WB rôznych návrhových schém.
Protokol zo zasadnutia NTS naznačil, že rada považuje za zaujímavé obidve skupiny, predovšetkým však systém v podobe stĺpca vrstiev ťažkej vody a A-9 (symbol prírodného uránu), ktorý podľa podľa predbežných výpočtov môže explodovať s priemerom stĺpca asi 400 milimetrov. Výhodou tohto systému je schopnosť používať ťažkú vodu namiesto deutéria, čo eliminuje potrebu zaoberať sa vodíkom pri nízkych teplotách.
Rozhodnutie Vedeckej a technickej rady laboratória č. 2 z roku 1948 naznačilo, že je potrebné sústrediť prácu Tammovej skupiny na Sacharovov návrh a vykonávať experimenty v spoločnosti FIAN v tíme Ilya Franka s cieľom študovať násobenie neutrónov v ťažkej vode - uráne. systému, čím sa tím vedcov oslobodil od ďalšej práce.
Igor Kurchatov a Yuliy Khariton oznámili výsledky tejto úvahy vedúcemu prvého hlavného riaditeľstva (PSU) pri Rade ministrov (KM) ZSSR Borisovi Vannikovi a prikladajú návrh uznesenia Rady ministrov ZSSR, pripravené na základe rozhodnutia NTS.
Diskusia na vedeckom seminári laboratória č. 2 o správach Zeldovicha a Tamma slúžila ako základ pre rozsiahly rozvoj teoretických a experimentálnych prác na vytvorení prvej domácej vodíkovej bomby.
Raj pre teoretikov
VB RDS-6S v oficiálnych dokumentoch sa nazýval produkt, iba niekedy sa používal jeho skutočný názov. RDS-6S je usporiadaný nasledovne: do stredu systému striedajúcich sa vrstiev prírodného uránu a ľahkého materiálu pozostávajúceho zo zmesi deuteridu a tritidu lítneho-6 je umiestnená dávka uránu-235. Povrch „bafky“pozostáva z výbušniny (výbušniny), ktorá má iniciovať výbuch jadrového (urán-235) náboja, ktorý spôsobuje silný tok energie vo forme neutrónov, kvant a ďalších častíc. To vedie k ionizačnému zahrievaniu (stláčaniu) na hviezdne teploty tenkej vrstvy termonukleárneho paliva a vrstvy uránu. V tomto prípade sa tento zmení na plazmu so zodpovedajúcim zvýšením tlaku, ktorý stláča susednú vrstvu ľahkej látky. Vďaka kombinovanému účinku výbuchu jadrového náboja a ionizovanej vrstvy uránu sú vytvorené podmienky pre termonukleárnu reakciu, v dôsledku čoho sa zvyšuje rýchlosť štiepenia uránu termonukleárnymi neutrónmi. Charakteristickým rysom tohto procesu je, že prebieha v extrémnych podmienkach: s vysokou hustotou uvoľňovania energie v malom objeme hmoty pri vysokej teplote sa to všetko vyvíja v mikrosekundách, čo v konečnom dôsledku vedie k výbušnému účinku. Výpočtová štúdia fyziky komplexných procesov vyskytujúcich sa vo Svetovej banke je prejavom vyššej inteligencie vedcov, raja pre teoretikov, ako kedysi povedal Andrej Sacharov.
Prvá vodíková bomba na svete RDS-6S.
Test nabitia vykonaný 12. augusta
1953 na testovacom mieste Semipalatinsk.
Nabíjací výkon - až 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Prvá vzorka domáceho WB RDS-6S teda obsahovala okrem výbušnín aj tieto jadrové materiály: urán-235, prírodný urán, lítium-6 deuterid a tritid. To umožnilo zaistiť implementáciu nasledujúcich procesov: jadrový výbuch centrálneho náboja, zahrievanie v dôsledku týchto sférických vrstiev deuteridom a tritidom lítnym-6, termonukleárna reakcia s uvoľňovaním energie a vytváranie rýchlych neutróny, štiepenie jadier uránu-238 rýchlymi neutrónmi s uvoľňovaním energie, interakcia lítia 6 s neutrónmi za účelom získania dodatočného množstva trícia a tým posilnenia primárnej termonukleárnej reakcie.
Vo vodíkovej bombe dochádza k početným jadrovým reakciám, hydrodynamickým javom a tepelným procesom s vysokou intenzitou takmer súčasne. Je celkom zrejmé, že vzhľadom na nedostatok metód na ich analýzu a spoľahlivé informácie o konštantách interakcie častíc predstavoval výpočet výbuchu WB značné teoretické problémy. Napriek tomu sa sovietskym vedcom a inžinierom podarilo vytvoriť prvý domáci WB, ktorý je najzložitejším technickým zariadením na svete.
Zásady organizácie práce
Aktivita pri vytváraní prvej vodíkovej bomby v Sovietskom zväze mala niekoľko zvláštností. V prvom rade mali všetci účastníci tejto práce bez ohľadu na svoje oficiálne postavenie vysokú mieru zodpovednosti a chápali výnimočný vojensko-politický význam prítomnosti superbomby ako jedného z účinných prostriedkov ochrany krajiny pred vonkajšími hrozbami.
Veľkú úlohu pri dosahovaní úspechu zohrala samozrejme štátna centralizácia a koordinácia činností všetkých podnikov a organizácií, ako aj maximálne možné financovanie práce vrátane veľkorysých materiálnych stimulov pre dosiahnuté výsledky. A to všetko s prísnou kontrolou exekúcie. Veľký význam mal aj vysoký potenciál predvojnovej sovietskej vedy, najmä jadrovej fyziky, a prítomnosť veľkého počtu vysokokvalifikovaných vedcov a inžinierov.
Úspechy jadrovej fyziky sa neustále používali na riešenie naliehavých problémov obrany krajiny. Vo všeobecnosti by bez výsledkov základného výskumu nebolo možné vytvoriť taký špičkový produkt, akým je RDS-6S WB a následné vylepšené modely WB. Je známe, že riaditeľ Leningradského inštitútu fyziky a technológie (LPTI), akademik Abram Ioffe, bol v predvojnových rokoch pokarhaný za výskum jadrovej fyziky, pretože neposkytuje praktické riešenie. Bol to však práve predvojnový základný výskum, ktorý umožnil Sovietskemu zväzu získať pokročilé zbrane.
Na vytvorení prvej domácej Svetovej banky sa podieľali vynikajúci vedci z krajiny rôznych špecialít, medzi ktorými treba predovšetkým vymenovať takých známych fyzikov ako Igor Kurchatov, Julius Khariton, Yakov Zeldovich, Kirill Shchelkin, Igor Tamm, Andrei Sakharov, Vitaly Ginzburg, Lev Landau, Evgeny Zababakhin, Yuri Romanov, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov a ďalší.
Základnou črtou práce na RDS-6 bola účasť veľkého počtu vysokokvalifikovaných sovietskych matematikov, akými sú Nikolaj Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovič, Mstislav Keldysh, Andrej Kolmogorov, Ivan Petrovskij a mnoho ďalších. Na vytvorení prvého domáceho SB sa podieľala celá farba sovietskej vedy. Aktívna účasť veľkého počtu vedeckých, projekčných a inžinierskych a výrobných tímov krajiny so skúseným personálom umožnila vyriešiť najzložitejšie vedecky náročné úlohy. Vznik WB by bol nemožný bez výroby lítia -6, deutéria, trícia a ich zlúčenín v priemyselnom meradle - hlavných zložiek termonukleárnych zbraní, metód na oddelenie trícia od ožiareného lítia atď.
Nové nápady, projekty inštalácií, plány výskumu a vývoja, správy riaditeľov ústavov o vykonanej práci boli prerokované na seminároch a vedeckých radách laboratória č. 2, NTS PGU a NTS na KB-11, atď. Všetky rozhodnutia vlády boli vypracované na základe odporúčaní NTS PSU a NTS na KB-11 po schválení vedením PSU a špeciálneho výboru. Prax neustálej kolegiálnej diskusie o nových návrhoch na zasadnutiach STC viedla k odstráneniu veľkej medzery medzi myšlienkami a ich implementáciou.
Sovietsky atómový projekt sa vyznačoval širokým programom rôznych základných výskumov s výstavbou experimentálnych jadrových reaktorov a zariadení, urýchľovačov nabitých častíc atď., Ktorých výsledky sa okamžite použili pri plnení konkrétnych úloh. Súčasne sa na zásadný výskum vynakladalo obrovské finančné prostriedky.
Osobne zodpovedný
Riešenie štátnych úloh pri vytváraní jadrových a vodíkových zbraní bolo do značnej miery možné vďaka naliehavým opatreniam sovietskej vlády s cieľom zorganizovať efektívnu štruktúru centralizovanej kontroly atómového projektu. Dňa 20. augusta 1945 bol pri Výbore pre obranu štátu a prvom hlavnom riaditeľstve (PSU na čele s bývalým ľudovým komisárom pre muníciu Borisovi Vannikovovi) pri Rade ľudových komisárov ZSSR vytvorený Osobitný výbor (SK, na čele s Lavrentijom Berijom).. V dôsledku toho bol implementovaný nasledujúci cyklus riadenia atómového projektu: priemyselné podniky, ústavy, projekčné organizácie - Vedecká a technická rada (STC) PGU - PGU - Osobitný výbor - Rada ministrov ZSSR. Práce na vytvorení WB RDS-6S neustále monitoroval osobitný výbor a PGU. Po informačnom liste Vannikova a Kurčatova o zásadnej možnosti vytvorenia superbomby osobitný výbor a PGU opakovane zvažovali stav vývoja SB a v prípade potreby pripravili uznesenia a príkazy Rady ministrov. V rokoch 1950-1953 bolo vydaných 26 uznesení a nariadení Rady ministrov ZSSR o vedeckých, výrobných a organizačných otázkach vývoja WB RDS-6S. Taký veľký počet vládnych rozhodnutí v iných oblastiach atómového projektu nebol vydaný. Väčšina z nich sa týka práce KB-11 ako hlavnej vykonávajúcej organizácie, kde sa postupom času sformuloval pracovný poriadok, ktorý určovali uznesenia ministrov ZSSR a príkazy vedenia KB-11.8. februára 1949 náčelník KB-11 Pavel Zernov podpísal objednávku na prácu v KB-11 na RDS-6, v odseku 1 ktorej sa predpokladalo zorganizovanie skupiny „pod priamym dohľadom hlavného konštruktéra. Yu. B. Khariton za ďalší rozvoj problémov pri vytváraní RDS-6 v nasledujúcom zložení: Yu. B. Khariton (vedúci), 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.
O rok neskôr vláda vymenovala vedeckého vedúceho a jeho zástupcu zodpovedných za konkrétne oblasti práce. Postavenie vedeckého dozoru, ktoré bolo zavedené v sovietskom atómovom projekte, bolo veľmi vysoké, o čom svedčili napríklad aktivity Igora Kurchatova. V doložke 2 rezolúcie Rady ministrov ZSSR č. 827-303ss / op „O práci na tvorbe RDS-6“z 26. februára 1950 sa uvádza: Khariton, prvý zástupca vedeckého dozoru pre vytvorenie RDS-6S a RDS-6T, doktor fyzikálnych a matematických vied KISchelkina, zástupca vedúceho pre produkty RDS-6S, korešpondent člen Akadémie vied ZSSR IE Tamm, zástupca vedúceho pre teoretickú časť korešpondenta RDS-6T Akadémie vied ZSSR Ya. B. Zel'dovich, zástupca vedeckého dozoru pre výskum jadrových procesov MG Meshcheryakov, kandidát fyziky a matematiky a GN Flerov, kandidát fyziky a matematiky.
Vyhláška tiež schválila osobné zloženie kalkulačiek, v odseku 4 z ktorého čítame nasledovné: „Organizovať v KB-11 na rozvoj teórie produktu RDS-6S výpočtovú a teoretickú skupinu pod vedením Zodpovedajúci člen Akadémie vied ZSSR I. Y. Tamm, v zložení: AD Sacharov - kandidát fyzikálnych a matematických vied, SZBelenky - doktor fyzikálnych a matematických vied, Yu. A. Romanov - vedecký pracovník, NNBogolyubov - akademický pracovník Ukrajinská akadémia vied, I. Ya. Pomeranchuk - doktor fyzikálnych a matematických vied, V. N. Klimov - asistent výskumu, D. V. Shirkov - asistent výskumu. “
Podľa plánu 1949-1950
Na práci na RDS-6 sa teda okrem KB-11 podieľali poprední vedeckí odborníci z ústavov Akadémie vied ZSSR. Výsledkom bolo, že pod vedeckým dohľadom KB-11 o výpočtovom a experimentálnom výskume na podporu projektu VB RDS-6S pôsobili tieto vykonávajúce organizácie: Fyzikálny ústav (FIAN), Ústav pre fyzické problémy (IPP), Ústav Chemická fyzika (ICP), Laboratórium č. 1, Laboratórium č. 2, Laboratórium „B“, Matematický ústav Akadémie vied ZSSR s pobočkou Leningrad, Geofyzikálny ústav Akadémie vied ZSSR. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, ako aj výrobné podniky: Kombinácia č. 817, závod č. 12, závod č. 418, závod č. 752, Verkhne- Hutný závod Salda, závod chemického koncentrátu v Novosibirsku.
Administratívne a vedecké vedenie sovietskeho atómového projektu sa rázne pustilo do organizácie práce na vytvorení prvého domáceho WB RDS-6. Prvé reprezentačné stretnutie na RDS-6 sa uskutočnilo 9. júna 1949 pod vedením Vannikova a Kurčatova na KB-11 (Arzamas-16). Okrem popredných vedcov atómového projektu bol pozvaný aj Sacharov. Účastníci stretnutia vypracovali „Plán výskumných prác na RDS-6 na roky 1949-1950“. (v rukou písanej forme, pripravené, posudzované rukopisom, Sacharovom), zabezpečujúce nasledujúce oblasti výskumu: jadrové reakcie ľahkých jadier v RDS-6; možnosť spustenia RDS-6 pomocou atómovej bomby a konvenčných výbušnín; použitie výbuchu atómovej bomby na získanie informácií týkajúcich sa vytvorenia EO; dynamika plynu v procese. Spolu s teoretickými prácami boli tiež určení výkonní umelci a načasovanie vývoja priemyselných technológií na výrobu trícia, lítia-6, lítiumdeuteridu, deuteridu uránu, potrebných na tvorbu RDS-6.
Model vodíkovej bomby RDS-6S bol úspešne testovaný na testovacom mieste Semipalatinsk 12. augusta 1953.
Kapacita prvého sovietskeho AB RDS-1, ktorý bol kópiou amerického AB, bol 20 tisíc ton ekvivalentu TNT. Celkový ekvivalent TNT AB RDS-2 pôvodného sovietskeho návrhu bol 38 300 ton. Sila prvého WB RDS-6S prekročila TNT ekvivalent AB RDS-2 takmer 10-krát, čo bol nepochybne hlavný úspech sovietskych vývojárov jadrových zbraní. Následne boli zásadne vylepšené konštrukčné princípy WB RDS-6S, čo umožnilo vytvoriť silnejšiu zbraň.
