РДС-37

РДС-37 — советская двухступенчатая термоядерная авиабомба, первое в мире термоядерное взрывное устройство с ядерным обжатием (имплозией), основанное на принципе радиационной имплозии. Испытание РДС-37 состоялось 22 ноября 1955 года на Семипалатинском полигоне и стало первым в СССР испытанием термоядерного оружия мегатонного класса. Мощность взрыва составила 1,6 мегатонны в тротиловом эквиваленте.

История создания

Предпосылки и научная основа

После успешного испытания первой советской термоядерной бомбы РДС-6с (12 августа 1953 года) стало очевидно, что её конструкция — «слойка» Сахарова — имеет ограничения по наращиванию мощности. Устройство РДС-6с, хотя и было термоядерным, имело мощность около 400 килотонн и не могло быть масштабировано до мегатонного класса без существенного увеличения массы и габаритов. В США к тому времени уже было проведено испытание «Майк» (1 ноября 1952 года) — первого термоядерного устройства мощностью 10,4 мегатонны, однако оно представляло собой криогенную установку массой около 70 тонн, непригодную для боевого применения.

В 1954 году группа советских физиков под руководством А. Д. Сахарова и Я. Б. Зельдовича предложила принципиально новую схему — радиационную имплозию. Идея заключалась в том, чтобы использовать рентгеновское излучение от взрыва первичного ядерного заряда (инициатора) для сжатия и поджига вторичного термоядерного узла. Это позволяло значительно увеличить энерговыделение при относительно компактных размерах.

Разработка и конструкторы

Разработка РДС-37 велась в КБ-11 (ныне ВНИИЭФ, Саров) под общим руководством Ю. Б. Харитона. Ведущую роль в теоретическом обосновании сыграли А. Д. Сахаров, Я. Б. Зельдович и В. А. Давиденко. Конструкторские работы возглавлял Н. Л. Духов. В отличие от предыдущих советских ядерных зарядов, РДС-37 проектировалась как авиационная бомба, а не как стационарное устройство.

Подготовка к испытанию

Испытание было назначено на 22 ноября 1955 года на площадке П-2 Семипалатинского полигона. Для сброса бомбы использовался самолёт Ту-16 (бортовой номер 3709) под управлением экипажа Ф. П. Головашко. Бомба была сброшена с высоты 12 000 метров. Взрыв был произведён на высоте 1550 метров над поверхностью.

Конструкция и принцип действия

Общее устройство

РДС-37 представляла собой двухступенчатое устройство массой около 4,5 тонн и длиной около 6 метров. Конструктивно она состояла из двух основных блоков:

1. Первичный ядерный заряд (инициатор) — плутониевый имплозивный заряд, аналогичный по конструкции заряду РДС-4 (так называемая «Мария»). Его мощность составляла около 30 килотонн. Взрыв инициатора создавал мощный поток рентгеновского излучения.
2. Вторичный термоядерный узел — цилиндрический контейнер, заполненный дейтеридом лития-6 (LiD) — твёрдым соединением, содержащим изотопы лития и дейтерия. Внутри контейнера располагался стержень из плутония-239 или урана-235, выполнявший роль «спички» для поджига термоядерной реакции.

Принцип радиационной имплозии

При взрыве первичного заряда выделялось интенсивное рентгеновское излучение, которое распространялось со скоростью света. Это излучение, попадая на внутреннюю поверхность корпуса бомбы (обычно изготовленного из урана или свинца), вызывало её абляцию — испарение поверхностного слоя. Реактивная отдача от испаряющегося материала создавала колоссальное давление (миллионы атмосфер), которое равномерно сжимало вторичный узел со всех сторон.

В результате сжатия плотность дейтерида лития возрастала в десятки раз, а температура достигала десятков миллионов градусов. Одновременно сжимался и плутониевый стержень, который переходил в надкритическое состояние и инициировал ядерную реакцию деления. Выделяющиеся при этом нейтроны взаимодействовали с литием-6, превращая его в тритий и гелий. Затем начиналась термоядерная реакция синтеза дейтерия и трития с выделением огромной энергии.

Отличие от «слойки» Сахарова

В отличие от РДС-6с, где термоядерное горючее (дейтерий и тритий) было перемешано со слоями урана и тампера (так называемая «слойка»), в РДС-37 использовалось разделение первичного и вторичного узлов. Это позволяло:

• Значительно увеличить мощность без пропорционального роста массы;
• Использовать более дешёвый и стабильный дейтерид лития вместо жидкого дейтерия и трития;
• Достичь более высоких степеней сжатия и температур.

Испытание 22 ноября 1955 года

Ход испытания

Самолёт Ту-16 с бомбой на борту взлетел с аэродрома Жана-Семей (Семипалатинск). Сброс был произведён в 9:47 утра по местному времени. Бомба отделилась от самолёта на парашютной системе, что обеспечивало безопасное удаление носителя. Взрыв прогремел через 37 секунд после сброса.

Результаты

Мощность взрыва составила 1,6 мегатонны, что в 4 раза превысило расчётную мощность (ожидалось около 400 килотонн). Это было связано с тем, что в конструкции вторичного узла использовался природный уран, который в условиях сверхвысоких температур и давления также вступил в реакцию деления, добавив дополнительную энергию. Впоследствии конструкция была доработана для более точного контроля мощности.

Взрыв вызвал:

• Световую вспышку, видимую на расстоянии до 200 км;
• Грибовидное облако высотой около 15 км;
• Сейсмические колебания, зафиксированные на расстоянии до 1000 км;
• Радиоактивное загрязнение местности, хотя и меньшее, чем при наземных взрывах.

Реакция и последствия

Испытание РДС-37 продемонстрировало, что СССР обладает технологией создания термоядерного оружия мегатонного класса, сопоставимого с американскими разработками. Это событие ускорило гонку вооружений и привело к созданию в последующие годы более мощных термоядерных боеприпасов, включая знаменитую «Царь-бомбу» (АН602) мощностью 58,6 мегатонны.

Значение и наследие

Научно-техническое значение

РДС-37 стала прототипом для всех последующих советских термоядерных зарядов. Принцип радиационной имплозии лёг в основу:

• Межконтинентальных баллистических ракет (МБР) с термоядерными боеголовками;
• Авиационных бомб различной мощности;
• Тактического ядерного оружия.

Влияние на международные отношения

Успешное испытание РДС-37 продемонстрировало паритет СССР и США в области термоядерного оружия. Это способствовало началу переговоров об ограничении ядерных испытаний, которые в 1963 году привели к подписанию Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.

Современное состояние

Конструкция РДС-37 считается классической для термоядерного оружия второго поколения. В настоящее время все термоядерные боеприпасы России, США и других ядерных держав основаны на том же принципе — радиационной имплозии с использованием двухступенчатой схемы.

Интересные факты

• Испытание РДС-37 было первым в мире сбросом термоядерной бомбы с самолёта. До этого все термоядерные устройства (включая американский «Майк») были стационарными.
• Из-за превышения расчётной мощности в 4 раза, экипаж самолёта-носителя получил значительную дозу радиации, хотя и находился на безопасном расстоянии.
• После испытания А. Д. Сахаров, осознав разрушительную силу созданного оружия, начал активную антивоенную и правозащитную деятельность, за что впоследствии был удостоен Нобелевской премии мира (1975 год).

Источники

• Андрюшин И. А., Чернышёв А. К., Юдин Ю. А. «Укрощение ядра. Страницы истории ядерного оружия и ядерной инфраструктуры СССР». — Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2003.
• Сахаров А. Д. «Воспоминания». — Нью-Йорк: Издательство имени Чехова, 1990.
• Губарев В. С. «Архив академика Сахарова». — М.: Молодая гвардия, 2004.
• Материалы Музея ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров).
• «История создания и развития ядерного оружия СССР» (сборник статей). — М.: ЦНИИатоминформ, 1995.