Текст книги "ПЕРВАЯ АТОМНАЯ"

Автор книги: Виктор Жучихин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 13 страниц)

39

Измерения скоростей детонации сферически сходящихся волн стали достоверными только после реального достижения их хорошей сферичности, т. е. после отработки фокусирующих элементов, способов их размещения на сферическом заряде, создания специальной схемы инициирования и специальных электрических капсюлей-детонаторов (КД), обеспечивающих достаточную синхронность подрыва.

По результатам измерений было установлено, что скорость детонации с приближением к центру заряда растет заметно быстрее, чем определено расчетом, что можно объяснить неточностью использованного в то время уравнения состояния продуктов взрыва (ПВ), вытекающего из полученного методом Е.К.Завойского заниженного значения массовой скорости ПВ за фронтом детонационной волны.

Из экспериментальных данных также следовало, что закономерность нарастания скорости детонации с приближением к центру подтверждает расчетную при соответствующих поправках в уравнение состояния ПВ.

Как уже отмечалось выше, для изучения ударной сжимаемости различных материалов, входящих в состав атомной бомбы, и определения уравнений состояния этих материалов была создана лаборатория Льва Владимировича Альтшулера. Под его началом с первых дней широкомасштабных исследований трудились начинающие инженеры: Б.Н.Леденев, К.К.Крупников, С.Б.Кормер, А.А.Баканова, М.И.Бражник и М.П.Сперанская.

Лев Владимирович был весьма обаятельной личностью, очень чутким и внимательным товарищем, на редкость уравновешенным. «Заводился», как мы тогда выражались, он весьма редко. Когда же кого-нибудь отчитывал, то не в крикливой манере, при этом он глядел не в глаза провинившемуся, а на его ботинки, и в такт своим назиданиям рубил воздух, как дирижер. Затем поднимал глаза на собеседника и, улыбнувшись, произносил: "Ну как, понятно?"

Лев Владимирович был симпатичен как человек и всегда безотказен и в служебной обстановке, и на досуге. Если он оставался один в кабинете или куда-то направлялся, то его всегда видели размышляющим и отрешенным от мира. Отключиться он мог настолько, что при обращении к нему нужно было повторить вопрос несколько раз и громко.

Он был непревзойденным воспитателем и наставником, и поэтому создал неповторимую школу своих последователей.

В работе Льва Владимировича отличала величайшая устремленность, одержимость. От него постоянно шли потоки идей. Он был и теоретиком, и прекрасным экспериментатором, хотя своими руками не умел и гвоздь забить толком. В веселом настроении его редко можно было видеть, но юмор он обожал и сам мог по курьезным случаям отпускать и злые, и веселые шутки. Работать и спорить со Львом Владимировичем было одно удовольствие.

40

То, что мне за короткое время удалось приобрести немалые полезные дополнительные знания в области газовой динамики и опыт постановки экспериментальных исследований, явилось результатом постоянного общения со Львом Владимировичем, его недюжинных способностей передавать не только свой опыт и знания, но и огонек в любом деле.

Завидными чертами его характера были бескомпромиссность и способность резко высказывать и отстаивать до конца свое мнение. В большинстве случаев он оказывался правым. Но когда побеждали оппоненты, он сразу признавал свою ошибку и говорил с улыбкой: "Ну что же, бывает…"

Его одержимость и незнание усталости без всякого навязывания передавались подчиненным, и это способствовало быстрому решению задач, какой бы сложности они не были.

Как некоторые сослуживцы в те далекие времена, так и сейчас досужие историки пытались и пытаются навесить Льву Владимировичу ярлык «вольнодумца» и «диссидента», вернее, человека, способного опорочить все то, что ему не нравилось.

Я хорошо знаю Льва Владимировича, как весьма одаренного ученого, очень честного человека, не способного на незаслуженное или бездоказательное опорочивание кого бы то ни было и даже на помыслы об этом, но в такой же мере и не способного ради собственной карьеры на льстивое поддакивание карьеристам (и такие были у нас).

Его ясные, доказательные суждения о социальных и производственных пороках, которые многие видели, но открыто не обсуждали, высказывались не на кухне или в курилке, а официально, за что не раз над ним нависала угроза опалы, но благодаря пониманию и заступничеству И.В.Курчатова и Ю.Б.Харитона все кончалось благополучно. Многие его высказывания тех лет в дальнейшем жизнь подтверждала полной мерой.

Но вернемся к делу.

Изучение ударной сжимаемости материалов начиналось с разработки заряда ВВ – инструмента, с помощью которого будет создаваться ударная волна в исследуемом материале.

Для получения плоской ударной волны с помощью цилиндрического заряда ВВ необходимо было разработать специальный детонирующий элемент, который бы трансформировал расходящийся фронт, инициированный в одной точке, в плоский. Кроме того, поскольку в первое время завод № 2 (по изготовлению деталей из ВВ) еще не работал, а исследования вести было необходимо, предстояло также изготовление этого элемента собственными силами.

Более сильные ударные волны получаются в сферическом заряде ВВ за счет кумуляции. А для создания сферически сходящейся детонационной волны нужна была фокусирующая система, которую пришлось также разрабатывать и изготавливать своими руками в лабораторных условиях. Надо отдать должное Льву Владимировичу, который {41} смог настолько мобилизовать свой немногочисленный коллектив на решение этих задач, что результаты были получены в кратчайшие сроки. Разработанные в 1947 году заряды долгие годы являлись самыми ходовыми в широких исследованиях ударной сжимаемости различных материалов.

Для получения еще более мощных ударных волн Львом Владимировичем был предложен метод разгона взрывом пластин в плоском случае и оболочек в сферическом. Ударом разогнанных до больших скоростей пластин и оболочек возбуждались в исследуемых образцах очень сильные ударные волны с амплитудой в несколько млн. атм.

Начиная с середины 1947 года вопросам изучения ударной сжимаемости и уравнениям состояния материалов уделялось самое серьезное внимание, и когда наведывалось в наши лаборатории высшее руководство, то первый из его вопросов: "Как идут дела и что нового?" – относился именно к этой теме.

Возглавлял высокую инспекцию всегда Игорь Васильевич Курчатов. Первое мое знакомство с ним состоялось в июле-августе 1947 года совершенно неожиданно на рабочем месте в полупустой лаборатории.

Помнится, стоял я за кульманом, разрабатывал конструкцию какой-то экспериментальной сборки. Вдруг входит большая компания наполовину незнакомых мне людей, надо полагать – высокое начальство, которому Кирилл Иванович Щёлкин давал разъяснения по назначению того или иного лабораторного оборудования и представил меня как первого сотрудника лаборатории натурных испытаний.

Незнакомые назвались. Здесь воочию предо мной и предстал Игорь Васильевич Курчатов, а с ним и Николай Иванович Павлов. О И.В.Курчатове мне много раз приходилось слышать от Л.В.Альтшулера и В.А.Цукермана. Но из их рассказов я представлял себе его совершенно не таким, каким он был на самом деле. Светлое, улыбающееся лицо, блестящие, излучающие теплоту глаза, высокий лоб, высокий зачес русых волос и красивейшая длинная борода. Сам весь в движении, в отличие от его спутников – малоподвижных, спокойных, как будто знающих себе цену.

Поскольку я был растерян при столь неожиданном посещении такой высокой комиссии, то уже и не помню, с чего начался непринужденный разговор о порученных мне делах, как понимаю свою задачу. Я рассказал о своих задумках.

Тут Игорь Васильевич неожиданно посоветовал:

– Скоро в твоих руках будет натурный заряд, вот и попробуй с его помощью проверить данные, которые выдает Л.В.Альтшулер.

И тут же спросил, контактирую ли я с ним. Высказав свое удовольствие моим утвердительным ответом, он посоветовал составить Альтшулеру серьезную конкуренцию – при этом и дело пойдет веселей, и результаты в споре будут рождаться истинные.

42

Из рассказов я уже прекрасно представлял себе роль И.В.Курчатова в атомной проблеме, поэтому никак не мог представить, что руководитель такого ранга при первой же встрече с начинающим инженером может интересоваться волнующими только меня мелочами, к тому же незамедлительно давать практические советы по устранению создаваемых этими мелочами препятствий. Его живой интерес не только к ходу наших дел, но и к их обычным рядовым подробностям укреплял веру в совершенную необходимость нашей работы, в положительный результат наших исканий, заставлял серьезно задуматься обо всем, чем мы занимались, придавал духу и энергии.

Подробные деловые посещения объекта И.В.Курчатовым происходили регулярно почти каждый месяц с подробным просмотром и анализом результатов, полученных со дня последнего посещения.

Поражали меня в И.В.Курчатове не только эрудиция во всех областях науки и техники, не его исключительно дельные советы; поражала его изумительная память. Посещая нас спустя один-два месяца и интересуясь ходом наших дел, он вдруг задавал вопрос:

– Помнишь, как в прошлый раз мы не смогли найти выход из такого-то тупика? Ну что, тебе до сих пор не удалось это сделать? А что, если попробовать вот так? Думаю, на этот раз выйдет!

Иногда ему поплачешься, мол не идет дело так как надо, неудачи преследуют на каждом шагу. А он в ответ весело посоветует:

– Ты плюнь давай-ка на неразрешимую задачу, займись чем-нибудь другим, а через какое-то время опять возвратись к ней. Наверняка дело с места сдвинется.

Разговоры с ним прибавляли нам опыта и знаний, воодушевляли нас в нашей работе.

Встречи с Игорем Васильевичем происходили не только в лабораториях, но и на площадках во время проведения взрывных экспериментов. Правда, в таких случаях сверхбдительная стража, опережая всех, приказывала к приезду Курчатова припрятывать взрывчатку куда-нибудь подальше, что, конечно, не проходило им незамеченным.

Однажды произошел весьма курьезный случай, положивший конец этим действиям. Будучи очень наблюдательным, при очередном посещении площадки Игорь Васильевич вдруг спросил одну из сотрудниц лаборатории Альтшулера Милицу Ивановну Бражник:

– Скажи, голубушка, а где у вас заряды, с которыми вы производите эксперименты, что-то я их ни разу не видел?

– А мы их прячем в лес к Вашему приезду: таково распоряжение начальства.

Разразился гомерический хохот всех присутствующих, велено было немедля вынести из леса все заряды и установить на поле, где им положено быть.

43

Пока проводились простые взрывные опыты с небольшими зарядами и плоской ударной волной, то, в основном, решались методические вопросы, отрабатывались электрические схемы, конструкции экспериментальных узлов, осваивалась измерительная аппаратура, которая (как отмечалось выше) изготавливалась в лабораториях своими силами.

Работы, связанные с изучением ударной сжимаемости материалов (железа, алюминия, урана и др.), развернулись в особо больших масштабах с начала 1948 года. К этому времени и был отработан модельный сферический заряд ВВ. К нему прямо на месте испытания приклеивалось мастиками множество фокусирующих элементов. Подрыв его осуществлялся электродетонаторами искрового действия, включенными в цепь подрыва последовательно.

Хотя в полевых условиях подобные сборки отнимали много времени, они все-таки позволяли оперативно проводить экспериментальные работы, поскольку изготовление зарядов без помощи заводов позволяло значительно сэкономить время.

Сборка в полевых условиях требовала большой осторожности и внимания и была, пожалуй, самой опасной операцией всего эксперимента. При недостаточном контроле за температурой разогреваемой мастики иногда происходило загорание заряда, но, к счастью, все обходилось благополучно.

По получаемым во взрывном опыте значениям скорости ударной волны и массовой скорости строились графические зависимости этих величин друг от друга. По ним определялись предельное сжатие и скорость звука в сжатом ударной волной металле.

Когда группа теоретиков-газодинамиков, возглавляемая Е.И.Забабахиным, окончательно обосновалась на объекте, все экспериментальные результаты, получаемые в лаборатории Л.В.Альтшулера, а позднее и в нашей лаборатории, полностью рассматривались на совместных обсуждениях.

Проведение экспериментальных исследований ударной сжимаемости алюминия, железа, урана к середине 1948 года дало возможность определить уравнения состояния этих веществ и провести расчет плутония в реальном сферическом заряде ВВ разрабатываемой бомбы.

Пока еще не был отработан натурный сферический заряд, проверку результатов расчета сжатия ядра и тем самым проверку правильности уравнения состояния материалов предполагалось провести на модельных сферических зарядах, размеры которых составляли 1/10 часть натуры, с помощью рентгеновской методики.

Идея заключалась в том, чтобы путем просвечивания взрываемого сферического заряда рентгеновскими импульсами регистрировать изменение со временем размеров обжимаемого металлического ядра, фиксировать на пленку проекции ядра от начала до конца его сжатия и результаты экспериментальных исследований сравнить с расчетом.

44

Таким образом можно по крайней мере качественно оценить картину сжатия и порядок величины средней плотности ядра, достигаемой при сжатии. Он также позволяет судить о сферичности сходящейся детонационной волны заряда.

Импульсная рентгеновская установка для того времени являлась выдающимся инженерным изобретением, позволяющим производить просвечивание с экспозицией около одной микросекунды от точечного источника рентгеновских лучей, что обеспечивало съемку предметов в динамике с хорошей резкостью изображения на пленке.

Разработка конструкции импульсной рентгеновской установки, изготовление ее узлов, монтаж на рабочем месте, освоение и пользование методикой рентгеновского просвечивания – все осуществлялось силами и руками сотрудников лаборатории, которую возглавлял Вениамин Аронович Цукерман. В состав лаборатории входили А.А.Бриш, Д.М.Тарасов, М.А.Манакова, В.В.Софьина, Л.П.Спасский.

Личность Вениамина Ароновича весьма незаурядна. Казалось, не было таких отраслей науки и техники и даже медицины, в которых бы он не был сведущ до мелочей. Большой знаток художественной литературы, он сам являлся прекрасным рассказчиком.

Умел он также увлекательно преподнести любой технический вопрос, так что всякий раз его повествование воспринималось слушателями с большим интересом и вниманием. Он очень талантливо увлекал аудиторию не только интересными деталями решения технических вопросов, но и оригинальной сутью решений.

Имея серьезный физический недостаток (он был почти полностью лишен зрения). Вениамин Аронович являл собой образец «работяги», не знавшего усталости и предела нагрузки. Его веселый задор в любых начинаниях передавался всем без исключения, кто с ним работал. Со своими подчиненными он был одинаково вежлив, внимателен в обращении и очень обаятелен. Особенно бережно относился он к работающим у него женщинам, выполнявшим, прямо скажем, нелегкую и небезопасную работу, связанную с применением взрыва и высокого электрического напряжения.

Работы с высоким напряжением и с взрывчатыми веществами требовали огромного внимания, строгого соблюдения технологических процессов, чистоты и порядка на рабочем месте, четкого распределения обязанностей между сотрудниками, входящими в рабочую группу.

К сожалению, в те годы из-за нехватки времени и людских ресурсов не уделяли должного внимания автоматизации работ с целью обеспечения их безопасности. Проявлялся не вполне серьезный подход к технике безопасности и полноте отсутствия контроля со стороны соответствующих служб.

Для обеспечения безопасности, за которую полностью отвечал начальник лаборатории, операции по проведению взрывного эксперимента {45} были предельно конкретизированы. Поскольку любое совмещение профессий во взрывном деле, к тому же связанном с высоким электрическим напряжением, чревато тяжелыми последствиями, каждая операция выполнялась строго одним определенным исполнителем, сотрудникам запрещалось перекладывать свои функции на другого. Например, обслуживание высоковольтной установки, включение ее и снятие остаточного напряжения с конденсаторов было поручено лаборанту, которого все звали ласково по отчеству – Устиныч. В дальнейшем разрядник на длинной штанге также получил название "Устиныч".

Основным элементом рентгеновской установки была рентгеновская трубка. От ее устройства и характеристик полностью зависело качество изображения. Вениамин Аронович являлся автором ряда конструкций рентгеновских трубок с игольчатым катодом, дающим точечный источник рентгеновских лучей. Это обеспечивало наилучшую резкость изображения границ просвечиваемого предмета.

Для синхронизации включения импульсной рентгеновской установки с подрывом заряда были разработаны специальные линии задержки включения рентгеновской трубки относительно регистрируемого события. В качестве приборов, контролирующих время задержки этих линий, использовались осциллографы и фотохронографы.

По оперативности решения любых проблем, начиная от идеи до материального ее воплощения, исследовательских подразделений, равных лаборатории В.А.Цукермана, у нас не было. Он умел быстро и эффективно работать, настойчиво преодолевать все преграды, а при необходимости не выходить сутками из лаборатории, поднимая всех людей от мала до велика на большой труд.

Энтузиазм руководителя лаборатории и его сотрудников достоин самых высоких похвал и подражания.

Оперативно разработав и изготовив свой доморощенный фотохронограф, объединив усилия с лабораторией Л.В.Альтшулера, сотрудники лаборатории В.А.Цукермана за короткий срок отработали методику фотохронографической регистрации симметрии фронта детонационной волны с помощью растровой фотографии.

Созданная для этого группа во главе с С.Б.Кормером решила независимо от лаборатории М.Я.Васильева (группа А.Д.Захаренкова) вести таким же ускоренным темпом отработку фокусирующего элемента натурного шарового заряда. Следует отметить, что для этих исследований использовался так называемый лимбовый фотохронограф с вращающимся растром. Впервые идея вращающегося растра была предложена для натурных испытаний и разработана Василием Васильевичем Степановым. До практического применения идея была доведена в лаборатории В.А.Цукермана, и в дальнейшем приоритет был присвоен этой лаборатории.

Работы по разработке фокусирующего элемента велись группой С.Б.Кормера без рекламы, ход исследований и результаты {46} экспериментов нигде не обсуждались, что являлось нарушением принятой у нас традиции. И, надо сказать, в спешке были допущены методические ошибки, которые привели к серьезным искажениям экспериментальных результатов.

По таким неверным данным о форме выходящей из элемента детонационной волны, полученным путем применения фактически ошибочной методики, было дано положительное заключение на один из вариантов фокусирующего элемента. Об этом вскоре было доложено директору института П.М.Зернову: элемент отработан, заряд пригоден для атомной бомбы.

Когда заключение дошло до К.И.Щёлкина, он, не вникая в суть доклада, с ходу заявил: "Этого не может быть. Без всякого труда и безукоризненно удалось решить сложнейшую проблему, за которую в нашей стране еще не брались? Так в науке не бывает. Нужно тщательно разобраться".

С намерением разобраться в происшедшем и уверенностью, что у В.А.Цукермана имеет место какая-то методическая ошибка, Кирилл Иванович собрал технический совет специалистов-экспериментаторов совместно с лабораторией М.Я.Васильева, в которой результаты исследований этих же элементов были весьма неутешительные.

А.Д.Захаренкову было поручено провести сравнительные измерения по собственной методике и методике В.А.Цукермана, т. е. получить результаты измерений фронта детонационной волны одного элемента с помощью двух разных методик. Оказалось, что при использовании методики Цукермана регистрируется идеально симметричный фронт детонационной волны, в то время как по методике Захаренкова – фронт с очень плохой симметрией.

Для того чтобы разобраться в причине расхождения, путем специальной постановки эксперимента своей методикой Захаренков также зафиксировал будто бы одновременный выход детонации на все точки внутренней поверхности фактически неотработанного фокусирующего элемента. Было установлено, что методика Цукермана регистрировала не выход детонационного фронта на исследуемую поверхность, а свечение растра по всей этой поверхности сразу после выхода детонационной волны на нее всего в одной точке.

В заключение этой истории, распоряжением К.И.Щёлкина в дальнейшем отработка элементов натурного заряда в лабораториях В.А.Цукермана и Л.В.Альтшулера была запрещена. Им надлежало заниматься только своими задачами, ради которых были созданы.

С фокусирующим элементом пришлось повозиться еще полгода, пока он не был доведен до конца. Это произошло в августе – сентябре 1948 года.

На первых порах, в течение пяти месяцев, мне пришлось довольно много участвовать в работе лаборатории Васильева. При этом я не мог себе отчетливо представить его руководящую роль. Помню М.Я.Васильев уделял очень большое внимание разработке методов регистрации симметрии фронта выхода детонационной волны. Им разрабатывался метод регистрации моментов выхода детонационного фронта на свободную поверхность заряда ВВ по появлению свечения через отверстия в экране, закрывающем поверхность. Однако метод казался слишком несовершенным и не нашел применения – его заменила растровая методика.

Фактически все исследования элементов заряда в динамике, обеспечивающие сферичность ударной волны в обжимаемом ядре, проводились группой А.Д.Захаренкова из лаборатории М.Я.Васильева, в составе которой с 1948 года входили Николай Александрович Казаченко, Арсений Васильевич Шориков и Георгий Александрович Цырков. Группа эта работала обособленно, и руководство Васильева в ней совершенно не ощущалось. А.Д.Захаренков в это время был довольно зрелым ученым, способным самостоятельно, без чьего-либо наставления решать весьма сложные задачи, и в опеке не нуждался. Опыта для самостоятельного ведения исследовательских и технологических работ у него было предостаточно.

Отстрелом цилиндрических образцов из баротола при различных соотношениях компонентов был выбран оптимальный вариант состава и затем рассчитан профиль фокусирующей линзы. В это же время была принята технология изготовления баротоловой линзы битьем.

Отстрелы первого варианта фокусирующего элемента начались в конце 1947 года. Результаты были весьма неутешительные: фронт детонационной волны, выходящей на внутреннюю поверхность элемента, был далек от сферического.

Прежде чем приступить к корректировке элемента, предстояло сначала изучить стабильность работы партии элементов с тем, чтобы установить стабильность технологических процессов по изготовлению деталей и элементов на заводе-изготовителе.

Чтобы получить сферическую форму фронта детонационной волны в фокусирующем элементе, устройство последнего пришлось несколько раз корректировать, а это приводило к тому, что каждый раз нужно было проектировать и заново изготовлять литьевую форму. Время поджимало, поэтому изготовление этих форм шло в производстве по белкам и по «зеленой» улице.

Качество фокусирующего элемента определяется не только точностью получения сферической формы фронта детонационной волны, но и стабильностью времени детонации – интервала между моментом срабатывания капсюля-детонатора (КД) и моментом выхода волны на внутреннюю поверхность. А это зависит не только от конструкции, но и от технологии изготовления элементов.

В конечном итоге сферический заряд должен инициироваться 32 фокусирующими элементами одновременно по всей поверхности.