Сталин и бомба. Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956
Шрифт:
Строительство комбината в Челябинске-40 не прекращалось и после создания первой атомной бомбы. В начале пятидесятых годов были построены новые промышленные реакторы: в сентябре 1950 г. вступил в строй второй уран-графитовый реактор, за ним последовали еще два аналогичных реактора в апреле 1951 г. и сентябре 1952 г. В январе 1952 г. был запущен небольшой реактор для получения изотопов. Тогда же был построен реактор на тяжелой воде {991} . Работа по производству тяжелой воды началась на Чирчикском азотном комбинате в 1944 г., и примерно в то же время Институт физической химии в Москве начал физико-химические исследования электролитических элементов {992} . В октябре 1945 г. НКВД собрал группу немецких специалистов по тяжелой воде на заводах Лейна
226
Никаких данных о тяжеловодном реакторе в Челябииске-40 опубликовано не было.
VI
Во время войны Соединенные Штаты построили в Теннесси три завода по разделению изотопов. Первым был завод электромагнитного разделения, который дал уран-235 для бомбы, взорванной над Хиросимой. Второй, термодиффузионный, завод был построен для производства полуфабриката, частично обогащенного урана, поставляемого на первый завод. Последний из трех заводов — газодиффузионный — стал главным поставщиком урана-235 для американской ядерной программы{994}.
Советский Союз после августа 1945 г. развивал все три метода. Анатолий Александров, который возглавлял исследования по термодиффузии, хотел закрыть это направление, но Курчатов решил, что его нужно продолжать, полагая, что, если потребуется обогащенный уран для экспериментального реактора, термодиффузия станет самым подходящим методом. Этого, однако, не случилось, и термодиффузиоиный завод не был построен{995}. После августа 1945 г. Кикоин начал интенсивно работать вместе с Соболевым и физиком-теоретиком Я.А. Смородинским над теорией газодиффузионного процесса{996}. В нем использовался газ, гексафторид урана, диффундировавший через очень большое число пористых перегородок, в результате возникала повышенная концентрация более легкого изотопа урана-235, быстрее проникавшего через перегородки.
Арцимович, работая с И.Н. Головиным и Г.Я. Щепкиным, изучал различные возможные методы электромагнитного разделения{997}. В этом процессе ионы пропускают через магнитное поле; они движутся по полуокружностям, которые имеют разный радиус для разных изотопов; так как легкие ионы движутся по полуокружности меньшего радиуса, соответствующим образом расположенный коллектор накапливает легкие, а не тяжелые ионы.
В начале 1946 г. были выбраны площадки для газодиффузионного и электромагнитного комбинатов. Первый должен был строиться на Среднем Урале, около Невьянска, примерно в 50 км к северу от Свердловска; ему дали кодовое название Свердловск-44.{998} Второй — на Северном Урале, в Северной Туре, и был назван Свердловск-45. Кикоин и Арцимович назначаются научными руководителями этих двух заводов{999}.
Значительный прогресс был достигнут в 1946 г. Кикоину удалось сделать пористые перегородки из спеченного никелевого порошка; первые газовые компрессоры пошли в серийное производство; газообразный гексафторид урана начал поступать в достаточных количествах; часть урана была обогащена на небольшом экспериментальном каскаде (поскольку степень обогащения на каждой ступени очень мала, требовался «каскад», состоящий из многих ступеней). Арцимович и его коллеги создали первый ионный источник: пучок электронов ионизовал пары тетрахлорида урана, ионы направлялись на коллектор полем электромагнита, вывезенного из Германии{1000}.
Разделение изотопов оказалось тем участком атомного проекта, где немецкие ученые приняли наиболее активное участие. Было создано два отдельных института, один под руководством Густава Герца, другой — Манфреда фон Арденне{1001}. Оба института располагались в зданиях санаториев на берегу Черного моря около Сухуми, в Грузии; институт Герца — в Агудзери, институт фон Арденне — в Синопе. Хотя перед
Только несколько советских ученых — и, в общем, не из числа самых крупных — вначале работали в Сухуми [227] . Но некоторые ведущие советские ученые посещали эти институты. В ноябре 1945 г. туда приезжал Флеров для чтения лекций по наиболее важным научным проблемам создания бомб из урана-235 и плутония {1003} . Вскоре после этого Сухуми посетили Иоффе, Арцимович, Кикоин и Соболев {1004} . Немецких ученых вызывали в Москву на совещания в Техническом совете, где обсуждалась их работа и их предложения. Наиболее важную роль сыграл Николаус Риль, некоторые другие были заняты разработкой электромагнитного и газодиффузионного методов. Макс Штеенбек и Конрад Циппе провели исследовательскую работу по разделению с помощью ультрацентрифуги.
227
Юрий Александрович Крутков был исключением. Он стал членом-корреспондентом Академии в 1933 г., но был арестован в конце 30-х гг. Он работал в туполевской шараге (тюремное конструкторское бюро) и приехал в Сухуми, когда его освободили из этой шараги в конце войны. См. Barwich H. Das Rote Atom. P. 72; Озеров Г.А. Туполевская шарага. 2-е изд. Франкфурт/н-М.: Посев, 1973. С. 40–41.
Макс Штеенбек работал с Арцимовичем в Лаборатории № 2 примерно 12–18 месяцев в 1947–1948 гг.{1005} Штеенбек, занимавшийся в компании «Сименс» проблемой вращающегося в «вихревой трубке» газового разряда, восхищался ясностью ума Арцимовича. Группа Манфреда фон Арденне в Синопе также разрабатывала метод электромагнитного разделения, но отдельно от Штеенбека. В 1949 г. Технический совет одобрил предложенный фон Арденне проект ионного источника для электромагнитного завода. Фон Арденне приехал в Ленинград на завод «Электросила» для наблюдения за внедрением этой исследовательской работы в производство{1006}. Несколько немецких ученых тоже занимались газовой диффузией, среди них Густав Герц, Петер Тиссен и Хайнц Барвих{1007}. Их работа, видимо, не была составной частью проекта Кикоина, а делалась параллельно.
Ни с электромагнитным, ни с диффузионным методом дела не шли гладко. Арцимовичу не удавалось получить источники ионов с требуемым током{1008}. Проблемы с диффузионным методом были еще более серьезными. Строительство промышленного завода закончилось в 1948 г.{1009} Когда он начал работать, в конце последнего каскада вообще не оказалось конечного продукта, и даже в 1949 г. степень обогащения достигла только 40% — намного меньше 90% с лишним, требуемых для бомбы. Курчатов поручил Арцимовичу увеличить степень обогащения. Уран, обогащенный до 40%, был привезен в Лабораторию № 2, и после месяца круглосуточной работы Арцимович и его группа, используя экспериментальную установку, получила 400 граммов урана, обогащенного до 92–98%{1010}.
В ноябре 1949 г. немецким ученым поручили помочь в разработке газодиффузионного процесса {1011} . [228] Шесть немцев, включая Герца, Тиссена и Барвиха, были привезены в Свердловск-44. На следующий день после их прибытия Ванников и Кикоин ознакомили ученых с возникшими трудностями. Кикоин объяснил, что завод не достиг ожидаемого уровня обогащения — получено только 50–60% вместо требуемых 90% и выше. Кроме того, сказал он, большая часть гексафторида урана в процессе диффузии вообще исчезает. Возможно, дело в коррозии, но химический анализ не мог показать, почему теряется уран. Не могли бы немецкие ученые помочь? {1012}
228
Барвих пишет, что немцы прибыли в Верхне-Невинск в октябре 1948 г., но последняя дата, сообщаемая в «The Problem…», представляется более вероятной, так как она лучше соответствует общей хронологии разработок в Советском Союзе.