Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи

Иоффе Борис Лазаревич

Энергетика и политика

Другой составляющей атомного проекта в СССР было создание атомных реакторов. Лаборатория №3, куда я поступил на работу, была организована в декабре 1945 года. Лаборатория №3 подчинялась Первому Главному Управлению (ПГУ) Совета Министров СССР, ведавшему атомным проектом. В 1954 году Первое Главное Управление было переименовано в Министерство Среднего Машиностроения. Основная задача, поставленная перед Лабораторией №3, — создание тяжеловодных атомных реакторов с целью производства плутония и урана-233 для атомных бомб. Я был принят на работу в Лабораторию №3 1 января 1950 года и несколько месяцев в основном занимался чистой теорией. Но в мае 1950 года сверху поступил приказ в кратчайшие сроки представить проект реактора по производству трития. Всех теоретиков ТТЛ бросили на это дело, и с тех пор на протяжении десятилетий параллельно с чистой наукой мне приходилось заниматься физикой ядерных реакторов.

В последнее время в печати интенсивно обсуждается вопрос, какую роль в осуществлении советского атомного проекта сыграла информация, добытая шпионами, или, как иногда утверждается, добровольно переданная некоторыми западными физиками. Харитон публично признал, что такая информация при создании первой советской атомной бомбы была крайне существенной, более того, эта бомба явилась точной копией американской.

В физике атомных реакторов дело обстояло не совсем так. Действительно, ряд важнейших идей об использовании плутония для бомбы и его производстве в атомных реакторах пришёл «оттуда». Но многое из реализованного в физике, и особенно в теории атомных реакторов — это, как уже говорилось выше, результат творчества советских учёных и инженеров. Я мало что могу сказать о конструкции атомных реакторов в этом аспекте. Про конструкцию графитовых реакторов, сооружённых по проектам Лаборатории №2 (ЛИПАН), я не могу сообщить ничего определённого: были ли тут шпионские данные, и если были, то какую роль они сыграли, — не знаю. В Лаборатории №3 имелся чертёж канадского тяжеловодного исследовательского реактора, и при сооружении первого в СССР реактора такого типа оттуда кое-что было позаимствовано: общий размер бака для тяжёлой воды, размер графитового отражателя. Однако другие важнейшие элементы конструкции, такие как крышка реактора (через неё загружаются и выгружаются урановые стержни и осуществляется регулирование), уплотнение урановых каналов и многое другое, было изобретено и сконструировано в Лаборатории №3. При сооружении промышленных тяжеловодных реакторов никаких заимствований не было вообще, они итог собственных разработок. Что касается теории атомных реакторов, то я со всей определённостью могу свидетельствовать, что созданная в СССР теория атомных реакторов была оригинальна и, более того, превосходила американскую. Первые работы, в которых сформулированы основные положения теории цепной реакции деления урана на тёплых нейтронах в ядерном реакторе, написаны и опубликованы Зельдовичем и Харитоном ещё в 1940 году. Это последние открытые работы по данной проблеме — на Западе публикация статей на эту тему прекратилась ещё раньше. В этих работах была получена знаменитая формула трёх сомножителей для вычисления коэффициента размножения в ядерном реакторе. (Позднее Г. Н. Флёров добавил к ней четвёртый сомножитель.) Теория резонансного поглощения нейтронов в урановых блоках реактора была построена Гуревичем и Померанчуком в 1943 году. В ней заложена определённая физическая идея, тогда как аналогичная теория, выдвинутая Ю. Вигнером в США — это, по сути дела, просто интерполяционная формула. Теория Гуревича и Померанчука в отличие от формулы Вигнера, — настоящая физическая теория, которую можно было развивать, улучшать, что и происходило. При построении теории диффузии тепловых нейтронов в реакторе очень плодотворной оказалась предложенная Ландау идея: характеризовать урановый блок одной величиной — тепловой постоянной. В построении теории ядерных реакторов в 1945-1947 годах участвовали также Е. Л. Фейнберг, И. М. Франк, В. С. Фурсов, но основной вклад был сделан И. Я. Померанчуком. В 1945-1947 годах А. И. Ахиезер и И. Я. Померанчук написали книгу «Теория нейтронных мультиплицирующих систем». В ней систематически изложены все вопросы теории ядерных реакторов. В то время о её публикации не могло быть и речи — она считалась «совершенно секретной». Книга была издана только в 2002 году (М.: ИздАТ, 2002). В дальнейшем, более тонкие проблемы теории — теория гетерогенных решёток и другие — были исследованы А. Д. Галаниным и С. М. Фейнбергом. Так что при расчёте конкретных реакторов использовалась только «отечественная теория», никаких заимствований не было.

Единственным местом в расчёте ядерных реакторов, где использовались шпионские данные (мы называли их «икспериментальные данные»), были величины сечений захвата и деления тепловых нейтронов ураном и плутонием, а также число вылетающих при делении нейтронов. Существовали и данные измерений этих величин, выполненных в СССР (ЛИПАН и ТТЛ), но точность их была несколько ниже, и мы больше верили «икспериментальным данным». Однако цифры по резонансному поглощению использовались свои, в основном полученные в ЛИПАНе и, частично, в ТТЛ.

Шпионские материалы, которые поступили в Лабораторию №3 в 40-х годах, шли обычно за подписью Я. П. Терлецкого — профессора МГУ (он читал там курс статистической физики), по совместительству работавшего в МГБ. В его обязанности входило сортировать поступающие из-за границы материалы по атомному проекту. (Терлецкий не был специалистом по ядерной физике и никакого иного участия в атомном проекте не принимал.) В 1945 году Терлецкого (с рекомендательным письмом от П. Л. Капицы) послали в Копенгаген к Н. Бору, с целью выяснить у того, что он знает об атомной проблеме. (Беседа Терлецкого с Бором опубликована в газете «Московский комсомолец» от 29 июня 1994 года.) Подавляющее большинство ответов Бора носит общий характер и малоинформативно. Но один ответ представляет интерес и мог бы дать полезную для того времени информацию (если, конечно, она уже не была известна). Терлецкий спросил Бора, через какое время извлекаются урановые стержни из атомного реактора. Ответ Бора был, что точно он не знает, но вроде бы примерно через неделю. Эта информация важна по следующей причине. В урановых стержнях при работе реактора накапливается плутоний-239, который затем химически извлекается из них и используется как заряд в атомной бомбе. Однако за счёт захвата нейтронов плутонием-239 происходит также накопление другого изотопа плутония ²⁴⁰Pu. Этот изотоп вреден для бомбы, и при большом его содержании взрыва не будет — будет «пшик». Химически эти два изотопа не разделяются, извлекается смесь обоих изотопов. Для обеспечения взрыва бомбы нужно, чтобы отношение ²⁴⁰Pu к ²³⁹Pu не превосходило определённой величины. Концентрация ²⁴⁰Pu растёт квадратично со временем выдержки уранового стержня в реакторе, а концентрация ²³⁹Pu — линейно. Поэтому время выдержки плутония, пригодного для получения бомбы, не может быть очень большим, и его величина — существенный параметр, определяющий, какова допустимая концентрация ²⁴⁰Pu в бомбе [20] . Таким образом, Бор сообщил нечто важное. Но ответ Бора был грубо не верен! То ли Бор сам не знал, то ли умышленно ввёл Терлецкого в заблуждение. Последнее не исключено, поскольку, скорее всего, Бор должен был относиться к Терлецкому с предубеждением (Терлецкий из МГУ, а оттуда незадолго до того изгнали всех крупных физиков: Ландау — ученика Бора, Тамма, Леонтовича и других).

20

По

этой же причине плутоний, образующийся в реакторах атомных электростанций, где выдержка очень велика, крайне трудно использовать для создания бомбы. До 90-х годов этого вообще не умели делать. Сейчас научились делать бомбы даже из плутония сильно загрязнённого изотопом 240Pu но они требуют значительно большего количества активного вещества.

Остановлюсь на эпизоде, относящемся к прибытию в СССР Б.Понтекорво. Как известно, в конце 40-х годов Понтекорво жил в Англии. Примерно в начале 1950 года он поехал с семьей в Финляндию, якобы на отдых. Там их ждал советский пароход «Белоостров», на котором они и прибыли в СССР. Операция по выезду из Финляндии была проведена нелегально, и лишь потом, когда Понтекорво исчез, западные спецслужбы определили, что исчез он именно таким образом. В нашей печати никаких сообщений о его приезде не было, и я, например, узнал об этом значительно позже из американского журнала Science News Letters. По прибытии в СССР Понтекорво жил и работал в Дубне. Выезд из Дубны ему был запрещён примерно до 1955 года, он пребывал там как бы в ссылке. Его фамилию упоминать запрещалось. Померанчук, который в то время часто ездил в Дубну, по возвращении оттуда неоднократно говорил, что обсуждал такой-то вопрос с «профессором» или что «профессор» сказал то-то. «Профессор» — это был Понтекорво, но имени его Померанчук не произносил: табу сохранялось до 1954 года.

Где-то в 1950 году Галанина неожиданно вызвали в Кремль. Такой вызов был весьма необычным: вызывали в разные места, но в Кремль — никогда. Поскольку Галанин занимался реакторами, было очевидно, что вызов связан с реакторным делом. Обычно Галанин все реакторные проблемы обсуждал с Рудиком и мной: мы тоже вели расчёты реакторов — иначе просто нельзя было бы работать. Но тут он вернулся из Кремля — и молчит. В то время у теоретиков ТТЛ действовал введённый Померанчуком принцип: не спрашивать. Как говорил Исаак Яковлевич, «кому нужно, я сам скажу». Поэтому мы и не спрашивали. Молчал Галанин долго — несколько лет, но потом всё-таки разговорился. Оказывается, его вызывали в Кремль на допрос Понтекорво. Там собралась группа физиков, и им предложили задавать Понтекорво вопросы о том, что он знает по атомной проблеме. Но Понтекорво знал только общие принципы. Собравшихся же в основном интересовали технические детали — например, как изготовляются урановые блоки реактора, какова технология того или иного процесса и так далее, а этого Понтекорво не знал и ничего полезного в разговоре не сообщил.

Контакты Понтекорво с физиками были сильно ограничены. Понтекорво не мог публиковать никаких научных статей — на пять лет его имя полностью исчезло из науки. Тем не менее, он не изменил своих коммунистических взглядов. Позже, в 1956 году, мы были вместе с ним на конференции по физике элементарных частиц в Ереване и жили в одном номере гостиницы. Понтекорво перед этим вернулся из поездки в Китай, куда ездил в составе советской делегации. Как-то вечером, уже лежа в постели, он стал рассказывать мне о своих впечатлениях. Он был в восторге от того, что увидел: как хороши коммуны, с каким энтузиазмом народ строит коммунизм и т. д. Не выдержав, я заметил: «Бруно Максимович! Если смотреть на страну извне или быть в ней гостем короткое время, можно очень сильно ошибиться». Бруно Максимович прервал разговор, сказав: «Давайте спать». Он не простил мне этого замечания: наши отношения, которые до того были очень хорошими, больше уже никогда не восстановились. Конфликт с Китаем разразился примерно через год-два после этого разговора.

По части наших отношений с Китаем Померанчук был намного дальновиднее. Ещё в начале 50-х годов, в эпоху песни «Москва — Пекин», он предсказывал серьёзнейшие конфликты и, может быть, даже войну с Китаем в будущем. Правда, такое предсказание есть в книге Оруэлла «1984», вышедшей в 1949 году. Но в то время мы не знали о её существовании.

Раз уж зашла речь о Дубне, изложу историю, которую мне рассказали как вполне достоверную — о том, как был организован Международный Объединённый Институт Ядерных Исследований в Дубне, он назывался тогда Гидротехническая Лаборатория (ГТЛ) — видимо, потому, что расположен был на Волге, никакой гидротехники там и в помине не было. Институт организовали по предложению И. В. Курчатова для изучения физики элементарных частиц и атомного ядра, и, по сути дела, проводившиеся там исследования не имели отношения к атомному оружию. (Хотя начальство длительное время убеждено было в обратном.) Когда принималось решение о создании Института, естественно, возник вопрос о месте, где его построить. Для изучения вопроса создали специальную комиссию. Берия собрал совещание, на котором комиссия представила свои рекомендации: предложили три возможных места размещения будущего института. Выслушав комиссию, Берия попросил принести карту, ткнул пальцем в место будущей Дубны (его не было среди рекомендованных комиссией) и сказал:

—Строить будем здесь.

—Но, — робко возразил кто-то, — здесь болота, неподходящий грунт для ускорителей.

—Осушим.

—Но сюда нет дорог.

—Построим.

—Но здесь мало деревень, трудно будет набрать рабочую силу.

—Найдём, — сказал Берия.

И он оказался прав. Это место было окружено лагерями, именно поэтому Берия его и выбрал. Ещё в 1955 году, когда я впервые смог поехать в Дубну, по дороге тянулись лагеря, стояла охрана, которой следовало говорить: «Мы едем к Михаилу Григорьевичу». (Михаил Григорьевич — это М. Г. Мещеряков, директор ГТЛ.)

Остановлюсь ещё на сооружении атомных реакторов в Китае, которое проводилось на основе советских проектов и в основном руками наших технических специалистов — своих в Китае тогда не было. Глава китайской ядерной программы Цянь решил начать её с создания исследовательского тяжеловодного ядерного реактора. Сделать проект такого реактора и послать в Китай специалистов для его строительства и пуска поручили ИТЭФ. Я получил задание выполнить физический расчёт реактора. Для того чтобы научиться рассчитывать реакторы, к нам в ИТЭФ приехали три китайских физика, которых мне предстояло обучать. Одним из них оказался Пэн (Peng), теоретик, работавший в 30-х годах с В. Гайтлером. В 50-х он уже был академиком, который главным образом представительствовал. Другой, очевидно, являлся комиссаром при группе, наука его не интересовала, перед ним стояли другие задачи. И лишь третий — молодой человек по имени Хуан — оказался способным и работящим и за короткое время смог освоить эту науку. Исследовательский реактор в Китае был сооружён очень быстро и пущен в 1959 году. (Этот реактор работает до сих пор.) Одновременно с сооружением исследовательского реактора с помощью СССР строились военные реакторы для производства плутония и химические цеха для его выделения. Сверху последовало указание предоставить Китаю самые современные проекты, которые в СССР только реализовывались. Физики и инженеры, которым следовало выполнить эту задачу, понимая политическую ситуацию лучше начальства, попытались передать более старые проекты. Однако Задикян, советник СССР по атомным делам при китайском правительстве, поймал их на этом и донёс наверх. В результате передали самую совершенную технологию, а вскоре произошёл разрыв отношений с Китаем.