https://ria.ru/20230812/termoyadernoe-1889655371.html

СССР испытал первое термоядерное оружие 70 лет назад

СССР испытал первое термоядерное оружие 70 лет назад - РИА Новости, 12.08.2023

СССР испытал первое термоядерное оружие 70 лет назад

Семьдесят лет назад Советский Союз на Семипалатинском полигоне впервые испытал заряд, в котором использовались термоядерные реакции – тем самым был сделан... РИА Новости, 12.08.2023

2023-08-12T01:11

2023-08-12T01:11

2023-08-12T01:11

ссср

сша

андрей сахаров

физический институт ран

курчатовский институт

институт химической физики

виталий гинзбург

игорь тамм

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e7/08/0b/1889495822_0:115:3325:1985_1920x0_80_0_0_79358fa1559dbbb787761e085e3ee8c1.jpg

МОСКВА, 12 авг - РИА Новости. Семьдесят лет назад Советский Союз на Семипалатинском полигоне впервые испытал заряд, в котором использовались термоядерные реакции – тем самым был сделан практический шаг к созданию отечественного термоядерного оружия. По мнению специалистов, успешное испытание 12 августа 1953-го стало, без преувеличения, триумфом советской науки. Термоядерное оружие основано на использовании гигантского количества энергии, выделяющегося в ходе слияния ядер изотопов водорода — дейтерия и трития (отсюда — водородная бомба). Но это возможно лишь при температурах в десятки, сотни миллионов градусов (отсюда другое распространенное название этого вида оружия — термоядерное) и давлениях в сотни миллионов атмосфер. Поэтому термоядерные реакции в водородной бомбе "поджигает" атомный заряд, в котором используется энергия деления атомных ядер. Советские ученые уже в 1945 году благодаря данным разведки и открытым публикациям в американской печати знали, что США, сделавшие собственную атомную бомбу, ведут работы по изучению возможности создания гораздо более мощной термоядерной "супербомбы". Руководители советского атомного проекта решили поручить ряду ученых Института химической физики Академии наук СССР под руководством выдающегося ученого Якова Зельдовича провести теоретические исследования в области термоядерного синтеза легких элементов. А летом 1948 года советское правительство, принимая во внимание новые разведывательные материалы, указывавшие на продвижение в США исследований по "супербомбе", приняло постановление об организации в главном советском "штабе" по созданию атомного и термоядерного оружия – Конструкторском бюро-11 в Сарове (ныне Российском федеральном ядерном центре – Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики "Росатома") работ по проверке возможности создания водородной бомбы. Этим работам присвоили индекс РДС-6 (от условного, в целях секретности, словосочетания "реактивный двигатель специальный"). Оригинальный подход Постановление правительства предписывало выполнить работы по водородной бомбе с привлечением группы сотрудников Физического института Академии наук СССР (ФИАН). Руководил группой выдающийся физик, впоследствии нобелевский лауреат Игорь Тамм, а в число ее участников входил Андрей Сахаров. Главным в тот момент было создание первого советского атомного заряда (его успешно испытали 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне). Тем не менее, в СССР начались работы по проверке возможности реализации схемы термоядерного заряда, которую предложили у себя американцы, и о которой стало известно благодаря разведке. В такой конструкции энергия от взрыва первичного атомного "запала" зажигала бы термоядерную реакцию в цилиндре с жидким дейтерием. В Советском Союзе эта схема, получившая индекс РДС-6т (от слова "труба"), стала приоритетной. Но советские ученые тогда еще не знали, что эта схема нереализуема в силу ряда принципиальных физических ограничений (к слову сказать, американцы бесплодно бились с этой идеей с 1947 по 1952 год, отечественные специалисты в итоге самостоятельно пришли к выводу о несостоятельности "трубы"). В январе 1949 года Сахаров предложил собственную оригинальную, как он сам называл - "первую идею": поместить термоядерную "взрывчатку", дейтерий, и уран-238 чередующимися концентрическими слоями поверх атомного заряда, который играл роль запала для всей конструкции. Предложенная Сахаровым схема получила название "слойка", что нашло отражение в обозначении будущего заряда (или, как говорят атомщики, "изделия") - РДС-6с, а лежащий в основе работы "слойки" принцип коллеги Сахарова назвали "сахаризация". "Слойка", по задумке Сахарова, должна была действовать так: сначала ее, как и в атомной бомбе, обжимала бы внешняя взрывная волна от обычной взрывчатки, а потом давление рентгеновских лучей от запального ядерного взрыва начало бы раздвигать "слойку" обратно, причем так, что внешние слои не успевали бы за внутренними. За счет этого и происходило сжатие термоядерного "горючего" и его нагрев до колоссальных температур. Наряду с этим в игру вступал еще один важный и очень красивый по своей физической природе эффект: уран-238, поглощая рентгеновские лучи, превращался бы в плазму, которая дополнительно создавала громадное давление, все больше сжимающее слои дейтерия и способствующее развитию в нем термоядерных реакций. Вот этот эффект так называемого ионизационного сжатия термоядерного "горючего" и окрестили "сахаризацией". Но игра продолжалась: нейтроны высоких энергий, выделяемые при слиянии ядер дейтерия, приводили бы к делению ядер атомов урана-238, что еще сильнее повышало мощность взрыва всей конструкции, причем "термоядерные" нейтроны помогали "дожечь" плутоний-239 из запального атомного заряда "слойки". Таким образом, круг замыкался. При всей оригинальности идеи "слойки" вовсе не было очевидно, что она окажется работоспособной. Многие вещи (прежде всего, достоверные параметры термоядерных реакций) были тогда неизвестны. И поэтому для обоснования "слойки" требовались как глубокое понимание физических процессов, развивающихся за десятимиллионные доли секунды, так и огромная научная интуиция. Всем этим отечественные ученые обладали. "Лидочка" Но как практически реализовать "слойку", в каком виде помещать в нее дейтерий? В жидком состоянии, в составе тяжелой воды D2O, это было бы очень неудобно. Выход нашелся почти сразу, и ключевым стало предложение другого участника группы Игоря Тамма, также будущего нобелевского лауреата Виталия Гинзбурга, об использовании дейтерия в составе твердого вещества дейтерида лития-6. Крайне важная ценность этого подхода (он стал назваться "второй идеей") заключалась в том, что получалось "наработать" из лития-6 путем облучения нейтронами после взрыва атомного "запала" другое термоядерное "горючее" – тритий, который тут же вступал в гораздо более эффективную реакцию синтеза с дейтерием, что еще больше увеличивало мощность взрыва. Сами ученые неофициально окрестили предложенную Гинзбургом "начинку" "Лидочкой" – по химическому обозначению дейтерида лития LiD. (Как следует из открытых материалов по истории советского атомного проекта, для страховки в "слойку" изначально все же было добавлено некоторое количество трития). Примечательно, что в США тоже рассматривалась возможность создания термоядерного устройства под условным названием Alarm Clock ("Будильник"), действующего по схеме "слойка" и "начиненного" дейтеридом лития. Но американцы, изначально хотевшие создать на основе "слойки" заряд мощностью мегатонного уровня, поняли, что это невозможно, и отказались от такой идеи. Зато заряд в несколько сотен килотонн был реализуем - и это стало предметом работ в СССР. Триумф науки Для создания заряда РДС-6с пришлось выполнить большой объем теоретических и экспериментальных исследований, для которых руководство страны создавало все необходимые условия. Так, наиболее обширные работы по изучению параметров реакции слияния ядер дейтерия и трития проходили в ФИАН в лаборатории впоследствии нобелевского лауреата Ильи Франка. Особенности реакций деления урана-238 под воздействием термоядерных нейтронов исследовались в ФИАН, Институте химической физики, а также в Лаборатории измерительных приборов (ныне национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"), в Гидротехнической лаборатории Академии наук (один из предшественников нынешнего Объединенного института ядерных исследований в Дубне) и в КБ-11. Огромную роль сыграли и расчеты, выполненные и в Институте физических проблем АН СССР под руководством также будущего нобелиата Льва Ландау, и в Теплотехнической лаборатории Академии наук (ныне Институт теоретической и экспериментальной физики, входящий в состав Курчатовского института). В различных, широко публикуемых материалах о работах тех лет незаслуженно мало пишется о вкладе математиков в создание РДС-6с. А ведь те работы, по мнению специалистов, были исключительно важными, они дали огромный импульс развитию в СССР вычислительной техники и математических методов вычислений. Работавшие по термоядерной программе ученые отмечали, что задачи, которые им приходилось решать, по своей сложности превосходили все задачи, с которыми когда-либо сталкивалось человечество. Поэтому исключительно важным было сначала точно понять физические процессы, протекающие при взрыве водородной бомбы, потом создать математические модели (то есть облечь картину взрыва в форму огромного количества уравнений), а затем решить их с помощью расчетных методов (и это при практическом отсутствии тогда в стране в достаточном количестве необходимой мощной электронно-вычислительной техники). Вычислительным "ядром" советской термоядерной программы стал отдел по атомной проблеме, созданный в Математическом институте имени Стеклова Академии наук (МИАН). Возглавил отдел легендарный математик, впоследствии президент АН СССР Мстислав Келдыш. Считалось, что он способен лучше всех разбираться в любом приложении математики. Отдел с самого начала стал очень тесно сотрудничать с учеными из КБ-11, а также специалистами Геофизического института Академии наук. А в 1953 году по решению совета министров СССР на правах самостоятельного института было создано Отделение прикладной математики МИАН, которое было занято математическим обеспечением работ по созданию ядерных и термоядерных зарядов. В составе ОПМ работали многие выдающиеся математики, в частности Андрей Тихонов, Александр Самарский, Константин Семендяев, Израиль Гельфанд и Николай Яненко. Хотя задачи исключительной сложности решались поначалу вручную, на настольных электромеханических машинах Mercedes и Rheinmetall, результаты были замечательными. Достаточно сказать, что, по расчетным оценкам, мощность взрыва РДС-6с должна была лежать в пределах от 100 до 300 килотонн. В реальности получилось 400 килотонн, и эту погрешность примерно в 30% с учетом новизны и колоссальной сложности тех задач можно считать приемлемой точностью. Для сравнения, расчетные и экспериментальные значения мощности термоядерных зарядов, испытанных в США в 1954 году, отличались в два и более раза. Отчет по РДС-6с ученые сдали в июне 1953 года. Примечательно, что заряд разработали сразу в транспортабельном варианте, пригодном к использованию в авиационной бомбе. И это был первый в мире образец реального боевого устройства, в котором использовались термоядерные реакции. На Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года прошло успешное испытание РДС-6с. Чтобы провести исследования процессов, возникающих при взрыве, было решено разместить заряд на вышке, а не сбрасывать с самолета. Мощность взрыва примерно в 20 раз превысила мощность первого советского атомного заряда. Прорывное наследие "слойки" Ситуация со "слойкой" сейчас может показаться парадоксальной. С одной стороны, ее создание и испытание было грандиозным достижением советской науки и техники. Ведь создание в сжатые сроки такого боевого транспортабельного устройства уменьшало имевшее место в начале 1950-х годов отставание Советского Союза от США в разработке сверхмощных водородных зарядов. Уменьшало, но не компенсировало. Дело в том, что "слойка", с другой стороны, все же была тупиковым направлением - ее мощность не удавалось поднять до единиц мегатонн. Ученые во главе с Сахаровым предложили, как им казалось, усовершенствованный вариант "слойки" под индексом РДС-6сд, но и он не стал выходом из ситуации. Если говорить совсем строго, "слойка" не была истинным термоядерным зарядом – таковым у разработчиков ядерного оружия считается заряд, энерговыделение которого (а это основная характеристика) в большей степени обусловлено энергией от реакций термоядерного синтеза, а не деления атомных ядер. А мощность РДС-6с во многом была обусловлена делением ядер плутония-239 и урана-238. Поэтому РДС-6с уместнее называть атомным зарядом с термоядерным усилением. И все же "слойка" очень пригодилась в дальнейшем. США 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок в Тихом океане испытали заряд, мощность которого превысила десять мегатонн — это было невиданным рекордом для того времени. Взорванное тогда устройство представляло собой нетранспортабельную установку размером с двухэтажный дом. Но главной особенностью нового подхода американских физиков было то, что это устройство являлось двухступенчатым: после взрыва атомного заряда первой ступени зажигалось термоядерное "горючее" во второй, расположенной отдельно ступени. Зажигание происходило благодаря радиационной имплозии — очень эффективному способу сжатия термоядерного "горючего" за счет рентгеновского излучения, испускаемого при взрыве первичного атомного заряда. Использование радиационной имплозии позволяло создавать заряды очень большой (да и практически неограниченной) мощности, при взрыве которых доминировало энерговыделение именно от термоядерных реакций. Этого советские ученые тогда еще не знали. Решение к отечественным атомщикам пришло весной 1954 года. Сотрудники КБ-11 поняли, как лучше всего использовать принцип радиационной имплозии – это была названная ими "третья идея". А первый настоящий советский термоядерный заряд получил индекс РДС-37. Предложение, как конкретно воплотить принцип радиационной имплозии, выдвинул другой выдающийся отечественный ученый Юрий Трутнев. За основу схемы вторичного, собственно термоядерного модуля РДС-37 взяли именно "слойку". А для направленного переноса рентгеновского излучения от первичного узла вся конструкция помещалась в единую оболочку, имевшую нужные свойства. Заряд РДС-37 изготовили сразу для использования в авиационной бомбе. Его успешное испытание прошло 22 ноября 1955 года на Семипалатинском полигоне. Итоговая мощность при взрыве составила 1,6 мегатонны. Советский прорыв к технологиям создания полноценного термоядерного оружия состоялся. Таким образом, работы по РДС-6с создали научно-технический задел, который обеспечил дальнейший прогресс в развитии советской ядерной оружейной программы и достижение паритета с США.

https://ria.ru/20211030/ispytaniya-1756661562.html

https://ria.ru/20200507/1571062643.html

https://ria.ru/20230621/klinishov-1879675633.html

https://ria.ru/20190731/1557013807.html

https://ria.ru/20230609/gospremiya-1877187905.html

https://ria.ru/20211201/bomba-1761248563.html

https://ria.ru/20210521/sakharov-1733389905.html

https://ria.ru/20221101/ispytanie-1828179171.html

https://ria.ru/20171211/1510629296.html

ссср

сша

2023

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

ссср, сша, андрей сахаров, физический институт ран, курчатовский институт, институт химической физики, виталий гинзбург, игорь тамм