L'intero potenziale della scienza sovietica è stato investito nel prodotto RDS-6S.
È noto dai documenti d'archivio pubblicati che nel periodo iniziale del progetto atomico sovietico furono sviluppate due versioni della bomba all'idrogeno (VB): il "tubo" (RDS-6T) e il "puff" (RDS-6S). I nomi in una certa misura corrispondevano al loro design.
Il gruppo di Yakov Zeldovich presso l'Istituto di fisica chimica (ICP), e poi gli scienziati del Laboratorio n. 3 e del Laboratorio V, hanno eseguito calcoli dell'RDS-6T VB sotto forma di un cilindro a parete sottile con un diametro di 50 centimetri e una lunghezza di almeno cinque metri, riempita di deuterio liquido per una quantità di 140 chilogrammi. Secondo i calcoli, l'esplosione di questa massa di deuterio equivale a uno o due milioni di tonnellate di tritolo. Una bomba atomica di tipo cannone viene utilizzata per avviare un'esplosione. Tra la carica di uranio-235 e deuterio c'è un detonatore aggiuntivo costituito da una miscela di deuterio e trizio, che reagisce più velocemente ea una temperatura inferiore rispetto al deuterio puro. L'intero sistema è isolato termicamente per evitare l'evaporazione del deuterio liquido durante il trasporto. Anche da questa descrizione, presentata da Yakov Zeldovich nella nota "Bomba all'idrogeno al deuterio" nel febbraio 1950, si può vedere che l'implementazione dell'RDS-6T WB con idrogeno liquido si è rivelata associata a grandi difficoltà tecniche.
Il vantaggio del "puff"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich e Andrei Sakharov hanno sottolineato nel loro rapporto "Modello del prodotto RDS-6S" per il 1953 che la reazione termonucleare nel deuterio procede alla velocità richiesta per un'esplosione solo a temperature estremamente elevate e la possibilità pratica di mantenere loro non è stato ancora dimostrato.
In connessione con i risultati negativi di molti anni di calcoli teorici, il lavoro sull'RDS-6T WB fu interrotto dalla decisione della leadership dell'URSS MSM nel 1954.
La soluzione per creare un VB sotto forma di strati alternati di materia fissile e componenti termonucleari (da cui il "puff") è stata proposta da Andrei Sakharov, un dipendente del dipartimento teorico dell'Istituto di fisica dell'Accademia delle scienze (FIAN), guidato da Igor Tamm. Il 2 dicembre 1948, in una riunione del Consiglio scientifico e tecnico (STC) del Laboratorio n. 2, una discussione dei rapporti di Zeldovich e Tamm sui risultati dello studio dell'uso della reazione di fusione di nuclei leggeri per il ha avuto luogo la creazione di WB di vari schemi di design.
Il protocollo della riunione NTS ha indicato che il consiglio considera interessanti i risultati di entrambi i gruppi, ma soprattutto il sistema sotto forma di una colonna di strati di acqua pesante e A-9 (simbolo dell'uranio naturale), che, secondo a calcoli preliminari, può esplodere con un diametro di colonna di circa 400 millimetri. Il vantaggio di questo sistema è la possibilità di utilizzare acqua pesante al posto del deuterio, che elimina la necessità di trattare con l'idrogeno a basse temperature.
La decisione del Consiglio scientifico e tecnico del Laboratorio n. 2 del 1948 ha indicato la necessità di concentrare il lavoro del gruppo di Tamm sulla proposta di Sakharov e di condurre esperimenti al FIAN nella squadra di Ilya Frank per studiare la moltiplicazione dei neutroni nell'acqua pesante - uranio sistema, liberando il team di scienziati da altro lavoro.
Igor Kurchatov e Yuliy Khariton hanno riferito i risultati di questa considerazione al capo della prima direzione principale (PSU) sotto il Consiglio dei ministri (CM) dell'URSS, Boris Vannikov, allegando un progetto di risoluzione del Consiglio dei ministri dell'URSS, predisposto sulla base della decisione del NTS.
La discussione al seminario scientifico del Laboratorio n. 2 dei rapporti di Zeldovich e Tamm è servita come base per lo sviluppo diffuso del lavoro teorico e sperimentale sulla creazione della prima bomba all'idrogeno domestica.
Un paradiso per i teorici
VB RDS-6S nei documenti ufficiali era chiamato un prodotto, solo a volte usando il suo vero nome. RDS-6S è disposto come segue: al centro del sistema di strati alternati di uranio naturale e un materiale leggero costituito da una miscela di deuteride e litio-6 tritide, è posta una carica di uranio-235. La superficie del "puff" consiste in un esplosivo (esplosivo) per avviare un'esplosione di una carica nucleare (uranio-235), che provoca un potente flusso di energia sotto forma di neutroni, quanti e altre particelle. Ciò porta al riscaldamento a ionizzazione (compressione) a temperature stellari di un sottile strato di combustibile termonucleare e di uno strato di uranio. In questo caso, quest'ultimo si trasforma in plasma con un corrispondente aumento di pressione, che comprime lo strato adiacente della sostanza leggera. A causa dell'effetto combinato dell'esplosione di una carica nucleare e di uno strato ionizzato di uranio, si creano le condizioni per una reazione termonucleare, a seguito della quale aumenta la velocità di fissione dell'uranio da parte dei neutroni termonucleari. Una caratteristica di questo processo è che avviene in condizioni estreme: con un'alta densità di rilascio di energia in un piccolo volume di materia ad alta temperatura, tutto questo si sviluppa in microsecondi, il che alla fine porta a un effetto esplosivo. Lo studio computazionale della fisica dei processi complessi che si verificano nella Banca Mondiale è una manifestazione dell'intelligenza superiore degli scienziati, un paradiso per i teorici, come disse una volta Andrei Sakharov.
La prima bomba all'idrogeno al mondo RDS-6S.
Test di carica effettuato il 12 agosto
1953 presso il sito di prova di Semipalatinsk.
Potenza di carica - fino a 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Pertanto, il primo campione del WB RDS-6S domestico conteneva, oltre agli esplosivi, i seguenti materiali nucleari: uranio-235, uranio naturale, deuteride di litio-6 e tritide. Ciò ha permesso di garantire l'attuazione dei seguenti processi: un'esplosione nucleare di una carica centrale, riscaldamento a seguito di questi strati sferici con deuteride e litio-6 tritide, una reazione termonucleare con rilascio di energia e formazione di rapida neutroni, la fissione dei nuclei di uranio-238 da parte di neutroni veloci con il rilascio di energia, l'interazione del litio 6 con neutroni per ottenere una quantità aggiuntiva di trizio e quindi migliorare la reazione termonucleare primaria.
In una bomba all'idrogeno si verificano quasi simultaneamente numerose reazioni nucleari, fenomeni idrodinamici e processi termici ad alta intensità. È abbastanza ovvio che, a causa della mancanza di metodi per la loro analisi e di informazioni affidabili sulle costanti di interazione delle particelle, il calcolo dell'esplosione del WB presentasse notevoli difficoltà teoriche. Tuttavia, scienziati e ingegneri sovietici sono riusciti a creare il primo WB domestico, che è il dispositivo tecnico più complesso al mondo.
Principi di organizzazione del lavoro
L'attività sulla creazione della prima bomba all'idrogeno in Unione Sovietica ha avuto una serie di peculiarità. Innanzitutto, tutti i partecipanti a questo lavoro, indipendentemente dalla loro posizione ufficiale, avevano un alto livello di responsabilità, comprendendo l'eccezionale significato politico-militare della presenza di una superba bomba come uno dei mezzi efficaci per proteggere il paese dalle minacce esterne.
Naturalmente, la centralizzazione e il coordinamento statali delle attività di tutte le imprese e organizzazioni, nonché il massimo finanziamento possibile del lavoro, compresi generosi incentivi materiali per i risultati ottenuti, hanno svolto un ruolo enorme nel raggiungimento del successo. E tutto questo con uno stretto controllo sull'esecuzione. Di grande importanza erano anche l'alto potenziale della scienza sovietica prebellica, in particolare la fisica nucleare, e la presenza di un gran numero di scienziati e ingegneri altamente qualificati.
I risultati della fisica nucleare sono stati costantemente utilizzati per risolvere problemi urgenti di difesa del paese. In generale, senza i risultati della ricerca fondamentale, la creazione di un prodotto così high-tech come l'RDS-6S WB e i successivi modelli WB migliorati sarebbe impossibile. È noto che il direttore dell'Istituto di fisica e tecnologia di Leningrado (LPTI), l'accademico Abram Ioffe, negli anni prebellici, fu rimproverato per la ricerca in fisica nucleare perché non forniva una soluzione pratica. Ma fu proprio la ricerca fondamentale prebellica che permise all'Unione Sovietica di ottenere armi avanzate.
Scienziati di spicco del paese di varie specialità hanno partecipato alla creazione della prima Banca Mondiale interna, tra cui si dovrebbero nominare, prima di tutto, fisici famosi come 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 e altri.
Una caratteristica fondamentale del lavoro su RDS-6 è stata la partecipazione ad essi di un gran numero di matematici sovietici altamente qualificati, come Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky e molti, molti altri. L'intero colore della scienza sovietica è stato coinvolto nella creazione del primo WB domestico. La partecipazione attiva di un gran numero di team scientifici, di progettazione, ingegneria e produzione del paese con personale esperto ha permesso di risolvere i compiti più complessi ad alta intensità di scienza. L'emergere di WB sarebbe stato impossibile senza la produzione di litio-6, deuterio, trizio e dei loro composti su scala industriale: i componenti principali delle armi termonucleari, i metodi per separare il trizio dal litio irradiato, ecc.
Nuove idee, progetti di installazioni, piani per lavori di ricerca e sviluppo, rapporti dei direttori di istituti sul lavoro svolto sono stati discussi in seminari e consigli scientifici del Laboratorio n. 2, NTS PGU e NTS a KB-11, ecc. Tutte le decisioni del governo sono stati redatti sulla base delle raccomandazioni di NTS PSU e NTS a KB-11 dopo l'approvazione da parte della direzione del PSU e del comitato speciale. La pratica della costante discussione collegiale delle nuove proposte nelle riunioni del STC ha portato all'eliminazione di un ampio divario tra le idee e la loro attuazione.
Il progetto atomico sovietico si distingueva per un ampio programma di varie ricerche fondamentali con la costruzione di reattori e installazioni nucleari sperimentali, acceleratori di particelle cariche, ecc., I cui risultati furono immediatamente utilizzati nell'esecuzione di compiti specifici. Allo stesso tempo, enormi fondi sono stati spesi per la ricerca fondamentale.
Personalmente responsabile
La soluzione dei compiti statali sulla creazione di armi nucleari all'idrogeno è diventata possibile in larga misura grazie alle misure urgenti del governo sovietico per organizzare una struttura efficace per il controllo centralizzato del Progetto Atomico. Il 20 agosto 1945, il Comitato speciale (SK, guidato da Lavrentiy Beria) fu creato sotto il Comitato per la difesa dello Stato e la Prima direzione principale (PSU, guidata dall'ex commissario popolare per le munizioni Boris Vannikov) sotto il Consiglio dei commissari del popolo dell'URSS. Di conseguenza, è stato implementato il seguente ciclo di gestione del Progetto Atomico: imprese industriali, istituti, organizzazioni di progettazione - Consiglio scientifico e tecnico (STC) PGU - PGU - Comitato speciale - Consiglio dei ministri dell'URSS. Il lavoro sulla creazione del WB RDS-6S è stato costantemente monitorato dal Comitato Speciale e dalla PGU. Dopo la lettera informativa di Vannikov e Kurchatov sulla possibilità fondamentale di creare una superbomba, il Comitato speciale e la PGU hanno ripetutamente considerato lo stato degli sviluppi della BM e, se necessario, hanno preparato risoluzioni e ordini del Consiglio dei ministri. Durante il 1950-1953 furono emesse 26 risoluzioni e ordini del Consiglio dei ministri dell'URSS su questioni scientifiche, produttive e organizzative dello sviluppo del WB RDS-6S. Un numero così elevato di decisioni governative in altre aree del Progetto Atomico non è stato emesso. La maggior parte di essi si riferisce al lavoro di KB-11 come principale organizzazione esecutiva, dove nel tempo è stato formato l'ordine di lavoro, determinato dalle risoluzioni e dagli ordini del Consiglio dei ministri dell'URSS della dirigenza KB-11. L'8 febbraio 1949, il capo di KB-11, Pavel Zernov, firmò un ordine di lavoro in KB-11 su RDS-6, al paragrafo 1 del quale si prevedeva di organizzare un gruppo sotto la diretta supervisione del capo progettista Yu. B. Khariton per l'ulteriore sviluppo di questioni sulla creazione di RDS-6 nella seguente composizione: Yu. B. Khariton (leader), 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.
Un anno dopo, il governo ha nominato un supervisore scientifico e il suo vice responsabili di specifiche aree di lavoro. Lo status del supervisore scientifico, introdotto nel progetto atomico sovietico, era molto alto, come evidenziato, ad esempio, dalle attività di Igor Kurchatov. Nella clausola 2 della risoluzione del Consiglio dei ministri dell'URSS n. 827-303ss / op "Sul lavoro sulla creazione di RDS-6" del 26 febbraio 1950, si afferma: Khariton, primo vice supervisore scientifico per la creazione di RDS-6S e RDS-6T, dottore in scienze fisiche e matematiche KISchelkina, vice supervisore per i prodotti RDS-6S, membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS IE Tamm, vice supervisore per la parte teorica del membro corrispondente RDS-6T dell'Accademia delle scienze dell'URSS Ya. B. Zel'dovich, vice supervisori scientifici per la ricerca sui processi nucleari MG Meshcheryakov, candidato di fisica e matematica e GN Flerov, candidato di fisica e matematica.
Inoltre, il decreto ha approvato la composizione personale dei calcolatori, al paragrafo 4 del quale si legge quanto segue: “Organizzare in KB-11 per lo sviluppo della teoria del prodotto RDS-6S un gruppo di calcolo e teorico sotto la guida di Membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS I. Ye. Tamm, composto da: AD Sakharov - Candidato di scienze fisiche e matematiche, SZBelenky - Dottore in scienze fisiche e matematiche, Yu. A. Romanov - Ricercatore, NNBogolyubov - Accademico di l'Accademia ucraina delle scienze, I. Ya. Pomeranchuk - Dottore in scienze fisiche e matematiche, V. N. Klimov - assistente di ricerca, D. V. Shirkov - assistente di ricerca."
Secondo il piano 1949-1950
Pertanto, oltre a KB-11, i principali specialisti scientifici degli istituti dell'Accademia delle scienze dell'URSS hanno partecipato ai lavori sull'RDS-6. Di conseguenza, sotto la supervisione scientifica di KB-11 sulla ricerca computazionale e sperimentale a sostegno del progetto VB RDS-6S, c'erano le seguenti organizzazioni esecutive: Physical Institute (FIAN), Institute for Physical Problems (IPP), Institute of Fisica chimica (ICP), Laboratorio n. 1, Laboratorio n. 2, Laboratorio "B", Istituto matematico dell'Accademia delle scienze dell'URSS con la filiale di Leningrado, Istituto di geofisica dell'Accademia delle scienze dell'URSS. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, nonché imprese di produzione: Combine n. 817, impianto n. 12, impianto n. 418, impianto n. 752, Verkhne- Impianto metallurgico Salda, impianto concentrato chimico di Novosibirsk.
La direzione amministrativa e scientifica del progetto atomico sovietico si è impegnata energicamente a organizzare i lavori per la creazione del primo WB RDS-6 domestico. Il primo incontro rappresentativo su RDS-6 ebbe luogo il 9 giugno 1949 sotto la guida di Vannikov e Kurchatov al KB-11 (Arzamas-16). Oltre ai principali scienziati del Progetto Atomico, è stato invitato Sakharov. I partecipanti all'incontro hanno sviluppato il "Piano di lavoro di ricerca su RDS-6 per il 1949-1950". (in forma manoscritta, preparata, a giudicare dalla scrittura, da Sakharov), prevedendo le seguenti aree di ricerca: reazioni nucleari di nuclei leggeri in RDS-6; la possibilità di avviare l'RDS-6 utilizzando una bomba atomica ed esplosivi convenzionali; l'uso dell'esplosione di una bomba atomica per ottenere informazioni sulla creazione di un EO; dinamica dei gas del processo. Insieme al lavoro teorico, sono stati anche determinati gli esecutori e i tempi dello sviluppo di tecnologie industriali per la produzione di trizio, litio-6, deuteride di litio, deuteride di uranio, necessari per la creazione di RDS-6.
Il modello di bomba all'idrogeno RDS-6S è stato testato con successo nel sito di prova di Semipalatinsk il 12 agosto 1953.
La capacità del primo AB RDS-1 sovietico, che era una copia dell'AB americano, era di 20 mila tonnellate di TNT equivalente. L'equivalente totale di TNT di AB RDS-2 del progetto sovietico originale era di 38.300 tonnellate. La potenza del primo WB RDS-6S ha superato l'equivalente TNT di AB RDS-2 di quasi 10 volte, il che è stato senza dubbio un importante risultato degli sviluppatori di armi nucleari sovietiche. Successivamente, i principi di progettazione del WB RDS-6S sono stati seriamente migliorati, questo ha permesso di creare un'arma più potente.
