Вирусный флигель
Шрифт:
В принципе конструкция аппарата для разделения представляла собой вертикальную колонну из двух вставленных одна в другую труб. Температура внутренней трубы поддерживалась более высокой, и, когда в пространство между внешней и внутренней трубами вводили газообразную смесь двух изотопов, легкий изотоп концентрировался у более горячей трубы и в силу естественной конвекции поднимался вверх. Следовательно, задача заключалась прежде всего в изыскании такого химического соединения урана, которое было бы газообразным.
Тут-то и возникла первая техническая трудность. Хартеку и его сотрудникам вскоре стало ясно, что единственное более или менее подходящее газообразное химическое соединение урана — гексафторид урана (шестифтористый уран) — чрезвычайно агрессивно. Почти все материалы, которые имелись в распоряжении Хартека, очень быстро корродировали под действием этого газа. Не менее неприятным
Тем временем приближался день второго совещания, назначенного на 26 сентября.
В Лейпциге Гейзенберг и Багге торопились с разработкой принципов экспериментальной установки для измерения количества нейтронов, освобождающихся при расщеплении ядер урана. Попутно Гейзенберг занимался и теоретическим рассмотрением цепной реакции. К тому времени он уже четко уяснил возможные методы получения атомной энергии. Их было два, и они принципиально отличались друг от друга. Один позволял осуществить реакцию в некоей «урановой топке» и управлять ею, а другой приводил к взрывному развитию реакции.
Для осуществления управляемой цепной реакции следовало разрешить серьезную задачу — подобрать вещество, которое было бы способно замедлять рождающиеся при делении урана быстрые нейтроны, не поглощая их. При этом замедление должно подчиняться определенным условиям, ибо сам уран-238 весьма «охотно» захватывает нейтроны, скорости которых находятся в определенных границах. Но захват ураном-238 нейтронов, выделившихся при расщеплении ядер, нежелателен, поскольку он будет препятствовать поддержанию цепной реакции. Замедляющее вещество, или замедлитель, должно успевать на весьма малом отрезке пути затормаживать нейтроны до скорости, меньшей скоростей «резонансного поглощения». Только в этом случае нейтроны не будут понапрасну поглощаться атомами урана-238 и станет возможно поддерживать цепную реакцию.
По мысли Гейзенберга, замедлитель и уран следовало перемешать между собой, сделав из них некое подобие пасты. Что же касается взрывного развития реакции, то, по убеждению Гейзенберга, его можно было осуществить, только воспользовавшись чистым ура-ном-235.
Готовился к совещанию и Хартек. Вместе с доктором Суэссом они пытались найти методы создания атомного реактора. Как и Гейзенбергу, им сразу же пришлось столкнуться с проблемой замедлителя. Суэсс экспромтом, как бы в озарении, предложил использовать тяжелую воду. Поначалу Хартек резко возражал. Он-то прекрасно знал, чего стоит набрать даже ничтожное количество этой драгоценнейшей жидкости. Еще в 1934 году он в течение многих недель пропускал ток через небольшой сосуд с водой, ради того чтобы добыть всего лишь несколько кубических сантиметров тяжелой воды. В те дни он работал в Кавендишской лаборатории у самого Резерфорда. И это было первое задание, полученные от него Хартеком. А потом они с Олифантом и Резерфордом провели замечательный эксперимент. Впервые в истории им удалось осуществить ядерный синтез [9] . Но одно дело — несколько граммов для эксперимента, другое — несколько тонн тяжелой воды для атомного реактора. Можно ли было надеяться на согласие властей финансировать приготовление столь значительного количества тяжелой воды? Хартек не сомневался в отказе. И все же достоинства ее как замедлителя были столь высоки, что Хартек не удержался от соблазна рассмотреть хотя бы теоретически реактор с тяжелой водой.
9
В 1934 году в Трудах Королевского общества была опубликована статья Олифанта, Хартека и Резерфорда «Эффект превращения тяжелого водорода». Эта работа является одной из тех, которые намного опередили время. Оценивая ее с позиций сегодняшнего дня, можно видеть, что описанное в ней открытие едва ли менее важно, чем открытие Гана и Штрассмана
На совещание он привез доклад «Устранение резонансного поглощения в уране-238 путем послойного расположения урана и тяжелой воды». В отличие от Гейзенберга он не считал нужным смешивать уран и воду, по его мнению, эти два вещества следовало располагать чередующимися слоями. Такое техническое
Второе совещание выявило необходимость первоочередного проведения двух работ. Во-первых, требовалось изыскать способ получения больших количеств чистого урана-235 и, во-вторых, исследовать количественно все вещества, потенциально пригодные для использования в качестве замедлителя. И уже на этой основе — установить, насколько реально создание атомного реактора на медленных нейтронах.
Теоретическое исследование возможности получения цепной реакции в уране поручалось Гейзенбергу, а Багге предстояло проводить измерения эффективного сечения ядер тяжелого водорода. Хартеку было рекомендовано продолжить попытки выделения урана-235 методом термодиффузии и, кроме того, создать экспериментальную установку для измерения зависимости коэффициента размножения нейтронов от конструктивных параметров атомного котла. В общем распределение работ соответствовало программе [10] , намеченной Дибнером и Багге за несколько дней до начала совещания; всем исследователям гарантировалась финансовая поддержка.
10
«Предварительная рабочая программа начальных экспериментов по использованию ядерного расщепления». Она датирована 20 сентября 1939 года.
В эти же дни Шуман объявил о намерении военного министерства взять под контроль Физический институт кайзера Вильгельма в Далеме, с тем чтобы на базе его кадров и уникальной аппаратуры превратить институт в новый центр для Группы исследований по ядерной физике. Все ученые, входившие в группу, должны были собраться под одной крышей. Это намерение само по себе было и логичным, и оправданным. Но в обстановке, существовавшей в немецкой науке тех лет, оно не могло быть претворено в жизнь — среди ученых не нашлось желающих променять положение светил первой величины в созвездиях провинциальных университетов на роль спутников в блестящей берлинской плеяде. Однако никто из приглашенных в то же время не счел нужным отказаться от участия в атомном проекте. В этом смысле весьма характерно письмо, направленное Хартеком в военное министерство:
«Мне необходимо продолжать работу в Гамбурге. Но я всегда буду иметь возможность еженедельно, на один-два дня, приезжать в Берлин».
В те дни дорога из Гамбурга в Берлин еще занимала не более двух часов, но другие города, где тоже проводились работы, — Гейдельберг, Мюнхен, Вена, — были не столь близки к Берлину. Основными членами Группы исследований по ядерной физике в Берлине стали Вайцзеккер, Виртц, Бопп, Борман и Фишер.
Причины, по которым ученые вообще соглашались участвовать в атомном проекте, сильно отличались от мотивов, побудивших их заокеанских коллег взяться за аналогичные работы. Разумеется, сказывалось и присущее каждому ученому стремление к разгадке нового, желание работать на переднем крае науки, но немалую роль играли и «предвходящие» обстоятельства. Так, например, Маттаух впоследствии утверждал, что это участие давало возможность избавить молодых физиков от призыва в армию, продолжать привычную жизнь ученых-исследователей. Лауэ подтвердил слова Маттауха, он также считал важнейшей задачей тех лет спасти молодых физиков от фронта. По словам Вайцзеккера, который сам тогда был еще молод, он вынужден был подписать контракт с военным министерством в 1939 году лишь потому, что все остальные исследовательские работы не спасали его от службы в армии.
Заказ на производство нескольких тонн рафинированной окиси урана получила фирма «Ауэр гезельшафт». Это была одна из самых известных фирм, занимавшихся переработкой редкоземельных элементов и благодаря этому накопившая богатый опыт промышленного извлечения химических соединений тория из монацитовых песков. Эти соединения главное применение прежде находили в широкоизвестной «Ауэровской мантии [11] ». После захвата Чехословакии «Ауэр гезельшафт» одной из первых приступила к эксплуатации урановых рудников в Иоахимстале, и к началу войны у нее образовались небольшие запасы урана в виде неочищенного ураната натрия и окиси урана.
11
Калильный колпачок для газовых ламп, изобретенный основателем фирмы Ауэром. — Прим. перев.