Есть мнение, что Советский Союз первым создал водородную бомбу. Но это мнение спорное – на уровне дефиниций: смотря какое из испытаний моментом создания термоядерного оружия считать. Державы шли практически вровень. Однако, у СССР было больше стимулов. В 50-х Союз ядерную гонку проигрывал, причём не только в результате четырёхлетнего отставания на старте. Сконструировать и испытать ядерное взрывное устройство было мало. Требовалось ещё и наладить массовое производство боеприпасов. С данным пунктом наблюдались проблемы, и паритет казался недостижимым.
Неприятнее же всего было то, что проблемы носили характер экономический. Обогащение урана в то время осуществлялось только диффузным методом, требовавшим сюрреалистического расхода электроэнергии. Даже Штаты тратили на пополнение ядерного боезапаса 7% всех генерировавшихся в стране киловатт. СССР мог позволить себе расходы вдесятеро меньшие. Плюс, конечно, плутоний, который можно было получить из урана не обогащённого, но в середине прошлого века этот мерзкий металл приносил также мало радости, как и сейчас.
Как следствие, надежды связывались с паритетом по мощности. И если в США конструировались субкилотонные тактические боеприпасы, при подрыве которых из сверхкритической массы расщепляющегося материала извлекалась энергия на уровне 1000-100 тонн в тротиловом эквиваленте, то советские инженеры размышляли над тем, как лютой имплозией выдавить из подкритической массы предельно достижимые 50 килотонн.
Ну, или надо было использовать реакцию с большим выходом энергии, чем при распаде ядер. Огромный потенциал синтеза теоретически был предсказан ещё в 30-х, как следствие развития квантовой механики. И немцы даже пытались создать термоядерное оружие раньше ядерного, правда путём с высоты современных знаний вызывающим истерический смех. Дейтериевый лёд помещался внутрь кумулятивной воронки, подобной используемым в «фаустпатронах». Результат был немножко предсказуем, – потенциальный барьер термоядерной реакции, конечно же, не преодолевался.
К началу же 50-х физика получила достаточное развитие для понимания: условия для синтеза может создать только ядерный взрыв. Да и с ядерным зарядом «воспламенить» водород не так-то просто. Если поставить на атомную бомбу условное ведро с дейтерием, превратившийся в плазму водород просто разлетится. Для того чтобы ядра начали сливаться друг с другом, требовалось плазму удержать.
Как это сделать, в принципе, было понятно, – только путём обжатия взрывом. И в первый момент конструкторская мысль шла наиболее очевидным путём. Ведь обычный имплозивный ядерный заряд представляет собой полую сферу из урана или плутония, обжимаемую детонацией химического заряда… То есть, сфера-то полая. Внутрь неё можно поместить термоядерный заряд. Разве что, в норме цепная реакция в уране разгоралась, когда сфера уже превращалась в шар, к тому же уже плотностью на треть выше, чем «табличная» для плутония. Но это если использовать подкритическую массу заряда.
В 1951 году американцы испытали чрезвычайно сложный в изготовлении тороидальный, а не сферический, имплозивный заряд, в центр которого помещалась ёмкость с жидким водородом. Водород частично сдетонировал, но для изготовления термоядерных боеприпасов такой метод явно не годился. Сходным путём шли и британцы, изготовившие из плутония сферу массой 120 килограммов (12 критических масс, что достаточно для производства 24 имплозивных зарядов)… Грохнуло внушительно, – на 700 килотонн. Но дальше конструкторская мысль не пошла, потому что в Англии кончился плутоний.
Как следствие, Советский Союз получил некоторое преимущество, – фору. Преследуя цель экономии дефицитных расщепляющихся материалов, а не просто создания более мощного взрывного устройства, советские инженеры не пошли по пути, оказавшимся тупиковым.
В современной конструкции оба заряда – инициирующий и термоядерный – помещаются в заполненную рентгенопрозрачным пластиком общую оболочку из обеднённого урана. Обжатие капсулы с дейтридом лития осуществляется излучением. Детонация же термоядерного заряда происходит в момент когда давление через дейтрид передаётся на плутониевый сердечник подкритической массы. Собственно термоядерная реакция разгорается на фронте столкновения ударных волн двух ядерных взрывов.
Выглядит же реакция так: литий-6 захватывает нейтрон, образовавшийся при распаде урана или плутония, после чего распадается на тритий и ядро гелия. И уже тритий реагирует с дейтерием (это термоядерная реакция с самым низким порогом). Помимо огромной энергии, в реакции рождаются ядро гелия и свободный релятивистский нейтрон… Для поддержания реакции такой нейтрон сам по себе бесполезен.
Но в конструкции есть ещё обеднённый уран. Релятивистские нейтроны по принципу шара в кегельбане разбивают тяжёлые непрочные ядра. При распаде вообще «не горючего» урана-238 выделяются новые нейтроны умеренной энергии, реагирующие с литием… Соответственно, сферические слои дейтрида лития и урана можно чередовать, добившись любой желаемой мощности взрыва.
Если ядерное взрывное устройство поддерживает цепную реакцию лишь до момента своего разрушения, то термоядерный заряд запускается уже в плазменном агрегатном состоянии. В момент «горения» бомба напоминает звезду, являясь каплей более плотного, чем ртуть, полностью ионизированного вещества. Это настоящее чудо.
...И, собственно, о мощности. В начале 60-х водородные бомбы, как и ядерные, имелись у обеих сторон. Но арсенал США был в несколько раз больше. Испытывая «Царь-бомбу» над Новой Землёй Хрущёв стремился показать, что число теперь не имеет значения, – важен только размер. На всю Англию семи таких бомб хватит… Впечатление, впрочем, было смазано тем обстоятельством что устройство имело массу 27 тонн и его доставка на территорию противника могла быть осуществлена только после подавления ПВО баллистическими снарядами. То есть, когда применение «Царь-бомбы» уже потеряет смысл… Фактически же проблема паритета была решена в те же годы путём разработки качественно более эффективной технологии обогащения – центрифугированием.
