É sabido pelos documentos de arquivo publicados que no período inicial do Projeto Atômico Soviético, duas versões da bomba de hidrogênio (VB) foram desenvolvidas: o "tubo" (RDS-6T) e o "puff" (RDS-6S). Os nomes, até certo ponto, correspondiam ao seu design.
O grupo de Yakov Zeldovich no Instituto de Física Química (ICP), e depois os cientistas do Laboratório nº 3 e do Laboratório V, realizaram cálculos do RDS-6T VB na forma de um cilindro de parede fina com diâmetro de 50 centímetros e um comprimento de pelo menos cinco metros, preenchido com deutério líquido em uma quantidade de 140 quilogramas. Pelos cálculos, a explosão dessa massa de deutério equivale a um a dois milhões de toneladas de TNT. Uma bomba atômica do tipo canhão é usada para iniciar uma explosão. Entre a carga de urânio-235 e deutério está um detonador adicional feito de uma mistura de deutério e trítio, que reage mais rápido e a uma temperatura mais baixa do que o deutério puro. Todo o sistema é isolado termicamente para evitar que o deutério líquido evapore durante o transporte. Mesmo a partir dessa descrição, apresentada por Yakov Zeldovich na nota "Bomba de hidrogênio deutério" em fevereiro de 1950, pode-se perceber que a implementação do RDS-6T WB com hidrogênio líquido acabou por estar associada a grandes dificuldades técnicas.
A vantagem do "puff"
Igor Tamm, Yakov Zeldovich e Andrei Sakharov apontaram em seu relatório "Modelo do produto RDS-6S" para 1953 que a reação termonuclear em deutério prossegue na taxa necessária para uma explosão apenas em temperaturas extremamente altas, e a possibilidade prática de manter eles ainda não foram provados.
Em conexão com os resultados negativos de muitos anos de cálculos teóricos, o trabalho no RDS-6T WB foi encerrado pela decisão da liderança da URSS MSM em 1954.
A solução para criar um VB na forma de camadas alternadas de matéria físsil e componentes termonucleares (daí o "puff") foi proposta por Andrei Sakharov, funcionário do departamento teórico do Instituto de Física da Academia de Ciências (FIAN), encabeçado por Igor Tamm. Em 2 de dezembro de 1948, em reunião do Conselho Científico e Técnico (STC) do Laboratório nº 2, discussão dos relatórios de Zeldovich e Tamm sobre os resultados do estudo do uso da reação de fusão de núcleos leves para o a criação de WB de vários esquemas de design ocorreu.
O protocolo da reunião do NTS indicava que o conselho considera interessantes os resultados de ambos os grupos, mas sobretudo o sistema em forma de coluna de camadas de água pesada e A-9 (símbolo do urânio natural), que, segundo para cálculos preliminares, pode detonar com um diâmetro de coluna de cerca de 400 milímetros. A vantagem desse sistema é a capacidade de usar água pesada em vez de deutério, o que elimina a necessidade de lidar com o hidrogênio em baixas temperaturas.
A decisão do Conselho Científico e Técnico do Laboratório nº 2 de 1948 indicou a necessidade de concentrar o trabalho do grupo de Tamm na proposta de Sakharov e de realizar experimentos na FIAN na equipe de Ilya Frank para estudar a multiplicação de nêutrons na água pesada - o urânio sistema, liberando a equipe de cientistas de outros trabalhos.
Igor Kurchatov e Yuliy Khariton relataram os resultados desta consideração ao chefe da Primeira Diretoria Principal (PSU) sob o Conselho de Ministros (CM) da URSS, Boris Vannikov, anexando um projeto de resolução do Conselho de Ministros da URSS, preparada com base na decisão do NTS.
A discussão no seminário científico do Laboratório nº 2 dos relatórios de Zeldovich e Tamm serviu de base para o amplo desenvolvimento de trabalhos teóricos e experimentais sobre a criação da primeira bomba doméstica de hidrogênio.
Um paraíso para teóricos
O VB RDS-6S em documentos oficiais era chamado de produto, apenas algumas vezes usando seu nome verdadeiro. O RDS-6S é organizado da seguinte maneira: no centro do sistema de camadas alternadas de urânio natural e um material leve consistindo de uma mistura de deutereto e triteto de lítio-6, uma carga de urânio-235 é colocada. A superfície da "nuvem" consiste em um explosivo (explosivo) para iniciar a explosão de uma carga nuclear (urânio-235), que provoca um poderoso fluxo de energia na forma de nêutrons, quanta e outras partículas. Isso leva ao aquecimento de ionização (compressão) a temperaturas estelares de uma fina camada de combustível termonuclear e uma camada de urânio. Neste caso, este se transforma em plasma com o correspondente aumento de pressão, que comprime a camada adjacente da substância leve. Devido ao efeito combinado da explosão de uma carga nuclear e uma camada ionizada de urânio, criam-se condições para uma reação termonuclear, como resultado da qual a taxa de fissão do urânio por nêutrons termonucleares aumenta. Uma característica desse processo é que ele ocorre sob condições extremas: com uma alta densidade de liberação de energia em um pequeno volume de matéria em alta temperatura, tudo isso se desenvolve em microssegundos, o que acaba levando a um efeito explosivo. O estudo computacional da física de processos complexos que ocorrem no Banco Mundial é uma manifestação da inteligência superior dos cientistas, um paraíso para os teóricos, como disse Andrei Sakharov uma vez.
A primeira bomba de hidrogênio RDS-6S do mundo.
Teste de carga realizado em 12 de agosto
1953 no local de teste de Semipalatinsk.
Potência de carga - até 400 kT
Foto: Vadim Savitsky
Assim, a primeira amostra do WB RDS-6S doméstico continha, além dos explosivos, os seguintes materiais nucleares: urânio-235, urânio natural, lítio-6 deutereto e tritide. Isso permitiu garantir a implementação dos seguintes processos: explosão nuclear de uma carga central, aquecimento a partir dessas camadas esféricas com deutereto e triteto de lítio-6, reação termonuclear com liberação de energia e formação de rápido nêutrons, a fissão de núcleos de urânio-238 por nêutrons rápidos com a liberação de energia, a interação de lítio 6 com nêutrons para obter uma quantidade adicional de trítio e, assim, aumentar a reação termonuclear primária.
Em uma bomba de hidrogênio, inúmeras reações nucleares, fenômenos hidrodinâmicos e processos térmicos de alta intensidade ocorrem quase simultaneamente. É bastante óbvio que, devido à falta de métodos para sua análise e de informações confiáveis sobre as constantes de interação das partículas, o cálculo da explosão do WB apresentou dificuldades teóricas significativas. No entanto, cientistas e engenheiros soviéticos conseguiram criar o primeiro WB doméstico, que é o dispositivo técnico mais complexo do mundo.
Princípios de organização do trabalho
A atividade de criação da primeira bomba de hidrogênio na União Soviética teve uma série de peculiaridades. Em primeiro lugar, todos os participantes neste trabalho, independentemente da sua posição oficial, tinham um elevado nível de responsabilidade, compreendendo o excepcional significado político-militar da presença de uma superbomba como um dos meios eficazes de proteger o país das ameaças externas.
Naturalmente, a centralização e coordenação estatal das atividades de todas as empresas e organizações, bem como o máximo financiamento possível do trabalho, incluindo generosos incentivos materiais pelos resultados obtidos, desempenharam um papel fundamental para o sucesso. E tudo isso com estrito controle de execução. O alto potencial da ciência soviética do pré-guerra, especialmente a física nuclear, e a presença de um grande número de cientistas e engenheiros altamente qualificados também foram de grande importância.
As conquistas da física nuclear foram constantemente utilizadas para resolver problemas urgentes de defesa do país. Em geral, sem os resultados da pesquisa fundamental, a criação de um produto de alta tecnologia como o RDS-6S WB e os subsequentes modelos WB aprimorados seria impossível. Sabe-se que o diretor do Instituto de Física e Tecnologia de Leningrado (LPTI), acadêmico Abram Ioffe, nos anos pré-guerra, foi repreendido por pesquisas em física nuclear por não dar uma solução prática. Mas foi precisamente a pesquisa fundamental pré-guerra que permitiu à União Soviética obter armas avançadas.
Cientistas destacados do país de diversas especialidades participaram da criação do primeiro Banco Mundial nacional, entre os quais se deve citar, antes de tudo, físicos famosos como Igor Kurchatov, Julius Khariton, Yakov Zeldovich, Kirill Shchelkin, Igor Tamm, Andrei Sakharov, Vitaly Ginzburg, Lev Landau, Evgeny Zababakhin, Yuri Romanov, Georgy Flerov, Ilya Frank, Alexander Shalnikov e outros.
Uma característica fundamental do trabalho no RDS-6 foi a participação neles de um grande número de matemáticos soviéticos altamente qualificados, como Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky e muitos, muitos outros. Toda a cor da ciência soviética esteve envolvida na criação do primeiro BM doméstico. A participação ativa de um grande número de equipes científicas, de design e engenharia e produção do país com pessoal experiente tornou possível resolver as mais complexas tarefas intensivas em ciência. O surgimento do WB teria sido impossível sem a produção de lítio-6, deutério, trítio e seus compostos em escala industrial - os principais componentes das armas termonucleares, métodos para separar o trítio do lítio irradiado, etc.
Novas ideias, projetos de instalações, planos de pesquisa e trabalho de desenvolvimento, relatórios de diretores de institutos sobre os trabalhos realizados foram discutidos em seminários e conselhos científicos do Laboratório nº 2, NTS PGU e NTS em KB-11, etc. Todas as decisões governamentais foram elaborados com base nas recomendações do NTS PSU e do NTS no KB-11, após aprovação da liderança do PSU e do Comitê Especial. A prática de constante discussão colegiada de novas propostas nas reuniões do STC levou à eliminação de uma grande lacuna entre as ideias e sua implementação.
O projeto atômico soviético se distinguia por um amplo programa de várias pesquisas fundamentais com a construção de reatores e instalações nucleares experimentais, aceleradores de partículas carregadas, etc., cujos resultados eram imediatamente utilizados no desempenho de tarefas específicas. Ao mesmo tempo, enormes fundos foram gastos em pesquisa fundamental.
Pessoalmente responsável
A solução das tarefas do Estado na criação de armas nucleares de hidrogênio tornou-se possível, em grande medida, graças às medidas urgentes do governo soviético para organizar uma estrutura eficaz para o controle centralizado do Projeto Atômico. Em 20 de agosto de 1945, o Comitê Especial (SK, chefiado por Lavrentiy Beria) foi criado sob o Comitê de Defesa do Estado e a Primeira Diretoria Principal (PSU, chefiado pelo ex-Comissário do Povo de Munições Boris Vannikov) sob o Conselho de Comissários do Povo da URSS. Como resultado, foi implementado o seguinte ciclo de gestão do Projeto Atômico: empresas industriais, institutos, organizações de design - Conselho Científico e Técnico (STC) PGU - PGU - Comitê Especial - Conselho de Ministros da URSS. O trabalho de criação do WB RDS-6S foi constantemente monitorado pelo Comitê Especial e pela PGU. Após a carta de informação de Vannikov e Kurchatov sobre a possibilidade fundamental de criar uma superbomba, o Comitê Especial e a PGU consideraram repetidamente o estado dos desenvolvimentos do BM e, se necessário, prepararam resoluções e ordens do Conselho de Ministros. Durante 1950-1953, 26 resoluções e ordens do Conselho de Ministros da URSS foram emitidas sobre questões científicas, de produção e de organização do desenvolvimento do WB RDS-6S. Um número tão grande de decisões governamentais em outras áreas do Projeto Atômico não foi emitido. A maioria deles relaciona-se com o trabalho do KB-11 como a principal organização executora, onde ao longo do tempo a ordem de trabalho foi formada, determinada pelas resoluções do Conselho de Ministros da URSS e ordens da liderança do KB-11. Em 8 de fevereiro de 1949, o chefe da KB-11, Pavel Zernov, assinou uma ordem de trabalho na KB-11 no RDS-6, no parágrafo 1 da qual se pretendia organizar um grupo “sob a supervisão direta do designer-chefe Yu. B. Khariton para o desenvolvimento de questões sobre a criação de RDS-6 na seguinte composição: Yu. B. Khariton (líder), KISchelkin, Ya. B. 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.
Um ano depois, o governo nomeou um orientador científico e seu adjunto responsáveis por áreas específicas de trabalho. O status do supervisor científico, que foi introduzido no Projeto Atômico Soviético, era muito alto, como evidenciado, por exemplo, pelas atividades de Igor Kurchatov. Na cláusula 2 da Resolução do Conselho de Ministros da URSS nº 827-303ss / op "Sobre os trabalhos de criação da RDS-6", de 26 de fevereiro de 1950, afirma-se: Khariton, primeiro supervisor científico adjunto do criação de RDS-6S e RDS-6T, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas KISchelkina, Supervisor Adjunto para produtos RDS-6S, Membro Correspondente da Academia de Ciências da URSS IE Tamm, Supervisor Adjunto para a parte teórica do RDS-6T Membro Correspondente da Academia de Ciências da URSS Ya. B. Zel'dovich, Vice-Supervisores Científicos para Pesquisa em Processos Nucleares MG Meshcheryakov, Candidato de Física e Matemática, e GN Flerov, Candidato de Física e Matemática.
Além disso, o decreto aprovou a composição pessoal das calculadoras, no parágrafo 4 do qual lemos o seguinte: “Organizar em KB-11 para o desenvolvimento da teoria do produto RDS-6S um cálculo e grupo teórico sob a liderança de Membro Correspondente da Academia de Ciências da URSS I. Ye. Tamm, consistindo em: AD Sakharov - Candidato de Ciências Físicas e Matemáticas, SZBelenky - Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, Yu. A. Romanov - Pesquisador, NNBogolyubov - Acadêmico de a Academia Ucraniana de Ciências, I. Ya. Pomeranchuk - Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, V. N. Klimov - assistente de pesquisa, D. V. Shirkov - assistente de pesquisa."
De acordo com o plano 1949-1950
Assim, além do KB-11, os principais especialistas científicos dos institutos da Academia de Ciências da URSS participaram do trabalho no RDS-6. Como resultado, sob a supervisão científica do KB-11 sobre pesquisa computacional e experimental em apoio ao projeto VB RDS-6S, havia as seguintes organizações executoras: Instituto de Física (FIAN), Instituto de Problemas Físicos (IPP), Instituto de Física Química (ICP), Laboratório No. 1, Laboratório No. 2, Laboratório "B", Instituto de Matemática da Academia de Ciências da URSS com o ramo de Leningrado, Instituto de Geofísica da Academia de Ciências da URSS. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, bem como empresas de produção: Combine No. 817, Plant No. 12, Plant No. 418, Plant No. 752, Verkhne- Planta metalúrgica Salda, planta de concentrado químico de Novosibirsk.
A liderança administrativa e científica do Projeto Atômico Soviético começou vigorosamente a organizar o trabalho de criação do primeiro WB RDS-6 doméstico. A primeira reunião representativa em RDS-6 ocorreu em 9 de junho de 1949 sob a liderança de Vannikov e Kurchatov em KB-11 (Arzamas-16). Além dos principais cientistas do Projeto Atômico, Sakharov foi convidado. Os participantes do encontro desenvolveram o “Plano de trabalho de pesquisa sobre RDS-6 para 1949-1950”. (manuscrita, preparada, a julgar pela caligrafia, por Sakharov), prevendo as seguintes áreas de investigação: reações nucleares de núcleos leves em RDS-6; a possibilidade de iniciar o RDS-6 usando uma bomba atômica e explosivos convencionais; o uso da explosão de uma bomba atômica para obter informações sobre a criação de uma OE; dinâmica dos gases do processo. Junto com o trabalho teórico, os performers e o momento do desenvolvimento de tecnologias industriais para a produção de trítio, lítio-6, deutereto de lítio, deutereto de urânio, necessários para a criação do RDS-6, também foram determinados.
O modelo da bomba de hidrogênio RDS-6S foi testado com sucesso no local de teste de Semipalatinsk em 12 de agosto de 1953.
A capacidade do primeiro AB RDS-1 soviético, que era uma cópia do AB americano, era de 20 mil toneladas de TNT equivalente. O equivalente total de TNT de AB RDS-2 do projeto soviético original era de 38.300 toneladas. O poder do primeiro WB RDS-6S excedeu o equivalente TNT do AB RDS-2 em quase 10 vezes, o que foi sem dúvida uma grande conquista dos desenvolvedores de armas nucleares soviéticos. Posteriormente, os princípios de design do WB RDS-6S foram seriamente aprimorados, o que tornou possível criar uma arma mais poderosa.