История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Первые опыты с термоядерными усилениями ядерных зарядов американцы провели в 1951 году – испытания Georg (09.05.1951 г) и Item в ходе операции «Парник». В одном случае добавление дейтерид-тритиевой смеси в ядерный заряд увеличило мощность взрыва на 25 кт до 225 кт, а в другом случае увеличило мощность ядерного взрыва в два раза до 45 кт.

Испытание термоядерного устройства «Айве Майк» («Ive Mike») – первого в мире трёхстадийного термоядерного устройства США провели 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок (https://ria.ru/spravka/20121101/907997325.html). Главным конструктором устройства был Ричард Гарвин. Термоядерная взрывчатка в нём в виде жидкого дейтерия и трития помещалась в тороидальный ядерный заряд. Конструкция была окружена оболочкой из необогащённого урана массой 4,5 тонны и заключена в цилиндрический стальной кожух с толщиной стенок 25–30 см, диаметром 2,03 м и высотой 6,16 м. Агрегат массой 74 т, диаметром 2 м и длиной 8 м был не транспортабельным, – это была не «бомба», а «термоядерное устройство», не отделяемое от оборудования полигона. Инициатором заряда был заряд плутониевой ядерной бомбы ТХ-5. Причём в устройстве была впервые реализована схема радиационной имплозии Теллера-Улама и оболочка из необогащённого урана, – из-за этого взрыв имел огромную мощность 10 Мт. 77 % энергии пришлось на реакцию деления урановой оболочки, которая вызвала сильное радиоактивное заражение. Высота «гриба» взрыва составила 37 км, а диаметр – 161 км. До идеи «сухого» термоядерного горючего (дейтерида-лития-6) американцы ещё не додумались. Хотя саму идею применения дейтерида-лития-6 и концентрического расположения слоёв термоядерной взрывчатки американский физик Эдвард Теллер предложил ещё в 1947 году для конструкции «Будильник» в отчёте «о развитии термоядерных бомб». Но тогда эта идея не получила развития, а её приоритет не был зафиксирован ни в каких официальных документах, – отчёт Теллера был тщательно засекречен, и к данной идее советские физики по всем признакам пришли сами.

12 августа 1953 года в СССР испытали первую термоядерную транспортабельную бомбу РДС-6С, созданную по схеме «Слойка» А. Д. Сахарова с сухой термоядерной взрывчаткой из дейтерида-лития-6. Мощность взрыва составила 400 кТ ТЭ. В «слойке» использовалась схема газодинамической (химической) имплозии. В качестве термоядерной взрывчатки использовали дейтерид лития-6, – т. е. соединение дейтерия и изотоп лития-6. Сильное газодинамическое сжатие при термоядерном взрыве обеспечивала тяжёлая внешняя оболочка из урана-238, которая обеспечивала и третью фазу взрыва. Судя по фото, бомба «Слойка» имела примерно такой же диаметр, что и РДС-1, но более удлинённую форму с более крупными стабилизаторами.

Мощность термоядерных бомб оказалось возможным существенно повысить за счёт «третьей фазы» заряда, когда вокруг термоядерной взрывчатки ставилась ещё и оболочка из Урана-238. Нейтроны, образующиеся при ядерном распаде с относительно малой энергией около 1 МЭВ не могли вызвать распад ядер урана-238. Но термоядерный распад порождал нейтроны с большими энергиями порядка 14 МЭВ, – такие нейтроны уже делили ядра урана-238, эта оболочка взрывалась от взрыва термоядерной взрывчатки и заметно увеличивала общее энерговыделение термоядерного взрыва. Трёхфазные взрывы порождали очень мощные и вредные радиоактивные импульс и сложный «коктейль» из различных радионуклидов, вызывавший сильное радиоактивное загрязнение земли, воды и атмосферы.

Макеты трёх советских атомных бомб. Слева направо: РДС-6 («Слойка», испытана 12.08.1953 г.), бомба РДС-2 (40 кТ, испытана в 1951 г.), РДС-1. Музей ядерных вооружений, Арзамас-16. фото В. И. Лукьянова и С. А. Назаркина, см. [20]

В советской «слойке» энерговыделение за счёт термоядерной реакции и деления урана-238 составляло примерно 90 % – за счёт этого и удалось увеличить мощность взрыва. Потенциальные возможности совершенствования схемы «Слойка» оказались ограничены мощностью около 1 Мт. Но идея «Слойки» послужила важным промежуточным этапом на пути к термоядерному заряду, разработанному в 1954–1955 годах и успешно испытанному 22.11.1955 г., – это была первая советская термоядерная бомба РДС-37 мегатонной мощности 1,6 Мт (причём испытанная в варианте «половинной мощности»). Производство Лития-6 в СССР развернули на комбинате 817 под руководством Константинова Б. П. Интересно, что из-за высокой секретности работ сам Константинов Б. П. не знал, для чего выполняется эта работа до его награждения звездой Героя Социалистического Труда и званием академика АН СССР. В природном Литии изотопа Лития-6 только 7,5 %, и его отделяли электромагнитным методом на мощных ускорителях частиц (советских аналогах американского «Калютрона» Лоуренса).