Ядерный щит

Матущенко А. М.

Число ученых, работающих в области ядерной физики, с 1933 г. выросло в 5 раз. В феврале 1939 г., после того как наши физики узнали из зарубежных журналов об открытии деления атомного ядра, в СССР осознали военное значение этого открытия.

Тогда же Я.И. Френкель (руководитель теоретического отдела ЛФТИ) предложил капельную модель атомного ядра и сформулировал основы теории деления тяжелых ядер. В 1940 г. H.H. Семенов, Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон (Институт химической физики) предложили теорию развития цепной ядерной реакции в уране. В сентябре 1939 г. началось строительство огромного циклотрона в Ленинграде. Ввод его в строй планировался на 1942 г. И.В. Курчатов делает сенсационное заявление: при расщеплении ядер, содержащихся в одном килограмме урана, должна выделиться энергия,

равная взрыву 20 тыс. т тротила. Эти расчеты полностью подтвердились при американской ядерной бомбардировке Хиросимы. К апрелю 1939 г. ученые нашей страны самостоятельно и независимо от исследователей на Западе установили, что каждое ядро урана при распаде испускает 2—4 нейтрона, т. е. становится возможной цепная ядерная реакция. К 1940 г. они пришли к заключению, что такая реакция может быть проведена с использованием урана-235 (или природного урана и тяжелой воды). В 1940 г. Г.Н. Флёров и К.А. Петржак открыли явление спонтанного (самопроизвольного) деления урана. Основная проблема состояла в построении реактора для получения энергии.

Перед войной, в 1940 г., И.В. Курчатов почти на год ранее, чем в США, высказал идею графитового реактора и представил в Академию наук план овладения ядерной энергией и создания целой атомной индустрии – заводов по производству обогащенного урана и тяжелой воды.

Исследования, связанные с получением тяжелой воды, уже проводились в СССР: в 1938 г. при Академии наук СССР была образована Комиссия по тяжелой воде (позднее преобразованная в Комиссию по изотопам). В 1939 г. Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского в Днепропетровске установил на днепровской дамбе исследовательское оборудование для производства в небольших объемах тяжелой воды электролитическим методом. На конференции по изотопам в апреле 1940 г. было решено построить опытную установку для производства примерно 15 кг тяжелой воды в год. Этого количества хватало только для лабораторных экспериментов. Созданная опытная установка, расположенная на Чирчикском азотном заводе под Ташкентом, в 1944 г. еще не была введена в строй. К концу войны в СССР был сконструирован вариант водородного электролизатора, специально предназначенного для производства тяжелой воды.

В июле 1940 г. Президиум Академии наук создал Комиссию по проблеме урана под руководством академика В.Г. Хлопина, в задачу которой входила разработка программы и организация исследований в области деления ядер, разделения изотопов урана и самоподдерживающейся ядерной реакции. Решение Президиума АН также предусматривало строительство новых и модернизацию существующих циклотронных установок, проведение геологической разведки месторождений урана в Средней Азии и Сибири.

Серьезное отношение к развитию исследовательской базы позволило советским ученым отслеживать основные открытия мировой ядерной физики. Таким образом, в 1930-е годы в СССР активно велись работы в области теории радиоактивного распада атомного ядра. Внешняя научно-техническая разведка страны вела целенаправленную работу по выяснению состояния исследовательской работы в ядерной сфере в Великобритании, Франции и Германии. К октябрю 1941 г. она располагала текстом одного из двух докладов британского Комитета МОД (Maud Committee), где анализировалась возможность военного использования атомной энергии и давались рекомендации по развертыванию работ в этом направлении.

Начиная с 1933 г. регулярно проводились всесоюзные конференции по ядерной физике, на них приглашались и зарубежные специалисты. Активные дискуссии, совместные обсуждения результатов научного поиска и его направлений позволяли советским ученым реально оценивать состояние исследований в других странах. Уже в 1940 г. нашим ученым стало ясно: в Англии, Соединенных Штатах и Германии лихорадочно ведутся работы по проблеме внутриатомной энергии и на них выделяются крупные средства. Академики Вернадский, Ферсман, Хлопин полагали, что уже назрело время, когда правительство, учитывая важность вопроса о техническом использовании внутриатомной энергии, должно принять ряд мер, которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разработке от зарубежных стран.

Молодые физики тоже

готовы были активно включиться в работу по урановому проекту. В своей записке от 24 августа 1940 г. академик Иоффе писал, что лучшими специалистами в этой области исследовании являются И.В. Курчатов, Г.Н. Флёров, К.А. Петржак, Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон. Его слова подтверждались результатами, которые в 1940 г. опубликовали данные ученые, – это открытие Петржаком и Флёровым (под руководством Курчатова) спонтанного деления урана и работа Зельдовича и Харитона «Кинетика цепного распада урана», в которой было дано описание условий, необходимых для осуществления ядерного взрыва. 29 августа 1940 г. Вернадский, Ферсман и Хлопин предложили Президиуму Академии наук СССР развернутую программу исследований по урану. Через месяц, согласно утвержденной программе, начались целенаправленные поиски урановых месторождений.

22 июня 1941 г. фашистская Германия развязала против СССР кровопролитную войну. Все силы нашей страны были направлены на борьбу с захватчиками, все средства шли в помощь армии и военной промышленности. Как и весь советский народ, ученые работали под лозунгом «Все для фронта, все для Победы!».

Информация о необыкновенной разрушительной силе атомной бомбы была известна военно-политическому руководству СССР. Поэтому 28 сентября 1942 г. было подписано секретное распоряжение Государственного Комитета Обороны (ГКО) № 2352 «Об организации работ по урану».

Из распоряжения ГКО: «... Обязать Академию наук СССР (акад. А.Ф. Иоффе) возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путем расщепления ядра урана и представить Государственному Комитету Обороны к 1 апреля 1943 года доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива.

 

Для этой цели: Президиуму Академии наук СССР . организовать при Академии наук специальную лабораторию атомного ядра».

В исполнение этого распоряжения 10 марта 1943 г. было подписано распоряжение № 122 по АН СССР о назначении И.В. Курчатова начальником Лаборатории № 2, задачей которой являлось изучение методов получения плутония в графитовых и тяжеловодных реакторах, а также проведение исследований в области разделения изотопов урана. Создание атомного взрывного устройства не являлось непосредственной целью начатой в 1943 г. работы.

Для определения возможности осуществления цепной ядерной реакции и разработки методов обогащения урана планировалось сконцентрировать усилия Лаборатории № 2 на создании ядерного реактора. Проведенный Курчатовым весной 1943 г. анализ разведывательных данных привел к появлению нового направления исследований, связанного с получением и использованием плутония. В Лаборатории № 2 были начаты исследования по производству плутония в графитовых и тяжеловодных реакторах и изотопному обогащению урана. Примерно в это же время в Радиевом институте было начато исследование физических и химических свойств плутония, полученного на циклотроне в количествах, исчисляемых в микрограммах. Курчатов также добивался расширения геологической разведки и добычи урана.

20 марта 1943 г. Курчатов направляет записку М.Г. Первухину (зам. председателя СНК СССР) о необходимости привлечения к работам Л.Д. Ландау и П.Л. Капицы, а 3 апреля – о привлечении к работам П.Я. Глазунова (ЛФТИ), проректора Московского государственного университета В.И. Спицына и его сотрудника В.В. Фомина.

Курчатов предложил план исследований, преследующий три основные цели: достижение цепной реакции в экспериментальном реакторе с использованием природного урана; разработка методов разделения изотопов; проведение исследований по созданию как бомбы на уране-235, так и плутониевой бомбы.

В первом полугодии 1943 г. Курчатовым было подготовлено около 20 докладов и записок о ходе работ по урановой проблеме, трудностях и достигнутых результатах. Так, 22 марта 1943 г. он подробно, на восьми листах, сообщал Первухину о некоторых исследованиях, а в разделе «Трансураны и урановая бомба» писал: «Если в действительности экаосьмий (плутоний) обладает такими же свойствами, как уран-235, его можно будет выделить из уранового котла и употребить в качестве материала для экаосьмиевой бомбы».