Андрей Сахаров - Воспоминания

Очень возможно, что основой энергетики ХХI и последующих веков будут установки управляемого термоядерного синтеза. Участие на ранних этапах в важных для будущего человечества исследованиях управляемой термоядерной реакции является для меня источником большого удовлетворения.

В 1951–1952 гг. я предложил две конструкции, получившие названия МК-1 и МК-2, предназначенные для получения сверхсильных импульсных магнитных полей и мощных импульсных токов с использованием энергии взрыва (рис. 9-а и рис. 9-б). МК – сокращение слов «магнитная кумуляция». Впоследствии другие авторы предложили некоторые вариации этих конструкций. Все эти устройства основаны на том, что при быстрой деформации контура с током сохраняется полный магнитный поток. При этом энергия магнитного поля возрастает при уменьшении индуктивности; ясно, что это возможно, если контур деформируется внешними силами – в случае систем МК давлением продуктов взрыва. Наиболее проста система МК-1, изображенная на рис. 9-а: это – полый металлический цилиндр, схлопываемый давлением продуктов взрыва. Заряд взрывчатого вещества располагается снаружи металлического цилиндра, первичное магнитное поле во внутренней полости направлено вдоль оси цилиндра. Действие системы наглядно можно представить себе как сжатие (собирание, или «кумуляцию») пучка магнитных силовых линий движущимися металлическими стенками цилиндра. (Отсюда название – «магнитная кумуляция».)

В идеальном случае (при пренебрежении конечным электрическим сопротивлением цилиндра и потерями магнитного потока) магнитное поле и его энергия растут с уменьшением радиуса полости обратно пропорционально квадрату радиуса. Для осуществления этих идей на объекте была создана экспериментальная группа. Первый опыт на МК-1 был осуществлен в мае 1952 года; более сложная система МК-2 (фотография – на рис. 9-б) впервые была опробована к концу года. Возглавляла экспериментальную группу Екатерина Алексеевна Феоктистова, опытный и изобретательный специалист в области газодинамики (так у нас называлась работа со взрывами). Меня она почему-то прозвала «марсианином». Мне это экзотическое прозвище скорее льстило (в 1983 г. после статьи в «Известиях» 4-х академиков Е. А. Феоктистова прислала мне ругательное письмо). Среди молодых сотрудников особенно тесные и дружеские отношения у меня установились с Робертом Захаровичем Людаевым и Юрием Николаевичем Плющевым (до этого Юра был сотрудником теоротдела). Другие участники первых экспериментов: Георгий Цирков, Александра Чвилева, Евгений Жаринов. Людаев и Плющев работали по МК вплоть до 1968 г., вероятно работают и сейчас. Мне запомнился мой первый приезд на экспериментальную площадку в мае 1952 года. Взрывы производились на поляне, окруженной молодыми березками и осинками, только еще покрывшимися свежей, нежной листвой. Кора многих деревьев была содрана осколками – вероятно, подобную картину можно было наблюдать в прифронтовых лесах. Я спустился в каземат, служивший для защиты от взрыва людей и регистрационной аппаратуры, и увидел Роберта Людаева, Юру Плющева и Женю Жаринова (возможно, в этот день был только один из двух последних, я не помню), сидевших на корточках около плитки, на которой грелся чайник. Но они не угостили меня чаем – в чайнике плавилась взрывчатка, которую они разливали по приготовленным формам. Меня растрогало такое обращение с веществом, небольшого количества которого достаточно, чтобы оторвать кисть руки или сделать что-нибудь похуже. Но они знали, что делали, и, по существу, все было безопасно. Роберт тут же ознакомил меня с усовершенствованием, которое они (кажется, именно Людаев, но я не уверен) внесли в конструкцию МК-1. Вдоль образующей металлического цилиндра была сделана косая прорезь. Назначение прорези – пропускать вдоль цилиндра магнитное поле. Без этой прорези импульсное первичное магнитное поле, которое мы создавали расположенными по внешней поверхности цилиндра обмотками, слишком медленно проникало внутрь цилиндра через его хорошо проводящие стенки. При взрыве прорезь бесследно захлопывалась. Это простое изобретение немало способствовало успеху всех экспериментов.

Я вышел из каземата, когда уже смеркалось. Узкой дорожкой, с наслаждением вдыхая влажный запах весеннего леса, прошел на шоссе к ожидавшей меня машине. Вероятно, я отправился не домой – время было горячее, в следующем году намечалось испытание.

Уже в первом, майском испытании МК-1 было получено рекордное по тому времени магнитное поле в полтора миллиона гаусс. В 1964 году, используя МК-2 для питания первичной обмотки, удалось получить поле в 25 млн. гаусс; давление, создаваемое таким полем, равно 25 млн. килограмм на квадратный сантиметр. Магнитная кумуляция открывает большие возможности для изучения свойств веществ в сверхсильных магнитных полях или (и) при сверхвысоких давлениях (при этом без нагрева веществ ударными волнами, что очень существенно для интерпретации опытов). Пока опубликованных результатов немного, что, видимо, связано с трудностями взрывных экспериментов. Недавно появилось сообщение, что американским исследователям удалось этим методом осуществить фазовый переход водорода в металлическое состояние. (Дополнение 1987 г. У меня нет подтверждений этого сообщения.) Система МК-2 является импульсным источником тока большой силы и мощности (в сравнительно небольших устройствах удается перевести в энергию магнитного поля энергию взрыва 1 кг ВВ1, при этом сила тока достигает 100–200 млн. ампер). Она может быть использована для многих технических задач. В моей публикации (см. ниже) описана электропушка, метающая алюминиевое кольцо со скоростью 100 км/сек.

Наиболее важным для науки применением МК в те годы мне казалось создание импульсных ускорителей элементарных частиц с большими энергиями и интенсивностями пучка. Предложенная мною система должна была работать в две стадии. В первой стадии – как безжелезный импульсный индукционный ускоритель (типа бетатрона) со стационарной орбитой ускоряемых частиц (при этом, как известно специалистам, должно выполняться определенное соотношение между средним и орбитальным полями). Питание «обмоток» ускорителя на этой стадии осуществляется от МК-2. На второй стадии обмотки ускорителя сжимаются за счет энергии взрыва и происходит дополнительное увеличение энергии ускоряемых частиц. Получение особо высоких характеристик ускорителя требовало использования энергии уже не химических ВВ, а энергии атомного или термоядерного взрыва (конечно, весь опыт надо было ставить под землей). Этот грандиозный проект не был осуществлен. Главным возражением было то, что нецелесообразно создавать столь дорогостоящие устройства одноразового действия.