Được biết từ các tài liệu lưu trữ được công bố, trong giai đoạn đầu của Dự án Nguyên tử Liên Xô, hai phiên bản bom khinh khí (VB) đã được phát triển: "ống" (RDS-6T) và "báng" (RDS-6S). Những cái tên ở một mức độ nhất định tương ứng với thiết kế của chúng.
Nhóm của Yakov Zeldovich tại Viện Vật lý Hóa học (ICP), và sau đó là các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm số 3 và Phòng thí nghiệm V, đã thực hiện tính toán RDS-6T VB dưới dạng một hình trụ thành mỏng có đường kính 50 cm. và chiều dài ít nhất là năm mét, chứa đầy đơteri lỏng với khối lượng 140 kg. Theo tính toán, vụ nổ của khối lượng deuterium này tương đương với một đến hai triệu tấn thuốc nổ TNT. Một quả bom nguyên tử kiểu đại bác được sử dụng để bắt đầu một vụ nổ. Giữa điện tích của uranium-235 và deuterium là một ngòi nổ bổ sung được làm từ hỗn hợp deuterium và tritium, phản ứng nhanh hơn và ở nhiệt độ thấp hơn deuterium nguyên chất. Toàn bộ hệ thống được cách nhiệt cách nhiệt để ngăn không cho đơteri lỏng bay hơi trong quá trình vận chuyển. Ngay cả từ mô tả này, được Yakov Zeldovich trình bày trong ghi chú "Quả bom hydro deuterium" vào tháng 2 năm 1950, có thể thấy rằng việc triển khai RDS-6T WB với hydro lỏng hóa ra lại đi kèm với những khó khăn kỹ thuật lớn.
Ưu điểm của cái "phồng"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich và Andrei Sakharov đã chỉ ra trong báo cáo của họ "Mô hình sản phẩm RDS-6S" năm 1953 rằng phản ứng nhiệt hạch trong đơteri chỉ tiến hành ở tốc độ cần thiết cho một vụ nổ ở nhiệt độ cực cao và khả năng duy trì thực tế chúng vẫn chưa được chứng minh.
Liên quan đến kết quả tiêu cực của nhiều năm tính toán lý thuyết, công việc trên RDS-6T WB đã bị chấm dứt theo quyết định của ban lãnh đạo MSM Liên Xô vào năm 1954.
Giải pháp tạo ra VB ở dạng xen kẽ các lớp vật chất phân hạch và các thành phần nhiệt hạch (do đó là "lớp phồng") được đề xuất bởi Andrei Sakharov, nhân viên phòng lý thuyết của Viện Vật lý của Viện Hàn lâm Khoa học (FIAN), đứng đầu là Igor Tamm. Vào ngày 2 tháng 12 năm 1948, tại cuộc họp của Hội đồng Khoa học và Kỹ thuật (STC) của Phòng thí nghiệm số 2, một cuộc thảo luận về các báo cáo của Zeldovich và Tamm về kết quả nghiên cứu việc sử dụng phản ứng tổng hợp các hạt nhân nhẹ cho Việc tạo ra WB của các phương án thiết kế khác nhau đã diễn ra.
Giao thức của cuộc họp NTS chỉ ra rằng hội đồng coi kết quả của cả hai nhóm là đáng quan tâm, nhưng đặc biệt là hệ thống ở dạng cột gồm các lớp nước nặng và A-9 (biểu tượng của uranium tự nhiên), theo để tính toán sơ bộ, có thể kích nổ với đường kính cột khoảng 400 milimét. Ưu điểm của hệ thống này là khả năng sử dụng nước nặng thay vì đơteri, giúp loại bỏ nhu cầu xử lý hydro ở nhiệt độ thấp.
Quyết định của Hội đồng Khoa học và Kỹ thuật của Phòng thí nghiệm số 2 năm 1948 cho thấy sự cần thiết phải tập trung công việc của nhóm Tamm theo đề xuất của Sakharov và tiến hành các thí nghiệm tại FIAN trong nhóm của Ilya Frank để nghiên cứu sự nhân lên của neutron trong nước nặng - uranium. hệ thống, giải phóng đội ngũ các nhà khoa học khỏi công việc khác.
Igor Kurchatov và Yuliy Khariton đã báo cáo kết quả xem xét này với người đứng đầu Vụ việc chính thứ nhất (PSU) thuộc Hội đồng Bộ trưởng (CM) Liên Xô, Boris Vannikov, kèm theo dự thảo nghị quyết của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô, được chuẩn bị trên cơ sở quyết định của NTS.
Cuộc thảo luận tại hội thảo khoa học của Phòng thí nghiệm số 2 về các báo cáo của Zeldovich và Tamm là cơ sở cho sự phát triển rộng rãi các công việc lý thuyết và thực nghiệm về việc chế tạo quả bom khinh khí đầu tiên trong nước.
Một thiên đường cho các nhà lý thuyết
VB RDS-6S trong các tài liệu chính thức được gọi là sản phẩm, chỉ đôi khi sử dụng tên thật của nó. RDS-6S được sắp xếp như sau: ở trung tâm của hệ thống xen kẽ các lớp uranium tự nhiên và một vật liệu nhẹ gồm hỗn hợp deuteride và lithium-6 tritide, người ta đặt một điện tích uranium-235. Bề mặt của "cái phồng" bao gồm một chất nổ (thuốc nổ) để bắt đầu một vụ nổ hạt nhân (uranium-235), gây ra một luồng năng lượng mạnh mẽ dưới dạng neutron, lượng tử và các hạt khác. Điều này dẫn đến sự nung nóng (nén) ion hóa đến nhiệt độ sao của một lớp mỏng nhiên liệu nhiệt hạch và một lớp uranium. Trong trường hợp này, chất sau biến thành plasma với áp suất tăng tương ứng, áp suất này nén lớp bên cạnh của chất sáng. Do hiệu ứng tổng hợp của vụ nổ điện tích hạt nhân và một lớp uranium bị ion hóa, các điều kiện được tạo ra cho một phản ứng nhiệt hạch, kết quả là tốc độ phân hạch của uranium bởi các neutron nhiệt hạch tăng lên. Một đặc điểm của quá trình này là nó diễn ra trong những điều kiện khắc nghiệt: với mật độ giải phóng năng lượng cao trong một khối lượng nhỏ vật chất ở nhiệt độ cao, tất cả điều này phát triển trong vòng micro giây, cuối cùng dẫn đến hiệu ứng nổ. Nghiên cứu tính toán về vật lý của các quá trình phức tạp xảy ra ở Ngân hàng Thế giới là biểu hiện của trí thông minh cao hơn của các nhà khoa học, là thiên đường cho các nhà lý thuyết, như Andrei Sakharov đã từng nói.
Quả bom khinh khí đầu tiên trên thế giới RDS-6S.
Kiểm tra phí được thực hiện vào ngày 12 tháng 8
Năm 1953 tại bãi thử Semipalatinsk.
Sạc điện - lên đến 400 kT
Ảnh: Vadim Savitsky
Do đó, mẫu đầu tiên của WB RDS-6S trong nước, ngoài chất nổ, còn chứa các vật liệu hạt nhân sau: uranium-235, uranium tự nhiên, lithium-6 deuteride và tritide. Điều này làm cho nó có thể đảm bảo thực hiện các quá trình sau: một vụ nổ hạt nhân của điện tích trung tâm, nóng lên do kết quả của các lớp hình cầu này với deuteride và lithium-6 tritide, một phản ứng nhiệt hạch giải phóng năng lượng và hình thành nhanh neutron, sự phân hạch của hạt nhân uranium-238 bởi neutron nhanh với sự giải phóng năng lượng, sự tương tác của lithium 6 với neutron để thu được thêm một lượng triti và do đó tăng cường phản ứng nhiệt hạch sơ cấp.
Trong bom khinh khí, nhiều phản ứng hạt nhân, hiện tượng thủy động lực học và quá trình nhiệt cường độ cao xảy ra gần như đồng thời. Rõ ràng rằng, do thiếu các phương pháp phân tích và thông tin đáng tin cậy về các hằng số tương tác hạt, việc tính toán vụ nổ của WB gặp khó khăn về mặt lý thuyết. Tuy nhiên, các nhà khoa học và kỹ sư Liên Xô đã cố gắng tạo ra WB nội địa đầu tiên, đây là thiết bị kỹ thuật phức tạp nhất trên thế giới.
Nguyên tắc tổ chức công việc
Hoạt động chế tạo quả bom khinh khí đầu tiên ở Liên Xô có một số đặc thù. Trước hết, tất cả những người tham gia công việc này, bất kể vị trí chính thức của họ, đều có trách nhiệm cao, hiểu được ý nghĩa chính trị - quân sự đặc biệt của sự hiện diện của siêu bom như một trong những phương tiện hữu hiệu để bảo vệ đất nước khỏi các mối đe dọa từ bên ngoài.
Tất nhiên, sự tập trung hóa của nhà nước và điều phối các hoạt động của tất cả các doanh nghiệp và tổ chức, cũng như việc tài trợ tối đa cho công việc, bao gồm cả những ưu đãi vật chất hào phóng cho kết quả thu được, đóng một vai trò rất lớn trong việc đạt được thành công. Và tất cả điều này với sự kiểm soát chặt chẽ đối với việc thực thi. Tiềm năng cao của khoa học Liên Xô trước chiến tranh, đặc biệt là vật lý hạt nhân, và sự hiện diện của một số lượng lớn các nhà khoa học và kỹ sư có trình độ cao cũng có tầm quan trọng lớn.
Những thành tựu của vật lý hạt nhân không ngừng được sử dụng để giải quyết những vấn đề cấp bách của quốc phòng đất nước. Nói chung, nếu không có các kết quả của nghiên cứu cơ bản, việc tạo ra một sản phẩm công nghệ cao như RDS-6S WB và các mô hình WB cải tiến tiếp theo sẽ là không thể. Được biết, giám đốc Viện Vật lý và Công nghệ Leningrad (LPTI), Viện sĩ Abram Ioffe, trong những năm trước chiến tranh, đã bị khiển trách vì nghiên cứu vật lý hạt nhân vì không đưa ra được giải pháp thực tế. Nhưng chính những nghiên cứu cơ bản trước chiến tranh đã cho phép Liên Xô có được những vũ khí tiên tiến.
Các nhà khoa học xuất sắc của đất nước với nhiều chuyên ngành khác nhau đã tham gia thành lập Ngân hàng Thế giới trong nước đầu tiên, trong đó có thể kể tên trước hết là các nhà vật lý nổi tiếng như 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 và những người khác.
Một đặc điểm cơ bản của nghiên cứu về RDS-6 là sự tham gia của một số lượng lớn các nhà toán học Liên Xô có trình độ cao, chẳng hạn như Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky và nhiều người khác. Toàn bộ màu sắc của khoa học Liên Xô đã tham gia vào việc thành lập Ngân hàng Thế giới trong nước đầu tiên. Sự tham gia tích cực của đông đảo các đội ngũ khoa học, thiết kế, kỹ thuật và sản xuất của cả nước với đội ngũ nhân lực giàu kinh nghiệm đã giúp giải quyết những công việc phức tạp nhất đòi hỏi tính khoa học cao. Sự xuất hiện của WB sẽ là không thể nếu không sản xuất lithium-6, deuterium, triti và các hợp chất của chúng trên quy mô công nghiệp - các thành phần chính của vũ khí nhiệt hạch, các phương pháp tách tritium từ lithium được chiếu xạ, v.v.
Các ý tưởng mới, dự án lắp đặt, kế hoạch nghiên cứu và phát triển, báo cáo của giám đốc các viện về công việc đã thực hiện được thảo luận tại các hội thảo và hội đồng khoa học của Phòng thí nghiệm số 2, NTS PGU và NTS tại KB-11, v.v. Tất cả các quyết định của chính phủ được đưa ra trên cơ sở các khuyến nghị của NTS PSU và NTS tại KB-11 sau khi được sự chấp thuận của lãnh đạo PSU và Ủy ban đặc biệt. Việc thường xuyên thảo luận tập thể về các đề xuất mới tại các cuộc họp của STC đã dẫn đến việc loại bỏ khoảng cách lớn giữa các ý tưởng và việc thực hiện chúng.
Dự án nguyên tử của Liên Xô được phân biệt bởi một chương trình nghiên cứu cơ bản rộng lớn với việc xây dựng và lắp đặt các lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm, máy gia tốc hạt tích điện, v.v., kết quả của chúng ngay lập tức được sử dụng trong việc thực hiện các nhiệm vụ cụ thể. Đồng thời, các quỹ khổng lồ đã được chi cho nghiên cứu cơ bản.
Cá nhân chịu trách nhiệm
Giải pháp của các nhiệm vụ nhà nước về chế tạo vũ khí hạt nhân-hydro trở nên khả thi ở một mức độ lớn nhờ các biện pháp cấp bách của chính phủ Liên Xô nhằm tổ chức một cơ cấu hiệu quả để kiểm soát tập trung Dự án nguyên tử. Vào ngày 20 tháng 8 năm 1945, Ủy ban Đặc biệt (SK, do Lavrentiy Beria đứng đầu) được thành lập trực thuộc Ủy ban Quốc phòng Nhà nước và Cục Chính thứ nhất (PSU, do cựu Chính ủy Nhân dân Boris Vannikov đứng đầu) trực thuộc Hội đồng Quân ủy Nhân dân Liên Xô.. Kết quả là, chu trình quản lý Dự án nguyên tử sau đây đã được thực hiện: các doanh nghiệp công nghiệp, các viện, tổ chức thiết kế - Hội đồng Khoa học và Kỹ thuật (STC) PGU - PGU - Ủy ban Đặc biệt - Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô. Công việc về việc tạo ra WB RDS-6S được Ủy ban Đặc biệt và PGU giám sát liên tục. Sau bức thư thông tin từ Vannikov và Kurchatov về khả năng cơ bản tạo ra siêu bom, Ủy ban Đặc biệt và PGU đã nhiều lần xem xét tình hình diễn biến của WB và nếu cần, chuẩn bị các nghị quyết và mệnh lệnh của Hội đồng Bộ trưởng. Trong giai đoạn 1950-1953, 26 nghị quyết và mệnh lệnh của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô đã được ban hành về các vấn đề khoa học, sản xuất và tổ chức của sự phát triển của WB RDS-6S. Một số lượng lớn các quyết định của chính phủ trong các lĩnh vực khác của Dự án Nguyên tử đã không được ban hành. Hầu hết trong số họ liên quan đến công việc của KB-11 như là tổ chức thực thi chính, nơi mà theo thời gian trình tự công việc được hình thành, được xác định bởi các nghị quyết của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô và mệnh lệnh của ban lãnh đạo KB-11. Vào ngày 8 tháng 2 năm 1949, trưởng KB-11, Pavel Zernov, đã ký một đơn đặt hàng làm việc trong KB-11 trên RDS-6, trong đoạn 1, trong đó dự kiến tổ chức một nhóm “dưới sự giám sát trực tiếp của trưởng thiết kế. Yu B. Khariton để phát triển thêm các vấn đề về việc tạo ra RDS-6 trong thành phần sau: Yu. B. Khariton (lãnh đạo), 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.
Một năm sau, chính phủ bổ nhiệm một người giám sát khoa học và cấp phó của anh ta chịu trách nhiệm về các lĩnh vực công việc cụ thể. Địa vị của người giám sát khoa học, vốn được giới thiệu trong Dự án Nguyên tử của Liên Xô, rất cao, bằng chứng là các hoạt động của Igor Kurchatov. Trong khoản 2 của Nghị quyết của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô số 827-303ss / op "Về việc chế tạo RDS-6" ngày 26 tháng 2 năm 1950, có ghi: Khariton, phó giám sát khoa học thứ nhất của tạo ra RDS-6S và RDS-6T, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học KISchelkina, Phó Giám sát cho các sản phẩm RDS-6S, Thành viên Tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô IE Tamm, Phó Giám sát phần lý thuyết của Thành viên Tương ứng RDS-6T của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô Ya B. Zel'dovich, Phó Giám sát Khoa học Nghiên cứu Các Quá trình Hạt nhân MG Meshcheryakov, Ứng viên Vật lý và Toán học, và GN Flerov, Ứng viên Vật lý và Toán học.
Ngoài ra, nghị định đã phê duyệt thành phần cá nhân của các máy tính, trong đoạn 4, chúng tôi đọc nội dung sau: “Để tổ chức trong KB-11 cho sự phát triển lý thuyết của sản phẩm RDS-6S một nhóm tính toán và lý thuyết dưới sự lãnh đạo của Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô I. Ye Tamm, bao gồm: AD Sakharov - Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học, SZBelenky - Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, Yu. A. Romanov - Nhà nghiên cứu, NNBogolyubov - Viện sĩ của Viện Hàn lâm Khoa học Ukraine, I. Ya. Pomeranchuk - Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, V. N. Klimov - trợ lý nghiên cứu, D. V. Shirkov - trợ lý nghiên cứu."
Theo kế hoạch 1949-1950
Do đó, ngoài KB-11, các chuyên gia khoa học hàng đầu từ các viện của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô đã tham gia vào công việc trên RDS-6. Kết quả là, dưới sự giám sát khoa học của KB-11 về nghiên cứu tính toán và thực nghiệm hỗ trợ dự án VB RDS-6S, có các tổ chức thực hiện sau: Viện Vật lý (FIAN), Viện Các vấn đề Vật lý (IPP), Viện Vật lý hóa học (ICP), Phòng thí nghiệm số 1, Phòng thí nghiệm số 2, Phòng thí nghiệm "B", Viện Toán học của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô với chi nhánh Leningrad, Viện Vật lý Địa cầu của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, cũng như các xí nghiệp sản xuất: Tổ hợp số 817, nhà máy số 12, nhà máy số 418, nhà máy số 752, Verkhne- Nhà máy luyện kim Salda, nhà máy cô đặc hóa chất Novosibirsk.
Ban lãnh đạo hành chính và khoa học của Dự án Nguyên tử Liên Xô đặt ra một cách quyết liệt về việc tổ chức công việc tạo ra WB RDS-6 trong nước đầu tiên. Cuộc họp đại diện đầu tiên trên RDS-6 diễn ra vào ngày 9 tháng 6 năm 1949 dưới sự chủ trì của Vannikov và Kurchatov tại KB-11 (Arzamas-16). Ngoài các nhà khoa học hàng đầu của Dự án Nguyên tử, Sakharov đã được mời. Những người tham gia cuộc họp đã phát triển "Kế hoạch nghiên cứu về RDS-6 cho giai đoạn 1949-1950." (ở dạng viết tay, được chuẩn bị, đánh giá bằng chữ viết tay của Sakharov), cung cấp cho các lĩnh vực nghiên cứu sau: phản ứng hạt nhân của hạt nhân nhẹ trong RDS-6; khả năng khởi động RDS-6 bằng bom nguyên tử và chất nổ thông thường; việc sử dụng vụ nổ bom nguyên tử để lấy thông tin liên quan đến việc tạo ra EO; động khí của quá trình. Cùng với công việc lý thuyết, những người thực hiện và thời gian phát triển công nghệ công nghiệp để sản xuất tritium, lithium-6, lithium deuteride, uranium deuteride, cần thiết cho việc tạo ra RDS-6, cũng đã được xác định.
Mô hình bom khinh khí RDS-6S được thử nghiệm thành công tại bãi thử Semipalatinsk vào ngày 12/8/1953.
Sức tải của chiếc AB RDS-1 đầu tiên của Liên Xô, là bản sao của chiếc AB của Mỹ, tương đương 20 nghìn tấn TNT. Tổng khối lượng TNT tương đương của AB RDS-2 theo thiết kế ban đầu của Liên Xô là 38.300 tấn. Sức mạnh của WB RDS-6S đầu tiên vượt xa TNT tương đương AB RDS-2 gần 10 lần, đây chắc chắn là một thành tựu lớn của các nhà phát triển vũ khí hạt nhân Liên Xô. Sau đó, các nguyên tắc thiết kế của WB RDS-6S đã được cải tiến nghiêm túc, điều này giúp nó có thể tạo ra một vũ khí mạnh hơn.
