История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Примечание. В известном фильме «Девять дней одного года» отец спрашивает Гусева: «Ты «бомбу» делал?» И тот отвечает: «Делал, Батя. А если бы не делал, – так не было бы у нас этого разговора. И половины человечества в придачу…». А в другом фрагменте Гусев сообщает жене, что у него уже был случай, когда он «схватил» изрядную долю радиации. Когда делал эксперимент по определению критической массы «жидкого урана». А почему «жидкого»? Да потому, что в условиях сильного сжатия и высоких температур при инициализации ядерного взрыва металл заряда не может быть в твёрдом состоянии – он жидкий… Конечно, эта фраза – из художественного кинофильма, но в ней есть объективный физический смысл. Таких фраз в фильме немало. Это очень глубокий фильм, – смысл некоторых фраз из него дошёл до нас спустя много лет после первого просмотра ещё в детстве. В частности, слова Гусева дают ответ на вопрос, зачем нужны были огромные затраты на создание ЯО, и за что советские учёные-физики отдавали своё здоровье и свои жизни.

Для «Толстяка» пушечная схема оказалась непригодной. Наличие в плутонии значительных долей изотопа-240 делало процесс активации взрыва по «пушечной схеме» очень нестабильным. Плутоний-240 испускал много нейтронов, которые вызывали преждевременную реакцию заряда с его распылением до достижения необходимой критической массы и, как следствие, – неэффективный взрыв заряда с малой мощностью – «хлопо́к»). «Пушечная схема» оказалась для плутониевой бомбы неприемлемой, поскольку требовала примерно в 100 раз большей скорости соединения зарядов в критическую массу для достижения требуемых параметров инициации заряда. Очистить же плутоний-239 от изотопа-240 было заметно сложнее, чем уран-235 от урана-238 из-за малой разницы в весе атомов этой пары изотопов (240–239=1, а 238–235=3).

Для инициирования плутониевого заряда и перевода его в критическое состояние требовалось сжать его со всех сторон с очень большой силой, с давлением в тысячи атмосфер, причём с очень большой – космической скоростью. Это можно выполнить только с помощью мощного взрывчатого вещества со скоростью горения 7–8 км в с. Привлечённая к этой работе группа Сета Неддельмейера из артиллерийско-технического отдела Пентагона столкнулась с большими трудностями: следовало создать сферическую волну взрыва, направленную не только наружу, но и внутрь для сжатия заряда. Путь для решения проблемы предложил Джеймс Так – английский физик из Манчестера, изучавший кумулятивные эффекты и прибывший в США вместе с другими британскими учёными. В мае 1944 года своё мнение, подкреплённое расчётами, высказал и ведущий британский специалист по гидродинамике Джеффри Тейлор. На основе заключений этих специалистов физики Лос-Аламоса пришли к выводу, что единственно правильным решением будет создание системы «взрывных линз», создающих сферическую волну, направленную внутрь. Оппенгеймер создал два отдела для решения проблемы: отдел «G» («gadget» – устройство), продолжавший разработку бомбы «Толстяк» и отдел «Х» (Explosives – сжатие).

Во главе отдела «Х» Оппенгеймер поставил американского физика русского происхождения Георгия Кистяковского. Скоро в этот отдел входило около 600 специалистов, в том числе 400 физиков и инженеров. Они провели сотни опытов с взрывами, тщательно отрабатывая конструкцию по результатам многочисленных своих измерений и расчётов. Сложный заряд имел три слоя из «быстрой» и «медленной» (внутренний слой) взрывчатки и составлялся из 32-х сегментов взрывчатки, которые складывались в сферу, окружавшую пушер – наружную часть заряда плутония. Схема конструкции бомбы «Толстяк» приведена на рисунке. Благодаря взрыву наружных слоёв взрывчатки, они удерживали взрыв внутреннего слоя так, что в его центре, создавались очень высокие температура и давления в центре, сжимавшие расположенный здесь заряд.

Бомба «Толстяк» (MARK-III) – конструктивная схема «имплозивного типа» с линзами взрывчатки (см. [5], c. 54).