Ядерное оружие История создания Испытания

На главную раздела
Ядерная физика

Ледоколы

Первая АЭС
Карта сайта

Создание атомного оружия в СССР: первая атомная бомба РДС-1.

Организация работ

    Одни из самых ранних работ в СССР по цепному делению произведены Яковом Зельдовичем и Юрием Харитоном в 1939-41 годах.
    После получения разведданных о интенсивном развертывании американцами работ по Манхэттенскому проекту, 28 сентября 1942 года появилось распоряжение ГКО №2352 "Об организации работ по урану".
    11 февраля 1943 ГКО принимает решение об организации Лаборатории №2 АН СССР для изучения атомной энергии. Руководителем научного ядерного центра в марте назначен Игорь Васильевич Курчатов. В ее состав вошли: А. И. Алиханов, А.А. Арцимович, И. К. Кикоин, И. В. Курчатов, И. Я. Померанчук, К. А. Петржак, Г. Н. Флеров. В 1944 году в Москву возвратился из эвакуации Институт химической физики, и его сотрудники, в числе которых были Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон, пополнили коллектив Лаборатории.
    20 августа 1945 руководство по созданию атомного оружия возлагается на Специальный Комитет, во главе с Л. П. Берия. Его заместитель - нарком боеприпасов Б. Л. Ванников, в состав вошли: Г. М. Малинков, Н. А. Вознесенский, А. П. Завенягин, И. В. Курчатов, П. Л. Капица, М. Г. Первухин. Для решения технических вопросов при СК создан Технический Совет, под руководством Ванникова, который составили: А. И. Алиханов, Н. А. Вознесенский, А. П. Завенягин, К. Кикоин, И. В. Курчатов, А. Ф. Иоффе, П. Л. Капица, В. А. Махнеев, Ю. Б. Харитон, В. Г. Хлопин.
    Далее, организационная структура проекта получает свое дальнейшее развитие. 30 августа 1945 года распоряжением Совнаркома №2227-567 создается Первое Главное Управление при СНК СССР. В состав этого органа входило множество начальников и первых заместителей различных наркоматов: от внутренних дел до металлургической промышленности. При ПГУ имелся свой Технический Комитет, в который входили Ванников, Завенягин и ученые-атомщики: И. В. Курчатов, А. Ф. Иоффе, П. Л. Капица, Ю. Б. Харитон.
    Естественно, огромную роль в продвижении проекта стоит отдать работе разведки, поставившей огромное количество информации нашим ученым. Особенно важными эти данные были в 1941-45 годах. Ведь и до войны советская промышленность во многом отставала по развитию от американской, а после - лежавшая в руинах страна не могла истратить, подобно США, два миллиарда долларов (и это еще по тем ценам) на атомный проект и привлечь более 100 000 человек для его реализации. Наш ответ был, как водится, асимметричным, по стоимости, но отнюдь не по эффекту.
 
    9 апреля 1946 года Совмин СССР издал распоряжение №806-327 о создании при Лаборатории №2 спецКБ, по разработке ядерного оружия - КБ-11, его начальником назначался Зернов, главным конструктором - Ю. Б. Харитон. В качестве месторасположения КБ-11 был избран древний русский городок Саров (позднее - Арзамас-16), в Нижегородской области. В настоящее время в Сарове находится российский федеральный ядерный центр - ВНИИЭФ.
    Перед КБ-11 ставилась задача создания двух вариантов бомб - урановой с пушечным сближением и плутониевой со сферической имплозией. Испытание плутониевого заряда предполагалось совершить до 1 января 1948 года, уранового - до 1 июня 1948.
    1 июля 1946 появилось техническое задание на атомную бомбу:

оно состояло из 9 пунктов и оговаривало тип делящегося материала, способ его перевода в критическое состояние, размеры и массу бомбы, разновременность срабатывания электродетонаторов, требования к высотному взрывателю и самоликвидации системы в случае отказа.
    В 1946 выпущены так же технические задания на отдельные узлы бомбы: электродетонаторов; составного заряда взрывчатого вещества, включающего 30-40 частей, образующих в сборе полную сферу; корпуса авиабомбы и радиодатчика.
    Численность работающего в КБ-11 персонала постоянно возрастала:
Категория1946194719481949
Научные работники15366294
Библиотечный персонал2368
ИТР1986125224
Производственные рабочие1425869421821
Ученики-314128
Административно-хозяйственный персонал993935751021
Обслуживающий персонал56150164303
Итого:333128519153499

РДС-1

    Для создания атомного заряда потребовалось проведение множества теоретических исследований и разработок новых технологий:
  • определения критической массы;
  • теории эффективности;
  • методы отделения изотопов урана и плутония;
  • способы механической обработки делящихся материалов (их литье, прессование и т.п.);
  • организовать производство полония для нейтронного инициатора;
  • отработать саму конструкцию инициатора;
  • изучить газодинамические процессы, происходящие при взрыве сферического заряда ВВ;
  • создать теорию имплозии (сходящейся детонационной волны);
  • изучить сжимаемость материалов;
  • разработать электродетонаторы, систему автоматики, корпус авиабомбы.
  • создать методы определения параметров ядерного взрыва;

    С учетом тех проблем, которые решались в КБ-11, намечалась очередность формирования его основных структурных подразделений. В начале создавались лаборатории взрывчатых веществ, рентгенографии, нейтронной физике, контролю качества плутония и урана, их металлургии и механической обработки.
    В феврале 1948 были скорректированы сроки по созданию бомбы: предписывалось обеспечить изготовление и предъявление одного комплекта атомной бомбы РДС-1 к 1 марта 1949 г.
    Из научно-исследовательских работ выделялись следующие:
  • завершение до мая 1948 года отработки сферического заряда из взрывчатых веществ;
  • изучение до июля того же года проблемы обжатия металлов при взрыве заряда ВВ;
  • разработка конструкции нейтронного инициатора к январю 1949;
  • определение критической массы и сборка плутониевого и уранового зарядов для РДС-1 и РДС-2;
  • обеспечение сборки плутониевого заряда до 1 февраля 1949 года.

 
    К атомному проекту в СССР были подключены многие институты страны:
  • АН СССР;
  • Институт химической физики;
  • Математический институт им. В. А. Стеклова и его Ленинградское отделение;
  • Институт геофизики;
  • Институт физических проблем;
  • Радиевый институт;
  • Физико-технический институт;
  • Институт физической химии;
  • Институт общей неорганической химии;
  • Уральский филиал АН СССР;
  • Биохимическая лаборатория АН СССР им. В. И. Вернадского;
  • Физико-технический институт АН УССР;

    Большинство расчетов выполнялось в четырех специализированных математических пожразделениях:
  • в отделе приближенных вычислений Математического института им. В. А. Стеклова;
  • расчетном бюро Института физических проблем;
  • в математическом отделе Института геофизики АН СССР;
  • в отделе приближенных вычислений Ленинградского филиала Математического института;

    Институт химической физики с 1946 г. целиком занимался решением важнейших вопросов, связанных с разработкой теории сферической детонационной волны, теории ее взаимодействия с металлическим сердечником, расчетом критических условий и аппаратуры регистрации быстро протекающих процессов.
    Сотрудники Радиевого института под руководством академика В. Г. Хлопина работали над промышленной технологией получения плутония.
    Первоначальные исследования по урану начались в Гиредмете, в 1946 году перенесены во ВНИИ неорганических материалов под руководство академика А. Н. Вольского и Ф. Г. Решетникова.
 
    Разработка, собственно, атомного заряда РД-1 (позднее РДС-1) началось в НИИ-6 в конце 1945 года с создания макета в масштабе 1:5 по устным указаниям Харитона. Модель была разработана к началу 1946, а к лету изготовлена в двух экземплярах.
 
    Принципиальную важность имели адекватное понимание и конкретные измерения газодинамических процессов, происходящих при сферически сходящийся детонации взрывчатого вещества, знание состояния вещества за фронтом детонации, динамики сферическо- симметричного сжатия центральной части.
 
    Об интенсивности работ говорит распоряжение, предписывающие изготовить для опытов в период с 1 января до 1 мая 1945 года 1200 элементов и 87 полусфер заряда РДС-1 для трех классов экспериментов:
  • контроль технологии изготовления элементов и сборки заряда, а также контрольно-тренировочные подрывы;
  • эксперименты по измерению распределения давления в сферической волне и сжатия в алюминиевой сфере;
  • работы по симметризации работы заряда с помощью заполнителя щелей.

    Эти работы велись при помощи скоростной фотосъемки, по симметрии отпечатков на алюминиевом керне, электромагнитным методом.
 
    К концу 1946 была начата разработка документации на натурный заряд. В начале 1947 года, после организации КБ-11 в Сарове, начато проведение исследовательских взрывных работ. Крупногабаритные детали из ВВ поначалу изготавливались в КБ-11.
 
    В 1948-49 произведена унификация системы чертежей, используемых множеством привлеченных к проекту НИИ и КБ. Большую роль в этом сыграл назначенный зам. главного конструктора и начальником научно-конструкторского сектора Н. Л. Духов.
 
В НИИ неорганических материалов в 1947 году создан отдел металлургии плутония (руководитель академик А. А. Бочвар). В металлургической лаборатории сформированы отделы восстановительной и рафинировачной плавок плутония.
    В конце 1947 года были получены первые микрограммовые количества плутония, в 1948 - миллиграмовые, в начале 1949 - граммовые.
 
    В течении 1947-48 гг. было рассмотрено около 20 предложений, касавшихся принципов действия, устройства и усовершенствования нейтронного инициатора.
 
    Сверхскоростная специфика изучаемых процессов потребовала разработки новых методов регистрации. Первым в СССР прибором сверхскоростной фоторегистрации была "лупа времени", со скоростью съемки 1 миллион кадров в секунду, разработанная В. В. Степановым и Н. А. Казаченко. В 1948 году А. Д. Захаренков, Г. Д. Соколов, В. К. Боболев создают сверхскоростной фотохронограф, ставший прототипом для серийных аппаратов СФР.
    Е. А. Этингофом и М. С. Тарасовым созданы многоканальные регистраторы с близким к наносекундному временным разрешением.
 
    В 1948 году Е. К. Завойским был предложен и разработан электромагнитный метод регистрации массовых скоростей продуктов взрыва за фронтом детонационных волн.
    Такие же исследования, но методом импульсной рентгенографии, проводил В. А. Цукерман с сотрудниками.
    Изучению работы макетов ядерных зарядов методом импульсного рентгенографирования в КБ-11 всегда предавалось первостепенное значение. На начальной стадии импульсная рентгенографическая аппаратура и методы регистрации рентгеновского излучения позволяли осуществлять съемку уменьшенных моделей макетов изделий.
    К сожалению, не сохранились документы по количеству опытов на фрагментах заряда и опытов по изучению сжимаемости материалов конструкции, однако, число этих опытов в десятки раз превышает число опытов с образцами натурных размеров.
 
РДС-1
 
    Конструкция РДС-1 во многом опиралась на американского "Толстяка", из-за принятого принципиального решения максимально повторить американскую бомбу. Хотя некоторые системы, такие как баллистический корпус, электронная начинка и были советской разработки.
    Атомный заряд представлял собой многослойную конструкцию, в которой перевод активного вещества - плутония в критическое состояние осуществлялся путем его сжатия посредством сходящейся сферической детонационной волны во взрывчатом веществе. В центре ядерного заряда размещался плутоний, конструктивно состоящий из двух сферических полудеталей. В полости плутониевого ядра устанавливался нейтронный инициатор (запал).
    Одним из наиболее сложный узлов РДС-1 был заряд взрывчатого вещества из сплава тротила с гексагеном. Заряд состоял из двух слоев. Внутренний слой формировался из двух полусферических оснований, внешний собирался из отдельных элементов. Задача внешнего слоя - в создании сферической детонационной волны и поэтому он получил название фокусирующей системы. Это один из основных функциональных узлов заряда, во многом определяющий его тактико-технические характеристики.
    Система автоматики бомбы обеспечивала осуществление ядерного взрыва в нужной точке траектории падения бомбы. Часть электрооборудования размещалось на самолете-носителе, часть - в самой бомбе. Для повышения надежности срабатывания изделия основные элементы автоматики подрыва выполнены по дублирующей схеме. На случай отказа высотного взрывателя в конструкции бомбы было предусмотрен ударный датчик для осуществления ядерного взрыва при ударе бомбы о грунт.

На главную сайта DVOIKA.NET