Ядерное оружие

Форум о вооружении и боеприпасах (для военной технике)

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 29 дек 2014, 01:16

Интервью В.Гинзбурга А.Никонову:

"А.Никонов - А говорят, бомбу водородную Сахаров придумал!

В.Гинзбург - Нет. Ведь в чем там трудность была. Нужно, чтобы атомы дейтерия с тритием соединились, и пошла реакция. Как их сблизить? Сахаров предложил свой способ сжатия - с помощью слоев твердого вещества и дейтерия. А я предложил использовать литий-6. Дело в том, что для реакции нужен тритий - радиоактивный элемент, добывать который страшно тяжело. Вот я и предложил использовать такую реакцию, в результате которой тритий получается сам по себе - уже в бомбе. И эта идея пошла.

А.Никонов - А вот еще говорят, что Сахаров первый придумал, как сделать термоядерную станцию.

В.Гинзбург - Тоже нет! Идею использования термояда в мирных целях высказал какой-то военнослужащий по фамилии Лаврентьев, а вовсе не Сахаров. Этот Лаврентьев прислал письмо со своими предложениями в компетентные органы. Оно попало к Сахарову, он мне потом рассказал."

http://amlpageslubitel.mybb2.ru/viewtopic.php?p=3262

P.S. Гинзбург как честный человек разоблачает вороваек Тамма и Сахарова, которые присвоили себе авторство Лаврентьева в идее термоядерного реактора.
Последний раз редактировалось Andreas 29 дек 2014, 16:53, всего редактировалось 1 раз.
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 29 дек 2014, 02:25

Отец второго типа советской водородной бомбы - Клаус Фукс

"В ноябре 1955 года в СССР был испытан полномасштабный термоядерный заряд, ставший основой ядерного оружия страны.

Г А Гончаров, в статье «Необычайный по красоте физический принцип конструирования термоядерных зарядов» усомнился во вкладе А.Сахарова в создании советского аналога схемы Теллера-Улама. Конструированию этих самых зарядов Гончаров посвятил большую часть своей жизни (причем 16 лет -- в группе Сахарова), удостоившись за свои термоядерные заслуги звания Героя Социалистического труда.

Четыре узловых утверждения Гончарова, касающиеся рождения советского аналога:

1) разведдоклад Клауса Фукса, поступивший в СССР весной 1948 года, содержал идею использовать излучение от атомного взрыва для обжатия термоядерного заряда; т.н. радиационная имплозией»;

2) в рождении т.н. Третьей идеи А.Сахарова ключевую роль сыграло американское термоядерное испытание 1 марта 1954 года "Браво";

3) и Зельдович, и Сахаров были знакомы с разведдокладом Фукса.

По версии Гончарова, поворот в советском термоядерном проекте произошел под воздействием американского испытания 1 марта 1954 года, мощность которого в десятки раз превысила предел тогдашней советской конструкции. Узнав об этом, руководители советской ядерной программы, включая Сахарова, заново изучили разведдоклад Фукса 1948 года и, наконец, осознали, что он содержит новаторскую идею об использовании излучения для "атомного обжатия" термоядерного заряда. Затем коллективными усилиями эту идею воплотили в конкретную конструкцию Третьей идеи.

Это обозначено в докладной записке Зельдовича и Сахарова от 14 января 1954 года "Об использовании изделия для целей обжатия сверхизделия РДС-6с."


То, что разведдоклад Фукса 1948 года содержал ключевую идею радиационной имплозии -- Гончаров выступил еще десять лет назад. Этот важный архивно-документальный факт должен был бы стать сенсацией для истории американской водородной бомбы не меньше, чем для советской, -- но не стал. На двух американских конференциях по истории водородной бомбы (Ливермор, 1997 и Стэнфорд, 2001), это утверждение встретило сдержанно-отрицательную реакцию американских ветеранов и историков. В публикациях же до сих пор никаких американских подтверждений или опровержений так и не появилось.

Похоже, что данный исторический факт в США все еще засекречен. Имеются лишь документальные свидетельства о заявке на патент, поданной К. Фуксом и Дж. фон Нейманом 28 мая 1946 года и содержавшей идею радиационной имплозии [известная схема Теллера и Улама была разработана четыре года спустя]. В рассекреченной версии термоядерной хронологии, составленной в США в 1953 году, краткое описание патента (всего несколько строк) удалено, то есть на момент рассекречивания - 70-е годы – содержание патента считалось все еще секретным.

Между тем подробное описание попало в СССР еще весной 1948 года в разведдокладе Фукса. Изучив этот доклад полвека спустя, Гончаров раскрыл исторической факт принципиальной важности. А после того, как он в упомянутой статье 2005 года опубликовал фрагмент разведдоклада Фукса о десятикратном увеличении плотности под действием излучения, любые сомнения относительно его первого утверждения из выделенных выше, на мой взгляд, отпадают.

В результате существенно меняется расхожее представление о Клаусе Фуксе: шпион, ворующий чужие секреты, оказался выдающимся изобретателем и прародителем водородной бомбы -- можно сказать, «дедом» трех первых водородных бомб, поскольку он работал -- «по совместительству» -- для ядерных проектов Британии, США и СССР. Хотя автором секретного патента 1946 года помимо физика Фукса значится и математик фон Нейман, есть основание считать Фукса главным автором физической идеи. Когда в июне 1950 года агент ФБР в беседе с уже осужденным Фуксом упомянул предложение фон Неймана использовать имплозию для поджига термоядерного заряда, тот «со смехом заявил, что это было его – Фукса – предложение». В связи с этим становится более понятной оценка другого прародителя термоядерного оружия – Ганса Бете, назвавшего Фукса человеком “блестящего ума и одним из наиболее выдающихся специалистов в области атомной энергии”.

Итак, первое утверждение Гончарова, несмотря на отсутствие американских откликов, можно считать документально обоснованным. Еще убедительнее Гончаров обосновал важную организационную роль разведдоклада Фукса 1948 года «в целом», -- именно благодаря ему к советскому термоядерному проекту была привлечена новая -- ФИАНовская -- группа теоретиков, включавшая будущих «отцов» первой термоядерной бомбы.

По версии Гончарова, важную роль обеспечило американское термоядерное испытание 1 марта 1954 года "Браво". Сейчас хорошо известно, что мощность того испытания составила 15 мегатонн, что примерно в 40 раз больше мощности советской Слойки, испытанной в августе 1953 года. В столь внушительном разрыве Гончаров видит подсказку, побудившую советских физиков искать новую конструкцию термоядерного оружия.

Первые официальные количественные параметры испытания "Майк", опубликованные через год с лишним -- в феврале 1954 года, гласили, что в результате взрыва образовался кратер диаметром полтора километра и глубиной 50 метров. По этим данным можно было оценить мощность взрыва.

С Зельдовичем всё просто. Во-первых, его знакомство с разведматериалами подтверждено документально (и даже наглядно -- оставленным им автографом на разведдокументе от 28 января 1946). Во-вторых, он сам никогда не говорил о разведданных. Показательны воспоминания его близкого сотрудника о том, как Ландау восхищался «поразительным чутьем» Зельдовича относительно большого сечения DT-реакции. В переиздании этих воспоминаний десять лет спустя (после архивных публикаций) это свидетельство дополнено примечанием, что Зельдович знал экспериментальные разведданные об этом сечении, но не имел права говорить об этом даже Ландау. В те времена у «допущенных» в ходу было выражение «ИКСпериментальные данные».

Причины, которые не позволяли Зельдовичу обсуждать приоритетные вопросы, не сводились к этике. Действовало и обязательство не разглашать гостайны, и страх перед охранявшими их органами. (Обнаружив как-то недостаток подобного страха у своих сотрудников, Зельдович мрачно предупредил: «За подобные шутки некоторые органы отрежут вам некоторые органы, и я ничем не смогу помочь».)

По версии Гончарова, Сахаров представил свое знакомство с разведматериалами в форме догадки, чтобы сохранить секретность, а пошел на такую хитрость с высшей целью – якобы, считая «принципиально важным отметить, что, создавая термоядерное оружие, наша страна отвечала на вызов США».

«у нас возникла новая идея принципиального характера, назовем ее условно «Третья идея» <>. В некоторой форме, скорей в качестве пожелания, «Третья идея» обсуждалась и раньше…»

Прервем Сахарова, чтобы добавить ныне рассекреченные детали: впервые такое пожелание высказал он сам, в первом же отчете о Слойке в январе 1949 года упомянув "использование дополнительного заряда плутония для предварительного сжатия Слойки."[25] Затем, уже на Объекте, по свидетельству ветеранов, теоретики получали от В.А.Давиденко «подначки» на тему атомного обжатия, что зафиксировано и в докладной записке Зельдовича и Сахарова от 14 января 1954 года "Об использовании изделия для целей обжатия сверхизделия РДС-6с." Однако оставался главный вопрос, КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ. Ответом и стала Третья идея:

«…, но в 1954 году пожелания превратились в реальную возможность. По-видимому, к “Третьей идее” одновременно пришли несколько сотрудников наших теоретических отделов. Одним из них был и я. Мне кажется, что я уже на ранней стадии понимал основные физические и математические аспекты “Третьей идеи”. В силу этого, а также благодаря моему ранее приобретенному авторитету, моя роль в принятии и осуществлении “Третьей идеи”, возможно, была одной из решающих. Но также, несомненно, очень велика была роль Зельдовича, Трутнева и некоторых других, и, быть может, они понимали и предугадывали перспективы и трудности “Третьей идеи” не меньше, чем я.» [26]

Озадачивает здесь комбинация неопределенности (как это столь яркая идея могла прийти одновременно к нескольким людям?) и неясных приоритетных подробностей, включая претензию на свою решающую роль. Если исходить из версии Гончарова, то эти подробности неуместны и даже недостойны, неловко маскируя разведисточник ключевой идеи. Но если бы Сахаров хотел «замять для ясности», гораздо проще ему было выбрать что-то одно: либо полная коллективность, либо своя главная роль.

В рамках моей версии, Сахаров стремился не к читательской простоте, а к честному изложению своего представления об исторической реальности -- при невозможности говорить о каких либо технических деталях. И это его представление было по существу неясным, если он не знал о предварительной подготовленности Зельдовича, размышлявшего над разведдокладом Фукса еще в 1948 г. Сахарову не раз приходилось принимать решение в условиях существенной неопределенности -- и в научно-технической и в общественно-гуманитарной сферах. В его Воспоминаниях есть свидетельства, что он серьезно размышлял об ответственности и за действия и за бездействие в условиях неопределенности. Честная оценка характера и степени неопределенности – фундаментальная составляющая его мышления. Например, одна из его претензий к английскому переводу его Воспоминаний состояла в том, что у него в оригинале зафиксирована «бОльшая степень сомнения»[27] . А честно зафиксированные сомнения и неопределенности требуют выражений типа «по-видимому», «мне кажется», «возможно».

Я бы предложил такую реконструкцию событий весны 1954 года. В ситуации тупика, зафиксированной в записке Зельдовича и Сахарова от 14 января, новое развитие «началось с того, что А. Д. Сахаров собрал теоретиков и изложил свою идею о высоком коэффициенте отражения импульсного излучения от стенок из тяжелого материала» -- это свидетельство Ю. А. Романова, одного из ближайших сотрудников Сахарова.[28]

Наряду с этим свидетельством о рождении Третьей идеи, имеется, однако, и свидетельство сотрудника Зельдовича -- В.Б. Адамского о том, как Зельдович ворвался в его комнату и радостно воскликнул: "будем выпускать излучение!" [29]

Этим двум событиям почти наверняка предшествовало какое-то обсуждение между руководителями обоих теоротделов – Зельдовичем и Сахаровым, подобное тому, что привело к их совместной записке Харитону от 14 января 1954 г. (о которой, по свидетельству В.И.Ритуса, сотрудники отделов ничего не знали). Был ли какой-то внешний инициатор и как проходило то обсуждение, во время которого родилась Третья идея, можно лишь строить гипотезы. При этом следует иметь в виду эпизод, рассказанный Сахаровым: “Еще на раннем этапе работы мне удалось найти некоторые приближенные описания существенных процессов, специфических для «Третьей идеи» (по математической форме это были автомодельные решения уравнений в частных производных; замкнутую математическую форму им придал Коля Дмитриев; я до сих пор помню, что первоначально Зельдович не оценил моей правоты и только после работы Коли поверил; с ним такое редко случается, он очень острый человек).”

Не мудрено, что Зельдовичу нелегко было принять ключевую роль излучения, -- ведь он эту идею видел у Фукса, забраковал ее и держался своего мнения шесть лет. «Поверив» Сахарову, Зельдович включился в разработку и внес нечто существенное, включая, возможно, и данные из разведдоклада Фукса (скажем, выбор конкретного прозрачного наполнителя внутреннего пространства бомбы), что могло усилить его соавторский вклад в глазах Сахарова.


Что есть историческая истина?



Приведенные соображения не претендуют на неопровержимое доказательство честности Сахаров, но поскольку у Гончарова нет документальных свидетельств в пользу его версии, то остается взвешивать косвенные обстоятельства. На мой взгляд, этого достаточно, чтобы версию Гончарова отвергнуть, -- прежде всего из-за переоценки роли испытания Браво. Вместе с тем только тогда можно сохранить утверждение Гончарова о самостоятельности Третьей идеи.

Действительно, Гончаров усматривает параллель с американской историей, в которой от рождения идеи радиационной имплозии (у Фукса) до ее воплощения (Теллером) в конструкции водородной бомбы прошли пять лет, -- почти как и в СССР, где шесть лет отделяло разведдоклад Фукса от Третьей идеи. Однако эта параллель сильно хромает, если советские физики, согласно Гончарову, получили мощную подсказку -- узнали, что американцам удалось сделать бомбу, в десятки раз более мощную, чем Слойка. Как известно, сама осуществимость атомной бомбы была ее главным секретом, что применимо и к водородной бомбе.

Если же путь к Третьей идее открыл Сахаров, а наработки Фукса (через Зельдовича) пригодились лишь на стадии разработки, то это бы означало сходную самостоятельность Третьей идеи. Можно говорить даже о более высокой самостоятельности в советском случае, поскольку американские разработчики узнали об идее Фукса свободно на конференции в Лос Аламосе в апреле 1946 года, а в советском проекте идею Фукса могли видеть только те немногие, кто был допущен к его разведдокладу (документально подтверждено это лишь для Курчатова, Харитона и Зельдовича).


Вернемся теперь к историческому факту, раскрытому Гончаровым, -- о том, что разведдоклад Клауса Фукса 1948 года содержал идею радиационной имплозии. Хотя этот факт не нашел пока признания в стране, к которой он имеет прямое отношение – США, и хотя, на мой взгляд, идея Фукса не повлияла существенным образом на изобретение советской термоядерной бомбы, важность указанного факта несомненна.

Важным для истории может быть не только «то, что повлияло», но и «то, что могло повлиять». Как известно, Теллер предостерегал, что шпионаж Фукса мог позволить СССР опередить США в создании водородной бомбы. В господствующей сейчас в США версии истории водородной бомбы считается, что Теллер говорил это в лучшем случае из-за своего маниакального антисоветизма, а скорей всего, лишь симулируя антисоветизм, чтобы удовлетворить какие-то свои темные амбиции. Благодаря расследованию Гончарова, стало ясно, что опасение Теллера было вполне резонным. Мы никогда не узнаем, как изменилась бы истории советской водородной бомбы, если бы материал Фукса показали Сахарову уже в 1948 году. Но вполне вероятно, что опасение Теллера оправдалось бы, -- тем более, что в советском контексте схема Фукса выглядела главным направлением американских исследований, а не всего лишь одним из нескольких, как в контексте американском. Нетривиальное -- «фуксовское» -- взаимодействие американской и советской термоядерных программ проливает свет и на другие загадки американской истории водородной бомбы.[30]

Другой интересный пример «упущенной исторической возможности» относится к американскому испытанию 1 ноября 1952 г. («Майк») – первому испытанию порядка десяти мегатонн, в котором, по мнению Берии, испытывалась конструкция, подобная полумегатонной Слойке. Сахаров в своих Воспоминаниях рассказал о неудавшейся попытке собрать радиоактивные осадки от того испытания, «чтобы что-то узнать об американских термоядерных зарядах» [31], когда собранные образцы снега случайно пропали. По свидетельству В И Ритуса, он тогда же участвовал в другой подобной -- но более успешной -- попытке. Собранный снег удалось направить для анализа в несколько разных лабораторий, однако результаты получились слишком неопределенными, чтобы сделать какие либо выводы.[32]

Если же экспериментаторы оказались бы на высоте, то прежде всего выяснилось бы, что советская термоядерная взрывчатка Li6D в американском «изделии» 1952 года не применялась. Экспериментальные данные восполнили бы недостаток данных «ИКСпериментальных», и мнение о том, что же именно взорвали американцы, радикально изменилось бы, с неизбежными – и, возможно, радикальными – оргвыводами.

Но это лишь правдоподобная сослагательная история. А в реальной, хоть и неправдоподобной, истории произошли описанные выше невероятные события, которые потребовали неочевидных объяснений.

Наличие двух весьма разных объяснительных версий побуждает вспомнить знаменитый вопрос «Что есть истина?» На этот вопрос очень по разному отвечают в физике и в истории науки. В физике действует Верховный суд эксперимента, в идеале один прямой -- решающий -- эксперимент, experimentum crucis. А в истории истину определяет суд прияжных на основе косвенных данных, если они складываются в целостную картину, убедительно снимающую все разумные сомнения, по англо-юридической формуле “beyond all reasonable doubts”. Гуманитарная процедура установления исторической истины менее однозначна и более субъективна, но на ней издавна основано правосудие. И давно осознаны опасности ошибочных суждений в поиске истины.

Одна такая опасность прямо касается нашей ситуации и на языке древних гласит: «Post hoc, ergo propter hoc» -- после того, значит, вследствие того. В истории науки и техники известны случаи хронологической близости двух открытий (как открытие гелия и изобретение радио), когда имеется соблазн связать их причинно-следственно, но внимательное рассмотрение такую связь исключает.

В истории водородной бомбы секретная разделенность делает и три года небольшим интервалом. Причинно-следственная связь, предложенная Гончаровым, заслуживает, внимательного рассмотрения. Однако даже если Третья идея возникла после испытания Браво (надежной датировки нет), это еще не значит, что «вследствие того». Гончаров мог бы существенно укрепить свою версию (и пошатнуть мою), если бы нашел, например, документальные подтверждения, что весной 1954 года в руководстве советского ядерного проекта осознавали масштаб мощности американского испытания Браво, или что Сахаров когда либо знакомился с разведданными о водородной бомбе, прибывшими в СССР до 1954 года. При этом, учитывая проблемность рассекречивания, мне лично не обязательно видеть сами документы, – я бы поверил Г.А. Гончарову на слово, поскольку вполне доверяю его историко-научной честности и высоко ценю его вклад в саму возможность обсуждать историю термоядерного оружия."

http://ggorelik.narod.ru/ADS68/Gorelik_Priroda_0707.htm
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 29 дек 2014, 06:28

Текст предложения О.Лаврентьева

http://ufn.ru/ufn01/ufn01_8/Russian/r018o.pdf
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 29 дек 2014, 16:46

Приоритеты в области термоядерного оружия:

Двухстадийная реакция деления-синтеза, предложенная В.Гинзбургом n + Li6 -> Не4 + Т; T + D -> 4He + n (реализуется при уровнях температуры и давления, развиваемых во время взрывы ядерного предзаряда)

Одностадийная реакция синтеза, предложенная О.Лаврентьевым Li6 + H2 -> He2 (реализуется при более высоких уровнях температуры и давления)

Автором выбора материала термоядерного заряда необходимо признать Гинзбурга (1948 год), авторами способа его подрыва путем радиационного обжатия (1946 год) - Фукса и фон Неймана, авторами бустерной конструкции заряда (1950 год) - Теллера и Улама.

Вопрос - и где здесь авторство А.Сахарова, предложившего в 1948 году конструкцию термоядерного заряда "слойка" - копию Alarm clock Теллера (1942 год)?
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 29 дек 2014, 18:48

Физические основы российских термоядерных зарядов



Развитие термоядерных взрывных систем пошло по пути использования радиационной имплозии и созданию двойных систем. В основе его используют замечательный факт, что при обычном атомном взрыве 80% энергии, в начале его развития, выделяется в виде мягких рентгеновских лучей, а не в виде осколков деления. Происходит это по причине весьма высокой плотности выделения энергии в зоне взрыва и, соответственно, полной ионизации вещества в зоне взрыва.
Естественно, рентгеновские лучи намного опережают расширяющиеся (со скоростью около 1000 км/с) продукты деления и остатки плутония. Это позволяет использовать рентгеновское излучение ядерной бомбы для сжатия и поджога конструктивно расположенной отдельно от неё емкости с термоядерным горючим (LiD), путем обжатия излучением, до того, как расширяющийся первичный ядерный взрыв разрушит эту ёмкость.
Ёмкость с термоядерным горючим называется второй ступенью и содержит в себе ядерный заряд, инициируемый радиационной имплозией рентгеновского излучения. Этот заряд служит для разогрева и дополнительного сжатия термоядерного горючего и инициации в нем термоядерных реакций.
Сжатие узла с LiD излучением (рентгеновским). Впервые оно было применено в заряде РДС-37. При высокой температуре основная энергия единицы объема содержится в рентгеновском излучении, имеющем планковский спектр. Это спектр абсолютно-черного тела аналогичный спектру электрической лампочки, только от высокой температуры частота квантов соответствует рентгеновским длинам волн. Электромагнитное излучение только в непрозрачной среде диффундирует медленно: поглощается, нагревает среду, излучается опять, и так далее. В вакууме или просто в прозрачной среде излучение движется со скоростью света и легко обгоняет как ударную волну от ядерного заряда, так и волну переноса нейтронов.
Lавление вещества равно - и по размерности, и численно - равно (2\3) от количества энергии в единице объема. Из уравнений E=3/2*k*T и P*V=R*T. Ведь давление измеряется в паскалях который есть ньютон на квадратный метр, то есть давление P=F/S. Теперь умножаем числитель и знаменатель на метры. Давление P=F*x/S*x и получается в числителе по определению джоули, в знаменателе - кубометры. Поэтому размерность давления (паскаль) и количества энергии в единице объема (джоуль/кубометр) одинаковы. Далее, в теоретической физике доказывается, что давление излучения равно (1/3) от его объемной плотности энергии, независимо от длины волны квантов. Поэтому когда основная энергия в объеме содержится в излучении, оно оказывает огромное давление на стенку из непрозрачного вещества. Давление распределяется на глубине одного свободного пробега излучения в веществе, L=1/(s*C), поэтому рентгеновский квант излучения, выпущенный из ядерного заряда - триггера, свободно без нагрева проскакивает LiD, пластмассу, обычную взрывчатку и давит на вторую ступень имеющую толстую (3 см) оболочку из тяжелых атомов урана.

Первично эта идея воплотилась в широко известной двухступенчатой схеме Улама - Теллера, которая позволяет создавать столь мощные заряды, на сколько хватит мощности триггера для сверхбыстрого обжатия большого количества горючего. Для дальнейшего увеличения величины заряда можно использовать энергию второй ступени для сжатия третьей. Вообще, на каждой стадии в таких устройствах возможно усиление мощности в 10 - 100 раз. Эта схема использовалась, например, в боеголовках ракеты МХ энергией 450 килотонн ТЭ и усилением из прокладок урана - 238.

Рассмотрим более прогрессивную последнюю российскую двухступенчатую схему.

За основу взят контейнер - эллипсоид вращения из природного урана или урана 238. В одном его фокусе расположена плутониевая зажигалка для создания рентгеновского излучения. Зажигалка оригинальной конструкции на реакторном плутонии цилиндрической, полой внутри, формы с цилиндрической имплозией, с толстым бериллиевым отражателем с цилиндрической поверхности и заднего торца. В этом случае под толстым понимается размер порядка двойной длины свободного пробега нейтрона. Примем за критерий то, что если в начальный момент времени имеется один нейтрон, с которого начинается цепная реакция, для выделения 20 килотонн ТЭ должно прореагировать 2,8*10^24 ядер, примерно 2 в степени 80. Значит, реакция при отношении числа нейтронов в соседних поколениях "2", требует на развитие время 79*(время удвоения мощности примерно равное 6,33 *10^(-9)) , примерно половину микросекунды. При этом, если в цилиндрической имплозии ударная волна проходит по радиусу 2 сантиметра при скорости 10 километров в секунду, время схлопывания всего 2 микросекунды. Величины близкие, приводящие к следующему качественному выводу: если взять массивный бериллиевый отражатель и минимум делящегося материала, то в схеме цилиндрической имплозии полого внутри цилиндра никакой преждевременной детонации нет даже при условии, что дополнительный источник нейтронов включен всегда, без синхронизации с моментом подрыва. Этот дополнительный источник может быть просто примесью плутония-240, от самопроизвольного деления ядер которого возникает значительный нейтронный фон, в плутонии из энергетических реакторов на лёгкой воде. Далее, при цилиндрической имплозии с минимальным зарядом обычного взрывчатого вещества плутониевый цилиндр схлопывается, и получается выход энергии в несколько килотонн.

Физический смысл явления в следующем:
конструктивно снижаем коэффициент размножения нейтронов, их скорость и энергию. Действительно, если средний "к"=1,45 (это достигается отсутствием торцевого отражателя в направлении второго фокуса эллипсоида вращения), то для умножения потока нейтронов в 10^24 раз требуется 150 поколений нейтронов. Если плутония порядка 8 кг, цилиндрическая ударная волна должна пройти 4 см, на что при скорости ее даже всего 2 км/сек (т.е. небольшой массе обычной взрывчатки) требуется 20 микросекунд времени. Делим 20 микросекунд на 150 поколений, получаем требуемое время жизни поколения нейтронов 130 наносекунд. Это всего в 10 раз выше минимального времени в чистом бесконечном плутонии. А увеличивается оно (время) в бериллиевом отражателе, как снижением энергии нейтронов (и скорости), так и тем, что среднестатистический нейтрон с энергией 2 МэВ быстро летит из плутония до половины толщины бериллиевого отражателя и по кривому пути с уменьшенной скоростью обратно. Оценочно, средняя энергия смягченного бериллием спектра нейтронов в диапазоне 30-50 кэВ, что выше энергии резонансов сечения плутония, которое при этих энергиях 2,5 барн вместо 1,8 на быстрых нейтронах. Получается развивающаяся цепная реакция на промежуточных нейтронах.
Во втором фокусе находится основной заряд - шар из Li6D в достаточно толстой, равной тройному Росселандово среднему, оболочке из природного урана, чтобы по возможности более полно утилизировать энергию рентгеновского излучения в сжатие. В центре шара установлена сферическая греющая зажигалка из урана 235 - полая сфера из U235 с облицовкой изнутри в 100 грамм дейтерированного полиэтилена (CD2)^n, как синхронного с максимальным сжатием, дополнительного источника нейтронов по реакции
D + D = n + He3,
и пустой полостью, частично компенсирующей сжатие. Радиационная рентгеновская имплозия превосходит имплозию с помощью взрывчатых веществ по развиваемой мощности и энергии на три с лишним порядка. Поэтому от второй - греющей зажигалки на уране 235 вполне можно ожидать высокого КПД - высокого выгорания делящегося вещества и выделения энергии в сотни килотонн ТЭ. Остальное пространство внутри эллипсоида заполнено пенопластом, прозрачным для рентгеновского излучения. Между фокусами на оси вращения расположен ряд линз из полиэтилена с добавкой бора 10. Это диффузор для рентгеновских лучей и модератор для нейтронов плутониевой зажигалки, чтобы не было преждевременной детонации греющей зажигалки.

Принцип действия:
первая (плутониевая с цилиндрической имплозией и мягким бериллиевым спектром нейтронов) зажигалка сжимает рентгеновским излучением холодный Li6D и запускает вторую зажигалку, а вторая, урановая, большой энергии, на жестком спектре нейтронов - нагревает. Потому что для сжатия ферми - электронного газа в Li6D от 880 кг/кубометр в 10000 раз требуется порядка 1% энергии, необходимой для нагрева той же массы Li6D дo температуры эффективного выделения энергии в реакции термоядерного синтеза. В этой схеме вторая зажигалка (мощная) включается и прогревает дейтерид лития тогда, когда тот уже сжат порядка 10000 раз по объему первой зажигалкой до энергии Ферми порядка кило электрон - вольта. В изделии из-за неустойчивости Релея - Тейлора и других неустойчивостей, не должно быть изначальных перепадов плотности, и только ради этого может понадобиться отражатель из тяжелых атомов, например из вольфрама или даже UO2 обогащенного, ради уменьшения скачков плотности между ураном (18,9) и дейтеридом лития (0,88). Так логически обосновывается применение двух зажигалок в изделии много мегатонного класса: первая - малой энергии (порядка 20 килотонн ТЭ), цилиндрической симметрии, запускающаяся от одного обычного детонатора и выполняющая сжатие холодной термоядерной ступени. Вторая зажигалка - урановая, сферической симметрии и имплозии, высокой энергии (килотонн 300 - 400) для нагрева сжатого LiD и зажигания реакций DD и DT. Высокий КПД этой зажигалки, равный порядка 50% для 50 кг урана 235 обеспечивают высокая скорость и давление рентгеновской имплозии. Кроме использования этого факта, для показанной на рисунке конструкции можно считать, что при 400 килотоннах мгновенного выделения энергии урановая зажигалка выдает порядка 100 грамм нейтронов прямо в LiD, в котором нарабатывается 300 грамм 'горячего' трития уже в начальный момент взрыва. Реакция:
n + Li6 => He4 + T + 4,8 МэВ,
где энергия ядра трития 3 МэВ, сразу вызывает реакцию:
T + D => He4 + n + 17.6 МэВ,
где энергия нейтрона 14,1 МэВ. Этот нейтрон либо уйдёт в толстую оболочку из природного урана, и вызовет там реакции, описанные ранее, либо вступит в реакцию с литием-6, либо вернётся в зону деления урана-235. Слой дейтерида лития получит дополнительный подогрев. Возможны два варианта предлагаемого изделия:
- малобюджетный, много мегатонного класса с оболочкой из дейтерида природного лития LiD, массивный.
- более дорогой, с оболочкой из дейтерида лития - 6 Li6D, оптимизированный по габаритам, массе, энергии.

Как показывают расчеты, греющая зажигалка при энергии 300 кт ТЭ способна нагреть дейтерид лития при 10000 сжатии до 1,2*10^8 К, при энергии 400 кт ТЭ , соответственно, до 1,4*10^8 К, При таких температурах и давлениях интенсивно пойдут реакции:
D+D=> He3 + n + 3,26 МэВ,
с сечением 0,16 барна при Е столкновения = 2 МэВ, а также
D+D=> T + p + 4,03 МэВ,
с сечением 0,09 барна. Нейтроны первой реакции с энергией 2 МэВ активно вступят в реакцию с литием-6, а 'горячие' ядра трития второй реакции (1 МэВ) - в реакцию с дейтерием. Происходит само нагрев зоны сжатого дейтерида лития. По мере развития СЦР в греющей зажигалке, деления урана-238 и урана-235 в оболочке сферы дейтерида лития вступает в действие эффект 'сахаризации' - ионизационный нагрев сферы дейтерида лития. Происходит также ускорение реакции от нагрева вещества ею же выделенной энергией. При достаточной наработке компонентов в пике развития процессов нагрева перед разлётом возможны реакции:
D + He3 => He4 + p + 18,3 МэВ,
с сечением 0,8 барна;
T + T => He4 + 2n + 11,3 МэВ,
с сечением 0,1 барна.
Но вклад этих реакций в общий выход энергии пока не значителен. Требуется температура 5*10^8 K и выше. Всё это - реальные пути повышения выхода энергии, применяемые опционально. Реальные изделия с такой схемой дают выход энергии от 150 килотонн до многих мегатонн ТЭ.

Дейтерий при полном выгорании, если сгорает образовавшийся тритий, но не сгорает гелий - 3, выделяет энергию 50 килотонн ТЭ на килограмм, при малом выгорании (до 10%) - 21 кт/кг. Зная массу LiD в заряде (из которой масса дейтерия 2/9), легко оценить границу допустимости не учета выгорания дейтерия:
(21 кт/кг)*(10%)*(2/9)=0,5 килотонны на килограмм LiD.

Масса LiD, килограмм Выделение энергии первичными реакциями Д+Д при полном выгорании, Мт
10 0,05
40 0,2
160 0,8
640 3
2500 12
10000 50

В таблице приводятся результаты расчета для оптимальной энергии греющей зажигалки.
Для учета только первичных реакций D + D полное сгорание дает обозначенные в таблице выходы энергии, для учета же идущей на наработанном тритии реакции D(T,n)He4+17,6 Mev надо умножить все цифры на 2,5. Причина такой высокой добавки выделяемой энергии состоит в "тритиевой добавке", получаемой от Li7, составляющего большую часть природного лития. Ожидалось, что данный изотоп будет достаточно инертным, но в действительности сечение реакции с ним для быстрых нейтронов, производимых тритиево-дейтериевым синтезом, значительно. При поглощении такого нейтрона ядро Li7 разделяется на тритий и гелий по реакции:
Li7 + n -> T + He4 + n - 2.47 МэВ.
Надо отметить, что полное выгорание в бомбах - состояние не достижимое, но приблизиться к нему стремятся все разработчики изделий высоких энергий.

Цифры сечений реакции D + D и характерные величины располагаемых зажигалок
( десятки - ближние сотни килотонн) приводят к тому, что в модели предварительного равномерного нагрева всего LiD энергией зажигалки, начиная с единиц тонн LiD - выход энергии уменьшается. Однако очевидна и мысль: имея в изделии 10 тонн LiD, можно энергией делящейся зажигалки греть только тонну, т.е. получать максимум выхода энергии и остальные 9 тонн греть уже энергией которую выделит тонна LiD.

Если термоядерный заряд назвать двухступенчатой схемой, то возникает мысль о трехступенчатой. Первый вариант - рисунок двухступенчатой схемы вложен в один из фокусов внешнего, большего по размерам, эллипсоида вращения, и использован там, как зажигалка. Другой вариант - используя мегатонны энергии второй ступени, добиться сверхвысокого сжатия в третьей ступени, попытавшись достичь появления цепных реакций синтеза благодаря высокой энергией Ферми. Этот вопрос требует отдельного рассмотрения. Что может происходить с увеличением плотностей или температур в изделиях будущего? Один из возможных процессов - это цепные реакции синтеза на ядрах отдачи. Легче всего продемонстрировать эту идею на примере реакции DT, в которой образуется быстрый (14Мэв) нейтрон. Когда такой нейтрон сталкивается с ядрами D или T, то возникают ядра отдачи. Если энергия нейтрона уменьшается от 14 до 0,2 Мэв, то возникают ядра отдачи с энергией порядка 7 - 0,2 Мэв в количестве порядка
n = 1 / e * ln (14/0,2),
где e - средняя логарифмическая потеря энергии при столкновении нейтрона с ядром; e = 0,63 для 50% смеси DT и n = 6,7. Ядра отдачи, обладая энергией превышающей порог реакций, вступят в реакции с другими ядрами D и T, появятся новые нейтроны с энергией 14,1 МэВ и так далее.

Цепной процесс будет иметь место, если есть достаточно времени для развития длинной цепи событий, если плотность достаточна для того, чтобы нейтрон совершил в среде LiD несколько (порядка n) соударений, а электроны были подогреты до энергий порядка 20кэв. Таким образом, вредный для сжатия LiD процесс образования 'хвостов' быстрых электронов является полезным эффектом в 'холодном' синтезе с учетом цепных реакций, которые идут при больших плотностях или при 'горячих' электронах. Температуры порядка 20кэв характерны для стадии термоядерного горения. Даже малая доля трития в DD - плазме приводит к значительному усилению горения DD - компоненты за счет ядер отдачи от DT - нейтронов. При концентрации трития около 3-4%, постоянно присутствующего в результате наработки в DD - реакции, скорость DD - реакции в бесконечной среде в 2 - 3 раза превышает максвелловскую, а для 50% трития усиление DD - реакции достигает 20 раз.

http://samlib.ru/b/bocmanok_w_a/vbvab.shtml
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение EvMitkov » 30 дек 2014, 03:57

Южанин писал(а): В таком случае уже не помню, кто из писателей фантастов может притендовать на роль отца атомной бомбы, поскольку на начале 40-х написал роман, где описал действие атомной бомбы.

Не в сороковых, Володь, раньше.
Много раньше. Порядково.

Еще до Первой Мировой великий Джон Герберт Уэллс написал несколько не особо популярных в русскоязычном мире вещей: Это прежде всего "Война в воздухе" и "Освобожденный мир".
Неопулярность объясняется просто - не особо приличный и вкусный перевод и сами персонажи, выведенные в этих книгах. В отличие от той же "Войны Миров" или "Машины времени" персонажи выписаны плоско, картонно. Я мальцом прошел мимо них и заставил себя начать их читать только от "литературного голода" на одном из длинных переходов, когда в корабельной библиотеке больше нечего было кинуть на зуб.
Прочитал - и офигел.

В "Войне в воздухе" описывается бомбардировка с летательного аппарата дамб Старой Европы именно атомной бомбой. В 1907 году. На форуме в одной из тем я разбирал эту книгу, хотя и по иному поводу.

Но в "Освобожденном мире", написанном в 1912-м году Уэллс пошел еще далее.
Вообще говоря, идеи Уэллса настолько опередили время, что о них в свое время можно было говорить лишь так: "чистая фантастика".
Но предсказания осуществлялись с неизменным успехом, большинство через полстолетия, и касались они не только частных технических изобретений, но и глобальных вопросов цивилизации. Создавалось впечатление, что он не выдумывал, а видел сегодняшнюю реальность.

Громкоговорители на проспектах улиц, тротуары, которые сами движутся, стекло с упругими свойствами, летательные аппараты вертикального взлёта, тяжелые межконтинентальные пассажирские самолёты, межпланетная видеосвязь, синтез химических элементов - даже Жюль Верн отдыхает и нервно курит в сторонке.
Создание обучающих аппаратов и усиление интеллектуальных возможностей человека - всё это есть в мирах Уэллса. Он, например, предсказал создание боевого танка и массированное применение БТТ незадолго до первой мировой войны в "Освобождённом мире"

Но главное сейчас в этой теме - это предсказанное им в начале века овладение атомной энергией, а также прогноз последствий применения атомной бомбы.

"Атомная Бомба", кстати, также термин Уэллса. Более того, он предрёк, что бомба атомная - "предтеча ещё более страшных бомб" аналогичного класса. Эйнштейн, Бор и Рэзерфорд категорически отвергали этот прогноз-предупреждение, но с 1939-го ядерную угрозу стали осознавать даже политики.

"...И по сей день поля сражений той сумасшедшей эпохи содержат радиоактивные вещества и являются центрами вреднейших излучений...

В розовеющем небе кружили стреловидные ласточкоподобные монопланы. Эти аэропланы были снабжены атомными двигателями... пять аэропланов с атомными бомбами...

После атомных взрывов международные споры словно утратили всякое значение"
"Войне должен быть положен конец раз и навсегда. Следует взять под контроль все запасы ядерной взрывчатки и все аппараты для её изготовления".


С точностью до года он предсказал открытие искусственной радиоактивности (1933), а Нобелевская премия за это открытие была присуждена супругам Жолио-Кюри в 1934 году. С той же ошибкой в один год он предрёк пуск первой в мире атомной электростанции (1954). Уэллс предвидел в атомной энергетике качество сказочной выгоды: его АЭС в качестве золы производят золото...
…обеими руками он вынул большую атомную бомбу из ее гнезда и поставил на край ящика. Это был черный шар в два фута в диаметре. Между двух ручек находилась небольшая целлулоидная втулка, и, склонившись к ней, он, словно примеряясь, коснулся ее губами. Когда он прокусит ее, воздух проникнет в индуктор. Удостоверившись, что все в порядке, он высунул голову за борт аэроплана, рассчитывая скорость и расстояние от земли. Затем быстро нагнулся, прокусил втулку и бросил бомбу за борт…. Полыхнуло ослепительное алое пламя, и бомба пошла вниз – крутящийся спиралью огненный столб в центре воздушного смерча.


В одном из интервью середины двадцатых годов Уэллс признался, что, когда он писал эти строки, перед ним лежала книга Фредерика Содди «Разгадка радия», изданная в 1908 году. Это была одна из первых в мире научно-популярных книг по атомной физике, где автор решился обсудить перспективы использования атомной энергии. Содди размышлял о том, что человеческая раса, научившись превращать энергию, скрытую в глубинах атома, достигла бы невиданного изобилия, «…мало нуждаясь бы в том, чтобы зарабатывать хлеб свой в поте лица своего». Далее автор рассуждал об успехах современной ему инженерной науки, которая с помощью атомной энергии «могла бы освоить пустыни, растопить полюса и превратить всю землю в эдемский сад, озаренный улыбкой».

Однако, кроме очень смутных намеков, Содди нигде прямо не говорит о возможности военного применения атомной энергии и тем более не обсуждает возможность создании атомной бомбы.

В дальнейшем нас будет интересовать единственное произведение Уэллса — «Освобожденный мир», состоящее из «Прелюдия» и пяти глав.

Когда он снова поглядел вниз, его взору предстало нечто подобное кратеру небольшого вулкана. В саду перед императорским дворцом бил великолепный и зловещий огненный фонтан, выбрасывая из своих недр дым и пламя прямо вверх, туда, где в воздухе реял аэроплан; казалось, он бросал им обвинение. Они находились слишком высоко, чтобы различать фигуры людей или заметить действие взрыва на здание, пока фасад дворца не покачнулся и не начал оседать и рассыпаться, словно кусок сахара в кипятке.


Впервые за всю историю войн появился непрерывный продолжительный тип взрыва; в сущности, до середины двадцатого века все известные в то время взрывчатые вещества представляли собой легко горящие субстанции; их взрывные свойства определялись быстротой горения; действие же атомных бомб, которые наука послала на землю в описанную нами ночь, оставалось загадкой даже для тех, кто ими воспользовался. Атомные бомбы, находившиеся в распоряжении союзных держав, представляли собой куски чистого каролиния, покрытые снаружи слоем неокисляющегося вещества, с индуктором, заключенным в герметическую оболочку.


Сегодня трудно утверждать, что воззрения великого изобретателя Н.Теслы в определяющей степени повлияли на творческие замыслы Уэллса. Ведь обширная переписка Теслы практически не сохранилась, а возможно, что письма изобретателя вместе с его бумагами попали в какой-нибудь секретный архив ФБР. Кстати, об этом упоминали многие его биографы. Так или иначе, можно сослаться на дошедшие до нас дневники Теслы, в которых есть идеи об использовании чрезвычайно высоких напряжений для «расщепления атома». Даже сегодня не открыты все тайны воздействия миллионовольтных разрядов на различные вещества, а Тесла в то далекое время легко оперировал напряжениями в сотни миллионов вольт.

При этом изобретатель имел свои собственные взгляды на строение атомов. В начале девяностых годов XIX века он считал атомы своеобразными биллиардными шарами, закутанными в кокон силового поля. Затем Тесла пришел к сложной модели, включающей ядро и последовательные слои силовых оболочек. Эта схема, которую он сам называл «Атомной луковицей», была во многом удачнее последующей (через пятнадцать лет!) картины атома Резерфорда-Бора, состоящего из небольшого сложного ядра, окруженного вращающимися вокруг него электронами. Вообще говоря, изобретатель полагал, что считать электроны шарами, вращающимися вокруг ядерной сферы, так же глупо, как и представлять атом неделимым бильярдным шаром, что было популярным в восьмидесятые годы девятнадцатого столетия.

Между тем, расщепленный атом Уэллса больше всего и напоминает подобный расколотый шар-атом.

Герой Уэллса Холстен в 1933 году, то есть через 20 лет после выхода в свет романа, открывает явление, подобное тому, которое было названо супругами Жолио-Кюри искусственной радиоактивностью.
Любопытно, что предсказание Уэллса совпало с датой действительного открытия искусственной радиоактивности. Холстен произвел «атомную дезинтеграцию» мельчайшей частицы висмута (термин «дезинтеграция» заимствован у Содди). При этом частица висмута взорвалась, превратившись в газ с исключительно «сильной радиоактивностью», который распался в течение семи дней.
В противоположность Жолио-Кюри Уэллс не выразил никаких предположений о возможностях мирного применения «атомной дезинтеграции» и весь роман построил на военном применении открытого Холстеном процесса. Уже тогда писатель высказал мысль о том, что среди искусственно созданных человеком радиоактивных изотопов некоторые будут обладать огромной взрывной силой. Когда Уэллс поделился этой идеей с Теслой, тот счел ее довольно оригинальной и даже интересной в плане развития творческого воображения, позволив себе в ответном письме немного пофантазировать на тему «перманентного атомного заряда».

Изобретатель даже направил писателю вымышленное патентное описание этого ужасного оружия, правда, с категорическим условием полной анонимности. Именно так в романе появились необычные для произведений Уэллса технические подробности атомного оружия:

Целлулоидная втулка, помещавшаяся между ручками, за которые поднималась бомба, была устроена так, чтобы ее легко можно было прорвать и впустить воздух в индуктор, после чего он мгновенно становился активным и начинал возбуждать радиоактивность во внешнем слое каролиния. Это, в свою очередь, вызывало новую индукцию, и таким образом за несколько минут вся бомба превращалась в беспрерывный, непрекращающийся огненный взрыв…


В совершенно несвойственной ему литературной манере писатель рассказывал, как именно разрывалась целлулоидная втулка атомной бомбы, как активизировался, окисляясь, индуктор, и в верхнем слое фантастического каролиния начинался распад.
В атомной бомбе Уэллса распад не сразу, а постепенно проникал во внутренние слои боезапаса и в первые секунды после начала взрыва бомба в основном еще продолжала оставаться инертным веществом, на поверхности которого происходил взрыв, – большим пассивным ядром в центре реакции.
Атомные бомбы, сброшенные с аэропланов, падали на землю именно в этом состоянии; они достигали поверхности земли, все еще находясь в основном в твердом состоянии, и, плавя землю и камни, уходили в глубину. Затем, по мере того, как все большее количество каролиния приобретало активность, бомба взрывалась, превращаясь в котел огненной энергии, на дне которого быстро образовывалось нечто вроде небольшого беспрерывно действующего вулкана. Часть каролиния, не имевшая возможности рассеяться в воздухе, легко проникала в кипящий водоворот расплавленной почвы и перегретого пара, смешиваясь с ними и продолжая вызывать извержения, которые могли длиться годами, месяцами или неделями – в зависимости от размеров бомбы и условий, способствующих или препятствующих ее рассеиванию.

Тут надо вспомнить, что еще в самом начале «атомного» ХХ века Тесла выдвинул философскую доктрину создания «Мировой системы» в виде глобальной сети передачи энергии и информации в любую точку планеты. Была у этого проекта и миротворческая составляющая в духе «принуждения к миру». Согласно идеям изобретателя, любая страна могла бы направить потоки энергии на враждебные армии, что создавало своеобразный «баланс мирных намерений». У Уэллса подобные мысли звучат очень похоже и также намного – чуть ли не на полстолетия – опережают свое время:
«перманентный атомный заряд должен быть ключевым элементом в тактике перманентного сдерживания мировых войн в границах паритета атомных бомб».

Я прошу пардон за "литературно-лирическое отступление" - но в подобных случаях ведь не возникает проблемы, кого считать "отцом атомной бомы"...
Не пытайтесь загнать меня в угол - тогда я добрый
Аватара пользователя
EvMitkov
 
Сообщения: 17607
Зарегистрирован: 02 окт 2010, 02:53
Откуда: Россия, заМКАДье; Ростовская область.

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 30 дек 2014, 18:42

Термоядерные заряды второго поколения

После создания РДС-37 начались интенсивные работы по развитию нового принципа и созданию новых термоядерных зарядов. Работы были связаны в основном со следующими направлениями:

• улучшением габаритных параметров зарядов и их адаптации к конкретным носителям;
• усилением имплозии как за счет оптимизации структуры вторичного модуля, так и за счет изменения способов влияния энергии излучения на режим имплозии;
• исследованием способов симметризации имплозии вторичного модуля;
• повышением энерговыделения термоядерного оружия;
• созданием новых первичных источников энергии.

Возник мощный интеллектуальный импульс, который временами приобретал характер лихорадочной деятельности. Произошло дробление коллектива интеллектуальных лидеров, которое усугублялось выделением из КБ-11 (Саров) второго ядерного института – НИИ-1011 (Снежинск) и необходимостью самоутверждения нового ядерного центра. В период «термоядерной лихорадки» 1956–1958 годов (3 ноября 1958 года 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 годов. Общий мегатоннаж ядерных испытаний к концу 1958 года составил 27 Мт, причем 90% его приходится на 1956–1958 годы. 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. Приведем некоторые интегральные характеристики ядерных испытаний 1956–1958 годов, которые характеризуют общие особенности работ этого периода:

• 29 ядерных испытаний было направлено непосредственно на создание и отработку двухстадийных термоядерных зарядов, причем 12 испытаний оказались неудачными;
• 16 ядерных испытаний использовали заряды, разработанные в КБ-11, а 13 ядерных испытаний – заряды, разработанные в НИИ-1011.

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 году). Идеологами этого проекта и разработчиками физической схемы заряда были Ю.А. Трутнев и Ю.Н. Бабаев. 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.

Для «изделия 49» первичный атомный заряд был испытан автономно еще в 1957 году. В ходе этой разработки удалось существенно (в 1,5 раза) уменьшить размер первичного атомного заряда, обеспечив при этом его достаточно высокое энерговыделение.

В 1958 году было проведено 18 испытаний двухстадийных термоядерных зарядов (10 испытаний семи новых систем, разработанных в КБ-11, и 8 испытаний систем, разработанных в НИИ-1011). Из этих испытаний термоядерных устройств 12 испытаний были успешными. Среди 10 испытаний термоядерных зарядов КБ-11 8 испытаний относились к устройствам, созданным на основе «изделия 49». Их энерговыделение находилось в пределах от 0,2 до 2,8 Мт.

В конце 1958 года КБ-11 был успешно испытан новый термоядерный заряд по схеме изделия 49 для оснащения стратегической МБР Р-7А. По сравнению с зарядом, разработанным для оснащения первого варианта этой МБР Р-7, при сохранении энерговыделения были радикально уменьшены массогабаритные параметры заряда (диаметр заряда был уменьшен в 1,75 раза). В качестве первичного атомного заряда использовался заряд с газовым Т-Д бустингом. В этой же серии испытаний термоядерных зарядов на бустированный атомный заряд было переведено и само «изделие 49».
Отметим, что в 1958 году под руководством Ю.А. Трутнева был 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. Ю.А. Трутнев являлся инициатором этого направления деятельности, которую считал исключительно перспективной и энергично отстаивал. Эта позиция была понята и оценена И.В. Курчатовым, который его поддержал, что решило вопрос об отработке этого нового термоядерного заряда в 1958 году.

Успешная разработка «минимального» термоядерного заряда в 1958 году также была связана с использованием бустированного атомного заряда, в котором удалось еще существенно уменьшить массогабаритные параметры.
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 7500 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 18 600, 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 40000 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.

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. В этот период было проведено 138 ядерных испытаний, в том числе 55 испытаний, непосредственно относившихся к отработке термоядерных зарядов с общим мегатоннажем около 220 Мт. Работа временами приобретала острый конкурентный характер, и два ядерных института выходили на испытания с близкими проектами. Из рассматриваемого общего числа испытаний собственно термоядерных зарядов 35 ядерных испытаний были связаны с разработками КБ-11, а 20 ядерных испытаний – с разработками НИИ-1011. Не все эти испытания были удачными: на долю КБ-11 приходится 7 неудачных испытаний и на долю НИИ-1011 – 7 неудачных испытаний.

Все разработки термоядерных зарядов в КБ-11 в 1961 и 1962 году 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. Ю.А. Трутнев являлся при этом также активным разработчиком конкретных образцов термоядерных зарядов.

В ходе ядерных испытаний, проводившихся с системами, разработанными в КБ-11, были созданы новые термоядерные заряды с энерговыделением от 100 кт до 100 Мт.

В 1955 году была начата разработка первой стратегической ракеты средней дальности Р-12, которая являлась первой ракетой, использовавшей хранение компонент топлива. Ракета Р-12 представляла собой одноступенчатую ракету с отделявшейся головной частью. Масса ракеты составляла 47,1 тонн. Масса головной части составляла 1,6 тонны, дальность ракеты – 2080 км. Ракета была принята на вооружение 4 марта 1959 года. В 1961 году состоялись уникальные испытания этих ракет совместно с испытанием термоядерного боеприпаса на основе «изделия 49». 12 и 16 сентября со стартовых позиций, расположенных на континентальной части СССР, были осуществлены пуски ракет Р-12 на территорию испытательной площадки Новоземельского полигона. Ракеты достигли цели и над территорией площадки на высоте более 1 км были успешно осуществлены термоядерные взрывы их боеприпасов. Это были первые комплексные испытания баллистических ракет совместно с термоядерным боевым оснащением.

8 сентября 1962 года в ходе комплексных испытаний был осуществлен пуск следующей стратегической ракеты средней дальности Р-14, также оснащенной термоядерным зарядом разработки Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева. Ракета достигла территории испытательной площадки, и над ней был произведен воздушный взрыв со значительно большим энерговыделением, чем в 1961 году. Разработка ракеты Р-14 была начата в 1958 году, а 24 апреля 1961 года она была принята на вооружение. Так же как и ракета Р-12, эта была одноступенчатая баллистическая ракета, которая имела большие размеры и обладала вдвое большей дальностью, что позволяло ей осуществлять контроль над европейским пространством.

Разработчиком ракет Р-12 и Р-14 являлось КБ «Южное». Ракеты Р-12 (и их модернизация Р-12У) были развернуты в максимальном количестве до 608 пусковых установок, а ракеты Р-14 (и их модернизация Р-14У) были развернуты в максимальном количестве 97 пусковых установок. Эти ракеты до середины 60-х годов вместе с МБР Р-16 являлись основой стратегических ядерных сил СССР, и они находились на вооружении до начала 80-х годов ХХ века.
Следует остановиться подробнее на разработке самого мощного термоядерного заряда с энерговыделением в 100 Мт. Вопросы возможности создания сверхбомбы рассматривались уже в самом начале 1956 года (А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович, В.А. Давиденко).

Следует отметить, что идея сверхбомбы неоднократно рассматривалась в США. В 1954 году Эдвард Теллер высказал идею о возможности разработки термоядерного заряда с энерговыделением в 10000 Мт. В 1956 году Пентагон вырабатывал требования к боеголовкам мощностью в 100 Мт, а Лос-Аламосская лаборатория обосновала возможность создания термоядерного заряда с энерговыделением в 1000 Мт.

Первоначально разработка заряда сверхбольшой мощности была начата в 1956 году в НИИ-1011 и получила название «проект 202». Этот проект представлял собой развитие принципов РДС-37 и был ориентирован на достижение энерговыделения в 30 Мт. В качестве боеприпаса, использующего такой термоядерный заряд, предполагалась авиабомба, для которой был разработан необходимый корпус и парашютная система. Следует отметить, что по своим габаритным характеристикам эта авиабомба не помещалась внутри бомбового отсека тяжелого бомбардировщика ТУ-95, который поступил на вооружение в 1957 году. «Проект 202» не был реализован.

После окончания моратория в 1961 году к задаче создания сверхбомбы вернулись, но теперь речь уже шла о термоядерном заряде с энерговыделением 100 Мт, который должен был размещаться в авиабомбе, разработанной по «проекту 202». На этом этапе разработка нового сверхмощного заряда проводилась в КБ-11 по инициативе Ю.А. Трутнева и А.Д. Сахарова, в состав авторского коллектива входили также Ю.Н. Бабаев, 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 ранее разработан Ю.А. Трутневым и Ю.Н. Бабаевым.

Другая особенность сверхмощного заряда была связана с обеспечением его натурных испытаний. Полномасштабное испытание заряда с энерговыделением в 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 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. Доля энерговыделения, определяемого реакциями деления, составила при этом 3%.

Термоядерный заряд сработал в расчетном режиме, энерговыделение взрыва составило 50 Мт, и, тем самым, сверхбомба с полномасштабным энерговыделением в 100 Мт была создана. Хотя этот заряд не был поставлен на вооружение (баллистические ракеты, которые стали рассматриваться в качестве основного средства доставки ядерного оружия, не обладали достаточной грузоподъемностью), тем не менее, 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.

В 1962 году Ю.А. Трутневым и В.С. Лебедевым был разработан уменьшенный вариант сверхбомбы с энерговыделением в 2,5 раза меньше, чем вариант 1961 года. Уменьшение энерговыделения и габаритно-массовых параметров позволяло рассчитывать на оснащение таким зарядом тяжелой МБР. Испытание заряда производилось в неполномасштабном варианте с использование пассивных материалов [вольфрама], существенно уменьшивших (так же как и в испытании 1961 года) выход радиоактивности в испытательном взрыве.

Отметим для сравнения, что самый мощный термоядерный заряд США Mk-41 имел энерговыделение 25 Мт и был испытан в 1958 году в неполномасштабном варианте повышенной чистоты с энерговыделением около 9 Мт и долей энерговыделения, определяемого реакциями деления, в 5%. Этот заряд стоял на вооружении в составе авиабомбы до 1977 года.

В результате ядерных испытаний 1961–1962 годов СССР сделал новый рывок в разработке широкой номенклатуры атомных и термоядерных зарядов для оснащения Вооруженных Сил. С сентября 1961 по декабрь 1962 года было проведено 138 ядерных испытаний.

К началу 60-х годов КБ-11 и НИИ-1011, являвшиеся по своей сути научно-производственными комплексами, существенно выросли как по численности специалистов, так и по производственной мощности заводов и цехов, аппаратурной оснащенности лабораторных и исследовательских подразделений. Произошли и структурные преобразования. Административно и функционально организации разделились на четыре основных блока:

• физико-теоретические, экспериментальные и расчетные подразделения;
• конструкторское бюро по разработке и испытаниям ядерных зарядов;
• конструкторское бюро по разработке ядерных боевых частей и боеприпасов;
• опытное производство (заводы).

Возросший научно-производственный потенциал и новая структура позволили сконцентрировать усилия и все средства на решении главной задачи – создании ядерного щита государства. Полигонные испытания, начавшиеся в сентябре 1961 года, сыграли решающую роль в решении этой задачи. В течение предельно короткого срока были разработаны и испытаны новые, более совершенные конструкции термоядерных зарядов, экспериментально подтверждены их расчетные характеристики, уровень безопасности, надежности.

В период проведения ядерных испытаний 1961–1962 года решались следующие основные задачи:
1. Испытания термоядерных зарядов для разрабатываемых МБР и других систем вооружения.
2. Создание мощных термоядерных зарядов для будущих тяжелых МБР.
3. Повышение удельной мощности термоядерных зарядов, испытанных до заключения трехстороннего моратория 1958 года.
4. Разработка малогабаритных атомных зарядов с высокими удельными характеристиками.
5. Проверка ядерной взрывобезопасности атомных зарядов в режиме одноточечного инициирования.
6. Проверка надежности атомных и термоядерных зарядов.
7. Экспериментальная проверка новых физических идей и технических решений, связанных с совершенствованием элементов атомных зарядов.
8. Полигонные опыты с целью изучения физических основ разработки ядерных взрывных систем.
Для повышения удельной мощности значительные усилия были сосредоточены на совершенствовании первичных атомных зарядов, снижении их массы, габаритов, и именно в этом направлении удалось добиться значительных успехов. За счет поэтапного улучшения тактико-технических характеристик первичных модулей были разработаны термоядерные заряды с более высокими удельными показателями мощности и более совершенные по другим тактико-техническим характеристикам. Впоследствии они были переданы на вооружение с соответствующими ГЧ.

После испытаний прошли полномасштабную лабораторно-конструкторскую отработку и были переданы в серийное производство целый ряд термоядерных зарядов, атомных зарядов и первичных инициаторов разработки КБ-11. Эти заряды поступили на вооружение для боевого оснащения ядерного оружия различного назначения, прежде всего стратегического.

В некоторых экспериментальных зарядах в процессе полигонных испытаний не была подтверждена расчетная мощность. Часть термоядерных зарядов определенных весовых категорий, имея даже очень высокие удельные показатели, не нашла реального применения из-за несоответствия массы зарядов и полезной нагрузки МБР.

Среди основных видов стратегического оружия, для которых разрабатывались ядерные заряды в рассматриваемый период времени, отметим: МБР Р-16, Р-9А, Р-36, баллистические ракеты средней дальности Р-12 и Р-14, комплекс Д-4 с БРПЛ Р-21. Многие из разрабатываемых в это время зарядов стояли на вооружении и в последующих более современных видах стратегического оружия.

Для того чтобы представить масштабность проводившихся в это время работ по развитию стратегического оружия приведем некоторые данные для ряда стратегических ядерных систем.

МБР Р-16 – межконтинентальная ракета на хранимом жидком топливе. Двухступенчатая ракета с массой 141 тонна, забрасываемым весом 2,2 тонны и дальностью 11 000–13 000 км. Разработчик ракеты – ОКБ-586 под руководством главного конструктора М.К. Янгеля. Начало разработки МБР Р-16 положило постановление Правительства от 17 декабря 1956 года. Ракета была принята на вооружение 20 октября 1961 года и снята с вооружения в 1976 году. Максимальное количество этих МБР, стоявших на вооружении, оценивается в 186 единиц, и пик их развертывания был достигнут уже в 1965 году.

МБР Р-9А – межконтинентальная ракета на жидком криогенном топливе. Двухступенчатая ракета с массой 80 тонн, забрасываемым весом 2,1 тонны и дальностью 12500 км. Разработчиком ракеты было ОКБ-1 под руководством главного конструктора С.П. Королева. Разработка была определена постановлением Правительства от 13 мая 1959 года. Ракета была принята на вооружение 21 июля 1965 года и снята с вооружения в 1976 году. Максимальное количество этих ракет, стоявших на вооружении, оценивается в 23 единицы, и пик их развертывания был достигнут в 1965 году.

МБР Р-36 – межконтинентальная тяжелая ракета на жидком топливе. Двухступенчатая ракета с массой 184 тонны, забрасываемым весом 5,8 тонны и дальностью 10200 км. Разработчиком ракеты было ОКБ-586 под руководством главного конструктора М.К. Янгеля. Начало разработки МБР было определено постановлением Правительства от 16 апреля 1962 года. Ракета была принята на вооружение 21 июля 1967 года и снята с вооружения в 1978 году. Различные модернизации этой МБР явились основой РВСН СССР, и некоторые из них стоят на вооружении до сих пор. Максимальное количество МБР Р-36, стоявших на вооружении, оценивается в 257 единиц, и пик их развертывания был достигнут к началу 70-х годов.

Ракета Р-36 имела орбитальный вариант, который позволял выводить боеголовку на около-земную орбиту и оттуда поражать цель ( «глобальная ракета»). В этом случае в состав головной части входила и специальная двигательная установка с системой управления. Этот вариант МБР был принят на вооружение 19 ноября 1968 года и снят с вооружения в 1983 году.

Комплекс Д-4. БРПЛ Р-21 представляет собой одноступенчатую ракету с жидким топливом, массой 16,6 тонн, забрасываемым весом 1,2 тонны и дальностью 1400 км. Первоначально разработка этой БРПЛ была поручена ОКБ-586, но в марте 1959 года она была передана в СКБ-385 под руководством главного конструктора В.П. Макеева. В качестве носителя комплекса была определена АПЛ проекта 658 в модернизированном исполнении (проект 658М). Каждая АПЛ имела на вооружении 3 БРПЛ Р-21. Система была принята на вооружение 15 мая 1963 года и была снята с вооружения в 1989 году.

Следует отметить, что комплекс Д-4 был развернут также на дизельных подводных лодках проекта 629А, которые находились на вооружении с 1967 по 1990 год. Всего комплексом Д-4 были оснащены семь АПЛ проекта 658М и десять дизельных ПЛ проекта 629А с общим количеством БРПЛ в 51 единицу.

К стратегическим ядерным силам этого времени относится стратегический бомбардировщик ТУ-95К, представлявший собой модернизацию ТУ-95 под боевое оснащение в виде крылатой раке-ты Х-20. Этот самолет осуществил первый полет 1 января 1956 года и был принят на вооружение в конце 1959 года. Дальность самолета составляла 10300 км. КР Х-20 была разработана в ОКБ А.И. Микояна и имела массу в 11 тонн, боевую часть массой 2,3 тонны и дальность до 600 км.

Испытаниями 1961–1962 годов, в особенности испытаниями сверхмощных зарядов, СССР продемонстрировал значительные успехи в ядерных технологиях. В результате испытаний разрыв между СССР и США в количестве полигонных экспериментов существенно сократился.

К середине 1963 года, то есть к окончанию эпохи атмосферных ядерных испытаний СССР произвел 221 ядерный взрыв, США – 333 ядерных взрыва.

http://50megatonn.ru/strany/ussr-russia ... okolenija/
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 30 дек 2014, 19:10

Памятник войсковым учениям с применением тактического ядерного оружия на Тоцком полигоне 1954 года - эпицентр ядерного взрыва

"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 30 дек 2014, 19:12

phpBB [video]
"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Re: Ядерное оружие

Сообщение Andreas » 31 дек 2014, 00:06

Ядерный заряд первой советской атомной бомбы РДС-1

"Всё будет так, как мы хотим. На случай разных бед, У нас есть пулемёт Максим, У них Максима нет"
Hilaire Belloc, "The Modern Traveller" (C)
Аватара пользователя
Andreas
 
Сообщения: 10966
Зарегистрирован: 22 май 2012, 16:31

Пред.След.

Вернуться в Вооружение и боеприпасы

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1