Сталин и бомба. Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956
Шрифт:
Курчатов писал свой доклад после того, как ознакомился с разведывательными материалами, полученными из Англии. То, что он узнал из них, сильно повлияло на содержание доклада, так как в этих материалах особое внимание уделялось различным возможным типам ядерной сборки [123] , в которой мог быть получен элемент 94. [124] Курчатов, однако, не заострил на этом внимания и не сослался прямо на информацию, полученную от разведки. Отсюда можно предположить, что данный доклад был рассчитан на то, чтобы просветить не только Первухина, но и других членов правительства. Тех, кто имел доступ к разведывательным материалам или вообще знал о них, было очень мало. Написав доклад 7 марта, Курчатов передал его черновики помощнику Первухина А.И. Васину, чтобы тот их уничтожил {434} . В последующие годы Курчатов должен был получать специальное разрешение, чтобы показать какие-либо разведывательные данные, полученные из-за границы, своим коллегам-ученым. В те времена он должен был использовать подобную информацию, не ставя своих коллег в известность, откуда она была получена. И он делал это, указывая перспективные направления исследований и выдвигая
123
«Сборка» — реактор. — Прим. ред.
124
Слово «pile» («сборка») стала общепринятым термином в английском языке для обозначения реактора до того, как был принят термин «реактор». Я использую его вместо слова «котел» для периода до 1945 г.; после этого я использую слово «реактор».
Курчатов встретился со своими ближайшими коллегами — Харитоном, Флеровым, Зельдовичем, Кикоиным, Алихановым и Лейпунским в Москве в гостинице «Москва», чтобы принять решение о главных направлениях исследований {436} . На себя он взял проектирование и постройку экспериментального реактора, производящего образцы элемента 94 для химического и физического анализа {437} . Первое решение, которое ему предстояло принять, заключалось в выборе типа сборки. В своем апрельском докладе Первухину он оценил, что для тяжеловодного реактора потребуется 15 тонн тяжелой воды, две тонны природного урана, а для уран-графитовой системы — 500–1000 тонн графита и 50–100 тонн урана {438} . К началу июля Курчатов выбрал в качестве замедлителя графит, и это несмотря на то, что для тяжеловодного реактора потребовалось бы значительно меньше урана. Главная причина такого выбора заключалась в том, что получить графит было легче, чем тяжелую воду: в Советском Союзе имелись электродные заводы, где производился графит, в то время как строительство головного завода по производству тяжелой воды, которое перед войной планировалось осуществить при азотном заводе в Чирчике в Таджикистане, так и не было закончено. Производство тяжелой воды еще надо было организовывать, и она могла быть получена только «в весьма отдаленные времена» {439} . Курчатов взял на себя прямое руководство работой по созданию уран-графитовой системы, выбрав одного из своих бывших учеников, И.С. Панасюка, в качестве главного помощника {440} . [125] Задача строительства тяжеловодного реактора была возложена на Алиханова, который с неохотой соглашался работать под руководством Курчатова. Работа в этом направлении всерьез началась лишь после окончания войны {441} .
125
Флеров продолжил работу по системе природный уран — легкая вода, но вскоре оставил эту идею, как неосуществимую (Там же. С. 62–65).
Курчатову не хватало урана для экспериментов. Все, что он мог сделать, — это предложить теоретикам Лаборатории № 2 рассчитать конструкцию сборки. Исай Гуревич и Исаак Померанчук разработали теорию гетерогенной сборки, в которой урановые блоки распределялись в графитовом замедлителе в виде решетки {442} . Такое размещение снижало вероятность резонансного поглощения нейтронов ураном-238, поскольку уменьшало возможность столкновения нейтронов с атомами урана-238 в процессе их замедления, когда вероятность поглощения была особенно велика. Зельдович и Померанчук разработали теорию замедления и поглощения нейтронов в графите и на этой основе развили метод контроля чистоты графита {443} . [126] Эта работа была проделана в 1943 г. В январе 1944 г. Померанчук разработал теорию экспоненциальных экспериментов, в которых ключевые измерения могли быть проделаны еще до окончания полной сборки реактора {444} . [127]
126
Головин отметил, что эта теория отличается от предложенной Юджином Вигнером в Соединенных Штатах (см.: Golovin I. N. The First Steps in the Atomic Problem in the USSR// Fifty Years with Nuclear Fission: Conf. papers. Washington, DC, 1989. P. 10).
127
Результаты, полученные в Советском Союзе, отличались от полученных в США.
Курчатов знал, что для создания экспериментального реактора потребуются годы. В марте 1943 г. он предложил Леониду Неменову, который еще до войны вел работы по циклотрону в институте Иоффе, построить циклотрон и как можно скорее получить регистрируемые количества элемента 94. Он дал Неменову на это 16 месяцев и отправил его и П. Глазунова, инженера из института Иоффе, в Ленинград, чтобы разыскать там генератор, изготовленный для физтеховского циклотрона {445} . [128] С письмами от Первухина к Андрею Жданову, секретарю ленинградского обкома, Неменов и Глазунов вылетели в Ленинград, взяв с собой более сотни посылок от коллег для родственников в осажденном городе. Самое тяжелое время было позади. В январе 1943 г. Красной армии удалось деблокировать жизненно важную железную дорогу между городом и «Большой землей», как говорили ленинградцы. Но население Ленинграда жестоко пострадало
128
Неменов был сыном основателя Радиевого института, из которого выделился в 1921 г. институт Иоффе.
Неменов и Глазунов разыскали части конструкции циклотрона. Они подготовили генератор и выпрямитель к перевозке и извлекли из земли медные трубы и латунные шины, закопанные во дворе Физико-технического института перед эвакуацией его персонала в Казань. Они разыскали также 75-тонный электромагнит на заводе «Электросила», который находился всего лишь в трех километрах от линии фронта. G помощью солдат, присланных к ним военным командованием, они погрузили все оборудование в два товарных вагона, чтобы транспортировать его в Москву. Так как вновь открытая железнодорожная колея проходила через район, обстреливаемый немцами, Неменов и Глазунов вылетели из города на самолете{446}.
По возвращении в Москву Неменов начал собирать циклотрон. Сделать оставалось еще многое: спроектировать и изготовить ускорительную камеру, разработать систему охлаждения магнитных обмоток, изготовить поковки для магнита на московском заводе «Серп и молот». Наконец, сборка циклотрона была завершена, и в 10 часов утра 25 сентября 1944 г., на два месяца позже назначенного Курчатовым срока, в циклотроне был получен пучок дейтронов. Неменов сообщил об этом по телефону Курчатову, который находился на совещании у Бориса Ванникова, народного комиссара боеприпасов. Курчатов выехал посмотреть на циклотрон в действии и после этого привез всю группу, работавшую над циклотроном, к себе домой, чтобы отметить успех шампанским. На следующий день началось облучение уранилнитрата, которое продолжалось до декабря 1945 г.{447}
Облученный материал был передан для исследования в лабораторию младшего брата Курчатова, Бориса, который поступил в Лабораторию № 2 в середине 1943 г. {448} Борис Курчатов выделил элемент 93 в первой половине 1944 г. и затем сосредоточился на элементе 94. Он поместил колбу с перекисью урана в сосуд с водой, служившей замедлителем, а в центре колбы расположил радиево-бериллиевый источник нейтронов, остававшийся там в течение трех месяцев. Затем он повторил процесс с облученным ураном и выделил препарат с альфа-активностью. Так в октябре 1944 г. были получены первые следы элемента 94. Первый плутоний (как теперь назывался элемент 94) из урана, облученного в циклотроне, Борис Курчатов выделил не ранее 1946 г. {449} , [129]
129
Курчатов определил полупериод распада этой субстанции в 31 000 лет. Период полураспада плутония, как он позднее узнал, составляет 24 300 лет.
Курчатов не ограничился тем, что поручил химическое выделение плутония только своему брату. Ему надо было улучшить взаимоотношения с Хлопиным, и он решил подключить его к проекту, попросив Радиевый институт разработать метод выделения элемента 94 из облученного урана {450} . [130] Курчатов не пытался «сводить счеты» с Хлопиным, а, как указывает Флеров, всегда оказывал ему «знаки внимания, проявлял уважение к его знаниям и авторитету. Курчатов всегда указывал на заслуги Хлопина как родоначальника советской радиохимии». Здесь он продемонстрировал свое искусство в обращении с людьми, и неприязнь между двумя учеными исчезла {451} .
130
Институту также отводилась важная роль в разработке методов извлечения из руды урана и его обогащения.
Первоначально разделение изотопов было включено в план работ Лаборатории № 2, но за военные годы достижений было немного. Ответственным за эту часть проекта был назначен Кикоин{452}. Он организовал исследования по различным методам разделения. Ланге продолжал свою работу над центрифугой, и в 1944 г. они с Кикоиным изготовили в Лаборатории № 2 центрифугу пятиметровой длины. Однако она была слишком шумной в работе и развалилась при резонансной частоте вращения. Ланге переехал в Свердловск, а Кикоин сосредоточил свои усилия на методе газовой диффузии. В конце 1943 г. Курчатов предложил Анатолию Александрову организовать исследования по термодиффузии. В 1944 г. в лабораторию пришел Арцимович, чтобы возглавить работу по электромагнитному разделению{453}.
Лаборатория № 2 расширялась медленно. В распоряжение Курчатова предоставили сто московских прописок: для проживания в Москве требовалось специальное разрешение. Он также получил право демобилизовать людей из Красной армии {454} . Вначале лаборатория размещалась в помещении Сейсмологического института в Пырьевском переулке. Вскоре она заняла часть другого института на Большой Калужской улице. По мере разрастания лаборатории Курчатов присматривал место, где ее можно было бы и дальше увеличивать. Он нашел такое место в Покровском-Стрешневе, на северо-востоке города, вблизи Москвы-реки. Там уже начались работы по строительству нового здания Всесоюзного института экспериментальной медицины, и, поскольку площадка располагалась за городом, имелось место для последующего расширения лаборатории. Курчатов принял незавершенное здание, к нему были добавлены другие строения, и в апреле 1944 г. лаборатория переехала в новые помещения {455} . На 25 апреля 1944 г. в Лаборатории № 2 числилось 74 сотрудника. 25 из них были ученые, среди которых — Алиханов, Кикоин, Померанчук, Флеров, Неменов, Борис Курчатов, В.А. Давиденко и математик С.Л. Соболев {456} . [131] С большинством из них Курчатов работал прежде.
131
Согласно А.Р. Стриганову, в лаборатории в июле 1944 г. работало 120 человек (см.: Стриганов А.Р. И.В. Курчатов — коммунист// Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове. С. 394.