Кіріспе
Қазіргі заманғы сутекті бомбалардың техникалық дизайны тарихы Теллер Уламның дизайны - қазіргі заманғы термоядролық қарудың, сонымен қатар сутекті бомбалар деп аталатын техникалық тұжырымдама. Жобаның бөлшектері әскери құпия болып табылады және тек бірнеше ірі елдерге ғана белгілі
The Teller–Ulam design is a technical concept behind modern thermonuclear weapons, also known as hydrogen bombs. The design – the details of which are military secrets and known to only a handful of major nations – is
Теллердің "Супер"
Физикалық реакцияны бастау үшін бөліну құрылғысының энергиясын пайдалану идеясын алғаш рет 1941 жылдың күзінде итальяндық физик Энрико Ферми өзінің әріптесі Эдвард Теллерге ұсынды. Бұл көп ұзамай Манхэттен жобасы, АҚШ пен Ұлыбританияның бірінші ядролық қаруды әзірлеуге арналған Екінші дүниежүзілік соғыс күш-жігері болды. Теллер көп ұзамай Берклидегі Калифорния университетінде өткен Роберт Оппенгеймердің 1942 жылы жаздағы бөлінуі бар бомбаны әзірлеу жөніндегі конференциясына қатысты. Онда ол өзінің "Супер" бомбасын жасау идеясына қатысты талқылауды жүргізді, ол гипотетикалық түрде әлі әзірленбеген бөлінуі бар қарудан бірнеше есе қуатты болады. Теллер ядролық бөліну бомбасын жасау инженерлік проблемадан басқа ештеңе емес деп ойлады, ал "Супер" әлдеқайда қызықты теориялық қиындықты ұсынды. Соғыстың қалған кезеңінде күш-жігер бірінші кезекте ядролық бөліну қаруын әзірлеуге бағытталды. Дегенмен, Теллер "Суперді" іздеуді жалғастырды, тіпті ол жұмыс істеген Лос-Аламос зертханасындағы сынық қаруына берілген жұмысты елемеу деңгейіне дейін жетті. (Теллерден бас тартқан жұмыстың көп бөлігі Клаус Фукске берілді, ол кейіннен Кеңес Одағының тыңшысы екені анықталды. Теллер мен Улам 1951 жылы 9 наурызда жазған. Улам мен Теллердің "Теллер" дизайны" деп аталатын жобаға нақты үлесі туралы жалпыға белгілі емес. Теллерге оның замандастары берген несие деңгейі олардың Теллер туралы жалпы ойларымен дәл сәйкес келеді. 1999 жылы Scientific American журналына берген сұхбатында Теллер: "Мен өз үлесімді қостым, Улам жоқ. Бұған осылай жауап бергеніме өкінемін. Уламның бұрынғы тәсілге көңілі толмай, наразылығы орынды еді. Ол маған өзім ойлап тапқан идеяның бір бөлігін ұсынды, бірақ оны тыңдау қиын болды. Ол қағазға қол қоюға дайын еді. Кейін бұл газетті қорғауға келгенде, ол шын мәнінде оған жұмыс істеді, ол бас тартты. Ол: "Мен оған сенбеймін" деді. 1954 жылы Оппенгеймердің тыңдауында Бет Теллердің Г. бомбасы туралы "пәктігінің соққысы" туралы айтты. 1997 жылы Бетте "Керемет өнертабыс 1951 жылы Теллер жасаған" деп мәлімдеді. Басқа ғалымдар (Теллермен қарама-қайшы, мысалы Дж. Карсон Марк) Теллер Уламның идеясы болмаса, ешқашан жақындамағанын мәлімдеді. Ядролық қару дизайнері Тед Тейлор негізгі сахналау және сығылу идеяларын Уламға беру туралы анық болды, ал Теллерге гидродинамикалық қысымға қарағанда радиацияның маңызды рөлін мойындағаны үшін несие берді. Присцилла Джонсон Макмиллан өзінің "Ж. Роберт Оппенгеймердің қирауы: және қазіргі заманғы қару-жарақ жарысының тууы" атты кітабында Теллер Уламның "ролін жасыруға" тырысқанын және тек "радиациялық имплозия" Теллердің идеясы екенін жазды. Теллер патенттік өтінімге қол қоюдан бас тартты, себебі оған Уламның қолы қажет. Томас Пауэрс "Әрине, бомба жасаушылардың барлығы шындықты білген, және көптеген адамдар Теллерді ғылым әлеміндегі ең төменгі, ең қорлаушы қылмыскер деп санайды, ол - сенімді ұрлаушы" деп жазады. Теллер баспасөзде "сутекті бомбаның атасы" деп аталды, ол бұл атақты жоққа шығаруға тырыспады. Теллердің көптеген әріптестері оның өз үлесін қосқан нәрсеге толықтай ат салысуды ұнататынына ренжіді. Осыған жауап ретінде Энрико Фермидің жігерленуімен Теллер 1955 жылы ақпанда Science журналында жарияланған "Көп адамның жұмысы" атты мақаласын жазды. Бұл мақалада ол қаруды әзірлеуде жалғыз емес екенін атап өтті (кейіннен ол өзінің естеліктерінде 1955 жылғы мақалада "ақ өтірік" айтқандығын және қаруды жасау үшін толықтай ат салысу керектігін білдірді). Ханс Бете, сутек бомбасының жобасына қатысқан, бірде былай деген: "Тарих үшін, менің ойымша, Улам - әке, өйткені ол тұқым берді, ал Теллер - ана, өйткені ол баламен бірге қалды. Ал мен, меніңше, акушерлік қызмет атқарамын". АҚШ тарихындағы ең қасіретті ядролық апаттың бірі болды, себебі ауа райының күтпеген жағдайлары оны атоллдың халық тұратын аймақтары мен "Даиго Фукурю Мару" кемесідегі жапондық балықшылар үстінен ұрып жіберді. Бастапқы кезеңде бірнеше мегатонналық сутекті бомбалар жасауға бағытталғаннан кейін, АҚШ-тағы күш-жігер континентаралық баллистикалық зымырандар мен су астынан ұшырылатын баллистикалық зымырандарды жабдықтауға мүмкіндік беретін шағыншаланған Теллер-Улам қаруын әзірлеуге ауысты. Бұл бағыттағы соңғы ірі жобалау жетістігі 1970 жылдардың ортасында, шағын MIRVed зымыранының соңына сыятын TellerUlam дизайнының нұсқалары жасалды.
<blockquote>I contributed; Ulam did not. I'm sorry I had to answer it in this abrupt way. Ulam was rightly dissatisfied with an old approach. He came to me with a part of an idea which I already had worked out and difficulty getting people to listen to. He was willing to sign a paper. When it then came to defending that paper and really putting work into it, he refused. He said, "I don't believe in it." At the Oppenheimer hearing, in 1954, Bethe spoke of Teller's “stroke of genius” in the invention of the H bomb. And finally in 1997 Bethe stated that “the crucial invention was made in 1951, by Teller.”
Other scientists (antagonistic to Teller, such as J. Carson Mark) have claimed that Teller would have never gotten any closer without the idea of Ulam. The nuclear weapons designer Ted Taylor was clear about assigning credit for the basic staging and compression ideas to Ulam, while giving Teller the credit for recognizing the critical role of radiation as opposed to hydrodynamic pressure. Priscilla Johnson McMillan in her book The Ruin of J. Robert Oppenheimer: And the Birth of the Modern Arms Race, writes that Teller sought to "conceal the role" of Ulam, and that only "radiation implosion" was Teller's idea. Teller went as far as refusing to sign the patent application because it would need Ulam's signature. Thomas Powers writes that "of course the bomb designers all knew the truth, and many considered Teller the lowest, most contemptible kind of offender in the world of science, a stealer of credit". Teller became known in the press as the "father of the hydrogen bomb", a title which he did not seek to discourage. Many of Teller's colleagues were irritated that he seemed to enjoy taking full credit for something he had only a part in, and in response, with encouragement from Enrico Fermi, Teller authored an article titled "The Work of Many People," which appeared in Science magazine in February 1955, emphasizing that he was not alone in the weapon's development (he would later write in his memoirs that he had told a "white lie" in the 1955 article, and would imply that he should receive full credit for the weapon's invention). Hans Bethe, who also participated in the hydrogen bomb project, once said, "For the sake of history, I think it is more precise to say that Ulam is the father, because he provided the seed, and Teller is the mother, because he remained with the child. As for me, I guess I am the midwife." it generated much nuclear fallout, which caused one of the worst nuclear accidents in US history after unforeseen weather patterns blew it over populated areas of the atoll and Japanese fishermen on board the Daigo Fukuryu Maru. After an initial period focused on making multi megaton hydrogen bombs, efforts in the United States shifted towards developing miniaturized Teller–Ulam weapons which could outfit Intercontinental Ballistic Missiles and Submarine Launched Ballistic Missiles. The last major design breakthrough in this respect was accomplished by the mid 1970s, when versions of the Teller–Ulam design were created which could fit on the end of a small MIRVed missile.
Кеңестер одағының зерттеулері
Кеңес Одағында сутекті бомба жобасында жұмыс істейтін ғалымдар мегатонналық синтезделген қаруды әзірлеуде қиындықтарға тап болды. Клаус Фукс Лос-Аламоста сутекті бомбаның дизайнының ерте кезеңінде болғандықтан (Теллер-Улам конфигурациясы аяқталғанға дейін), оның тыңшылық ақпаратының ешқайсысы көп пайдасы болмады, ал жобада жұмыс істейтін кеңестік физиктер өз қаруын өз бетінше әзірлеуі керек болды. 1949 жылы Андрей Сахаров пен Виталий Гинцбург әзірлеген алғашқы кеңестік синтездік конструкция (Совет Одағының жұмыс істейтін бөлінуі бар бомбасы болғанға дейін) Sloika деп аталды, ол ресейлік қабатты пуф-печеньеден кейін, және ТеллерУлам конфигурациясында емес, керісінше, бөлінгіш материал мен литий деутеридтің тритиймен қосылған синтездік отынның кезектесіп қабаттарын қолданды (бұл кейін Сахаровтың "Бірінші идеясы" деп аталды). Ядролық синтез техникалық тұрғыдан қол жеткізілгенімен, ол "сайыс" қарудың масштабталу қасиеттеріне ие болмады, ал олардың алғашқы "сутекті бомба" сынағы "Джо 4" енді "нағыз" сутекті бомба деп саналмайды, керісінше гибридтік бөліну / синтез құрылғысы деп саналады. 1953 жылы жарылған Sloika құрылғысы, "Ivy Mike" құрылғысынан айырмашылығы, әскери нысанаға жеткізілуі мүмкін қару болу артықшылығына ие болды, бірақ ол ешқашан кеңінен қолданылмаған. Теллер 1946 жылы "Аларм сағаты" деп аталатын ұқсас дизайнды ұсынды (соның мақсаты "Супер" зерттеулерін "ояту"), бірақ бұл ақыр соңында күш салуға тұрарлық емес деп есептелді және ешқандай прототип әзірленбеді немесе сынақтан өтпеді. Слоика конструкциясын пайдаланудың АҚШ-тағы есептеулердегідей мегатондық нәтижелерге жету үшін тырысуы Кеңес Одағында мүмкін емес болып шықты, бірақ оның практикалық қару ретінде құндылығын, өйткені ол олардың алғашқы бөлінуші бомбасынан 20 есе қуатты болғандықтан, кем бағаламау керек. Кеңес физиктері ең жақсы жағдайда, егер оны шектеуге мәжбүр етсе, бұл конструкция бір мегатон энергияны шығара алатынын есептеп шығарды. 1952 жылы АҚШ "Айви Майк" құрылғысын сынақтан өткізгеннен кейін, көп мегатондық бомба жасала алатынын дәлелдегеннен кейін, Кеңес Одағы қосымша дизайн іздестірді және Слоиканы ("Бірінші идея") жетілдіру жұмыстарын жалғастырды. Сахаров өзінің естеліктерінде "Екінші идея" деп атаған, 1948 жылдың қарашасында Гинцбургтің литий деутеридін бомбада қолдану туралы ұсынысы болды, ол нейтрондармен бомбалау арқылы тритийді өндіретін болады. Кеңес бомбасын жасаушылардың бірі Юлий Харитон кейін былай деді: "Ол кезде кеңес зерттеулері жеткілікті деңгейде ұйымдастырылмаған және пайдалы нәтижелер алынбаған, бірақ радиохимиялық талдаулар жарылыс үлгілерін жарылыс жасауға пайдаланылған материалдар туралы пайдалы ақпарат бере алатын. Термоядролық реакциялар барысында пайда болған кейбір қысқа өмір сүретін изотоптардың арасындағы қарым-қатынас термоядролық отынның сығылу дәрежесін бағалауға мүмкіндік берді, бірақ сығылу дәрежесін білу кеңес ғалымдарына жарылған құрылғы қалай жасалғанын нақты қорытындылауға мүмкіндік бермейтін, және оның құрылымын ашпаған болар еді. Бұл ұшақ ТУ-95 бомбалаушы ұшағының биіктігіне жуықтай болды. RDS 220 сынағы "сайыстыруды" қалай қолданғандығын көрсетті. Сахаров өзінің естеліктерінде "Майк" сынағынан бірнеше күн өткеннен кейін "Майк" сынағын талдау үшін үмітпен картон қораптарда шаң құйған болса да, Арзамас 16 (совет қару-жарақ зертханасы) химиясы концентратын талдаудан бұрын қателікпен ағындыға құйған. Тек 1952 жылдың күзінде ғана Кеңес Одағы жауын-шашын деректерін бақылаудың ұйымдастырылған жүйесін құрды. Дегенмен, естеліктерде Жапонияға қатысты халықаралық оқиғаға айналған американдық сынақтардың бірінің нәтижесі Сахаровқа АҚШ-тың дизайны олардан әлдеқайда жақсы екенін айтты және ол олар жеке бөлінуі бар бомбаны жарылғанына және қандай да бір жолмен литий деутеридін қысыуға энергиясын пайдаланғанына шешім қабылдады. Содан кейін ол рентген сәулелерін шоғырландыру арқылы қол жеткізуге болатын симетрияның ішінде синтездік отынның шарларын қысу үшін бір жағына жарылыс жасаудың жолын табуға назар аударды.
<blockquote>At that time, Soviet research was not organized on a sufficiently high level, and useful results were not obtained, although radiochemical analyses of samples of fallout could have provided some useful information about the materials used to produce the explosion. The relationship between certain short lived isotopes formed in the course of thermonuclear reactions could have made it possible to judge the degree of compression of the thermonuclear fuel, but knowing the degree of compression would not have allowed Soviet scientists to conclude exactly how the exploded device had been made, and it would not have revealed its design. and nearly reached as high as the altitude of the deploying Tu 95 bomber. The RDS 220 test demonstrated how "staging" could be used to develop arbitrarily powerful weapons.]] Sakharov stated in his memoirs that though he and Davidenko had fallout dust in cardboard boxes several days after the "Mike" test with the hope of analyzing it for information, a chemist at Arzamas 16 (the Soviet weapons laboratory) had mistakenly poured the concentrate down the drain before it could be analyzed. Only in the fall of 1952 did the Soviet Union set up an organized system for monitoring fallout data. Nonetheless, the memoirs also say that the yield from one of the American tests, which became an international incident involving Japan, told Sakharov that the US design was much better than theirs, and he decided that they must have exploded a separate fission bomb and somehow used its energy to compress the lithium deuteride. He then turned his focus to finding a way for an explosion to one side to be used to compress the ball of fusion fuel within of symmetry, which he realised could be achieved by focusing the X rays.
Франция
Теллер-Уламдың француздық дамуы туралы аз мәлімет бар, оның 1968 жылы тамыздағы "Канопус" сынағында 2,6 Мт құралын жарытқандығы туралы.
Үндістан
1998 жылдың 11 мамырында Үндістан "Шакти" операциясы ("Шакти I") сынақтарында сутек бомбасын жарылғанын жариялады. Кейбір Үндістаннан тыс сарапшылар сейсмографиялық көрсеткіштерді пайдалана отырып, бұл жағдайдың болмауы мүмкін екенін айтты. Олар сынақтың төмен өнімділігін атап өтті, олар 30 килотоннаға жақын деп айтады (Үндістан жариялаған 45 килотоннаға қарағанда). Алайда кейбір шетелдік сарапшылар да осы пікірмен келіседі. Лос-Аламос ұлттық зертханасының бұрынғы директоры доктор Гарольд М. Агню Үндістанның термоядролық бомбасын жарылқады деген мәлімдемесінің дұрыс екендігін айтты. Британдық сейсмолог Роджер Кларк сейсмикалық шамалар 60 килотоннаға дейін жиынтық өнімділікті ұсынды деп мәлімдеді, бұл Үндістанның 56 килотонналық жалпы өнімділігіне сәйкес келеді. АҚШ-тың сейсмологы, профессор Джек Эверден әрқашан өнімділікті дұрыс бағалау үшін "сынақ орындарының геологиялық және сейсмологиялық айырмашылықтарын дұрыс есепке алу керек" деп айтқан. Оның Үндістанның тесттері бойынша берген бағасы Үндістанның бағасымен сәйкес келеді. Үндістан ғалымдары Үндістанның ядролық сынақтарының өнімділігі туралы кейбір халықаралық бағалаулар ғылыми емес деп дәлелдеді. Үндістанның айтуынша, сынақтардың өнімділігі бейбіт тұрғындар үшін зиянды жағдайды болдырмау үшін әдейі төмен сақталды және ол осы сынақтардың негізінде 200 килотоннаға дейінгі әртүрлі өнімділіктегі термоядролық қаруды жасай алады.
Солтүстік Корея
Солтүстік Корея 2016 жылдың 6 қаңтарында өзінің шағын термоядролық бомбасын сынақтан өткізді деп мәлімдеді. Солтүстік Кореяның алғашқы үш ядролық сынағы (2006, 2009 және 2013) салыстырмалы түрде аз нәтижеге ие болды және термоядролық қару дизайны болған жоқ. 2013 жылы Оңтүстік Кореяның Қорғаныс министрлігі Солтүстік Корея "сутекті бомба" жасауға тырысып жатыр деп болжам жасады және мұндай құрылғы Солтүстік Кореяның келесі қару сынағы болуы мүмкін. 2016 жылдың қаңтар айында Солтүстік Корея сутегі бомбасын сәтті сынады деп мәлімдеді, бірақ сынақ кезінде 5,1 магнитудалы сейсмикалық оқиға ғана анықталды, бұл 2013 жылы 6-9 кт атом бомбасын сынағанмен ұқсас. Сейсмикалық жазбалар бүкіл әлем ғалымдарын Солтүстік Кореяның сутекті бомба сынады деген мәлімдемесінен күмәнге бөледі және бұл ядролық сынақ емес деп болжайды. 2016 жылдың 9 қыркүйегінде Солтүстік Корея 10 мен 30 килотонналық ядролық сынақ жүргізді. 2017 жылдың 3 қыркүйегінде Солтүстік Корея термоядролық қарудың оқ-дәрісіне ұқсайтын құрылғыны қарап отырған Солтүстік Корея басшысы Ким Чен Ынның суреттері жарияланғаннан бірнеше сағат өткен соң алтыншы ядролық сынақ өткізді. Алғашқы бірнеше күндегі бастапқы бағалаулар 70 пен 160 килотонна аралығында болды және бір аптадан кейін 250 пен 300 килотонна аралығында болды. Джейннің ақпараттық тобының бағалауы бойынша, негізінен пропагандалық суреттердің визуалды талдауына сүйене отырып, бомбаның салмағы .
Қоғамдық білім
Теллер-Улам жобасы көп жылдар бойы ең құпия ядролық заттардың бірі болып саналды, тіпті бүгінгі күні де оны ресми басылымдар "жасақтаудың артында" пайда болған кез келген егжей-тегжейлі талқыламайды. АҚШ Энергетика министрлігінің (DOE) саясаты әрқашан "жасырындылар" пайда болғанда, оларды мойындамау болып табылады, өйткені бұл ақпараттың ақиқаттығын мойындайды. Жарылыс басының корпусының суреттерінен басқа, бірақ "физикалық пакет" -нің өзінен басқа, дизайн туралы көпшілік ақпарат бірнеше қысқаша мәлімдемелерге және бірнеше жеке тергеушілердің жұмысына жатқызылады. Теллер-Улам дизайнының "азаматтық" модельдерінің қалыптасуына әкелген оқиғалар туралы қысқаша талқылау, олардың жоғарыда көрсетілген қағидалармен айырмашылықтары мен келіспеушіліктері туралы кейбір талқылаулар.
Алғашқы білімі
"Классикалық супер" конструкциясының жалпы қағидалары термоядролық қарулар алғаш рет сынақтан өткенге дейін де көпшілікке белгілі болды. Трумэн 1950 жылдың қаңтарында сутекті бомба жасау үшін апаттық бағдарламаға бұйрық бергеннен кейін, Бостонның Daily Globe газетінде гипотетикалық сутекті бомбаның кескінін жариялады. Сутекті бомбаның "термоядролық синтез" процесін орнату үшін жеткілікті жылу өндіру үшін жай ғана "түтірек" ретінде атом бомбасын пайдалану арқылы қалай жұмыс істеуі мүмкін екендігі туралы суретшінің түсінігі. Термоядролық құрылғының өнімділігінің көп бөлігі уран 238 токарьның бөлінуінен (бөлінудің синтездік бөліну принципі) пайда болатыны Castle Bravo сынағы "жұғылып кеткенде" ашылды, бұл бастапқыда болжалғаннан әлдеқайда жоғары өнімділікті және ядролық жауын-шашынның көп мөлшерін тудырады. 1981 жылы Морланд өзінің тәжірибесі туралы "Сыр" атты кітап шығарды, онда ол "Сыр" туралы тұжырымдарға әкелген ойды егжей-тегжейлі сипаттады. DOE Морландтың жұмысын цензуралауға тырысқандықтан, ол "құпия" материалды мойындамаудың әдеттегі әдісін бұзған бірнеше рет, ол кем дегенде ішінара дұрыс деп түсіндіріледі, бірақ оған ақпарат жетіспейді немесе дұрыс емес ақпарат бар деген дәрежеде үлкен сенімділікпен белгілі емес. Теллер-Улам жобасын әзірлеуде бірқатар елдердің қиындықтары (олар жобаны түсінген кезде де, мысалы Ұлыбританияда) термоядролық қаруды жасау мүмкіндігін беретін жай ақпараттың өзі болмай қалады. Дегенмен, 1979 жылы Морланд ұсынған идеялар Теллер-Уламның дизайны туралы барлық қазіргі болжамдардың негізі болды.