Введение
История технического проектирования современных водородных бомб Дизайн Теллер-Улама - это техническая концепция современного термоядерного оружия, также известного как водородные бомбы. Конструкция, детали которой являются военными секретами и известны лишь нескольким крупным странам,
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
"Супер" Теллера
Идея использования энергии из деления устройства для начала реакции слияния была впервые предложена итальянским физиком Энрико Ферми своему коллеге Эдварду Теллеру осенью 1941 года во время того, что вскоре стало Манхэттенским проектом, усилиями США и Великобритании во Второй мировой войне по разработке первого ядерного оружия. Вскоре Теллер стал участником летней конференции Роберта Оппенгеймера 1942 года по разработке ядерной бомбы, состоявшейся в Калифорнийском университете в Беркли, где он руководил дискуссией по созданию своей "Супер" бомбы, которая гипотетически была бы во много раз более мощной, чем еще не разработанное ядерное оружие. Теллер предположил, что создание ядерной бомбы будет не более чем инженерной проблемой, и что "Супер" обеспечил гораздо более интересную теоретическую задачу. В течение оставшейся части войны усилия были сосредоточены на разработке ядерного оружия. Тем не менее, Теллер продолжал преследовать "Супер", до такой степени, что пренебрег работой, назначенной ему для ядерного оружия в секретной лаборатории Лос-Аламоса, где он работал. (Большая часть работы, которую Теллер отказался выполнять, была передана вместо этого Клаусу Фуксу, который позже был обнаружен шпионом Советского Союза. Теллер и Улам 9 марта 1951 года. Точная сумма вклада, предоставленная соответственно Уламом и Теллером в то, что стало известно как "дизайн Теллера" не является окончательно известной в общественном достоянии. Степень доверия, приписываемая Теллеру его современниками, почти точно соизмерима с тем, как хорошо они думали о Теллере в целом. В интервью для Scientific American в 1999 году Теллер сказал репортеру: "Я внес свой вклад; Улам - нет. Прости, что пришлось ответить так внезапно. Улам был недоволен старым подходом. Он пришел ко мне с частью идеи, которую я уже разработал и с трудом заставил людей слушать. Он был готов подписать бумагу. Когда дело дошло до защиты этой газеты и действительно приложить усилия, он отказался. Он сказал: "Я не верю в это". На слушаниях против Оппенгеймера в 1954 году Бетэ говорил о "гениальном ударе" Теллера в изобретении водородной бомбы. И, наконец, в 1997 году Бет заявил, что "решающее изобретение было сделано в 1951 году Теллером". Другие ученые (антагонистические Теллеру, такие как Дж. Карсон Марк) утверждали, что Теллер никогда бы не приблизился без идеи Улама. Дизайнер ядерного оружия Тед Тейлор был ясен в том, что приписывает Уламу основные идеи по сжатию и сжатию, в то время как Теллер признает критическую роль излучения в противоположность гидродинамическому давлению. Присцилла Джонсон Макмиллан в своей книге "Руины Дж. Роберта Оппенгеймера: и рождение современной гонки вооружений" пишет, что Теллер стремился "скрыть роль" Улама, и что только "радиационная имплозия" была идеей Теллера. Теллер даже отказался подписывать патентную заявку, потому что для этого нужна была подпись Улама. Томас Пауэрс пишет, что "все конструкторы бомб, конечно, знали правду, и многие считали Теллера самым низким, самым презренным преступником в мире науки, вором чести". Теллер стал известен в прессе как "отец водородной бомбы", титул, который он не стремился отговорить. Многие коллеги Теллера были раздражены тем, что ему, казалось, нравилось получать полную заслугу за то, в чем он был только участником, и в ответ, с поощрением Энрико Ферми, Теллер написал статью под названием "Работа многих людей", которая появилась в журнале Science в феврале 1955 года, подчеркивая, что он не был одинок в разработке оружия (позже он напишет в своих мемуарах, что он сказал "белую ложь" в статье 1955 года, и подразумевает, что он должен получить полную заслугу за изобретение оружия). Ханс Бете, который также участвовал в проекте водородной бомбы, однажды сказал: "Для истории, я думаю, что более точно сказать, что Улам - отец, потому что он предоставил семя, и Теллер - мать, потому что он остался с ребенком. А я, кажется, акушерка". Это вызвало одну из самых страшных ядерных аварий в истории США после непредвиденных погодных условий, которые взорвали его над населенными районами атолла и японскими рыбаками на борту "Даиго Фукурю Мару". После первоначального периода, сосредоточенного на создании многомегатонных водородных бомб, усилия в Соединенных Штатах перешли к разработке миниатюрного оружия Теллер-Улам, которое могло бы оснащать межконтинентальные баллистические ракеты и баллистические ракеты подводного типа. Последний крупны�...
<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.
Советские исследования
В Советском Союзе ученые, работавшие над собственным проектом водородной бомбы, также столкнулись с трудностями при разработке ядерного оружия мощностью в мегатонны. Поскольку Клаус Фукс был в Лос-Аламосе только на очень ранней стадии разработки водородной бомбы (до того, как была завершена конфигурация Теллер-Улама), ни одна из его шпионских сведений не была полезна, и советским физикам, работавшим над проектом, пришлось самостоятельно разрабатывать свое оружие. Первый советский синтезный проект, разработанный Андреем Сахаровым и Виталием Гинцбургом в 1949 году (до того, как в Советском Союзе появилась работающая ядерная бомба), был назван Слоикой, в честь русского слоистого пуф-пекаря, и не был конфигурацией ТеллерУлам, а скорее использовал чередующиеся слои расщепляющегося материала и литиевого дейтерида, топлива синтеза, добавленного тритием (это позже было названо "Первой идеей" Сахарова). Хотя ядерный синтез был технически достигнут, он не имел свойства масштабирования "поэтапного" оружия, и их первый тест "водородной бомбы", "Джо 4", больше не считается "настоящей" водородной бомбой, а скорее считается гибридным устройством деления / синтеза, более похожим на большое усилившее деление оружия, чем оружие Теллер-Улам (хотя использует на порядок больше топлива для синтеза, чем усилившее оружие). Взрыв в 1953 году с мощностью эквивалентной (только от синтеза), устройство Sloika, однако, имело преимущество в том, что оно было оружием, которое фактически могло быть доставлено к военной цели, в отличие от устройства "Ivy Mike", хотя оно никогда не было широко распространено. Теллер предложил аналогичный дизайн еще в 1946 году, названный "Алармовыми часами" (что означало "пробудить" исследования в "Супер"), хотя в конечном итоге он не стоил усилий, и прототип никогда не был разработан или протестирован. Попытки использовать конструкцию Sloika для достижения результатов мегатонной дальности оказались невыполнимыми в Советском Союзе, как это было в расчетах, сделанных в США, но его значение как практического оружия, поскольку оно было в 20 раз более мощным, чем их первая ядерная бомба, не следует недооценивать. Советские физики подсчитали, что в лучшем случае конструкция может дать один мегатонн энергии, если ее доведут до предела. После того, как США проверили устройство "Иви Майк" в 1952 году, доказав, что можно создать мультимегатонную бомбу, Советский Союз искал дополнительную конструкцию и продолжил работу над улучшением Sloika ("Первая идея"). "Вторая идея", как Сахаров упомянул ее в своих мемуарах, была предложенной Гинцбургом в ноябре 1948 года, чтобы использовать в бомбе дейтерид лития, который, подвергаясь бомбардировке нейтронами, производил тритий. Один из ключевых советских конструкторов бомбы Юлий Харитон позже сказал: "В то время советские исследования не были организованы на достаточно высоком уровне, и полезных результатов не было получено, хотя радиохимический анализ образцов радиоактивных осадков мог бы предоставить некоторую полезную информацию о материалах, используемых для производства взрыва. Отношения между некоторыми короткоживущими изотопами, образующимися в ходе термоядерных реакций, могли бы позволить оценить степень сжатия термоядерного топлива, но знание степени сжатия не позволило бы советским ученым сделать точный вывод о том, как было сделано взорвавшееся устройство, и не открыло бы его конструкцию. и почти достигла высоты развернутого бомбардировщика Ту-95. Испытание RDS 220 продемонстрировало, как "инсценирование" может быть использовано для разработки произвольно мощного оружия.]] Сахаров заявил в своих мемуарах, что хотя он и Давиденко несколько дней после испытания "Майка" хранили пыль в картонных коробках в надежде проанализировать ее для получения информации, химик из Арзамас 16 (советская оружейная лаборатория) по ошибке вылил концентрат в канализацию, прежде чем его можно было проанализировать. Только осенью 1952 года Советский Союз создал организованную систему мониторинга данных о радиоактивных осадках. Тем не менее, в мемуарах также говорится, что результаты одного из американских испытаний, который стал международным инцидентом с участием Японии, сказали Сахарову, что американский дизайн был намного лучше, чем их, и он решил, что они должны были взорвать отдельную деления бомбы и каким-то образом использовали ее энергию, чтобы сжать литий-деутерид. Затем он обратил свое вниман...
<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
О французской разработке конструкции TellerUlam известно очень мало, кроме того, что она взорвала 2,6 Мт устройство в тесте "Canopus" в августе 1968 года.
Индия
11 мая 1998 года Индия объявила, что взорвала водородную бомбу в ходе испытаний операции "Шакти" ("Шакти I", в частности). Некоторые неиндийские аналитики, используя сейсмографические показания, предположили, что это может быть не так, указывая на низкую производительность теста, которая, по их словам, близка к 30 килотоннам (в отличие от 45 килотонн, объявленных Индией). Однако некоторые неиндийские эксперты согласны с Индией. Доктор Гарольд М. Агню, бывший директор Национальной лаборатории Лос-Аламоса, сказал, что утверждение Индии о взрыве подготовленной термоядерной бомбы заслуживает доверия. Британский сейсмолог Роджер Кларк утверждал, что сейсмические величины предполагают совокупную мощность до 60 килотонн, что соответствует объявленной индийской общей мощности в 56 килотонн. Профессор Джек Эверден, американский сейсмолог, всегда утверждал, что для правильной оценки урожайности нужно "правильно учитывать геологические и сейсмологические различия между испытательными участками". Его оценка результатов индийских испытаний совпадает с индийскими. Индийские ученые утверждают, что некоторые международные оценки результатов ядерных испытаний Индии не соответствуют науке. Индия заявляет, что мощность испытаний была сознательно снижена, чтобы избежать ущерба для гражданского населения, и что она может создать термоядерное оружие различной мощности до 200 килотонн на основе этих испытаний.
Северная Корея
Северная Корея утверждала, что 6 января 2016 года провела испытание своей миниатюрной термоядерной бомбы. Первые три ядерных испытания Северной Кореи (2006, 2009 и 2013) имели относительно низкий уровень и, по-видимому, не были разработаны для создания термоядерного оружия. В 2013 году министерство обороны Южной Кореи предположило, что Северная Корея может пытаться разработать "водородную бомбу", и такое устройство может стать следующим испытанием оружия Северной Кореи. В январе 2016 года Северная Корея заявила, что успешно испытала водородную бомбу, но во время испытания было обнаружено только сейсмическое событие магнитудой 5,1, аналогичная по величине испытанию атомной бомбы 69 кт в 2013 году. Эти сейсмические записи заставили ученых всего мира усомниться в утверждении Северной Кореи о том, что она провела испытание водородной бомбы и предположили, что это было ядерное испытание без синтеза. 9 сентября 2016 года Северная Корея провела пятое ядерное испытание, которое дало мощность от 10 до 30 килотонн. 3 сентября 2017 года Северная Корея провела шестое ядерное испытание всего через несколько часов после того, как были опубликованы фотографии северокорейского лидера Ким Чен Ына, осматривающего устройство, напоминающее боеголовку термоядерного оружия. Первоначальные оценки в первые несколько дней были между 70 и 160 килотоннами, а более чем через неделю были увеличены до диапазона от 250 до более 300 килотонн. Jane's Information Group оценила, основываясь главным образом на визуальном анализе пропагандистских снимков, что бомба может весить между .
Общественное мнение
Дизайн Теллер-Улама в течение многих лет считался одной из главных ядерных тайн, и даже сегодня он не обсуждается в деталях официальными публикациями с происхождением "за забором" классификации. Политика Министерства энергетики США (DOE) всегда заключалась в том, чтобы не признавать, когда происходят "утечки", поскольку это признало бы точность предполагаемой утеченной информации. Помимо изображений корпуса боеголовки, но никогда не самого "физического пакета", большая часть информации в общественном достоянии о конструкции сведена к нескольким лаконичным заявлениям и работе нескольких отдельных исследователей. Ниже приведено краткое обсуждение событий, которые привели к формированию "общественных" моделей дизайна Теллер-Улам, с некоторыми обсуждениями их различий и несогласия с вышеописанными принципами.
Ранние знания
Общие принципы "классического супер" были общеизвестны еще до того, как было испытано термоядерное оружие. После того, как Трумэн приказал программе разработки водородной бомбы в январе 1950 года, в "Бостонской ежедневной глобусе" было опубликовано описание гипотетической водородной бомбы с подписью: "Концепция художника о том, как может работать водородная бомба, используя атомную бомбу в качестве простого "привода", чтобы генерировать достаточно тепла для настройки процесса "термоядерного синтеза" водородной бомбы". Тот факт, что большая доля доходности термоядерного устройства происходит от деления манипулятора урана 238 (принцип деления деления деления деления) был выявлен, когда испытание Castle Bravo "убежало", создав гораздо более высокую доходность, чем первоначально предполагалось, и создав большое количество ядерных осадков. В 1981 году Морланд опубликовал книгу "Тайна, которая взорвалась" о своем опыте, в которой подробно описал ход мыслей, приведший его к выводам о "тайне". Поскольку Министерство энергетики стремилось подвергнуть цензуре работу Морланда, один из немногих раз, когда оно нарушило свой обычный подход не признавать "секретный" материал, который был выпущен, он интерпретируется как хотя бы частично правильный, но в какой степени ему не хватает информации или имеет неверную информацию, не известно с большой уверенностью. Трудности, с которыми столкнулся ряд стран при разработке конструкции Теллер-Улама (даже когда они понимали конструкцию, например, в Соединенном Королевстве), делают маловероятным, что простая информация сама по себе обеспечивает возможность изготовления термоядерного оружия. Тем не менее, идеи, выдвинутые Морландом в 1979 году, были основой для всех текущих спекуляций о конструкции Теллера-Улама.