Ветвления судьбы Жоржа Коваля. Том II. Книга II

«Из сплава, содержащего 98 % плутония-239, 0,9 % плутония-240 и 0,8 % галлия, был изготовлен шарик диаметром всего 9 см и весом около 6,5 кг. В центре шарика была полость диаметром 2 см, и он состоял из трех деталей: двух половинок и цилиндрика диаметром 2 см. Этот цилиндрик служил пробкой, через которую во внутреннюю полость можно было вставить инициатор – источник нейтронов, который срабатывал при взрыве бомбы».[542]

Цепная реакция распада атомов плутония (основная «взрывчатка» бомбы), приводящая к выделению огромной энергии, возникает в момент сжатия плутониевой сферы до критической плотности за счёт энергии химической взрывчатки, окружающей плутониевую сферу.

Химическая взрывчатка взрывается хитро. Плутониевая сфера окружена блоками особой формы из двух типов взрывчатки – «быстрой» (ТАТВ – триаминотринитробензол) и медленной (баратол – смесь тринитротолуола с нитратом бария).[543]

Подрыв такой сборки порождает имплозию – «взрыв вовнутрь». Выделяющаяся при этом энергия не «разбрасывает» продукты реакции в стороны, как при обычном взрыве, а наоборот – сжимает их и находящуюся внутри плутониевую сферу.

В момент начала цепной реакции энергия взрывной волны химической взрывчатки продолжает сжимать активную зону, создавая сверхкритическую плотность.

Но выделяющаяся энергия цепной реакции начинает противодействовать сжатию и через какое-то время превосходит энергию сжатия. Зона реакции расширяется, деление преодолевает имплозию, и критичность пропадает.

Время удержания критичности (т. е. время протекания самой цепной реакции) и, следовательно, выделение собственно ядерной энергии, зависит от ряда характеристик нейтронов, рождающихся в ходе цепной реакции и обязательно от присутствия нейтронов, не связанных с протеканием цепной реакции.

Расчёты показывают, что полноценный ядерный взрыв происходит при условии, что

«при переводе сборки из докритического в сверхкритическое состояние в ее делящемся материале не будет нейтронов, а вот когда максимум сверхкритичности почти достигнут – их окажется там очень много».[544]

А обеспечивал выполнение этого условия нейтронный инициатор, «впрыскивающий» производимые им, а не делящимся материалом, нейтроны в зону сверхкритического состояния плутония.

Так что успех получения атомного взрыва бомбы той конструкции, которую воплощали Курчатов и Харитон, зависел от того, как много нейтронов именно в момент максимальной сверхкритичности выбросит нейтронный инициатор, вставленный в плутониевый шарик.

Без его чёткого срабатывания в течение миллионных долей секунды[545] вся работа всего коллектива атомщиков – добыча урана, создание атомных реакторов, выделение плутония, отработка условий имплозии и многое другое, сделанное за три с лишним года с неимоверными усилиями и жертвами, приведёт не к атомной бомбе, а к «атомному пшику» – гигантской хлопушке, заразившей радиоактивной пылью непрореагировавшего плутония сотню-другую гектаров полигона. И, конечно, к горстке «лагерной пыли» её создателей.

Другое образное описание исхода ситуации, когда первая бомба «не сработала» бы, или сработала с «пшиком», дал Л. А. Арцимович. Хотя он лично к ней никакого отношения не имел (он занимался электромагнитным обогащением урана, а первая бомба была плутониевой), но его характеристика последствий неудачи относилась ко всем участникам атомного проекта, вне зависимости от того, какой именно областью они занимались. Как вспоминает А. П. Александров,

«…Арцимович очень хорошо сказал, что, вот, если бы первая бомба не взорвалась, то она бы оказалась самой губительной. Это справедливо, потому что тогда всех, кто этим делом занимался, конечно, как говорится, по голове бы не погладили».[546]

Эти же вопросы и эти же опасения (за исключением, конечно, опасений, связанных с превращением в «лагерную пыль») были и у американских конструкторов атомной бомбы.

Особенно остро ощущал опасность ошибки с конструированием нейтронного инициатора Ферми. Он как физик прекрасно понимал разницу между атомным взрывом и атомным пшиком, возможным при плохой работе нейтронного инициатора.