Do produktu RDS-6S byl investován celý potenciál sovětské vědy.
Z publikovaných archivních dokumentů je známo, že v počátečním období sovětského atomového projektu byly vyvinuty dvě verze vodíkové bomby (VB): „dýmka“(RDS-6T) a „puff“(RDS-6S). Jména do jisté míry odpovídala jejich designu.
Skupina Jakova Zeldovicha z Ústavu chemické fyziky (ICP) a poté vědci laboratoře č. 3 a laboratoře V provedli výpočty RDS-6T VB ve formě tenkostěnného válce o průměru 50 centimetrů o délce nejméně pěti metrů naplněné tekutým deuteriem v množství 140 kilogramů. Podle výpočtů je výbuch této hmotnosti deuteria ekvivalentní jednomu až dvěma milionům tun TNT. K zahájení exploze se používá atomová bomba typu děla. Mezi vsázkou uranu-235 a deuteria je další rozbuška vyrobená ze směsi deuteria a tritia, která reaguje rychleji a při nižší teplotě než čisté deuterium. Celý systém je tepelně izolován, aby se zabránilo odpařování kapalného deuteria během přepravy. I z tohoto popisu, který předložil Jakov Zeldovich v poznámce „Vodíková deuteriová bomba“v únoru 1950, je vidět, že implementace RDS-6T WB s kapalným vodíkem se ukázala být spojena s velkými technickými obtížemi.
Výhoda „obláčku“
Igor Tamm, Yakov Zeldovich a Andrei Sakharov ve své zprávě „Model produktu RDS-6S“z roku 1953 poukázali na to, že termonukleární reakce v deuteriu probíhá rychlostí potřebnou k výbuchu pouze při extrémně vysokých teplotách a na praktickou možnost udržení dosud nebyly prokázány.
V souvislosti s negativními výsledky dlouholetých teoretických výpočtů byly práce na RDS-6T WB ukončeny rozhodnutím vedení SSSR SSM v roce 1954.
Řešení pro vytvoření VB ve formě střídajících se vrstev štěpné hmoty a termonukleárních složek (odtud „puff“) navrhl Andrei Sakharov, pracovník teoretického oddělení Fyzikálního ústavu Akademie věd (FIAN), v čele s Igorem Tammem. 2. prosince 1948 na zasedání Vědeckotechnické rady (STC) laboratoře č. 2 diskuse o zprávách Zeldovicha a Tamma o výsledcích studia využití reakce fúze lehkých jader pro proběhla tvorba WB různých designových schémat.
Protokol ze zasedání NTS naznačil, že rada považuje za zajímavé výsledky obou skupin, ale zejména systém v podobě sloupce vrstev těžké vody a A-9 (symbol přírodního uranu), který podle podle předběžných výpočtů může vybuchnout s průměrem kolony asi 400 milimetrů. Výhodou tohoto systému je schopnost používat místo deuteria těžkou vodu, což eliminuje potřebu zabývat se vodíkem při nízkých teplotách.
Rozhodnutí Vědeckotechnické rady laboratoře č. 2 z roku 1948 naznačilo, že je třeba soustředit práci Tammovy skupiny na Sacharovův návrh a provádět experimenty na FIAN v týmu Ilji Franka za účelem studia množení neutronů v těžké vodě - uranu systém, osvobozující tým vědců od jiné práce.
Igor Kurchatov a Yuliy Khariton oznámili výsledky této úvahy vedoucímu prvního hlavního ředitelství (PSU) v rámci Rady ministrů (CM) SSSR Borise Vannikova a připojili návrh usnesení Rady ministrů SSSR, připraveno na základě rozhodnutí NTS.
Diskuse na vědeckém semináři laboratoře č. 2 o zprávách Zeldovicha a Tamma posloužila jako základ pro rozsáhlý rozvoj teoretických a experimentálních prací na vytvoření první domácí vodíkové bomby.
Ráj pro teoretiky
VB RDS-6S v oficiálních dokumentech byl nazýván produktem, jen někdy používal jeho skutečné jméno. RDS-6S je uspořádán následovně: do středu systému střídajících se vrstev přírodního uranu a lehkého materiálu sestávajícího ze směsi deuteridu a tritidu lithia-6 je umístěna dávka uranu-235. Povrch „obláčku“se skládá z výbušniny (výbušniny) k zahájení výbuchu jaderného (uran-235) náboje, který způsobí silný tok energie ve formě neutronů, kvant a dalších částic. To vede k ionizačnímu ohřevu (stlačení) na hvězdné teploty tenké vrstvy termonukleárního paliva a vrstvy uranu. V tomto případě se tento mění na plazmu s odpovídajícím zvýšením tlaku, který stlačuje sousední vrstvu lehké látky. Díky kombinovanému účinku výbuchu jaderné nálože a ionizované vrstvy uranu jsou vytvořeny podmínky pro termonukleární reakci, v důsledku čehož se zvyšuje rychlost štěpení uranu termonukleárními neutrony. Charakteristickým rysem tohoto procesu je, že probíhá za extrémních podmínek: s vysokou hustotou uvolňování energie v malém objemu hmoty při vysoké teplotě se toto vše vyvíjí během mikrosekund, což nakonec vede k explozivnímu účinku. Výpočtová studie fyziky složitých procesů vyskytujících se ve Světové bance je projevem vyšší inteligence vědců, rájem pro teoretiky, jak kdysi řekl Andrej Sacharov.
První vodíková bomba na světě RDS-6S.
Test nabití provedený 12. srpna
1953 na testovacím místě Semipalatinsk.
Nabíjecí výkon - až 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
První vzorek tuzemského WB RDS-6S tedy obsahoval kromě výbušnin následující jaderné materiály: uran-235, přírodní uran, lithium-6 deuterid a tritid. To umožnilo zajistit implementaci následujících procesů: jaderný výbuch centrálního náboje, zahřívání v důsledku těchto sférických vrstev deuteridem a lithium-6 tritidem, termonukleární reakce s uvolňováním energie a tvorba rychlých neutrony, štěpení jader uranu-238 rychlými neutrony s uvolňováním energie, interakce lithia 6 s neutrony za účelem získání dalšího množství tritia a tím posílení primární termonukleární reakce.
Ve vodíkové bombě dochází k mnoha jaderným reakcím, hydrodynamickým jevům a tepelným procesům o vysoké intenzitě téměř současně. Je zcela zřejmé, že vzhledem k nedostatku metod pro jejich analýzu a spolehlivých informací o konstantách interakce částic představuje výpočet výbuchu WB značné teoretické potíže. Přesto se sovětským vědcům a inženýrům podařilo vytvořit první domácí WB, což je nejsložitější technické zařízení na světě.
Zásady organizace práce
Aktivita na vytvoření první vodíkové bomby v Sovětském svazu měla řadu zvláštností. Předně měli všichni účastníci této práce bez ohledu na své oficiální postavení vysokou míru odpovědnosti, přičemž výjimečný vojensko-politický význam přítomnosti superbomby chápali jako jeden z účinných prostředků ochrany země před vnějšími hrozbami.
Obrovskou roli při dosahování úspěchu samozřejmě hrála státní centralizace a koordinace činností všech podniků a organizací, jakož i maximální možné financování práce, včetně velkorysých materiálních pobídek k dosaženým výsledkům. A to vše s přísnou kontrolou provádění. Velký význam měl také vysoký potenciál předválečné sovětské vědy, zejména jaderné fyziky, a přítomnost velkého počtu vysoce kvalifikovaných vědců a inženýrů.
Úspěchy jaderné fyziky byly neustále využívány k řešení naléhavých problémů obrany země. Obecně by bez výsledků základního výzkumu nebylo možné vytvořit tak špičkový produkt, jako je RDS-6S WB a následné vylepšené modely WB. Je známo, že ředitel Leningradského institutu fyziky a technologie (LPTI), akademik Abram Ioffe, byl v předválečných letech pokárán za výzkum jaderné fyziky, protože neposkytl praktické řešení. Ale byl to právě předválečný základní výzkum, který umožnil Sovětskému svazu získat pokročilé zbraně.
Vynikající vědci ze země různých specialit se podíleli na vytvoření první domácí Světové banky, mezi nimiž je třeba jmenovat především takové slavné fyziky jako Igor Kurchatov, Julius Khariton, Yakov Zeldovich, Kirill Shchelkin, Igor Tamm, Andrei Sakharov, Vitaly Ginzburg, Lev Landau, Evgeny Zababakhin, Yuri Romanov, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov a další.
Zásadním rysem práce na RDS-6 byla účast velkého počtu vysoce kvalifikovaných sovětských matematiků, jako byli Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky a mnoho dalších. Na vzniku prvního domácího WB se podílela celá barva sovětské vědy. Aktivní účast velkého počtu vědeckých, projekčních a inženýrských a výrobních týmů v zemi se zkušenými pracovníky umožnila vyřešit nejsložitější vědecky náročné úkoly. Vznik WB by byl nemožný bez výroby lithia -6, deuteria, tritia a jejich sloučenin v průmyslovém měřítku - hlavních složek termonukleárních zbraní, metod oddělování tritia od ozářeného lithia atd.
Nové nápady, projekty instalací, plány výzkumných a vývojových prací, zprávy ředitelů ústavů o provedené práci byly projednány na seminářích a vědeckých radách laboratoře č. 2, NTS PGU a NTS na KB-11 atd. Všechna rozhodnutí vlády byly vypracovány na základě doporučení NTS PSU a NTS na KB-11 po schválení vedením PSU a zvláštního výboru. Praxe neustálé kolegiální diskuse o nových návrzích na zasedáních STC vedla k odstranění velké mezery mezi nápady a jejich implementací.
Sovětský atomový projekt se vyznačoval širokým programem různých zásadních výzkumů s konstrukcí experimentálních jaderných reaktorů a zařízení, urychlovačů nabitých částic atd., Jejichž výsledky byly okamžitě použity při plnění konkrétních úkolů. Současně byly na základní výzkum vynaloženy obrovské finanční prostředky.
Osobně zodpovědný
Řešení státních úkolů na vytvoření jaderných vodíkových zbraní bylo do značné míry možné díky naléhavým opatřením sovětské vlády s cílem zorganizovat efektivní strukturu pro centralizovanou kontrolu atomového projektu. 20. srpna 1945 byl vytvořen Zvláštní výbor (SK, v jehož čele stál Lavrentiy Beria) pod Výborem pro obranu státu a Prvním hlavním ředitelstvím (PSU, v jehož čele stál bývalý lidový komisař munice Boris Vannikov) pod Radou lidových komisařů SSSR. V důsledku toho byl implementován následující cyklus řízení atomového projektu: průmyslové podniky, instituty, projekční organizace - Vědecko -technická rada (STC) PGU - PGU - Zvláštní výbor - Rada ministrů SSSR. Práce na vytvoření WB RDS-6S byly neustále monitorovány zvláštním výborem a PGU. Po informačním dopise Vannikova a Kurčatova o zásadní možnosti vytvoření superbomby Zvláštní výbor a PGU opakovaně zvažovaly stav vývoje WB a v případě potřeby připravovaly usnesení a nařízení Rady ministrů. V letech 1950-1953 bylo vydáno 26 usnesení a příkazů Rady ministrů SSSR o vědeckých, výrobních a organizačních otázkách vývoje WB RDS-6S. Tak velký počet vládních rozhodnutí v jiných oblastech atomového projektu nebyl vydán. Většina z nich se týká práce KB-11 jako hlavní vykonávající organizace, kde se postupem času utvářel pracovní řád, který určovaly rezoluce Rady ministrů SSSR a příkazy vedení KB-11. Dne 8. února 1949 podepsal náčelník KB-11 Pavel Zernov objednávku na práci v KB-11 na RDS-6, v odstavci 1 se předpokládalo uspořádání skupiny „pod přímým dohledem hlavního konstruktéra Yu. B. Khariton za další rozvoj otázek o tvorbě RDS-6 v následujícím složení: Yu. B. Khariton (vůdce), KISchelkin, Ya. B. Zel'dovich, NLDukhov, VI Alferov, AS Kozyrev, EI N. Flerov, L. V. Altshuler, V. A. Tsukerman, V. A. Davidenko, D. A. Frank-Kamenetsky, A. I. Abramov.
O rok později vláda jmenovala vědeckého supervizora a jeho zástupce odpovědného za konkrétní oblasti práce. Postavení vědeckého supervizora, které bylo zavedeno v sovětském atomovém projektu, bylo velmi vysoké, o čemž svědčí například činnost Igora Kurčatova. V doložce 2 usnesení Rady ministrů SSSR č. 827-303ss / op „O práci na tvorbě RDS-6“ze dne 26. února 1950 je uvedeno: Khariton, první zástupce vědeckého dozoru pro vytvoření RDS-6S a RDS-6T, doktor fyzikálních a matematických věd KISchelkina, zástupce vedoucího pro produkty RDS-6S, korespondující člen Akademie věd SSSR IE Tamm, zástupce supervizora pro teoretickou část korespondenta RDS-6T Akademie věd SSSR Ya. B. Zel'dovich, zástupci vědeckých supervizorů pro výzkum jaderných procesů MG Meshcheryakov, kandidát fyziky a matematiky a GN Flerov, kandidát fyziky a matematiky.
Vyhláška také schválila osobní složení kalkulaček, v odstavci 4 z nich čteme následující: „Organizovat v KB-11 pro rozvoj teorie produktu RDS-6S výpočetní a teoretickou skupinu pod vedením Odpovídající člen Akademie věd SSSR I. Ye. Tamm, ve složení: AD Sacharov - kandidát fyzikálních a matematických věd, SZBelenky - doktor fyzikálních a matematických věd, Yu. A. Romanov - výzkumný pracovník, NNBogolyubov - akademický pracovník Ukrajinská akademie věd, I. Ya. Pomeranchuk - doktor fyzikálních a matematických věd, V. N. Klimov - výzkumný asistent, D. V. Shirkov - výzkumný asistent. “
Podle plánu 1949-1950
Na práci na RDS-6 se tedy kromě KB-11 podíleli přední vědečtí specialisté z ústavů Akademie věd SSSR. Výsledkem bylo, že pod vědeckým dohledem KB-11 o výpočetním a experimentálním výzkumu na podporu projektu VB RDS-6S působily tyto provádějící organizace: Fyzikální institut (FIAN), Ústav pro fyzické problémy (IPP), Ústav Chemická fyzika (ICP), laboratoř č. 1, laboratoř č. 2, laboratoř „B“, Matematický ústav Akademie věd SSSR s pobočkou Leningrad, Geofyzikální ústav Akademie věd SSSR. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit a také výrobní podniky: Kombinace č. 817, závod č. 12, závod č. 418, závod č. 752, Verkhne- Metalurgický závod Salda, chemický koncentrát v Novosibirsku.
Administrativní a vědecké vedení sovětského atomového projektu se energicky pustilo do organizování prací na vytvoření prvního domácího WB RDS-6. První reprezentativní setkání na RDS-6 se konalo 9. června 1949 pod vedením Vannikova a Kurčatova na KB-11 (Arzamas-16). Kromě předních vědců Atomového projektu byl pozván Sacharov. Účastníci setkání vypracovali „Plán výzkumných prací na RDS-6 na léta 1949-1950“. (v rukou psané podobě, připraveno, soudě podle rukopisu, Sacharov), zajišťující následující oblasti výzkumu: jaderné reakce lehkých jader v RDS-6; možnost iniciovat RDS-6 pomocí atomové bomby a konvenčních výbušnin; využití výbuchu atomové bomby k získání informací týkajících se vytvoření EO; dynamika plynu procesu. Spolu s teoretickou prací byly také určeny umělci a načasování vývoje průmyslových technologií pro výrobu tritia, lithia-6, lithium deuteridu, deuteridu uranu, nezbytných pro tvorbu RDS-6.
Model vodíkové bomby RDS-6S byl úspěšně testován na testovacím místě Semipalatinsk 12. srpna 1953.
Kapacita prvního sovětského AB RDS-1, který byl kopií amerického AB, činil 20 tisíc tun ekvivalentu TNT. Celkový ekvivalent TNT AB RDS-2 původního sovětského návrhu byl 38 300 tun. Síla prvního WB RDS-6S překonala TNT ekvivalent AB RDS-2 téměř 10krát, což byl nepochybně hlavní úspěch sovětských vývojářů jaderných zbraní. Následně byly konstrukční principy WB RDS-6S vážně vylepšeny, což umožnilo vytvořit silnější zbraň.
