Сталин и бомба. Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956
Шрифт:
Цепная реакция потребует «количеств, исчисляемых десятками килограммов этой смеси», — сказал Хлопин, подчеркнув, что накопление запасов урана является теперь фундаментальной задачей, так как эти запасы в Советском Союзе «пока что не очень богаты»: «…Прежде всего надо выяснить, какими запасами мы можем располагать, то есть можем ли дать нужное количество. Затем, познакомившись с тем, в каком положении находится наша сырьевая база на сегодняшний день, выяснить, правильно ли проводятся геологические поиски урановых месторождений» {289} . [66]
66
В своем дневнике в записи от 24 августа 1940 г. Вернадский ссылается на дискуссию о проблеме урана в ЦК партии (АРАН. 518–2-20. С. 15).
Урановая комиссия столкнулась с очень большими трудностями, связанными с обеспечением советских физиков соединениями урана и металлическим ураном, который был им нужен для проведения экспериментов. В других странах урановые соединения были побочными продуктами производства радия, но советская радиевая промышленность могла обеспечивать нужды страны в радии, извлекая его из воды буровых скважин нефтяных месторождений Ухты. Поэтому в 1940 г. в стране было очень мало урана, хотя в некоторых
67
В марте 1939 г. Вернадский писал, что размеры запасов в Тюя-Муюне все еще не определены и что реальное значение других месторождений урана в Средней Азии остается неясным. См.: Вернадский В.И. Отзыв о диссертации В.Г. Мелкого «Минералогия урана Табошарского месторождения». 26 марта 1939 г. (ЦХСД, ф. 5, оп. 17, ед. хр. 409. С. 44–46).
IV
Президиум Академии предложил Урановой комиссии к 20 сентября 1940 г. подготовить план исследований. 29 августа, до того, как Комиссия выполнила это указание, Курчатов, Харитон, Флеров и Русинов представили в Академию свой собственный план под названием: «Об использовании энергии деления урана в цепной реакции» [68] . Возможность использования атомной энергии в принципе установлена, писали они, но необходимы дальнейшие исследования.
68
Ссылки на этот план есть в разных источниках. См., например: Головин И.Н. Игорь Васильевич Курчатов. С. 50; Александров А.П. Ядерная физика и развитие атомной техники в СССР// Октябрь и научный прогресс в СССР. М.: Новости, 1967. Т. 1. С. 195. Только Сергей Снегов в книге «Прометей раскованный: повесть об Игоре Курчатове» (М.: Дет. лит., 1980. С. 101–103) приводит из него выдержки. Эта документальная повесть может показаться необычным источником сведений, но она основана на записях многочисленных бесед, и люди, близкие к Курчатову, рекомендовали мне воспользоваться имеющимися в ней сведениями. Большинство из того, что пишет Снегов, подтверждается другими воспоминаниями, поэтому нет оснований сомневаться в подлинности выдержек, которые он приводит из этого плана, подготовленного Курчатовым и его сотрудниками.
Первой задачей было определение условий возникновения цепной реакции в металлическом уране. Это исследование должен был провести Флеров, и ему был необходим килограмм чистого металлического урана. Вторая задача вытекала из первой: если окажется, что цепная реакция в металлическом уране возможна, следует изучить нейтроны, испускаемые при делении урана-238. Для этих экспериментов понадобится 300 кг металлического урана. Эти два момента свидетельствовали о том, что Курчатов и его сотрудники, подстегиваемые, по-видимому, Флеровым, не потеряли надежды на возможность осуществления цепной реакции в смеси природного урана и воды. Следующие три направления исследований отражали их интерес к системам, состоящим из природного урана и замедлителя: следовало определить поперечные сечения захвата нейтронов тяжелым водородом (дейтерием), гелием, углеродом, кислородом и другими легкими элементами, рассчитать условия, необходимые для возникновения реакции в смеси урана и тяжелой воды, и выявить возможность получения тяжелой воды в количестве, измеряемом тоннами. Наконец, в плане предлагалось исследовать методы разделения изотопов урана.
Курчатов и его сотрудники убеждали Академию образовать специальный запас из нескольких тонн урана, необходимого для экспериментов с цепной реакцией. Нехватка урана была главным фактором, тормозившим исследования. Для одного из первых экспериментов, выполненных в его лаборатории, Курчатов отправил своих молодых сотрудников в рейд по фотомагазинам Ленинграда с поручением закупить весь имевшийся там нитрат урана{292}. Теперь такого рода импровизаций было недостаточно. Чтобы получить необходимые данные для определенного заключения об осуществлении цепной реакции, экспериментаторы нуждались в больших количествах урана. 9 сентября Курчатов написал Хлопину, что ему надо 500–1000 грамм чистого металлического урана для изучения возможности возникновения цепной реакции в уране-238. Немного позднее он написал ему снова, спрашивая, когда металлический уран может быть получен и какие меры следовало бы предпринять, чтобы ускорить дело{293}.
В планах ленинградских физиков не было и намека на исследования по атомной бомбе [69] . Они полностью осознавали, что деление ядер могло быть использовано в военном деле, но основной их интерес в то время состоял в том, чтобы установить, действительно ли возможна цепная реакция, а не в том, чтобы достигнуть какой-либо практической цели. В работе, написанной в начале лета 1940 г., Зельдович и Харитон дали обзор исследований по делению ядра и подсчитали, что для осуществления цепной реакции на медленных нейтронах необходимо 2,5 тонны урана и 15 тонн тяжелой воды {294} . О реакциях на быстрых нейтронах ничего не было сказано.
69
Может быть, в неопубликованной части этого документа содержатся сведения о дискуссии о возможности создания бомбы, но трудно понять, почему они не могли быть опубликованы.
На заседании 28 сентября, т. е. почти через месяц после того как Курчатов и его сотрудники направили свой план в Академию, Урановая комиссия решила подготовить свой собственный план исследований {295} . Этот план составили Хлопин и Лейпунский, который в то время работал в Радиевом институте. Они определили пять направлений исследований: определение механизма деления ядер урана и тория; выявление возможности цепной реакции в природном уране; разработка методов разделения изотопов урана; разработка методов получения и изучения летучих соединений металлического урана; разведка богатых месторождений урановых руд и создание методов их разработки {296} . Неясно, знали ли Хлопин и Лейпунский о планах, разработанных Курчатовым и его сотрудниками. Иоффе находился в весьма неважных отношениях с Вернадским и Хлопиным, и хотя Курчатов с апреля 1939 г. по октябрь 1940 г. возглавлял
70
Флеров характеризует отношения Курчатова с Хлопипым как «сложные и соревновательные, возможно, с некоторой личной ревностью со стороны Хлопина, так же как и опасением, что Радиевый институт займет ведущую роль в этой области» (Володин Б. Повесть об Игоре Васильевиче Курчатове. С. 86). О работе Курчатова в Радиевом институте см.: Гринберг А. П., Френкель В.Я. Игорь Васильевич Курчатов… С. 87.
15 октября Президиум Академии одобрил план, подготовленный Хлопиным и Лейпунским. Академия выделила Радиевому институту и биогеохимической лаборатории на 1941 г. дополнительные средства для работы над проблемой урана. Она обещала обратиться в правительство за резолюцией на получение 1,5 тонн соединений урана в год, создать государственный урановый фонд и закупить 300 килограммов урановых солей, которыми располагала промышленность. Академия также заявила о предпринятых ею шагах по увеличению запасов урана. В составе Урановой комиссии была создана постоянная сырьевая подкомиссия под председательством Ферсмана. Академия также решила обрисовать важность проблемы урана различным государственным геологическим учреждениям и попытаться поставить Среднеазиатский трест редких металлов во главе разведки урана в Средней Азии. Наконец, Академия ассигновала Радиевому институту около миллиона рублей на завершение строительства здания циклотрона Радиевого института{297}.
Будущее ядерных исследований явилось предметом «весьма оживленной» дискуссии на 5-й Всесоюзной конференции по ядерной физике, которая состоялась в Москве 20–26 ноября 1940 г. [71] В ней приняло участие около 200 ученых. Курчатов представил основной доклад о делении атомного ядра, в котором проанализировал успехи в этой области, достигнутые в предыдущем году, и остановился на возможности возникновения цепной реакции {298} . Он доказывал, что цепная реакция могла бы пойти в смеси воды и урана, обогащенного изотопом урана-235, или же в смеси природного урана с тяжелой водой. (Курчатов высказал сомнение в эффективности гелия, углерода и кислорода в качестве замедлителя, потому что, как он думал, их сечения взаимодействия с нейтронами слишком велики.) В обоих случаях предстояло преодолеть очень большие трудности: в первом нужно было разделить изотопы урана, а во втором — изотопы водорода. Курчатов представил таблицу, в которой он сравнил требуемые количества урана и тяжелой воды с имеющимися их запасами: полтонны обогащенного урана, хотя во всем мире в то время имелись только незначительные его количества; 15 тонн тяжелой воды — но во всех лабораториях мира ее было только полтонны. Курчатов рассматривал также возможность использования для цепной реакции протактиния, но отношение имевшихся его запасов к необходимому их количеству было еще худшим [72] . «…Хотя принципиально вопрос об осуществлении цепного ядерного распада и решен в положительном смысле, — заключил он, — но на пути его практической реализации в исследованных сейчас системах возникают громаднейшие трудности….Быть может, ближайшие годы принесут нам другие пути решения задачи, но если этого не случится, то только новые, очень эффективные, методы разделения изотопов урана или водорода обеспечат осуществление цепной ядерной реакции» {299} .
71
Определение «очень живо» идет от И.К. Кикоина (см.: Кикоин И.К. Он прожил счастливую жизнь// Кикоин И.К. Рассказы о физике и физиках. М.: Наука, 1986. С. 86). О конкретных вопросах, затронутых в ходе дискуссий, см.: Lifschitz E. Report on the Nuclear Physics Conference// Journ. of Phys. (Moscow). 1941. № 3. P. 283.
72
Элемент протактиний (Ра) имеет атомный номер 91. Ра-231 делится под действием нейтронов с энергией, меньшей чем 1 МэВ.
По своему тону доклад Курчатова был сдержанным и трезвым, но в нем указывалось на необходимость принятия чрезвычайных мер, если потребуется получить цепную реакцию. По свидетельству Игоря Головина, который принимал участие в работе конференции, доклад вызвал оживленную дискуссию, начавшуюся во время перерыва. Речь шла о том, следует ли обратиться к правительству с просьбой о выделении средств на ядерные исследования. Основной вопрос, который обсуждался, заключался в том, достаточно ли известно о цепных реакциях, чтобы оправдать средства, необходимые для серьезных работ по разделению изотопов, получению необходимых количеств урана-235 и производству тяжелой воды. «После перерыва, — писал Головин, — Хлопин вернулся на сцену и заявил, что он пришел к выводу, что слишком рано запрашивать у правительства большие ассигнования, так как в Европе идет война и деньги нужны для других целей. Он сказал, что необходимо поработать еще год и тогда решить, есть ли основания обращаться к правительству и запрашивать несколько миллионов для строительства уранового реактора, чтобы провести в нем цепную реакцию» [73] . {300} Курчатов, по-видимому, приготовил записку, в которой просил правительство об увеличении средств, но заявление Хлопина исключало такой ход [74] . Хлопин не был единственным, кто выбрал осторожную линию поведения. Иоффе на публичной лекции, прочитанной им во время конференции, тоже дал ясно понять, что, по его мнению, атомная энергия может быть использована лишь в отдаленном будущем {301} . [75]
73
Цитата дается в обратном переводе с англоязычного источника. — Прим. ред.
74
Об этой записке см.: Флеров Г.Н. Всему мы можем поучиться у Курчатова. С. 70; Кикоин И.К. Он прожил счастливую жизнь. С. 87. Неясно, была ли она вообще отправлена. Логика дискуссии на московской конференции подсказывает, что не была.
75
Это текст публичной лекции, прочитанной 23 ноября 1940 г. Обреимов указывает, что Иоффе в этот предвоенный период говорил: «если овладение ракетной технологией является делом следующих пятидесяти лет, то использование внутриатомной энергии — дело следующего столетия» (см.: Воспоминания об А.Ф. Иоффе. Л.: Наука, 1973. С. 47.)