Шелест гранаты

Летняя сессия в Кызбуруне-3 принесла много информации. С антенн были получены осциллограммы сигналов амплитудами в несколько вольт и дух захватывало от предвкушения, каковы будут сигналы, если вместо нескольких сот джоулей от жалкой батареи, имевшийся на полигоне, магнитная энергия в излучателе будет увеличена до «оптимального» уровня в сотни килоджоулей. Достичь этого, не выходя за отведенные для боеприпаса габариты, можно было, применив взрывомагнитный генератор, причем не такой, в котором имплозия сжимает лайнер к оси, а такой, который может усиливать ток во многие сотни раз, то есть — спиральный.

5-8. Обманчивая простота спирального взрывомагнитного генератора. Визит в центр разработки ядерного оружия. Первая открытая публикация об излучателе

Предложенный в 50-х годах А. Сахаровым, спиральный ВМГ (СВМГ) выглядит примитивным устройством (рис. 5.10): спираль, а внутри нее — металлическая труба 1, заполненная взрывчатым веществом 2. При подрыве газы растягивают трубу в конус, основание которого движется по виткам 3 обмотки, замыкая их и приближая точку контакта к нагрузке 4, куда и вытесняется магнитный поток. Усиление тока равно отношению начальной и конечной (нагрузочной) индуктивностей помноженному на долю сохраненного в ВМГ магнитного потока. Казалось бы, естественно увеличивать начальную индуктивность, наматывая обмотку с постоянным и наименьшим возможным шагом. Это — простое, но ложное представление.

Рассмотрим два СВМГ, различающихся лишь обмотками (рис. 5.11). Та, что справа намотана с постоянным шагом по всей /длине, поэтому и площадь сжимаемого контура уменьшается расширяемой взрывом трубой линейно. Слева сжимаемый контур образован профилированной обмоткой (начальный шаг намотки одинаков для обеих вариантов, по у «профилированного» он увеличивается, по мере приближения к нагрузке).

Пусть в начальный момент времени ток одинаков. Для СВМГ справа это означает, что энергия запитки у него больше, поскольку индуктивность обмотки выше. Но вот преимущество в усилении тока — за «левым» вариантом: за равный промежуток времени труба «отсечет» (показано пунктиром) то же число витков (начальные шаги намотки равны), но нагрузки для примерно равных наведенных ЭДС будут существенно различаться: в «левом» случае остаточная индуктивность меньше. К тому же, в «левой» обмотке меньше потери потока на диффузию, так как меньше длина провода «остатка» сжатого контура.

По мере дальнейшего движения конуса, преимущество «профилированного» варианта будет возрастать, потому что в каждом из последующих его участков будет течь больший начальный ток. Если нагрузка подобрана правильно («согласована») и усиление продолжается вплоть до закорачивания расширяющейся трубой последнего витка, «левый вариант» имеет все предпосылки не только компенсировать начальное энергетическое преимущество «правого», но и далеко превзойти его. Настырный может задать вопрос: «А где же предел возрастания шага намотки от витка к витку?». Стоит вспомнить, что большой ток еще не гарантирует получения большой магнитной энергии, которая зависит не только от квадрата тока, но и от индуктивности. Так что, все более «круто» профилируя обмотку, можно прозевать момент, когда ВМГ вообще перестанет усиливать энергию и даже начнет терять ее, несмотря на значительный генерируемый ток!

^{Рис. 5.10. Схема спирального взрывомагнитного генератора}

^{Рис. 5.11. Схема работы спирального ВМГ с постоянным шагом намотки (справа) и намоткой, шаг которой увеличивается}

Обычно изоляция провода постоянна по толщине, а значит и рабочее напряжение рационально делать постоянным. В таком случае возрастание шага намотки с длиной — экспоненциальное. Если все параметры подобраны правильно, го СВМГ представляет собой очень эффективный усилитель, ведь если, в имплозивном ВМГ усиление заканчиваются после того, как диаметр лайнера уменьшился в несколько раз, то отношение начальной индуктивности спирали к индуктивности нагрузки может достигать многих тысяч, а усиление тока и энергии — до трех порядков.

Нельзя сказать, что первые из созданных в нашей лаборатории СВМГ никуда не годились. В паре опытов во время летней сессии на полигоне Кызбурун-3 был достигнут ток, превышавший полтора миллиона ампер через индуктивную нагрузку в 30 нГн (рис. 5.12). Однако полагать, что за полгода удастся достичь уровня, которого коллективы компетентных специалистов добивались десятилетиями, было бы непростительной самоуверенностью. Наибольший опыт в области магнитной кумуляции был накоплен во ВНИИ экспериментальной физики — центре создания ядерного оружия, письма в который адресовались в не обозначенный на картах город Арзамас-16.