Tout le potentiel de la science soviétique a été investi dans le produit RDS-6S.
On sait d'après les documents d'archives publiés que dans la période initiale du projet atomique soviétique, deux versions de la bombe à hydrogène (VB) ont été développées: le "pipe" (RDS-6T) et le "puff" (RDS-6S). Les noms correspondaient dans une certaine mesure à leur conception.
Le groupe de Yakov Zeldovich à l'Institut de physique chimique (ICP), puis les scientifiques du laboratoire n°3 et du laboratoire V, ont effectué les calculs du RDS-6T VB sous la forme d'un cylindre à paroi mince d'un diamètre de 50 centimètres et une longueur d'au moins cinq mètres, remplie de deutérium liquide à raison de 140 kilogrammes. Selon les calculs, l'explosion de cette masse de deutérium équivaut à un à deux millions de tonnes de TNT. Une bombe atomique de type canon est utilisée pour déclencher une explosion. Entre la charge d'uranium 235 et de deutérium se trouve un détonateur supplémentaire constitué d'un mélange de deutérium et de tritium, qui réagit plus rapidement et à une température plus basse que le deutérium pur. L'ensemble du système est isolé thermiquement pour empêcher le deutérium liquide de s'évaporer pendant le transport. Même à partir de cette description, présentée par Yakov Zeldovich dans la note "Bombe au deutérium à l'hydrogène" en février 1950, on peut voir que la mise en œuvre du RDS-6T WB avec de l'hydrogène liquide s'est avérée être associée à de grandes difficultés techniques.
L'avantage de la « bouffée »
Igor Tamm, Yakov Zeldovich et Andrei Sakharov ont souligné dans leur rapport "Modèle du produit RDS-6S" pour 1953 que la réaction thermonucléaire dans le deutérium se déroule à la vitesse requise pour une explosion uniquement à des températures extrêmement élevées, et la possibilité pratique de maintenir eux n'a pas encore été prouvé.
En relation avec les résultats négatifs de nombreuses années de calculs théoriques, les travaux sur le RDS-6T WB ont été interrompus par la décision de la direction de l'URSS MSM en 1954.
La solution pour créer un VB sous forme de couches alternées de matière fissile et de composants thermonucléaires (d'où la « bouffée ») a été proposée par Andrei Sakharov, employé du département théorique de l'Institut de physique de l'Académie des sciences (FIAN), dirigé par Igor Tamm. Le 2 décembre 1948, lors d'une réunion du Conseil Scientifique et Technique (CTS) du Laboratoire n°2, une discussion des rapports de Zeldovich et Tamm sur les résultats de l'étude de l'utilisation de la réaction de fusion de noyaux légers pour la la création de WB de divers schémas de conception a eu lieu.
Le protocole de la réunion du NTS indiquait que le conseil considère les résultats des deux groupes comme intéressants, mais surtout le système sous forme de colonne de couches d'eau lourde et A-9 (symbole de l'uranium naturel), qui, selon aux calculs préliminaires, peut exploser avec un diamètre de colonne d'environ 400 millimètres. L'avantage de ce système est la possibilité d'utiliser de l'eau lourde à la place du deutérium, ce qui élimine le besoin de traiter l'hydrogène à basse température.
La décision du Conseil Scientifique et Technique du Laboratoire n°2 de 1948 a indiqué la nécessité de concentrer les travaux du groupe de Tamm sur la proposition de Sakharov et de mener des expériences au FIAN dans l'équipe d'Ilya Frank pour étudier la multiplication des neutrons dans l'eau lourde - uranium système, libérant l'équipe de scientifiques d'autres travaux.
Igor Kurchatov et Yuliy Khariton ont rendu compte des résultats de cette réflexion au chef de la Première Direction générale (PSU) du Conseil des ministres (CM) de l'URSS, Boris Vannikov, en joignant un projet de résolution du Conseil des ministres de l'URSS, préparé sur la base de la décision du NTS.
La discussion au séminaire scientifique du laboratoire n ° 2 des rapports de Zeldovich et Tamm a servi de base au développement généralisé des travaux théoriques et expérimentaux sur la création de la première bombe à hydrogène domestique.
Un paradis pour les théoriciens
VB RDS-6S dans les documents officiels était appelé un produit, n'utilisant parfois que son vrai nom. Le RDS-6S est disposé de la manière suivante: au centre du système d'alternance de couches d'uranium naturel et d'un matériau léger constitué d'un mélange de deutéride et de tritide de lithium-6, une charge d'uranium-235 est placée. La surface de la "bouffée" est constituée d'un explosif (explosif) pour amorcer une explosion d'une charge nucléaire (uranium-235), qui provoque un puissant flux d'énergie sous forme de neutrons, de quanta et d'autres particules. Cela conduit à un chauffage par ionisation (compression) à des températures stellaires d'une fine couche de combustible thermonucléaire et d'une couche d'uranium. Dans ce cas, ce dernier se transforme en plasma avec une augmentation correspondante de la pression, qui comprime la couche adjacente de la substance légère. En raison de l'effet combiné de l'explosion d'une charge nucléaire et d'une couche ionisée d'uranium, les conditions sont créées pour une réaction thermonucléaire, à la suite de laquelle le taux de fission de l'uranium par les neutrons thermonucléaires augmente. Une caractéristique de ce processus est qu'il se déroule dans des conditions extrêmes: avec une forte densité d'énergie libérée dans un petit volume de matière à haute température, tout cela se développe en quelques microsecondes, ce qui conduit finalement à un effet explosif. L'étude informatique de la physique des processus complexes se produisant à la Banque mondiale est une manifestation de l'intelligence supérieure des scientifiques, un paradis pour les théoriciens, comme l'a dit un jour Andrei Sakharov.
La première bombe à hydrogène au monde RDS-6S.
Test de charge réalisé le 12 août
1953 sur le site d'essai de Semipalatinsk.
Puissance de charge - jusqu'à 400 kT
Photo: Vadim Savitski
Ainsi, le premier échantillon du WB RDS-6S domestique contenait, en plus des explosifs, les matières nucléaires suivantes: uranium-235, uranium naturel, lithium-6 deutérure et tritide. Ceci a permis d'assurer la mise en œuvre des processus suivants: une explosion nucléaire d'une charge centrale, un échauffement résultant de cette couche sphérique avec du deutéride et du tritide de lithium-6, une réaction thermonucléaire avec libération d'énergie et formation de les neutrons, la fission des noyaux d'uranium 238 par des neutrons rapides avec libération d'énergie, l'interaction du lithium 6 avec les neutrons pour obtenir une quantité supplémentaire de tritium et ainsi renforcer la réaction thermonucléaire primaire.
Dans une bombe à hydrogène, de nombreuses réactions nucléaires, phénomènes hydrodynamiques et processus thermiques de haute intensité se produisent presque simultanément. Il est bien évident qu'en raison du manque de méthodes pour leur analyse et d'informations fiables sur les constantes d'interaction des particules, le calcul de l'explosion du WB présentait d'importantes difficultés théoriques. Néanmoins, les scientifiques et ingénieurs soviétiques ont réussi à créer le premier WB domestique, qui est l'appareil technique le plus complexe au monde.
Principes d'organisation du travail
L'activité sur la création de la première bombe à hydrogène en Union soviétique présentait un certain nombre de particularités. Tout d'abord, tous les participants à ces travaux, quelle que soit leur position officielle, avaient un haut niveau de responsabilité, comprenant l'importance militaro-politique exceptionnelle de la présence d'une superbombe comme l'un des moyens efficaces de protéger le pays des menaces extérieures.
Bien entendu, la centralisation et la coordination par l'État des activités de toutes les entreprises et organisations, ainsi que le financement maximal possible du travail, y compris des incitations matérielles généreuses pour les résultats obtenus, ont joué un rôle énorme dans la réussite. Et tout cela avec un contrôle strict de l'exécution. Le potentiel élevé de la science soviétique d'avant-guerre, en particulier la physique nucléaire, et la présence d'un grand nombre de scientifiques et d'ingénieurs hautement qualifiés étaient également d'une grande importance.
Les réalisations de la physique nucléaire ont été constamment utilisées pour résoudre les problèmes urgents de la défense du pays. En général, sans les résultats de la recherche fondamentale, la création d'un produit de haute technologie comme le RDS-6S WB et les modèles WB améliorés ultérieurs seraient impossibles. On sait que le directeur de l'Institut de physique et de technologie de Leningrad (LPTI), l'académicien Abram Ioffe, dans les années d'avant-guerre, a été réprimandé pour la recherche en physique nucléaire comme ne donnant pas de solution pratique. Mais c'est précisément la recherche fondamentale d'avant-guerre qui a permis à l'Union soviétique d'obtenir des armes avancées.
Des scientifiques exceptionnels du pays de diverses spécialités ont participé à la création de la première Banque mondiale nationale, parmi lesquelles il faut tout d'abord citer des physiciens aussi célèbres que 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 et d'autres.
Une caractéristique fondamentale des travaux sur RDS-6 était la participation d'un grand nombre de mathématiciens soviétiques hautement qualifiés, tels que Nikolai Bogolyubov, Ivan Vinogradov, Leonid Kantorovich, Mstislav Keldysh, Andrei Kolmogorov, Ivan Petrovsky et bien d'autres. Toute la couleur de la science soviétique a été impliquée dans la création du premier WB domestique. La participation active d'un grand nombre d'équipes scientifiques, de conception, d'ingénierie et de production du pays avec un personnel expérimenté a permis de résoudre les tâches les plus complexes à forte intensité scientifique. L'émergence de la BM aurait été impossible sans la production de lithium-6, de deutérium, de tritium et de leurs composés à l'échelle industrielle - principaux composants des armes thermonucléaires, méthodes de séparation du tritium du lithium irradié, etc.
De nouvelles idées, projets d'installations, plans de travaux de recherche et développement, rapports des directeurs d'instituts sur les travaux effectués ont été discutés lors des séminaires et des conseils scientifiques du Laboratoire n° 2, NTS PGU et NTS au KB-11, etc. Toutes les décisions gouvernementales ont été élaborés sur la base des recommandations du NTS PSU et du NTS au KB-11 après approbation par la direction du PSU et du Comité spécial. La pratique d'une discussion collégiale constante des nouvelles propositions lors des réunions du CTS a conduit à éliminer un écart important entre les idées et leur mise en œuvre.
Le projet atomique soviétique s'est distingué par un vaste programme de diverses recherches fondamentales avec la construction de réacteurs et d'installations nucléaires expérimentaux, d'accélérateurs de particules chargées, etc., dont les résultats ont été immédiatement utilisés dans l'exécution de tâches spécifiques. Dans le même temps, des fonds énormes ont été dépensés pour la recherche fondamentale.
Personnellement responsable
La solution des tâches de l'État sur la création d'armes nucléaires à hydrogène est devenue possible dans une large mesure grâce aux mesures urgentes du gouvernement soviétique pour organiser une structure efficace pour le contrôle centralisé du projet atomique. Le 20 août 1945, le Comité spécial (SK, dirigé par Lavrentiy Beria) a été créé sous le Comité de défense de l'État et la Première direction principale (PSU, dirigée par l'ancien commissaire du peuple aux munitions Boris Vannikov) sous le Conseil des commissaires du peuple de l'URSS. En conséquence, le cycle de gestion suivant du projet atomique a été mis en œuvre: entreprises industrielles, instituts, organismes de conception - Conseil scientifique et technique (STC) PGU - PGU - Comité spécial - Conseil des ministres de l'URSS. Les travaux sur la création du WB RDS-6S ont été constamment surveillés par le comité spécial et le PGU. Après la lettre d'information de Vannikov et Kurchatov sur la possibilité fondamentale de créer une superbombe, le Comité spécial et le PGU ont examiné à plusieurs reprises l'état des développements de la BM et, si nécessaire, ont préparé des résolutions et des arrêtés du Conseil des ministres. Entre 1950 et 1953, 26 résolutions et arrêtés du Conseil des ministres de l'URSS ont été publiés sur les questions scientifiques, de production et d'organisation du développement du WB RDS-6S. Un si grand nombre de décisions gouvernementales dans d'autres domaines du projet atomique n'ont pas été rendues. La plupart d'entre eux se rapportent au travail du KB-11 en tant que principale organisation d'exécution, où au fil du temps l'ordre des travaux a été formé, déterminé par les résolutions du Conseil des ministres de l'URSS et les ordres de la direction du KB-11. Le 8 février 1949, le chef de KB-11, Pavel Zernov, a signé un ordre de travail dans KB-11 sur RDS-6, au paragraphe 1 duquel il était prévu d'organiser un groupe «sous la supervision directe du concepteur en chef. Yu. B. Khariton pour le développement ultérieur des questions sur la création de RDS-6 dans la composition suivante: Yu. B. Khariton (leader), 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.
Un an plus tard, le gouvernement a nommé un superviseur scientifique et son adjoint responsables de domaines de travail spécifiques. Le statut du superviseur scientifique, introduit dans le projet atomique soviétique, était très élevé, comme en témoignent, par exemple, les activités d'Igor Kurchatov. Dans l'article 2 de la résolution du Conseil des ministres de l'URSS n° 827-303ss/op "Sur les travaux de création du RDS-6" du 26 février 1950, il est indiqué: Khariton, premier directeur scientifique adjoint du création de RDS-6S et RDS-6T, docteur en sciences physiques et mathématiques KISchelkina, superviseur adjoint des produits RDS-6S, membre correspondant de l'Académie des sciences de l'URSS IE Tamm, superviseur adjoint pour la partie théorique du membre correspondant RDS-6T de l'Académie des sciences de l'URSS Ya. B. Zel'dovich, superviseurs scientifiques adjoints pour la recherche sur les procédés nucléaires MG Meshcheryakov, candidat en physique et mathématiques, et GN Flerov, candidat en physique et mathématiques.
Aussi, le décret a approuvé la composition personnelle des calculatrices, au paragraphe 4 de laquelle on lit ce qui suit: « Organiser dans KB-11 pour le développement de la théorie du produit RDS-6S un groupe de calcul et théorique sous la direction de Membre correspondant de l'Académie des sciences de l'URSS I. Ye. Tamm, composé de: AD Sakharov - Candidat en sciences physiques et mathématiques, SZBelenky - Docteur en sciences physiques et mathématiques, Yu. A. Romanov - Chercheur, NNBogolyubov - Académicien de l'Académie ukrainienne des sciences, I. Ya. Pomeranchuk - Docteur en sciences physiques et mathématiques, V. N. Klimov - assistant de recherche, D. V. Shirkov - assistant de recherche."
Selon le plan 1949-1950
Ainsi, en plus du KB-11, des spécialistes scientifiques de premier plan des instituts de l'Académie des sciences de l'URSS ont participé aux travaux sur le RDS-6. En conséquence, sous la supervision scientifique du KB-11 sur la recherche informatique et expérimentale à l'appui du projet VB RDS-6S, il y avait les organisations d'exécution suivantes: Physical Institute (FIAN), Institute for Physical Problems (IPP), Institute of Physical Physique chimique (ICP), Laboratoire n° 1, Laboratoire n° 2, Laboratoire "B", Institut de mathématiques de l'Académie des sciences de l'URSS avec la branche de Leningrad, Institut de géophysique de l'Académie des sciences de l'URSS. NII-8, NII-9, LPTI, GSPI-11, GSPI-12, VIAM, NIIgrafit, ainsi que les entreprises de production: Combine No. 817, Plant No. 12, Plant No. 418, plant No. 752, Verkhne- Usine métallurgique de Salda, usine de concentré chimique de Novossibirsk.
La direction administrative et scientifique du Projet atomique soviétique s'est vigoureusement mise en devoir d'organiser les travaux sur la création du premier WB RDS-6 domestique. La première réunion représentative sur RDS-6 a eu lieu le 9 juin 1949 sous la direction de Vannikov et Kurchatov à KB-11 (Arzamas-16). En plus des principaux scientifiques du projet atomique, Sakharov a été invité. Les participants à la réunion ont élaboré le « Plan de travail de recherche sur RDS-6 pour 1949-1950 ». (sous forme manuscrite, préparé, à en juger par l'écriture, par Sakharov), prévoyant les domaines de recherche suivants: réactions nucléaires des noyaux légers dans RDS-6; la possibilité d'amorcer le RDS-6 à l'aide d'une bombe atomique et d'explosifs conventionnels; l'utilisation de l'explosion d'une bombe atomique pour obtenir des informations concernant la création d'une OE; dynamique des gaz du procédé. Parallèlement aux travaux théoriques, les acteurs et le calendrier de développement des technologies industrielles pour la production de tritium, lithium-6, deutérure de lithium, deutérure d'uranium, nécessaires à la création de RDS-6, ont également été déterminés.
Le modèle de bombe à hydrogène RDS-6S a été testé avec succès sur le site d'essai de Semipalatinsk le 12 août 1953.
La capacité du premier AB RDS-1 soviétique, qui était une copie de l'AB américain, était de 20 000 tonnes d'équivalent TNT. L'équivalent TNT total de l'AB RDS-2 de la conception soviétique originale était de 38 300 tonnes. La puissance du premier WB RDS-6S dépassait de près de 10 fois l'équivalent TNT de l'AB RDS-2, ce qui était sans aucun doute une réalisation majeure des développeurs d'armes nucléaires soviétiques. Par la suite, les principes de conception du WB RDS-6S ont été sérieusement améliorés, ce qui a permis de créer une arme plus puissante.
