RDS-37 war die erste zweistufige Wasserstoffbombe der Sowjetunion, die erstmals am 22. November 1955 getestet wurde. Die Waffe hatte eine Nennleistung von etwa 3 Megatonnen. Für den Test wurde sie auf 1,6 Megatonnen herunterskaliert. Die RDS-37 war die erste "echte" zweistufige Wasserstoffbombe der Sowjetunion und die erste aus der Luft abgeworfene Thermonuklearbombe.
Entwicklung Die RDS-37 war eine Reaktion auf die Bemühungen der Vereinigten Staaten. Zuvor hatte die Sowjetunion angeblich viele ihrer Spione in den USA eingesetzt, um ihnen dabei zu helfen, Methoden und Ideen für die Atombombe zu entwickeln. Die Herstellung der Wasserstoffbombe erforderte weniger Anwendung dieser Methode, obwohl sie immer noch Hilfe von einigen Spionen erhielten, vor allem von Klaus Fuchs.
1945 beschloss die Sowjetunion, an einem Entwurf für eine "Superbombe" zu arbeiten. Ebenfalls 1945 hielt Enrico Fermi in Los Alamos Vorträge über den Fusionsprozess. Am Ende seines Vortrags stellte er fest, „dass bisher alle Schemata zur Initiation des Super [sehr vage] sind“.
Im Frühjahr 1946 richtete Edward Teller eine Konferenz ein, um alle über die Wasserstoffbombe bekannten Informationen auszuwerten. Klaus Fuchs nahm an derselben Konferenz teil. Im selben Jahr postulierte Teller ein neues Design für die Wasserstoffbombe, die er "Alarm Clock" nannte, und schlug vor, Lithium-6-Deuterid anstelle von reinem Deuterium zu verwenden.
Klaus Fuchs hatte Informationen sowohl über die Atombombe als auch über die Wasserstoffbombe an die Sowjetunion weitergegeben. Diese Informationen führten zur Rekrutierung der Gruppe von Igor Tamm, deren Arbeit zur Entwicklung der Wasserstoffbombe beitrug. Die Inhalte, die Fuchs 1948 lieferte, betrafen nicht nur die Wasserstoffbombe, sondern die Atomindustrie insgesamt. Es gab einen detaillierten Einblick in das Bombendesign mit einem zweistufigen Zündblock.
Die Entwürfe wurden schnell an Lavrentiy Beria geschickt, der von Josef Stalin mit dem sowjetischen Bombenprogramm beauftragt worden war, und an Igor Wassiljewitsch Kurtschatow, Boris Wannikow und Juli Chariton weitergeleitet, um diese Entwürfe zu validieren und zu bewerten. Am 5. Mai 1948 schrieben Wannikow und Kurtschatow eine Antwort, in der es hieß: In Bezug auf das Material Nr. 713a die grundlegenden Ideen über die Rolle von Tritium bei der Explosionsübertragung von einem Uran-235-Zünder auf Deuterium, über die Notwendigkeit einer sorgfältigen Auswahl der Uran-Zünderkraft und über die Rolle von Teilchen und Photonen darin die Übertragung der Explosion auf Deuterium sind neu. Diese Materialien sind insofern wertvoll, als sie für Cde hilfreich sind. Seldowitsch bei seiner Arbeit an der Superbombe, die gemäß den von der Ersten Hauptdirektion genehmigten Operationsplänen durchgeführt wurde. In diesem Bereich sollte verstärkt geforscht und mit der Arbeit an der praktischen Gestaltung begonnen werden.Wannikow machte sich daran, Deuterium und seine Wirkungen zu untersuchen. Chariton schickte am 5. Mai 1948 auch seine Antwort, in der er die Sowjetunion aufforderte, eine Designgruppe einzurichten.
Zu dieser Zeit wussten nur sehr wenige Menschen etwas über das Design von Wasserstoffbomben. Auch die Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten haben ihre eigenen Entwürfe nicht vollständig verstanden. Die Sowjetunion richtete eine Gruppe ein, um an der Wasserstoffbombe zu arbeiten. Im August 1948 postulierte Andrei Sacharow die Sloyka- oder Schichtkuchenmethode, die aus abwechselnden Schichten von Uran und thermonuklearem Brennstoff bestand. Anfang 1949 wurde dieses Schichtkuchendesign mit Lithium-6-Deuterid als thermonuklearem Brennstoff optimiert.
Anfang 1950 wurde Klaus Fuchs in Großbritannien festgenommen und konnte seine Spionagetätigkeit für die Sowjetunion nicht fortsetzen.
Die sowjetischen Wissenschaftler hatten die Idee, die Deuteriumdichte zu erhöhen. Sacharow und sein Team sahen die Möglichkeit, innerhalb des Schichtkuchens eine kleinere Atombombe zu zünden. Diese Idee war erfolgreich und die erste Implementierung wurde auf den RDS-6s verwendet. Die RDS-6 ebneten den Weg für die RDS-37. Bis 1952 begann die Sowjetunion, die zweistufige Bombe vollständig in Betracht zu ziehen. 1954 wurde der Plan jedoch endlich verwirklicht. Vor 1954 wurde angenommen, dass die thermonukleare Vorrichtung nicht durch Strahlung ausgelöst wird, sondern durch eine Stoßwelle.
Am 1. November 1952 testeten die Vereinigten Staaten ihre erste „Wasserstoffbombe“ mit dem Codenamen Ivy Mike. Das Design basierte auf dem Teller-Ulam-Layout. Ivy Mike war keine brauchbare Waffe. Sie war riesig und wog 82 Tonnen. Am 12. August 1953 hatten die Sowjets ihre eigene "Wasserstoffbombe" in einem Testcode namens "Joe 4" getestet, der auf dem Schichtkuchen-Design basierte. Zu diesem Zeitpunkt hatte niemand eine "echte" Wasserstoffbombe geschaffen. Alle anderen Tests hatten eine Kilotonnenausbeute.
Im Frühjahr 1954 begannen die sowjetischen Wissenschaftler die Möglichkeit zu verstehen, Strahlung vom Zünder der Atombombe freizusetzen und damit den Fusionsteil der Bombe zu initiieren. Diese Idee entspricht dem Teller-Ulam-Design, das bei der Mike-Detonation verwendet wurde. Anschließend gaben sie die einstufigen Schichtkuchen- und Rohrkonstruktionen auf und konzentrierten sich ganz auf das zweistufige Bombenprojekt. In einem 1954 veröffentlichten Bericht über die Tätigkeit des theoretischen Sektors Nr. 1 heißt es:Die Atomkompression wird in Zusammenarbeit mit Mitgliedern des Sektors Nr. 2 theoretisch untersucht. Die Hauptprobleme der Atomkompression befinden sich im Entwicklungsstadium. Emission von Strahlung aus der Atombombe, die zum Komprimieren des Hauptkörpers verwendet wird. Berechnungen zeigen, dass Strahlung sehr stark emittiert wird. Umwandlung von Strahlungsenergie in mechanische Energie zum Komprimieren des Hauptkörpers. Diese Grundsätze wurden durch die Bemühungen der Sektoren Nr. 2 und Nr. 1 entwickelt.Am 22. November 1955 testeten die Sowjets ihre erste echte zweistufige Wasserstoffbombe im Megatonnenbereich, die RDS-37. Dieser Test implementierte die zweistufige Strahlungsimplosion. Dies war auch der weltweit erste aus der Luft abgeworfene Fusionsbombentest.
Grundlagen der RDS-37 Nach dem Bravo-Test im März 1954 begannen sowjetische Wissenschaftler, nach Wegen zu suchen, um eine effektive thermonukleare Bombe mit großer Reichweite herzustellen. Nach intensiver Recherche vergangener Erfahrungen mit diesen Bomben wurde eine neue zweistufige Bombe entwickelt. RDS-37InformationNation Sowjetunion TestortSemipalatinsk Datum22. November 1955 Anzahl Tests 1Testtyp Atmosphärischer TestWaffentyp Fission Sprengkraft 1,6 Mt TNT Die thermonuklearen Ladungen der RDS-37 basieren auf grundlegenden wissenschaftlichen Konzepten der Hochenergiedichte aus der Physik. Das Prinzip der Strahlungsimplosion geht von drei Konzepten aus. Laut Ilkaev sind dies: "Der überwiegende Anteil der Energie der Explosion der Kernladung (des Primärmoduls) wird in Form von Röntgenstrahlung erzeugt; die Energie der Röntgenstrahlung wird zur Fusion transportiert; die Implosion des Fusionsmoduls unter Nutzung der Energie der 'abgegebenen' Röntgenstrahlung". Hoffnungen auf eine bessere Verdichtung von Nuklearmaterial, die eingeleitet werden könnte, waren vorhandene Diskussion seit den frühen 1950er Jahren.
Nicht lange danach begannen Jakow Borissowitsch Seldowitsch und Andrei Sacharow, an dieser Theorie zu arbeiten. "Im Januar 1954 betrachteten Ja. B. Seldowitsch und A. D. SacharoW im Detail ein Gerätelayout, das das Prinzip einer zweistufigen Kernladung beinhaltete."
Viele Menschen fragten sich, ob sie von Anfang an erfolgreich sein könnte. Fragen zur zweistufigen Kernladung fielen in zwei Kategorien.
Die erste Reihe von Fragen betraf die nukleare Implosion. Das erste Modul oder der Spaltauslöser, initiiert "durch Kompression von Kernmaterial oder Spaltung und Verschmelzung von Materialien durch sphärische Explosion chemischer Sprengstoffe, bei der die sphärische Symmetrie der Implosion durch die anfängliche sphärisch symmetrische Detonation des Sprengstoffs diktiert wurde".
Es schien keine Möglichkeit zu geben, wie „eine heterogene Struktur, die aus einer primären Quelle und einem komprimierbaren sekundären Modul besteht, die kugelsymmetrische nukleare Implosion“ aufrechterhalten könnte.
Das Folgende ist ein Bericht von Sacharow und Romanow vom 6. August mit dem Titel „Atomic Compression“. "Die Atomkompression wird in Zusammenarbeit mit Mitgliedern des Sektors Nr. 2 theoretisch untersucht. Die Hauptprobleme der Atomkompression befinden sich im Entwicklungsstadium.
(1) Strahlungsemission von der Atombombe, die zum Komprimieren des Hauptkörpers verwendet wird.
(2) Umwandlung von Strahlungsenergie in mechanische Energie zum Komprimieren des Hauptkörpers. Diese Prinzipien wurden durch die Teamarbeit der Sektoren Nr. 2 und Nr. 1 (Ja. B. Seldowitsch, Ju. A. Trutnjew und A. D. Sacharow) entwickelt...".
Dieses Problem mit einer zweistufigen Kernladung bringt zwei weitere Probleme mit sich. Erstens: "Was ist nun der Träger der explosiven Energie der ursprünglichen Quelle?". Zweitens: "Wie wird diese Energie zum sekundären Modul transportiert?".
Der zweite Fragenkomplex betrifft das sekundäre Modul, das von der nuklearen Implosion des Kernspaltungsauslösers betroffen ist. Zuerst dachten Wissenschaftler, dass die Energie einer nuklearen Initiierung des Spaltauslösers in einer zweistufigen Ladung durch den Fluss der Initiierungsprodukte transportiert würde, wenn sich die Stoßwelle durch die heterogene Struktur des sekundären Moduls ausbreitet.
Seldowitsch und Sacharow "beschlossen, ein Analogon des inneren Elements der RDS-6-Ladung für das grundlegende physikalische Element des sekundären Moduls zu wählen, d. h. die 'geschichtete' sphärische Konfiguration des Systems".
Faktoren hinter dem Design Die Sowjetunion war in der Lage, ohne die Hilfe von Außeninformationen einige ähnliche Errungenschaften wie die Vereinigten Staaten zu erzielen. „Das aktive Material würde, anstatt zunächst eine feste Kugel zu sein, wie bei der Nagasaki-Bombe, als Hülle mit einer ‚schwebenden‘ Kugel in der Mitte hergestellt werden. Ein Teil des teuren Plutoniums wurde durch weniger teures Uran-235 ersetzt. Die Levitation erhöhte die Energieausbeute und ermöglichte es, die Größe und das Gewicht des Sprengstoffs zu reduzieren. Ähnliche Errungenschaften wurden ohne Spionage von den sowjetischen Laboratorien erzielt.“ Die abgeleitete ursprüngliche Weckermethode wurde von Stanislaw Ulam bewertet, der entschied, dass es schwieriger und kostspieliger sein würde als erwartet. Während dieser Zeit konzentrierten sich die Vereinigten Staaten auf den Wecker, während sich die Sowjetunion auf die Sloyka-Methode konzentrierte. Das Wecker-Dilemma dauerte bis 1951, als Ulam auf die Idee kam, eine thermonukleare Sekundärbombe mit dem hydrodynamischen Schock einer primären Spaltbombe zu komprimieren. Teller stimmte dieser Methode zu und änderte sie sogar, indem er den Druck der Strahlung des Primärschocks anstelle des hydrodynamischen Schocks verwendete.