À l'été 1950, le Comité central du Parti communiste des bolcheviks de toute l'Union a reçu une lettre d'un sergent qui a servi à Sakhaline. L'auteur a écrit qu'il savait fabriquer une bombe à hydrogène. Et bien, et un réacteur thermonucléaire aussi, pour ne pas se lever deux fois.
Oleg Alexandrovich Lavrentyev, le héros de notre histoire, est né en 1926 à Pskov. Avant la guerre, le gars a réussi à terminer sept cours. Apparemment, quelque part à la fin de ce processus, il a mis la main sur un livre racontant la physique du noyau atomique et les dernières découvertes dans ce domaine.
Les années 30 du XXe siècle ont été une période d'ouverture de nouveaux horizons. En 1930, l'existence du neutrino a été prédite, en 1932 le neutron a été découvert. Au cours des années suivantes, les premiers accélérateurs de particules ont été construits. La question s'est posée de la possibilité de l'existence d'éléments transuraniens. En 1938, Otto Hahn a obtenu pour la première fois du baryum en irradiant de l'uranium avec des neutrons, et Lisa Meitner a pu expliquer ce qui s'est passé. Quelques mois plus tard, elle prédit une réaction en chaîne. Il ne restait plus qu'un pas avant que la question de la bombe atomique ne soit soulevée.
Il n'est pas étonnant qu'une bonne description de ces découvertes s'enfonce dans l'âme d'un adolescent. Il est un peu plus atypique que cette charge ait été conservée en elle dans tous les troubles ultérieurs. Et puis il y a eu la guerre. Oleg Lavrentiev a réussi à prendre part à sa dernière étape, dans les pays baltes. Puis les rebondissements du service le jetèrent à Sakhaline. L'unité avait une bibliothèque relativement bonne, et Lavrentyev, alors sergent, s'est abonné au journal Uspekhi Fizicheskikh Nauk (Uspekhi Fizicheskikh Nauk) pour son allocation d'argent, ce qui a apparemment fait une impression considérable sur ses collègues. Le commandement soutint l'enthousiasme de son subordonné. En 1948, il a enseigné la physique nucléaire aux officiers d'unité, et l'année suivante a reçu un certificat d'immatriculation après avoir suivi un cours de trois ans dans une école du soir locale pour les jeunes travailleurs en un an. On ne sait pas quoi et comment ils ont réellement enseigné là-bas, mais il n'y a aucune raison de douter de la qualité de l'éducation du sergent junior Lavrentyev - il avait besoin du résultat lui-même.
Comme il l'a lui-même rappelé de nombreuses années plus tard, l'idée de la possibilité d'une réaction thermonucléaire et de son utilisation pour obtenir de l'énergie l'a visité pour la première fois en 1948, alors qu'il préparait une conférence pour les officiers. En janvier 1950, le président Truman, s'adressant au Congrès, a appelé à la création rapide de la bombe à hydrogène. C'était en réponse au premier essai nucléaire soviétique en août de l'année précédente. Eh bien, pour le sergent subalterne Lavrentyev, c'était une impulsion pour une action immédiate: après tout, il savait comment il pensait à l'époque comment fabriquer cette bombe et devancer un ennemi potentiel.
La première lettre décrivant l'idée, adressée à Staline, est restée sans réponse, et aucune trace de celle-ci n'a été retrouvée par la suite. Très probablement, il vient de se perdre. La lettre suivante a été envoyée de manière plus fiable: au Comité central du PCUS (b) par l'intermédiaire du comité municipal de Poronaysky.
Cette fois, la réaction s'est intéressée. De Moscou, par l'intermédiaire du Comité régional de Sakhaline, un commandement est venu fournir au soldat persistant une pièce gardée et tout le nécessaire pour une description détaillée des propositions.
Travail spécial
À ce stade, il convient d'interrompre l'histoire des dates et des événements et de se tourner vers le contenu des propositions faites par la plus haute instance soviétique.
Comme l'auteur l'écrivait lui-même à l'été 1950, son ouvrage comportait quatre parties, à savoir:
- Idées de base.
- Une usine pilote de conversion de l'énergie des réactions lithium-hydrogène en énergie électrique.
- Une usine pilote de conversion de l'énergie des réactions de l'uranium et des transuraniens en énergie électrique.
- Bombe à hydrogène au lithium (conception).
De plus, O. Lavrentiev écrit qu'il n'a pas eu le temps de préparer les parties 2 et 3 en détail et a été contraint de se limiter à un bref synopsis, la partie 1 est également humide ("écrite très superficiellement"). En fait, les propositions envisagent deux dispositifs: une bombe et un réacteur, tandis que la dernière, quatrième, partie - où la bombe est proposée - est extrêmement laconique, ce ne sont que quelques phrases dont le sens se résume au fait que tout a déjà été démonté dans la première partie.
Sous cette forme, "sur 12 feuilles", les propositions de Larionov à Moscou ont été examinées par AD Sakharov, alors encore candidat en physique et en mathématiques, et surtout, l'une de ces personnes qui, en URSS de ces années-là, traitaient des problèmes d'énergie thermonucléaire., préparant principalement des bombes.
Sakharov a distingué deux points principaux dans la proposition: la mise en œuvre de la réaction thermonucléaire du lithium avec l'hydrogène (leurs isotopes) et la conception du réacteur. Dans l'examen écrit, assez sympathique, du premier point, il a été dit brièvement - cela ne correspond pas.
Bombe difficile
Pour replacer le lecteur dans son contexte, il est nécessaire de faire une courte excursion dans la réalité. Dans la bombe à hydrogène moderne (et, pour autant qu'on puisse en juger à partir de sources ouvertes, les principes de conception de base n'ont pas beaucoup changé depuis la fin des années cinquante), le rôle d'un "explosif" thermonucléaire est joué par l'hydrure de lithium - une substance blanche solide qui réagit violemment avec l'eau pour former de l'hydroxyde de lithium et de l'hydrogène. Cette dernière propriété permet d'utiliser largement l'hydrure là où il est nécessaire de lier temporairement l'hydrogène. L'aéronautique est un bon exemple, mais la liste, bien sûr, ne s'arrête pas là.
L'hydrure utilisé dans les bombes à hydrogène diffère par sa composition isotopique. Au lieu de l'hydrogène "ordinaire", il contient du deutérium, et au lieu du lithium "ordinaire", son isotope plus léger à trois neutrons. Le deutérure de lithium résultant, 6LiD contient presque tout ce dont vous avez besoin pour un excellent éclairage. Pour initier le processus, il suffit de faire exploser une charge nucléaire située à proximité (par exemple, autour ou, au contraire, à l'intérieur). Les neutrons formés lors de l'explosion sont absorbés par le lithium-6, qui se désintègre pour former de l'hélium et du tritium. Une augmentation de pression et de température à la suite d'une explosion nucléaire conduit au fait que le tritium et le deutérium nouvellement formés, qui étaient initialement sur les lieux des événements, se retrouvent dans les conditions nécessaires au démarrage d'une réaction thermonucléaire. Bon, c'est tout, c'est fait.
- UNE) ogive avant l'explosion; la première étape est en haut, la deuxième étape est en bas. Les deux composants d'une bombe thermonucléaire.
- B) L'explosif fait exploser le premier étage, comprimant le noyau de plutonium à un état supercritique et initiant une réaction de fission en chaîne.
- V) Au cours du processus de division dans la première étape, une impulsion de rayons X se produit, qui se propage le long de la partie interne de la coque, pénétrant à travers la charge de polystyrène expansé.
- g) Le deuxième étage est comprimé en raison de l'ablation (évaporation) sous l'influence des rayons X, et la tige de plutonium à l'intérieur du deuxième étage passe dans un état supercritique, déclenchant une réaction en chaîne, libérant une énorme quantité de chaleur.
- ré) Une réaction de fusion se produit dans le deutérure de lithium-6 comprimé et chauffé, le flux de neutrons émis initie la réaction de désintégration par falsification. La boule de feu s'étend…
Ce chemin n'est pas le seul, encore moins obligatoire. Au lieu de deutérure de lithium, vous pouvez utiliser du tritium prêt à l'emploi mélangé à du deutérium. Le problème est que les deux sont des gaz difficiles à contenir et à transporter, et encore moins à mettre dans une bombe. La conception résultante est tout à fait appropriée pour les tests d'explosion, ceux-ci ont été produits. Le seul problème est qu'il ne peut pas être livré au "destinataire" - la taille de la structure exclut complètement une telle possibilité. Le deutéride de lithium, étant un solide, contourne élégamment ce problème.
Ce qui a été dit ici n'est pas du tout difficile pour nous qui vivons aujourd'hui. En 1950, c'était un top secret, auquel un nombre très limité de personnes avait accès. Bien entendu, un soldat servant à Sakhaline ne faisait pas partie de ce cercle. En même temps, les propriétés de l'hydrure de lithium en elles-mêmes n'étaient pas un secret, toute personne plus ou moins compétente, par exemple en matière d'aéronautique, les connaissait. Ce n'est pas un hasard si Vitaly Ginzburg, l'auteur de l'idée d'utiliser du deutéride de lithium dans une bombe, a généralement répondu à la question sur la paternité dans l'esprit que, en général, c'est trop trivial.
La conception de la bombe Lavrentiev est largement similaire à celle décrite ci-dessus. Ici, nous voyons également une charge nucléaire d'amorçage et un explosif à base d'hydrure de lithium, et sa composition isotopique est la même - c'est un deutérure d'isotope de lithium léger. La différence fondamentale est qu'au lieu de la réaction du deutérium avec le tritium, l'auteur suppose la réaction du lithium avec le deutérium et/ou l'hydrogène. Clever Lavrentyev a deviné qu'une substance solide est plus pratique à utiliser et a suggéré de l'utiliser 6Li, mais seulement parce que sa réaction avec l'hydrogène devrait donner plus d'énergie. Pour sélectionner un combustible différent pour la réaction, des données sur les sections efficaces effectives des réactions thermonucléaires étaient nécessaires, ce que, bien sûr, le soldat conscrit n'avait pas.
Disons qu'Oleg Lavrentyev aurait encore de la chance: il a deviné la bonne réaction. Hélas, même cela n'aurait pas fait de lui l'auteur de la découverte. La conception de la bombe décrite ci-dessus avait été développée à cette époque depuis plus d'un an et demi. Bien sûr, puisque toutes les œuvres étaient entourées d'un secret complet, il ne pouvait pas les connaître. De plus, la conception de la bombe n'est pas seulement la disposition des explosifs, c'est aussi beaucoup de calculs et de subtilités de conception. L'auteur de la proposition n'a pas pu les remplir.
Je dois dire que l'ignorance complète des principes physiques de la future bombe était alors caractéristique pour les gens qui étaient beaucoup plus compétents. De nombreuses années plus tard, Lavrentyev s'est souvenu d'un épisode qui lui est arrivé un peu plus tard, déjà à l'époque de ses études. Le vice-recteur de l'Université d'État de Moscou, qui avait lu la physique aux étudiants, s'est engagé pour une raison quelconque à parler de la bombe à hydrogène, qui, à son avis, était un système d'irrigation du territoire ennemi avec de l'hydrogène liquide. Et quoi? Geler les ennemis est une chose douce. L'étudiant Lavrentyev, qui l'écoutait, qui en savait un peu plus sur la bombe, a involontairement échappé à une évaluation impartiale de ce qu'il avait entendu, mais rien n'a répondu à la remarque caustique du voisin qui l'a entendue. Ne lui dites pas tous les détails qu'il connaît.
Ce qui a été dit, apparemment, explique pourquoi le projet des « bombes de Lavrentiev » a été oublié presque immédiatement après sa rédaction. L'auteur a montré des capacités remarquables, mais c'était la fin. Le projet de réacteur à fusion a connu un destin différent.
Réacteur
La conception du futur réacteur en 1950 a semblé à l'auteur assez simple. Deux électrodes concentriques (l'une dans l'autre) seront placées dans la chambre de travail. L'intérieur est réalisé sous forme de grille, sa géométrie est calculée de manière à minimiser au maximum le contact avec le plasma. Une tension constante de l'ordre de 0,5 à 1 mégavolt est appliquée aux électrodes, l'électrode intérieure (grille) étant le pôle négatif et l'extérieur étant positif. La réaction elle-même a lieu au milieu de l'installation et les ions chargés positivement (principalement des produits de réaction) qui s'échappent de la grille, progressent, surmontent la résistance du champ électrique, qui en fait finalement revenir la plupart. L'énergie dépensée par ceux-ci pour surmonter le champ est notre gain, qui est relativement facile à "retirer" de l'installation.
La réaction du lithium avec l'hydrogène est à nouveau proposée comme procédé principal, ce qui là encore ne convient pas pour les mêmes raisons, mais ce n'est pas remarquable. Oleg Lavrentyev a été la première personne à avoir eu l'idée d'isoler le plasma en utilisant une sorte de champ. Même le fait que dans sa proposition ce rôle soit, en général, secondaire - la fonction principale du champ électrique est d'obtenir l'énergie des particules émises par la zone de réaction - ne change en rien le sens de ce fait.
Comme Andrei Dmitrievich Sakharov l'a déclaré plus tard à plusieurs reprises, c'est la lettre du sergent de Sakhaline qui l'a d'abord conduit à l'idée d'utiliser le champ pour confiner du plasma dans un réacteur thermonucléaire. Certes, Sakharov et ses collègues ont préféré utiliser un champ différent - magnétique. En attendant, il a écrit dans une revue que la conception proposée est très probablement irréaliste, en raison de l'impossibilité de fabriquer une électrode à mailles qui résisterait au travail dans de telles conditions. Et l'auteur a encore besoin d'être encouragé pour le courage scientifique.
Étudiant spécial
Nous avons laissé l'auteur des propositions à Sakhaline. Il est temps de revenir sur son destin.
Peu de temps après l'envoi des propositions, Oleg Lavrentyev a été démobilisé de l'armée, envoyé à Moscou et est devenu étudiant de première année au département de physique de l'Université d'État de Moscou. Les sources disponibles disent (d'après ses propos) qu'il l'a fait tout seul, sans la protection d'aucune autorité.
"Instances", cependant, a suivi son sort. En septembre, Lavrentyev rencontre ID Serbin, un responsable du Comité central du Parti communiste des bolcheviks de toute l'Union et destinataire de ses lettres de Sakhaline. Sur ses instructions, il décrit à nouveau sa vision du problème, plus en détail.
Au tout début de l'année suivante, 1951, l'étudiant de première année Lavrentyev a été convoqué au ministre de l'Instrumentation de mesure de l'URSS Makhnev, où il a rencontré le ministre lui-même et son critique A. D. Sakharov. Il convient de noter que le département dirigé par Makhnev avait une attitude plutôt abstraite envers les instruments de mesure, son véritable objectif était de soutenir le programme nucléaire de l'URSS. Makhnev lui-même était le secrétaire du Comité spécial, dont le président était alors le tout-puissant L. P. Beria. Notre étudiant l'a rencontré quelques jours plus tard. Sakharov était à nouveau présent à la réunion, mais presque rien ne peut être dit sur son rôle.
Selon les mémoires d'O. A. Lavrentyev, il se préparait à parler de la bombe et du réacteur au chef de haut rang, mais Beria ne semblait pas s'y intéresser. La conversation portait sur l'invité lui-même, ses réalisations, ses projets et ses proches. "C'était une mariée", a résumé Oleg Aleksandrovich. - Il voulait, comme je l'ai compris, me regarder et, éventuellement, Sakharov, quel genre de personnes nous sommes. Apparemment, l'avis était favorable."
Le résultat du "smotrin" était les indulgences inhabituelles pour un étudiant de première année soviétique. Oleg Lavrentiev a reçu une bourse personnelle, une pièce séparée a été allouée au logement (bien que petite - 14 mètres carrés), deux professeurs personnels de physique et de mathématiques. Il a été exonéré des frais de scolarité. Enfin, la livraison de la documentation nécessaire a été organisée.
Bientôt, la connaissance des dirigeants techniques du programme atomique soviétique B. L. Vannikov, N. I. Pavlov et I. V. Kurchatov a eu lieu. Le sergent d'hier, qui pendant les années de service n'avait pas vu un seul général, même de loin, parlait maintenant à armes égales avec deux: Vannikov et Pavlov. Certes, les questions ont été posées principalement par Kurchatov.
Il est très probable que les propositions de Lavrentyev, après sa connaissance de Beria, aient reçu avec obéissance encore trop d'importance. Les archives du président de la Fédération de Russie contiennent une proposition adressée à Beria et signée par les trois interlocuteurs susmentionnés pour créer un "petit groupe théorique" pour calculer les idées d'O. Lavrentyev. On ignore maintenant si un tel groupe a été créé et, dans l'affirmative, avec quel résultat.
En mai, notre héros a reçu un laissez-passer au LIPAN - le Laboratoire d'instruments de mesure de l'Académie des sciences, aujourd'hui l'Institut. Kourtchatov. L'étrange nom de l'époque était aussi un hommage au secret général. Oleg a été nommé stagiaire au service des équipements électriques avec pour mission de se familiariser avec les travaux en cours sur le MTP (réacteur thermonucléaire magnétique). Comme à l'université, un guide personnel était attaché à l'invité d'honneur, « camarade spécialiste des décharges de gazAndrianov "- ainsi lit-on un mémo adressé à Beria.
La coopération avec le LIPAN était déjà assez intense à l'époque. Là, ils ont conçu une installation avec un confinement de plasma par un champ magnétique, qui est devenu plus tard un tokamak, et Lavrentyev a voulu travailler sur une version modifiée d'un piège électromagnétique qui remontait à ses pensées de Sakhaline. Fin 1951, une discussion détaillée de son projet a lieu au LIPAN. Les opposants n'y ont trouvé aucune erreur et, dans l'ensemble, ont reconnu le travail comme correct, mais ont refusé de le mettre en œuvre, décidant de « concentrer les forces sur la direction principale ». En 1952, Lavrentyev prépare un nouveau projet avec des paramètres plasma affinés.
Il convient de noter qu'à ce moment-là, Lavrentyev pensait que sa proposition de réacteur était également tardive et que des collègues du LIPAN développaient leur propre idée, qui leur était venue à l'esprit de manière indépendante plus tôt. Que les collègues eux-mêmes aient une opinion différente, il l'apprit bien plus tard.
Votre bienfaiteur est décédé
Le 26 juin 1953, Beria est arrêté et bientôt abattu. Maintenant, on ne peut que deviner s'il avait des plans spécifiques pour Oleg Lavrentyev, mais la perte d'un mécène aussi influent a eu un effet très tangible sur son destin.
"À l'université, non seulement ils ont cessé de me donner une bourse d'études accrue, mais ils ont également" augmenté "les frais de scolarité de l'année écoulée, me laissant pratiquement sans moyens de subsistance", a déclaré Oleg Aleksandrovich de nombreuses années plus tard. - Je me suis dirigé vers la réception du nouveau doyen et j'ai entendu dans la confusion totale: « Votre bienfaiteur est décédé. Qu'est-ce que vous voulez? " Dans le même temps au LIPAN, l'admission a été retirée, et j'ai perdu mon laissez-passer permanent au laboratoire, où, selon l'accord précédent, je devais suivre une pratique pré-diplôme, puis travailler. Si la bourse a été restaurée plus tard, je n'ai jamais été admis à l'institut.
Kharkov
Après l'université, Lavrentyev n'a jamais été embauché au LIPAN, le seul endroit en URSS où ils étaient alors engagés dans la fusion thermonucléaire. Maintenant, il est impossible, et même insensé, d'essayer de comprendre si la réputation de "l'homme de Beria" est à blâmer pour cela, des difficultés personnelles ou autre chose.
Notre héros s'est rendu à Kharkov, où un département de recherche sur les plasmas était en cours de création au KIPT. Là, il s'est concentré sur son sujet de prédilection - les pièges à plasma électromagnétiques. En 1958, l'installation C1 est lancée, montrant enfin la viabilité de l'idée. La décennie suivante a été marquée par la construction de plusieurs autres installations, après quoi les idées de Lavrent'ev ont commencé à être prises au sérieux dans le monde scientifique.
Dans les années 70, il était prévu de construire et de lancer une grande installation Jupiter, qui allait enfin devenir un concurrent à part entière des tokamaks et stellarators construits sur d'autres principes. Malheureusement, alors que la nouveauté était conçue, la situation a changé. Afin d'économiser de l'argent, l'installation a été réduite de moitié. Il a fallu une refonte du projet et des calculs. Au moment où il a été achevé, la technique a dû être réduite d'un tiers - et, bien sûr, tout a dû être à nouveau raconté. Le prototype, qui a finalement été lancé, était tout à fait fonctionnel, mais, bien sûr, il était loin d'être à grande échelle.
Oleg Alexandrovich Lavrentyev jusqu'à la fin de ses jours (il est décédé en 2011) a poursuivi des travaux de recherche actifs, a beaucoup publié et, en général, a eu beaucoup de succès en tant que scientifique. Mais l'idée principale de sa vie n'a jusqu'à présent pas été testée.