Hele potentialet i sovjetisk videnskab blev investeret i RDS-6S-produktet.
Det er kendt fra de offentliggjorte arkivdokumenter, at der i den indledende periode af det sovjetiske atomprojekt blev udviklet to versioner af brintbomben (VB): "røret" (RDS-6T) og "pusten" (RDS-6S). Navnene svarede i et vist omfang til deres design.
Yakov Zeldovichs gruppe ved Institute of Chemical Physics (ICP), og derefter forskerne fra laboratorium nr. 3 og laboratorium V, udførte beregninger af RDS-6T VB i form af en tyndvægget cylinder med en diameter på 50 centimeter og en længde på mindst fem meter, fyldt med flydende deuterium i en mængde på 140 kg. Ifølge beregninger svarer eksplosionen af denne masse deuterium til en til to millioner tons TNT. En atombombe af kanontype bruges til at starte en eksplosion. Mellem ladningen af uran-235 og deuterium er en ekstra detonator fremstillet af en blanding af deuterium og tritium, som reagerer hurtigere og ved en lavere temperatur end rent deuterium. Hele systemet er termisk isoleret for at forhindre flydende deuterium i at fordampe under transport. Selv fra denne beskrivelse, præsenteret af Yakov Zeldovich i notatet "Hydrogen deuterium bombe" i februar 1950, kan det ses, at implementeringen af RDS-6T WB med flydende brint viste sig at være forbundet med store tekniske vanskeligheder.
Fordelen ved "pusten"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich og Andrei Sakharov påpegede i deres rapport "Model af RDS-6S-produktet" for 1953, at den termonukleære reaktion i deuterium forløber med den hastighed, der kræves til en eksplosion kun ved ekstremt høje temperaturer, og den praktiske mulighed for at opretholde dem er endnu ikke bevist.
I forbindelse med de negative resultater af mange års teoretiske beregninger blev arbejdet med RDS-6T WB afbrudt ved beslutningen fra USSR MSM's ledelse i 1954.
Løsningen til at skabe en VB i form af skiftevis lag af fissilt stof og termonukleære komponenter (deraf "puffen") blev foreslået af Andrei Sakharov, en medarbejder ved den teoretiske afdeling ved Physics Institute of the Academy of Sciences (FIAN), ledet af Igor Tamm. Den 2. december 1948, på et møde i det videnskabelige og tekniske råd (STC) i laboratorium nr. 2, diskuterede Zeldovich og Tamms rapporter om resultaterne af undersøgelsen af brugen af reaktionen af fusion af lette kerner til oprettelse af WB af forskellige designordninger fandt sted.
Protokollen fra NTS-mødet angav, at rådet anser resultaterne fra begge grupper for at være interessante, men især systemet i form af en kolonne med lag tungt vand og A-9 (et symbol på naturligt uran), som ifølge til foreløbige beregninger, kan detonere med en søjlediameter på cirka 400 millimeter. Fordelen ved dette system er muligheden for at bruge tungt vand i stedet for deuterium, hvilket eliminerer behovet for at håndtere brint ved lave temperaturer.
Beslutningen fra Det Videnskabelige og Tekniske Råd for Laboratorium nr. 2 fra 1948 indikerede behovet for at koncentrere Tamms gruppes arbejde om Sakharovs forslag og at udføre forsøg på FIAN i Ilya Franks team for at studere multiplikationen af neutroner i det tunge vand - uran system, der frigør forskerholdet fra andet arbejde.
Igor Kurchatov og Yuliy Khariton rapporterede resultaterne af denne overvejelse til chefen for Det Første Hoveddirektorat (PSU) under Ministerrådet (CM) i Sovjetunionen, Boris Vannikov, der vedlagde et udkast til beslutning fra Ministerrådet for USSR, udarbejdet på grundlag af NTS's beslutning.
Diskussionen på det videnskabelige seminar i laboratorium nr. 2 om rapporterne fra Zeldovich og Tamm tjente som grundlag for den omfattende udvikling af teoretisk og eksperimentelt arbejde med oprettelsen af den første indenlandske brintbombe.
Et paradis for teoretikere
VB RDS-6S i officielle dokumenter blev kaldt et produkt, kun nogle gange med sit sande navn. RDS-6S er arrangeret som følger: i midten af systemet med skiftevis lag af naturligt uran og et let materiale bestående af en blanding af deuterid og lithium-6 tritid placeres en ladning af uran-235. Overfladen på "pusten" består af et eksplosiv (eksplosiv) for at starte en eksplosion af en atom (uran-235) ladning, som forårsager en kraftig strøm af energi i form af neutroner, kvanta og andre partikler. Dette fører til ioniseringsopvarmning (komprimering) til stjernetemperaturer i et tyndt lag termonuklear brændstof og et lag uran. I dette tilfælde bliver sidstnævnte til plasma med en tilsvarende trykforøgelse, som komprimerer det tilstødende lag af det lette stof. På grund af den kombinerede virkning af eksplosionen af en atomladning og et ioniseret lag af uran skabes der betingelser for en termonuklear reaktion, hvorved fission af uran ved hjælp af termonukleære neutroner stiger. Et træk ved denne proces er, at den finder sted under ekstreme forhold: med en høj densitet af energifrigivelse i et lille volumen stof ved en høj temperatur udvikler alt dette sig inden for mikrosekunder, hvilket i sidste ende fører til en eksplosiv effekt. Den beregningsmæssige undersøgelse af fysikken i komplekse processer, der forekommer i Verdensbanken, er en manifestation af forskernes højere intelligens, et paradis for teoretikere, som Andrei Sakharov engang sagde.
Verdens første brintbombe RDS-6S.
Opladningstest udført den 12. august
1953 på Semipalatinsk -teststedet.
Opladningseffekt - op til 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Således indeholdt den første prøve af den indenlandske WB RDS-6S ud over sprængstoffer følgende nukleare materialer: uran-235, naturligt uran, lithium-6 deuterid og tritid. Dette gjorde det muligt at sikre implementeringen af følgende processer: en nuklear eksplosion af en central ladning, opvarmning som følge af disse sfæriske lag med deuterid og lithium-6 tritid, en termonuklear reaktion med frigivelse af energi og dannelse af hurtige neutroner, fission af uran-238 kerner ved hurtige neutroner med frigivelse af energi, interaktion mellem lithium 6 og neutroner for at opnå en yderligere mængde tritium og derved forbedre den primære termonukleære reaktion.
I en brintbombe forekommer adskillige atomreaktioner, hydrodynamiske fænomener og højintensive termiske processer næsten samtidigt. Det er ganske indlysende, at på grund af manglen på metoder til deres analyse og pålidelige oplysninger om partikelinteraktionskonstanterne, udgjorde beregningen af eksplosionen af WB betydelige teoretiske vanskeligheder. Ikke desto mindre lykkedes det sovjetiske forskere og ingeniører at oprette den første indenlandske WB, som er den mest komplekse tekniske enhed i verden.
Principper for arbejdsorganisation
Aktiviteten ved oprettelsen af den første brintbombe i Sovjetunionen havde en række særegenheder. Først og fremmest havde alle deltagere i dette arbejde, uanset deres officielle position, et højt ansvar, idet de forstod den usædvanlige militærpolitiske betydning af tilstedeværelsen af en superbomb som et af de effektive midler til at beskytte landet mod ydre trusler.
Selvfølgelig spillede statens centralisering og koordinering af aktiviteterne i alle virksomheder og organisationer samt den maksimalt mulige finansiering af arbejde, herunder generøse materielle incitamenter til de opnåede resultater, en stor rolle for at opnå succes. Og alt dette med streng kontrol med henrettelsen. Det store potentiale i sovjetisk videnskab før krigen, især atomfysik, og tilstedeværelsen af et stort antal højt kvalificerede videnskabsmænd og ingeniører var også af stor betydning.
Kernfysikkens resultater blev konstant brugt til at løse presserende problemer med landets forsvar. Generelt ville det være umuligt at skabe et så højteknologisk produkt som RDS-6S WB og de efterfølgende forbedrede WB-modeller uden resultaterne af grundforskning. Det vides, at direktøren for Leningrad Physics and Technology Institute (LPTI), akademiker Abram Ioffe, i førkrigsårene, blev irettesat for forskning i atomfysik for ikke at give en praktisk løsning. Men det var netop grundforskningen før krigen, der tillod Sovjetunionen at skaffe avancerede våben.
Fremragende forskere i landet med forskellige specialer deltog i oprettelsen af den første indenlandske verdensbank, blandt hvilken man først og fremmest skulle nævne sådanne berømte fysikere 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 og andre.
Et grundlæggende træk ved arbejdet med RDS-6 var deltagelse i dem af et stort antal højt kvalificerede sovjetiske matematikere, såsom Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky og mange, mange andre. Hele farven på sovjetisk videnskab var involveret i oprettelsen af det første indenlandske WB. Den aktive deltagelse af et stort antal videnskabelige, design- og teknik- og produktionsteam i landet med erfarent personale gjorde det muligt at løse de mest komplekse videnskabskrævende opgaver. Fremkomsten af WB ville have været umulig uden produktion af lithium -6, deuterium, tritium og deres forbindelser i industriel skala - hovedkomponenterne i termonukleære våben, metoder til adskillelse af tritium fra bestrålet lithium osv.
Nye ideer, installationsprojekter, planer for forsknings- og udviklingsarbejde, rapporter fra direktører for institutter om det udførte arbejde blev diskuteret på seminarer og videnskabelige råd i laboratorium nr. 2, NTS PGU og NTS på KB-11 osv. Alle regeringsbeslutninger blev udarbejdet på grundlag af anbefalinger fra NTS PSU og NTS på KB-11 efter godkendelse af ledelsen af PSU og specialudvalget. Praksis med konstant kollegial diskussion af nye forslag på STC's møder førte til, at der blev fjernet et stort hul mellem ideer og deres gennemførelse.
Det sovjetiske atomprojekt blev kendetegnet ved et bredt program med forskellig grundforskning med konstruktion af eksperimentelle atomreaktorer og installationer, ladede partikelacceleratorer osv., Hvis resultater straks blev brugt til udførelse af specifikke opgaver. Samtidig blev enorme midler brugt på grundforskning.
Personligt ansvarlig
Løsningen af statens opgaver om oprettelse af atom-brintvåben blev i høj grad mulig takket være den hastende foranstaltning fra den sovjetiske regering til at organisere en effektiv struktur til centraliseret kontrol med Atomic Project. Den 20. august 1945 blev Specialkomiteen (SK, ledet af Lavrentiy Beria) oprettet under statsforsvarsudvalget og den første hoveddirektorat (PSU, ledet af den tidligere folkekommissær for ammunition Boris Vannikov) under Sovjetunionens Råd for Folkekommissærer. Som et resultat blev følgende ledelsescyklus for Atomic Project implementeret: industrielle virksomheder, institutter, designorganisationer - Scientific and Technical Council (STC) PGU - PGU - Special Committee - Ministerråd i USSR. Arbejdet med oprettelsen af WB RDS-6S blev konstant overvåget af specialudvalget og PGU. Efter informationsbrevet fra Vannikov og Kurchatov om den grundlæggende mulighed for at oprette en superbombe, overvejede Specialudvalget og PGU gentagne gange status for WB -udviklingen og om nødvendigt udarbejdede beslutninger og ordrer fra Ministerrådet. I løbet af 1950-1953 blev der udstedt 26 resolutioner og ordrer fra Ministerrådet i USSR om videnskabelige, produktionsmæssige og organisatoriske spørgsmål vedrørende udviklingen af WB RDS-6S. Et så stort antal regeringsbeslutninger på andre områder af Atomic Project er ikke blevet udstedt. De fleste af dem vedrører arbejdet i KB-11 som den vigtigste udførende organisation, hvor arbejdets orden over tid blev dannet, bestemt af USSR Ministerrådets beslutninger og ordrer fra KB-11-ledelsen. Den 8. februar 1949 underskrev chefen for KB-11, Pavel Zernov, en ordre om arbejde i KB-11 på RDS-6, hvoraf det var planlagt at organisere en gruppe under direkte tilsyn af chefdesigner Yu. B. Khariton til videreudvikling af spørgsmål om oprettelse af RDS-6 i følgende sammensætning: Yu. B. Khariton (leder), 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.
Et år senere udpegede regeringen en videnskabelig vejleder og hans stedfortræder med ansvar for bestemte arbejdsområder. Status for den videnskabelige vejleder, som blev introduceret i det sovjetiske atomprojekt, var meget høj, hvilket eksempelvis fremgår af Igor Kurchatovs aktiviteter. I klausul 2 i resolutionen fra Ministerrådet for USSR nr. 827-303ss / op "Om arbejdet med oprettelsen af RDS-6" af 26. februar 1950 hedder det: Khariton, første stedfortrædende videnskabelige vejleder for oprettelse af RDS-6S og RDS-6T, doktor i fysiske og matematiske videnskaber KISchelkina, assisterende vejleder for RDS-6S-produkter, tilsvarende medlem af USSR Academy of Sciences IE Tamm, stedfortræder for teoretisk del af RDS-6T-tilsvarende medlem fra USSR Academy of Sciences Ya. B. Zel'dovich, stedfortrædende videnskabelige tilsynsførende for forskning i atomprocesser MG Meshcheryakov, kandidat i fysik og matematik og GN Flerov, kandidat i fysik og matematik.
Dekretet godkendte også regnemaskinernes personlige sammensætning, i afsnit 4, hvoraf vi læser følgende: “At organisere i KB-11 til udvikling af teorien om RDS-6S-produktet en beregning og teoretisk gruppe under ledelse af Tilsvarende medlem af USSR Academy of Sciences I. Y. det ukrainske videnskabsakademi, I. Ya. Pomeranchuk - doktor i fysiske og matematiske videnskaber, V. N. Klimov - forskningsassistent, D. V. Shirkov - forskningsassistent."
Ifølge planen 1949-1950
Ud over KB-11 deltog således førende videnskabelige specialister fra institutterne for USSR Academy of Sciences i arbejdet med RDS-6. Som følge heraf var der under den videnskabelige overvågning af KB-11 om beregnings- og eksperimentel forskning til støtte for VB RDS-6S-projektet følgende udførende 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 med Leningrad -grenen, Institute of Geophysics of the USSR Academy of Sciences. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, samt produktionsvirksomheder: Mejetærsker nr. 817, plante nr. 12, plante nr. 418, plante nr. 752, Verkhne- Salda metallurgisk anlæg, Novosibirsk kemisk koncentratanlæg.
Den administrative og videnskabelige ledelse af det sovjetiske atomprojekt gik kraftigt i gang med at organisere arbejdet med oprettelsen af den første indenlandske WB RDS-6. Det første repræsentative møde om RDS-6 fandt sted den 9. juni 1949 under ledelse af Vannikov og Kurchatov på KB-11 (Arzamas-16). Udover de førende forskere i Atomic Project blev Sakharov inviteret. Deltagerne på mødet udviklede "Plan for forskningsarbejde om RDS-6 for 1949-1950." (i håndskrevet form, udarbejdet, at dømme efter håndskriften, af Sakharov), der tilvejebringer følgende forskningsområder: nukleare reaktioner af lette kerner i RDS-6; muligheden for at starte RDS-6 ved hjælp af en atombombe og konventionelle sprængstoffer brug af eksplosionen af en atombombe til at indhente oplysninger om oprettelsen af en EO; gasdynamik i processen. Sammen med teoretisk arbejde blev kunstnerne og tidspunktet for udviklingen af industrielle teknologier til produktion af tritium, lithium-6, lithiumdeuterid, urandeuterid, nødvendige for oprettelsen af RDS-6, også bestemt.
RDS-6S-brintbombemodellen blev testet med succes på Semipalatinsk-teststedet den 12. august 1953.
Kapaciteten på det første sovjetiske AB RDS-1, som var en kopi af det amerikanske AB, var 20 tusinde tons TNT-ækvivalent. Den samlede TNT-ækvivalent til AB RDS-2 for det originale sovjetiske design var 38.300 tons. Kraften i den første WB RDS-6S oversteg TNT-ækvivalenten til AB RDS-2 med næsten 10 gange, hvilket uden tvivl var en stor bedrift for sovjetiske atomvåbenudviklere. Efterfølgende blev designprincipperne for WB RDS-6S alvorligt forbedret, dette gjorde det muligt at skabe et mere kraftfuldt våben.