Решающий шаг к миру

Термоядерное горение регистрировалось через измерения рентгеновского излучения, испускаемого термоядерной плазмой. Аппаратура регистрации была защищена от действия рентгеновского и гамма-излучения ядерного заряда и размещалась достаточно далеко от устройства, обеспечивая измерения и передачу данных в процессе горения термоядерного горючего. Эта часть эксперимента выполнялась под руководством X. Браднера и г. Йорка. Измерения рентгеновского излучения были основаны на процессе флюоресценции серии К-пороговых фильтров, размещенных на базе, определяемой испытательной башней. Рентгеновское излучение от термоядерного модуля достигало регистраторов по вакуумным каналам, находившимся внутри трубы, выполненной из свинца, диаметром 4 фута (~ 1,2 м), массой 235 т, которая обеспечивала защиту от внешнего рентгеновского и гамма-излучения.

2. ОБ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «MIKE»

Испытание «Mike» было проведено 1 ноября 1952 г. на атолле Эниветок. Устройство представляло собой первичный заряд ТХ-5, ранее неоднократно испытанный, и термоядерный цилиндрический модуль «Sausage» с жидким дейтерием, находящиеся в корпусе, внутри которого осуществлялся перенос рентгеновского излучения от первичного заряда к термоядерному модулю /4/.

Стальной корпус устройства был облицован слоем свинца, к которому прикреплялся слой полиэтилена толщиной несколько сантиметров. Этот слой пластика создавал давление плазмы в течение имплозии.

«Sausage» состоял из тройного стального сосуда. Внутренний сосуд содержал жидкий дейтерий. Между его стенками и средним сосудом находился вакуум, препятствующий теплопередаче. Между средним и внешним сосудами также находился вакуум и защитный экран из меди, охлаждаемый жидким азотом.

Вдоль оси дюара, заполненного жидким дейтерием, размещался плутониевый стержень, который действовал в качестве инициатора для зажигания термоядерного горючего. Инициатор был бустированным ядерным устройством, так как внутри него имелась полость, содержавшая небольшое количество смеси дейтерия и трития (также жидкой).

Внешний корпус устройства был выполнен из стали и имел очень большую толщину (около 1 фута) для того, чтобы обеспечить максимальное удержание давления, создаваемого рентгеновским излучением. Его внутренний диаметр составлял при этом около 60 дюймов (~ 1,5 м). Очень широкий канал для передачи излучения вдоль термоядерного модуля обеспечивал минимизацию температурного градиента и делал менее вероятными непредвиденные потери. Значительный объем устройства был связан также с низкой плотностью жидкого дейтерия и необходимостью системы термического охлаждения.

Первичный источник ТХ-5 был опытным вариантом имплозивной системы, которую приняли на вооружение как заряд Мк-5. Заряд ТХ-5 использовал различные виды центральных частей, что позволяло обеспечивать различные уровни энерговыделения. Максимальное известное энерговыделение этого заряда составляло 47 кг и было реализовано в испытании «Easy» 20 апреля 1951 г. Меньшая масса этого заряда, по сравнению с другими, позволяла увеличить температуру, улучшить выход рентгеновского излучения из первичного источника и тем самым повысить эффективность процесса радиационной имплозии. Если в опыте «Mike» использовалась та же конфигурация ТХ-5, что и в опыте «Easy», то отношение энерговыделения термоядерного модуля к энерговыделению первичного источника в опыте «Mike» составило 200:1.

Для устройства «Mike» рассматривались три вида термоядерного горючего: жидкий дейтерий, дейтерид аммония (ND₃) и дейтерид лития. Причины, по которым выбор был сделан в пользу жидкого дейтерия, определялись двумя факторами: большей простотой физики для анализа проблемы и интенсивным изучением в течение предыдущих десяти лет термоядерного топлива на основе чистого дейтерия. Желательность использования дейтерида Li-6 в качестве термоядерного горючего была известна, но к ноябрю 1952 г. отсутствовала возможность производства его достаточного количества.

^{Двухступенчатый заряд США, построенный по схеме Теллера—Улама /16/.}

Энерговыделение за счет реакций деления составило в испытании «Mike» ~ 77%. Общее энерговыделение за счет термоядерных реакций составило в эксперименте 2,4 Мт, что соответствует полному выгоранию 41,6 кг дейтерия в случае определяющего вклада DD- и DT-peакций. Общее энерговыделение за счет реакции деления соответствует полному выгоранию 465 кг урана.

Первые масштабные расчетные вычисления для устройства «Mike» были начаты в LANL в марте 1952 г. на компьютере MANIAC. Исследования работы испытательного термоядерного устройства разбивались на последовательные стадии:

• взрыв первичного ядерного заряда;

• перенос рентгеновского излучения в устройстве;

• радиационная имплозия модуля с дейтериевым топливом и инициатором;

• термоядерное горение дейтериевого топлива;

• процесс деления природного урана в оболочке, окружающей термоядерное горючее.