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

Следует особо отметить, что создание ракет в СССР обесценило многомиллиардные вложения США в средства ПВО.

2 февраля 1956 г.

Сообщаем оценку параметров изделия мощностью в 150 мегатонн ТНТ.

I вариант.

Изделие с дейтеридом лития <…>% обогащения, по-видимому, может быть сделано в следующих габаритах:

1) диаметр 4 метра,

2) длина — 8-70 метров,

3) общий вес — около 100 тонн.

При этом потребуются активные материалы в количествах:

1) U-235 — около <…> кг,

2) дейтерида лития-6 — около <…> тонн,

3) природного урана (можно обедненного) — около <…> тонн.

II вариант.

Изделие с уменьшенным расходом лития-6 и с использованием природного лития может быть сделано в габаритах:

1) диаметр — 6-7 метров,

2) длина— 18-20 метров,

3) общий вес — около 500 тонн. Активных материалов потребуется:

1) U-235 — около <…> кг,

2) дейтерида лития-6 — около <…> тонн,

3) дейтерида природного лития — около <…> тонн,

4) естественного урана (можно обедненного) — около <…>тонн.

Изделие мощностью в один миллиард тонн ТНТ может быть изготовлено по любому из этих двух вариантов при увеличении весов дейтеридов и природного урана в 6-7 раз, а весов делящихся материалов — приблизительно в 3 раза. 

ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ СВЕРХБОМБЫ

Существенное отставание СССР от США по количеству ЯБП и мегатоннажу ядерного арсенала выдвигало на первый план задачу создания сверхмощных термоядерных зарядов.

Следует отметить, что идея сверхбомбы первоначально рассматривалась в США. В 1954 г. Эдвард Теллер высказал идею о возможности разработки термоядерного заряда с энерговыделением в 10000 Мт. В 1956 г. Пентагон вырабатывал требования к боеголовкам мощностью в 100 Мт, а Лос-Аламосская лаборатория обосновала возможность создания термоядерного заряда с энерговыделением в 1000 Мт/4/.

Аналогичные предложения были сформулированы в КБ-11 практически сразу же после успешного испытания РДС-37/7, с. 440/.

В записке А.П. Завенягина, Г.К. Жукова, И.В. Курчатова, П.М. Зернова в Президиум ЦК КПСС содержались конкретные предложения о разработке и испытании бомбы мощностью 20-30 Мт и массой 20-26 т на Новой Земле.

Разработка заряда сверхбольшой мощности была начата в 1956 г. в НИИ-1011 и получила название «проект 202». Этот проект представлял собой развитие принципов РДС-37 и был ориентирован на достижение энерговыделения в 30 Мт. В качестве боеприпаса, использующего такой термоядерный заряд, предполагалась авиабомба, для которой разрабатывались необходимый корпус и парашютная система. Следует отметить, что по своим габаритным характеристикам эта авиабомба не помещалась внутри бомбового отсека тяжелого бомбардировщика Ту-95, который поступил на вооружение в 1957 г.

6 июня 1956 г. НИИ-1011 выпускает отчет с обоснованием характеристик заряда РДС-202 с расчетной мощностью 38 Мт /7, с. 480/. Отчет «Основные расчетные данные РДС-202» подписали зам. гл. конструктора Забабахин Е. И., начальник сектора 1 Романов Ю.А. Отчет составили Аврорин Е. Н., Вахрамеев Ю. С., Забабахин Е. И., Нечаев М. Н., Розанов В. Б., Романов Ю.А. Феоктистов Л. П, Чуразов М. Д., Шумаев М. П., в работе принимали участие Имшенник В. С, Птицын А. Р., Строцев В. И.

По окончанию моратория в 1961 г. к задаче создания сверхбомбы вернулись, но теперь речь уже шла о термоядерном заряде с энерговыделением 100 Мт, который планировалось размещать в авиабомбе, разработанной по «проекту 202». На этом этапе разработка нового сверхмощного заряда проводилась в КБ-11 по инициативе Ю.А. Трутнева и А.Д. Сахарова, в состав авторского коллектива входили также В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев и Ю.Н. Смирнов. Оригинальные решения и накопленный опыт позволили исключительно быстро реализовать эту разработку, и заряд был успешно испытан 30 октября 1961 г.

Термоядерный заряд со специальными мерами для снижения экспериментального энерговыделения сработал в расчетном режиме, энерговыделение взрыва составило 50 Мт. Таким образом, сверхбомба с полномасштабным энерговыделением в 100 Мт была создана. Хотя этот заряд не был поставлен на вооружение (баллистические ракеты, которые стали рассматриваться в качестве основного средства доставки ядерного оружия, не обладали достаточной грузоподъемностью), тем не менее создание и испытание сверхбомбы имело большое политическое значение. Оно продемонстрировало, что СССР решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа ядерного арсенала. Любопытно отметить, что после этого прекратился рост мегатоннажа ядерного арсенала США.

12. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ИМПЛОЗИИ

В основе создания РДС-37 и следующих поколений термоядерных зарядов лежат фундаментальные научные представления физики высоких плотностей энергии. Приведем ряд направлений исследований физических процессов, связанных с принципом радиационной имплозии. Этот принцип предполагает:

выход значительной части энергии при взрыве ядерного заряда (первичного модуля) в виде рентгеновского излучения;

транспортировку энергии рентгеновского излучения к термоядерному модулю;

имплозию термоядерного модуля с помощью энергии «доставленного» рентгеновского излучения.

Взрыв ядерного заряда, в котором основная часть энергии выделяется в нейтронно-ядерных реакциях в делящемся веществе, сопровождается трансформацией этой энергии в рентгеновское излучение и тепловую энергию вещества, находящихся в локальном термодинамическом равновесии (а также в кинетическую энергию среды). В веществе осуществляется перенос рентгеновского излучения, которое испускается с поверхности делящегося материала, и далее распространяется внутри внешних областей первичного модуля. Этот механизм существенно зависит от фундаментальных характеристик — пробегов взаимодействия рентгеновских квантов с веществом. Для веществ типа урана определяющее значение имеют процессы фотопоглощения и дискретно-дискретные переходы.

Исследования этой стадии процесса в течение десятилетий проводились как в рамках приближения лучистой теплопроводности, так и в рамках спектральной кинетики. В РФЯЦ-ВНИИЭФ был создан целый ряд физико-математических моделей радиационной газодинамики, которые адаптировались к вычислительным возможностям своего времени. В настоящее время используются 3D-модели в приближении лучистой теплопроводности и 2D-модели на основе спектрального кинетического уравнения переноса излучения, объединенные с уравнениями газодинамики.

Работы по расчету пробегов излучения в различных средах в течение длительного времени выполнялись по заданиям ВНИИЭФ в Институте прикладной математики Академии наук. Сейчас применительно к новым вычислительным возможностям в РФЯЦ-ВНИИЭФ созданы прецизионные программы вычисления спектральных пробегов излучения для различных веществ и условий, а также алгоритмы вычисления групповых и усредненных пробегов в соответствии с потребностями моделей радиационной газодинамики.

Исследования процессов радиационной газодинамики позволили осуществить управление переносом рентгеновского излучения внутри первичного модуля и резко повысить качество модулей как источников энергии для радиационной имплозии, что было исключительно важно для практики.

Вторая часть принципа радиационной имплозии, в основном, связана с исследованиями в моделях радиационной газодинамики процессов отражения и прохождения рентгеновского излучения через слоистые конфигурации различных материалов, часто представляющих собой многоэлементные геометрические фигуры со сложной динамикой. Практическим результатом этих исследований являлось определение количества энергии, поступающей для радиационной имплозии термоядерных модулей. Если на первой стадии основное требование предполагает максимизацию количества энергии рентгеновского излучения, выходящего из первичного модуля, то на второй стадии таким требованием является минимизация потерь энергии.

Третья часть принципа радиационной имплозии связана с исследованиями трансформации энергии рентгеновского излучения в поле давления, обжимающего термоядерный модуль. Это поле является сложным результатом процесса распространения излучения в различных материалах и имеет осесимметричную структуру. Для получения приемлемых результатов сжатия термоядерного модуля необходимо преобразование осесимметричных граничных условий в симметричный характер имплозии. Решение этой задачи требует управления потоками излучения и газодинамическими потоками как высокотемпературной, так и низкотемпературной высокоплотной плазмы, что обеспечивается в рамках 2й-моделей радиационной газодинамики.