12 августа 1953 года проводится испытание первого термоядерного заряда РДС-6с. Этот заряд получил название "слойка", поскольку в нем для термоядерного усиления располагались слои трития с дейтеридом лития. Заряд был установлен на башне высотой 33метра. Мощность взрыва составила 450 Кт ТЭ [8].

Аппаратура, регистрирующая процессы развития термоядерных реакций, разработанная также в ИХФ, устанавливалась в непосредственной близости от заряда в бункерах. М.А. Садовский и Г.Л. Шнирман были руководителями всех физических измерений. На опытном поле было установлено более 500 приборов и датчиков. И.В. Курчатов, как председатель Госкомиссии, контролировал подготовку и проведение опыта при участии М.А. Садовского, Н.Н. Семенова и др. Заряд собирался в присутствии И.В. Курчатова. Испытания показали – заряд вышел на расчетный уровень.

В дальнейшем принимается решение о прекращении работ по детонации дейтерия. Все усилия направляются на реализацию двухстадийного термоядерного устройства РДС-37, выполненного по схеме радиационной имплозии. Экспертиза РДС-37 проводилась под руководством М.В. Келдыша.

В 1955 году 22 ноября термоядерный заряд РДС-37 был сброшен с самолета ТУ-16 на парашюте и подорван на высоте 1550 м. Мощность взрыва составила 1,6 Мт ТЭ. Теоретические оценки ТЭ давали разброс в 40%. Руководителем испытаний был И.В. Курчатов (последний раз на полигоне). Отчет по результататам определения ТЭ готовился В.А. Болятко, А.В. Енько, Б.А. Олисовым, Н.Н. Семеновым, М.А. Садовским, О.И. Лейпунским и др. [9]. На этом эксперименте проверялись поражающие действия воздушного взрыва на технику и биообъекты, которые устанавливались на опытном поле в большом количестве. Размер ОШ достиг 2000м, свечение длилось 12 секунд. Было отмечено аномальное усиление ВУВ на больших расстояниях из-за влияния метеоусловий. Выяснение причин этих явлений было поручено сотрудникам Спецсектора С.А. Христиановичу, К.Е. Губкину и П.Ф. Короткову.

Результаты испытаний РДС-6с показали, что зона разрушений от воздушной ударной волны простирается за границу полигона, что привело к повреждению некоторых строений и остекления в близлежащих поселках. Принимается решение об ограничении испытаний мощных ядерных зарядов. Подбирается полигон для проведения мегатонных взрывов и подводных взрывов. В 1953 году коми c сия по выбору места обследует на тральщике побережье Новой Земли и выбирает бухту Черную на южной оконечности острова для подводного ядерного взрыва и район для мощных воздушных взрывов в 40км севернее пролива Маточкин Шар. В комиссию входили от АН СССР и ИХФ Н.Н. Семенов, М.А. Садовский, К.Ф. Федоров. Для расположения военно-морской базы определяется поселок Белушья. В 1954 году принимается решение о строительстве полигона ВМФ (в. ч. 77510).

В 1955 году был произведен первый подводный взрыв торпеды 3,5 Кт ТЭ на глубине 12 метров в бухте Черной. Основные физические измерения проводились ИХФ. Руководили этими работами Н.Н. Семенов и М.А. Садовский. Участвовали в эксперименте: И.Л. Зельманов, С.А. Христианович, Е.М. Шемякин, В.Л. Тальрозе, А.М. Тихомиров, А.Ф. Луковников, Б.Д. Христофоров, В.Н. Костюченко, А.Г. Фомичев А.И. Петрухин, Ю.Е. Плешанов и др. Многие из сотрудников уже имели опыт по Семипалатинскому полигону. Тротиловый эквивалент определялся по характерному султану и ударной волне по аналогии с подводными взрывами химического ВВ. Сводный отчет по полученным материалам был составлен под руководством Н.М. Эмануэля. В процессе совместных работ сотрудники ИХФ проводили обучение специалистов ВМФ [11], [10].

В сентябре 1957 года был произведен наземный взрыв ФО-3 (физ. опыт) в бухте Черной на восточном берегу в 100 метрах от кромки воды. Заряд устанавливался на высоте 7 метров, мощность взрыва составила 32 Кт ТЭ.

Специалисты ИХФ помимо стандартных измерений впервые успешно проводили регистрацию процессов, происходящих непосредственно в самом заряде. Определялась скорость прохождения фронта детонации по различным границам. Регистрация велась длиннофокусными фоторегистраторами с высоким временным разрешением ФР-10 с двух направлений - через залив и вдоль берега залива. Приборы были специально разработаны и изготовлены для этих опытов в ИХФ. Эти наблюдения проводили А.С. Дубовик, П.В. Кевлишвили, В.В. Гарнов, Б.В. Меловатский, Г.П. Илюшин и др. В результате этой работы были получены ценные материалы для совершенствования ядерных зарядов [11]. Подобный опыт был проведен ранее на Семипалатинском полигоне, но из-за высокой турбулентности атмосферы, несмотря на 100 метровую башню, изображений с высоким разрешением получить не удалось.

В ноябре 1957 года в бухте Черной были проведены испытания торпед с ядерным зарядом 10 Кт и 4,8 Кт ТЭ. Группа сотрудников Спецсектора ИХФ принимала участие в этих испытаниях и в анализе их результатов.

При планировании испытаний зарядов большой мощности в 1957 году встал вопрос о переносе таких взрывов за границы существующих полигонов в безлюдные районы Северного Ледовитого Океана. С этой целью работы велись в двух направлениях. Необходимо было выбрать район и создать самолет-лабораторию для регистрации взрывов, который должен работать совместно с самолетом носителем. В ИХФ для самолета-лаборатории и самолета носителя было разработано основное оборудование:

автомат подрыва зарядов (самолетный автомат СА), синхронно работающий с самолетом носителем;

скоростные широкоугольные камеры СК-3м, СК-3ш, СК-Ш для определения ТЭ по методике ОШ;

датчики давления ВУВ, которые устанавливались на самолетах носителях Ту-4, Ту-16, Ту-95, Ил-28;

датчики теплового излучения.

Геометрические приложения двойных интегралов