2379-1 (Создание термоядерного оружия в СССР: второй этап ядерной гонки), страница 2

Это была уже вторая их встреча. Первая произошла еще 28.09.47, вскоре после возвращения Фукса из США в Англию, но каких-либо значимых последствий она не имела. Почему – сказать трудно; возможно, сыграла роль излишняя формализация запроса (Фукс отвечал на десять вопросов Феклисова). Зато 13.03.48 в руки советской разведки попал, по существу, весь проект «классический супер» по состоянию примерно на начало 1947 г., включая значения сечений реакции взаимодействия ядер дейтерия и трития, общую конструкцию бомбы на принципе радиационной имплозии и устройство блока зажигания. Но в этих документах, как и в более ранних, отсутствовало основополагающее теоретическое доказательство принципиальной возможности неравновесного (взрывного) горения в цилиндре с дейтерием, такая возможность лишь постулировалась [6].

Однако на это обстоятельство (впоследствии, как мы увидим, ставшее роковым для судьбы «классического супера») внимания никто не обратил. Впрочем, может быть, тогда это и не было главным. Зато для членов высшего политического руководства страны (20.04.48 руководство МГБ СССР направило русский перевод материалов Фукса И.В.Сталину, В.М.Молотову и Л.П.Берия) стало совершенно ясным другое, существенно более важное: в США полным ходом идет разработка нового сверхмощного оружия, возникла реальная опасность отставания, которое может стать гибельным для страны, необходимо в кратчайший срок принимать ответные меры.

23.04.48 Л.П.Берия направляет материалы Фукса начальнику ПГУ Б.Л.Ванникову, а также И.В.Курчатову и Ю.Б.Харитону для подготовки необходимых предложений. Эти предложения и были положены в основу подписанного И.В.Сталиным 10.06.48 постановления СМ СССР «О дополнении плана работ КБ-11», которое обязывало создать в КБ-11 специальную группу по созданию водородной бомбы (РДС-6). Другим постановлением СМ СССР от того же дня определялись важнейшие организационные меры. В частности, оно обязывало Физический институт АН СССР (директор – академик С.И.Вавилов), славившийся блестящей школой исследований неравновесных процессов, «организовать исследовательские работы по разработке теории горения дейтерия по заданиям Лаборатории № 2 (Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович), для чего в двухдневный срок создать специальную исследовательскую группу под руководством члена-корреспондента АН СССР И.Е.Тамма…» [6]. Интересно, что этим же постановлением были улучшены жилищные условия ряда участников работ, в частности, была предоставлена комната А.Д.Сахарову, молодому сотруднику группы И.Е.Тамма. (Вот так начинал работу над водородной бомбой ее будущий создатель!) В тот же день материалы Фукса были направлены для ознакомления Я.Б.Зельдовичу. Он и возглавил работы по изучению ядерной детонации дейтерия. В Москве же, помимо группы И.Е.Тамма (С.Э.Беленький, А.Д.Сахаров, впоследствии еще В.Л.Гинзбург и Ю.А.Романов), в работах участвовали А.С.Компанеец и С.П.Дьяков. Доступа к разведывательной информации никто из них не имел. Этот день, 10.06.48, стал днем рождения первого конкретного советского термоядерного проекта – «трубы», как он был вскоре окрещен из-за предполагаемой геометрической формы будущей бомбы.

Итак, началось… Формулировки типа «двухдневные сроки», «улучшение жилищных условий» и «строжайшая персональная ответственность», столь характерные для «ранней атомной истории» СССР, означали в совокупности только одно: проект получил высший государственный приоритет, он должен быть выполнен любой ценой и в кратчайший срок. Что же до затрат (а если нужно, то и человеческих жизней – в ведомстве Л.П.Берия на это привыкли смотреть спокойно), то их предполагалось считать потом, если считать вообще.

Природа, однако, иногда оказывается сильнее постановлений и угроз. Проклятое доказательство возможности детонации дейтерия в «трубе» было недостижимо – решение ускользало от теоретиков, а без этого о начале проектно-конструкторских работ не могло быть и речи, поскольку были неясны даже ориентировочные параметры устройства. Существо этих затруднений заключалась в следующем. Для любой детонации (химической или ядерной) существует некоторый минимальный радиус детонационного шнура, ниже которого требуемый взрывной режим не осуществляется – вещество разлетается раньше, чем успевает сгореть. Но вследствие некоторых особенностей взаимодействия излучения с веществом (наличия так называемого обратного комптон-эффекта, на значимость которого впервые указал Э.Ферми) для высокотемпературной ядерной плазмы существует не только нижний, но и верхний предельный радиус. Вся трудность была в том, что теоретические значения нижнего (разлетного) и верхнего (радиационного) радиусов оказались очень близкими. А если учесть, что чрезвычайная сложность формального описания процессов в «трубе» не позволяла обойтись без физических допущений, то вопрос о существовании «щели» допустимых решений между этими радиусами оставался неясным в принципе; даже сейчас неизвестно, имеет ли эта задача решение в такой постановке [11].

Тем не менее мучения с «трубой» в группе Я.Б.Зельдовича продолжались еще довольно долго. Забегая вперед, скажем, что только в начале 1954 г. знаменитое совещание в Минсредмаше (с участием И.В.Курчатова, И.Е.Тамма, А.Д.Сахарова, Я.Б.Зельдовича и Л.Д.Ландау), сменившем ПГУ в качестве штаба советской атомной науки и индустрии, признало полную бесперспективность работ по «трубе». По образному выражению Ю.Б.Харитона и В.Б.Адамского это были «похороны трубы по первому разряду» [5].

Ничего не получалось и в Лос-Аламосе у Э.Теллера с прототипом «трубы» – «супером». Да и получиться не могло – законы физики одинаковы и в СССР, и в США. Однако осознание концептуального тупика, в котором оказалась проблема, пришло к Э.Теллеру «при отягчающих обстоятельствах». 27.01.50 в Лондоне арестованный накануне К.Фукс подписал признание о своей многолетней разведывательной деятельности в пользу СССР. А спустя всего 4 дня (31.01.50) президент США Г.Трумэн направил комиссии по атомной энергии США директиву о возобновлении работ по созданию сверхбомбы. Конечно, эти 4 дня – почти наверняка совпадение; скорее, это была несколько запоздалая реакция американского руководства на первое советское ядерное испытание (26.08.49). Однако не исключено, что именно провал Фукса стал причиной новой директивы Трумэна, появившейся через полтора месяца и поставившей разработку ТЯО в число высших государственных приоритетов США. Э.Теллер: «…ирония истории – человек, передавший наши атомные секреты Советскому Союзу, оказал такое сильнейшее влияние на продолжение работ по созданию водородной бомбы» [12].

Вскоре коллеги Теллера - математик Станислав Улам и его помощник Корнелий Эверетт - убедительно показали, что взрывное протекание синтеза дейтерия в объеме «супера» вряд ли возможно, более того, для первоначального зажигания термоядерного горючего потребовалось бы такое количество трития, что для его наработки из лития в промышленных реакторах США пришлось бы практически заморозить производство оружейного плутония для набиравшего темпы производства ЯВУ деления. Так подтвердились предположения Генерального консультативного комитета при КАЭ США, члены которого еще в конце 1949 г. единодушно возражали против разработки водородной бомбы, в том числе и на этом основании [6]. Впрочем, действительность оказалась еще хуже… «К концу 1950 г. Теллер был в отчаянии, потеряв надежду на создание работоспособной конструкции водородной бомбы. Главнейшая программа создания нового оружия США была принята на недостаточно продуманной научной основе» [12].

Заодно стало ясно, что «секреты водородной бомбы», попавшие через Фукса к Курчатову, были, по словам Бете, «не просто бесполезными, а гораздо хуже… [если бы советские специалисты действительно воспользовались информацией, содержащейся в донесениях Фукса, то... – А.К.], нам остается лишь радоваться, ибо это означает, что им приходится разоряться ради проекта никчемного в военном отношении» [12]. Те воспользовались, и действительно поистратились немало: «труба» понапрасну «съела» почти 6 лет работы квалифицированнейшей научной «сборной». Впервые за время работ по советскому атомному проекту разведка способствовала заведению важнейшей научно-технической проблемы в глубокий концептуальный тупик. Это следует понимать, когда в средствах массовой информации заходит, применительно и к разработке ТЯО, очередной разговор о «могуществе советской разведки» и «бессилии советской науки».

И все же роль разведки в истории создания советского ТЯО недооценивать нельзя – она огромна, и ее главным достижением, как мы видели, было инициирование масштабных работ по водородной бомбе в СССР. А кроме того… когда какая-либо объемная научно-техническая проблема начинает решаться с нуля (да еще, как в нашем случае, при отсутствии полной уверенности в принципиальной достижимости требуемого результата), неудача развития некоторой концепции во многом компенсируется методическими наработками, позволяющими успешно решать сходные задачи в рамках уже других концепций, и становлению эффективно действующих научных коллективов со своей научной и организационной иерархией и разделением труда. А если это так, то другие, перспективные, концепции приходят обязательно.

И они появились уже к концу 1948 г. С этого момента советские и американские усилия по созданию ТЯО расходятся, чтобы снова встретиться к концу казавшегося бесконечно далеким 1955 г.

«Слойка» (1948 – 1954 гг.)

В конце августа 1946 г. Э.Теллер выпустил отчет, в котором предложил новую, альтернативную «классическому суперу», схему термоядерной бомбы, которую он назвал «будильник». Предложенная им конструкция состояла из чередующихся сферических слоев делящихся материалов и термоядерного горючего (дейтерий, тритий и, возможно, их химические соединения). Эта система обладала целым рядом потенциальных преимуществ. Быстрые нейтроны, рожденные при реакциях в слоях термоядерного горючего, должны были вызвать деления в соседних слоях делящихся материалов, что должно было приводить к заметному увеличению энерговыделения. В результате ионизационного сжатия термоядерного горючего в процессе взрыва должна была сильно увеличиться его плотность и резко возрасти скорость термоядерных реакций. Необходимость неравновесного режима термоядерного горения отсутствовала, но требовался атомный инициатор большой мощности. Эти требования были тем более значительными, что от «будильника» как целевой альтернативы «классического супера» нужно было получить сходную (мегатонную) мощность. В сентябре 1947 г. Э.Теллер предложил использовать новое термоядерное горючее – дейтерид лития-6 (6LiD). Это должно было привести к значительному увеличению наработки трития в процессе взрыва и тем самым заметно увеличить эффективность термоядерного горения. Однако и проект «будильника» уже не казался многообещающим и перспективным, в первую очередь из-за почти непреодолимых тогда проблем инициирования [6].

Трудно сказать, знал ли об этих идеях Теллера А.Д.Сахаров, когда в сентябре–октябре 1948 г. он, анализируя альтернативные (по отношению к «трубе») схемы водородной бомбы, пришел к физически аналогичной схеме. Скорее всего не знал. Тогда он, рядовой сотрудник группы Я.Б.Зельдовича, не имел доступа к материалам разведки, а как должны были (и умели) держать язык за зубами те, кто его имел, мы хорошо знаем [1]. Во всяком случае, исследователи истории советского термоядерного проекта единодушно отмечают концептуальную независимость сахаровских разработок. Да и сам Андрей Дмитриевич, органически неспособный ко лжи (ни тогда, ни позже), свое авторство по обсуждаемой разработке подчеркивал вполне определенно. Остается в очередной раз удивляться тому, насколько сходны пути решения сложнейших проблем одинакового целевого назначения в разных странах, даже в условиях глубокой секретности. Любопытно, что упомянутое выше явление ионизационного сжатия термоядерного горючего, являющееся физической основой действия этого устройства, до сих пор среди российских атомщиков известно как «сахаризация».

16.11.48 И.Е.Тамм официально обратился с письмом к С.И.Вавилову, где сообщил о «принципиальной возможности достижения ядерной детонации дейтерия в специальном устройстве, сочетающем дейтерий (или тяжелую воду) с природным ураном-238» [курсив мой. – А.К.] [6]. Более своевременной идеи тогда предложить было нельзя. Вспомним о колоссальных трудностях, которые испытывала в те дни молодая советская атомная промышленность с наработкой ядерного горючего для первой советской атомной бомбы, было ясно, что даже в случае ее удачного испытания именно производство оружейного 235U и/или 239Pu явится лимитирующим фактором развертывания советского ядерного потенциала, во всяком случае, в течение обозримого времени. А тут появляется возможность использования в качестве эффективного ядерного материала дешевый 238U, при производстве оружейного урана вообще рассматриваемый как производственные отходы!

Существо дела заключается в следующем. В обычной атомной бомбе 238U не только бесполезен (вторичными нейтронами он практически не делится), но и вреден, поскольку в других ядерных реакциях, конкурирующих с делением, жадно «выедает» эти нейтроны, столь нужные для развития цепного процесса. Именно поэтому для атомной бомбы требуется уран высокого (свыше 90%) обогащения. Однако ситуация кардинально меняется, когда на слой 238U обрушиваются нейтроны термоядерного синтеза, в среднем почти в 10 раз более энергетичные, чем нейтроны деления; 238U при этом делится прекрасно, стоимость же получения каждой килотонны мощности многократно уменьшается. Очень заманчиво!

Впрочем, не исключено, что эти соображения стали играть роль позже, а тогда новая конструкция, названная «слойкой», рассматривалась лишь в своем первоначальном значении – как перспективная схема бомбы синтеза. Как бы то ни было, 20.01.49 А.Д.Сахаров сдал первый отчет по «слойке», а 03.03.49 В.Л.Гинзбург в своем отчете предложил новый материал – 6LiD, – идеально подходивший в качестве термоядерного горючего. (Интересно, что сначала В.Л.Гинзбург хотел лишь усилить «сахаризацию» за счет реакции захвата нейтронов 6Li. Лишь после ознакомления с новыми данными по сечениям реакций синтеза в журнале «Physical Review» от 15.04.49 стало ясно, что главная ценность 6LiD совсем в другом.)

Как уже указывалось, из-за существенно более высокого сечения взаимодействия ядер дейтерий-тритиевая смесь поджигается гораздо легче, чем чистый дейтерий (для чего Э.Теллер и предполагал использовать ее в качестве основы инициирующего устройства «супера»). Но ценой такого использования явилось бы фактическое прекращение наработки оружейного плутония, на что в США никто не пошел бы. Тем более не реалистично было бы ориентироваться на быстрое освоение промышленного производства трития в СССР, где и плутония-то к описываемому времени даже на одну бомбу не успели наработать. Помимо этого, тритий очень нетехнологичен (все-таки при нормальных условиях это газ) и радиоактивен: с периодом полураспада 12,4 года он превращается в стабильный гелий-3, один из самых «вредоносных» нуклидов, интенсивно «пожирающий» драгоценные нейтроны безо всякой пользы. Это ограничивает срок функциональной пригодности боеприпаса несколькими месяцами. Конечно, эти трудности в принципе преодолимы (что история впоследствии и доказала), но вот какой ценой и за какое время…