Из отчёта № 3 В.Л. Гинзбурга «1. Использование Li6D в "слойке"…»

3 марта 1949 г.[2]

Сов. секретно

(Особая папка)

Экз. № 1

Указывается на преимущества, связанные с использованием в «слойке» в качестве дейтеросодержащего вещества Li^>6D. При этом в результате реакции Li^>6_>3 + n^>1_>0 → He^>4_>2 + H^>3_>1 возникает тритий H^>3_>1=Ŧ, который в результате реакций D + Ŧ → He^>4_>2 + n и Ŧ + Ŧ → He^>4_>2 + 2n дает нейтроны, делящие уран.

В результате использования Li^>6_>3D калорийность «слойки» повышается в 2,9 раза по сравнению со случаем, когда используется D_>2O.

В отчете обсуждается вопрос об использовании Li^>6, а также некоторые другие вопросы, связанные с работой «слойки».

С точки зрения проблемы инициирования взрыва в «слойке», а также в связи со стремлением увеличить эффект взрыва очень важное значение имеет калорийность «слойки». Под калорийностью при этом, естественно, принимается энергия, выделяющаяся при сгорании всего дейтерия (мы будем пользоваться далее величиной К_>0 — калорийностью в МэВ, рассчитанной на одно ядро дейтерия). А.Д. Сахаров в С2[3] вычислил калорийность «слойки» в вариантах A и B. В варианте A учитываются лишь первичные реакции

D + D → He^>4_>3 + n + 3,98 МэВ;          (1)

D + D → H^>3_>1 + p + 3,3 МэВ,          (2)

а также последующее деление урана нейтронами и прилипание нейтронов к ядрам. При этом К_>0A = 12,4 МэВ. В варианте B учитываются также вторичные реакции (H^>3_>1=Ŧ):

D + Ŧ → He^>4_>2 + n + 17,7 МэВ;          (3)

Ŧ + Ŧ → He^>4_>2 + 2n + 11,6 МэВ.          (4)

При этом предполагается, что

<σv>_>1 = <σv>_>2 = <σv>_>3 = 2<σv>_>4,          (5)

где <σv> — среднее значение произведения сечения σ на относительную скорость сталкивающихся частиц v для реакции (i). В варианте B К_>0B = 22,5 МэВ.

Предварительные расчеты А.Д. Сахарова показали, что минимальное количество плутония или U^>235, необходимое для инициирования детонации «слойки», сильно зависит от калорийности «слойки» K_>0 и при некоторых предположениях пропорционально 1/K_>0^>3. В этой связи, как уже было указано, приобретает большой интерес изыскание всяких возможностей максимально повысить калорийность «слойки».

Большой вклад вторичных реакций (3)—(4) в калорийность «слойки» связан с тем, что быстрые нейтроны, образующиеся при этих реакциях, эффективно делят ядра урана. Достаточно сказать, что суммарное энерговыделение на одну реакцию (1) в сумме с одной реакцией (2) равно ε_>1,2 = 42,9 МэВ, в то время как выделение на одну реакцию (3) равно ε_>3 = 117,4 МэВ и на одну реакцию (4) ε_>4 = 93,2 МэВ (см. (2)). Отсюда ясно, что, повышая удельный вес реакций (3)—(4), можно существенно повысить калорийность «слойки». Самый простой, в принципе, метод повышения роли реакций (3)—(4) состоит в замене части дейтерия в «слойке» тритием. Если, например, полностью заменить дейтерий тритием и использовать, таким образом, лишь реакцию (4), то K_>0 = 48 МэВ, т.е. калорийность возрастает примерно в 2 раза по сравнению с вариантом B. Использование смеси 50% D + 50% Ŧ несколько более выгодно, но выигрыш в калорийности по сравнению с вариантом B не превосходит 3 раз (в смеси D и Ŧ калорийность разумно относить на одно ядро смеси дейтерия и трития). Повышение калорийности в 2—3 раза уже весьма существенно, но использование трития в «слойке» весьма затруднительно ввиду его радиоактивности (реакция H^>3_>1 → He^>3_>2 + β^>— идет с периодом полураспада Ŧ_>[дел] = 10 ± 2 года). Радиоактивность трития исключительно велика, время жизни настолько мало, что создание больших запасов Ŧ затруднительно и, наконец, получение трития также весьма сложно и дорого.

Можно, однако, добиться такого же повышения калорийности «слойки», как при замене всего или части дейтерия тритием, используя в качестве дейтеросодержащего вещества Li^>6D вместо D_>2O или дейтероэтана. Дело в том, что Li^>6_>3 энергично захватывает нейтроны в результате реакции

Li^>6_>3 + n → He^>4_>2 + H^>3_>1 + 4,97 МэВ,          (6)

при которой образуется тритий H^>3_>1=Ŧ.

Таким образом, в «слойке» из Li^>6DU^>238 первичными являются реакции (1)—(2), при которых образуются нейтрон и тритий. Нейтроны