Выход нашелся с помощью промежуточной среды из полиэтилена, которая поглощала прямые рентгеновские лучи от бомбы деления. Так как у атомов полиэтилена (водород, углерод) небольшое число электронов, то они начисто лишались их под действием рентгена. Полиэтилен превращался в плазму, причем весьма «горячую». Плазма в свою очередь так же начинала излучать рентген, но более «мягкий» (более длинноволновый) и с нужной растяжкой по времени. Любая плазма излучает и тем интенсивнее, чем она горячее. Полиэтилен, таким образом, превращался в «плазменный генератор».
С точки зрения конструкции (да и по существу) первый термоядерный заряд напоминал гигантский термос, как это показано на схеме. Надо сразу отметить, что схема весьма и весьма условна, там сделаны несуществующие разрезы, не показан ряд деталей, затемняющих наглядность и сущность главных физических процессов. Не показан здесь и термостат для охлаждения жидкого дейтерия.
В первой ступени — бомбе деления — показана половинка атомного заряда. Здесь — царство сферической симметрии, которой подчинены формы ядра, толкателя, взрывчатка. Во второй ступени — царство симметрии цилиндрической, начиная от оболочки, кончая урановым толкателем и запалом. Жидкий дейтерий (потом его место займет дейтерий лития) находился между толкателем и запалом. Защитный экран разделял два царства симметрии, его задача — защитить вторую ступень от прямого воздействия продуктов взрыва первой ступени. В центре экрана — нейтронная трубка, по которой «горячие» нейтроны напрямую поступают в запал.
Эдвард Теллер весьма расстарался и придумал этот самый запал, который существенно улучшал полноту и эффективность взрыва. Запал изготавливали из урана-235 в виде полого стержня. Радиация, которая сжимала урановый толкатель и соответственно дейтерий (дейтерий лития), сдавливала и запальный стержень, чтобы создать критическую массу урана-235.
Нейтроны для деления появляются от первой ступени, через нейтронную трубку. Эти нейтроны достаточно энергичны, чтобы развалить множество ядер урана.
Итак, в самом начале возникают два процесса ядерного деления — в первой ступени, которую называют еще «инициатором» и (с ее помощью) в стержне второй ступени, который по аналогии с автомобильным двигателем именуют «запальной свечой». Нейтроны, появляющиеся при делении запала, проникают в дейтерий лития и превращают литий в тритий. А тритий, как уже известно, охотно вступает в реакцию синтеза с дейтерием — для этого нужна температура «всего лишь» в 100 млн градусов, а не 400 миллионов, как для реакции слияния дейтерия с дейтерием.
Итак, тритий — очень дорогой, весьма радиоактивный и быстрораспадающийся изотоп водорода (что требовало бы частой его замены) — для такого термоядерного заряда не нужен, он образуется на «месте».
Чуть раньше, чем началось деление запала, рентгеновское излучение от первой ступени с помощью линз и зеркал (на схеме не показаны) доходит до оболочки, покрытой толстым слоем полиэтилена. Этот поток изображен на схеме прямыми лучами.
Полиэтилен превращается в горячую плазму, которая переизлучает более «мягкий» рентген, на схеме он обозначен волнистыми стрелками. Как-то трудно, почти невозможно поверить, что невесомое излучение способно так необычайно сжать тяжелый урановый цилиндр, как не под силу самой мощной взрывчатке направленного действия. В повседневной жизни почти никому не приходится встречаться с давлением света — оно настолько мало, что, пожалуй, еще менее ощутимо, чем воздействие естественного спутника Земли, описанное в некой диссертации под названием «Влияние Луны на яйценоскость удава».
С ярко выраженным давлением солнечного света приходится встречаться в основном тем, кто наблюдает кометы, чьи хвосты и образованы как раз давлением излучения Солнца. Эти хвосты (слово «комета» и означает «волосатый хвост») всегда направлены от Солнца и, бывает, что кометы летит хвостом вперед, когда удаляется от нашей звезды.
Ровно сто лет тому назад профессор Лебедев, чьим именем назван ФИАН, измерил давление света на твердое тело. Этот эксперимент оказался чрезвычайно сложным, ибо падающий на мишень свет неизбежно нагревал ее поверхность, что вызывало истечение нагретых газов и как следствие — реактивную силу отдачи, которая значительно превышала силу светового давления. Однако, профессор сумел компенсировать все побочные явления и замерил искомую силу. Опыт был настолько изящен и труден, что спустя даже десятилетия никто не мог его повторить…
Теперь можно себе представить — какая чудовищная энергия содержится в излучении, которое сдавливает и плющит толстый урановый толкатель. Как ранее говорилось плотность излучения была близка к плотности металла, а скорость — 300000 км/сек — позволяла давить все, что встречалось на его пути.
Надо сказать, что плазма, образованная из полиэтилена и посылавшая, в конце концов, рентгеновский поток на толкатель, сама также давила на него, поскольку была весьма горяча.
Кроме того, поверхность толкателя, которая плавилась, кипела и даже испарялась, тоже сдавливала урановый цилиндр, поскольку давала реактивные струи испаренного металла.
Итак, дейтерий (дейтерий лития) испытывал с внешней стороны неимоверное давление, но и со стороны внутренней тоже возникали не менее чудовищные силы сжатия из-за того, что в полом стержне шла реакция деления он «распухал» от взрыва и расширялся, отсюда также шел поток рентгена, так что термоядерное горючее оказывалось внутри двигающихся друг к другу навстречу «стенок» рентгеновской радиации. Очень важно было сделать так, чтобы волна сжатия извне и изнутри перемещались по оси синхронно, что совсем непросто.
Что рождается после актов слияния
Все эти процессы, несмотря на длительность повествования о них, проходили почти мгновенно — за тысячные доли микросекунды. За это время рентген, выпущенный из взорвавшейся бомбы деления первой ступени, проходил путь около одного метра — вполне достаточный, чтобы облучить полиэтиленовую обшивку оболочки и создать плазму. Продукты же деления — нейтроны, осколки ядер и т. п. — за то же самое время продвинулись всего на 10 см и не успевали достичь термоядерного горючего, которое сжималось почти в холодном состоянии.
А вот уже основательно сжатое горючее нагревалось рентгеном, идущим от запала и поджигалось, когда ядра его атомов сближались на достаточно близкое расстояние, чтобы быть готовыми к слиянию.
В адовом пламени синтеза сливались между собой ядра трития (образованные из лития-6 бомбардировкой нейтронами от запала), соединялись ядра трития с дейтериевыми и, конечно, ядра дейтерия между собой.
Каждый акт слияния рождает чудовищную энергию и почти каждый — горячие «термоядерные» нейтроны. Эти нейтроны налетают на толкатель, изготовленный из природного урана-238 (что значительно дешевле, чем из обогащенного), и легко делят его ядра. Поскольку толщина толкателя может быть несколько сантиметров, а вес — десятки килограмм — его вклад в общую энергию довольно значителен. В общем, начавшись с деления, термоядерный взрыв делением и заканчивался — синтез возникал в промежутке между ними.
Пока шел процесс «деление — синтез — деление» толстая стальная оболочка благодаря своей массивности удерживала «внутренности» от разлета до тех пор, пока не заканчивалось выделение основной энергии. После этого оболочка разлеталась или испарялась. 1 ноября 1952 года американцы произвели испытания термоядерного заряда «Майк», где горючим для синтеза служил жидкий дейтерий. Мощность заряда оказалась 10,4 мегатонны (10400ктн)!
От самого рифа и насыпи на нем осталась многокилометровая воронка, все вспомогательное оборудование на рифе испарилось. Плотность потока нейтронов была настолько значительна, что образовались новые, несуществующие в природе трансурановые элементы — эйнштейний и фермий — которые потом экспериментаторы обнаружили в продуктах взрыва.
Теллер во время испытаний был на материке, но в подвале университета, где он находился, зарегистрировали этот взрыв.
Сообщения об испытании мощнейшего заряда застало Лаврентия Павловича и всю советскую атомную команду врасплох…
ГЛАВА XI
Членкоррхранилище
Из Таммовской группы в марте 1950 года на объект прибыли для «постоянной» работы Юрий Романов и Андрей Сахаров. Гинзубрга не пустили, поскольку был под подозрением, а Беленький болел.
Зарплату Андрею Дмитриевичу положили просто громадную — 20000 рублей — раз в двадцать-тридцать больше средней. Дали жилую комнату на двоих с Романовым и такой же кабинет, рядом с кабинетом Зельдовича. Соседство с таким талантом помогло Сахарову быстрее разобраться в тонкостях теории, послужило толчком для последующего увлечения элементарными частицами и космологией.
