Uit de gepubliceerde archiefdocumenten is bekend dat in de beginperiode van het Sovjet-atoomproject twee versies van de waterstofbom (VB) werden ontwikkeld: de "pijp" (RDS-6T) en de "puff" (RDS-6S). De namen kwamen tot op zekere hoogte overeen met hun ontwerp.
De groep van Yakov Zeldovich aan het Institute of Chemical Physics (ICP), en vervolgens de wetenschappers van Laboratory No. 3 en Laboratory V, voerden berekeningen uit van de RDS-6T VB in de vorm van een dunwandige cilinder met een diameter van 50 centimeter en een lengte van minimaal vijf meter, gevuld met vloeibaar deuterium in een hoeveelheid van 140 kilogram. Volgens berekeningen komt de explosie van deze massa deuterium overeen met één tot twee miljoen ton TNT. Een atoombom van het kanontype wordt gebruikt om een explosie te veroorzaken. Tussen de lading uranium-235 en deuterium zit een extra detonator gemaakt van een mengsel van deuterium en tritium, die sneller en bij een lagere temperatuur reageert dan puur deuterium. Het gehele systeem is thermisch geïsoleerd om te voorkomen dat vloeibaar deuterium tijdens het transport verdampt. Zelfs uit deze beschrijving, gepresenteerd door Yakov Zeldovich in de notitie "Hydrogen deuterium bomb" in februari 1950, blijkt dat de implementatie van de RDS-6T WB met vloeibare waterstof gepaard ging met grote technische problemen.
Het voordeel van de "puff"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich en Andrei Sacharov wezen er in hun rapport "Model of the RDS-6S product" voor 1953 op dat de thermonucleaire reactie in deuterium alleen bij extreem hoge temperaturen met de snelheid verloopt die nodig is voor een explosie, en de praktische mogelijkheid om de ze zijn nog niet bewezen.
In verband met de negatieve resultaten van vele jaren theoretische berekeningen, werd het werk aan de RDS-6T WB beëindigd door de beslissing van de leiding van de USSR MSM in 1954.
De oplossing om een VB te creëren in de vorm van afwisselende lagen van splijtstof en thermonucleaire componenten (vandaar de "bladerdeeg") werd voorgesteld door Andrei Sacharov, een medewerker van de theoretische afdeling van het Natuurkundig Instituut van de Academie van Wetenschappen (FIAN), onder leiding van Igor Tamm. Op 2 december 1948, tijdens een vergadering van de Wetenschappelijke en Technische Raad (STC) van laboratorium nr. 2, een bespreking van de rapporten van Zeldovich en Tamm over de resultaten van het bestuderen van het gebruik van de reactie van fusie van lichte kernen voor de oprichting van WB van verschillende ontwerpschema's vond plaats.
Uit het protocol van de NTS-bijeenkomst bleek dat de raad de resultaten van beide groepen interessant vindt, maar vooral het systeem in de vorm van een kolom van lagen zwaar water en A-9 (een symbool van natuurlijk uranium), dat volgens naar voorlopige berekeningen, kan ontploffen met een kolomdiameter van ongeveer 400 millimeter. Het voordeel van dit systeem is de mogelijkheid om zwaar water te gebruiken in plaats van deuterium, waardoor waterstof bij lage temperaturen niet meer nodig is.
Het besluit van de Wetenschappelijke en Technische Raad van Laboratorium nr. 2 van 1948 wees op de noodzaak om het werk van Tamm's groep te concentreren op het voorstel van Sacharov en om experimenten uit te voeren bij FIAN in het team van Ilya Frank om de vermenigvuldiging van neutronen in het zwaar water te bestuderen - uranium systeem, waardoor het team van wetenschappers wordt bevrijd van ander werk.
Igor Kurchatov en Yuliy Khariton rapporteerden de resultaten van deze overweging aan het hoofd van de Eerste Hoofddirectoraat (PSU) onder de Raad van Ministers (CM) van de USSR, Boris Vannikov, die een ontwerpresolutie van de Raad van Ministers van de USSR bijvoegde, opgesteld op basis van het besluit van de NTS.
De discussie op het wetenschappelijke seminar van laboratorium nr. 2 van de rapporten van Zeldovich en Tamm diende als basis voor de wijdverbreide ontwikkeling van theoretisch en experimenteel werk aan de creatie van de eerste binnenlandse waterstofbom.
Een paradijs voor theoretici
VB RDS-6S werd in officiële documenten een product genoemd, alleen soms met zijn echte naam. RDS-6S is als volgt gerangschikt: in het midden van het systeem van afwisselende lagen natuurlijk uranium en een licht materiaal bestaande uit een mengsel van deuteride en lithium-6-tritide, wordt een lading uranium-235 geplaatst. Het oppervlak van de "rookwolk" bestaat uit een explosief (explosief) om een explosie van een nucleaire (uranium-235) lading te veroorzaken, die een krachtige stroom van energie veroorzaakt in de vorm van neutronen, quanta en andere deeltjes. Dit leidt tot ionisatieverhitting (compressie) tot stellaire temperaturen van een dunne laag thermonucleaire brandstof en een laag uranium. In dit geval verandert de laatste in plasma met een overeenkomstige drukverhoging, die de aangrenzende laag van de lichte substantie samendrukt. Door het gecombineerde effect van de explosie van een kernlading en een geïoniseerde laag uranium worden voorwaarden geschapen voor een thermonucleaire reactie, waardoor de splijtingssnelheid van uranium door thermonucleaire neutronen toeneemt. Een kenmerk van dit proces is dat het onder extreme omstandigheden plaatsvindt: bij een hoge dichtheid van energie die vrijkomt in een klein volume materie bij hoge temperatuur, ontwikkelt dit zich allemaal binnen microseconden, wat uiteindelijk leidt tot een explosief effect. De computationele studie van de fysica van complexe processen die plaatsvinden in de Wereldbank is een manifestatie van de hogere intelligentie van wetenschappers, een paradijs voor theoretici, zoals Andrei Sacharov ooit zei.
's Werelds eerste waterstofbom RDS-6S.
Laadtest uitgevoerd op 12 augustus
1953 op de testlocatie in Semipalatinsk.
Laadvermogen - tot 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Zo bevatte het eerste monster van de binnenlandse WB RDS-6S, naast explosieven, de volgende nucleaire materialen: uranium-235, natuurlijk uranium, lithium-6-deuteride en tritide. Dit maakte het mogelijk om de implementatie van de volgende processen te verzekeren: een nucleaire explosie van een centrale lading, verwarming als gevolg van deze bolvormige lagen met deuteride en lithium-6 tritide, een thermonucleaire reactie met het vrijkomen van energie en de vorming van snelle neutronen, de splijting van uranium-238 kernen door snelle neutronen met het vrijkomen van energie, de interactie van lithium 6 met neutronen om een extra hoeveelheid tritium te verkrijgen en daardoor de primaire thermonucleaire reactie te versterken.
In een waterstofbom vinden vrijwel gelijktijdig talrijke kernreacties, hydrodynamische verschijnselen en thermische processen met hoge intensiteit plaats. Het is vrij duidelijk dat, vanwege het gebrek aan methoden voor hun analyse en betrouwbare informatie over de deeltjesinteractieconstanten, de berekening van de explosie van de WB aanzienlijke theoretische problemen opleverde. Niettemin slaagden Sovjetwetenschappers en ingenieurs erin om de eerste binnenlandse WB te creëren, het meest complexe technische apparaat ter wereld.
Principes van werkorganisatie
De activiteit bij het maken van de eerste waterstofbom in de Sovjet-Unie had een aantal eigenaardigheden. Allereerst hadden alle deelnemers aan dit werk, ongeacht hun officiële positie, een hoge mate van verantwoordelijkheid en begrepen ze de uitzonderlijke militair-politieke betekenis van de aanwezigheid van een superbom als een van de effectieve middelen om het land te beschermen tegen externe bedreigingen.
Natuurlijk speelden staatscentralisatie en coördinatie van de activiteiten van alle ondernemingen en organisaties, evenals de maximaal mogelijke financiering van werk, inclusief genereuze materiële stimulansen voor de behaalde resultaten, een grote rol bij het bereiken van succes. En dit alles met strikte controle op de uitvoering. Het grote potentieel van de vooroorlogse Sovjetwetenschap, met name de kernfysica, en de aanwezigheid van een groot aantal hooggekwalificeerde wetenschappers en ingenieurs waren ook van groot belang.
De verworvenheden van de kernfysica werden constant gebruikt om dringende problemen van de verdediging van het land op te lossen. Over het algemeen zou het zonder de resultaten van fundamenteel onderzoek onmogelijk zijn om zo'n hightech product als de RDS-6S WB en de daaropvolgende verbeterde WB-modellen te maken. Het is bekend dat de directeur van het Leningrad Physics and Technology Institute (LPTI), academicus Abram Ioffe, in de vooroorlogse jaren werd berispt voor onderzoek in de kernfysica omdat het geen praktische oplossing bood. Maar het was juist het vooroorlogse fundamentele onderzoek dat de Sovjet-Unie in staat stelde geavanceerde wapens te verkrijgen.
Uitstekende wetenschappers van het land met verschillende specialiteiten namen deel aan de oprichting van de eerste binnenlandse Wereldbank, waaronder in de eerste plaats beroemde natuurkundigen als Igor Kurchatov, Julius Khariton, Yakov Zeldovich, Kirill Shchelkin, Igor Tamm, Andrei Sacharov, Vitaly Ginzburg, Lev Landau, Evgeny Zababakhin, Yuri Romanov, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov en anderen.
Een fundamenteel kenmerk van het werk aan RDS-6 was de deelname aan hen van een groot aantal hooggekwalificeerde Sovjet-wiskundigen, zoals Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky en vele, vele anderen. De hele kleur van de Sovjetwetenschap was betrokken bij de oprichting van de eerste binnenlandse WB. De actieve deelname van een groot aantal wetenschappelijke, ontwerp- en engineering- en productieteams van het land met ervaren personeel maakte het mogelijk om de meest complexe wetenschapsintensieve taken op te lossen. De opkomst van WB zou onmogelijk zijn geweest zonder de productie van lithium-6, deuterium, tritium en hun verbindingen op industriële schaal - de belangrijkste componenten van thermonucleaire wapens, methoden voor het scheiden van tritium van bestraald lithium, enz.
Nieuwe ideeën, projecten van installaties, plannen voor onderzoeks- en ontwikkelingswerk, verslagen van directeuren van instituten over het uitgevoerde werk werden besproken op seminars en wetenschappelijke raden van Laboratorium nr. 2, NTS PGU en NTS op KB-11, enz. Alle regeringsbeslissingen werden opgesteld op basis van aanbevelingen van NTS PSU en NTS bij KB-11 na goedkeuring door de leiding van PSU en het Speciaal Comité. De praktijk van constante collegiale bespreking van nieuwe voorstellen tijdens de vergaderingen van de STC leidde tot het wegwerken van een grote kloof tussen ideeën en de uitvoering ervan.
Het Sovjet-atoomproject onderscheidde zich door een breed programma van verschillende fundamentele onderzoeken met de bouw van experimentele kernreactoren en installaties, geladen deeltjesversnellers, enz., waarvan de resultaten onmiddellijk werden gebruikt bij het uitvoeren van specifieke taken. Tegelijkertijd werd er enorm veel geld uitgegeven aan fundamenteel onderzoek.
Persoonlijk verantwoordelijk
De oplossing van staatstaken met betrekking tot het creëren van kernwaterstofwapens werd grotendeels mogelijk dankzij de dringende maatregelen van de Sovjetregering om een effectieve structuur te organiseren voor de gecentraliseerde controle van het Atomic Project. Op 20 augustus 1945 werd het Speciaal Comité (SK, onder leiding van Lavrentiy Beria) opgericht onder het Staatsverdedigingscomité en het Eerste Hoofddirectoraat (PSU, onder leiding van de voormalige Volkscommissaris voor Munitie Boris Vannikov) onder de Raad van Volkscommissarissen van de USSR. Als gevolg hiervan werd de volgende beheercyclus van het Atomic Project geïmplementeerd: industriële ondernemingen, instituten, ontwerporganisaties - Wetenschappelijke en Technische Raad (STC) PGU - PGU - Speciaal Comité - Raad van Ministers van de USSR. Het werk aan de creatie van de WB RDS-6S werd voortdurend gecontroleerd door het Speciaal Comité en de PGU. Na de informatiebrief van Vannikov en Kurchatov over de fundamentele mogelijkheid om een superbom te creëren, hebben het Speciaal Comité en de PGU herhaaldelijk de stand van de WB-ontwikkelingen overwogen en, indien nodig, resoluties en besluiten van de Raad van Ministers voorbereid. Tijdens 1950-1953 werden 26 resoluties en besluiten van de Raad van Ministers van de USSR uitgevaardigd over wetenschappelijke, productie- en organisatorische kwesties van de ontwikkeling van de WB RDS-6S. Zo'n groot aantal regeringsbesluiten op andere gebieden van het Atomic Project is niet uitgevaardigd. De meeste hebben betrekking op het werk van KB-11 als de belangrijkste uitvoerende organisatie, waar in de loop van de tijd de werkvolgorde werd gevormd, bepaald door de resoluties van de USSR-Raad van Ministers en bevelen van de leiding van de KB-11. Op 8 februari 1949 ondertekende de chef van KB-11, Pavel Zernov, een order voor werkzaamheden in KB-11 op RDS-6, in paragraaf 1 waarvan werd overwogen een groep te organiseren “onder direct toezicht van hoofdontwerper Yu. B. Khariton voor de verdere ontwikkeling van kwesties over de creatie van RDS-6 in de volgende samenstelling: Yu. B. Khariton (leider), KISchelkin, YaB 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.
Een jaar later benoemde de regering een wetenschappelijk begeleider en zijn plaatsvervanger verantwoordelijk voor specifieke werkterreinen. De status van de wetenschappelijke supervisor, die werd geïntroduceerd in het Sovjet Atomic Project, was erg hoog, zoals bijvoorbeeld blijkt uit de activiteiten van Igor Kurchatov. In clausule 2 van de resolutie van de Raad van Ministers van de USSR nr. 827-303ss / op "On work on the creation of RDS-6" van 26 februari 1950 staat: Khariton, eerste plaatsvervangend wetenschappelijk supervisor voor de oprichting van RDS-6S en RDS-6T, doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen KISchelkina, plaatsvervangend supervisor voor RDS-6S-producten, corresponderend lid van de USSR Academy of Sciences IE Tamm, plaatsvervangend supervisor voor het theoretische deel van de RDS-6T Corresponderend lid van de USSR Academie van Wetenschappen Ya. B. Zel'dovich, plaatsvervangend wetenschappelijk supervisors voor onderzoek naar nucleaire processen MG Meshcheryakov, kandidaat voor natuurkunde en wiskunde, en GN Flerov, kandidaat voor natuurkunde en wiskunde.
Ook keurde het decreet de persoonlijke samenstelling van de rekenmachines goed, waarvan we in paragraaf 4 het volgende lezen: "Om in KB-11 voor de ontwikkeling van de theorie van het RDS-6S-product een berekenings- en theoretische groep te organiseren onder leiding van Corresponderend lid van de USSR Academie van Wetenschappen I. Ye. Tamm, bestaande uit: AD Sacharov - Kandidaat voor Fysische en Wiskundige Wetenschappen, SZBelenky - Doctor in de Fysische en Wiskundige Wetenschappen, Yu. A. Romanov - Onderzoeker, NNBogolyubov - Academicus van de Oekraïense Academie van Wetenschappen, I. Ya. Pomeranchuk - Doctor in de Fysische en Wiskundige Wetenschappen, V. N. Klimov - onderzoeksassistent, D. V. Shirkov - onderzoeksassistent."
Volgens het plan 1949-1950
Zo namen naast KB-11 vooraanstaande wetenschappelijke specialisten van de instituten van de USSR Academy of Sciences deel aan het werk aan de RDS-6. Als gevolg hiervan waren er onder de wetenschappelijke supervisie van KB-11 over computationeel en experimenteel onderzoek ter ondersteuning van het VB RDS-6S-project de volgende uitvoerende organisaties: Physical Institute (FIAN), Institute for Physical Problems (IPP), Institute of Chemische fysica (ICP), laboratorium nr. 1, laboratorium nr. 2, laboratorium "B", wiskundig instituut van de USSR Academie van Wetenschappen met de Leningrad-tak, Instituut voor Geofysica van de USSR Academie van Wetenschappen. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, evenals productiebedrijven: combineer nr. 817, fabriek nr. 12, fabriek nr. 418, fabriek nr. 752, Verkhne- Metallurgische fabriek Salda, chemische concentraatfabriek in Novosibirsk.
De administratieve en wetenschappelijke leiding van het Sovjet Atomic Project begon krachtig met het organiseren van het werk aan de oprichting van de eerste binnenlandse WB RDS-6. De eerste representatieve bijeenkomst over RDS-6 vond plaats op 9 juni 1949 onder leiding van Vannikov en Kurchatov in KB-11 (Arzamas-16). Naast de vooraanstaande wetenschappers van het Atomic Project was Sacharov uitgenodigd. De deelnemers aan de bijeenkomst ontwikkelden het 'Plan van onderzoek naar RDS-6 voor 1949-1950'. (in handgeschreven vorm, voorbereid, te oordelen naar het handschrift, door Sacharov), voorzien in de volgende onderzoeksgebieden: kernreacties van lichte kernen in RDS-6; de mogelijkheid om de RDS-6 te initiëren met behulp van een atoombom en conventionele explosieven; het gebruik van de explosie van een atoombom om informatie te verkrijgen over het ontstaan van een EO; gasdynamiek van het proces. Naast theoretisch werk werden ook de uitvoerders en de timing van de ontwikkeling van industriële technologieën voor de productie van tritium, lithium-6, lithiumdeuteride, uraniumdeuteride, noodzakelijk voor de creatie van RDS-6, bepaald.
Het RDS-6S waterstofbommodel werd op 12 augustus 1953 met succes getest op de testlocatie in Semipalatinsk.
De capaciteit van de eerste Sovjet AB RDS-1, die een kopie was van de Amerikaanse AB, was 20 duizend ton TNT-equivalent. Het totale TNT-equivalent van AB RDS-2 van het oorspronkelijke Sovjetontwerp was 38.300 ton. De kracht van de eerste WB RDS-6S overtrof het TNT-equivalent van AB RDS-2 met bijna 10 keer, wat ongetwijfeld een belangrijke prestatie was van de ontwikkelaars van Sovjet-kernwapens. Vervolgens werden de ontwerpprincipes van de WB RDS-6S serieus verbeterd, dit maakte het mogelijk om een krachtiger wapen te creëren.
