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

В рамках этой темы было рассмотрено и обсуждено 8 вариантов РДС-6СД, но ни один из них не удовлетворял требованиям ТЗ /7, с.201/. 

Препроводительная записка М.В. Келдыша к заданию № 1 на расчет прогрева стенки (кожуха) изделия на принципе АО 28 апреля 1954 г.

Товарищу Павлову Н.И. для Харитона /О. Б.

При сем направляю Вам задание № 1 (Прогрев стенки).

Приложение: Упомянутое на 1-м развернутом листе, № с/ч 4594.4

М.В. Келдыш

Николай Александрович Дмитриев

(1924-2000),

физик-теоретик, активный участник разработки первых а томных и термоядерных зарядов, один из основоположников современных физико-математических методов расчета ядерных зарядов, лауреат двух Государственных премий, работал в КБ-11 с 1948 г. по 2000 г. 

РАДИАЦИОННАЯ ИМПЛОЗИЯ

Одним из принципиальных моментов в заряде на принципе радиационной имплозии является вопрос о взаимодействии рентгеновского излучения, распространяющегося внутри заряда с элементами конструкции, выполненными из тяжелых металлов. В апреле 1954 г. Г.М. Гандельман и Н.А. Дмитриев выпускают ТЗ (первый официальный документ) на расчеты прогрева рентгеновским излучением стенки из тяжелого материала.

В письме А.С. Александрова, Ю.Б. Харитона, К.И. Щёлкина, А.Д. Сахарова, Я.Б. Зельдовича, адресованном В.А. Малышеву 24 июня 1954 г., впервые содержится упоминание о возможности создания водородных бомб на основе атомного обжатия /7, с. 174/: «В результате рассмотрения выявилась принципиальная возможность создания транспортабельных, весьма мощных и исключительно экономичных изделий на основе атомного обжатия с большим содержанием лития-6 <…> Следует подчеркнуть, что по изделиям АО мы в настоящее время не имеем ни окончательной схемы изделия, ни сколько-нибудь точных расчетов».

Подробный план исследований по принципу атомного обжатия содержится в отчете о работе сектора №1 КБ-11 за первое полугодие 1954 г., подписанном А.Д. Сахаровым и Ю.А. Романовым (06.08.1954 г.) /7, с. 230/:

«IV<… > Атомное обжатие.

Теоретические исследования по атомному обжатию проводятся совместно с сотрудниками сектора № 2.

Отчет А.Д. Сахарова и Д.А. Франк-Каменецкого «Атомное обжатие» 9 декабря 1954 г.

I. Принцип действия

Система атомного обжатия (сокращенно АО) состоит из следующих основных элементов конструкции (см. схему 1).

<…> Применяя атомное обжатие, принципиально возможно сжать десятки и даже сотни кг легкого вещества внутри тяжелой оболочки до плотности, в десятки раз превосходящей его начальную плотность, что позволяет вызвать в легком веществе термоядерный взрыв с высоким коэффициентом использования. <…>

II. Дополнительные конструктивные элементы

Кроме описанных выше основных конструктивных элементов, в конструкцию могут быть введены дополнительные конструктивные элементы, необходимость которых в настоящее время не доказана. Вопрос о введении этих элементов в конструкцию будет решен после проведения расчетов и экспериментов. <…>

III. Ожидаемые характеристики системы

По предварительным оценкам принципиально возможно создание системы АО со следующими ориентировочными характеристиками. Общий вес около 15 тонн. <…> При сгорании легкого вещества на <…> % выделяется энергия, равная 7,5 мегатонн Т.Э. <…>

Создание технически совершенной системы АО в габарите, существенно меньшем 15 тонн, вероятно, является более сложной, но тоже выполнимой задачей. Созданию технически совершенной системы АО в габарите 15 тонн должен предшествовать опыт с более примитивной системой, проверяющий основные физические принципы АО и не требующий для своей подготовки длительной теоретической работы.

Григорий Михайлович Гандельман (1920-1993),

физик-теоретик, активный участник разработки первых атомных и термоядерных зарядов, лауреат двух Государственных премий, работал в КБ- 11 с 1948 г. по 1970 г. 

Основные вопросы, связанные с атомным обжатием, находятся в стадии разработки.

1. Выход излучения из атомной <…> излучение выходит очень хорошо <…>.

2. Превращение энергии излучения в энергию, обжимающую основной объект. Предлагается <…>.

Эти принципы выработаны в результате коллективной работы секторов №№ 2 и 1 (Зельдович, Трутнев, Сахаров). Проведен ряд расчетов взаимодействия излучения с кожухом изделия и по прохождению излучения от инициирующего изделия внутри кожуха.

3. Обжатие основного объекта. Проводится ряд расчетов обжатия в разных предположениях о конструкции изделия.

4. Теория КПД атомно-обжатых систем <…>.

5. Инициирование при атомном обжатии <…>».

Восьмого декабря 1954 г. А.Д.Сахаров и Д.А. Франк-Каменецкий выпускают отчет «Атомное обжатие» /7, с. 281/.

Ту-16 — самолет-носитель термоядерных бомб

7. РАЗРАБОТКА РДС-37

К концу 1954 г. исследования и проработки принципа атомного окружения достигли уровня, достаточного для того, чтобы перевести вопрос в практическую плоскость — проектирование и подготовку к испытанию специального устройства по проверке этого принципа. Поскольку в планах КБ-11 эта разработка отсутствовала, то для этого требовалось специальное решение министра, а затем решение Правительства.

Непосредственно перед приездом в декабре 1954 г. в КБ-11 министра МСМ В.А. Малышева был составлен план работ по проблеме атомного обжатия, в котором детально определены этапы работ и ответственные за него/7, с. 282/.

Совместный план работ по проблеме АО секторов № 1 (Я.Б. Зельдович) и № 2 (А.Д. Сахаров) «Руководители: 1) Е.И. Забабахин, 2) Я.Б. Зельдович, 3) Ю.А. Романов, 4) А.Д. Сахаров, 5) Д.А. Франк-Каменецкий.

1. Разработка модельной системы для проверки принципа посредством испытания на полигоне.

Выдача технического задания 01.02.55 г.

Разработка программы измерений 01.04.55 г.

Расчет ожидаемой мощности 01.07.55 г.

Исполнители: Забабахин, Франк-Каменецкий, Феоктистов, Гандельман, Адамский, Дмитриев, Трутнев, Рабинович, Родигин, Заграфов, Романов, Сахаров.

2. Разработка мощной системы АО весом 15 тонн. Задание на предварительное эскизное проектирование первого варианта к 01.04.55 г.

В случае успешного решения — задание на техническое проектирование к 01.12.55г.

Исполнители: Сахаров, Романов, Шумаев, Козлов, Бабаев, Гончаров, Заграфов, Курилов, Гандельман, Адамский.

3. Теория обжатия и внешних тепловых процессов в системах

а) Проникновение тепла в кожух.

б) Симметризация.

в) Внешняя гидродинамика; смягчение.

г) Приближенные методы расчета.

д) Анализ точных расчетов.

е) Усовершенствование методики точных расчетов. Предварительный отчет 01.06.55 г.

Расчеты конструктивных вариантов и окончательный отчет 01.12.55 г.

Исполнители: Забабахин, Попов, Вахрамеев, Адамский, Клинишов, Гандельман, Заграфов, Бабаев.

4. Расчеты мощности и инициирования систем АО.

а) Изучение влияния различных факторов на КПД сгорания легкого вещества.

б) Разбавленные системы (введение бериллия или неполностью обогащенного лития в ядерное горючее).

в) Расчет работы инициатора на разбавленном тяжелом веществе при наличии фона.

г) Инициатор с повышенной теплопроводностью (разведение бериллием).

д) Расчет инициатора типа «пузыря».

е) Расчет термоядерного инициатора.

ж) Теория автокаталитического инициатора. Предварительный отчет 01.03.55 г.

Отчет по приближенным методам 01.06.55 г. Расчеты конструктивных вариантов 01.06 и 01.12.55 г. Исполнители: Феоктистов, Рабинович, Трутнев, Франк-Каменецкий, Романов, Козлов, Гончаров, Чуразов.

5. Уточнение уравнений состояния и характеристик теплопроводности легких и тяжелых веществ.

Предварительный отчет 01.06.55 г. Окончательный отчет 31.12.55 г. Исполнители: Рабинович, Кузнецова, Климов, Александров, Обухов, Романов.

6. Изучение прохождения нейтронов через изделие и фильтр, участие в модельных опытах.

7. Расчеты несимметрии, неустойчивости и перемешивания.

Отчет к 01.12.55 г.

Исполнители: Бабаев, Дворовенко, Дмитриев, Сахаров».

По проблеме АО и ряду других плановых разработок КБ-11 24-25 декабря 1954 г. состоялся расширенный научно-технический совет КБ-11 под председательством И.В. Курчатова с участием министра МСМ В.А. Малышева/7, с. 288/.

* * * Протокол расширенного заседания научно-технического совета КБ-11

24-25 декабря 1954 г.