История конструкции Теллера-Улама

Айви Майк , первое полное испытание конструкции Теллера-Улама ( ступенчатая термоядерная бомба) мощностью 10,4 мегатонны (1 ноября 1952 г.)

Проект Теллера -Улама — это техническая концепция, лежащая в основе современного термоядерного оружия , также известного как водородные бомбы . Считается , что эта конструкция, детали которой являются военной тайной и известны лишь нескольким крупным странам, используется практически во всем современном ядерном оружии, составляющем арсеналы крупнейших ядерных держав.

История

Теллер "Супер"

Физик Эдвард Теллер в течение многих лет был главной силой, лоббирующей исследования в области разработки термоядерного оружия.

Идея использования энергии устройства деления для начала реакции термоядерного синтеза была впервые предложена итальянским физиком Энрико Ферми своему коллеге Эдварду Теллеру осенью 1941 года во время проекта, который вскоре стал Манхэттенским проектом — инициативой, предпринятой во время Второй мировой войны. Соединенные Штаты и Великобритания разработают первое ядерное оружие . Вскоре Теллер стал участником летней конференции Роберта Оппенгеймера по разработке бомбы деления в Калифорнийском университете в Беркли в 1942 году , где он направил дискуссию к идее создания своей «Супер» бомбы, которая гипотетически многократно более мощный, чем еще не разработанное оружие деления. Теллер предполагал, что создание бомбы деления будет не чем иным, как инженерной проблемой, а «Супер» представляет собой гораздо более интересную теоретическую задачу.

Айви Кинг , крупнейшая чистого деления бомба , испытанная США, мощностью 500 кт (16 ноября 1952 г.)

До конца войны усилия были сосредоточены на разработке ядерного оружия. Тем не менее, Теллер продолжал заниматься «Супером», вплоть до пренебрежения порученной ему работой по созданию оружия деления в секретной лаборатории Лос-Аламоса , где он работал. (Большую часть работы, которую Теллер отказался выполнять, вместо этого поручил Клаусу Фуксу , который позже оказался шпионом Советского Союза . Теллеру были предоставлены некоторые ресурсы для изучения «Супер», и он связался со своей подругой Марией Гёпперт-Майер, чтобы та помогла с трудоемкими расчетами, касающимися непрозрачности . «Супер», однако, оказался неуловимым, а расчеты было невероятно сложно выполнить, особенно потому, что не существовало способа провести мелкомасштабные испытания задействованных принципов (для сравнения, свойства деления можно было легче исследовать с помощью циклотроны , вновь созданные ядерные реакторы и различные другие испытания).

Несмотря на то, что они были свидетелями испытания «Тринити» , после атомных бомбардировок японские ученые в Лос-Аламосе были удивлены тем, насколько разрушительными были последствия этого оружия. Многие ученые восстали против идеи создания оружия, в тысячи раз более мощного, чем первые атомные бомбы. Для ученых вопрос был частично техническим (конструкция оружия все еще была совершенно неопределенной и неработоспособной), а частично моральным: такое оружие, как они утверждали, могло быть использовано только против большого гражданского населения и, следовательно, могло использоваться только как оружие. геноцида. Многие учёные, такие как коллега Теллера Ганс Бете (открывший звёздный нуклеосинтез — ядерный синтез, происходящий в звёздах ), призывали Соединённые Штаты не разрабатывать такое оружие и подали пример Советскому Союзу. Сторонники этого оружия, в том числе физики Теллера и Беркли Эрнест Лоуренс и Луис Альварес , утверждали, что такое развитие событий было неизбежным, и отказывали в такой защите народу Соединенных Штатов, особенно когда Советский Союз, вероятно, сам создал такое оружие. — само по себе было аморальным и неразумным поступком. Третьи, такие как Оппенгеймер, просто считали, что существующие запасы расщепляющегося материала лучше потратить на разработку большого арсенала тактического атомного оружия, чем потенциально растратить его на разработку нескольких массивных «Суперов».

В любом случае работа в Лос-Аламосе сильно замедлилась, поскольку около 5500 из 7100 ученых и связанного с ними персонала, находившихся там по окончании войны, уехали, чтобы вернуться на свои прежние должности в университетах и ​​лабораториях. В 1946 году в Лос-Аламосе была проведена конференция по изучению возможности строительства Super; он пришел к выводу, что это осуществимо, но с этим выводом был ряд несогласных.

Когда Советский Союз взорвал собственную атомную бомбу (прозванную США « Джо-1 ») в августе 1949 года, это застало западных аналитиков врасплох, и в течение следующих нескольких месяцев в правительстве США, в военных и научных кругах шли интенсивные дебаты. сообщества о том, стоит ли продолжать использовать гораздо более мощный Super. 31 января 1950 года президент США Гарри С. Трумэн приказал разработать программу по разработке водородной бомбы.

Многие ученые вернулись в Лос-Аламос, чтобы работать над программой «Супер», но первоначальные попытки все еще казались совершенно неосуществимыми. В «классическом супер» считалось, что для воспламенения термоядерного материала будет использоваться только тепло ядерной бомбы, но это оказалось невозможным. Некоторое время многие учёные думали (и надеялись), что создать само оружие будет невозможно.

Вклад Улама и Теллера

Секретная статья Теллера и Улама от 9 марта 1951 года: « О гетерокаталитических детонациях I: гидродинамические линзы и радиационные зеркала» , в которой они предложили конструкцию поэтапной имплозии (Теллер-Улам). Эта рассекреченная версия сильно отредактирована.

Точная история прорыва Теллера-Улама до конца не известна, отчасти из-за многочисленных противоречивых личных свидетельств, а также из-за продолжающейся классификации документов, которая позволила бы выявить, какой из них был ближе к истине. Предыдущие модели «Супера», очевидно, размещали термоядерное топливо либо вокруг «спускового крючка» деления (в сферической форме), либо в его сердцевине (аналогично «форсированному» оружию) в надежде, что чем ближе будет находиться топливо. к взрыву деления, тем выше вероятность того, что термоядерное топливо воспламенится за счет исключительной силы выделяемого тепла.

В 1951 году, после многих лет бесплодного труда над «Супером», революционная идея польского математика-эмигранта Станислава Улама была подхвачена Теллером и развита в первую работоспособную конструкцию водородной бомбы мегатонного радиуса действия. Эта концепция, называемая теперь «ступенчатой ​​имплозией», была впервые предложена в секретной научной статье « О гетерокаталитической детонации I. Гидродинамические линзы и радиационные зеркала». Теллером и Уламом 9 марта 1951 года. Точная сумма вклада, внесенного соответственно Уламом и Теллером в то, что стало известно как « проект Теллера-Улама », в открытом доступе окончательно не известна - степень заслуг, присвоенная Теллеру его современников почти точно соизмеримо с тем, насколько хорошо они думали о Теллере в целом. В интервью Scientific American в 1999 году Теллер сказал репортеру:

Я внес свой вклад; Улам этого не сделал. Извините, что мне пришлось ответить так резко. Улам был справедливо недоволен старым подходом. Он пришел ко мне с частью идеи, которую я уже разработал, и с трудом заставил людей ее услышать. Он был готов подписать бумагу. Когда дело дошло до того, чтобы защитить эту статью и по-настоящему поработать над ней, он отказался. Он сказал: «Я в это не верю».

Вид на корпус прибора «Колбаска» с прикрепленным к нему диагностическим и криогенным оборудованием. Длинные трубы получат первые порции радиации от первичного и вторичного источников («свет кассира») непосредственно перед тем, как устройство полностью взорвется.

Вопрос спорный. Бете в своем «Меморандуме об истории термоядерной программы» (1952) назвал Теллера первооткрывателем «совершенно нового подхода к термоядерным реакциям», который «был предметом вдохновения» и был «поэтому непредсказуемым» и «в значительной степени случайно». На слушаниях по делу Оппенгеймера в 1954 году Бете говорил о «гениальном ходе» Теллера в изобретении водородной бомбы. И, наконец, в 1997 году Бете заявил, что «важнейшее изобретение было сделано Теллером в 1951 году».

Другие ученые (противники Теллеру, такие как Дж. Карсон Марк ) утверждали, что Теллер никогда бы не подошел ближе без идеи Улама. Разработчик ядерного оружия Тед Тейлор ясно высказался о том, что отдал должное Уламу за основные идеи создания и сжатия, а Теллеру отдал должное за признание решающей роли радиации в отличие от гидродинамического давления.

Присцилла Джонсон Макмиллан в своей книге «Гибель Дж. Роберта Оппенгеймера: и рождение современной гонки вооружений » пишет, что Теллер стремился «скрыть роль» Улама, и что идеей Теллера была только «радиационная имплозия». Теллер дошел до того, что отказался подписать заявку на патент, поскольку для этого требовалась подпись Улама. Томас Пауэрс пишет, что «конечно, все создатели бомбы знали правду, и многие считали Теллера самым низким и самым презренным преступником в мире науки, похитителем кредитов».

Теллер стал известен в прессе как «отец водородной бомбы», и этот титул он не стремился обескуражить. Многих коллег Теллера раздражало то, что ему, казалось, нравилось приписывать себе полную заслугу в чем-то, в чем он принимал лишь участие, и в ответ, при поддержке Энрико Ферми, Теллер написал статью под названием «Работа многих людей», которая появилась в журнале Science. журнал в феврале 1955 года, подчеркнув, что он был не одинок в разработке оружия (позже он напишет в своих мемуарах, что сказал «ложь во спасение» в статье 1955 года, и будет означать, что он должен получить полную заслугу в изобретении оружия). Ганс Бете, который также участвовал в проекте создания водородной бомбы, однажды сказал: «Ради истории, я думаю, точнее будет сказать, что Улам — отец, потому что он дал семя, а Теллер — мать, потому что он осталась с ребенком. Что касается меня, то я, наверное, акушерка».

Устройство на сухом топливе, взорванное при выстреле « Замок Браво », продемонстрировало, что конструкцию Теллера-Улама можно сделать развертываемой, но также и то, что последняя стадия деления создала большое количество ядерных осадков .

Прорыв Теллера-Улама, детали которого до сих пор засекречены, по-видимому, заключался в разделении компонентов ядерного оружия и термоядерного оружия и в использовании радиации, производимой бомбой деления, для предварительного сжатия термоядерного топлива перед его воспламенением. Некоторые источники предполагают, что Улам первоначально предложил сжимать вторичную обмотку посредством ударных волн, генерируемых первичной обмоткой, и что именно Теллер затем понял, что излучение первичной обмотки сможет выполнить эту задачу (отсюда и « радиационная имплозия »). Однако одного сжатия было бы недостаточно, и другая важная идея — создание бомбы путем разделения первичной и вторичной частей — кажется, была предложена исключительно Уламом. Элегантность конструкции впечатлила многих учёных до такой степени, что некоторые из тех, кто раньше задавался вопросом, осуществимо ли это, вдруг поверили, что это неизбежно и что он будет создан как США, так и Советским Союзом. Даже Оппенгеймер, который изначально был против этого проекта, назвал эту идею «технически привлекательной». Кадр из фильма "Джордж" Операция «Теплица» в 1951 году впервые проверила базовую концепцию в очень небольшом масштабе (а следующий выстрел в серии, «Предмет», был первым оружием форсированного деления ), что повысило ожидания до почти уверенности в том, что эта концепция сработает.

1 ноября 1952 года конфигурация Теллера-Улама была испытана в ходе выстрела « Айви Майк » по острову атолла Эниветак с мощностью 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте (44 ПДж) (более чем в 450 раз мощнее, чем сброшенная бомба). о Нагасаки во время Второй мировой войны). Устройство, получившее название « Колбаска », использовало сверхбольшую бомбу деления в качестве «спускового крючка» и жидкий дейтерий , удерживаемый в жидком состоянии 20 короткими тоннами (18 тонн) криогенного оборудования, в качестве термоядерного топлива. Всего около 80 коротких тонн (73 тонны). Первоначально была предпринята попытка отключить прессу, но вскоре было объявлено, что США взорвали водородную бомбу мегатонной дальности.

Как и испытание «Браво», «Касл Ромео » «убежал », дав гораздо более высокую мощность, чем первоначально предполагалось (11 мегатонн вместо 4), что сделало его третьим по величине испытанием, когда-либо проводившимся США. Устройство «креветки» Ромео получило дейтерид лития из природного, а не из «обогащенного» лития .

Сложная холодильная установка, необходимая для поддержания термоядерного топлива в жидком состоянии, означала, что устройство «Айви Майк» было слишком тяжелым и слишком сложным, чтобы его можно было использовать на практике. Первое развертываемое оружие Теллера-Улама в США было разработано только в 1954 году, когда жидкое дейтериевое топливо устройства «Айви Майк» было заменено сухим топливом из дейтерида лития и испытано в выстреле « Касл Браво » ( устройство получило кодовое название « Креветка »). Сухая литиевая смесь работала намного лучше, чем ожидалось, а мощность устройства «Замок Браво», взорванного в 1954 году, была в два с половиной раза выше ожидаемой (при мощности 15 Мт (63 ПДж) была также самой мощной бомбой, когда-либо взорванной Соединенными Штатами). Поскольку большая часть продукции приходится на заключительную стадию деления его ²³⁸
В
вмешательство, он вызвал большое количество ядерных осадков , что стало причиной одной из самых страшных ядерных аварий в истории США после того, как непредвиденные погодные условия обрушили его на населенные районы атолла и японских рыбаков на борту Дайго Фукурю Мару .

После первоначального периода, сосредоточенного на создании многомегатонных водородных бомб, усилия в Соединенных Штатах переместились в сторону разработки миниатюрного оружия Теллера-Улама, которое могло бы использоваться для оснащения межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет подводных лодок . Последний крупный прорыв в конструкции в этом отношении был достигнут в середине 1970-х годов, когда были созданы версии конструкции Теллера-Улама, которые могли поместиться на конце небольшой ракеты с разделяющейся головной частью .

Советские исследования

В Советском Союзе учёные, работавшие над собственным проектом водородной бомбы, также столкнулись с трудностями при разработке термоядерного оружия мегатонной дальности. Поскольку Клаус Фукс был в Лос-Аламосе только на самой ранней стадии разработки водородной бомбы (до того, как была завершена конфигурация Теллера-Улама), никакая из его шпионских данных не имела особой пользы, и советские физики, работавшие над проектом, не имели особой пользы. самостоятельно разрабатывать свое оружие.

Первая советская термоядерная конструкция, разработанная Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом в 1949 году (до того, как в Советском Союзе появилась действующая ядерная бомба), получила название « Слойка » в честь русского слоеного слоеного теста и не имела конфигурации Теллера-Улама, а имела конфигурацию Теллера-Улама. вместо этого использовались чередующиеся слои делящегося материала и термоядерного топлива из дейтерида лития с добавлением трития (позже это было названо сахаровским «первым ядерным реактором»). Идея»). Хотя ядерный синтез был технически достигнут, он не обладал свойством масштабирования «поэтапного» оружия, и их первое испытание «водородной бомбы», « Джо 4 », больше не считается «настоящей» водородной бомбой, а скорее считается гибридным устройством деления/синтеза, более похожим на большое форсированное оружие деления , чем на оружие Теллера-Улама (хотя и использует на порядок больше термоядерного топлива, чем форсированное оружие). Взорванная в 1953 году с мощностью, эквивалентной 400 кт (1700 ТДж) (всего 15–20 % от термоядерного синтеза), установка «Слойка» , однако, имела то преимущество, что являлась оружием, которое можно было фактически доставить к военной цели, в отличие от устройство «Айви Майк», хотя оно так и не получило широкого распространения. Теллер предложил подобную конструкцию еще в 1946 году, получившую название «Будильник» (предназначенную для «пробуждения» исследований «Супер»), хотя было рассчитано, что она в конечном итоге не стоила затраченных усилий, и ни один прототип так и не был разработан или протестировано.

Попытки использовать конструкцию «Слойки» для достижения мегатонных результатов оказались невозможными в Советском Союзе, как это было в расчетах, проведенных в США, но ее ценность как практического оружия, поскольку она была в 20 раз мощнее, чем их первая бомба деления, должна не стоит недооценивать. Советские физики подсчитали, что в лучшем случае конструкция может дать одну мегатонну энергии, если ее довести до предела. После того, как в 1952 году США испытали устройство «Айви Майк», доказав, что можно создать многомегатонную бомбу, Советский Союз занялся поиском дополнительной конструкции и продолжил работу над усовершенствованием « Слойки» («Первая идея»). «Вторая идея», как Сахаров назвал ее в своих мемуарах, была предыдущим предложением Гинзбурга в ноябре 1948 года использовать дейтерид лития в бомбе, которая за счет бомбардировки нейтронами производила бы тритий . В конце 1953 года физик Виктор Давиденко добился первого прорыва: разделение основной и вторичной частей бомбы на отдельные части («постановка»). Следующий прорыв был открыт и развит Сахаровым и Яковом Зельдовичем — использование рентгеновских лучей атомной бомбы для сжатия вторичной обмотки перед термоядерным синтезом («радиационная имплозия») весной 1954 года. «Третья идея» Сахарова, как конструкция Теллера-Улама была известна в Советском Союзе, была испытана на выстреле « РДС-37 » в ноябре 1955 года мощностью 1,6 Мт (6,7 ПиДжей).

Если бы Советский Союз был в состоянии проанализировать данные о радиоактивных осадках в результате испытаний «Айви Майк» или «Касл Браво», они могли бы различить, что первичная обмотка деления хранилась отдельно от вторичной обмотки термоядерного синтеза , ключевой части устройство Теллера-Улама и, возможно, что термоядерное топливо перед детонацией подверглось сильному сжатию. Один из ключевых советских конструкторов бомб Юлий Харитон позже сказал:

В то время советские исследования не были организованы на достаточно высоком уровне и полезных результатов получено не было, хотя радиохимические анализы образцов выпадений могли бы дать некоторую полезную информацию о материалах, использованных для производства взрыва. Связь между некоторыми короткоживущими изотопами, образовавшимися в ходе термоядерных реакций, могла бы позволить судить о степени сжатия термоядерного топлива, но знание степени сжатия не позволило бы советским ученым сделать вывод, как именно взорвалось устройство. было сделано, и оно не раскрыло бы своего замысла.

Огненный шар Царь-бомбы (РДС-220), самого большого оружия, когда-либо взорвавшегося (1961 г.). Его огненный шар , упавший с высоты более 10 км и взорвавшийся на высоте 4 км, коснулся бы земли, если бы не ударная волна от взрыва, отразившаяся от земли и ударившая в нижнюю часть огненного шара. и почти достиг высоты взлетающего бомбардировщика Ту-95 . Испытание РДС-220 продемонстрировало, как можно использовать «постановку» для разработки оружия произвольной мощности.

Сахаров в своих воспоминаниях заявил, что, хотя он и Давиденко хранили осадочную пыль в картонных коробках через несколько дней после испытания «Майк» в надежде проанализировать ее для получения информации, химик из Арзамаса-16 (советская оружейная лаборатория) по ошибке вылил концентрат в канализацию, прежде чем его можно будет проанализировать. Лишь осенью 1952 года в Советском Союзе была создана организованная система мониторинга данных о выпадении осадков. Тем не менее, в мемуарах также говорится, что результат одного из американских испытаний , который стал международным инцидентом с участием Японии, сказал Сахарову, что конструкция США была намного лучше, чем у них, и он решил, что они, должно быть, взорвали отдельную бомбу деления и каким-то образом использовал свою энергию для сжатия дейтерида лития. Затем он сосредоточил свое внимание на поиске способа, позволяющего использовать взрыв в одной стороне для сжатия шара термоядерного топлива в пределах 5% от симметрии, чего, как он понял, можно достичь путем фокусировки рентгеновских лучей.

Советский Союз продемонстрировал силу «постановочной» концепции в октябре 1961 года, когда они взорвали массивную и громоздкую «Царь-бомбу» , водородную бомбу мощностью 50 Мт (210 ПДж), которая получала почти 97% своей энергии в результате синтеза, а не деления - ее урана. Тампер был заменен свинцовым незадолго до выстрела, чтобы предотвратить чрезмерное выпадение ядерных осадков. Если бы он был запущен в «полном» виде, его мощность составила бы около 100 Мт (420 ПДж). Оружие было технически развертываемым (оно испытывалось путем сброса его со специально модифицированного бомбардировщика), но непрактичным в военном отношении и разрабатывалось и испытывалось в первую очередь как демонстрация советской силы. Это крупнейшее ядерное оружие, разработанное и испытанное какой-либо страной.

Другие страны

Великобритания

Детали разработки конструкции Теллера-Улама в других странах менее известны. В любом случае, Великобритания изначально столкнулась с трудностями в его разработке и потерпела неудачу в своей первой попытке в мае 1957 года (его испытание « Грейп-I » не удалось зажечь, как планировалось, но большая часть его энергии поступила от термоядерного синтеза во вторичной обмотке). Тем не менее, он преуспел во второй попытке во время испытания « Grapple X » в ноябре 1957 года, которое дало 1,8 Мт. Британская разработка конструкции Теллера-Улама, очевидно, была независимой, но ей было разрешено поделиться некоторыми данными о радиоактивных осадках в США, которые могли иметь значение. был полезен. После успешного взрыва устройства мегатонного диапазона и, таким образом, практического понимания «секрета» конструкции Теллера-Улама Соединенные Штаты согласились обменять некоторые из своих ядерных разработок с Соединенным Королевством, что привело к взаимному соглашению между США и Великобританией в 1958 году. Соглашение об обороне .

Китай

Китайская Народная Республика взорвала свое первое устройство с использованием конструкции Теллера-Улама в июне 1967 года (« Испытание № 6 »), всего через 32 месяца после взрыва своего первого оружия деления (самая короткая из известных на сегодняшний день разработок деления-термояза), с мощность 3,3 Мт. О китайской термоядерной программе известно немного.

Разработкой бомбы руководил Ю Мин .

Франция

О французской разработке конструкции Теллера-Улама известно очень мало, за исключением того факта, что она взорвала устройство мощностью 2,6 Мт во время испытаний « Канопус » в августе 1968 года.

Индия

11 мая 1998 года Индия объявила, что она взорвала водородную бомбу в ходе испытаний операции «Шакти» (« Шакти I », в частности). Некоторые неиндийские аналитики, используя данные сейсмографии , предположили, что это может быть не так, указав на низкую мощность испытания, которая, по их словам, близка к 30 килотоннам (в отличие от 45 килотонн, объявленных Индией).

Однако некоторые неиндийские эксперты согласны с Индией. Доктор Гарольд М. Агнью , бывший директор Лос-Аламосской национальной лаборатории , сказал, что утверждение Индии о том, что она взорвала термоядерную бомбу, вполне правдоподобно. Британский сейсмолог Роджер Кларк утверждал, что сейсмические магнитуды предполагают совокупную мощность до 60 килотонн, что соответствует объявленной Индией общей мощности в 56 килотонн. Профессор Джек Эвернден, американский сейсмолог, всегда утверждал, что для правильной оценки урожайности необходимо «должным образом учитывать геологические и сейсмологические различия между испытательными площадками». Его оценка урожайности индийских тестов совпадает с оценкой Индии.

Индийские ученые утверждают, что некоторые международные оценки мощности индийских ядерных испытаний ненаучны.

Индия заявляет, что мощность ее испытаний намеренно поддерживалась на низком уровне, чтобы избежать ущерба гражданскому населению, и что она может создать ступенчатое термоядерное оружие различной мощности примерно до 200 килотонн . на основе этих испытаний Другая названная причина низкой мощности заключалась в том, что радиоактивность, высвободившаяся при мощности значительно более 45 килотонн, могла быть не полностью локализована.

Даже испытания малой мощности могут повлиять на термоядерный потенциал, поскольку они могут предоставить информацию о поведении первичных ядер без полного воспламенения вторичных .

Северная Корея

Северная Корея заявила, что провела испытание своей миниатюрной термоядерной бомбы 6 января 2016 года. Первые три ядерных испытания Северной Кореи (2006, 2009 и 2013 годы) имели относительно низкую мощность и, похоже, не имели конструкции термоядерного оружия. В 2013 году министерство обороны Южной Кореи предположило, что Северная Корея, возможно, пытается разработать «водородную бомбу», и такое устройство может стать следующим испытанием оружия Северной Кореей. В январе 2016 года Северная Корея заявила об успешном испытании водородной бомбы. но во время испытания было обнаружено только сейсмическое событие магнитудой 5,1, масштаб аналогичен испытанию атомной бомбы мощностью 6–9 кт в 2013 году. Эти сейсмические записи заставляют ученых всего мира усомниться в утверждении Северной Кореи о том, что была испытана водородная бомба, и предположить, что это было ядерное испытание без термоядерного синтеза. 9 сентября 2016 года Северная Корея провела пятое ядерное испытание мощностью от 10 до 30 килотонн.

3 сентября 2017 года Северная Корея провела шестое ядерное испытание фотографии северокорейского лидера Ким Чен Ына, осматривающего устройство, напоминающее термоядерного оружия . боеголовку всего через несколько часов после того, как были опубликованы Первоначальные оценки в первые несколько дней составляли от 70 до 160 килотонн. и через неделю были увеличены до диапазона от 250 до более 300 килотонн. По оценкам Jane's Information Group , основываясь главным образом на визуальном анализе пропагандистских изображений, бомба могла весить от 250 до 360 кг (от 550 до 790 фунтов).

Общественные знания

Фотографии корпусов боеголовок, таких как эта ядерная боеголовка W80 , позволяют сделать некоторые предположения относительно относительного размера и формы основных и вторичных частей термоядерного оружия США.

Конструкция Теллера-Улама в течение многих лет считалась одной из главных ядерных тайн, и даже сегодня она не обсуждается подробно в официальных публикациях, возникших «за кулисами» классификации . Политика Министерства энергетики США (DOE) всегда заключалась в том, чтобы не признавать случаи «утечек», поскольку это означало бы признание точности предполагаемой утечки информации. За исключением изображений корпуса боеголовки, но не самого « физического пакета », большая часть общедоступной информации о конструкции сводится к нескольким кратким заявлениям и работе нескольких отдельных исследователей.

Вот краткое обсуждение событий, которые привели к формированию «общественных» моделей конструкции Теллера-Улама, с некоторыми обсуждениями их различий и несогласий с принципами, изложенными выше.

Ранние знания

Общие принципы конструкции «классического Супер» были общеизвестны еще до того, как термоядерное оружие было впервые испытано. После того, как Трумэн в январе 1950 года приказал запустить ускоренную программу по разработке водородной бомбы, газета Boston Daily Globe опубликовала описание гипотетической водородной бомбы в разрезе с подписью « Представление художника о том, как водородная бомба может работать, используя атомную бомбу как простой «спусковой крючок» для генерировать достаточно тепла, чтобы запустить процесс «термоядерного синтеза» водородной бомбы .

Тот факт, что большая часть мощности термоядерного устройства обусловлена ​​делением тампера из урана-238 (принцип деления-синтеза-деления), был обнаружен, когда испытание Касл-Браво «убежало», дав гораздо более высокую мощность, чем первоначально предполагалось. и создание большого количества ядерных осадков.

Заявления Министерства энергетики

В 1972 году Министерство энергетики рассекретило заявление о том, что «тот факт, что в термоядерном (TN) оружии «первичный» элемент деления используется для запуска реакции TN в термоядерном топливе, называемой «вторичным»», а в 1979 году оно добавило : «Тот факт, что в термоядерном оружии излучение от взрывчатого вещества деления можно сдерживать и использовать для передачи энергии для сжатия и воспламенения физически отдельного компонента, содержащего термоядерное топливо». В последнем предложении указано: «Любая разработка этого заявления будет засекречена». (курсив в оригинале) Единственное заявление, которое может относиться к свече зажигания, было рассекречено в 1991 году: «Факт, что делящиеся и / или расщепляющиеся материалы присутствуют в некоторых вторичных компонентах, материал неидентифицирован, местонахождение не указано, использование не указано и оружие не указано». В 1998 году Министерство энергетики рассекретило заявление о том, что «тот факт, что материалы могут присутствовать в каналах, и термин «наполнитель каналов» без каких-либо подробностей», которые могут относиться к пенополистиролу (или аналогичному веществу). (DOE 2001, раздел VC)

Вопрос о том, подтверждают ли утверждения некоторые или все представленные выше модели, остается предметом интерпретации, а официальные заявления правительства США о технических деталях ядерного оружия в прошлом были намеренно двусмысленными (например, отчет Смита ). Другая информация, такая как типы топлива, использовавшиеся в некоторых ранних образцах оружия, была рассекречена, но точной технической информации не было.

Прогрессивный случай

Основная статья: Соединенные Штаты против The Progressive

Большинство современных идей конструкции Теллера-Улама. стала достоянием общественности после того, как Министерство энергетики попыталось подвергнуть цензуре журнальную статью активиста по борьбе с оружием Говарда Морланда в 1979 году о «тайне водородной бомбы». В 1978 году Морланд решил, что обнаружение и раскрытие «последнего оставшегося секрета» сосредоточит внимание на гонке вооружений и позволит гражданам почувствовать себя уполномоченными подвергать сомнению официальные заявления о важности ядерного оружия и ядерной секретности. Большинство идей Морланда о том, как работает это оружие, было собрано из легкодоступных источников; рисунки, которые больше всего вдохновили его подход, были взяты из Американской энциклопедии . Морланд также брал интервью, часто неофициально, у многих бывших учёных из Лос-Аламоса (включая Теллера и Улама, хотя ни один из них не дал ему никакой полезной информации) и использовал различные межличностные стратегии, чтобы побудить их к информационным ответам (например, задавая такие вопросы, как «Делайте они до сих пор используют свечи зажигания?», даже если он не знал, что именно означает последний термин). (Морланд, 1981)

В конце концов Морланд пришел к выводу, что «секрет» заключался в том, что первичная и вторичная обмотки хранились отдельно, и что радиационное давление первичной обмотки сжимало вторичную обмотку, прежде чем воспламенить ее. Когда черновик статьи, которая должна была быть опубликована в журнале The Progressive , был отправлен в Министерство энергетики после того, как он попал в руки профессора, который был против целей Морланда, Министерство энергетики потребовало, чтобы статья не публиковалась, и потребовало ее публикации. временный запрет. После короткого судебного слушания, на котором Министерство энергетики заявило, что информация Морланда была (1). вероятно, получено из секретных источников, (2). если информация не получена из секретных источников, она сама по себе считается «секретной» информацией в соответствии с статьей « Порожденная секретом » Закона об атомной энергии 1954 года , и (3). опасен и будет способствовать распространению ядерного оружия , Морланд и его адвокаты разошлись во мнениях по всем пунктам, но судебный запрет был вынесен, поскольку судья по делу считал, что безопаснее выдать судебный запрет и позволить Морланду и другим подать апелляцию. что они и сделали в деле Соединенные Штаты против The Progressive и др. (1979).

Благодаря множеству более сложных обстоятельств, Дело Министерства энергетики начало ослабевать, поскольку стало ясно, что некоторые данные, которые оно пыталось объявить «секретными», были опубликованы в студенческой энциклопедии несколькими годами ранее. После того, как другой спекулянт водородной бомбой, Чак Хансен , высказал свои собственные идеи относительно «секрета» (полностью отличающиеся от идей Морланда), опубликованные в газете штата Висконсин, Министерство энергетики заявило, что дело Progressive является спорным, отказалось от иска и разрешило журналу публиковать: что оно и сделало в ноябре 1979 года. Однако к тому времени Морланд изменил свое мнение о том, как работает бомба, и предположил, что для сжатия бомбы использовалась пенистая среда (полистирол), а не радиационное давление. вторичный , и что во вторичном была свеча зажигания тоже он опубликовал изменения, частично основанные на материалах апелляционного процесса, в качестве небольшой опечатки в журнале The Progressive . из делящегося материала. Месяц спустя В 1981 году Морланд опубликовал книгу « Тайна, которая взорвалась » о своем опыте, подробно описав ход мыслей, которые привели его к выводам о «тайне».

Поскольку Министерство энергетики стремилось подвергнуть цензуре работу Морланда, что было одним из немногих случаев, когда оно нарушило свой обычный подход, заключающийся в непризнании опубликованных «секретных» материалов, оно интерпретируется как по крайней мере частично правильное, но в какой степени ему не хватает информации или имеет неверную информацию, неизвестно с какой-либо большой достоверностью. Трудности, с которыми ряд стран столкнулись при разработке конструкции Теллера-Улама (даже когда они поняли эту конструкцию, как, например, в Соединенном Королевстве), делают маловероятным, что простая информация сама по себе обеспечит возможность производства термоядерного оружия. Тем не менее, идеи, выдвинутые Морландом в 1979 году, легли в основу всех современных спекуляций по поводу конструкции Теллера-Улама.

См. также

• Манхэттенский проект
• История ядерного оружия
• Проектирование ядерного оружия
• Ядерное оружие
• Ядерный синтез

Дальнейшее чтение

История

• Браун, Райнер; Хинде, Роберт; Кригер, Дэвид; Крото, Гарольд; Милн, Салли, ред. (17 июля 2007 г.). Джозеф Ротблат: мечтатель мира . Вайли-ВЧ . ISBN  978-3527406906 . LCCN   2007476036 . ОЛ   12767868М . Проверено 9 февраля 2021 г. - через Google Книги .
• Банди, Макджордж (28 ноября 1988 г.). Опасность и выживание: выбор в отношении бомбы в первые пятьдесят лет (1-е изд.). Случайный дом . ISBN  978-0394522784 . LCCN   89040089 . OCLC   610771749 . OL   24963545M – через Интернет-архив .
• ДеГрут, Джерард Дж. (31 марта 2005 г.). Бомба: Жизнь . Издательство Гарвардского университета . ISBN  978-0674017245 . OCLC   57750742 . OL   7671320M – через Интернет-архив .
• Галисон, Питер ; Бернштейн, Бартон Дж. (1 января 1989 г.). «В любом свете: ученые и решение построить супербомбу, 1952–1954». Исторические исследования в области физических и биологических наук . 19 (2): 267–347. дои : 10.2307/27757627 . eISSN   1939-182X . ISSN   1939-1811 . JSTOR   27757627 .
• Гончаров, Герман А. (31 октября 1996 г.). «Американская и советская программы разработки водородной бомбы: историческая справка». Успехи физики . 39 (10): 1033–1044. дои : 10.1070/PU1996v039n10ABEH000174 . eISSN   1468-4780 . ISSN   1063-7869 . LCCN   93646146 . OCLC   36334507 . S2CID   250861572 .
• Холлоуэй, Дэвид (28 сентября 1994 г.). Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия, 1939–1956 (1-е изд.). Издательство Йельского университета . ISBN  978-0300060560 . OCLC   470165274 . ОЛ   1084400М .
• Роудс, Ричард (1 августа 1995 г.). Тёмное солнце: создание водородной бомбы . Саймон и Шустер . ISBN  978-0-68-480400-2 . LCCN   95011070 . OCLC   456652278 . ОЛ   7720934М . Викиданные   Q105755363 — через Интернет-архив .
• Швебер, Сильван С. (7 января 2007 г.). В тени бомбы: Оппенгеймер, Бете и моральная ответственность учёного . Принстонская серия по физике. Издательство Принстонского университета . ISBN  978-0691127859 . OCLC   868971191 . OL   7757230M – через Интернет-архив .
• Стикс, Гэри (20 октября 1999 г.). «Позор и честь в атомном кафе: отец водородной бомбы, противоракетной обороны «Звездных войн» и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, Эдвард Теллер не сожалеет о своей спорной карьере» . Научный американец . Том. 281, нет. 4. С. 42–43. ISSN   0036-8733 .
• Янг, Кен ; Шиллинг, Уорнер Р. (15 февраля 2020 г.). Супербомба: организационный конфликт и разработка водородной бомбы (1-е изд.). Издательство Корнелльского университета . ISBN  978-1501745164 . OCLC   1164620354 . ОЛ   28729278М .
• Младший, Стивен М. (6 января 2009 г.). Бомба: новая история (1-е изд.). ХарперКоллинз . ISBN  978-0061537196 . ОСЛК   310470696 . OL   24318509M – через Интернет-архив .

Анализ последствий

• Де Гир, Ларс-Эрик (1991). «Радиационная сигнатура водородной бомбы». Наука и глобальная безопасность . 2 (4): 351–363. Бибкод : 1991S&GS....2..351D . дои : 10.1080/08929889108426372 . ISSN   0892-9882 . OCLC   15307789 .
• Харитон, июль ; Смирнов Юрий; Ротштейн, Линда; Лесков, Сергей (1 мая 1993 г.). «Версия Харитона» Бюллетень ученых-атомщиков . 49 (4): 20–3 Бибкод : 1993BuAtS..49d..20K дои : 10.1080/00963402.1993.11456341 . eISSN   1938-3282 . ISSN   0096-3402 . LCCN   48034039 . OCLC   470268256 .

Прогрессивный случай

• Де Вольпи, Александр; Марш, Джеральд Э .; Постол, Тед ; Стэнфорд, Джордж (1 мая 1981 г.). Рожденный секрет: водородная бомба, прогрессивный подход и национальная безопасность (1-е изд.). Пергамон Пресс . ISBN  978-0080259956 . ОСЛК   558172005 . OL   7311029M - из Интернет-архива .
• Морланд, Ховард (1 мая 1981 г.). Тайна, которая взорвалась . Случайный дом . ISBN  0394512979 . LCCN   80006032 . OCLC   7196781 . ОЛ   4094494М .

Внешние ссылки

• PBS: Гонка за супербомбой: интервью и стенограммы. Архивировано 11 марта 2017 года в Wayback Machine (с участием разработчиков бомб США и СССР, а также историков).
• Говард Морланд о том, как он открыл «секрет водородной бомбы» (включает множество слайдов).
• Выпуск Progressive за ноябрь 1979 года - «Секрет водородной бомбы: как мы его получили, почему мы рассказываем» (весь выпуск онлайн).