К юбилею создания термоядерного оружия

[skroznik]

Термоядерные заряды второго поколения

После создания бомбы РДС-37 начались интенсивные работы по развитию нового принципа и созданию новых термоядерных зарядов с улучшенными характеристиками.

Возник мощный интеллектуальный импульс, который временами приобретал характер соревновательной деятельности. Из КБ-11 был выделен второй ядерный институт- НИИ 1011 (г. Снежинск).

В 1958 году был испытан новый тип термоядерного заряда "изделие 49", которое явилось следующим шагом в формировании облика термоядерных зарядов. Идеологами этого проекта и разработчиками физической схемы заряда были Ю.А. Трутнев и Ю.Н. Бабаев.



Ю.А. Трутнев,
Физик-теоретик, академик РАН, Первый заместитель научного руководителя ВНИИЭФ, работает во ВНИИЭФ с 1951 г. Один из основоположников создания отечественного ядерного оружия, Герой Социалистического труда, Лауреат Ленинской и Государственной премий



Ю.Н. Бабаев (1928-1986),
Выдающийся физик-теоретик, Член-корреспондент АН СССР,
работал во ВНИИЭФ с 1951 г. Ведущий разработчик первых термоядерных зарядов, Герой Социалистического труда, Лауреат Ленинской и двух Государственных премий

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. Физическая схема заряда ("изделие 49") оказалась исключительно удачной, заряд был передан на вооружение. В конце 1958 года в КБ-11 был успешно испытан новый термоядерный заряд по схеме "изделия 49" для оснащения межконтинентальной стратегической ракеты МБР Р-7А. По сравнению с зарядом, разработанным для оснащения первого варианта этой МБР Р-7, при сохранении энерговыделения были радикально уменьшены массогабаритные параметры. В качестве первичного атомного заряда использовался заряд с газовым Т-D усилением (в иностранной терминологии "бустинг").

Одним из решающих моментов в развитии ядерных зарядов, в особенности первичных атомных зарядов для стадийного термоядерного оружия, стала возможность использования в ядерных зарядах термоядерного усиления.

Когда ядерный заряд срабатывает, его центральная часть подвергается действию высоких давлений и температур, определяемых имплозией центральной части и процессами деления. Характерные уровни давлений составляют десятки миллионов атмосфер, а характерные уровни температуры - десятки миллионов градусов. Эти условия в центре обжимаемого ядра достаточны для инициирования термоядерных реакций. Термоядерные нейтроны, благодаря своей высокой энергии, эффективно взаимодействуют с ядрами делящихся материалов. Импульс термоядерных реакций вызывает развитие цепной реакции, что многократно увеличивает эффективность процесса деления.

В СССР термоядерное усиление было рассмотрено в КБ-11 в 1954 г. (Я.Б. Зельдович, Л.П. Феоктистов). Первоначально, как и в Великобритании, было проведено испытание ядерного заряда, в котором термоядерное усиление осуществлялся термоядерным горючим в виде дейтерида-тритида лития (НИИ 1011). После этого в 1957 г. было проведено успешное испытание заряда с термоядерным усилением DТ-газом (КБ-11, Я.Б. Зельдович, С.Б. Кормер, В.Г. Морозов, В.П. Жогин). В этих испытаниях была показана как возможность, так и эффективность процесса термоядерного усиления, и их результаты послужили основой для широкого развития этой технологии в ядерной оружейной программе СССР. В 1957 г., на год раньше, чем в США, в КБ-11 Л.В. Альтшуллером, Я.Б. Зельдовичем, Ю.М. Стяжкиным был предложен оригинальный метод исследования начальной стадии работы ядерных зарядов, названный Ю.Б. Харитоном методом невзрывных цепных реакций.

Среди работ по первичным источникам энергии, которые привели к существенному снижению массо-габаритных показателей термоядерных зарядов, что принципиально важно для носителей ядерного оружия, следует отметить предложения специалистов КБ-11: В.П. Феодоритова (1956 г.) и А.Г. Иванова (1958 г.). 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 17300 Мт (!!!). (На Хиросиму была сброшена атомная бомба мощностью 15 кт, а за всю Вторую Мировую войну было израсходовано 3-5 Мт обычных боеприпасов.)

Ничем подобным СССР не располагал. Это был период безусловного ядерного превосходства США, и в интересах США 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 и накопление 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, 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.

Именно США после успехов СССР в конструировании и испытании зарядов в 1957, 1958 гг. навязали СССР мораторий на ядерные испытания.

Интенсивная подготовка к переходу на подземные испытания ядерных зарядов началась в СССР в 1958 г. после объявления СССР в одностороннем порядке моратория на проведение испытаний ядерного оружия в трех средах. В США первый камуфлетный подземный ядерный взрыв (Rainier) был проведен 19 сентября 1957 г. В СССР первый подземный ядерный взрыв был проведен 11 октября 1961 г. в штольне Семипалатинского испытательного полигона. Мощные подземные взрывы стали проводиться на полигоне Новая Земля с 1964 г. Со временем редакции подземных испытаний усложнялись как в части резкого увеличения объема физических измерений, так и из-за ужесточения требований к обеспечению экологической безопасности. По инициативе специалистов ВНИИЭФ была создана уникальная технология групповых ядерных испытаний и создан уникальный полигон Азгир на соляном массиве для отработки мирных технологий использования ЯВ. Технология групповых испытаний позволила СССР провести одинаковое с США число испытаний ядерных зарядов при меньшем в два раза числе ядерных испытаний в военных целях.

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. Всего за 16 месяцев было проведено 138 ядерных испытаний, в том числе 55 испытаний, непосредственно относившихся к отработке термоядерных зарядов с общим мегатоннажем около 220 Мт. Все разработки термоядерных зарядов в КБ-11 в 1961 и 1962 годах проводились под руководством Ю.Б. Харитона, А.Д. Сахарова, Я.Б. Зельдовича, Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева. В ядерных испытаниях, проводившихся с зарядами, разработанными в КБ-11, были проверены новые типы термоядерных зарядов с энерговыделением от 100 кт до 100 Мт. Возможность создания сверхбомбы рассматривались в КБ-11 в начале 1956 года (А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович, В.А. Давиденко). Идея сверхбомбы неоднократно рассматривалась и в США. В 1954 г. Э. 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.

После окончания моратория в 1961 году к задаче создания сверхбомбы вернулись, но теперь речь уже шла о термоядерном заряде с энерговыделением 100 Мт, который мог бы разместиться в корпусе авиабомбы, разработанной по "проекту 202" в НИИ-1011 (ВНИИТФ). На этом этапе разработка нового сверхмощного заряда проводилась в КБ-11 по инициативе А.Д. Сахарова и Ю.А. Трутнева, в состав авторского коллектива входили также Ю.Н. Бабаев, В.Б. Адамский, Ю.Н. Смирнов. Оригинальные решения и накопленный опыт позволили исключительно быстро реализовать эту разработку, и заряд был успешно испытан 30 октября 1961 года. Несмотря на огромное энерговыделение, это испытание было проведено относительно безопасным экологически 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.

Отметим для сравнения, что самый мощный в США термоядерный заряд для бомбы 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, определяемой 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 и заложил основы стратегического паритета с США.