Solkoll, Wikipedia, licence obrázku public domain
Solkoll, Wikipedia, licence obrázku public domain

Deuterid lithia, vodíková bomba a fúze

Kdo byl první? Oleg Alexandrovič Lavrentěv, geniální mladík, iniciátor projektu Magnetického termojaderného reaktoru v SSSR?

Charkov nebyl pro Lavrentěva v žádném případě vyhnanstvím, i když to někteří jeho moskevští kolegové tak chápali. Fyzikálně-technický ústav Ukrajinské akademie věd nebyl žádný provinční „zapadákov“. Hostil svého času Fritze Houtermanse (jednoho z dvojice fyziků, kteří aplikovali v roce 1929 Gamovovu kvantovou fyziku na děje v jádru Slunce), proslul jako působiště geniálního fyzika Lva Landaua, na jeho půdě byla uskutečněna první štěpná jaderná reakce na území Sovětského svazu.

Důvodů, proč se Lavrentěv ocitl v ukrajinském Charkově, může být několik: Golovin se bál konkurence či potenciálních rozepří Lavrentěva se zbytkem jeho skupiny, někdo potřeboval Lavrentěvův byt na Gorkého nábřeží, či se naopak našel dobrodinec, který chtěl Lavrentěva coby chráněnce Beriji schovat před „mstiteli“.

Bylo otázkou času, kdy Lavrentěv začne konečně ověřovat své myšlenky experimentálně. Ještě na Sachalinu v roce 1948 dospěl k návrhu, který by mu, být publikován, získal světovou proslulost. Publikován ale být nemohl z jednoho prostého důvodu. Voják Rudé armády stěží mohl posílat příspěvky do renomovaných vědeckých časopisů. Po letech usilovného přemýšlení přeměnil, jak sám řekl, kvantitu v kvalitu – a objevil reakci, která by mohla vést k termojadernému výbuchu. Jednalo se o reakci:

n + Li6 = He4 + T + 4,8 MeV. (poznámka PH: indexy zde i dále jde o nukleonová čísla, ne o počet atomů v molekule)

Pokud by byl k dispozici ještě izotop těžkého vodíku, respektive jeho jádro, mohou oba izotopy fúzovat podle rovnice:
T + D = He4 + n + 17,6 MeV.

Při pohledu na soustavu rovnic Lavrentěvovi poskočilo srdce radostí. Reakce zahajuje neutron, nijak se neztrácí a na konci řetězce je opět k dispozici, připraven zahájit další reakci! Kde ale vzít „první“ neutron? Lavrentěva napadla štěpná atomová reakce. Ale co s deuteriem? Toho je v přírodě nadbytek, jenže v kapalném stavu, což pro manipulaci není výhodné skupenství.

I tentokrát si Lavrentěv věděl rady. Hledal v dvoudílné Někrasovově Obecné chemii a našel, co potřeboval. Podle knihy bylo možné chemicky spojit deuterium s lithiem 6 do pevné stabilní látky s teplotou tání ~700 °C – deuteridu lithia 6 (Li6D). Tato látka hrála v historii vodíkové bomby nesmírně důležitou, ne-li nejdůležitější roli. A voják Rudé armády ji objevil dřív než tým amerických vědců v Los Alamos.

V poslední době se spekuluje, zda nebyl Lavrentěv první i v Sovětském svazu (běžně se za autora myšlenky použití Li6D v Sovětském svazu považuje V. L. Ginzburg). Ovšem 25. července 1955 byla publikována zpráva podepsaná pětatřiceti vědci podílejícími se na konstrukci RDS-37 (vodíkové zbraně). Zpráva neobsahuje Lavrentěvovo jméno, ale ani Ginzburgovo. Když pomineme zálibu sovětského režimu v zatajování všeho včetně jmen, absence Ginzburgova jména je podivná – byl, či nebyl autorem myšlenky využití Li6D? To, že zpráva nezmiňuje Lavrentěva, je spíše uchopitelné. Jeho zásluhy objevily Archivy prezidenta Ruské federativní republiky až na přelomu tisíciletí. Kdo by měl v padesátých letech tu odvahu zařadit mezi jména více či méně renomovaných vědců jméno prostého vojáka odkudsi ze Sachalinu?

A jak to bylo s prvenstvím mezi Sověty a Američany? První vodíková nálož Ivy Mike odpálená v listopadu 1952 Američany použila kapalné deuterium, pevné Li6D použilo Bravo až v roce 1954, tedy rok po Sovětském svazu.

Pro pořádek si zopakujme první písemné zprávy o deuteridu lithia 6, jehož použití znamenalo zásadní zlom v konstrukci vodíkové bomby, totiž posun od netransportovatelného stotunového monstra ke zbrani, kterou lze naložit do letadla.

Zopakujme si data písemných zpráv pánů Ginzburga (3. března 1948), Lavrentěva (29. července 1950) a autorů z USA (v polovině roku 1951). Podle Bondarenka jsou priority jasné. Ovšem jaké je pozadí? Lavrentěv coby voják rozhodně neměl možnost sepisovat články pro vědecké časopisy či vědecké zprávy – ostatně, komu by je posílal. Jeho první více méně vědecká práce ho „potkala“ velmi komplikovaným způsobem přes ÚV KSSS, jak jsme se zmínili v kapitole Sachalin. Takže, ačkoliv o deuteridu lithia uvažoval v zimě 1948, na „veřejnost“ se jeho nápad dostal až za půldruhého roku. A to už prioritu Ginzburga poněkud zpochybňuje. I kdyby platilo zmíněné pořadí, je nutné uvážit, že na konstrukci vodíkové bomby pracovaly kolektivy stovek až tisíců draze placených vědců a postavila se nákladná zařízení pro experimenty, a to jak v Sovětském svazu, tak ve Spojených státech. A kolik prostředků se utratilo na Stalinské a Státní ceny v této oblasti nelze ani sečíst.
A najednou se na této frontě objeví prostý voják-rozvědčík, který pouze vlastním rozumem a pochopením tématu, bez drahých přístrojů a konzultací, dokázal ve vzdálené garnizoně proniknout do tajemství atomu a nalézt východisko ze slepé uličky. To bylo obdivuhodné i bez ohledu na prioritu.

Co se týče vlastního návrhu vodíkové bomby, tak jak ho popsal Lavrentěv v sachalinské zprávě: ano, návrh je to primitivní, ale ve své podstatě rozumný. Je třeba si uvědomit, zda samotný člověk izolovaný na ostrově Sachalin může znát obrovské množství termojaderných reakcí izotopů lithia a vodíku a jejich průřezy v závislosti na teplotě. Pouze některé – a určitě ne ty hlavní – reakce byly v tu dobu publikovány. Experimentální poznatky o konkrétních termojaderných reakcích a jejich průřezech vzájemných působení v závislosti na teplotě (energii) mohly získat pouze velké vědecké kolektivy fyziků na nákladných fyzikálních zařízeních. A navíc, tehdy bylo vše přísně tajné. Tyto okolnosti je třeba uvážit při hodnocení první i druhé ideje O. A. Lavretěva v roce 1950. Pokud jde o Lavrentěvovo prvenství týkající se deuteridu lithia 6, pochyby tu určitě jsou, ale priorita nápadu průmyslového využití termojaderné fúze v Sovětském svazu je nenapadnutelná.
Dovolte mi malou odbočku k Lawsonovu kritériu. Lawson ho napsal v roce 1955, ale kvůli utajení ho publikoval až v roce 1957. Podobné kritérium představil ale Arcimovič ve Stockholmu již v roce 1956. Přesto se kritérium jmenuje podle Lawsona, a ne podle Arcimoviče. Lavrentěva pevná sloučenina deuteria s lithiem Li6D prý napadla v zimě 1948, když připravoval přednášku pro důstojnický sbor na Sachalinu (zda o něm při přednášce mluvil, není známo), takže lze alespoň akademicky uvažovat o jeho prvenství, bohužel ale o jeho nápadu z tohoto roku zřejmě neexistuje písemný záznam.

Řízená termojaderná fúze

Při pohledu na druhou ze dvou rovnic jaderného výbuchu napadlo Lavrentěva, zda by tato reakce nemohla být využita k průmyslovému uvolňování jaderné energie fúzí. A začal přemýšlet. Tentokrát ne o neřízené, ale o řízené fúzi. Slučování jader stejného znaménka není nic triviálního. Obě částice nesou souhlasný náboj a odpuzují se. Elektrostatickou odpudivou sílu lze překonat buď pomocí urychlovače, nebo zahřátím látky, jako se to děje na Slunci. Lavrentěv postupně navrhl tři varianty, jak zvládnout termojadernou fúzi. …

Tento text je úryvkem z knihy
Milan Řípa: Oleg Alexandrovič Lavrentěv
Academia 2017
O knize na stránkách vydavatele
obalka-knihy

Pokud by se takový člověk, podobný Lavrentěvovi objevil v Americe, tak by dnes Hollywood zaplavil svět filmy o svém geniálním občanu,“ napsal o něm Alexandr Kuzněcov v roce 2010.

Oleg Alexandrovič Lavrentěv, geniální mladík, iniciátor státem podporovaného projektu Magnetického termojaderného reaktoru v Sovětském svazu se ve své kariéře setkal s nechvalně proslulým Lavrentijem Pavlovičem Berijou, vedoucím Zvláštní komise řídící výzkum atomové energie v Sovětském svazu, s Andrejem Dmitrijevičem Sacharovem, otcem sovětské vodíkové bomby a nositelem Nobelovy ceny za disidentství a Roaldem Zinnurovičem Sagdějevem, ředitelem Ústavu kosmických výzkumů, profesorem fyziky na Univerzitě v Marylandu a spoluautorem neoklasické teorie přenosu energie ve vysokoteplotním plazmatu. Publikace popisuje významného vědce, který stál u zrodu nejúspěšnějšího fúzního zařízení, tokamaku.

Do gramu DNA se podařilo uložit 215 petabajtů dat

Báze DNA nabízejí teoreticky obrovskou hustotu záznamu. Často diskutované jsou projekty DNA počítačů, DNA však …

  • Zdeněk Moravec

    Pěkný článek, jen malá připomínka – protonové číslo se zapisuje jako dolní index před symbol prvku, takhle jsou ty rovnice dost matoucí.

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close