Ссылка на полный текст: Волков Л. П. Записки экспериментатора об участии в советском атомном проекте | Электронная библиотека | История Росатома
Навигация:
Арзамас-16
Установка изучения динамических процессов рентгенографическим методом
Исследование термоядерного источника нейтронов
Разработка методов измерений характеристик ядерных зарядов испытываемых в подземных условиях
Уроки академика АН СССР Е.И. Забабахина
Отказы изделий при проведении испытаний
После нескольких дней хождения по разным отделам предприятия меня, как молодого специалиста, принял начальник объекта генерал A.C. Александров. Это происходило в старом монастырском здании, служившем когда-то гостиницей.
Щелчок коммутатора, и моя судьба решена — я направлен на работу в 3-й газодинамический сектор, возглавляемый в то время крупным специалистом по взрывчатым веществам В.К. Бобылевым. Мне очень повезло. Я оказался в гуще экспериментальных проблем по исследованию взрывных быстропротекающих процессов при разработке ядерного оружия. Направили меня в 23-й отдел под руководство Диодора Михайловича Тарасова, занимавшегося рентгенографическим методом изучения динамических процессов с металлическими узлами. Это еще одна из удач в моей жизни.
Я собрал установку с генератором импульсных напряжений ГИН-500 с напряжением 500 кВ и рентгеновской трубкой с непрерывной откачкой воздуха и начал измерять ток, проходящий через трубку на стадии формирования импульсного рентгеновского излучения. Пульт управления находился в этой же комнате на расстоянии примерно двух метров.
Регистрация импульсов тока и излучения проводилась с помощью современного для того времени осциллографа с однократной разверткой ОК-17 М. Таких осциллографов на объект в то время пришло всего четыре штуки, и распределял их непосредственно научный руководитель Ю.Б. Харитон. Один из них достался мне, что свидетельствовало о важности той задачи, которой я начал заниматься. Как-то заходит Диодор Михайлович к нам, спрашивает, как идут дела. Что нового получается? Когда можно будет приступить к модернизации основной рентгеновской установки, действующей в каземате на площадке, где проводились взрывные опыты? Я стал объяснять массу технических мелочей, свидетельствующих о том, что я в экспериментальной работе «ушел в сторону». А начальнику отдела 24 нужна мощная рентгеновская установка. И вдруг Диодор Михайлович очень деликатно дает совет: «А вы дайте на трубку “лошадиную дозу”». Этот совет озадачил. Что имеется в виду?
Прозрение: надо увеличить электрическую энергию, подаваемую на рентгеновскую трубку, ведь интенсивность излучения возрастает пропорционально квадрату напряжения и току, протекающему через нее. После этого в комнате появилась защита из свинцовых кирпичей и родилась идея — нужен новый конденсатор повышенной емкости. По моему техническому заданию на Серпуховском конденсаторном заводе в короткий срок был разработан новый конденсатор чемоданного типа в корпусе из изоляционного материала (винипласта). Это позволило создать установку на 3 MB с просвечиванием на расстоянии 1 м до 70 мм свинца (эталонный клин) за один импульс. Да, это была первая моя большая удача как экспериментатора.
Новая установка позволила резко расширить возможности взрывных опытов. Успех достигался, в том числе, компактностью размещения конденсаторов, что снижало индуктивность разрядной цепи. Но компактность конструкции ГИН приводила иногда к поверхностному пробою и даже к разрушению конденсаторов.
Для регистрации интегрального нейтронного выхода в то время применялся метод «замедленных нейтронов». Авторами этой «штатной» аппаратуры были В.М. Горбачев и Н.И. Уваров. В ней использовалась модуляция яркости луча осциллографа без записи формы импульса. Этот способ был недостаточно наглядным и имел ошибку в виде просчета импульсов, рождающихся в процессе нейтрон-гамма — захвата замедлившихся нейтронов. Будучи уже сотрудниками ВНИИТФ, до переезда на Урал мы еще три года работали на территории ВНИИЭФ (Арзамас-16). Когда меня подключили к этой работе (1956), я начал придумывать, прежде всего, регистрацию формы импульсов с последующим их подсчетом. Руководили этими экспериментами А.Д. Захаренков и В.Ю. Гаврилов. Моя аппаратура задерживалась.
С 1963 года в институте я занимался разработкой физических методов измерений физических характеристик испытываемых ядерных зарядов в подземных условиях. В то время мы проявляли здравый максимализм — измерения проводились в широком диапазоне величин, разными методами с многократным дублированием аппаратуры регистрации. Этим достигались высокая достоверность и надежность измерений физических величин взрыва ядерного заряда. Во всех испытаниях сигналы от датчиков передавались по кабелю длиной до 1-2 км. В отдельных испытаниях число кабелей достигало 50-100 штук и более. Евгений Иванович требовал экономии средств физических измерений — нужный объем (он иногда шутливо спрашивал: «а почему не поверхность?») информации о взрыве надо было уметь получать минимальными материальными затратами.
Был такой случай. Евгений Иванович при испытании в скважине ядерного заряда небольшой мощности предложил измерить энерговыделение в процессе ядерного взрыва (это так называемый тротиловый эквивалент) с помощью отбора радиохимических продуктов (РХ-пробы) взрыва и их анализа. Методика простая и хорошо апробированная еще при проведении воздушных испытаний. Мне же, тем не менее, тогда удалось «протащить» измерение тротилового эквивалента методом грунтового шара, основанного на регистрации распространения ударной волны в грунте, и выполнить его в полном объеме. В условиях скважины при малой мощности взрыва ударная волна асимметрична, и получение расчетных зависимостей заметно усложняется.
Теоретик В. А. Симоненко оперативно сделал эти расчеты и получил нужную калибровочную зависимость времени прихода ударной волны на заданное расстояние вдоль скважины в зависимости от значения энерговыделения при взрыве. Сразу же после испытания с помощью метода грунтового шара (МГШ) было выдано значение тротилового эквивалента взрыва данного заряда. Конечно, оставалось сомнение в точности расчетов: все ли особенности скважины учитывала двухмерная модель этих расчетов. По радиохимическим продуктам взрыва позднее было получено значение энерговыделения взрыва, которое оказалось близким к значению по методу грунтового шара. Евгений Иванович был удовлетворен исходом этих измерений тротилового эквивалента разными методами и изъявил желание самому утвердить частный отчет по методу грунтового шара, чего он никогда раньше не делал.
В другом испытании заряда тротиловый эквивалент измерялся с помощью метода водяного шара (МВШ): заряд малой мощности размещался в ванне с водой. Полученное значение тротилового эквивалента по МВШ оказалось примерно в 1,5 раза выше ожидаемой величины. И опять у Евгения Ивановича были сомнения в объективности результатов. Дополнительно по радиохимическим продуктам было также определено значение энерговыделения данного взрыва. Значения тротилового эквивалента по МВШ и радиохимическим продуктам оказались близкими, но для МВШ были идеальные условия — однородная среда (вода), в которой распространялась ударная волна.
С целью исключить начальную асимметрию, связанную с контейнером, в котором располагался заряд, все пустоты в нем были заполнены полиэтиленом. Возник эффект «доделевания» активного материала в процессе его разлета. Проведенные Надеждой Птицыной дополнительные расчеты подтвердили этот эффект, и тротиловый эквивалент взрыва испытанного заряда оказался таким, каким он и ожидался. Здесь следует сделать отступление. Дело в том, что при проведении испытания очередного ядерного заряда радиохимический метод определения энергии взрыва применялся у нас редко, хотя и является прямым способом. Для этой цели использовались и развивались другие косвенные методы, позволившие получать нужную информацию в реальном масштабе времени. В США в подземных ядерных взрывах РХ-метод был основным, пробы отбирались в считанные дни сразу же после очередного взрыва. Это различие объяснялось отсутствием в Советском Союзе бурового оборудования для скоростной проходки в котловую полость.
Хорошо известен системный подход Евгения Ивановича — анализ конкретной научно-технической проблемы с помощью знаменитых забабахинских таблиц: что мы знаем, а чего не знаем. Евгений Иванович подчинял свои научные интересы главной проблеме института. Он не был теоретиком-полифонистом типа Я.Б. Зельдовича, хотя и поддерживал многие инициативные исследования сотрудников института, например, взрывной способ получения алмазов. После ухода из института первого научного руководителя К.И. Щелкина он закрыл во ВНИИТФ работы по созданию ускорителя ПТ-500 с большим током ионного пучка. Только через много лет стала очевидна его дальновидность по концентрации усилий молодого коллектива института на решении главной проблемы — разработки эффективного ядерного оружия.
Писать о Борисе Васильевиче Литвинове, академике РАН, и просто, и в то же время сложно. Просто потому, что это очень обаятельный, эрудированный человек, высокопрофессиональный ученый, хорошо понимающий философию техники. За свой вклад в техническую физику, а конкретно за разработку ядерных зарядов, Б.В. Литвинов удостоен 32 многих званий и премий ...
В жизни ВНИИТФ в начале 60-х годов не везло: один за другим было несколько отказов еще при проведении воздушных испытаний. Министерское начальство решило назначить новым Главным конструктором КБ-1 А.Д. Захаренкова вместо Б.В. Литвинова, который достойно перенес эти превратности судьбы. Он отшучивался, говоря при этом, что в жизни должны быть не только подъемы... В дальнейшем Литвинов работал Главным конструктором КБ-1 ВНИИТФ около 30 лет. Под его руководством разработаны и успешно испытаны многие образцы ядерного оружия