Учиться в МИФИ было трудно. Неудовлетворительные оценки на первых курсах не миновали многих, а треть поступивших была отчислена. Однажды на экзамене обратил на себя внимание студент, монотонно бубнящий ответ. Лицо экзаменатора вытянулось от удивления, он заглянул в учебник, потом начал шептаться с сидевшими рядом коллегами. Удивляться было чему: студент заучил наизусть пару сотен страниц с многочисленными формулами! Этот подвиг, воистину достойный Геракла, пропал втуне: парию не зачли экзамен, потому что решить качественные задачи и ответить на дополнительные вопросы он не смог. Острое желание «стать ученым», не смотря ни на что, приводило некоторых и в психиатрические клиники. Но успешная учеба еще не является гарантией успеха в дальнейшем: можно разбираться в ходе рассуждений тех, кто заложил основы дисциплины, но не быть способным к синтезу — творческому объединению их идей со своими собственными.

Счастливчики, сочетавшие уникальную память и интеллект тоже встречались: один из приятелей на спор просто пролистал несколько десятков страниц заведомо незнакомой ему книги и потом свободно воспроизводил любой из абзацев. Я же, не обладая выдающейся памятью, на экзаменах пользовался шпаргалками. Обнаружение шпаргалки преподавателем влекло запрет на повторную сдачу экзамена во время сессии, но за все годы пришлось быть пойманным лишь раз. Избежать последствий огромных нагрузок помогали занятия спортом, выступления за сборную команду МИФИ. Не обходилось и без «спорта сильных и смелых», как на условном языке именовался преферанс. Игра в карты строго преследовалась ректоратом, да и правители страны — по давней традиции, людишки недалекие — подражали вкусам Ленина, считавшего игру в карты предосудительной, но обожавшего шахматы.

Напряженность учебы несколько спала только через три года: в расписании появилось много специальных предметов, для студентов организовывали экскурсии по институтам Средмаша, которых было немало в Москве.

…Ядро урана содержит 92 положительно заряженных протона. Это — белый на свежем изломе металл, который на воздухе сначала покрывается налетом цвета спелой сливы, а затем и вовсе чернеет. Как и все тяжелые металлы, он вреден для человека. К тому же, уран распадается (правда очень медленно), испуская альфа — частицы (ядра гелия), но, если залить сто кусок прозрачным компаундом, получается вполне безопасный сувенир (рис. 2.1). Кроме протонов, ядро урана включает и нейтроны, число которых может быть различным: в природном уране большинство ядер содержат по 146 нейтронов и лишь 0,7 % — по 143 (ядра с другим числом нейтронов в естественных условиях чрезвычайно редки). Ядра с равными количествами протонов, но различными — нейтронов, называют изотопами. Химические свойства изотопов абсолютно идентичны, потому и разделить их химическими методами нельзя, но различие в массах (для «уранов» весьма незначительное: 235 и 238 единиц) — позволяет сделать это физическими методами. Чтобы объяснить, как это происходит, вспомним о запачканных штанах (или юбке). Попытка отмыть бензином или другим растворителем жирное пятно часто приводит к тому, что после высыхания растворителя на светлой материи остается отчетливо различимый круг (а то — и несколько, концентрических).

Все наверняка слышали о броуновском, хаотическом движении молекул, а многие — о том, что, при данной температуре, скорость Движения молекулы тем выше, чем меньше ее масса. Представим, что две емкости разделены перегородкой. В одной части находится чистый растворитель, а в другой — с примесями двух различных по молекулярным весам «загрязнений». Пока в «грязной» половине движение ограничено со всех сторон, обе компоненты равномерно перемешаны, поскольку их молекулы долго совершали хаотические броски, хотя и с разными скоростями. Если перегородку убрать, то «загрязнения» начнут переходить на «чистую половину». За достаточное время легкая компонента сделает больше «шажков» в «чистом» направлении, потому что скорость ее между столкновениями больше, за то же время она поучаствует в большем числе соударений и среди них — тех, что сообщат ей скорость в «чистую» сторону. Таким образом, «чистая» половина вначале окажется обогащенной легкой компонентой — до тех пор, пока молекулы легкой компоненты не «упрутся» в границы сосуда, бывшего ранее «чистым», а тяжелые молекулы не догонят легкие у его стенки. Если растворитель испаряется достаточно интенсивно, есть возможность соорудить нечто вроде фотофиниша: зафиксировать результат гонок молекул до того момента, когда обе компоненты достигнут границы «чистого» сосуда. Возьмите лупу и рассмотрите на ваших изгаженных штанах (хорошо, если они — белые, возможно, привезенные из Рио-де-Жанейро) результат этого драматического забега. В них произошло вот что: растворитель, благодаря капиллярным явлениям просачивался по тонким зазорам между ворсинками материи. Растворенные загрязнения вынуждены были пройти довольно большие расстояния по таким узкостям и легкие компоненты при этом опередили тяжелые. Потом испарение растворителя привело к консервации распределения. Это явление называют хроматографией. Его можно наблюдать и на фильтровальной бумаге, сначала капнув растворитель с загрязнениями, а потом — капая, в центр пятна чистый растворитель (рис. 2.2). Когда растворитель высохнет, можно, по концентрическим окружностям, определяющим границы разделенных зон, разрезать фильтровальную бумагу, став обладателем «обогащенных» различными компонентами кусочков.

В процессе разделения «уранов» есть много общего с хроматографией. Сначала их природную смесь переводят в газообразное состояние, соединяя с фтором, потом — прокачивают через бесчисленные пористые перегородки, так что молекулы гексафторида более легкого изотопа постепенно отделяются от тяжелых. Потом обогащенный легким изотопом газ собирают и вновь обращают в металл. Разделение идет весьма медленно, потому что массы, а значит, и скорости изотопов различаются незначительно.

Заводы, где из природного урана извлекают легкий изотоп стоят многие миллиарды долларов и занимают площади в десятки квадратных километров. На расходы идут потому, что, хотя «ураны» неотличимы ни по внешнему виду, ни химически, их разделяет пропасть в свойствах ядерных «характеров».

Процесс деления U²³⁸ — «платный»: чтобы он начался, прилетающий извне нейтрон должен «принести» с собой энергию — МэВ[15] или более. A U²³⁵ «бескорыстен»: для возбуждения и последующего распада от пришедшего нейтрона ничего не требуется, вполне достаточно его энергии связи в ядре. При попадании нейтрона в способное к делению ядро, образуется неустойчивый «компаунд», но очень быстро (через 10^-23 — 10^-22 секунды) такое ядро разваливается на два осколка, неравных по массе и испускающих новые нейтроны (по 2–3 в каждом акте деления, процесс этот вероятностный), так что со временем может «размножаться» и число делящихся ядер (такая реакция называется цепной). Возможно такое только в U²³⁵, потому что «жадноватый» U²³⁸ не «желает» делиться от своих собственных нейтронов, энергия которых на порядок меньше МэВа. Кинетическая энергия частиц-продуктов деления на много порядков превышает выделение энергии при любом акте химической реакции, в которой состав ядер не меняется.

Продукты деления нестабильны и еще долго «приходят в себя», испуская излучения самых различных видов, в том числе — те же нейтроны. Короткоживущими осколками нейтроны испускаются спустя 10^-16 — 10^-14 секунды после развала компаунд-ядра и такие нейтроны называют мгновенными. Но некоторые нейтроны испускаются через вполне ощутимое человеком время после деления (до десятков секунд). Такие нейтроны называют запаздывающими и, хотя доля их по сравнению с мгновенными мала (менее процента), роль в работе ядерных установок — важнейшая.

Свободные нейтроны активно взаимодействуют с любыми ядрами, причем весьма разнообразно. Вероятность взаимодействия описывают «сечениями», измеряемыми «барнами» (барн равен 10^-24 см²), уподобляя то или иное ядро мишени соответствующей площади для летящего нейтрона. Одно и то же ядро может представлять различной площади мишень для разных сценариев взаимодействия: например отскок нейтрона от ядра может быть намного более вероятен, чем его захват ядром с испусканием гамма-кванта. Таких сценариев очень много и по совокупности информации о них можно «узнать» го или иное ядро так же точно, как по отпечаткам пальцев — человека.

Образованные делением частицы при многочисленных столкновениях с окружающими атомами «отдают» им свою энергию, повышая, таким образом, температуру окружающего вещества. После того, как в сборке с делящимся веществом появились нейтроны, мощность тепловыделения может возрастать или убывать, а может быть и постоянной. Параметры сборки, в которой число делений в единицу времени не растет, но и не уменьшается, называют критическими. Но критичность сборки может поддерживаться и при большом, и при малом числе нейтронов, находящихся в ней в данный момент времени. В зависимости оттого, больше или меньше это число, большей или меньшей может быть и мощность тепловыделения. Тепловую мощность увеличивают, либо «подкачивая» в критическую сборку дополнительные нейтроны извне, либо делая сборку сверхкритичной (тогда дополнительные нейтроны «поставляют» все более многочисленные «поколения» делящихся ядер). Например, если надо повысить число нейтронов (а значит, и тепловую мощность) в реакторе, то его выводят на такой режим, что мгновенных нейтронов для достижения критичности недостаточно, а вот с учетом запаздывающих — критическое состояние едва заметно переходят. Тогда реактор не «идет в разгон» а набирает мощность достаточно медленно — так, что прирост ее можно в нужный момент остановить. Это делают, вводя в сборку поглотители нейтронов (например — стержни, содержащие кадмий или бор), что уменьшает плотность нейтронов в сборке, а значит — и выделяющуюся в ней тепловую мощность.

Образующиеся при делении нейтроны часто пролегают мимо окружающих ядер, не вызывая повторного деления. Ясно, что чем ближе к поверхности «рожден» нейтрон, гем больше у него шансов вылететь из делящегося материала и никогда не возвратиться обратно (подумайте, кто из суетящейся у обрыва толпы скорее других свалится в пропасть!) Поэтому формой сборки, сберегающей нейтроны в наибольшей мере, является шар: для данной массы вещества он имеет минимальную поверхность. Ничем не окруженный (уединенный) шар без полостей внутри сделанный из 94 %-ного U²³⁵ становится критичным при массе в 49 кг, и радиусе 85 мм. Если же сборка из такого же урана — цилиндр с длиной равной диаметру, она становится критичной при массе в 52 кг.

Поверхность уменьшается и при возрастании плотности (критичность обратно пропорциональна ее квадрату). Поэтому-то взрывное сжатие, не меняя количества делящегося материала, тем не менее, может приводить сборку в критическое состояние.

И, наконец, о роли энергии нейтронов. В неделящемся веществе, «отскакивая» от ядер, нейтроны передают им часть своей энергии, тем большую, чем «легче» (ближе им по массе) ядра. Чем в большем числе столкновений поучаствовали нейтроны, тем более они «замедляются», и, наконец, приходят в тепловое равновесие с окружающим веществом («термализуются»). Скорость «тепловых» нейтронов 2200 м/с, что соответствует энергии 0,025 эВ. Время, за которое нейтроны термализуются ощутимо человеком: это миллисекунды (но будем помнить, что это — время снижения быстрыми нейтронами своей энергии на много порядков, до «тепловых» значений; в разы же они могут снизить свою энергию за небольшое число столкновений, что займет доли пикосекунды). При замедлении нейтроны могут ускользнуть из замедлителя, захватываются его ядрами, но с замедлением их способность вступать в реакции возрастает очень существенно, поэтому нейтроны, которые «не потерялись», с лихвой компенсируют убыль численности.

Так, если шар делящегося вещества окружить замедлителем, многие нейтроны покинут замедлитель или будут поглощены в нем, но будут и такие, которые вернутся в шар («отразятся») и, потеряв свою энергию, с гораздо большей вероятностью вызовут акты деления (рис. 2.3). В процессе обмена нейтронами между замедлителем и делящимся веществом установится усредненная, пониженная в сравнении с той, с которой они рождаются, энергия нейтронов, вызывающих деление. Если шар окружить слоем бериллия толщиной 25 мм, то, можно сэкономить 20 кг U²³⁵ и все равно достичь критического состояния сборки. Но за такую экономию придется заплатить временем: каждое последующее поколение нейтронов, прежде чем вызвать деление, должно сначала замедлиться. Эта задержка для взрыва неблагоприятна: в единицу времени уменьшается число поколений нейтронов, вызывающих деление, а значит, энерговыделение «затягивается». Чем меньше делящегося вещества в сборке, тем больше требуется замедлителя для развития в ней цепной реакции, а деление идет на все более низкоэнергетичных нейтронах. В предельном случае, когда критичность достигается только на совсем уж тепловых, например — в растворе солей урана в воде[16], масса сборок — сотни граммов, но раствор просто периодически вскипает. Выделяющиеся в объеме пузырьки пара уменьшают среднюю плотность делящегося вещества и ценная реакция прекращается. Затем пузырьки покидают жидкость и повторяется вспышка делений. Можно, конечно, закупорить сосуд и тогда пар высокого давления разорвет его. Это будет типичный тепловой взрыв, лишенный всех «ядерных» признаков, о которых речь пойдет далее, но, тем не менее — опасный.

Вот как описывается в книге Р. Юнга «Ярче тысячи солнц» закончившийся трагично эксперимент доктора Слотина.

«Задача его состояла в том, чтобы достигнуть, но не превзойти критической точки самого начала цепной реакции, которую он должен был немедленно прерывать, раздвигая полушария. Если бы он «проскочил» критическую точку или недостаточно быстро прервал начавшуюся реакцию в самом ее начале, то масса превзошла бы критическую величину и последовал бы ядерный взрыв…

…Неожиданно его отвертка соскользнула. Полушария сошлись слишком близко, и масса стала критичной. Мгновенно все помещение наполнилось ослепительным блеском. Слотин вместо того, чтобы укрыться и, возможно, спасти себя, рванул голыми руками оба полушария в разные стороны и прервал тем самым цепную реакцию.».

Надеюсь, от читателя не укрылись явные «ляпы»: оказывается, человек в состоянии движениями рук предотвратить ядерный взрыв, а уж, если таковой неминуем — может «укрыться» (уж не спрятавшись ли под письменный стол?).

В издании для профессионалов — книге «Критические параметры систем с делящимися веществами и ядерная безопасность» та же авария описана без безграмотного пафоса.

«Лос-Аламос, 1946 г. Случай неконтролируемой вспышки цепной реакции произошел на сборке, состоящей из плутониевой сферы[17], облицованной никелем толщиной 0,13 мм (плотность плутония равнялась 15,7 г/см³, общий вес — 6,2 кг), окружаемой бериллиевыми полуоболочками. Экспериментатор, регулируя зазор между полуоболочками с помощью отвертки, неожиданно выронил ее. Бериллиевые полуоболочки сомкнулись, что явилось причиной внезапной вспышки цепной реакции, в результате которой в сборке произошло 3х10¹⁵ делений. Физик, проводивший эксперимент, умер через девять дней в результате переоблучения дозой 900 рентген».

Оружейник-ядерщик, мельком взглянув на характеристики «сферы» скажет, не раздумывая: сборка изготовлена для заряда, где одно поколение быстрых нейтронов сменяется другим, более многочисленным, за неимоверно короткое, неуловимое живыми существами время. Не будучи окружена замедлителем, «сфера» была подкритичной, безопасной. То, что авария носила «невзрывной» характер, объясняется только тем, что процесс, начавшись либо с нейтрона, рожденного спонтанным делением плутония, либо со случайно попавшего в сборку «фонового[18]» нейтрона, далее происходил на частицах, каждое поколение которых долго замедлялось до тепловых скоростей. Деление прекратилось, когда сборка раскалилась, а значит — расширилась. Если физик затем действительно начал действовать руками, то это предотвратило два неприятных последствия: другую вспышку делений после остывания сборки и загрязнение всего окружающего плутонием, который, раскалившись, мог и сбросить с себя защитную оболочку из никеля[19].

Вероятно, целью опыта являлось выяснение, безопасно ли монтировать сборку в заряд, окружая притом замедляющим нейтроны бериллием. Пошли на жутковатый эксперимент потому, что и в те времена, и сейчас очень многое, из того, что необходимо для реализации новых идей, не поддается расчету: значения многих важных величин неизвестны. Упоминание «ослепительного блеска» следует отнести на счет эмоциональной реакции свидетелей аварии. На самом деле, это было неяркое фиолетовое свечение ионизованного гамма квантами воздуха (обычно в такой ситуации ощущается и сильный запах озона).

…В НИИ авиационной автоматики (НИИАА, позднее — ВНИИА) я попал по распределению — для выполнения дипломной работы. Чтобы понять принципы действия «авиационной автоматики», вернемся к нашим сборкам.

Ранее упоминался U²³⁵, но ключевую роль во многих областях это вещество уступило плутонию — 239. Плутоний получают в реакторах, облучая «очищенный» от 235-го изотопа уран мощными нейтронными потоками. Далее следуют ядерные превращения, в результате в облученных «блочках» остается плутоний, который отличается от урана валентностью, что допускает его отделение химическими методами, но все равно стоит плутоний примерно в шесть раз дороже U²³⁵. Однако стоимость во многих случаях уступает по значению другим свойствам. При делении ядро Pu²³⁹ испускает в среднем 2,895 нейтрона — больше, чем U²³⁵ (2,452). К тому же, в плутонии ниже сечения нейтронных реакций не вызывающих деления. Все это приводит к тому, что уединенный шар Pu²³⁹ становится критичным при почти втрое меньшей массе, чем шар U²³⁵, а главное — при меньшем радиусе, что очень важно, поскольку позволяет снизить габариты критической сборки.

Впрочем, еще один изотоп урана — «двести тридцать третий» — позволяет достичь критичности при массе сборок еще меньшей, чем в случае плутония, правда, ненамного. И получают его при облучении нейтронами тория, которого в земной коре содержится втрое больше, чем урана. Но U²³³ не вытеснил плутоний: уж очень интенсивно испускает гамма кванты сопутствующий ему изотоп с массовым числом 232, отделить который химически, как мы знаем, невозможно, а «отцеживать» в бесчисленных ступенях разделения — очень накладно. Брать в руки U²³³ — «чревато».

Известны и другие делящиеся изотопы. В 60-х годах из них грозились сделать «атомные пули»[20], но, когда их действительно выделили в осязаемых количествах и исследовали, оказалось, что существенных «оружейных» преимуществ перед плутонием они не имеют, а вот по стоимости — превосходят на порядки.

Итак, поверхность сборки (рис. 2.4, слева), содержащей плутоний, искусственно увеличивали, выполняя ее в форме шарового слоя (полой внутри) и заведомо подкритичной, даже — и для тепловых нейтронов, даже — и после окружения ее замедлителем. Любителям испускать по каждому поводу гнусавые вопли о поругании секретности, сразу замечу, что эта схема описана Фиттером еще в конце пятидесятых. Плутониевую «сердцевину» всегда собирали из двух тщательно подогнанных половинок, разделять ее на «дольки апельсина», приходило в голову разве что журналистам. Вокруг сборки из очень точно пригнанных блоков взрывчатки монтировали заряд, также образовывавший шаровой слой. Читатель и сам догадывается, для чего нужен взрыв: чтобы рвать, метать, деформировать. Но, чтобы сберечь нейтроны, надо и при взрыве хоть и уменьшить радиус сборки, но сохранить ее благородную форму шара, для чего — подорвать слой взрывчатого вещества одновременно по всей его внешней поверхности, чтобы обжать сборку равномерно, со всех сторон. Для этого служит детонационная разводка из поликарбоната — также в форме шарового слоя, плотно прилегающего к заряду взрывчатки.

…Предположим, у нас есть всего один детонатор, но кроме него — взрывчатка, по консистенции напоминающая пластилин, причем скорость ее детонации очень стабильна. Попробуем сначала одновременно «развести» детонацию только в две точки. Сначала просверлим в нужных местах два отверстия. Далее, взяв циркуль и, поочередно помещая его ногу в отверстия, произвольным, но одинаковым радиусом сделаем две засечки. Процарапаем или отфрезеруем (но на небольшую, меньшую, чем толщина разводки глубину) две прямые канавки, ведущие от отверстий к точке пересечения засечек. Плотно набьем и канавки и отверстия взрывчатым «пластилином», а в точке пересечения канавок установим наш единственный детонатор. Когда он сработает, детонация пробежит по канавкам абсолютно равные расстояния, а, поскольку скорость ее высокостабильна — в один и тот же момент времени достигнет отверстий. В отверстия также забит взрывчатый «пластилин», в отличие от канавок, находящийся в контакте с основным зарядом, поэтому его детонация «заведет» И основной заряд — одновременно и в двух требуемых точках.

Для инициирования в трех точках задача усложнится. Вспоминаем планиметрию (правда, у нас поверхность не плоская, а сферическая, но — пойдем на такое упрощение): через три точки можно провести окружность одного-единственного радиуса (в центр ее и поместим детонатор), делать засечки произвольным радиусом уже нельзя. Для четырех точек — следующая ступень усложнения: одну из них (лучше — ближайшую к детонатору) придется соединять с детонатором не прямой, а ломаной канавкой, чтобы обеспечить равное с остальными тремя время пробега детонации.

А если точек — несколько десятков, да еще они должны равномерно покрывать всю сферическую поверхность заряда? Такая задача для сферической поверхности решается с применением методов геометрии Римана. Элемент разводки выглядит как на рис. 2.5, и не на всяком станке, даже — с числовым программным управлением, его можно изготовить.

Все же, на разводку помещали не один, а несколько детонаторов в специальных розетках (рис. 2.6).

Оставалось доделать всякую ерунду: установить крышку, подключить кабели, ведущие к детонаторам: Впрочем, что значит — «ерунду»? Операции при сборке «авиационной автоматики» были только одной категории — «ответственные»! Выполнялись они «тройкой». Один громко, с внятной артикуляцией, зачитывал пункт инструкции: «Затянуть гайку, позиция P, ключом, позиция N, с моментом M». Второй повторял услышанное, брал поименованные в соответствующих позициях инструкции гайку и ключ, снабженный измерителем момента, «затягивал». Третий контролировал правильность зачитывания, повторения, соответствие «позиций» и показания измерителя момента. Потом все трое расписывались в соответствующей графе за проведенную операцию (одну из многих тысяч подобных) и каждый знал: в случае чего — «следствие, протокол, отпечатки пальцев…»

Таинство производило сильное впечатление на тех, кому пришлось быть его свидетелями, в том числе — и на С. Королева, который позже внедрил аналогичный порядок и в космической отрасли.

…Во исполнение поступившего с самого «верха» приказа, в нужный момент одновременно срабатывали от мощного импульса высокого напряжения все детонаторы. Огоньки детонации с постоянной скоростью (около 8 км/с) разбегались по канавкам, а пройдя их — ныряли в отверстия и одновременно во множестве точек подрывали заряд. Далее следовал направленный внутрь взрыв, который сдавливал сборку давлением более миллиона атмосфер (кажется, что много, но для «авиационной автоматики» — не очень). Поверхность сборки уменьшалась, а плотность — увеличивалась, причем очень быстро — за микросекунды сжимаемая сборка «проскакивала» критическое состояние на тепловых нейтронах и становилась существенно сверхкритичной на нейтронах быстрых. В ней через период, определяемый ничтожным временем незначительного замедления быстрых нейтронов, каждый из нового, более многочисленного их поколения добавлял производимым им делением энергию в более чем две сотни МэВ в и без того распираемое чудовищным давлением вещество сборки. В масштабах происходивших явлений, прочность даже самых лучших легированных сталей была столь мизерной, что никому и в голову не приходило учитывать ее при расчетах динамики взрыва. Единственное, что не давало разлететься сборке — инерция: чтобы расширить плутониевый шар за десяток наносекунд всего на сантиметр, требовалось придать веществу ускорение в десятки триллионов раз превышающее ускорения земного притяжения, а такое вовсе непросто. В конце концов, вещество все же разлеталось, прекращалось деление, но не интересные события: энергия перераспределялась между тяжелыми, ионизованными осколками разделившихся ядер, другими испущенными при делении заряженными частицами, а также электрически нейтральными гамма квантами и нейтронами. Энергия продуктов реакций была порядка десятков и даже сотен МэВ, но только гамма кванты больших энергий и нейтроны имели шансы избежать взаимодействия с веществом, из которого была сделана сборка и покинуть место, где начинал зарождаться огненный шар ядерного взрыва.

Заряженные же частицы быстро теряли энергию в актах столкновений и ионизации. При этом испускалось излучение, правда, уже не «жесткое» ядерное, а более «мягкое», с энергией на три порядка меньшей, но все же более чем достаточной, чтобы «выбить» у атомов электроны — не только с внешних оболочек, но и вообще все. Мешанина из «голых» ядер, «ободранных» с них электронов и излучения с плотностью в граммы на кубический сантиметр[21] — все то, что мгновение назад было зарядом — приходила в некое подобие равновесия. В совсем «молодом» огненном шаре устанавливалась температура порядка десятков миллионов градусов. Если шар захватывал сталь, в ней (именно в ней, а не вокруг нее) поднимался ветер[22].

Казалось бы, даже и «мягкое», но двигавшееся с максимально возможной скоростью света излучение должно было оставить далеко позади вещество, которое его породило, но эго было не так: в «холодном» воздухе, пробег квантов кэвных энергий составляет сантиметры и двигались они не по прямой, а, при каждом взаимодействии переизлучаясь, меняя направление движения. Кванты ионизировали воздух, распространялись в нем как вишневый сок, вылитый в стакан с водой.

Шар пожирал пространство, а ионизованный воздух за его фронтом почти не двигался: передать ему значительный импульс при диффузии излучение не могло. Но оно накачивало в этот воздух огромную энергию[23], нагревая его и, когда энергия излучения иссякала, шар начинал расти за счет расширения горячей плазмы из воздуха. К тому же, изнутри шар распирало то, что раньше было зарядом. Полностью ионизованный воздух прозрачен и на фотографиях это можно увидеть (рис. 2.7а). Расширяясь, подобно надуваемому пузырю, плазменная оболочка истончалась. В отличие от пузыря, ее, конечно, ничто не «надувало»: с внутренней стороны почти не оставалось вещества, все оно летело от центра по инерции, но через 30 микросекунд после взрыва скорость этого полета была более сотни километров в секунду, а гидродинамическое давление в веществе — более 150 тысяч атмосфер! Чересчур уж тонкой стать оболочке было не суждено, она лопалась, образуя «волдыри» (рис. 2.76). Кстати, если все происходило на небольшой высоте, то это был уже не шар, что видно из фотографий. Там, где вещество заряда ударяло в грунт, давление и температура умножались по сравнению с теми, что были на «свободном» фронте. Так и было задумано: большинство целей «авиационной автоматики» (хотя и не все) находится на земле.

Процесс захватывал новые слои воздуха, энергии на то, чтобы «ободрать» все электроны с атомов уже не хватало, уменьшалась прозрачность фронта. Иссякала энергия ионизованного слоя и обрывков плазменного пузыря, они уже не в силах были двигать перед собой огромную массу и заметно замедлялись. Но то, что до взрыва было воздухом, двигалось по инерции, оторвавшись от шара, вбирая в себя все новые слои воздуха холодного — начиналось образование ударной волны.

При отрыве ударной волны от огненного шара менялись характеристики излучающего слоя и резко возрастало излучение в оптической части спектра (рис. 2.7в, так называемый «первый максимум»). При дальнейшем движении волны происходила сложная конкуренция процессов высвечивания и изменения прозрачности окружающего воздуха, приводившая к реализации и второго максимума, менее мощного, но значительно более длительного — настолько, что выход световой энергии был больше, чем в первом максимуме.

Вблизи взрыва все окружающее испарялось излучением, подальше — плавилось, но и еще дальше, где тепловой поток был уже недостаточен для плавления твердых тел, грунт, скалы, дома текли как жидкость под чудовищным, разрушавшим все прочностные связи, напором газа, раскаленного до нестерпимого для глаз сияния.

Наконец, ударная волна уходила далеко от точки взрыва, где оставалось рыхлое и ослабевшее, но расширившееся во много раз облако из конденсировавшихся, обратившихся в мельчайшую и очень радиоактивную пыль паров. Нет, не воды. Или, в самом общем случае — не только воды, а того, что побывало плазмой заряда, рекомбинировало[24], и того, что в свой страшный час оказалось близко к месту, от которого следовало бы держаться как можно дальше. Облако начинало подниматься вверх. Оно остывало, меняя свой цвет, «надевало» белую шапку конденсировавшейся влаги, за ним тянулась пыль с поверхности земли, образуя «ножку» того, что, пишущая братия называла «атомным грибом» (рис. 2.8).

Среди читателей попадаются настырные, проверяющие все с карандашом в руках. Автор сделал многое, чтобы осложнить им задачу: энергию в МэВах надо перевести в джоули, потом — в тротиловый эквивалент, вспомнить правила действий со степенями. Но все же может найтись тот, кто получит результат, далекий от тех десятков и сотен килотонн тротилового эквивалента, о которых он читал в газетах и, издевательски улыбаясь, потребует объяснений. Далее возможен такой диалог:

— А со скольких нейтронов, по вашим расчетам, начинается цепная реакция?

— С одного.

— Посмотрим, что получится, если реакция в сборке начнется с миллионов нейтронов.

— У вас про миллионы не написано.

— А покажите, где у меня написано, что он — один?

Вообще-то ситуация, которую описал своим расчетом Настырный, возможна: если не сработает или сработает не вовремя источник нейтронов, произойдет «хлопок», «пшик», и это повлечет строгую ответственность тех, кто был причастен (а может — и не причастен) к такому безобразию.

Чтобы «хлопок» не опозорил самоотверженно трудившийся коллектив, в сверхкритическую сборку в нужную микросекунду надо «впрыснуть» много нейтронов. В первых ядерных зарядах для этого использовались изотопные источники: полоний-210 в момент сжатия плутониевой сборки соединялся с бериллием и своими альфа-частицами (ядрами гелия-4) вызывал нейтронную эмиссию:

Be⁹ + He⁴ → C¹² + n

Но все изотопные источники — слабоваты, а самый интенсивный из них, легендарный[25] полоний — уж очень «скоропортящийся»: всего за 138 суток снижает свою активность вдвое. Поэтому на смену изотопным пришли менее опасные (не излучающие в подключенном состоянии), а главное — более интенсивные ускорительные источники нейтронов: за несколько микросекунд, которые длится формируемый таким источником импульс, «рождается» примерно столько же нейтронов, что и в мощном ядерном реакторе за такое же время.

Все происходит в вакуумной нейтронной трубке (рис. 2.9). Между насыщенной тритием мишенью (катодом) 1 и анодным узлом 2, прикладывается импульсное напряжение в сотню тысяч вольт. Когда напряжение максимально, необходимо, чтобы между анодом и катодом оказались ионы дейтерия, которые и требуется ускорить. Для того служит ионный источник. На его анод 3 подастся «поджигающий импульс» и разряд, проходя по поверхности насыщенной дейтерием керамики 4, образует ионы (дейтоны, D). Поджигающий импульс должен быть сформирован в строго определенный момент времени: чуть раньше, чем ускоряющее напряжение достигнет максимума, потому что дейтонам требуется несколько десятых долей микросекунды, чтобы, продрейфовав внутри анодного узла, оказаться в ускоряющем промежутке. Ускорившись, они бомбардируют мишень, насыщенную тритием (Т), в результате чего образуются нейтроны (п) и альфа-частицы:

D + Т → Не⁴ + n + 17,6 МэВ

По составу частиц, и даже по энергетическому выходу эта реакция идентична синтезу — процессу слияния легких ядер. Синтезом происходящее в трубке в 50 годах считали многие, но позже выяснилось, что это реакция другого класса — «срыва»: либо протон, либо нейтрон (из которых состоит ион дейтерия, разогнанный электрическим полем) «увязает» в ядре мишени (трития). Если «увязает» протон, го нейтрон «отрывается» и становится свободным.

И дейтерий и тритий будут еще упомянуты, поэтому о них стоит рассказать. Это — изотопы широко распространенного в природе водорода (который любители «научных» терминов называют протием), но в их ядрах, помимо протона содержатся один (в дейтерии) или два (в тритии) нейтрона, а значит, они вдвое и втрое превосходят протий массой. Все три «водорода» при нормальных условиях — газы, а в этом агрегатном состоянии достичь высоких плотностей веществ затруднительно. Но «водороды» способны образовывать и твердые соединения, преимущественно с легкими металлами, например литием (об этом — позже) или титаном. В тритиде титана и «удерживается» в трубке необходимый для реакции срыва изотоп. В таких соединениях, несмотря на наличие «балластных» ядер металла-носителя, плотность ядер «водородов» существенно выше, чем в сжатом до разумных давлений газе.

Дейтерий «примешан» к природному водороду в еще примерно впятеро меньших количествах, чем «оружейный» уран — к обычному. Но разность масс у протия и дейтерия — двойная, поэтому процессы их разделения в противоточных колоннах более эффективны.

Тритий же, подобно Pu²³⁹, не существует в природе в ощутимых количествах и его получают, воздействуя мощными нейтронными потоками в ядерном реакторе на изотоп лития-6, в результате чего в две стадии протекает реакция:

Li⁶ + n → Li⁷ → T + He⁴.

Дейтерий и тритий были изучены медиками. Как самораспадающийся тритий, так и стабильный дейтерий оказались опасными веществами. Удивительным же было то, что подопытные животные, которым вводились соединения дейтерия, умирали с симптомами, характерными для старости (охрупчивание костей, потеря интеллекта, памяти и пр.) Этот факт послужил основой «теории долголетия», в соответствии с которой смерть от старости и в естественных условиях наступает при накоплении дейтерия: через организм в процессе жизнедеятельности, «проходят» многие тонны воды, других соединений водорода и более тяжелые дейтериевые компоненты дольше, чем протиевые, задерживаются при этом в многочисленных мембранах и капиллярах. Больше времени находясь среди клеток, они накапливаются в них к старости. Теория объясняла и долгожительство горцев: в поле земного притяжения концентрация дейтерия действительно незначительно убывает с высотой. Об этих фактах упоминал читавший в МИФИ лекции по курсу разделения изотопов известный специалист В. Нещименко. Он понимал, что студент теряет способность воспринимать информацию, переписывая час за часом сложные математические выражения и часто делал такие отступления. «Дейтериевая» теория долголетия интересна еще и тем, что на ее примере можно иллюстрировать требования, предъявляемые ко всем научным гипотезам: они могут считаться верными, если непротиворечиво объясняют все известные к моменту их появления объективные факты. По-другому это можно сформулировать так: «Если утверждение верно, то верны и следствия из него» (как нетрудно заметить, этот критерий был использован в дискуссии о «нулях синтеза»). Многие соматические эффекты оказались вне рамок «дейтериевой» теории и потому она была отвергнута медициной.

Но вернемся к нейтронному инициированию. Оно дает возможность изменять энерговыделение ядерного взрыва. Понятно, что, получив боевую задачу, при постановке которой обязательно указывается мощность ядерного удара, не начинают лихорадочно разбирать ядерный заряд на ракете или бомбе, чтобы оснастить его плутониевой сборкой, оптимальной для заданной мощности. В боеприпасах с «переключаемым» тротиловым эквивалентом просто изменяют напряжение питания нейтронной трубки. Соответственно, изменяется выход нейтронов и выделение энергии. Ясно, что при снижении мощности таким способом «пропадает зря» много дорогого плутония…

…Все это считалось невероятно секретным. Лишь 20 октября 2004 г. газета «Военно-промышленный курьер» написала об институте и его основателе:

«С 1954 г. Николай Леонидович стал директором, главным конструктором и научным руководителем филиала № 1 КБ-11 (в настоящее время ВНИИА им. Н.Л. Духова), которым руководил до 1964 г. Духов определил основные направления тематики института — создание ядерных боеприпасов для стратегических и тактических комплексов ядерного оружия, систем электрического и нейтронного инициирования ядерных зарядов, приборов автоматики ядерных боеприпасов, унифицированной контрольно- измерительной аппаратуры. За десять лет под его руководством разработаны три поколения блоков автоматики, первое поколение ядерных боеприпасов для семнадцати различных носителей — баллистической ракеты Р-7, торпеды Т-5, первых крылатых ракет для ВВС, ВМФ, ПВО».

…Нельзя сказать, что распределение в лабораторию нейтронных генераторов обрадовало: мне не очень правились электроника и электротехника. Но порядки в учреждениях МСМ были строгие и с личными пожеланиями молодых специалистов не считались. Руководитель дипломной работы Е. Боголюбов сформулировал первое задание: разработать схему поджига нейтронной трубки. Он придумал использовать для этого коммутатор на основе насыщающегося[26] дросселя. Время насыщения дросселя протекающим через него током и определяло ту задержку относительно начала импульса ускоряющего напряжения, которую требовалось обеспечить для оптимального режима работы трубки.

Пара месяцев прошла в изучении осциллографов, средств регистрации больших токов, характеристик магнитных материалов. Потом был получен и нужный результат. Однако похвалы за него были произнесены вскользь: всех захватила к этому времени другая работа, которая считалась важнейшей — датчик приземного срабатывания.

Требовалось оптимизировать режим поражения ракетных шахт противника. Конечно, ядерный взрыв может испарить шахту, но для этого нужен либо очень мощный заряд, либо очень точное попадание. Мощность боевых блоков советских ракет того времени была больше, чем американских, но, понятно, не беспредельна, а вот с точностью попадания дело обстояло намного хуже. Расстояние между соседними шахтами противник выбрал достаточно большим, так что первый блок мог поразить только одну. Но все же, это расстояние не было слишком велико (такое базирование называется «компактная группа»). Расчет был на то, что чудовищные излучения первого взрыва сделают небоеспособными ничем не защищенные от них другие блоки (рис. 2.10) той же ракеты (произойдет «фратрицид» — «пожирание братьев», как окрестили это явление склонные к заимствованиям из древних языков американские специалисты). Летящие блоки, конечно, нельзя задержать, чтобы они переждали ад первого взрыва, их можно было только развести (рис. 2.11) на цели, расположенные подальше. Остальные шахты необходимо было добивать блоками следующих ракет, причем через небольшое время, чтобы оставшиеся «в живых» «Минитмэны»[27] не успели взлететь. Поразить всю группу шахт серией быстро следующих один за другим ядерных ударов представлялось маловероятным.

«Испарение» одной шахты одним боевым блоком было, конечно, надежнее, но представлялось ненужным излишеством; вполне достаточно «встряхнуть» шахту и «обдуть» ее, тогда поражение можно было обеспечить на большей площади и существенно возрастала вероятность выведения из строя одним боевым блоком двух-трех шахт. Для «размазывания» эффекта взрыва на большей площади требовался низко высотный (в десятках метров от земли) подрыв боевого блока.

Подорвать ядерный заряд па нужной высоте собирались с помощью нейтронов, потому что для них не являлся препятствием (как для радиоволн) плазменный чехол, образующийся вокруг боевого блока, летящего с гиперзвуковой скоростью. Надо было, чтобы генератор нейтронов работал в частотном режиме. Нейтроны от каждого импульса частично отражалась бы от грунта. Их предполагалось регистрировать детектором на боевом блоке и, по достижению нужной амплитуды сигнала — производить подрыв.

Конечно, никто не думал делиться всеми этими соображениями, слишком ничтожным было положение дипломника в институтской иерархии. Все складывалось, подобно мозаике, из отдельных разговоров, причем собеседники вовсе не собирались нарушать режим секретности. Просто, когда от исполнителя какой-то части работы требуют, чтобы он превысил уже достигнутый уровень, это надо как-то обосновать. Можно, конечно, сказать, что-то, подобное ювеналову: «Нос volo, sic jubeo, sit pro ratione voluntas!» («Я так хочу, так приказываю, да будет вместо довода воля моя!»), но тогда можно быть уверенным, что прилагать сверхусилий человек не станет. Меня тоже не оставили в стороне, поручив намотку импульсных трансформаторов. Навивать провода виток к витку, видя, как они образуют золотистую поверхность, понравилось. Через некоторое время трансформаторы стали получаться не хуже, чем у профессиональных рабочих: плотные, красивые, с хорошими характеристиками. Их требовалось много для испытаний в перегрузочных режимах: часты были пробои. Однажды, принимая только что изготовленный трансформатор, начальник лаборатории (он участвовал в работе наравне со всеми) дал лаконичную оценку: «Восторг!».

Восторга же по поводу перспектив своей дипломной работы я не испытывал: результатов исследования схемы, состоявшей всего-то из четырех элементов, было маловато. Боголюбов отмел сомнения: «Напишешь о разработке схемы всего генератора, материалы возьмешь из отчетов, а если комиссия узнает, что твои результаты использованы при успешных испытаниях датчика приземного срабатывания, то пусть хоть сам Эйнштейн будет читать рядом свой доклад — отличную оценку поставят тебе, а не ему». Было понятно, что лучше не спрашивать, как будешь выглядеть рядом с Эйнштейном, если испытания не удадутся. Их подготовка продолжалась. Между институтскими зданиями протянули трос и на высоте в нескольких десятков метров тягали туда-сюда платформу с нейтронным генератором и приборами регистрации. Группы людей на крышах зданий орали друг другу команды, обильно сдабриваемые матерными ругательствами. Пользоваться рациями категорически запрещалось службой безопасности, ведь шпионы могли прослушивать эфир! Услышать то же самое, проходя мимо по близлежащим улицам, шпионы, конечно, были не в силах.

Ситуация с датчиком приземного срабатывания обострялась конкуренцией: аналогичная задача, но с применением генератора рентгеновского излучения[28], была поставлена перед другой лабораторией. Вопрос о том, как дезавуировать конкурентное направление многократно обсуждался. У нейтронного варианта было два козыря:

— в отличие от рентгеновского, генератор нейтронов мог быть использован не только в датчике, но и для инициирования ядерного заряда боевого блока;

— детектор нейтронов был малочувствителен к остаточному гамма-излучению ядерного взрыва, а вот насчет рентгеновского детектора на этот счет были большие сомнения.

Последнему аргументу можно было противопоставить «зеркальный» контраргумент. В ходе одного из обсуждений зашла речь о запаздывающих нейтронах и я прикинул их количество. Не так уж их было мало, но хватало и того, что каждая килотонна тротилового эквивалента «выпускала» 1024 мгновенных нейтронов, так что после взрыва их общий вес приближался к килограмму[29]. Свободные нейтроны, конечно, распадаются «сами по себе», но число их уменьшается всего лишь вдвое за целые 12 минут[30] — слишком медленно, чтобы датчик на следующем боевом блоке успел «прозреть» и дать сигнал: превратить в ничто успевшего выпрыгнуть из шахты «человека-минуту[31]»! Последовал совет заткнуться и никому не рассказывать о своих оценках.

Наконец, наступил день испытаний. Шутки не звучали, разговоры были скупыми. Шифротелеграмма о триумфе пришла к концу дня: телеметрия зафиксировала срабатывание сброшенного с бомбардировщика Ту-16 нейтронного варианта устройства (конечно же — без ядерного заряда) на высоте, довольно близкой к заданной. В лаборатории в тот вечер был израсходован запас спирта. Еще через пару дней стало известно, что рентгеновский датчик «отказал» — не сработал. Начальник конкурирующей лаборатории слег с инфарктом. Когда он вышел из больницы, его направили на работу в отдел, связанный со снабжением производства металлом.

День защиты дипломной работы приближался. В ней не упоминалось о датчике приземного срабатывания: тогда надо было описывать и все подробности его применения, с приведением данных о мощности боевых блоков, защищенности шахт и многом другом. Эти сведения относились к высшей категории секретности и было бы нелегко объяснить, почему такие данные доверили студенту. Описать решили менее секретное применение генератора: для быстрого запуска торпедного ядерного реактора (его разрабатывали в другом институте). В реакторах баланс нейтронов таков, что мгновенных не хватает для критичности, а вот с учетом запаздывающих это состояние достигается. Именно запаздывание части нейтронов придает работе необходимую инерционность, делает реактор управляемым. Запустить хоть и миниатюрный, но лишенный защиты реактор внутри подводной лодки — означало гибель экипажа. Но выстрелянная из лодки торпеда не могла долго ждать, пока ее реактор наберет нужную мощность. Надо было сделать это как можно быстрее, но не потеряв управляемости реактора. Путь существенного повышения, пусть и «запаздывающей», сверхкритичности означал приближение к состоянию, когда и мгновенных[32] нейтронов станет достаточно для их размножения в сборке. «Пошедший в разгон» реактор взорвется не как ядерный заряд (там период возрастания несравнимо короче), а как перегретый паровой котел. Но даже если, произойдя в нескольких метрах от лодки, тепловой взрыв и не разрушит ее прочный корпус, нейтроны и гамма-кванты устроят «маленький Чернобыль» (конечно, тогда это слово еще не было известным всем символом). Этот путь отвергли, как опасный. Вариант «подкачки» нейтронов с помощью генератора в сборку с небольшой «запаздывающей» сверхкритичностью представлялся более разумным. «Освежив» свои знания в этой области, 23 февраля 1972 года (в День советской армии) я предстал перед государственной экзаменационной комиссией.

В состав комиссии входили руководители научных подразделений и они хорошо знали, как делаются дипломные работы. Поэтому, после выступления научного руководителя и доклада, одним из первых заданных вопросов был: «Расскажите, что было сделано лично вами».

На мой взгляд, рассказ о схеме поджига и ответы на вопросы в целом устраивали комиссию, близилось завершение защиты, но неожиданно один из экзаменаторов желчно произнес: «Я считаю, что применение вашей схемы даже не бессмысленно, а вредно, потому что при зарядке через резистор имеющейся в ней емкости половина энергии бесполезно теряется!» Собственно, это был не вопрос, а обвинение, причем серьезное: все, кто составлял комиссию, привыкли экономить каждый джоуль электроэнергии, ведь в трубке его можно было превратить в десять миллионов нейтронов! Абсолютно правильным ответом был бы такой: «Схема поджига потребляет всего около процента энергообеспечения нейтронного импульса, зато надежность резистора, как элемента, значительно выше надежности зарядного дросселя!». Наверняка дискуссия завершилась бы на этом, потому что идолу надежности в НИИАА поклонялись даже более истово, чем экономии энергии, но такой ответ пришел на ум позже, а во время защиты выяснился пробел в моих знаниях. Для меня было новостью, что, при зарядке конденсатора через резистор, половина энергии теряется на нагрев последнего. Об этом не упоминалось в институтских курсах общей физики и электротехники. Конечно, ничего не стоило, взяв бумагу и карандаш, получить этот результат, но не на экзамене же!

На меня пристально посмотрел Н. Павлов — директора института и председатель экзаменационной комиссии, уже пожилой, но еще сильный человек. Его хорошо знал А.Д. Сахаров:

«Николай Иванович Павлов был одной из самых значительных и активных фигур «во втором этаже власти» Первого Управления. Его биография такова. В 1938 или 1937 году его отозвали с последнего курса университета (кажется, с химфака) и направили работать следователем госбезопасности. В это время Берия менял сверху донизу аппарат, доставшийся ему от Ежова (большинство старых просто сажал, и они, как правило, погибали в лагерях вместе со своими недавними жертвами). Павлов оказался подходящим к своей новой роли, быстро пошел в гору (не буду гадать, благодаря каким способностям; сам он говорил, что никогда не применял физических мер воздействия — враги сами признавались во всех преступлениях при виде его черных глаз!). В 1942 году Павлов — начальник управления МГБ (или НКВД, не помню) Саратовской области (как раз тогда там в тюрьме погибал с голоду Н. И. Вавилов; Леонтович по этому поводу говорил: «Николай Иванович — т. е. Павлов — давно имеет отношение к науке…»), а осенью того же года Павлов уже начальник контрразведки Сталинградского фронта. Это был важнейший пост! Через 20 лет мой знакомый Д. А. Фишман ехал вместе с Павловым в вагоне по этим местам, кажется, на какие-то испытания. Павлов и Д. А. стояли у окна тамбура, курили. Павлов молча смотрел на проплывающую мимо бесконечную, унылую солончаковую степь с редкими отдельными чахлыми кустиками. Внезапно, видимо, под действием нахлынувших воспоминаний, он начал говорить. Д. А. отказался (побоялся) сказать мне конкретно, что это были за воспоминания, сказал только, что это было неописуемо страшно».

Холодно прозвучал голос Павлова: «Какие курсы были профильными на вашем факультете?» Услышав в ответе слова «изотопы», «нейтроны», «ядерные излучения», Павлов оживился и задал несколько вопросов, причем ему нельзя было отказать в компетентности — он коротко и точно дополнял сказанное. Было видно, что ответы удовлетворяют его, возможно — вызывают воспоминания, о том, как он сам рассказывал о сборках, отражателях, изотопах, да не кому-нибудь, а Берии и как-то, похолодев от ужаса, услышал слова всесильного наркома: «Вы, Павлов, потеряли большевистскую остроту…» (об этом эпизоде упоминает А. Д. Сахаров). Берия руководил и атомным проектом и от того, правильным ли оказывалось решение Павлова, зависела не оценка дипломной работы, а — встретит ли он ближайшее будущее на свободе и будет ли жив вообще. Лицо Павлова подобрело и все стало напоминать беседу двух приятелей. Ученый секретарь, улучив паузу, напомнил, что к защите готовы и другие дипломники. Павлов встал, подошел, крепко пожал руку, хлопнул по плечу и сказал: «Молодец! Отлично!». Потом, при случайных встреча в институте, Павлов улыбался и дружелюбно кивал.

Любой человек вряд ли заслуживает, чтобы его портрет писали только черной краской. Видимо, того же мнения о Павлове придерживался и А.Д. Сахаров:

«Последний раз я видел Павлова на открытии памятника Курчатову в 1971 году. В это время он был директором небольшого завода МСМ[33] (правда, весьма важного по характеру продукции). Павлов подошел ко мне, сказал:

— Желаю вам успеха во всех ваших делах (он прекрасно знал, что за дела у меня были в это время — не бомбы)».

Через некоторое время было получено удостоверение «ударника коммунистического труда» — ничего не значащая бумажка — но автограф Павлова зелеными чернилами (такими он расписывался и на служебных документах) напоминал о заседании экзаменационной комиссии (рис. 2.12). Такой же автограф был и на моем дипломе.

После защиты дипломной работы всех выпускников МИФИ перевели на должности инженеров (преддипломную практику мы проходили в качестве техников) в том же НИИАА.

Генератор нейтронов (рис. 2.13) с «моей» схемой поджига, был «доведен» много позже, в 1974 году, уже без моего участия. Исследования же по созданию датчика приземного срабатывания и системы запуска миниатюрного реактора продолжения не имели. Вполне возможно, что и начальство также понимало изъяны этих концепций, но считало важным поддерживать высокий уровень работоспособности и компетенции сотрудников института, потому что атмосфера в НИИАА располагала к застою. Зарплаты там были сравнительно высокими (даже еще не прошедшие защиту дипломники получали примерно в полтора раза больше, чем зрелые инженеры в других организациях), в зависимости от стажа работы в институте полагались надбавки. По западным меркам, зарплата новоиспеченного инженера была, конечно, ничтожной — чуть более $400 по официальному курсу.

Некоторые молодые специалисты в этой ситуации считали для себя достаточным нажимать изо дня в день клавиши пересчетных приборов, ничем не интересуясь и полагаясь на автоматический рост своего благосостояния со временем. Этот рост был одним из приемов, которыми руководство старалось предотвратить увольнение.

Обычно расположенные к научной работе становились в НИИАА узкими специалистами. Такой специалист мог в течение всей своей карьеры разрабатывать те же схемы поджига, состоящие из четырех элементов, собирал максимум информации о магнитных материалах сердечников, свойствах и надежности резисторов, дросселей и прочем. Открыв тетрадь, он мог дать справку об огромном числе опытов с самыми различными вариантами таких схем. Это вызывало уважение, но я не чувствовал, что такая деятельность может устроить меня.

Дисциплина в институтах Средмаша была строгая: начальство контролировало приход и уход с рабочего места в обеденный перерыв с точностью до секунд. Одному из сотрудников, в ответ на претензию за якобы необоснованное снятие квартальной премии начальник ответил: «Мы с тобой столкнулись в дверях, потом я прошел по коридору и только тогда по радио прозвучал сигнал точного времени». Тем более принципиальными были сражения в домино в течение остававшегося от обеденного перерыва времени: велась таблица результатов, создавались и распадались коалиции игроков, среди которых были свои фавориты и парии. Одним из принадлежавших к последней категории был явно неуравновешенный сотрудник, носивший кликуху «Припадочный» (здесь и далее следует иметь в виду примечание на стр. 254). К тому же его недолюбливали, не без оснований подозревая в стукачестве.

Существовали две школы игры: «белая» и «черная». В «белой» было принято деликатно переспрашивать противника, пропускающего ход: «Не зябко ли вам, в жопе-то?», а к партнеру относиться и вовсе ласково, задушевно («Как же ты ходишь, деревенька моя, неумытая, сраная?») В «черной» считалось в порядке вещей довести до игрока мнение (как это и было однажды в случае с тем же Припадочным, сделавшим неудачную «рыбу»), что его жену, связавшую жизнь с таким «говнозабойщиком», надо судить за скотоложество…

…Матч начался с того, что Припадочный стал издевательски комментировать ходы, которые делал другой игрок; при этом всем стало ясно, какие фишки есть у того на руках. Отношения между этими спортсменами и до того не были сердечными, а тут на раздавшийся мат можно стало вешать топор. Комментарии Припадочного сыграли роковую роль и вылезший из-за стола мрачно предрек: «Ну, обожди, тунгус! Испердишься ты щас на расписном хую!». Зрители на стадионе с интересом стали ждать авансированного. Севший за стол Припадочный старался прятать свои фишки, но тщетно — он пропустил ход под звуки радостного напутствия того, кто недавно покинул поле: «Так его, родименького, срите ему в сто жоп!» Позорный проигрыш был недалек, но неожиданно Припадочный (человечек довольно хилого телосложения), бросив костяшки, вскочил и руками вцепился в горло обидчика. Душили друг друга стоя, слышались хрипы. Танцуя danse macabre[34], запнулись о станок для намотки импульсных трансформаторов и повалились на него, поломав находившееся там изделие; хватку никто ослабил. Столь нестандартное развитие ситуации блокировало реакцию остальных: все ошалело переглядывались, обмениваясь тривиальными репликами: «Ну, ни хера себе…»

Один из зрителей — мужчина немалых габаритов — пришел в себя и попытался растащить «душащихся». Не увенчалось. Тогда здоровяк просунул ладонь между склизкими от слюны лицами с выпученными, покрасневшими глазами. Внезапно он громко и на неожиданно высокой ноге вскрикнул, отдернув ладонь. Зрителей окропили алые капли: Припадочный прокусил палец добровольца, причем, как позже оказалось — до кости. Наконец, коллективными усилиями «душащиеся» были растащены, Припадочный выброшен за дверь, а добровольцу оказана первая медицинская помощь.

Явление миру нового вида спорта, гармонично сочетающего домино и мордобой, состоялось.

Из этой истории Припадочный сделал неверный вывод: решил, что приобрел авторитет, хотя на самом деле — прочно занял нишу в категории «с припиздью». Он стал позволять себе рискованные поступки, например — смоление папирос не в курилке, а в рабочих комнатах. Как-то, сунувшись на «стадион» и получив от ворот поворот («мордобойцев не принимаем!»), Припадочный зашел в другое помещение, где, открыв форточку, готовился приступить к физическим упражнениям альпинист Глушан, в каждый свой отпуск предпринимавший восхождения и игру в домино открыто презиравший. Понятно, что когда «от напряженья колени дрожат» вовсе не хочется дышать дымом и Глушан порекомендовал Припадочному «покинуть аудиторию или не курить». Тот, сделав вид, что увлечен чтением какой-то книги, окутался синюшными клубами и информировал: «Ай эм вротебаут ю![35]». Обозлившийся Глушан подошел к нему сзади и, крепко обхватив, понес…

…Дверь на «стадион» распахнулась и в проеме показался отчаянно дергающий в воздухе ножками Припадочный — он старался уязвить надкостницу альпиниста. Тот же явно недоумевал, что предпринять: пока что его противник был беспомощен, но кто знает, что он отмочит, если ослабить хватку? Да и травмы надкостницы ничуть не были кстати там, где «за камнепадом ревет камнепад».

…Противоборство перешло в новую фазу: Припадочный, вынув изо рта тлеющую «пахитоску», принялся сучить ею за своим затылком, тщась поразить ненавистный хавальник. Альпинист принял контрмеры: дал Припадочному сильного пинка коленом, втолкнув «к доминошникам», а потом закрыл дверь и удерживал ее. В бессильной злобе, визжа, Припадочный конвульсивно забился у двери, пытался вцепиться в дерево, ломая ногти; на уголках его губ неэстетично забелела пена…

…В конце концов, информация об эксцессах дошла до начальства — об этом позаботился бывший выпускник физического факультета университета, из яростных комсомольцев, имевший о физике весьма приблизительные представления, но заслуживший в народе звание «маршала телеграфных войск». Неприятности, вполне вероятные при таком накале спортивной борьбы, начальству были ни к чему. Припадочному задали вопрос, не считает ли он целесообразным сменить место работы на новое, где его таланты были бы более востребованы. Тот предал свое детище: развитию двоеборья был положен конец.

Начальник лаборатории И. Курдюмов стремился расширить область исследований, которые велись в руководимом им подразделении. В конце 1972 г. он предложил мне «прощупать применение генераторов нейтронов для дефектоскопии». Расчеты замедления и поглощения, нейтронов показали, что выход их из генератора маловат, «просвечивать» можно будет только мелкие детали, да и то быстрыми, 14-ти МэВными нейтронами — такими, какие рождались в трубке. Это подтвердили и первые опыты. Но преимущества нейтронографии на быстрых частицах перед уже освоенной рентгеновской дефектоскопией не просматривались, потому что сечения взаимодействия нейтронов больших энергий с различными ядрами меняются монотонно, нет «скачков» или «провалов», позволяющих «зацепится», анализируя исследуемое вещество.

…Идея пришла неожиданно. Сопоставив длительность формируемого нейтронного импульса (менее микросекунды) и время замедления нейтронов (миллисекунды), я понял, что, если окружить генератор замедлителем и сформировать импульс, то из замедлителя сначала выйдут нейтроны, испытавшие малое число столкновений, а значит — довольно высокоэнергетичные, потом — «потолкавшиеся подольше», подрастерявшие свою энергию, и уж затем — тепловые. Если для визуализации изображения применить электронно-оптический преобразователь (ЭОП), то, запуская его с определенной задержкой по отношению к началу нейтронного импульса, можно менять и энергию частиц, используемых для контроля. Это сулило прямо-таки революционное расширение возможностей нейтронографии: определив ход зависимостей от энергии нейтронов яркости свечения изображений различных деталей исследуемого объекта, можно идентифицировать вещество, из которого изготовлена деталь, потому что яркость пропорциональна сечению взаимодействия нейтронов (рис. 2.14), которое для каждого элемента весьма индивидуально зависело от их энергии. Причем, появлялась возможность проявления деталей из легких элементов — задача, непосильная методу рентгеновского контроля!

После выяснения, в каких подразделениях института есть подходящее оборудование, пришлось обратился в лабораторию, занимавшуюся регистрацией гамма-излучений ядерных взрывов. Подобные подразделения считались вспомогательными, не были избалованы вниманием начальства и их руководители стремились наладить прочные связи с подразделениями «основной тематики». «Нейтронная» тематика считалась основной, поэтому меня радушно приняли и рассказали о достижениях, в частности — о системе спектроскопии гамма-квантов, показали огромные монокристаллы йодида цезия в специальных контейнерах и фотоэлектронные умножители, регистрирующие вспышки в кристаллах, порожденные гамма-квантами. Подобное было памятно еще по институтским лабораторным работам, но здесь уровень аппаратуры был куда более высок, а контейнеры с самыми большими монокристаллами можно было поднять лишь обеими руками. Я вспомнил о существовании таких монокристаллов десятилетие спустя, а тогда стал задавать вопросы об ЭОПах. Оказалось, что и они имелись. Зашла речь о блоке управлении ЭОПом: он не предусматривал задержки относительно импульса синхронизации, который к тому же должен был быть достаточно мощным. Подумалось, что опыт создания схемы поджига, позволит сформировать импульс и помощнее, чем требовалось.

Настал и мой черед рассказать о задаче. Тут лица собеседников вытянулись от разочарования: тематика хотя и была «нейтронной», но не оружейной, а значит — не главной. Аппаратуру дать взаймы отказались, но компромисс был достигнут: разрешили, чтобы с ней работал их техник, «а уж вы с ним сами договоритесь». «Договаривались» в таких ситуациях при помощи спирта. Техник оказался веселым и знающим малым, наладив аппаратуру и получив, что причиталось, он заходил потом лишь изредка, проверяя только наличие всех приборов.

Технологические возможности института позволили изготовить конвертер (преобразователь нейтронного излучения в световое), смешав бор, сульфид цинка и «связав» смесь полиэтиленом. При захвате нейтронов ядрами бора получались альфа-частицы, которые и вызывали вспышки света в сульфиде цинка.

Вскоре начались плановые испытания генераторов на полный ресурс. «Гоняя» генераторы, попутно облучали патрон и не минуту, не час, а почти неделю! Результаты не радовали: на экране виделись лишь отдельные вспышки. Чтобы не подвергать риску быть «экспроприированным» фотоаппарат, срочно изготовили из фанеры кассету, прижимавшую к экрану кусок аэрофотопленки. И результат был получен: после проявления пленок, экспонированных при задержке запуска ЭОПа и без нее, были получены заметно отличавшиеся снимки, что свидетельствовало об изменении средней энергии нейтронов, на которых велся контроль (рис. 2.15)! Неважно, что изображения были получены после недельного коллекционирования отдельных вспышек! Неважно, что компоненты конвертера оказались смешанными явно неравномерно! Главное — работал принцип!. А если так, то, применив более мощный источник нейтронов (например — импульсный реактор), можно было, лишь «просветив» предмет снаружи, узнать не только его устройство, но и изотопный состав любой его детали по выбору: достаточно было укрепить на ее изображении фотоэлемент и получить зависимость его показаний от величины задержки запуска ЭОПа (а значит — и от энергий ней громов). Ясно, что тут требовались сложные расчеты по учету эффективности конвертора для нейтронов разных энергий, экранирования одного материала другим, но все это было под силу ЭВМ, только входившим тогда в обиход научных учреждений. Это была действительно оригинальная физическая идея, стоящая того, чтобы ей гордился молодой специалист.

…Конечно, с завистью приходилось встречаться и до этого. Но после нейтронографических опытов она из тайной эволюционировала в явную. Вначале приходилось слышать, что «все это давно известно» или: «недавно читал о такой установке в Курчатовском институте». Говорили это люди, которых никак нельзя было заподозрить в тяге к знаниям. Все же, такие уколы стимулировали желание подтвердить приоритет, чтобы свысока смотреть на «читателей». Отправить заявку на изобретение я твердо решил как единственный автор. Содержание разговоров сразу изменилось: «Да на тебя работала вся лаборатория, если не весь институт!». Эта была явная подтасовка, но учинять скандал не хотелось, поэтому, как компромисс, я предложил включить всех претендентов в отчет. «Соискателей» это не устроило. Пришлось разъяснить, что наш советский, самый справедливый в мире закон не запрещает никому из них отправить свою собственную заявку, самостоятельно сделав все необходимые обоснования. Тогда в ход пошли намеки, что «с таким отношением к коллективу карьеры не сделать».

По законам щелкоперского ремесла, заслышав гнусное словцо «карьера», молодой и — непременно — бескорыстный труженик науки должен вскинуться и, подобно связанному комиссару, гордо выкрикнуть что-нибудь, звучащее весьма мощно (допускается даже — матерное), чтобы все поняли: отнюдь не погоней за славой или чинами объясняются его действия. Многие корифеи, напялив на бошечки черные, «академические» шапочки, в дидактических целях расписывали фуфельными узорами истории о том, как они «карабкались по извилистым и каменистым тропам науки», презрев отдых, а уж тем более — личную выгоду Правда, педагогический смысл прилагательного «извилистый» — сомнителен. Так что те, кто предпочитал речь без всяких экивоков, а также и те, кто был в курсе некоторых подробностей биографий «карабкавшихся», случалось, советовали последним, сбросив черные шапочки и натянув вместо них на лысины пролетарские кепочки, бекнуть что-нибудь по-ленински простецкое, вроде: «Наука, батенька, как, впрочем, и революция, не делается в белых перчатках!»

Нельзя сказать, что профессиональная квалификация совсем уж не влияла на положение в институтской иерархии, но она точно не была главным обстоятельством, принимавшимся во внимание при решении вопроса о должностном росте. Путь профессионалов был самым долгим и тернистым. «Сверкая огненными хвостами», ввинчивались в небо те, кто женился на дочках больших начальников — случился, например, взлет сельского киномеханика до начальника одного из главных отделов. Иногда успешны были и «извилистые» пути — через партийную деятельность. Такова была стезя директора института, где я позже работал, а также — замдиректора Курчатовского института (чья жизнь впоследствии трагически оборвалась)…

…В общественной жизни был активен Александр Голович — из того же, что и я, выпуска МИФИ. Он часто выступал на собраниях, добровольно записался в вечерний «университет» марксизма-ленинизма (изобретение партийных работников, позволявшее им сохранять научный стаж, читая в «университете» лекции). Однажды в книжном магазине я увидел фигуру Саши в отделе, где продавались книги «классиков» марксизма и где появление даже потенциального покупателя было необычно. Подходить я счел небезопасным: пошедшая ржой, загаженная «классиками» психика могла дать сбой и тогда — кто даст гарантию, что подошедшего не укусят?

Голович не преуспел на общественном поприще и, осознав тщетность своих усилий, обиделся на всех, кроме себя. Многими годами позже мне с ужасом рассказали, что Голович разоблачен как шпион. В подтверждение ссылались на выступление заместителя Директора НИИАА по незримым битвам. Информация вызывала сомнения, поскольку люди молчаливого подвига пущают фуфло инстинктивно, изменяя этой привычке только в крайне редко встречающихся ситуациях. В болтливое перестроечное время, выяснилось, что случай с Головичем к таким не относился. Испытывая, как писал Островский, «мучительную боль за бесцельно прожитые годы», Саша уволился из НИИАА и через пару лет решился бежать на Запад. Приобретя пару тысяч долларов (одно это, судя по предусмотренной законом каре, считалось советскими властями уголовным преступлением, по гнусности сопоставимым с изнасилованием), он, во время отдыха в районе Батуми, погрузив в надувную лодку самое необходимое, а также — жену и гитару, попытался перебраться из светлого мира социализма туда, где капитал простер свои грязные щупальца.

О подозрительной лодке стражам черноморских рубежей сигнализировали рыбаки. Не исключено, что тот, кому было поручено выяснение всех обстоятельств наглой выходки, взял в руки трофейную гитару. Начал он, конечно, задушевно, слегка изменив, согласно обстоятельствам, оригинальный текст:

«Ты же помнишь июль, золотую погоду…
Тот батумский бульвар, ресторан над водой…

А вот в продолжении жестко, пронзительно — и это правильно — зазвучала гражданская тема:

Для кого бы ты пел? Для чужого народа?
Для презренных людей — продал край свой родной?»

Опустошенный нравственно беглец во всем признался, сдал всех, от кого получал книги Солженицына и «стал христианином». Судя по публикациям, последнее, правда, «накатило» уже в конце 1991 г. Тогда же Голович был освобожден еще до окончания отмеренного судом срока: попытка побега из СССР уже не считалась изменой, а о шпионаже, как и следовало ожидать, и речи не было. Он давал интервью, страстно, но не особенно изобретательно понося то, что когда-то старался вдолбить в головы других. Вероятно, «ветры перемен» существенно развернули указатель цели, к которой стремился молодой ученый…

…По первой заявке патентной экспертизой сразу, без переписки было принято положительное решение и выдано авторское свидетельство на изобретение (№ 510077). Эта форма правовой защиты была в СССР аналогична патенту, но все права принадлежали государству, а автору выдавалось вознаграждение, как правило, небольшое — 50 рублей (около $ 100 по опять же, государственному курсу). За первой заявкой последовали и другие: в последующие годы удалось довести число авторских свидетельств до сотни.

Несмотря на многообещающее начало, нейтронографии не суждено было стать направлением исследований, пользующимся благорасположением руководства НИИАА. Такая позиция была вполне прагматичной: выход нейтронов от генераторов был недостаточен для этих целей, а делиться результатами с организациями, обладающими более мощными источниками — не сулило особых выгод. Поэтому мне была предложена новая тема исследований — изучение распределения электрического поля в генераторах.

С точки зрения электропрочности, нейтронные генераторы — напряженные конструкции. Применение их в оружии требовало минимизации габаритов, но опасность пробоя ускоряющими напряжениями свыше 100 кВ стояла на этом пути. Распределение электрического поля описывает уравнение Пуассона и сейчас произвести расчет можно при помощи даже не слишком мощного персонального компьютера. Однако в те годы в НИИАА был всего один компьютер, а часы работы на нем — дефицитны. Но то же уравнение описывает и распределение электрического тока в электролите и это давало возможность, построив по определенным правилам модель генератора, выяснить распределение поля по распределению плотности тока в аналоге.

Такая модель выполнялась в большом (10:1) — масштабе (рис. 2.16). При изготовлении моделей деталей из диэлектриков, необходимо было обеспечить, во-первых, учет осесимметричности конструкции, а во-вторых — пропорциональность плотности тока в заполнявшем модель электролите диэлектрической проницаемости материала, из которого выполнены настоящие детали. Делалось это так: каждому значению диэлектрической проницаемости ставилось в соответствие пропорциональное значение угла наклона дна соответствующей детали (например, если для вакуума с проницаемостью равной единице этот угол выбирался равным одному градусу, то для тефлона с вдвое большей проницаемостью, он выбирался равным двум градусам. В ванну заливался электролит (вода из-под крана), к металлическим моделям электродов прикладывались потенциалы пропорциональные их потенциалам при работе генератора и щупом снималось распределение токов в воде. Результатом было их распределение, соответствовавшее линиям равных потенциалов электрического поля в генераторе.

Внести что-либо новое ни в процесс измерений, ни в устройство электролитической ванны, мне не удалось, но сущность метода аналогий, похоже, была усвоена. Примерно в это время на глаза попалась диссертация, посвященная строительству. Основная мысль автора состояла в том, что движение больших масс людей подчиняется уравнениям гидродинамики и это позволяет проводить расчеты пропускной способности эскалаторов, проходов и прочего. Но этим же законам подчиняется и движение вещества при взрывах. Таким образом, можно было, собрав несколько тысяч сотрудников, одев их в разноцветные халаты, построить чрезвычайно наглядную гигантскую модель ядерного заряда. Неясно было, правда, как моделировать нейтроны, но была твердая уверенность, что и здесь решение найдется. Действующую двумерную модель, управляемую устройством вроде светофора, можно было продемонстрировать наблюдающему явление с крыши высокому начальству. Конечно, такое дерзкое предложение руководству института могло быть сочтено издевательством, но с друзьями можно было и поделиться. Когда кто- то сказал, что не удастся собрать столько людей, ему ответили: «А в колхоз какую прорву гоняют?» Принудительные поездки инженеров и научных работников для выполнения самой грязной работы в деревне были повсеместной практикой в научных учреждениях СССР.

В 1974 году среди задач лаборатории нейтронных генераторов, появилась еще одна — измерения нейтронного фона (немногих нейтронов, а не их гигантских потоков от ядерного взрыва). Чтобы регистрировать фон, применялись газоразрядные счетчики, наполненные газовыми смесями на основе гелия-3, имеющего очень большое (5400 барн) сечение реакции на нейтронах, продукты которой (тритон и протон) обладают хорошей ионизирующей способностью. Счетчик представляет металлический цилиндр, наполненный газовой смесью (почему не чистым газом — станет ясно из главы, в которой речь пойдет об исследованиях ионной кинетики).

По оси проходит тонкая вольфрамовая нить. При подаче напряжения в несколько киловольт создается крайне неоднородное распределение электрического поля: вблизи нити напряженность его очень высока — настолько, что газ в этой области пробивается, но «частично» — по мере удаления от нити и снижения напряженности поля, «лавинообразное» размножение заряженных частиц прекращается. Начинаясь со случайного акта ионизации (например — от космического излучения), разряд затем «поддерживает сам себя»: необходимые для этого заряженные частицы образуются на электродах и в газе при облучении ультрафиолетом, испускаемым при ионизации, «выбиваются» из металла электродов при столкновениях разогнанных полем носителей заряда. Такой разряд сопровождается свечением («короной») и змеиным шипением. Ток развитого[36] (протекающего при достаточно высоком потенциале коронирующего электрода) разряда практически постоянен (с незначительными флуктуациями) и составляет микроамперы.

Если «залетевшая» частица ионизует газ в счетчике, то установившееся распределение заряженных частиц между электродами нарушается и ток скачком возрастает — настолько, что даже осциллограф без дополнительного усилителя надежно регистрирует этот импульс.

Сложность заключалась в том, что прибор должен был работать в глубокой шахте, причем жилы кабеля, по которым подавалось постоянное напряжение питания (24 В) были стальными, довольно тонкими и сопротивление их заметно менялось при колебаниях температуры. Имевшиеся стабилизаторы напряжения не справлялись с компенсацией всех неблагоприятных возмущений.

Работу поручили двум молодым специалистам, Б. Смирнову и мне, причем я был ответственен за высоковольтную часть схемы, а Борис (выпускник факультета автоматики МИФИ), не имевший опыта работы с высоким напряжением — за стабилизатор. Борис требовал во много раз уменьшить ток, потребляемый преобразователем напряжения (из 24 В в 2,5 кВ): это означало меньшее падение напряжения на кабеле и более благоприятный режим работы стабилизатора.

Для меня знакомство с преобразовательной техникой началось с изучения нескольких популярных брошюр, потому что такой курс не преподавали на нашем факультете. Со времен прочтения книг Лея и Сибрука, была выработана привычка «вытаскивать» информацию из каждой фразы. В преобразователе было нечто общее с уже изученной схемой поджига трубки: тут тоже перемагничивался сердечник трансформатора. На сердечнике были намотаны, причем — в противоположных направлениях — две первичные обмотки. Если, при протекании тока в одной, сердечник намагничивался до насыщения и эта обмотка хорошо проводила ток, то другая — почти не проводила его, потому что для нее сердечник был намагничен в «другом» направлении. Два транзистора поочередно переключали первичные обмотки, при этом ток во вторичной обмотке скачками менял полярность, с частотой в несколько килогерц. Было спаяно много макетов преобразователя, когда, потребление тока довели до физического минимума в 12 миллиампер (при таком токе даже запуск был неустойчивым, задерживаясь иногда на 5-10 минут после подачи напряжения). Остановились, конечно, на более надежном значении в 20 миллиампер. В трансформаторе преобразователя требовалось вручную намотать 12000 витков вторичной обмотки вокруг кольцевого сердечника, при этом надежно изолируя каждый слой обмотки — адова работа!

Измерители фона должны были, в отличие от всего, что мне приходилось делать раньше, производиться небольшой серией. Макет прошел все температурные, ресурсные и прочие испытания, но, когда конструкторы и технологи приступили к проектированию изделия, у них полезли на лоб глаза, прежде всего — от впечатлений, которые они вынесли от трансформатора. Их требование снизить трудоемкость было, конечно, справедливым и позже прошло решение, устроившее всех. Оно заключалось в том, чтобы отказаться от изоляции слоев, увеличив нагрузку на провода: каркас сердечника был разделен па много секций, внутри каждой из которых разрешалось наматывать витки с перехлестами. Число секций было таким, что внутри каждой был возможен (да и то маловероятен) контакт проводов с разностью потенциалов не более 30 В. Такая конструкция сняла многие претензии технологов.

К удивлению руководства лаборатории, да и самих молодых разработчиков, измерители нейтронного фона работали безотказно (по большей части, это, конечно, было заслугой опытных конструкторов). Но в шахту опускалось и много других приборов, которые также потребляли мощность, и не несколько ватт, а значительно большую. Мне поручили заняться источником питания с выходной мощностью в киловатт. Требовалось переменное напряжение частотой в несколько килогерц, но обязательно — синусоидальной формы. Если форма импульсов была прямоугольной (как в преобразователях с насыщающимися сердечниками), то на других жилах кабеля, служивших для передачи информации, появлялись наводки от множества высокочастотных («быстрых») гармоник (рис. 2.17). Используя кабель, свернутый в огромную катушку я убедился в этом. Чтобы получить напряжение без гармоник, требовался феррорезонансный преобразователь с двумя сердечниками: одним — насыщающимся, другим — с линейными характеристиками. Опять же, после изучения популярных брошюр был спаян макет, на котором было получено синусоидальное напряжение, но выходная мощность была небольшой (около десятка ватт).

Описание того или иного устройства может занять несколько строк, но при его создании неизбежны многие тупики. Кажущаяся достоверной, «выжатая» из литературы информация не дает желанных результатов (как правило, потому, что не все факторы бывают учтены, но если заранее знать, что существенно — можно и без литературы обойтись!). К тому же, нельзя сказать, что именно в это время все мои мысли были посвящены феррорезонансному преобразователю. Я не выполнил эту последнюю на должности инженера НИИАА работу, за что немного стыдно и сейчас.

Конечно, в НИИАА удалось приобрести много новых знаний и навыков, создавая преобразователи напряжения, проводя исследования методом аналогий, но в этом не было новизны, все было многократно описано в литературе. Специалист в таких областях мог представлять ценность только внутри предприятия. Такое положение сознательно усугублялось руководством. Например, поступить в аспирантуру могли не те, кто был в состоянии сдать экзамены, а те, кто удостоился «высочайшего соизволения». Защиты диссертаций были редки: получившие в возрасте 40–50 лет даже первичную (кандидатскую) степень считались чрезвычайно успешными. Сотрудники НИИАА понимали: увольнение связано с ухудшением материального положения и начинать на новом месте придется, заново подтверждая свою квалификацию. Начальство же поступало жестко и не всегда справедливо даже с опытными работниками, что показал пример начальника лаборатории, в которой был создан неудачный образец рентгеновского датчика приземного срабатывания. Таковы были сложившиеся еще в бериевское время средмашевские «понятия». Знаю, найдутся многие, испытывающие восторг от «сильной руки», даже — испытав ее на себе. Я же начал переговоры о переходе в центральный НИИ химии и механики.

Тогдашний директор этой организации (впоследствии трагически погибший от аллергического приступа Н. Афонский) проводил активную политику развития в своем институте физических методов исследований и поиска новых направлений развития боеприпасов. Выпускников МФТИ, МИФИ и других физических институтов он ценил и лично беседовал с каждым из принятых на работу. Переговоры велись о переходе в отдел, где требовалось получить данные о динамике метания оболочек взрывом. Переходил я с идеей, как этот процесс изучить: измеряя индукцию магнитного поля внутри сжимаемой взрывом металлической трубки. Такое происходит во взрывомагнитных генераторах, в разработке которых мне, правда, не довелось принимать участия, но я знал о них и держал в руках. Всегда можно было проконсультироваться и с приятелями в соответствующей лаборатории НИИАА. С моей стороны, было выдвинуто условие приема в аспирантуру после первого года работы. Порядки в аспирантуре ЦНИИХМ отличалась от средмашевских: в нее принимали многих. Правда, далеко не все добивались потом ученой степени, но все же защиты диссертаций в ЦНИИХМ сотрудниками, не принадлежавшими к руководству, в отличие от НИИАА, случались. Получка предполагалась несколько меньшей, подумалось, что такая плата за шанс стать обладателем ученой степени приемлема.

Примечания:

1

«Дуя на воду», я решил не называть полные «имена» опасных веществ

2

Стикс (греч.) — нимфа реки, окружающей царство мертвых

3

Упреждение в развертывании и боевом применении войск представлялось Для Центральных держав вполне рациональным, поскольку, по завершении у противника (России) мобилизации, его численное превосходство на театре становилось весьма существенным

15

Электронвольт — единица энергии в ядерной физике равная той, которую приобретает электрон, ускоренный потенциалом в 1 вольт. МэВ — миллион электронвольт

16

Вода является хорошим замедлителем нейтронов, поскольку содержит много ядер водорода, близких нейтронам по массе.

17

Ошибка или неточность перевода. «Сфера» — геометрическое место точек пространства, равноудаленных от центра, то есть — поверхность. Правильно — «шар» или «шаровой слой».

18

Где бы вы не находились, такие нейтроны присутствуют рядом с вами. Их приносит излучение из космоса, они образуются в результате ядерных реакций в содержащихся в земле минералах. К счастью, «фоновых» нейтронов не так уж много.

19

Плутоний очень ядовит. Контакта человека с плутонием стараются избежать, никелируя детали из этого вещества. Попадание в организм бериллия тоже пользы не принесет.

20

В том, что «новое — это хорошо забытое старое» пришлось на личном опыте убедиться уже в 90-х годах, на заседании одной из комиссий, созданных для рассмотрения изобретения, связанного, правда, не с делением, а с применением так называемого «холодного синтеза», о котором тогда верещали газетные заголовки. Изобретатели обещали «стреляя из пулемета, поливать противника 100-мм снарядами». Признаки фальсификации были явными: в броневых плитах зияли отверстия (якобы — от «пуль холодного синтеза»), в которые можно было просунуть кулак. Заседание началось со скучных препирательств о пороговых и непороговых ядерных реакциях. Чиновная часть комиссии, от которой зависело многое, но мало что понимавшая, улавливала при этом только «научные» слова, употребляемые обеими сторонами. Пустая трата времени вызвала острый внутренний протест, в обеденный перерыв вынудивший съездить за книжкой Глесстона «Действие ядерного оружия». После перерыва пришлось попросить специалистов по ядерным реакциям отдохнуть и задать изобретателям вопросы, проверяя, правильно ли занесены в протокол ответы на них.

В: Вы утверждаете, что источником энергии у вас является синтез, неважно — «холодный» или «горячий»?

О: Да.

В: Согласны ли вы, что в каждом акте синтеза выделяется свободный нейтрон?

О: Да.

В: Верно ли, что энерговыделение при взрыве вашего устройства эквивалентно взрыву нескольких килограммов ВВ?

О: Да.

В: У меня в руках книга Глесстона, там приведены данные об энергии, выделяющейся в акте синтеза — 17 Мэв, что соответствует 2,7x10^-12 Дж, вы согласны?

О: Да.

В: А где лично вы находились при проведении опытов?

О: В блиндаже, метрах в десяти. А какое это имеет значение?

Имело это такое значение, что в каждом из опытов должно было выделиться по 10¹⁹–10²⁰ нейтронов: достаточно было поделить заявленное значение энерговыделения в опыте на энерговыделение в одном акте синтеза, чтобы в том убедиться. В десяти метрах от смертельной дозы нейтронов не мог спасти ни один блиндаж.

Все стали мусолить книжку, раздалось неуверенное беканье изобретателей, что может, у них и «не выделялись нейтроны», на что последовал заготовленный ответ: «Тогда вам надо не размениваться на прикладные мелочи, а сначала заявить об открытии совершенно нового класса ядерных реакций».

Механические поражения в результате взрывных эффектов ядерных реакций начинают превалировать над радиационными, если энерговыделение в сборке превысит несколько тераджоулей (что соответствует примерно килотонне тротилового эквивалента). Если бы даже «атомные пули» и были созданы, то такое мини-оружие по всем меркам было бы ядерным и после его применения остались бы неоспоримые улики: продукты реакций и наведенная радиоактивность, а это дало бы противнику право ответить на «пулеметные» экзерциции полноценным ядерным ударом.

21

Попытайтесь представить, как хорошо можно «загореть» под светом, приобретшим плотность алюминия

22

«Железный ветер в лицо» ощущают только политработники, строчащие книги с такими названиями, а регистрируют скоростной напор и турбулентные «завихрения» стали специальные датчики

23

В газодинамической фазе взрыва образование ударной волны происходит вследствие двух причин: при мощном взрыве ее формирует расширяющаяся плазма нагретого радиационной диффузией воздуха; при взрыве малой мощности — то же делает «плазменный пузырь» из вещества, бывшего до взрыва рядом; понятно, что возможен и промежуточный случай, когда эффективны оба механизма

24

Рекомбинация — «воссоединение» носителей зарядов разных знаков — процесс, обратный ионизации

25

Лишившись важнейшей роли в военном применении, полоний — 210 в начале XX1 века стал символом прогресса в техническом оснащении малопочтенного ремесла «ликвидатора», придя на смену ледорубу, которым был убит Троцкий, начиненной взрывчаткой коробке конфет, положившей предел земным дням Украинского националиста Коновальца и разнообразным устройствам для введения ядов 50-х годов

26

Подобно тому, как постоянный ток ограничивается сопротивлением, переменный или импульсный ток ограничивается индуктивностью — тем более, чем короче длительность импульса или выше частота. Но индуктивность может и сама зависеть от тока. Например, если ток протекает по обмотке дросселя, охватывающей ферромагнитный (то есть — изготовленный из вещества, элементы которого обладают собственной намагниченностью) сердечник, то такой дроссель ограничивает ток очень существенно. Но так происходит до момента, когда все микроскопические элементы сердечника будут «выстроены» полем тока (сердечник намагничен до насыщения) и тогда индуктивность намотанной на нем обмотки скачком снижается, а значит, возрастет и протекающий через дроссель ток. Если к такому коммутатору последовательно подключить трансформатор, то на вторичной обмотке будет сформирован импульс, который и «подожжет» разряд в ионном источнике

27

«Минитмэн» — межконтинентальная баллистическая ракета (МБР). Боевое оснащение модификации LGM-30G, принятой на вооружение в 1970 году, состоит из трех боевых блоков индивидуального наведения, с энерговыделением 330 килотонн

28

Рентгеновское излучение генерируется в трубке, напоминающей нейтронную. Только ускоряются в ней не дейтоны, а электроны: достигнув мишени, они тормозятся электронами, составляющими оболочки ее ядер. Движущийся с ускорением или замедлением заряд излучает — этот факт будет упомянут еще много раз. Энергия квантов открытого В. Рентгеном электромагнитного излучения — десятки — сотни кЭв. Излучение рентгеновской трубки, в отличие от нейтронной, — направленное

29

Настырному стоит, припомнив значение числа Авогадро, проверить это

30

Это время так и называется — период полураспада: через 12 минут распадается половина частиц, через следующие 12 минут — половина оставшихся и т. д.

31

Буквальный перевод названия МБР «Минитмэн». Время приведения модификации LGM-30G из режима дежурства в техническую готовность к пуску — 32 секунды. Минитмэны — персонажи американской истории, партизаны времен войны за независимость от Британии

32

Следует помнить, что слово «мгновенные» относится только к появлению нейтронов. В реакторе, чтобы вызвать деление следующего поколения, они должны снизить свою энергию (а значит, повысить реакционную способность), «потолкавшись» миллисекунды в замедлителе. Но экспоненциальное размножение нейтронов (и возрастание тепловой мощности) даже и с таким периодом исключает возможность регулировки (стержни из сплава кадмия, поглощающего нейтроны, просто не успеют «войти» в сборку)

33

На самом деле — НИИ авиационной автоматики, позднее — ВНИИА

34

Танец смерти (франц.)

35

Английский с чудовищными ошибками. Плохо все же мы еще воспитываем нашу молодежь, как справедливо заметил товарищ Саахов: после стольких лет учебы в школе и институте не могут они грамотно объяснить, что писали о собеседнике!

Прим к сноске OCR: характерный пример авторского изложения — на самом деле это характерный для того времени обычный стеб. Аналогично к английскому можно отнести фразу «фэйсом об тэйбл».

36

Или — «развитóго»? Государственные деятели СССР произносили это слово именно так. Пусть читатель сам выбирает между грамотностью и ностальгией по империи