|
Первый советский ядерный заряд был испытан 29.08.49 на площадке П-1 опытного поля Семипалатинского испытательного полигона. Опытное поле представляло площадку радиусом R = 10 км, окруженную невысокими холмами (Н= 100-200 м). Центральная часть поля до R = 5 км была лишена сколько-нибудь значительных неровностей, а в диапазоне R = 5-10 км встречались отдельные высоты Н= 20-30 м. Заряд размещался на башне с высотой Н= 37,5 м.
К моменту проведения испытания было хорошо известно, что ядерный взрыв сопровождается световым, тепловым и механическим действием, испусканием нейтронов и гамма-излучения, а также наработкой радионуклидов продуктов деления. Соответственно экспериментальные исследования взрыва предусматривали:
Оптические исследования применялись для изучения следующих вопросов:
Экспериментальные данные, полученные при этих исследованиях, позволили определить параметры светящейся области и явились необходимым материалом для изучения области формирования ударной волны и исследования ударной волны на первых стадиях ее распространения. Эти данные явились важным материалом для исследования теплового баланса излучения и определения энерговыделения заряда. В частности, по результатам этих измерений было получено значение полной энергии излучения.
При этом были получены данные, определяющие последовательность развития процессов, в том числе двухфазный характер развития светящейся области с резким падением интенсивности излучения между фазами.
Для проведения оптических измерений было установлено 4 железобетонных башни с использованием 102 оптических приборов.
При этом, в частности, использовались:
При проведении исследований γ-излучения взрыва предусматривалось:
Для этого, в частности, применялись:
При проведении нейтронных измерений предусматривалось:
Для проведения нейтронных измерений использовались около 2000 индикаторов, в том числе:
Исследования радиоактивного следа взрыва были связаны в основном с определением характеристик интенсивности ?-дозы вдоль оси следа облака взрыва. Кроме того, радиохимические исследования проб грунта были использованы для определения энерговыделения 5 взрыва при сравнении активности радионуклидов продуктов деления с активностью Pu. При проведении исследований характеристик ударной волны предусматривалось:
Регистрирующие приборы размещались в железобетонных башнях на 8 рубежах по двум азимутам в диапазонах R = 500-10000 м.
К работам, связанным с созданием первого ядерного взрывного устройства был привлечен значительный коллектив специалистов Института химической физики АН СССР
ИХФ). При испытании этого устройства задача изучения действия ядерного взрыва также была поручена коллективу этого института. Для этих целей необходимо было провести разработку методов изучения поражающих свойств ядерных взрывов и обеспечить эти методы необходимой научной аппаратурой, а также создать систему управления, включая автоматику поля испытательного полигона. Коллектив исследователей для выполнения этих задач возглавил М.А. Садовский, который был назначен научным руководителем Семипалатинского полигона. Этот коллектив был организационно оформлен в Спецсектор ИХФ, который в 1963 г. перешел в Институт физики Земли, а с 1991 г. был преобразован в Институт динамики геосфер РАН. В Спецсекторе было создано не менее 80% всей аппаратуры, использованной при ядерных испытаниях СССР до 1963 г.
В целом при проведении ядерного взрыва 29.08.49 был получен уникальный экспериментальный материал по определению параметров различных физических процессов взрыва, подтверждена возможность регистрации его разнообразных характеристик, поскольку до проведения испытаний все это было в принципе проблематичным.
Второе наземное ядерное испытание 24.09.51 также проводилось на площадке П-1 опытного поля Семипалатинского испытательного полигона. На месте первого испытания была установлена башня аналогичной конструкции. Два года, прошедших с 1949 года, были направлены на переход от поискового характера наблюдений и регистрации процессов, сопровождающих ядерный взрыв, к конкретному комплексу измерений характеристик испытываемых зарядов и организации исследований новых параметров процессов.
Измерительная аппаратура была размещена в радиусе 10 км в 24 сооружениях опытного поля и включала 232 приборов различного типа, 1250 индикаторов γ-излучения и 2050 нейтронных индикаторов.
Для изучения воздействия ядерного взрыва на гражданские и промышленные сооружения были построены 2-х и 5-ти этажные кирпичные дома, промышленные здания, железнодорожные и шоссейные мосты, фрагменты подземных убежищ, участок высоковольтной линии передачи. При изучении воздействия ядерного взрыва на образцы военной техники использовались самолеты, танки, орудия, палубные надстройки миноносцев, торпедные аппараты, мины, а также склады боеприпасов.
Энерговыделение ядерного взрыва определялось двумя методами:
Сравнительные измерения параметров ударной волны и интегральных потоков теплового излучения показали, что энерговыделение взрыва 24.09.51 превышает энерговыделение первого взрыва 29.08.49 в 1,9-2 раза.
В опыте 1951 года, наряду с обычными измерениями доз гамма-излучения, впервые удалось исследовать зависимость интенсивности γ-излучения от времени.
Также впервые было осуществлено измерение скорости нарастания процесса деления ядер при взрыве, что потребовало использования высокоскоростной осциллографии.
18 октября 1951 года было проведено первое воздушное ядерное испытание. Испытание проводилось на опытном поле Семипалатинского полигона. Авиабомба с зарядом была сброшена с самолета-бомбардировщика ТУ-4 и взорвана на высоте Н= 380 м. Эпицентр взрыва был расположен на расстоянии R = 2,5 км от центра поля, где проводились испытания 29.08.49 и 24.09.51. Это было обусловлено небольшим промежутком времени после предыдущего взрыва 24.09.51 и существенным уровнем радиоактивности грунта.
Основными задачами испытания 18.10.51 были:
В зоне воздействия взрыва были построены небольшие каменные и деревянные дома упрощенного типа и четыре участка траншеи полевого типа. На различных расстояниях от эпицентра были расположены образцы военной техники; на открытом грунте, в сооружениях, танках и траншеях было размещено 214 подопытных животных.
В приборных башнях было размещено 156 приборов различного типа.
Энерговыделение взрыва определялось на основе измерений динамики размеров огненного шара взрыва, а также на основе характеристик объема и температуры светящейся области и составило E=42 кт.
Как и в предыдущих опытах, энерговыделение взрыва определялось также на основе радиохимического анализа проб шлака с поверхности, а также проб воздуха по следу облака взрыва.
Измерения теплового излучения показали, что увеличение высоты взрыва приводит к существенному увеличению светового потока по сравнению с наземным взрывом и, соответственно, к увеличению зоны поражения за счет пожаров и ожогов.
Важным результатом испытания было подтверждение безопасности самолета-носителя ТУ-4 при выбранной схеме подрыва.
Существенное значение имели результаты измерений радиоактивности грунта в эпицентре и по следу облака, которые показали, что уровень активности при воздушном взрыве оказался в 104 раз меньше, чем при наземном испытании. Приведенная высота взрыва составила в этом случае 109 м/кт1/3.
12 августа 1953 года было проведено испытание первого термоядерного заряда СССР. Испытание проводилось на площадке П-1 опытного поля Семипалатинского испытательного полигона на месте первых испытаний. В этих целях было вновь возведено, отремонтировано и восстановлено (из числа поврежденных в испытаниях 1949 и 1951 гг.) 190 сооружений, стендов и отдельных элементов объектов, в том числе 38 приборных сооружений.
Заряд размещался на башне с высотой подрыва Н = 30 м, вокруг которой находились типовые гражданские, промышленные, инженерные сооружения, образцы военной техники и подопытные животные. Всего к этому испытанию было подготовлено более 500 различных измерительных и регистрирующих приборов, а также большое количество индикаторов разных типов.
К основным задачам измерений относилось:
При этом, в частности, решались следующие задачи:
Энергия взрыва определялась по данным измерений размеров и температуры "огненного шара", на основе данных анализа радиохимических проб, а также по исследованиям парной волны и γ-излучения взрыва.
По результатам всех этих методов энерговыделение взрыва составило Е = 400 кт.
Важным результатом опыта явилось измерение характеристик развития ядерной реакции на начальной стадии, которое указывало на наличие процесса термоядерного горения.
Данные измерений нейтронных индикаторов подтвердили наличие термоядерных нейтронов с Еп~14 Mev и позволили определить их количество.
Применение нейтронных индикаторов позволило определить потоки и дозы, создаваемые нейтронным потоком на различных расстояниях в открытой местности и в грунте, а также исследовать защитные свойства грунта, бетона и стали.
В результате проведенных 4-х первых ядерных испытаний была показана возможность получения непосредственной экспериментальной информации о различных сторонах процессов ядерного взрыва и сложился определенный минимум методик измерения параметров взрыва. Этот минимум, в частности, включал:
|