Игорь Андрюшин - Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37

инициирование термоядерной детонации может быть осуществлено нейтронами, производимыми ядерным взрывом первичного атомного заряда (с использованием в цилиндре промежуточного отсека с жидкой смесью дейтерия и трития).

Работы по этому проекту продолжались по существу до 1950 г., когда в США стала очевидной невозможность реализации этой схемы водородной бомбы.

В процессе работ по «классическому суперу» было сделано новое изобретение, оказавшееся изобретением исключительного значения. Клаус Фукс при участии Джона фон Неймана предложил использовать в «классическом супере» новую систему инициирования. Эта система включала в себя дополнительный вторичный узел из жидкой DT-смеси, которая нагревалась, сжималась и, в результате, зажигалась энергией излучения первичной атомной бомбы /1, 2/.

Для этой цели рассматривалось применение первичной атомной бомбы пушечного типа, усиленной по схеме Д. фон Неймана. Было предложено вынести DT-смесь из урана-235 в прогреваемый излучением отражатель из окиси бериллия. Фукс рассчитывал, что в таких условиях DT-смесь будет подвергаться нагреву и ионизационной имплозии, так что будут обеспечены условия ее термоядерного зажигания. Для удержания излучения в объеме отражателя Фукс предложил окружить систему непрозрачным для излучения кожухом. Поскольку ионизационное сжатие DT-смеси в рассматриваемой системе должно происходить в результате переноса излучения из активной зоны атомного заряда в расположенную вне ее зону размещения термоядерного горючего и вызываться этим излучением, то оно является радиационной имплозией. Конфигурация Фукса—фон Неймана — первая физическая схема, использующая принцип радиационной имплозии, которая стала прообразом будущей конфигурации Теллера—Улама.

Документы по схеме Фукса—фон Неймана были переданы К. Фуксом в СССР в 1948 г. Материалы содержали общие конструктивные данные, схематический чертеж, данные о мощности, расчеты физических процессов с таблицами и графиками (всего 17 листов).

В связи с трудностями в обосновании проекта «Super» в сентябре 1946 г. Э. Теллер предложил альтернативу, которую он назвал «Alarm Clock», — слоеную термоядерную бомбу, обжимаемую взрывчаткой. Хотя «Alarm Clock» был термоядерным устройством, в нем только небольшая часть энерговыделения получалась в термоядерных реакциях. Подобно проекту «Booster», термоядерные реакции в «Alarm Clock», в основном, усиливали процесс деления /1/.

Джон фон Нейман

(1903-1957),

выдающийся ученый XX столетия, американский математик венгерского происхождения, один из создателей архитектуры ЭВМ и теории игр, соавтор метода Монте-Карло, участник разработки первых ядерных и термоядерных зарядов США

Станислав (Стен) Улам

(1909-1984),

американский математик польского происхождения, соавтор метода Монте-Карло, участник разработки первых термоядерных зарядов США

В устройстве «Alarm Clock» использовали ядро, состоящее из последовательных слоев делящихся материалов и термоядерного топлива. «Alarm Clock» pacсматривалось как система, которая может дать большое энерговыделение при использовании относительно дешевых материалов. Это был новый подход, который предполагал, что термоядерная бомба может быть создана в пределах существовавших возможностей лаборатории в Лос-Аламосе, хотя путь практической реализации этой идеи не был вполне ясен.

Этому устройству мог потребоваться в 2-3 раза более мощный инициирующий взрыв, чем давало устройство «Fat Man», то есть 40-60 кт. Теоретические работы по «Alarm Clock» продолжались от момента появления идеи в 1946 г. до конца 1947 г.; в течение этого времени его схема неоднократно изменялась.

Первый полный отчет по «Alarm Clock» был выпущен в ноябре 1946 г. Эдвардом Теллером и Робертом Рихтмайером. Он содержал обоснование возможности принципа «Alarm Clock», а также оценки эффективности и особенностей работы. Специальное исследование рассматривало процессы, которые происходят при детонации ядерного устройства. Перед тем, как могла быть создана термоядерная бомба, необходимо было продвинуться в развитии ядерных «триггеров» и лучше понять процесс ядерного взрыва.

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

Клаус Фукс

(1911-1988),

английский и немецкий физик, ведущий специалист атомного и термоядерного проектов Великобритании и США, крупный специалист в области ядерных реакторов

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).