proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
PRo Выставки
Testing&Control
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[16/09/2005]     Некоторые страницы истории создания термоядерного оружия СССР

Ю.А. Трутнев, первый заместитель научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ, академик РАН

В данной статье я изложу ряд особенностей и интересных моментов из истории создания и развития термоядерного оружия СССР, в которых мне довелось принять непосредственное участие. Я буду рассматривать только период времени, который относится к первым этапам развития термоядерной программы нашей страны. Хочу подчеркнуть, что это был важнейший период, значение которого невозможно переоценить, так как именно в это время были выдвинуты основополагающие физические идеи и совершены первые принципиальные шаги по их реализации, которые заложили основу нашего термоядерного оружия.

Создание РДС-37

Первоначально в период 1952–1953 гг. я работал у Д.А. Франк-Каменецкого и занимался исследованием физических вопросов, связанных с возможностью реализации детонации дейтерия в цилиндрических системах. После этого меня подключили к исследованиям, связанным с возможностью создания двухстадийного термоядерного заряда. Принципиальное значение имели исследования энергетических процессов ядерного взрыва первичных источников (ядерных зарядов). Особенность схем некоторых из этих зарядов состояла в том, что реализующийся в них уровень энерговыделения был достаточен для того, чтобы основная часть энергии ядерного взрыва выходила из центральной области, содержащей делящиеся материалы, в виде рентгеновского излучения, и распространялась по продуктам взрыва химических ВВ. Эта особенность ядерного взрыва была изучена еще в 1947–1948 гг. в пионерских работах группы Л.Д. Ландау.

На первых этапах моей деятельности я работал над вопросами энерговыделения ядерных зарядов и выхода из них энергии излучения, и у меня возникли мысли об использовании этой энергии для обжатия вторичного модуля.

Для формирования направленности переноса энергии, по предложению А.Д. Сахарова, первичные и вторичные модули были заключены в единую оболочку, обладавшую хорошим качеством для отражения рентгеновского излучения, а внутри заряда были обеспечены меры, облегчавшие перенос рентгеновского излучения в нужном направлении.

В ходе этой работы мне удалось предложить способ концентрации энергии рентгеновского излучения в материальном давлении, позволивший эффективно осуществлять радиационную имплозию.

Эти исследования привели меня также к определению способа, позволившего обеспечить предсказуемость конфигурации каналов для переноса рентгеновского излучения, который нашел в дальнейшем широкое применение в двухстадийных термоядерных зарядах. Важным направлением моих исследований на этой стадии работ было изучение различных режимов и условий термоядерного горения вторичного модуля и определение его энерговыделения.

Принципиальное значение для успеха разработки двухстадийного термоядерного заряда имели работы по созданию первичного источника энергии, которыми руководил Я.Б. Зельдович.

Существенную роль в формировании принципа радиационной имплозии сыграл Д.А. Франк-Каменецкий, который в конце 1954 года совместно с А.Д. Сахаровым выпустил отчет, в котором анализировались многие научные аспекты нового принципа и возможности его применения для создания различных типов термоядерных зарядов.

Эта схема двухстадийного заряда содержала в себе все характерные признаки использования принципа радиационной имплозии для обжатия вторичного модуля. При этом радикально решалась проблема обеспечения сферически-симметричного сжатия вторичного модуля, поскольку время «симметризации» энергии вокруг вторичного модуля было намного меньше времени сжатия этого модуля.

Эта пионерская работа потребовала решения новых физико-математических вопросов. Одна из основных проблем состояла в выработке методов расчета переноса рентгеновского излучения в конфигурации двухстадийного заряда.

Первый двухстадийный термоядерный заряд, получивший индекс РДС-37, был разработан в 1955 году и успешно испытан 22 ноября 1955 года. Энерговыделение заряда в эксперименте составило 1,6 Мт, а так как по соображениям безопасности на Семипалатинском полигоне заряд испытывался на неполную мощность, то прогнозируемое полномасштабное энерговыделение заряда составляло ~ 3 Мт. Коэффициент усиления энерговыделения в РДС-37 составлял около двух порядков, в заряде не использовался тритий, термоядерным горючим был дейтерид лития, а основным делящимся материалом был U-238. Созданием заряда РДС-37 был совершен прорыв в решении проблемы термоядерного оружия, а сам заряд явился прототипом всех последующих двухстадийных термоядерных зарядов СССР.

В работах по созданию заряда РДС-37 принимал участие большой коллектив физиков-теоретиков. Мне вместе с Я.Б. Зельдовичем и А.Д. Сахаровым удалось выдвинуть принципиальные предложения, реализация которых в существенной степени определила облик этого заряда. В моем представлении на звание «Героя Социалистического Труда» А.Д. Сахаров писал, что «в 1954 году Трутнев являлся одним из соавторов в важнейшем изобретении, определившим весь дальнейший ход работы на объекте».

Приведу также высказывания Ю.Б. Харитона и представление А.Д. Сахарова, относящиеся к истории создания РДС-37.

«Определяющий вклад в создание новой конструкции заряда (РДС-37) здесь внесли А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович, Ю.А. Трутнев» (Ю.Б. Харитон, Ю.Н. Смирнов «О некоторых мифах и легендах вокруг советских атомных и водородных проектов» в книге «Человек столетия. Ю.Б. Харитон», Москва, ИздАТ, 1999 г., стр. 143).

Теперь, спустя десятилетия, стало ясно, что РДС-37 был подарком судьбы.

Создание «изделия 49» – прототипа современных термоядерных зарядов России

После создания РДС-37 начались интенсивные работы по развитию нового принципа и созданию новых термоядерных зарядов. Возник мощный интеллектуальный импульс, который временами приобретал характер лихорадочной деятельности.

В период «термоядерной гонки» 1956–1958 гг. (3 ноября 1958 г. закончились ядерные испытания, и начался первый мораторий на их проведение) в СССР было проведено 59 ядерных испытаний, что в 2,5 раза превышает их количество в период 1949–1955 гг. Общий мегатоннаж ядерных испытаний к концу 1958 г. составил 27 Мт, причем 90% его приходится на 1956–1958 гг. Для поддержки реализации программы создания термоядерного оружия был создан Северный испытательный полигон на островах Новая Земля, на котором было проведено к началу моратория 29 ядерных испытаний с общим мегатоннажем в 20,7 Мт.

Особо следует остановиться на работах 1958 года. В этом году был испытан новый тип термоядерного заряда «изделие 49», которое явилось следующим шагом в формировании эталона термоядерных зарядов (его разработка была завершена в 1957 г., но испытание на СИП не состоялось). Идеологами этого проекта и разработчиками физической схемы заряда были Ю.Н. Бабаев и я. Особенность нового заряда состояла в том, что при использовании основных принципов РДС-37 в нем удалось:

• существенно уменьшить габаритные параметры за счет нового смелого решения задачи переноса рентгеновского излучения, определяющего имплозию;

• упростить слоеную структуру вторичного модуля, что оказалось чрезвычайно важным практическим решением.

По условиям адаптации к конкретным носителям «изделие 49» разрабатывалось в меньшей габаритно-весовой категории по сравнению с зарядом РДС-37, однако его удельное объемное энерговыделение оказалось в 2,4 раза больше. Физическая схема заряда оказалась исключительно удачной, заряд был передан на вооружение и впоследствии подвергался модернизации, связанной с заменой первичных источников энергии.

В 1958 году мне совместно с Ю.Н. Бабаевым удалось разработать 4 термоядерных заряда, которые прошли полигонную отработку в 7 натурных испытаниях, и все они были успешными. Эта работа была практически реализована в течение 8 месяцев 1958 года. Все эти заряды использовали новую схему, впервые внедренную в «изделии 49». Их энерговыделение находилось в пределах от 0,3 до 2,8 Мт.

Кроме того, в 1958 году под моим руководством М.В. Федуловым был также разработан самый легкий к тому времени термоядерный заряд по схеме «изделия 49», который также был успешно испытан. Работы по миниатюризации термоядерного оружия были в то время новым делом, и они встречались с определенным непониманием и сопротивлением. Однако наша позиция была понята и оценена И.В. Курчатовым, который ее поддержал, что и решило вопрос об отработке этого нового термоядерного заряда в 1958 году.



Рис. 1. Две фазы взрыва РДС-37 22 ноября 1955 г.

1961–1962 годы. Создание основы термоядерного арсенала СССР

Осенью 1958 года СССР вступил в совместный с США мораторий на ядерные испытания. Не касаясь политической стороны вопроса, отметим, что для СССР это было в военно-техническом отношении неудачное решение. США к этому времени провели 196 ядерных испытаний и создали мощный термоядерный арсенал, в состав которого входило 7,5 тысяч ядерных и термоядерных зарядов. Его общий мегатоннаж составлял в 1958 году 17,3 Гт (!). В период моратория в 1960 году численность боезарядов ядерного арсенала США возросла до 18,6 тысяч, а его общий мегатоннаж составлял при этом 20,5 Гт. Эти цифры показывают, что необходимый уровень мегатоннажа был уже набран, и происходила диверсификация возможностей ядерного арсенала США за счет увеличения его численности.

Общее число типов ядерных и термоядерных зарядов США, разработанных до моратория и переданных на вооружение (до или после моратория), может быть оценено в 35–40, а общий объем их производства оценивается в 40 тысяч единиц.

Ничем подобным СССР не располагал. Это был период безусловного ядерного превосходства США, и в их интересах было «заморозить» это положение. В СССР к этому времени уже было создано «изделие 49» и ряд других термоядерных зарядов, однако еще не было достигнуто необходимое тиражирование термоядерных зарядов в различные габаритно-массовые категории. Необходимо было решить и задачу создания «сверхмощных» термоядерных зарядов, с тем чтобы в какой-то степени парировать огромное превосходство термоядерного арсенала США. Без ядерных испытаний это сделать было невозможно, и наступил опасный период роста ядерных возможностей США в период моратория, опиравшийся на внедрение отработанной ими к тому времени системы ядерных и термоядерных зарядов.



Рис. 2. Макет РДС-37 в музее ядерного оружия ВНИИЭФ

Наши политики рассуждали о безъядерном мире, о полном запрещении ядерных испытаний, а СССР был окружен сетью военных баз США и НАТО, опираясь на которые США реально могли уничтожить наше государство в термоядерной войне. При этом возможности ответной значимой угрозы для американского государства у нас практически отсутствовали.

В связи с обострением советско-американских отношений 1 сентября 1961 года мораторий на ядерные испытания был прерван, и наступил период отработки нового поколения термоядерных зарядов СССР. Этот период продолжался всего 16 месяцев, однако его было достаточно для практического создания основы термоядерного арсенала СССР.

Все разработки 1961–1962 гг. термоядерных зарядов в Сарове проводились под руководством А.Д. Сахарова, Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева. Каждую разработку курировал, как правило, один из этих лидеров, иногда руководство осуществлялось совместно. Мне довелось при этом быть также активным разработчиком конкретных образцов термоядерных зарядов.

В ходе ядерных испытаний, проводившихся с системами, разработанными в Сарове, были созданы новые термоядерные заряды с энерговыделением от 100 кт до 100 Мт. Отмечу, что из 20 испытаний термоядерных зарядов, в которых я участвовал, 19 испытаний были успешными. Моими соавторами по этим разработкам были А.Д. Сахаров, Ю.Н. Бабаев, В.Б. Адамский, В.Г. Заграфов, В.С. Лебедев, В.Н. Мохов, В.С. Пинаев, А.Г. Рассказов, Ю.Н. Смирнов.

В этот период времени мне довелось тесно работать с выдающимися корифеями, заложившими основы разработок нашего ядерного и термоядерного оружия. Не могу не отметить такой яркой личности, олицетворяющей многие достоинства настоящего физика-теоретика, как Я.Б. Зельдович. Впоследствии, когда Яков Борисович уже ушел из ВНИИЭФ, мне часто приходилось с ним встречаться, в том числе в Академии наук. Приведу в качестве «документа эпохи» отрывки одного из его писем ко мне (рис. 3).



Рис. 3. Письмо Я.Б. Зельдовича Ю.А. Трутневу (октябрь 1977 г.)

Создание сверхбомбы

Одной из широко известных страниц в истории работ над термоядерным оружием СССР является создание сверхбомбы – самого мощного термоядерного заряда. Остановлюсь на некоторых моментах этой разработки.

После окончания моратория в 1961 году разработка этого сверхмощного заряда проводилась в Сарове по моей инициативе и под руководством А.Д. Сахарова, Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева; в состав авторского коллектива входили также В.Б. Адамский и Ю.Н. Смирнов. Оригинальные решения и накопленный опыт позволили исключительно быстро реализовать эту разработку, и заряд был успешно испытан 30 октября 1961 года.

Среди особенностей этого заряда следует отметить то обстоятельство, что большой объем заряда (обусловленный его высоким энерговыделением) требовал значительных количеств энергии рентгеновского излучения для осуществления имплозии. Разработанные ядерные заряды не удовлетворяли этому условию, и поэтому в качестве первичного источника «сверхмощного заряда» использовался разработанный ранее двухстадийный термоядерный заряд с относительно небольшим энерговыделением. Этот заряд был разработан мною и Ю.Н. Бабаевым.

Другая особенность сверхмощного заряда была связана с обеспечением его натурных испытаний. Полномасштабное испытание заряда с Е = 100 Мт привело бы к значительному выходу радиоактивности, определяемой продуктами деления U-238. Кроме того, по специфике условий сброса авиабомбы, в которой находился заряд, высота взрыва была недостаточна, чтобы исключить касание поверхности земли огненным шаром взрыва, а в этом случае произошло бы значительное радиоактивное загрязнение полигона. Поэтому А.Д. Сахаровым было предложено и практически реализовано проведение неполномасштабного испытания сверхбомбы, во вторичном модуле которой U-238 был заменен на пассивные материалы, которые не делятся и не активируются значимым образом термоядерными нейтронами. Кроме того, снижение уровня энерговыделения до 50 Мт позволило избежать и касания грунта огненным шаром взрыва. Таким образом, несмотря на огромное энерговыделение, это испытание было проведено экологически относительно безопасным образом.

Создание и испытание сверхбомбы имели большое политическое значение, продемонстрировав, что СССР решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа ядерного арсенала. Любопытно отметить, что после этого прекратился рост мегатоннажа ядерного арсенала США.



Рис. 4. Текст представления Ю.А. Трутнева к присвоению звания "Героя Социалистического Труда"

Решение проблемы термоядерного зажигания

Особенностью всех рассматриваемых термоядерных зарядов являлось то, что начальный нагрев термоядерного горючего осуществлялся в них ядерным энерговыделением делящихся материалов. Важность решения задачи непосредственного зажигания термоядерного материала за счет его нагрева в процессе имплозии была осознана еще на первых стадиях реализации ядерной программы.

После появления мощных лазерных установок они также стали использоваться для решения этой задачи (известной под названием ЛТС – лазерный термоядерный синтез). Однако и здесь до сих пор не удалось решить задачу зажигания термоядерного материала.

В начале реализации программы создания термоядерных зарядов было осознано, что важно решить, по крайней мере, часть этой задачи и обеспечить зажигание термоядерного горючего во вторичном модуле за счет его имплозии. При этом исходную энергию для имплозии обеспечивал ядерный взрыв делящихся материалов первичного источника. Оптимизм в решении этой задачи был связан с тем, что в этом случае энергия для имплозии на несколько порядков превосходила энергию имплозии в химическом взрыве.

В 1958 году, по моему предложению, к решению этой задачи присоединились специалисты Сарова. Для отработки процесса термоядерного зажигания было разработано специальное устройство («Золотой ТИС»), однако в связи с начавшимся мораторием испытать его тогда не удалось. Моими соавторами в разработке физической схемы этого устройства были В.Н. Мохов, Л.И. Огнев, В.С. Пинаев, В.П. Феодоритов. В 1961 году в рамках более сложного проекта была предпринята попытка получить термоядерное зажигание, однако она не увенчалась успехом. В этой разработке вместе со мной участвовали Ю.Н. Бабаев и В.Н. Мохов. Причина этих неудач была обусловлена недостаточно высокой степенью симметрии имплозии центрального ядра термоядерного горючего. В следующем проекте (возврат к неиспытанной системе 1958 г.), которым я руководил, были предприняты все меры по обеспечению близкой к идеальной симметрии имплозии. Эта ювелирная работа привела к успеху, и в 1962 году в специальном устройстве задача реализации термоядерного зажигания была решена. В последовавших за этим других натурных испытаниях этот успех был закреплен, и в итоге термоядерное зажигание обеспечило расчетное горение вторичного модуля с энерговыделением в 1 Мт. Моими соавторами в этой разработке были В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, В.Г. Заграфов и В.Н. Мохов.

Практическое решение задачи термоядерного зажигания имело исключительно важные последствия. Этот принцип нашел разнообразные применения при создании принципиально новых типов термоядерных зарядов от специальных устройств для использования ядерных взрывов в мирных целях до существенных военных применений.

Вместо заключения

Мне довелось участвовать во многих крупных проектах создания и развития ядерного и термоядерного оружия нашей страны. Однако первое десятилетие термоядерной программы было, по-видимому, наиболее ярким периодом в нашей оружейной деятельности.

(Печатается с сокращениями)

Журнал "Атомная стратегия" № 18, август 2005 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Ядерный щит
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Ядерный щит:
Мне часто снится Новая Земля

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.07
Ответов: 13


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 2 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Некоторые страницы истории создания термоядерного оружия СССР (Всего: 0)
от Гость на 13/07/2009
Большое спасибо за статью, очень интересно! Дмитрий.


[ Ответить на это ]


Re: Некоторые страницы истории создания термоядерного оружия СССР (Всего: 0)
от Гость на 27/08/2009


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru