Z opublikowanych dokumentów archiwalnych wiadomo, że w początkowym okresie sowieckiego Projektu Atomowego opracowano dwie wersje bomby wodorowej (VB): „rurowa” (RDS-6T) i „puff” (RDS-6S). Nazwy w pewnym stopniu odpowiadały ich projektowi.
Grupa Jakowa Zeldowicza w Instytucie Fizyki Chemicznej (ICP), a następnie naukowcy z Laboratorium nr 3 i Laboratorium V, wykonali obliczenia RDS-6T VB w postaci cienkościennego cylindra o średnicy 50 centymetrów i długości co najmniej pięciu metrów, wypełnione ciekłym deuterem w ilości 140 kilogramów. Według obliczeń eksplozja tej masy deuteru jest równoważna od jednego do dwóch milionów ton TNT. Bomba atomowa typu armatniego służy do zainicjowania eksplozji. Pomiędzy ładunkiem uranu-235 i deuteru znajduje się dodatkowy detonator wykonany z mieszaniny deuteru i trytu, który reaguje szybciej i w niższej temperaturze niż czysty deuter. Cały system jest izolowany termicznie, aby zapobiec parowaniu ciekłego deuteru podczas transportu. Nawet z tego opisu, przedstawionego przez Jakowa Zeldowicza w nocie „Bomba wodorowo-deuterowa” w lutym 1950 r., widać, że wdrożenie RDS-6T WB z ciekłym wodorem okazało się związane z dużymi trudnościami technicznymi.
Zaleta „zaciągnięcia”
Igor Tamm, Jakow Zeldowicz i Andriej Sacharow wskazali w swoim raporcie „Model produktu RDS-6S” z 1953 r., że reakcja termojądrowa w deuterze przebiega z szybkością wymaganą do wybuchu tylko w ekstremalnie wysokich temperaturach i praktyczną możliwością utrzymania ich jeszcze nie udowodniono.
W związku z negatywnymi wynikami wieloletnich obliczeń teoretycznych prace nad RDS-6T WB zostały zakończone decyzją kierownictwa MSM ZSRR w 1954 r.
Rozwiązanie stworzenia VB w postaci naprzemiennych warstw materii rozszczepialnej i składników termojądrowych (stąd „zaciągnięcie”) zaproponował Andriej Sacharow, pracownik wydziału teoretycznego Instytutu Fizyki Akademii Nauk (FIAN), kierowany przez Igora Tamma. 2 grudnia 1948 r. Na posiedzeniu Rady Naukowo-Technicznej (STC) Laboratorium nr 2 omówiono raporty Zeldovicha i Tamma na temat wyników badań nad wykorzystaniem reakcji fuzji jąder lekkich do miało miejsce tworzenie WB różnych schematów projektowych.
Protokół ze spotkania NTS wskazywał, że rada uważa za interesujące wyniki obu grup, ale przede wszystkim system w postaci kolumny warstw ciężkiej wody i A-9 (symbol naturalnego uranu), który według według wstępnych obliczeń może detonować przy średnicy kolumny około 400 milimetrów. Zaletą tego systemu jest możliwość użycia ciężkiej wody zamiast deuteru, co eliminuje konieczność radzenia sobie z wodorem w niskich temperaturach.
Decyzja Rady Naukowo-Technicznej Laboratorium nr 2 z 1948 r. wskazywała na potrzebę skoncentrowania prac grupy Tamma na propozycji Sacharowa i przeprowadzenia eksperymentów w FIAN w zespole Ilyi Franka w celu zbadania rozmnażania się neutronów w ciężkiej wodzie - uran system, uwalniając zespół naukowców od innej pracy.
Igor Kurczatow i Julij Chariton zgłosili wyniki tych rozważań szefowi I Głównej Dyrekcji (PSU) przy Radzie Ministrów (CM) ZSRR Borysowi Vannikowowi, załączając projekt uchwały Rady Ministrów ZSRR, przygotowany na podstawie decyzji NTS.
Dyskusja na seminarium naukowym Laboratorium nr 2 raportów Zeldovicha i Tamma posłużyła jako podstawa do szerokiego rozwoju prac teoretycznych i eksperymentalnych nad stworzeniem pierwszej domowej bomby wodorowej.
Raj dla teoretyków
VB RDS-6S w oficjalnych dokumentach nazywany był produktem, tylko czasami używał jego prawdziwej nazwy. RDS-6S jest ułożony w następujący sposób: w centrum układu naprzemiennych warstw naturalnego uranu i lekkiego materiału składającego się z mieszaniny deuterku i trityku litu-6 umieszczony jest ładunek uranu-235. Powierzchnia „puffu” składa się z materiału wybuchowego (wybuchowego), który inicjuje eksplozję ładunku jądrowego (uranu-235), co powoduje potężny przepływ energii w postaci neutronów, kwantów i innych cząstek. Prowadzi to do nagrzewania jonizacyjnego (sprężenia) do gwiazdowych temperatur cienkiej warstwy paliwa termojądrowego i warstwy uranu. W tym przypadku ta ostatnia zamienia się w plazmę z odpowiednim wzrostem ciśnienia, co powoduje ściskanie sąsiedniej warstwy substancji lekkiej. Ze względu na połączony efekt wybuchu ładunku jądrowego i zjonizowanej warstwy uranu powstają warunki do reakcji termojądrowej, w wyniku której wzrasta szybkość rozszczepiania uranu przez neutrony termojądrowe. Cechą tego procesu jest to, że odbywa się w ekstremalnych warunkach: przy dużej gęstości uwalnianej energii w małej objętości materii w wysokiej temperaturze wszystko to rozwija się w ciągu mikrosekund, co ostatecznie prowadzi do efektu wybuchowego. Obliczeniowe badanie fizyki złożonych procesów zachodzących w Banku Światowym jest przejawem wyższej inteligencji naukowców, rajem dla teoretyków, jak powiedział kiedyś Andriej Sacharow.
Pierwsza na świecie bomba wodorowa RDS-6S.
Test ładowania przeprowadzony 12 sierpnia
1953 na poligonie badawczym w Semipałatyńsku.
Moc ładowania - do 400 kT
Zdjęcie: Wadim Sawicki
Tak więc pierwsza próbka krajowego WB RDS-6S zawierała, oprócz materiałów wybuchowych, następujące materiały jądrowe: uran-235, uran naturalny, deuterek litu-6 i trytyd. Umożliwiło to zapewnienie realizacji następujących procesów: wybuch jądrowy centralnego ładunku, nagrzewanie w wyniku tych kulistych warstw z deuterkiem i tritykiem litu-6, reakcja termojądrowa z uwolnieniem energii i tworzeniem szybkiego neutrony, rozszczepienie jąder uranu-238 przez prędkie neutrony z uwolnieniem energii, oddziaływanie litu 6 z neutronami w celu uzyskania dodatkowej ilości trytu, a tym samym wzmocnienia pierwotnej reakcji termojądrowej.
W bombie wodorowej niemal jednocześnie zachodzą liczne reakcje jądrowe, zjawiska hydrodynamiczne i procesy termiczne o wysokiej intensywności. Jest dość oczywiste, że ze względu na brak metod ich analizy i wiarygodnych informacji o stałych oddziaływania cząstek, obliczenie wybuchu WB nastręczało znacznych trudności teoretycznych. Niemniej jednak radzieckim naukowcom i inżynierom udało się stworzyć pierwszy krajowy WB, który jest najbardziej złożonym urządzeniem technicznym na świecie.
Zasady organizacji pracy
Działalność nad stworzeniem pierwszej bomby wodorowej w Związku Radzieckim miała wiele osobliwości. Przede wszystkim wszyscy uczestnicy tej pracy, bez względu na swoje oficjalne stanowisko, mieli wysoki poziom odpowiedzialności, rozumiejąc wyjątkowe militarno-polityczne znaczenie obecności superbomby jako jednego ze skutecznych środków ochrony kraju przed zagrożeniami zewnętrznymi.
Oczywiście ogromną rolę w osiągnięciu sukcesu odegrała centralizacja państwowa i koordynacja działań wszystkich przedsiębiorstw i organizacji, a także maksymalne możliwe finansowanie pracy, w tym hojne zachęty materialne za uzyskane wyniki. A wszystko to przy ścisłej kontroli nad wykonaniem. Nie bez znaczenia był również wysoki potencjał przedwojennej nauki radzieckiej, zwłaszcza fizyki jądrowej, oraz obecność dużej liczby wysoko wykwalifikowanych naukowców i inżynierów.
Osiągnięcia fizyki jądrowej były stale wykorzystywane do rozwiązywania palących problemów obronności kraju. Ogólnie rzecz biorąc, bez wyników badań podstawowych stworzenie tak zaawansowanego technologicznie produktu, jakim jest RDS-6S WB i późniejszych ulepszonych modeli WB, byłoby niemożliwe. Wiadomo, że dyrektor Leningradzkiego Instytutu Fizyki i Techniki (LPTI), akademik Abram Ioffe, w latach przedwojennych został upomniany za badania w fizyce jądrowej jako nie dający praktycznego rozwiązania. Ale to właśnie przedwojenne badania podstawowe pozwoliły Związkowi Radzieckiemu uzyskać zaawansowaną broń.
W tworzeniu pierwszego krajowego Banku Światowego uczestniczyli wybitni naukowcy z kraju różnych specjalności, wśród których należy wymienić przede wszystkim tak znanych fizyków, jak Igor Kurczatow, Juliusz Chariton, Jakow Zeldowicz, Kirill Szczełkin, Igor Tamm, Andrei Sacharow, Witalij Ginzburg, Lew Landau, Jewgienij Zababachin, Jurij Romanow, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov i inni.
Zasadniczą cechą prac nad RDS-6 był udział w nich dużej liczby wysoko wykwalifikowanych matematyków radzieckich, takich jak Nikołaj Bogolubow, Iwan Winogradow, Leonid Kantorowicz, Mścisław Keldysz, Andriej Kołmogorow, Iwan Pietrowski i wielu, wielu innych. Cały kolor nauki radzieckiej był zaangażowany w tworzenie pierwszej krajowej WB. Aktywny udział dużej liczby zespołów naukowo-projektowo-inżyniersko-produkcyjnych kraju z doświadczoną kadrą umożliwił rozwiązywanie najbardziej skomplikowanych zadań naukowo-intensywnych. Powstanie WB byłoby niemożliwe bez produkcji litu-6, deuteru, trytu i ich związków na skalę przemysłową - głównych składników broni termojądrowej, metod oddzielania trytu od napromieniowanego litu itp.
Nowe pomysły, projekty instalacji, plany prac badawczo-rozwojowych, sprawozdania dyrektorów instytutów z wykonanych prac były omawiane na seminariach i radach naukowych Laboratorium nr 2, NTS PGU i NTS przy KB-11 itp. Wszystkie decyzje rządowe zostały opracowane na podstawie rekomendacji NTS PSU i NTS przy KB-11 po akceptacji kierownictwa PSU i Komisji Specjalnej. Praktyka stałej, kolegialnej dyskusji nad nowymi propozycjami na posiedzeniach STC doprowadziła do zlikwidowania dużej luki między pomysłami a ich realizacją.
Radziecki projekt atomowy wyróżniał się szerokim programem różnych badań podstawowych z budową eksperymentalnych reaktorów jądrowych i instalacji, akceleratorów cząstek naładowanych itp., których wyniki zostały natychmiast wykorzystane do wykonywania określonych zadań. W tym samym czasie na badania podstawowe przeznaczono ogromne środki.
Osobiście odpowiedzialny
Rozwiązanie zadań państwa w zakresie tworzenia broni jądrowo-wodorowej stało się możliwe w dużej mierze dzięki pilnym działaniom rządu sowieckiego w celu zorganizowania skutecznej struktury scentralizowanej kontroli Projektu Atomowego. 20 sierpnia 1945 r. Utworzono Komitet Specjalny (SK, kierowany przez Ławrientija Berię) w ramach Komitetu Obrony Państwa i Pierwszej Głównej Dyrekcji (PSU, kierowanej przez byłego Ludowego Komisarza Amunicji Borisa Vannikova) w ramach Rady Komisarzy Ludowych ZSRR. W efekcie zrealizowano następujący cykl zarządzania Projektem Atomowym: przedsiębiorstwa przemysłowe, instytuty, organizacje projektowe – Rada Naukowo-Techniczna (STC) PZG – PZG – Komitet Specjalny – Rada Ministrów ZSRR. Prace nad stworzeniem WB RDS-6S były stale monitorowane przez Komisję Specjalną i PZG. Po liście informacyjnym od Wannikowa i Kurczatowa o fundamentalnej możliwości stworzenia superbomby, Komitet Specjalny i PZG wielokrotnie rozważały stan rozwoju BŚ iw razie potrzeby przygotowywały uchwały i zarządzenia Rady Ministrów. W latach 1950-1953 wydano 26 uchwał i zarządzeń Rady Ministrów ZSRR w sprawach naukowych, produkcyjnych i organizacyjnych rozwoju WB RDS-6S. Tak duża liczba decyzji rządowych w innych obszarach Projektu Atomowego nie została wydana. Większość z nich odnosi się do pracy KB-11 jako głównej organizacji wykonawczej, w której z czasem ukształtował się porządek pracy, określony przez uchwały Rady Ministrów ZSRR i rozkazy kierownictwa KB-11.8 lutego 1949 r. Szef KB-11, Pavel Zernov, podpisał rozkaz o pracy w KB-11 nad RDS-6, w paragrafie 1, w którym przewidywano zorganizowanie grupy „pod bezpośrednim nadzorem głównego projektanta Yu B. Khariton do dalszego opracowania zagadnień dotyczących tworzenia RDS-6 w następującym składzie: Yu. B. Khariton (lider), KISchelkin, Ya. B. Zel'dovich, NLDuchov, VI Alferov, AS Kozyrev, EI N. Flerov, L. V. Altshuler, V. A. Tsukerman, V. A. Davidenko, D. A. Frank-Kamenetsky, A. I. Abramov.
Rok później rząd powołał promotora naukowego i jego zastępcę odpowiedzialnego za poszczególne obszary pracy. Status opiekuna naukowego, który został wprowadzony w Sowieckim Projekcie Atomowym, był bardzo wysoki, o czym świadczy chociażby działalność Igora Kurczatowa. W klauzuli 2 Rozporządzenia Rady Ministrów ZSRR nr 827-303ss/op „O pracach nad stworzeniem RDS-6” z dnia 26 lutego 1950 r. stwierdza się: Khariton, pierwszy zastępca kierownika naukowego ds. utworzenie RDS-6S i RDS-6T, Doktor nauk fizycznych i matematycznych KISchelkina, Zastępca Promotora ds. produktów RDS-6S, Członek Korespondent Akademii Nauk ZSRR IE Tamm, Zastępca Promotora części teoretycznej RDS-6T Członek Korespondent Akademii Nauk ZSRR Ja.
Dekret zatwierdził również skład osobowy kalkulatorów, w paragrafie 4, w którym czytamy: „Zorganizować w KB-11 w celu opracowania teorii produktu RDS-6S grupę obliczeniową i teoretyczną pod przewodnictwem Członek korespondent Akademii Nauk ZSRR I. Ye. Tamm, w skład którego wchodzą: AD Sacharow - kandydat nauk fizycznych i matematycznych, SZBelenky - doktor nauk fizycznych i matematycznych, Yu. A. Romanov - naukowiec, NNBogolyubov - akademik Ukraińska Akademia Nauk, I. Ya. Pomeranchuk - doktor nauk fizycznych i matematycznych, V. N. Klimov - asystent naukowy, D. V. Shirkov - asystent naukowy”.
Według planu 1949-1950
Tak więc oprócz KB-11 w pracach nad RDS-6 uczestniczyli czołowi specjaliści naukowi z instytutów Akademii Nauk ZSRR. W efekcie pod naukowym nadzorem KB-11 nad badaniami obliczeniowymi i eksperymentalnymi wspierającymi projekt VB RDS-6S działały następujące organizacje realizujące: Instytut Fizyki (FIAN), Instytut Problemów Fizycznych (IPP), Instytut Fizyka chemiczna (ICP), Laboratorium nr 1, Laboratorium nr 2, Laboratorium „B”, Instytut Matematyczny Akademii Nauk ZSRR z Oddziałem Leningradzkim, Instytut Geofizyki Akademii Nauk ZSRR. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, a także przedsiębiorstwa produkcyjne: Kombinat nr 817, Zakład nr 12, Zakład nr 418, Zakład nr 752, Verkhne- Zakład metalurgiczny Salda, Zakład koncentratów chemicznych Nowosybirsk.
Administracyjne i naukowe kierownictwo sowieckiego projektu atomowego energicznie przystąpiło do organizowania prac nad stworzeniem pierwszego krajowego WB RDS-6. Pierwsze reprezentatywne spotkanie w sprawie RDS-6 odbyło się 9 czerwca 1949 r. pod przewodnictwem Wannikowa i Kurczatowa w KB-11 (Arzamas-16). Oprócz czołowych naukowców Projektu Atomowego zaproszony został Sacharow. Uczestnicy spotkania opracowali „Plan prac badawczych nad RDS-6 na lata 1949-1950”. (w formie odręcznej, przygotowanej, sądząc po rękopisie, przez Sacharowa), przewidującej następujące obszary badań: reakcje jądrowe jąder lekkich w RDS-6; możliwość inicjowania RDS-6 przy użyciu bomby atomowej i konwencjonalnych materiałów wybuchowych; wykorzystanie wybuchu bomby atomowej do uzyskania informacji o stworzeniu EO; dynamika gazu procesu. Wraz z pracami teoretycznymi określono również wykonawców i czas opracowania technologii przemysłowych do produkcji trytu, litu-6, deuterku litu, deuterku uranu, niezbędnych do stworzenia RDS-6.
Model bomby wodorowej RDS-6S został pomyślnie przetestowany na poligonie Semipalatinsk 12 sierpnia 1953 r.
Pojemność pierwszego radzieckiego AB RDS-1, będącego kopią amerykańskiego AB, wynosiła 20 tysięcy ton ekwiwalentu TNT. Całkowity odpowiednik TNT AB RDS-2 oryginalnego radzieckiego projektu wynosił 38 300 ton. Moc pierwszego WB RDS-6S prawie 10-krotnie przewyższała odpowiednik TNT AB RDS-2, co było niewątpliwie dużym osiągnięciem radzieckich twórców broni jądrowej. Następnie poważnie poprawiono zasady projektowania WB RDS-6S, co umożliwiło stworzenie potężniejszej broni.
