РДС-6сД - форсированная "слойка" или "экзотика" Опции

[Pakman]

Уважаемый VBVB, скажите пожалуйста, возможно ли развить в себе такую же эрудицию, как у Вас, используя только открытые источники?

[VBVB]

Уважаемый VBVB, скажите пожалуйста, возможно ли развить в себе такую же эрудицию, как у Вас, используя только открытые источники?

В открытых источниках, особенно в воспоминаниях и мемуарах специалистов разных, иногда встречается очень интересные и познавательные вещи.
Касательно темы слойки и некоторых термоядерных вещей не мало написано в воспоминаниях у Сахарова, у Феоктистова и в книгах Забабахина. Только написано не в явном виде, без особых подробностей и с некоторыми иносказаниями. Немало и в открытой научной литературе в виде журнальных статей интересного написано в области описания разных экспериментов.

Как то попалось в сети обычное интервью одного старого советского отставного офицера руководившего технической службой на РТБ. Сколько там чудных тонкостей было разных упомянуто в области устройства ТЯГЧ первого поколения. И про усилители термоядерные, и про инициаторы разных типов, и про тонкости с отражательными линзами, и про дейтерид лития. Чисто с точки зрения физики процессов и подходов разных очень интересные вещи.

Сугубо мое мнение, что зря забанили проведение промышленных чистых термоядерных взрывов. Есть много осмысленных проектов проектов где они бы очень пригодились.

[VBVB]

Роль слойки в развитии отечественного ТЯО зря недооценивают.

Испытание РСД-6с в 1953 году проводилось с тестовой уменьшенной моделью проектируемого боевого изделия по причине экономии высокодефицитного трития и вопросов обеспечения безопасности на Семипалатинском полигоне и дало энерговыход около 400 кт. Полноразмерная беовая версия этой бомбы рассчитывалась на уровень энерговыделения около 1 мегатоннны.

Однако с наработкой трития пошли проблемы разные. И поэтому были в разработке версии с термоядерным усилением на основе дейтерия в разных формах (сжатый газообразный, жидкий/замороженный, в виде твердого дейтерида урана) и/или дейтерида лития. Наиболее практичной оказался вариант с твердым дейтеридом лития, для которого уровень используемого обогащения позволял варьировать энерговыход бомб. Первичный делящийся материал в вариантах рассматриевых также как и РДС-6с был ВОУ, поскольку обеспечивал большую экономичность и простоту контрукции.

Испытанная в начале ноября 1955 году с энерговыходом в 250 кт РДС-27 по сути слойка без трития, но с усилением от D-T смеси генерируемой в момент взрыва замедленными нейтронами из дейтерида лития. Энерговыход этой бомбы также можно было поднять до уровня 500-600 кт путем частичного использования плутония или урана-233.

Испытанная в конце ноября 1955 году с энерговыходом в 1600 кт РДС-37 это уменьшенная по мощности версия боевого заряда - по сути комбинация первичного бустирируемого тритием первичного боезаряда мощностью 60-80 кт и вторичного термоядерного узла, в качестве которого выступала бестритиевая слойка. При этом обжатие слойки проводилось атомно-ионизационным способом.
Об этом разработчик этой бомбы Романов официально в инервью говорил.
Полновесная боевая версия РДС-37 проектировалась на выход 3 мегатонны.

Далее уже были испытания разных производных от РДС-37 в которых уже мудрили с уменьшением массовогабаритных характеристик вторичного термоядерного узла. Т.е всячески слоенную структуру переоптимизировали и линзы отражательные.

В ноябре 1957 года испытали РДС-46 уменьшенного размера и массы с энерговыходом около 2.9 мегатонны, которая, судя по всему, была наилучшей выжимкой характеристик из слоенной конструкции вторичного термоядерного узла и метода атомно-ионизационного обжатия.
Полноразмерная версия этого боезаряда имела энерговыход 5 МТонн с размещением в качестве головной части на эрзац-МБР Р-7А.

Сообщение отредактировал VBVB - 17.9.2015, 17:45

[VBVB]

Со слойкой РДС-6с вроде как более-менее все ясно.
По сути РДС-6с ядерная бомба с мощным термоядерным усилением от реакций синтеза из генерируемой in situ D-T смеси. При этом в конструкции ее высокоскоростные нейтроны от реакций синтеза эффективно утилизируются внешним слоем дешевого урана-238, давая мощный вклад в общий энерговыход.
С тритием в ослабленной для испытаний версии "слойка" давала 400 кт, а без трития около 250 кт.
Полномасштабные версии с использованием большего количества ВОУ (разного уровня обогащения) или урана-233 позволяли иметь для тритиевой версии 1 МТонну и около 500 кт для бестритиевой версии.
А вот РДС-6СД почему то уродцем бессмысленным представляется в воспоминаниях ветеранов-разработчиков. Типа в конструкции полость с жидким дейтерием, в нем дейтериды плавают разные и вообще конструкция - "экзотическая фигня". Да еще и намеки типа навязали эту глупую идею из-за бугра. Намек типа, что Фукс хрень какую-то подсунул и в бессмысленную конструкцию стали наши разработчики биться.

Однако, попалась мне на глаза книга интересная "Решающий шаг к миру. Водородная бомба с атомным обжатием РДС-37." Авторы - И.А. Андрюшин, Р.И. Илькаев, А.К. Чернышев, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2010.
Т.е. книга от людей которые очень даже в теме разбираются.

В книге этой есть конструкция Фукса термоядерного боезаряда. Подробные документы по термоядерноому заряду по схеме Фукса-фон-Неймана с первичным инициатором пушечной конструкции на ВОУ в количестве 17 листов со всеми подробностями были переданы Фуксом в СССР в 1948 (!!!) году.
Первичную информацию по этой конструкции Фукс стал давать с конца 1946 года.
Размер такого цилиндрического боезаряда около 170-180 см длины с диаметром около 50 см с массой около 950-1050 кг.
Эту схему точно видел Курчатов, Харитон и возможно Зельдович.

Схема эта работоспособная. Так 9 мая 1951 американцы испытали экспериментальный термоядерный заряд "George" по схеме Фукса-фон-Неймана с энерговыходом 225 кт. Конфигурация Фукса-фон-Неймана по сути первая успешная физическая схема термоядерного зажигания, использующая принцип радиационной имплозии. Обжатие термоядерной ступени осуществлялось ионизационным способом через конверсию рентгена от первичного заряда на ВОУ. Схема эта требовала использования в качестве горючего жидкую D-T смесь. Однако D-T смесь можно было в перспективе заменить на твердое топливо из дейтерида лития-6.
Американцы позднее на основе устройства "George" создали легкую малогабаритную термоядерную бомбу МК-15 полным весом 3450 кг. В испытаниях прототипы МК-15 дали энерговыход 1.69 Mt (испытание Castle Nectar) и 3.8 Mt (испытание Redwing Cherokee).
Схема Фукса-Неймана официально признается прообразом общеизвестной схемы Улама-Теллера, что и не удивительно, поскольку математик Улам плотно сотрудничал по ряду теоретических вопросов поджига термоядерных устройств с математиком фон-Нейманом.

Судя по всему никто из отечественных атомных деятелей особо не стал вдумываться в схему Фукса и провалялась она несколько лет без дела.
Однако придумали потом миф, что дескать сами наши к 1955 году догадались до принципа радиационной имплозии вторичного термоядерного узла. И непонятно кто-же все таки из отечественных ученых ее придумал. То якобы Харитон, то Зельдович, то Сахаров, то Трутнев, то Бабаев. И никто так из них и не признался. Типа уникальная коллективная идея, рожденная самостоятельно и независимо...

Да уж. Потратили несколько лет на практически тупиковое направление слоенных сборок термоядерного усиления, когда сверхценная идея более эффективного обжатия и поджига термоядерного горючего была фактически предпонесена Фуксом на блюде.

Почему до сих пор Фуксу памятники не ставят у нас?

Сообщение отредактировал VBVB - 22.9.2015, 9:02

[VBVB]

Конкретно по РДС-6СД в вышеупомянутой книге написано следующее.

Хотели в габаритах РДС-6с получить энерговыход 2 МТонны. Осознали невозможность этого и согласились на снижение энерговыхода до 1 МТонны. Т.е. как в боевом варианте РДС-6с, но без использования дефицитного трития.
Основная конструкция РДС-6СД была полая с заполнением дейтерий-содержащим горючим.
Рассмотрели 8 (!!!) вариантов конструкции РДС-6СД с разными дейтерий-содержащими компонентами и их комбинациями.
Ни один из вариантов не удовлетворял требованиям технического задания ни по массе, ни по мощности.

Отписались что-то типа "вопрос создания РДС-6СД требует дальнейшей проработки, малоизучены многие параметры и недостаточно прогнозируются характеристики".

Однако, до успешного испытания РДС-37 система РДС-6СД рассматривалась как запасной вариант для случая возможного провала РДС-37.
При этом мощность РДС-6СД в половинном варианте заряда урана-235 подразумевалась в 1 мегатонну и обогащенный дейтерид лития-6 не фигурировал.
Т.е. получается, что в окончательном резервном варианте РДС-6СД это дешевый по сравнению с РДС-6с и РДС-27 вариант ядерной бомбы с мощным термоядерным усилением без использования трития и обогащенного 6LiD.

Сообщение отредактировал VBVB - 22.9.2015, 2:28

[VBVB]

Т.е. получается, что в окончательном резервном варианте РДС-6СД это дешевый по сравнению с РДС-6с и РДС-27 вариант ядерной бомбы с мощным термоядерным усилением без использования трития и обогащенного 6LiD.

Опечатался. Имелось ввиду, что РДС-6СД более дешевый вариант по сравнению с РДС-6С и РДС-37.

Успешное испытание РДС-27 практически убило разработку РДС-6СД.
В 1955 году Александров, Харитон, Сахаров и Зельдович подали Завенягину докладную записку "О выборе изделий для стратегического использования.

Товарищу Завенягину А.П.

В настоящее время необходимо определить основной тип изделия с обычным обжатием, предназначенного для стратегического использования.
Проведенные в 1954 — 55 гг. расчеты показали, что в габарите РДС-6 при затрате (...) кг U-235 можно изготовить следующие изделия:

I. Одно изделие типа СД мощностью 1,8 млн тонн, с диаметром зоны разрушения 12,2 км (плошадь зоны разрушения 117 км2).
II. Два изделия типа СД мощностью 1 млн тонн каждое, с диаметром зоны разрушения 10 км. (Суммарная площадь зоны 78 км2 * 2 = 156 км2.)
III. Пять изделий РДС-27 мощностью 0,35 млн тонн каждое, с диаметром зоны разрушения 7 км. (Суммарная площадь 38 км2 * 5 = 190 км2.)

Если учесть стоимость носителя (ракеты Р-7) и дейтерида лития-6, то затраты на одно изделие СД мощностью 1,8 млн тонн равны затратам на 4 изделия РДС-27. Соответственно отношение пораженной площади будет не 190:117, а 152:117.

По нашему мнению, изделия РДС-27 являются наилучшими среди стратегических изделий с обычным обжатием. Эти изделия дают наибольшую площадь поражения, обеспечивают наибольшую гибкость применения и возможность поражения максимального числа целей, а также повышают надежность поражения цели при возможности сбивания носителей или при значительном рассеянии при стрельбе.

Т.е. грубо говоря полноценная версия РДС-6СД стоила как 4 штуки РДС-27, а половинчатой мощности РДС-6СД стоила как две штуки РДС-27.

Сообщение отредактировал VBVB - 26.9.2015, 2:21

[VBVB]

Рассмотрели 8 (!!!) вариантов конструкции РДС-6СД с разными дейтерий-содержащими компонентами и их комбинациями.
Ни один из вариантов не удовлетворял требованиям технического задания ни по массе, ни по мощности.

Ох и на редкость чудной был проект РДС-6СД.

Рассматривались разные конструкции первичного уранового заряда: сплошная (бесполая), полая без заполнения (чистополая) и полая с заполнением. Ну а далее сферические оболочки с чередующимся заполнением термоядерным горючим и ураном природным/обедненым как в слойке.

В качестве термоядерного горючего рассматривали тяжелую воду, дейтероэтан, жидкий дейтерий, дейтерид лития природного состава и даже дейтерид урана.
Хотели иметь мощность боезаряда в 2 МТонны, но понимали заранее, что реальная мощность таких конструкций скорее будет между 1 и 2 мегатоннами.

Т.е. основная цель создания РДС-6СД - достижения уровня мощности больше чем в тритиевой слойке РДС-6сЖ, но без использования дефицитного трития, дефицитного высокообогащенного дейтерида лития-6 и дорогостоящего плутония.
Т.е. по сути использование в РДС-6СД доступного ВОУ уровня обогащения 75%, дейтерида лития обычного изотопного состава и дешевых простых соединений дейтерия.

По сути на основании разработки слойки РДС-6с, геморной хитрой слойки РДС-6СД и удешевленной слойки РДС-27 заложили базис для большого числа различных технических решений применяемых потом в большинстве двух- и трехступенчатых отечественных термоядерных боезарядах.

[волк полярный]

Безтритиевая слойка тоже была (250 кт вместо 400). Безлитиевая на жидком дейтерии или дейтерополиэтилене должна была иметь меньшую 400 кт мощность при больших геометрических размерах и весе.
Т.е. РДС-6сД видимо, модификация РДС-6с добавочным слоем из жидкого дейтерия с соответствующим ростом геометрических размеров и веса.

По сути, как предполагаю, подразумевалось сжатие слоя жидкого дейтерия фронтом ударной волны плазмы от взрыва с прогревом рентгеновским излучением и последующим поджигом.

Представьте, что к поперечному сечению слойки в 1,5 метра добавляется (http://www.vniitf.ru/ob-institute/2010-05-28-08-21-09/2012-08-10-07-52-13.html) еще лишний метр и вся эта конструкция весит 6.5 тонн. Далеко ли улетит бомбардировщик Ту-4 с этой громоздкой бомбой, которая в бомботсек полностью не влезет. В качестве термоядерной головной части ракет Р-7 несколько экземпляров РДС-6сД - оружия мобилизационного типа, видимо и сделали.

Считается, что 4.5 килограммовая инициирующая D-T сфера в качестве праймера (расчетная мощность 3.7 кт) способна поджечь 670 кг жидкого дейтерия с энерговыходом в 300 кт.
http://ufn.ru/ru/articles/2009/3/h/
Видимо считалось, что 250 килотонная бестритиевая слойка в качестве праймера способно сжечь аналогичное количество дейтерия на 1.6 Мт.
Интересен следующий документ, адресованный Ванникову разработчиками о нежелательности проведения испытаний РДС-6СД.
Смотреть в комментариях:
http://pn64.livejournal.com/14695.html

Т.е. в РДС-6СД помимо дейтерия еще и повышенное содержание урана-235 было. Наводит на некоторые мысли об использовании некоторого количества дейтерида урана-235 в оболочечных слоях конструкции РДС-6СД. В принципе сжатый дейтерий вполне неплохо должен удерживаться пресованным дейтеридом урана. Возможно в этом вся соль.

Насколько понимаю, Харитон имел ввиду обычную слойку с тритиевым усилением первичного узла.

Вся слоечная конструкция была тупиком. А тут еще гемор с хранением форсирующего термоядерного компонента.

Вообще, эта идея с форсированной слойкой явно опирается на озвученную нашим разведчикам в 1948 идею Фукса с прогревом и обжатием трубы с жидким дейтерием плазмой и рентгеном ядерного праймера. Отличие в том, что праймер в случае РДС-6сД более мощный термоядерный и обжатие в виде одноступенчатой конструкции.

существует два типа зарядов деление-синтез-деление, один из которых в нашей терминологии называется экономичный в этом случае корпус исполняется из урана 238 и второй тип форсированный который подразумевает исполнение корпуса из 235

[волк полярный]

существует два типа зарядов деление-синтез-деление, один из которых в нашей терминологии называется экономичный в этом случае корпус исполняется из урана 238 и второй тип форсированный который подразумевает исполнение корпуса из урана обогащённого по изотопу 235

[VBVB]

В мемуарах многих разработчиков РДС-6СД проходит как курьезное и убогое изделие, хотя судя по документам атомного проекта усилия на разработку проекта РДС-6СД были затрачены немалые.

На момент 1952-1953 стало очевидно, что проблема с производством крайне дорого трития не позволит быстро развернуть поставку полномасштабной мегатонной версии РДС-6С в СЯС, из-за крайне значительного расхода трития в 1200 граммов (!!!) на один боезаряд. Это количество трития эквивалентно по затратам урана-235 (в топливе для реакторного производства трития) отказу от производства 100 кг оружейного плутония которые могли быть использованы на создание 20-25 атомных бомб.
Это при том, что за весь 1952 год наработали менее 60 граммов трития, а 100 граммов трития для испытания уменьшенной по мощности тестовой РДС-6С получили только к апрелю 1953. За весь 1953 год предполагалось наработать только 600 граммов трития. И только в 1954 году предполагалось выйти на уровень годовой наработки трития в 1600-1800 граммов.

Очевидно, что такими темпами оснащение отечественных ядерных сил водородными бомбами крайне бы растянулось во времени.
Переход на частичную замену трития обогащенным дейтеридом лития-6 был тоже не панацеей, поскольку темпы годового производства 6LiD в 1952-1953 годах были килограммовыми, позволяя создавать лишь пару-тройку слоек в год.
Для проектируемоого в 1952-1953 годах супербоезаряда РДС-6Т, оценочной мощностью 20-25 Мт, по расчетам требовалось не менее 2 кг (!!!) трития на боезаряд. И испытание этого боезаряда возможно было бы осуществить лишь в середине-конце 1955 года.

Поэтому работы в направлении создания бестритиевой РДС-6СД, использующей ВОУ среднего уровня обогащения или плутоний с повышенным фоном от тритиевого прозводства, а также дешевый дейтерид лития природного состава были очень важными по значимости. Поскольку только в этом случае можно было к 1956 году выйти на уровень производства водородных бомб уроня мощности 1-2 мегатонны до 10-15 единиц в год.

Сообщение отредактировал VBVB - 15.1.2016, 17:55

[VBVB]

Ох и на редкость чудной был проект РДС-6СД.

Посмотрел книгу 2 третьего тома атомного проекта.

Рассматривались принципиально разные конструкции:
СД-1 (Забабахин) мощностью около 1.7 мегатонн.
СД-2 (Сахаров) с 5 вариантами организации слоев мощностью от 1.15 до 1.54 мегатонн. Причем, по крайне мере, в одном из вариантов с наибольшей мощностью предполагалось использование трития.
СД-3 (затерто авторство) мощностью 1.4 мегатонн.
СД-4 (Попов) ориентировочной мощностью от 1.4 до 1.7 мегатонн.

В итоге признали, что при любой рассматриваемой конструкции слойки РДС-6СД в габаритах и весе РДС-6 добиться требуемого уровня энергвыделения в 2 мегатонны без использования трития невозможно.
Было рекомендовано для будущих испытаний ориентироваться на модельный вариант слоенной конструкции Забабахина СД-1 мощностью 1 мегатонна с зарядом из 90% ВОУ, наличием ИНИ и использованием дейтерида лития-6 .
Варианты Сахарова в количестве 5 штук отвергли. Неудивительно, что он проект РДС-6СД потом с отвращением вспоминал.
Также решили изготовить часть деталей основного заряда для варианта СД-3 и провести полные расчетные работы по оценочной мощности СД-3.
Для варианта СД-4 также решили просчитать более точно предполагаемую мощность.

Сообщение отредактировал VBVB - 19.1.2016, 21:23

[VBVB]

О высокой важности проекта РДС-6СД говорит тот факт, что до момента успешного испытания двухфазного заряд РДС-37 боезаряды на РДС-6СД считались единственно возможными устройствами уровня мощности 1.5-3.5 мегатонны, производство которых можно было относительно быстро развернуть в значительном количестве.

Производство слоек РДС-6С мощностью 1-1.2 мегатонны потребляло бы слишком много очень дорогого и дефицитного трития и дейтерида лития-6, а также дефицитного урана-235.
Производство форсированной тритиевой версии "супербомбы" РДС-7 мощностью 1.2-1.5 Мт требовало бы огромное количество дефицитных ВОУ и трития.
Проектируемая на основе идей слойки РДС-27 в бестритиевой версии максимально выходила только на уровень 300-350 кт.

На момент начала 1955 года предполагалось применение водородного боезаряда РДС-6СД в следующих типах оружия:
1) МБР на основе ракеты Р-7
2) Крылатая ракета (самолет-снаряд) К-20
3) Крылатая ракета "Буран"
4) Торпеда Т-15
5) Авиабомба для дальней стратегической авиации

Однако, в 1955 году по итогам сравнения разных проектов конструкции и эффективности РДС-6СД, проект Забабахина стал лидером. Решением руководством атомного проекта в середине 1955 года был организован НИИ-1011 (нынешний Снежинск) куда Забабахин и ушел замом генконструктора с целью доведения до ума чистополой бестритиевой версии РДС-6СД. И уменьшенная версия РДС-6СД применялась во вторичном узле РДС-46А, испытанного в 1957 году на мощности 2.9 мегатонн.

Неудивительно, что люди из КБ-11, особенно Сахаров, с недовольством об проекте РДС-6СД вспоминали. Ведь по сути их конкуренты выросли на практически проваленном товарищами из КБ-11 проекте водородного заряда большой мощности.

Сообщение отредактировал VBVB - 21.1.2016, 2:33

[VBVB]

Еще до возможных испытаний РДС-6СД целесообразность его создания стала неоднократно ставиться под сомнение.
Забахин и некоторые товарищи из КБ-11 считали, что технически проще более дешевую урановую бомбу РДС-7 форсировать и дооптимизировать до мощности 1-1.2 мегатонны, чем возиться с РДС-6СД в габаритах испытанной модели РДС-6с.

Потом, когда было решено работы по РДС-6СД передать в НИИ-1011, товарищи Харитон, Зельдович и Сахаров стали писать бумаги разные и утверждать, что РДС-6СД наихудший вариант боезаряда высокой мощности для стратегического применения. Даже дописались до того, что форсированная атомная бомба с термоядерным усилением РДС-27 лучше в разы РДС-6СД по эффективности.

Еще позже, когда уже было решено проводить испытания уменьшенной версии РДС-6СД, товарищ Харитон пробил все таки решение испытать раньше экспериментальный заряд РДС-37, отодвинув РДС-6СД на второй план. При этом для модели РДС-37 рассчитанной для испытаний, КБ-11 давало крайне разбросанные оценки по возможной мощности в диапазоне 600-1400 кт. Соответственно, после испытания РДС-37 с большим эффектом 1600 кт вместо ожидаемого, товарищи из КБ-11 практически похоронили проект РДС-6СД уничижительной критикой и подготовленную РДС-6СД не стали испытавать.

Т.е. в судьбе проекта РДС-6СД налицо отразились человеческие конфликты и противоречия между разработочиками боезаряда