Чтение онлайн

Это был первый, ощутимый по массе и объему слиток урана в нашей стране. Но для опытного реактора Ф-1 требовалось около 50 т чистого природного урана в виде металлических блоков диаметром 32 и 35 мм, общей массой 36 т, а также 9 т шаров диаметром 80 мм из диоксида урана. Такое задание было дано (с утвержденными техническими условиями) заводу № 12 в г. Электросталь.

Однако получить урановые блоки из природного урана российского производства не представлялось возможным, поскольку в нашей стране только приступили к добыче урановой руды. Уран вывезли из поверженной к тому времени Германии, у которой имелись неиспользованные запасы. Производство блоков было налажено далеко не сразу – дело для нас было новое. Большую помощь в решении этой задачи оказали Ю.Н. Голованова, А.Н. Каллистова, Н.Ф. Кваскова, С.И. Золотухи, А.П. Завенягина, П.Я. Антропова.

Кстати, для сравнения: в Америке задача изготовления металлического урана была решена за 23 месяца (весь 1941 г. и 11 месяцев 1942 г.), в СССР – за 6 месяцев (июнь – ноябрь 1946 г.). «Украденные» секреты (даже если бы они и были) не играли особой роли. Технология исполнения требует особого оборудования, приборов, специалистов и др. При этом не следует забывать, что для опытного реактора СР-1 Энрико Ферми в Чикаго требовалось только 6 т урановых блоков, а для реактора Ф-1 Курчатова необходимо было иметь 36 т.

Следующая, еще более сложная задача – получение графита, графитовых блоков, используемых в качестве замедлителя в ядерных реакторах. Графит имеет достаточно высокую температуру плавления, обладает хорошими механическими свойствами, легко поддается обработке. Казалось бы, что для получения графитовых блоков достаточно обратиться на заводы электрохимической и электрометаллургической промышленности, производящие графитовые электроды в целях получения алюминия, электростали, ферросплавов, хлора и др.

Но в данном случае для ядерного реактора требовался графит особой чистоты. В связи с этим Курчатов развернул в Лаборатории № 2 широкие экспериментальные исследования графита: его физических констант, сечения захвата тепловых нейтронов и т. д. Были проведены физические испытания на поглощение нейтронов в графитовых призмах, собранных из графитовых электродов лучшего качества разных фирм (помимо отечественных) – немецких и английских. Но все они оказались непригодными для ядерного реактора, поскольку не отвечали требованию высокой степени чистоты. Примеси, например бор, железо, титан, даже в незначительных количествах являлись вредными поглотителями нейтронов.

Разработку и поставку чистого графита для ядерных реакторов поручили коллективу Московского электродного завода. Прежде всего пришлось изменить технологию производства графита, а также заменить оборудование, чтобы избежать появления вредных примесей. Главная задача состояла в улучшении качества исходного сырья, а именно в получении нефтяного кокса с зольностью не более 0,04%. Следует сказать, что наша нефтеперерабатывающая промышленность никогда не выпускала нефтяной кокс с таким низким содержанием золы. Первую партию кокса нужного качества удалось получить на московском заводе «Нефтегаз» после проведения больших экспериментальных работ. После этого на заводе был налажен выпуск нефтяного кокса в количестве 100 т в месяц с содержанием золы даже меньше 0,04%, а бора – от 1,2-10– 6 до 1,710– 6, т. е. ниже, чем требовалось по ТУ (5-10– 6). Авторами разработки технологии производства ядерно-чистых графитовых блоков были Г.К. Банников, Н.И. Александров, А.В. Котиков, Н.Ф. Правдюк, В.В. Гончаров.

В своем открытом отчете «Атомная энергия для военных целей», вышедшем в свет в 1945 г., Смит (США) писал: «...до 1940 г. углерод никогда до этого не производился в тех количествах и с той степенью очистки, какие необходимы для замедлителя. К осени 1942 г. в Чикаго было получено достаточно чистого графита и металлического урана, для того чтобы построить котел с саморазвивающейся цепной реакцией.».

Ядерный котел в Чикаго был запущен 2 декабря 1942 г. Кстати, в книге Смита никаких сведений о способе изготовления графита для ядерных реакторов США, о степени его чистоты и свойствах не приводилось. Впервые эти данные, как упоминает в своих воспоминаниях В.В. Гончаров, были опубликованы США на Первой международной конференции в Женеве в 1955 г. В последующем выяснилось, что советский графит по всем характеристикам, в том числе и по чистоте, превосходил американский.

И.В. Курчатов параллельно с сооружением опытного ядерного котла Ф-1 лично контролировал сооружение первого московского циклотрона, на котором рассчитывал получить некоторое, пусть малое, количество плутония. В конце 1943 г. сотрудники Л.М. Неменов, В.П. Джелепов и П.Я. Глазунов получили от него задание приступить к работам по сооружению циклотрона в строящемся лабораторном корпусе в Покровском-Стрешневе, т. е. в ЛИПАН.

К этому времени была снята блокада Ленинграда, и Курчатов направил в ЛФТИ Неменова и Глазунова, предварительно попросив Первухина переговорить с руководством Ленинграда об отправке в Москву сохранившегося оборудования циклотрона (последний создавался в ЛФТИ, но работы из-за войны были прекращены). В том же 1943 г. детали циклотрона прибыли в двух товарных вагонах в Москву.

А.П. Гринберг рассказывает в своих воспоминаниях, что Курчатов в большом и очень теплом письме директору ЛФТИ П.П. Кобеко и его сотрудникам (письмо было подписано многими сотрудниками ЛИПАН) выразил благодарность за то, что ценнейшее оборудование ядерной лаборатории, спрятанное в подвалах, оказалось в сохранности и теперь в нужный момент будет использовано в Москве. Циклотрон был пущен 25 сентября 1944 г.

Это был первый московский циклотрон, единственный тогда в СССР, на котором уже в 1945 г. были получены первые микрограммы плутония, так необходимые для последующих работ в освоении ядерной энергии. Правда, этого количества было очень мало, но достаточно для изучения.

После поступления графитовых и урановых блоков в Лабораторию № 2 в результате проведения экспериментов были накоплены данные, уточняющие необходимые физические параметры. При этом совершенствовалась теория реакторов, выбирались физические характеристики урановых блоков, определялись оптимальные диаметры, шаг их расположения в пространственной решетке графита. Вся разведывательная информация, которая поступала в правительство, и все, что имело какое-либо, даже косвенное, отношение к ядерной проблеме, направлялось по поручению Молотова в адрес Первухина, контролировавшего все работы по этой проблеме в стране. А тот знакомил с полученными данными Курчатова как научного руководителя работ по ядерной проблеме и уже с его разрешения передавал их исполнителям. Все материалы тщательно изучались, проверялись и перепроверялись, прежде чем их можно было принять за истину.

Несомненно, многие разведданные приносили пользу, но далеко не всегда, в чем мы убедимся, когда приступим к рассказу о создании конструкции первой ядерной бомбы в СССР. Как уже указывалось ранее, по заданию Курчатова в Гиредмете (директор А.П. Зефиров) в конце 1945 г. была разработана технология добычи чистого металлического урана. После проведения многих контрольных проверок в Лаборатории № 2 решено было организовать производство металлического урана и изделий из него в г. Электросталь на заводе № 12 бывшего Наркомата по выпуску боеприпасов. Сооружению первого в СССР опытного ядерного реактора предшествовало создание четырех сборок моделей реактора, что позволило выбрать оптимальный вариант и оценить, правда в достаточно приближенной степени, критические размеры будущего реактора с необходимым количеством урановых блоков (до 50 т) и графитовых блоков (до 500 т).

Теория цепной реакции деления урана с размножением нейтронов была разработана Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном. В результате теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в Лаборатории № 2, было установлено, что процесс размножения нейтронов при цепной реакции может существенно уменьшаться из-за резонансного поглощения нейтронов природным ураном-238. Чтобы значительно уменьшить этот неблагоприятный фактор гомогенной смеси «уран—графит», пришлось отказаться от использования урана в реакторе и размещать его в виде отдельных блоков в массе графитового замедлителя с определенным шагом в решетке, т. е. создать гетерогенную систему.