Термоядерная бомба и дейтерид лития

Наш комментарий к выступлению В.Е. Фортова

О том, что при реакции соединения ядер тяжелых изотопов водорода — дейтерия и трития — должна высвободиться энергия, во много раз большая, чем при распаде ядер урана, знали намного раньше, чем начались работы по созданию водородной бомбы. Но на пути этого превращения лежало одно неразрешимое, казалось, противоречие. Для того чтобы смогли слиться ядра дейтерия и трития, нужна температура порядка 50 млн градусов. Но для того чтобы реакция пошла, нужно еще, чтобы атомы столкнулись. Вероятность такого столкновения (и последующего слияния) тем больше, чем плотнее «упакованы» атомы в веществе. Расчеты показали, что это возможно только в том случае, если вещество находится хотя бы в жидком состоянии. А изотопы водорода становятся жидкостями лишь при температурах, близких к абсолютному нулю.

Фото В.Гинзбурга и И.Фабелинского из архива А.Леонтовича

Американцы взорвали первый термоядерный заряд на атолле Эниветок 1 ноября 1952 г. Однако следует заметить, что американская «бомба» представляла собой лабораторный образец, фактически «дом, наполненный жидким дейтерием», выполненный в виде специальной конструкции. В проекте советской водородной бомбы, разработанной группой И.Е. Тамма и А.Д. Сахарова, изначально рассматривалось использование не жидкого дейтерия или тяжелой воды, а твердого соединения дейтерида лития. Эта идея связывается, и безусловно правильно связывается, с именем В.Л. Гинзбурга. Как утверждает в своих воспоминаниях один из непосредственных участников этого проекта В.И. Ритус, Виталий Лазаревич на его прямой вопрос, кто вообще предложил использовать именно дейтерид лития, т.е. твердое вещество, а не тяжелую воду, ответил: «Я не знаю». Далее он пишет: «Что же касается самой идеи использовать в качестве носителя дейтерия твердое вещество — дейтерид лития, а не тяжелую воду, то в какой-то степени она тривиальна. Почему? Потому что в любом химическом справочнике или даже Большой советской энциклопедии в статье на слово «литий» написано, что гидрид лития используется для безбаллонной транспортировки водорода. Иначе говоря, если вы хотите перевезти из одного места в другое какое-то количество водорода, то вместо того, чтобы везти сжатый водород в баллоне, удобнее взять твердое вещество — гидрид лития, перевезти его в нужное вам место, полить его там водичкой, и один килограмм LiH даст вам 2,8 м3 водорода». Иными словами, свой вклад В.Л. Гинзбург видит в следующем: кто-то уже сказал, что дейтерий нужно вносить в виде дейтерида лития — твердого вещества, а не в виде тяжелой воды. Однако основной изотоп лития 7Li, наиболее распространенный в природе, подавляет термоядерную реакцию. Виталий Лазаревич предложил использовать дейтерид лития, содержащий шестой изотоп лития 6Li, который охотно делится нейтроном n + Li — 4Не + t + 4.8 МэВ с выделением энергии. Более того, образующийся тритий вступает в термоядерную реакцию с дейтерием и снова с выделением энергии: t + d — n + 4Не + 17.6 МэВ. Существенно при этом, что сечение этой реакции в 100 раз больше сечения dd-реакции. Таким образом, предложение Гинзбурга состояло в том, чтобы очищать литий от его основного, седьмого изотопа и вносить дейтерий в виде твердого вещества 6LiD. Для реализации этой идеи в СССР были построены заводы по разделению изотопов лития.

Советская водородная бомба на основе 6LiD была взорвана 12 августа 1953 г. раньше, чем американская на атолле Бикини в 1954 г. Термоядерным топливом в устройстве американской водородной бомбы служила смесь 40 % дейтерида лития-6 и 60 % дейтерида лития-7. Таким образом, предложение Виталия Лазаревича, а также предложения Андрея Дмитриевича о методах сжатия термоядерного топлива, опередили американские исследования в этой области и позволили СССР достигнуть ядерного паритета с США. Следует отметить, что оба они считали до конца своих дней свое участие в этой работе делом правильным и нужным для своей страны и своего народа. Это мнение неоднократно высказывалось А.Д. Сахаровым (в том числе и во времена перестройки) примерно в такой форме: в то время и в той ситуации это было совершенно необходимо, иначе мир мог бы погрузиться в хаос. Монопольное обладание термоядерным оружием дает огромное преимущество над остальным миром и тем самым является огромным соблазном.