Хотя устройство водородной бомбы известно теперь уже и школьникам[127], тем не менее уместно сказать, в чем именно состояла идея А. Д. Основная задача была в том, чтобы с помощью энергии, выделенной при взрыве атомной бомбы, нагреть и поджечь тяжелый водород — дейтерий, т. е. осуществить термоядерные реакции

идущие с выделением энергии и, таким образом, способные сами себя поддерживать. Казалось бы, для этого нужно заложить слой дейтерия в обычную атомную бомбу между делящимся веществом (полым шаром из U²³⁵ или Pu²³⁹) и окружающей его взрывчаткой, кумулятивный взрыв которой переводит делящееся вещество из подкритического состояния в надкритическое. Оказалось, однако, что при этом дейтерий не успевает достаточно нагреться и сдавиться и термоядерная реакция практически не идет.

В этой связи напомним, что скорость dd–реакции определяется поперечным сечением σ_dd(ν) этой реакции, зависящим от относительной скорости сталкивающихся ядер, и концентрацией дейтерия n_D. Действительно, каждый дейтон в единицу времени может столкнуться с σ_dd(ν)νn_D другими дейтонами. После усреднения по тепловому (максвелловскому) спектру скоростей эта частота столкновений или обратное «время жизни» дейтона <σ_dd(ν)ν> n_D зависит лишь от температуры и концентрации дейтерия и определяет долю дейтерия, сгоревшего за время взрыва Δt:

Для увеличения доли сгоревшего дейтерия А. Д. предложил окружить дейтерий оболочкой из обычного природного урана, который должен замедлить разлет и, главное, существенно повысить концентрацию дейтерия. В самом деле, при температуре, возникающей после атомного взрыва, атомы окружающего вещества практически полностью ионизованы. Давление такого газа равно p = nkT, где n — суммарная концентрация ядер и электронов. Из равенства давлений и температур на границе дейтерия и урана получаем, что концентрация ядер дейтерия

пропорциональна плотности ρ_U урана с коэффициентом пропорциональности, слабо зависящим от материала оболочки (Z — атомный номер, A — массовое число, M — атомная единица массы). Поэтому урановая оболочка, плотность которой в 12 раз больше плотности взрывчатки, на порядок повышает концентрацию дейтерия. Такой способ увеличения скорости термоядерной реакции наши сотрудники назвали «сахаризацией».

Рост скорости dd-реакции приводит к заметному образованию трития, который тут же вступает с дейтерием в термоядерную реакцию

с сечением, в 100 раз превышающим сечение dd-реакции, и в 5 раз большим энерговыделением. Более того, ядра урановой оболочки охотно делятся под действием быстрых нейтронов, появляющихся в термоядерной dt-реакции, и существенно увеличивают мощность взрыва. Именно это обстоятельство заставило выбрать уран в качестве оболочки, а не любое другое тяжелое вещество (например свинец).

Мощность термоядерного процесса в дейтерии можно было бы значительно повысить, если с самого начала часть дейтерия заменить тритием. Но тритий очень дорог. Поэтому В. Л. Гинзбург предложил вместо трития использовать литий-шесть, который под действием нейтронов генерирует тритий в реакции

с очень большим сечением. Действительно, термоядерный заряд в виде дейтерида лития (Li⁶ D) привел к радикальному увеличению мощности термоядерного процесса и выделению энергии из урановой оболочки за счет деления, в несколько раз превосходящему термоядерное энерговыделение.

Таковы физические идеи, заложенные в самый первый вариант нашего термоядерного оружия.

В этот же период параллельно с основной деятельностью А. Д. интенсивно работал над идеей магнитного термоядерного реактора (МТР). Такой реактор мыслился им в виде соленоида, свернутого в тор, т. е. имеющего вид бублика, внутренность которого заполнена дейтерием. Дейтерий разогревается мощными разрядами тока, текущего по обмотке, который одновременно создает внутри бублика магнитное поле, препятствующее попаданию плазмы на стенки тора. Поражает близость масштабов (10 м) и других характеристик этих установок, рассчитанных тогда А. Д., к масштабам и характеристикам токамаков, созданных много лет спустя как у нас, так и за границей.

Создание сверхсильных магнитных полей сжатием магнитного потока внутри полого металлического цилиндра было третьей важной идеей А. Д., высказанной в те годы. Цилиндр обжимался кумулятивным взрывом. Пересечение движущимися стенками цилиндра магнитных силовых линий создавало в стенках ток, который в свою очередь создавал дополнительное магнитное поле внутри цилиндра. Все это приводило к тому, что магнитный поток Ф =πR²H внутри цилиндра оставался неизменным, а, следовательно, напряженность поля росла обратно квадрату радиуса цилиндра.

Позднее оказалось, что аналогичную идею высказал примерно в то же время Я. П. Терлецкий. Мне казалось, что А. Д. был немного огорчен этим обстоятельством.

Экспериментальные работы по сжатию магнитного потока, начатые по инициативе А. Д., привели в 1964 г. к рекордному значению магнитного поля в 25 млн. гаусс.

Все эти годы А. Д. работал с исключительным напряжением, приходил в отдел раньше всех и уходил позже всех, а ведь у него уже была семья — жена Клавдия Алексеевна и две маленькие дочери Таня и Люба, мы же все были на 5–8 лет моложе его и холосты.

До сих пор меня не покидает прямо-таки физическое ощущение напряженности работы А. Д. Однажды вхожу я в его кабинет[128] и вижу, что он сидит за столом, обхватив голову руками и устремив взгляд на чертеж. Потом он поворачивает голову ко мне и я вижу, как несколько его длинных черных волос падает на этот чертеж. Не мудрено, что «подавляющее большинство» увидело его совсем другим.

Помимо собственной работы и участия в многочисленных совещаниях, где приходилось принимать очень ответственные решения, А. Д. много времени уделял руководству работами сотрудников. Помню, мы с Ю. А. Романовым рассчитывали вероятность одного редкого процесса в макросистеме, при этом, естественно, существенно использовали теорию вероятностей. Написали черновой вариант отчета и отдали его читать А. Д. На третьей или четвертой странице он обнаруживает логическую ошибку, мы хватаемся за голову, исправляем это место и все последующее. А. Д. читает дальше — снова ошибка, опять сказывается наше недостаточное владение теорией вероятностей, опять исправляем конец. И что же? А. Д. находит еще одну ошибку, на этот раз последнюю. Ощущения позора не осталось лишь потому, что все это знали только мы трое, замечания А. Д. были мягкими и тактичными, а уровень его так сильно отличался от нашего.

В данном случае мы были готовы к разговору и довольно быстро схватывали его замечания. Трудно было тогда, когда обсуждалась какая-то неясная проблема. Каждый высказывал свои соображения, но соображения А. Д., как правило, трудно было понять — он мыслил не ортодоксально. Похоже было, что все мы ищем ответ, пользуясь выученными правилами, а он интуитивно чувствует его и обосновывает свой путь к нему в целом, а не отдельные шаги. Впрочем, сказывалось, конечно, и отсутствие у нас опыта самостоятельной теоретической работы.