Det är känt från de publicerade arkivdokumenten att under den första perioden av det sovjetiska atomprojektet utvecklades två versioner av vätebomben (VB): "röret" (RDS-6T) och "puff" (RDS-6S). Namnen motsvarade till viss del deras design.
Yakov Zeldovichs grupp vid Institute of Chemical Physics (ICP), och sedan forskarna i laboratorium nr 3 och laboratorium V, utförde beräkningar av RDS-6T VB i form av en tunnväggig cylinder med en diameter på 50 centimeter och en längd på minst fem meter, fylld med flytande deuterium i en mängd av 140 kilo. Enligt beräkningar motsvarar explosionen av denna massa deuterium en till två miljoner ton TNT. En atombomb av kanontyp används för att initiera en explosion. Mellan laddningen av uran-235 och deuterium finns en ytterligare detonator gjord av en blandning av deuterium och tritium, som reagerar snabbare och vid en lägre temperatur än ren deuterium. Hela systemet är värmeisolerat för att förhindra att flytande deuterium förångas under transport. Även från denna beskrivning, presenterad av Yakov Zeldovich i anteckningen "Hydrogen deuterium bomb" i februari 1950, kan det ses att implementeringen av RDS-6T WB med flytande väte visade sig vara förenad med stora tekniska svårigheter.
Fördelen med "puff"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich och Andrei Sakharov påpekade i sin rapport "Modell av RDS-6S-produkten" för 1953 att den termonukleära reaktionen i deuterium fortskrider med den hastighet som krävs för en explosion endast vid extremt höga temperaturer och den praktiska möjligheten att bibehålla dem har ännu inte bevisats.
I samband med de negativa resultaten av många års teoretiska beräkningar, avslutades arbetet med RDS-6T WB genom beslutet från ledningen för Sovjetunionen MSM 1954.
Lösningen för att skapa en VB i form av alternerande lager av klyvbart material och termonukleära komponenter (därav "puffen") föreslogs av Andrei Sakharov, anställd vid den teoretiska avdelningen vid Physics Institute of the Academy of Sciences (FIAN), leds av Igor Tamm. Den 2 december 1948, vid ett möte i Vetenskapliga och tekniska rådet (STC) i laboratorium nr 2, en diskussion om Zeldovichs och Tamms rapporter om resultaten av att studera användningen av reaktionen av fusion av ljuskärnor för skapandet av WB av olika designscheman ägde rum.
Protokollet från NTS-mötet indikerade att rådet anser att resultaten från båda grupperna är intressanta, men särskilt systemet i form av en kolonn med lager av tungt vatten och A-9 (en symbol för naturligt uran), som, enligt till preliminära beräkningar, kan detonera med en kolumndiameter på cirka 400 millimeter. Fördelen med detta system är möjligheten att använda tungt vatten istället för deuterium, vilket eliminerar behovet av att hantera väte vid låga temperaturer.
Beslutet från Scientific and Technical Council of Laboratory No. 2 från 1948 indikerade behovet av att koncentrera Tamms grupps arbete på Sacharovs förslag och att genomföra experiment på FIAN i Ilya Franks team för att studera multiplikationen av neutroner i tungt vatten - uran system, vilket frigör forskargruppen från annat arbete.
Igor Kurchatov och Yuliy Khariton rapporterade resultaten av denna övervägande till chefen för Första huvuddirektoratet (PSU) under Sovjetunionens ministerråd (CM), som bifogade ett utkast till resolution från Sovjetunionens ministerråd, beredd på grundval av beslutet från NTS.
Diskussionen vid det vetenskapliga seminariet i laboratorium nr 2 om Zeldovichs och Tamms rapporter tjänade som grund för den omfattande utvecklingen av teoretiskt och experimentellt arbete med skapandet av den första inhemska vätebomben.
Ett paradis för teoretiker
VB RDS-6S i officiella dokument kallades en produkt, endast ibland med dess riktiga namn. RDS-6S är anordnat enligt följande: i mitten av systemet med alternerande lager av naturligt uran och ett lätt material bestående av en blandning av deuterid och litium-6 tritid, placeras en laddning av uran-235. Ytan på "puffen" består av ett sprängämne (sprängämne) för att initiera en explosion av en kärnkraft (uran-235) laddning, vilket orsakar ett kraftfullt flöde av energi i form av neutroner, kvanta och andra partiklar. Detta leder till joniseringsuppvärmning (komprimering) till stjärntemperaturer i ett tunt lager av termonukleärt bränsle och ett lager av uran. I detta fall blir det senare till plasma med en motsvarande tryckökning, som komprimerar det intilliggande lagret av den lätta substansen. På grund av den kombinerade effekten av explosionen av en kärnladdning och ett joniserat lager av uran skapas förutsättningar för en termonukleär reaktion, vilket resulterar i att fission av uran genom termonukleära neutroner ökar. En egenskap hos denna process är att den äger rum under extrema förhållanden: med en hög densitet av energiutsläpp i en liten volym materia vid en hög temperatur utvecklas allt detta inom mikrosekunder, vilket i slutändan leder till en explosiv effekt. Beräkningsstudien av fysiken i komplexa processer som sker i Världsbanken är en manifestation av forskarnas högre intelligens, ett paradis för teoretiker, som Andrei Sakharov en gång sa.
Världens första vätebomb RDS-6S.
Laddningstest genomfördes den 12 augusti
1953 på Semipalatinsk -testplatsen.
Laddningseffekt - upp till 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Således innehöll det första provet av den inhemska WB RDS-6S, förutom sprängämnen, följande kärnmaterial: uran-235, naturligt uran, litium-6 deuterid och tritid. Detta gjorde det möjligt att säkerställa genomförandet av följande processer: en kärnkraftsexplosion av en central laddning, uppvärmning till följd av dessa sfäriska lager med deuterid och litium-6-tritid, en termonukleär reaktion med frigöring av energi och bildandet av snabba neutroner, klyvning av uran-238 kärnor med snabba neutroner med frigörande av energi, interaktion mellan litium 6 och neutroner för att erhålla en extra mängd tritium och därigenom förbättra den primära termonukleära reaktionen.
I en vätebomb sker många kärnreaktioner, hydrodynamiska fenomen och högintensiva termiska processer nästan samtidigt. Det är ganska uppenbart att beräkningen av explosionen av WB gav betydande teoretiska svårigheter på grund av bristen på metoder för analys och tillförlitlig information om partikelinteraktionskonstanterna. Ändå lyckades sovjetiska forskare och ingenjörer skapa den första inhemska WB, som är den mest komplexa tekniska enheten i världen.
Principer för arbetsorganisation
Aktiviteten kring skapandet av den första vätebomben i Sovjetunionen hade ett antal särdrag. Först och främst hade alla deltagare i detta arbete, oavsett deras officiella ställning, ett högt ansvar och förstod den exceptionella militärpolitiska betydelsen av närvaron av en superbomb som ett av de effektiva sätten att skydda landet mot yttre hot.
Naturligtvis spelade statlig centralisering och samordning av alla företags och organisationers verksamhet, såväl som största möjliga finansiering av arbete, inklusive generösa materiella incitament för de uppnådda resultaten, en stor roll för att uppnå framgång. Och allt detta med strikt kontroll över utförandet. Den höga potentialen för sovjetisk vetenskap före kriget, särskilt kärnfysik, och närvaron av ett stort antal högkvalificerade forskare och ingenjörer var också av stor betydelse.
Kärnfysikens prestationer användes ständigt för att lösa brådskande problem med landets försvar. I allmänhet vore det omöjligt att skapa en sådan högteknologisk produkt som RDS-6S WB och de efterföljande förbättrade WB-modellerna utan resultat av grundforskning. Det är känt att chefen för Leningrad Physics and Technology Institute (LPTI), akademikern Abram Ioffe, under förkrigsåren, tillrättavisades för forskning inom kärnfysik som att den inte gav en praktisk lösning. Men det var just grundforskningen före kriget som gjorde det möjligt för Sovjetunionen att skaffa avancerade vapen.
Enastående forskare i landet med olika specialiteter deltog i skapandet av den första inhemska världsbanken, bland annat bör man först och främst nämna sådana berömda fysiker som 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 och andra.
Ett grundläggande inslag i arbetet med RDS-6 var deltagandet i dem av ett stort antal högkvalificerade sovjetiska matematiker, såsom Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky och många, många andra. Hela färgen på sovjetisk vetenskap var inblandad i skapandet av den första inhemska WB. Det aktiva deltagandet av ett stort antal vetenskapliga, design- och teknik- och produktionsteam i landet med erfaren personal gjorde det möjligt att lösa de mest komplexa vetenskapsintensiva uppgifterna. Framväxten av WB hade varit omöjlig utan produktion av litium -6, deuterium, tritium och deras föreningar i industriell skala - huvudkomponenterna i termonukleära vapen, metoder för att separera tritium från bestrålat litium, etc.
Nya idéer, installationsprojekt, planer för forsknings- och utvecklingsarbete, rapporter från direktörer för institut om det utförda arbetet diskuterades vid seminarier och vetenskapliga råd för laboratorium nr 2, NTS PGU och NTS vid KB-11, etc. Alla regeringsbeslut utarbetades på grundval av rekommendationer från NTS PSU och NTS på KB-11 efter godkännande av ledningen för PSU och den särskilda kommittén. Övningen av ständig kollegial diskussion av nya förslag vid STC: s möten ledde till att ett stort gap mellan idéer och deras genomförande eliminerades.
Det sovjetiska atomprojektet kännetecknades av ett brett program för olika grundforskningar med konstruktion av experimentella kärnreaktorer och installationer, laddade partikelacceleratorer etc., vars resultat omedelbart användes vid utförandet av specifika uppgifter. Samtidigt spenderades enorma medel på grundforskning.
Personligt ansvarig
Lösningen av statliga uppgifter om skapandet av kärnvätevapen blev i hög grad möjlig tack vare de brådskande åtgärderna från den sovjetiska regeringen för att organisera en effektiv struktur för centraliserad kontroll av Atomic Project. Den 20 augusti 1945 inrättades den särskilda kommittén (SK, under ledning av Lavrentiy Beria) under statsförsvarskommittén och den första huvuddirektoratet (PSU, ledd av den tidigare folkkommissären för ammunition Boris Vannikov) under Sovjetunionens folkkommissarieråd.. Som ett resultat genomfördes följande hanteringscykel för Atomprojektet: industriföretag, institut, designorganisationer - Vetenskapliga och tekniska rådet (STC) PGU - PGU - Särskilda kommittén - Ministerrådet i Sovjetunionen. Arbetet med att skapa WB RDS-6S övervakades ständigt av specialkommittén och PGU. Efter informationsbrevet från Vannikov och Kurchatov om den grundläggande möjligheten att skapa en superbomb, övervägde specialkommittén och PGU upprepade gånger läget för WB -utvecklingen och vid behov utarbetade resolutioner och order från ministerrådet. Under 1950-1953 utfärdades 26 resolutioner och order från ministerrådet i Sovjetunionen om vetenskapliga, produktions- och organisatoriska frågor om utvecklingen av WB RDS-6S. Ett så stort antal regeringsbeslut inom andra områden av Atomic Project har inte utfärdats. De flesta av dem hänför sig till KB-11: s arbete som den huvudsakliga verkställande organisationen, där med tiden arbetsordningen bildades, fastställd av Sovjetunionens ministerråds resolutioner och order från KB-11-ledningen. Den 8 februari 1949 undertecknade chefen för KB-11, Pavel Zernov, en order om arbete i KB-11 på RDS-6, i vilken det var tänkt att organisera en grupp under direkt överinseende av chefsdesigner Yu. B. Khariton för vidare utveckling av frågor om skapandet av RDS-6 i följande komposition: Yu. B. Khariton (ledare), 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.
Ett år senare utsåg regeringen en vetenskaplig handledare och hans ställföreträdare med ansvar för specifika arbetsområden. Statusen för den vetenskapliga handledaren, som introducerades i det sovjetiska atomprojektet, var mycket hög, vilket till exempel framgår av Igor Kurchatovs verksamhet. I klausul 2 i resolutionen från ministerrådet i Sovjetunionen nr 827-303ss / op "Om arbetet med skapandet av RDS-6" av den 26 februari 1950 står det: Khariton, första biträdande vetenskapliga handledare för skapande av RDS-6S och RDS-6T, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper KISchelkina, biträdande handledare för RDS-6S-produkter, motsvarande medlem av Sovjetunionens vetenskapsakademi IE Tamm, biträdande handledare för teoretisk del av motsvarande medlem i RDS-6T vid Sovjetunionens vetenskapsakademi Ya. B. Zel'dovich, biträdande vetenskapliga handledare för forskning om kärnprocesser MG Meshcheryakov, kandidat för fysik och matematik, och GN Flerov, kandidat i fysik och matematik.
Dekretet godkände också miniräknarnas personliga sammansättning, i punkt 4 av vilka vi läser följande:”Att organisera i KB-11 för utvecklingen av teorin om RDS-6S-produkten en beräkning och teoretisk grupp under ledning av Motsvarande medlem av USSR Academy of Sciences I. Ye. Tamm, bestående av: AD Sakharov - Kandidat för fysikaliska och matematiska vetenskaper, SZBelenky - doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, Yu. A. Romanov - forskare, NNBogolyubov - akademiker vid ukrainska vetenskapsakademin, I. Ya. Pomeranchuk - doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, V. N. Klimov - forskningsassistent, D. V. Shirkov - forskningsassistent."
Enligt planen 1949-1950
Förutom KB-11 deltog således ledande vetenskapliga specialister från instituten vid USSR Academy of Sciences i arbetet med RDS-6. Som ett resultat, under den vetenskapliga övervakningen av KB-11 om beräkning och experimentell forskning till stöd för VB RDS-6S-projektet, fanns följande utförande organisationer: Physical Institute (FIAN), Institute for Physical Problems (IPP), Institute of Chemical Physics (ICP), Laboratory No. 1, Laboratory No. 2, Laboratory "B", Mathematical Institute of the USSR Academy of Sciences with the Leningrad branch, Institute of Geophysics of the USSR Academy of Sciences. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, liksom produktionsföretag: Skördetröskel nr 817, anläggning nr 12, anläggning nr 418, anläggning nr 752, Verkhne- Salda metallurgiska anläggning, Novosibirsk kemisk koncentratanläggning.
Det sovjetiska atomprojektets administrativa och vetenskapliga ledarskap började kraftfullt organisera arbetet med skapandet av den första inhemska WB RDS-6. Det första representativa mötet om RDS-6 ägde rum den 9 juni 1949 under ledning av Vannikov och Kurchatov vid KB-11 (Arzamas-16). Förutom de ledande forskarna inom Atomic Project, blev Sakharov inbjuden. Deltagarna i mötet utvecklade "Plan för forskningsarbete om RDS-6 för 1949-1950." (i handskriven form, utarbetad, att döma av handskriften, av Sacharov), för följande forskningsområden: kärnreaktioner av ljuskärnor i RDS-6; möjligheten att initiera RDS-6 med hjälp av en atombomb och konventionella sprängämnen; användningen av explosionen av en atombomb för att få information om skapandet av en EO; gasdynamik i processen. Tillsammans med teoretiskt arbete bestämdes också artisterna och tidpunkten för utvecklingen av industriell teknik för produktion av tritium, litium-6, litiumdeuterid, urandeuterid, nödvändigt för skapandet av RDS-6.
RDS-6S-vätebombmodellen testades framgångsrikt på Semipalatinsk-testplatsen den 12 augusti 1953.
Kapaciteten för den första sovjetiska AB RDS-1, som var en kopia av American AB, var 20 tusen ton TNT-ekvivalent. Den totala TNT-motsvarigheten till AB RDS-2 för den ursprungliga sovjetiska designen var 38 300 ton. Kraften hos den första WB RDS-6S överskred TNT-motsvarigheten till AB RDS-2 med nästan 10 gånger, vilket utan tvekan var en stor prestation för sovjetiska kärnvapenutvecklare. Därefter förbättrades designprinciperna för WB RDS-6S på allvar, detta gjorde det möjligt att skapa ett kraftfullare vapen.