Сделать бомбу

Создание атомного оружия – это задача прежде всего для развитой, высокотехнологичной промышленности – от горнодобывающей до электронной, для огромной цепи предприятий, оснащенных сложнейшим оборудованием, для многотысячных коллективов научных сотрудников, рабочих, инженеров высочайшей квалификации.

Американские специалисты в 1948 г. так оценивали возможности Советского Союза: объем производства в высокотехнологичных отраслях советской промышленности составлял 18% аналогичных объемов промышленности США, что означало временной разрыв между странами в 22 года. То есть зарубежные эксперты считали, что при самых благоприятных обстоятельствах СССР мог бы создать свою первую атомную бомбу не ранее 1954 г.

В стране, разрушенной и истощенной, работы по созданию отечественной атомной бомбы казались делом нереальным. А они начались. Начались в огромных масштабах, в жестких временных рамках, под строгим контролем первых руководителей страны. Конечно, возведение промышленных предприятий и новых городов, постройка ядерных реакторов требовали значительного времени. Но теоретические наработки, подкрепленные данными разведки, позволяли быстро развернуть необходимые научные исследования и проводить нужные эксперименты. Они в 1945–1946 гг. проходили в Москве, в Лаборатории № 2, во многих учреждениях и на различных предприятиях страны.

Первая программа создания атомной бомбы вышла из недр Лаборатории № 2, активно работавшей под руководством Курчатова. Именно он предложил, чтобы научным руководителем работ по атомной урановой бомбе стал Ю.Б. Харитон. И это предложение 15 мая 1945 г. было принято руководством страны. Программа включала общую характеристику объемов и содержания научно‑исследовательских работ. Были предусмотрены разработки в области ядерной физики, геологии, металлургии урана, технологии разделения изотопов и получения плутония. Фронт исследований быстро расширялся, задания различным ведомствам и предприятиям множились. И вскоре стало ясно, что объем предстоящих работ оказался гораздо больше, чем предполагалось вначале, в том числе и опасных (для создания атомного заряда требовалось проведение множества опытов с обычной взрывчаткой). Кроме того, требования секретности в столице соблюдались недостаточно строго. Новый научно‑производственный центр нужно было создавать подальше от Москвы, в малонаселенном, укрытом от посторонних глаз районе страны. К этому решению приходили все, имевшие отношение к атомному проекту СССР. Вот что писал академик С.А. Векшинский 15 декабря 1945 г. Г.М. Маленкову, заместителю председателя правительства страны: «Должна быть создана такая организация, где были бы слиты в один коллектив и мастера, и физики, и инженеры. Только их общий опыт может потом оплодотворить наши заводы, позволит, не теряя времени, создать промышленное производство... Как временную меру приходится принять организацию исследовательских работ в разных местах, но нужно немедля приступить к созданию и оборудованию такого научно‑технического центра, где через 8–10 месяцев можно было бы уже вести работу по‑настоящему. Предложение академика Курчатова о срочной постройке института с сильным техническим уклоном, по‑моему, является не только обоснованным, но и категорически необходимым. Без этого ничего не выйдет».

Но ведь до этого военная обстановка на фронтах, с бесконечными отступлениями, с оставлением врагу городов и сел, с потерями многих миллионов людей на оккупированных немцами территориях, не позволяла думать ни о чем, кроме конкретной помощи фронту. Однако находились ученые, которые даже в этих трудных условиях отступлений и поражений думали по‑другому. Именно к ним принадлежал Г.Н. Флёров. До войны он вместе с К.А. Петржаком под руководством И.В. Курчатова открыл явление самопроизвольного, спонтанного деления ядер урана. Он же обратил внимание на то, что с осени 1941 г. американские, английские и другие научные журналы прекратили публикацию сообщений по делению урана и по цепным ядерным реакциям, исчезли упоминания о новых результатах в этой области науки. Глухая стена. Это было не случайно. Очевидно, что в США начали вести работы по созданию ядерного оружия. Находясь в армии, куда он пошел добровольцем, Флёров забрасывал письмами‑обращениями многих сильных мира сего, в том числе видных ученых‑физиков, о том, что несмотря на войну и даже именно в войну надо заниматься ядерными проблемами, не то нас обгонят другие страны. Г.Н. Флёров написал об этом в Академию наук, в Комитет по высшей школе, И.В. Курчатову, С.В. Кафтанову, А.Ф. Иоффе и другим, но никто не откликнулся.

В середине 1942 г. он решил обратиться прямо к главе государства – И.В. Сталину. Приведем, с некоторыми сокращениями, это примечательное по слогу и содержанию письмо.

«Дорогой Иосиф Виссарионович!

Вот уже 10 месяцев прошло с начала войны, и все это время я чувствую себя в положении человека, пытающегося головою прошибить каменную стену.

В чем я ошибаюсь?

Переоцениваю ли значение «проблемы урана»? Нет, это неверно. Единственное, что делает урановые проекты фантастическими, – это слишком большая перспективность в случае удачного решения задачи. Мне приходится с самого начала оговориться. Может быть, я не прав – в научной работе всегда есть элемент риска, а в случае урана он больше, чем в каком‑либо другом. Однако представим на минуту, что с ураном «вышло». Правда, революцию в технике это не произведет – уверенность в этом дают работы последних довоенных месяцев, но зато в военной технике произойдет самая настоящая революция.

Произойдет она без нашего участия, и все это только потому, что в научном мире сейчас, как и раньше, процветает косность.

Знаете ли Вы, Иосиф Виссарионович, какой главный довод выставляется против урана? «Слишком здорово было бы, если бы задачу удалось решить. Природа редко балует человека». Может быть, находясь на фронте, я потерял всякую перспективу того, чем должна заниматься наука в настоящее время, и проблемные задачи, подобные урановой, должны быть отложены на «после войны». Мне кажется... мы совершаем большую ошибку. Самые большие глупости делаются с самыми лучшими намерениями..

Мне очень тяжело писать, зная, что ко мне с полным правом может быть применен «трезвый» подход. Ну что там бушует Флёров? Занимался наукой, попал в армию, хочет выкарабкаться оттуда, ну и, используя уран, засыпает письмами всех и вся, неодобрительно отзывается об академиках. делая все это из самых эгоистических личных соображений.

Так вот, считаю необходимым для решения вопроса созвать совещание в составе академиков Иоффе, Ферсмана, Вавилова, Хлопина, Капицы, Лейпунского, профессоров Ландау, Алиханова, Арцимовича, Френкеля, Курчатова, Харитона, Зельдовича, докторов наук Мигдала, Гуревича, Петржака.

Прошу для доклада 1 час 30 мин. Очень желательно, Иосиф Виссарионович, Ваше присутствие – явное или неявное..

Вообще говоря, сейчас не время устраивать подобные научные турниры, но я лично вижу в этом единственный способ доказать свою правоту – право заниматься ураном, так как иные способы – личные переговоры с А.Ф. Иоффе, письма к т. Кафтанову – все это не приводит к цели, а просто замалчивается. На письмо и пять телеграмм тов. С.В. Кафтанову ответа не получил. При обсуждении плана Академии наук говорилось, вероятно, о чем угодно, но только не об уране.

Это и есть та стена молчания, которую, я надеюсь, Вы мне поможете пробить, так как это письмо последнее, после которого я складываю оружие и жду, когда удастся решить задачу в Германии, Англии или США. Результаты будут настолько огромны, что будет не до того, чтобы определять, кто виноват в том, что у нас в Союзе забросили эту работу. Вдобавок делается это все настолько искусно, что формальных оснований против кого‑нибудь у нас не будет. Никогда, нигде, никто не говорил, что создание ядерной бомбы неосуществимо, и однако создается мнение, что эта задача из области фантастики.

Поэтому первая просьба, на выполнении которой я настаиваю, – это получение от всех кандидатов будущего совещания письменных соображений о реальности проблемы урана. Заключением должен явиться ответ, какой цифрой оценивается вероятность решения задачи.

Для тех участников совещания, которые сочтут свою эрудицию недостаточной для письменного заключения, этот вопрос может быть снят, но они не освобождаются от присутствия на совещании...»

Трудно сказать, какое воздействие оказало письмо Г.Н. Флёрова для привлечения внимания к урановой проблеме. Но вполне определенную роль оно, конечно, сыграло, тем более что советское руководство располагало разведданными, что на Западе в строго секретном порядке ведутся работы, связанные с использованием ядерной энергии в военных целях. К марту 1942 г. НКВД СССР получил довольно широкий объем информации по работам, проводимым в Англии по освоению нового источника энергии. 10 марта 1942 г. за подписью Л.П. Берия было подготовлено для Государственного Комитета Обороны СССР специальное письмо, адресованное И.В. Сталину. В этом письме, довольно обширном (мы его приводим полностью), было сказано:

«В ряде капиталистических стран в связи с проводимыми работами по расщеплению атомного ядра с целью получения нового источника энергии было начато изучение вопроса использования атомной энергии для военных целей.

В 1939 г. во Франции, Англии, США и Германии развернулась интенсивная научно‑исследовательская работа по разработке методов применения урана для новых взрывчатых веществ. Эти работы ведутся в условиях большой секретности.

В материалах, полученных НКВД из Англии агентурным путем, охарактеризована деятельность английского Уранового комитета по вопросам атомной энергии:

а) английский военный кабинет, учитывая возможности успешного разрешения этой задачи Германией, уделяет большое внимание проблеме использования атомной энергии урана для военных целей;

б) Урановый комитет военного кабинета, возглавляемый известным английским физиком Д.П. Томсоном, координирует работы видных английских ученых, занимающихся вопросами использования атомной энергии урана как в отношении теоретической и экспериментальной разработок, так и чисто прикладной, т. е. изготовления урановых бомб, обладающих большой разрушительной силой;

в) эти исследования основаны на использовании одного из изотопов урана (урана‑235), обладающего свойствами эффективного расщепления. Для этого используется урановая руда, наиболее значительные запасы которой имеются в Канаде, Бельгийском Конго, в Судетах и Португалии;

г) французские ученые Хальбан и Коварский, эмигрировавшие в Англию, разработали метод выделения изотопа урана‑235 путем применения оксида урана, обрабатываемого тяжелой водой. Английский ученый Пайерлс и доктор физических наук Байс разработали способ выделения изотопа урана‑235 при помощи диффузионного аппарата, спроектированного доктором Симон, который и рекомендован для практического использования в деле получения урана, идущего для изготовления урановой бомбы;

д) в освоении производственного метода выделения урана‑235 помимо ряда научно‑исследовательских учреждений Англии непосредственное участие принимают Вульвичский арсенал, а также фирмы «Метро‑Виккерс», химический концерн «Империал Кемикал Индастриес». Этот концерн дает следующую оценку состояния разработки метода получения урана‑235 в производстве урановой бомбы: научно‑исследовательские работы по использованию ядерной энергии для урановых бомб достигли стадии, когда необходимо начать работы в широком масштабе. Эта проблема может быть разрешена, и необходимый завод может быть построен;

е) Урановый комитет добивается кооперирования с соответствующими научно‑исследовательскими организациями и фирмами США (фирма «Дюпон»), ограничиваясь лишь теоретическими вопросами. Прикладная сторона разработки основывается на следующих главных положениях, подтвержденных теоретическими расчетами и экспериментальными работами, а именно.

Профессор Бирмингемского университета Пайерлс теоретическим путем определил, что масса 10 кг урана‑235 является критической величиной. Количество этого вещества меньше критической величины устойчиво и совершенно безопасно, в то время как в уране‑235 массой больше 10 кг возникает прогрессирующая реакция расщепления, вызывающая колоссальной силы взрыв. При проектировании бомб активная часть должна состоять из двух разных половин, масса которых в сумме превышает критическую величину. Для производства максимальной силы взрыва этих частей урана‑235, по данным профессора Ферпоссона из научно‑исследовательского отдела Вульвичского арсенала, скорость перемещения масс должна лежать в пределах 6000 футов в секунду. При уменьшении этой скорости происходит затухание цепной реакции расщепления атомов урана и сила взрыва значительно уменьшается, но все же во много раз превышает силу взрыва обычного ВВ.

Профессор Тейлор подсчитал, что разрушительное действие 10 кг урана‑235 будет соответствовать 1600 т тринитротолуола. Вся сложность производства урановых бомб заключается в трудности отделения активной части урана‑235 от других изотопов, изготовлении оболочки бомбы и получении необходимой скорости перемещения масс.

По данным концерна «Империал Кемикал Индастриес» (ICI), для отделения изотопов урана‑235 потребуется 1900 аппаратов системы доктора Френсис Симон стоимостью 3,3 млн фунтов стерлингов, а стоимость всего предприятия выразится суммой в 4,5–5,0 млн фунтов стерлингов.

При производстве таким заводом 36 бомб в год стоимость одной бомбы будет равна 236 тыс. фунтов стерлингов по сравнению со стоимостью 326 000 фунтов стерлингов 1500 т тринитротолуола.

Изучение материалов по разработке проблемы урана для военных целей в Англии приводит к следующим выводам.

Верховное военное командование Англии считает принципиально решенным вопрос практического использования атомной энергии урана‑235 для военных целей.

Урановый комитет английского верховного командования разработал предварительную теоретическую часть для проектирования и постройки завода для изготовления урановых бомб.

Усилия и возможности наиболее крупных ученых научно‑исследовательских организаций и крупных фирм Англии объединены и направлены на разработку проблемы получения урана‑235, которая особо засекречена.

Английский военный кабинет занимается вопросом принципиального решения об организации производства урановых бомб.

Исходя из важности и актуальности проблем практического применения ядерной энергии для военных целей СССР, было бы целесообразно:

• проработать вопрос о создании научно‑совещательного органа при Государственном Комитете Обороны СССР из авторитетных лиц для координирования, изучения и направления работ всех ученых, научно‑исследовательских организаций, занимающихся вопросами ядерной энергии;

• обеспечить секретное ознакомление с материалами НКВД по урану видных специалистов с целью дачи оценки и соответствующего их использования.

Народный комиссар внутренних дел Л. Берия».

Работы по освоению ядерной энергии в военных целях и по созданию первого в мире исследовательского ядерного котла (реактора) в строго секретном порядке велись и в США. На опытном реакторе в Чикаго 2 декабря 1942 г. была осуществлена управляемая цепная ядерная реакция. «Атомному огню» его создатель – итальянский ученый Энрико Ферми разрешил «гореть» (это, конечно, условно) всего лишь 28 мин. Критическая масса составила 46 т урана, размещенного среди 385 т чистого графита, но об этом наши ученые узнали позднее.

Разными путями, и в первую очередь разведывательными, до руководства нашей страны доходили сведения, что в США всерьез занимаются разработкой ядерного оружия. Наступало время, когда и в нашей стране надо было задуматься над решением урановой проблемы.

Но обстановка на фронтах в 1942 г. была необычайно сложной и опасной, и потому отвлекаться на другие вопросы казалось просто невозможным. И все же 27 ноября 1942 г. Государственный Комитет Обороны СССР (возглавляемый И.В. Сталиным) поручил Наркомату цветной металлургии (НКЦМ) приступить к добыче урановой руды. Начиная с 1943 г. в Таджикистане, на Табашарском руднике, куда в 1941 г. был эвакуирован Одесский филиал Гиредмета НКЦМ, началась добыча и переработка урановой руды с планом получения урановых солей 4 т в год.

О том, как началась эпопея борьбы за освоение ядерной энергии в СССР в тяжелые дни войны 1942 г., рассказывает М.Г. Первухин в своих воспоминаниях, направленных в Политбюро ЦК КПСС в мае 1967 г. Он пишет, что В.М. Молотов пригласил его к себе, чтобы ознакомиться с докладом иностранных ученых на тему о ядерной энергии. Ознакомившись с докладом, Первухин предложил Молотову подобрать группу специалистов для оценки сведений, изложенных в этом докладе. По рекомендации директора ЛФТИ А.Ф. Иоффе он вызвал к себе тогда еще совсем молодых ученых И.В. Курчатова, А.И. Алиханова и И.К. Кикоина. В письменном заключении они дали положительную оценку достоверности сведений и предложили организовать в наших физических институтах широкие научно‑исследовательские работы по ядерной физике. Об этом было доложено Молотову. Назначение руководителем работ по ядерной проблеме Курчатова, сорокалетнего профессора‑физика, вызвало в среде ученых немало толков. Среди различных историй бытовала и такая. Собрали известных ученых: Иоффе, Капицу, Вавилова – и спросили, кого бы они рекомендовали на руководство таким большим делом. Назывались разные фамилии, но категоричнее всех высказался за Курчатова его учитель Иоффе, называя его талантливым и решительным в своих действиях ученым, уже много сделавшим в ядерной физике.

Итак, во главе очень важного дела встал Курчатов. В сентябре 1943 г. его избрали академиком. Тогда же академиком был избран и Алиханов, его товарищ и друг. На первых порах ЛИПАН – лаборатория измерительных приборов АН (так раньше называлась Лаборатория № 2) – ютился в нескольких комнатах и подвале Сейсмологического института АН СССР в Пыжевском переулке и частично – в помещениях Института общей и неорганической химии АН СССР на Калужской улице.

ЛИПАН находился под опекой Молотова, и по его поручению конкретную помощь осуществлял Первухин. Подыскивая постоянное помещение для ЛИПАН, Первухин вместе с Курчатовым осмотрели недостроенные здания Института экспериментальной медицины в Покровском‑Стрешневе (на тогдашней окраине Москвы). В одном из корпусов, уже подведенном под крышу, было решено организовать основную лабораторию по ядерной физике. Вся территория, довольно обширная, была закреплена за Лабораторией № 2. Соседнее здание, которое только начинали строить, ускоренными темпами было достроено и передано под лабораторию по диффузионным методам разделения изотопов урана И.К. Кикоина.

Несколько позднее к работам по ядерной проблеме был привлечен Л.А. Арцимович, ответственный за разработку электромагнитного способа разделения изотопов урана. К этой работе активно подключился профессор Д.В. Ефремов, бывший тогда заместителем наркома электротехнической промышленности. Ближайшим помощником Курчатова начиная с 1943 г. был В.В. Гончаров, который рассказывает, что «.по состоянию на 25 апреля 1944 г. в Лаборатории № 2 работали всего 74 человека, из них 25 научных сотрудников, 6 ИТР, 12 рабочих и 31 человек обслуживающего персонала. В число научных сотрудников входили И.В. Курчатов, А.И. Алиханов, И.К. Кикоин, И.Я. Померанчук, С.Л. Соболев, Г.Н. Флёров, Б.В. Курчатов, В.А. Давиденко, П.Е. Спивак, В.П. Джелепов, Л.М. Неменов, М.С. Козодаев, И.С. Панасюк и другие. Лаборатории № 2 помогали по отдельным заданиям И.В. Курчатова некоторые привлеченные организации, такие, как Радиевый институт АН СССР, Гиредмет НКЦМ, Московский электродный завод и некоторые другие». В апреле 1944 г. Лаборатория № 2 перебазировалась на свое постоянное место в Покровское‑Стрешнево.

Как вспоминает Первухин, в 1943 г. в своем первом докладе, написанном по просьбе Молотова, И.В. Курчатов отметил: «На пути технического решения стоят большие трудности, но нет сомнения, что они будут преодолены и человечество получит в свое распоряжение новый мощный источник энергии.»

Эти слова показывают, как глубоко был убежден Курчатов в успешном решении ядерной проблемы. А трудности были невероятными, и преодолеть их в стране, разоренной войной и лишенной многих предприятий, было очень сложно. В этом же докладе Курчатов писал, что получение цепной реакции в уране‑235 «.связано с разрешением невероятно сложной технической задачи – выделения большого количества этого изотопа из обычного урана. А пока во всех лабораториях мира удалось выделить одну миллионную грамма этого вещества. А нужно десятки килограммов».

Вторым делящимся веществом являлся плутоний‑239. В своих воспоминаниях В.С. Емельянов рассказывал о технических сложностях, возникавших при исследовании физических свойств плутония, – временного сопротивления, поперечного сжатия, ударной вязкости и др. При всем том в распоряжении металлургов находилась только крупица плутония. Академик И.И. Черняев, получив от Курчатова задание, сказал: «Я думал, что самая маленькая вещь на свете – комариный нос, а вы хотите получить от меня пипетку, чтобы мистоль (капли. – Прим. ред.) комару в нос пускать?!» И.В. Курчатов воскликнул при этом: «Правильно, Илья Ильич, вы прекрасно поняли задачу. Вот именно такая пипетка нам и нужна!»

И представьте себе, Институт общей и неорганической химии эту немыслимую задачу решил. С привлечением многих ученых из различных институтов ЛИПАН решал задачи, преодолевая все препятствия, проводя очень много экспериментов. Во многих из них Курчатов участвовал сам.

И.В. Курчатов в период организации ЛИПАН занимался и физическими, и химическими, и инженерными исследованиями, конструируя даже отдельные элементы. В ЛИПАН он привлек крупных теоретиков – Я.Б. Зельдовича, И.Я. Померанчука, С.Л. Соболева и др. Теоретики и экспериментаторы взаимно обучались будущей ядерной технике. Теоретические и расчетно‑оценочные работы велись с чрезвычайной интенсивностью.

Основной задачей ЛИПАН И.В. Курчатов считал проведение исследований, которые позволили бы осуществить цепную реакцию в ядерном реакторе на медленных нейтронах с наработкой плутония‑239, и получение изотопов урана‑235, т. е. главных делящихся веществ. В таком реакторе он наметил использовать природный уран, без всякого обогащения, ибо метод промышленного разделения изотопов и получения высокообогащенного изотопа урана‑235 был только в проекте. Все работы, связанные с сооружением ядерного котла (реактором его стали называть значительно позднее), Курчатов взял на себя, разделение изотопов природного урана диффузионным методом поручил Кикоину, а электромагнитным методом – Арцимовичу.

1943 и 1944 гг. ушли на организацию и создание лабораторий в ЛИПАН, на подготовительные работы, комплектацию научного коллектива. Правительство помогало, но только в определенной мере, через Первухина, который, будучи наркомом химической промышленности, был полностью загружен работами по восстановлению разрушенных войной заводов. Да и дело с созданием ядерного оружия было в начальной стадии, и правительство не очень было уверено в ближайшем успехе и в необходимости вмешательства. В военной обстановке ему своих забот хватало с избытком. Центр – ЛИПАН – был создан, ученые работали, такую возможность им предоставили, а дальнейшее – жизнь покажет.

В качестве замедлителя нейтронов в реакторе могли быть применены графит, тяжелая вода, бериллий, обычная вода и др. Предпочтение Курчатов отдал графиту, так как других веществ в больших количествах в те годы получить было невозможно. Для сооружения исследовательского реактора, не промышленного, поскольку сначала надо было убедиться в получении цепной ядерной реакции на реакторе малой мощности, требовалось несколько десятков тонн природного урана, а его в стране добывалось мало, поскольку ранее в нем не было необходимости. И тогда по просьбе Курчатова 8 декабря 1944 г. ГКО принял решение о создании в Средней Азии крупного уранодобывающего предприятия на базе месторождений Таджикистана, Киргизии и Узбекистана. Организация и руководство этим предприятием были поручены НКВД СССР, его 9‑му управлению, которое подчинялось заместителю наркома внутренних дел А.П. Завенягину. Автор книги «Маршал индустрии» Ю.Н. Елфимов описывает, как Завенягин был привлечен к решению задачи добычи урановой руды. В кабинете И.В. Сталина состоялся такой диалог: «Товарищ Завенягин, Вы металлург и горняк. Вам известно что‑либо о запасах урана?» Завенягин ответил, что ему ничего не известно в отношении урановых руд. Задание Сталина было кратким: «Необходимо найти урановые руды и немедленно начать добычу». Там же, в кабинете Сталина, состоялось знакомство А.П. Завенягина с И.В. Курчатовым.

Первые технические условия на изготовление пероксида‑оксида урана и металлического урана для исследовательского реактора Ф‑1 были выданы Курчатовым в ноябре 1944 г. В технических условиях были установлены жесткие требования по химическому составу, при которых допускалась минимальная сумма примесей в металле и оговаривалось предельное содержание ряда вредных элементов, загрязняющих уран.

Технология получения металлического урана по заданию ЛИПАН разрабатывалась в Гиредмете НКЦМ у Н.П. Сажина с участием З.В. Ершовой. В книге «Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове» Ершова рассказывает: «В Гиредмете по просьбе И.В. Курчатова изготавливались образцы‑мишени препаратов соединений урана. Эти препараты принимал сам Курчатов, тщательно обследуя каждую мишень через сильную лупу. Курчатов предложил изготовить лаборатории Н.П. Сажина и З.В. Ершовой несколько килограммов карбида урана высокой степени чистоты. Карбида урана ни в старой России, ни в СССР никогда не производили. В основу метода получения металлического урана был положен способ восстановительной плавки тетрафторида урана металлическим магнием. Эксперимент проводили сразу в укрупненном масштабе с получением килограммовых слитков. Рафинирование осуществляли вакуумной переплавкой в высокочастотной печи, и в декабре 1944 г. был выдан слиток чистого металлического урана массой более одного килограмма».

Это был первый, ощутимый по массе и объему слиток урана в нашей стране. Но для опытного реактора Ф‑1 требовалось около 50 т чистого природного урана в виде металлических блоков диаметром 32 и 35 мм, общей массой 36 т, а также 9 т шаров диаметром 80 мм из диоксида урана. Такое задание было дано (с утвержденными техническими условиями) заводу № 12 в г. Электросталь.

Однако получить урановые блоки из природного урана российского производства не представлялось возможным, поскольку в нашей стране только приступили к добыче урановой руды. Уран вывезли из поверженной к тому времени Германии, у которой имелись неиспользованные запасы. Производство блоков было налажено далеко не сразу – дело для нас было новое. Большую помощь в решении этой задачи оказали Ю.Н. Голованова, А.Н. Каллистова, Н.Ф. Кваскова, С.И. Золотухи, А.П. Завенягина, П.Я. Антропова.

Кстати, для сравнения: в Америке задача изготовления металлического урана была решена за 23 месяца (весь 1941 г. и 11 месяцев 1942 г.), в СССР – за 6 месяцев (июнь – ноябрь 1946 г.). «Украденные» секреты (даже если бы они и были) не играли особой роли. Технология исполнения требует особого оборудования, приборов, специалистов и др. При этом не следует забывать, что для опытного реактора СР‑1 Энрико Ферми в Чикаго требовалось только 6 т урановых блоков, а для реактора Ф‑1 Курчатова необходимо было иметь 36 т.

Следующая, еще более сложная задача – получение графита, графитовых блоков, используемых в качестве замедлителя в ядерных реакторах. Графит имеет достаточно высокую температуру плавления, обладает хорошими механическими свойствами, легко поддается обработке. Казалось бы, что для получения графитовых блоков достаточно обратиться на заводы электрохимической и электрометаллургической промышленности, производящие графитовые электроды в целях получения алюминия, электростали, ферросплавов, хлора и др.

Но в данном случае для ядерного реактора требовался графит особой чистоты. В связи с этим Курчатов развернул в Лаборатории № 2 широкие экспериментальные исследования графита: его физических констант, сечения захвата тепловых нейтронов и т. д. Были проведены физические испытания на поглощение нейтронов в графитовых призмах, собранных из графитовых электродов лучшего качества разных фирм (помимо отечественных) – немецких и английских. Но все они оказались непригодными для ядерного реактора, поскольку не отвечали требованию высокой степени чистоты. Примеси, например бор, железо, титан, даже в незначительных количествах являлись вредными поглотителями нейтронов.

Разработку и поставку чистого графита для ядерных реакторов поручили коллективу Московского электродного завода. Прежде всего пришлось изменить технологию производства графита, а также заменить оборудование, чтобы избежать появления вредных примесей. Главная задача состояла в улучшении качества исходного сырья, а именно в получении нефтяного кокса с зольностью не более 0,04%. Следует сказать, что наша нефтеперерабатывающая промышленность никогда не выпускала нефтяной кокс с таким низким содержанием золы. Первую партию кокса нужного качества удалось получить на московском заводе «Нефтегаз» после проведения больших экспериментальных работ. После этого на заводе был налажен выпуск нефтяного кокса в количестве 100 т в месяц с содержанием золы даже меньше 0,04%, а бора – от 1,2‑10^‑6 до 1,710^‑6, т. е. ниже, чем требовалось по ТУ (5‑10^‑6). Авторами разработки технологии производства ядерно‑чистых графитовых блоков были Г.К. Банников, Н.И. Александров, А.В. Котиков, Н.Ф. Правдюк, В.В. Гончаров.

В своем открытом отчете «Атомная энергия для военных целей», вышедшем в свет в 1945 г., Смит (США) писал: «...до 1940 г. углерод никогда до этого не производился в тех количествах и с той степенью очистки, какие необходимы для замедлителя. К осени 1942 г. в Чикаго было получено достаточно чистого графита и металлического урана, для того чтобы построить котел с саморазвивающейся цепной реакцией.».

Ядерный котел в Чикаго был запущен 2 декабря 1942 г. Кстати, в книге Смита никаких сведений о способе изготовления графита для ядерных реакторов США, о степени его чистоты и свойствах не приводилось. Впервые эти данные, как упоминает в своих воспоминаниях В.В. Гончаров, были опубликованы США на Первой международной конференции в Женеве в 1955 г. В последующем выяснилось, что советский графит по всем характеристикам, в том числе и по чистоте, превосходил американский.

И.В. Курчатов параллельно с сооружением опытного ядерного котла Ф‑1 лично контролировал сооружение первого московского циклотрона, на котором рассчитывал получить некоторое, пусть малое, количество плутония. В конце 1943 г. сотрудники Л.М. Неменов, В.П. Джелепов и П.Я. Глазунов получили от него задание приступить к работам по сооружению циклотрона в строящемся лабораторном корпусе в Покровском‑Стрешневе, т. е. в ЛИПАН.

К этому времени была снята блокада Ленинграда, и Курчатов направил в ЛФТИ Неменова и Глазунова, предварительно попросив Первухина переговорить с руководством Ленинграда об отправке в Москву сохранившегося оборудования циклотрона (последний создавался в ЛФТИ, но работы из‑за войны были прекращены). В том же 1943 г. детали циклотрона прибыли в двух товарных вагонах в Москву.

А.П. Гринберг рассказывает в своих воспоминаниях, что Курчатов в большом и очень теплом письме директору ЛФТИ П.П. Кобеко и его сотрудникам (письмо было подписано многими сотрудниками ЛИПАН) выразил благодарность за то, что ценнейшее оборудование ядерной лаборатории, спрятанное в подвалах, оказалось в сохранности и теперь в нужный момент будет использовано в Москве. Циклотрон был пущен 25 сентября 1944 г.

Это был первый московский циклотрон, единственный тогда в СССР, на котором уже в 1945 г. были получены первые микрограммы плутония, так необходимые для последующих работ в освоении ядерной энергии. Правда, этого количества было очень мало, но достаточно для изучения.

После поступления графитовых и урановых блоков в Лабораторию № 2 в результате проведения экспериментов были накоплены данные, уточняющие необходимые физические параметры. При этом совершенствовалась теория реакторов, выбирались физические характеристики урановых блоков, определялись оптимальные диаметры, шаг их расположения в пространственной решетке графита. Вся разведывательная информация, которая поступала в правительство, и все, что имело какое‑либо, даже косвенное, отношение к ядерной проблеме, направлялось по поручению Молотова в адрес Первухина, контролировавшего все работы по этой проблеме в стране. А тот знакомил с полученными данными Курчатова как научного руководителя работ по ядерной проблеме и уже с его разрешения передавал их исполнителям. Все материалы тщательно изучались, проверялись и перепроверялись, прежде чем их можно было принять за истину.

Несомненно, многие разведданные приносили пользу, но далеко не всегда, в чем мы убедимся, когда приступим к рассказу о создании конструкции первой ядерной бомбы в СССР. Как уже указывалось ранее, по заданию Курчатова в Гиредмете (директор А.П. Зефиров) в конце 1945 г. была разработана технология добычи чистого металлического урана. После проведения многих контрольных проверок в Лаборатории № 2 решено было организовать производство металлического урана и изделий из него в г. Электросталь на заводе № 12 бывшего Наркомата по выпуску боеприпасов. Сооружению первого в СССР опытного ядерного реактора предшествовало создание четырех сборок моделей реактора, что позволило выбрать оптимальный вариант и оценить, правда в достаточно приближенной степени, критические размеры будущего реактора с необходимым количеством урановых блоков (до 50 т) и графитовых блоков (до 500 т).

Теория цепной реакции деления урана с размножением нейтронов была разработана Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном. В результате теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в Лаборатории № 2, было установлено, что процесс размножения нейтронов при цепной реакции может существенно уменьшаться из‑за резонансного поглощения нейтронов природным ураном‑238. Чтобы значительно уменьшить этот неблагоприятный фактор гомогенной смеси «уран–графит», пришлось отказаться от использования урана в реакторе и размещать его в виде отдельных блоков в массе графитового замедлителя с определенным шагом в решетке, т. е. создать гетерогенную систему.

Теоретические расчеты были выполнены в 1943 г. И.И. Гуревичем и И.Я. Померанчуком. Для опытного реактора Ф‑1 построили специальное здание. Как только было получено достаточное количество урановых блоков и графита и их качество проконтролировано физическими методами, начался монтаж реактора.

Активная зона реактора Ф‑1 представляла собой сферу диаметром 6 м, сложенную из графитовых блоков размером 100 х 100 х 600 мм. Она была окружена отражателем толщиной 800 мм, выполненным из графитовых блоков. В графитовых блоках просверлили 30 тыс. отверстий для урана с образованием пространственной решетки с определенным шагом. Реактор имел три вертикальных канала для стержней управления и шесть горизонтальных экспериментальных каналов.

Все усилия сотрудников Лаборатории № 2 Курчатов направлял на сооружение экспериментального реактора, без пуска которого нельзя было быть уверенным в осуществлении управляемой ядерной цепной реакции.

Date: 2015-09-26; view: 342; Нарушение авторских прав