Тайная история атомной бомбы
Шрифт:
Глава 5 «Трубные сплавы»
Март — декабрь 1941
Комитет М.О.Д. в конце 1940 года работал достаточно интенсивно. Ученым стало многое известно о критической массе 235U, необходимой для взрыва бомбы, а также об условиях получения редкого изотопа из природного урана в промышленных масштабах. Однако весь проект пока держался практически на одних догадках, хотя и вполне обоснованных.
Физики провели расчеты, отталкиваясь от предположительных данных об интенсивности деления ядра урана-235 при бомбардировке его быстрыми нейтронами. Однако до сих пор не удалось получить даже небольшого количества данного изотопа, достаточного для реальных измерений. В Ливерпуле группа Чедвика использовала циклотрон, чтобы оценить изменения в интенсивности деления ядер природного урана под воздействием нейтронов с разной энергией (скоростью).
Результаты, полученные учеными Комитета М.О.Д., подтвердили независимые исследования физиков из Института Карнеги в Вашингтоне. Вероятность спонтанного деления ядра урана-235, обнаруженного Фришем около года назад, в будущем могла стать серьезной проблемой, поскольку считалось, что этот процесс повлечет за собой досрочное высвобождение нейтронов, а значит, и преждевременный взрыв любой бомбы с использованием этого элемента. Тем не менее ученые пришли к заключению, что интенсивность самопроизвольного деления довольно низка, а значит, создание и дальнейшее эффективное применение бомбы все же вполне возможно.
К апрелю 1941 года группа Симона, работавшая в Оксфорде, уже испытывала уменьшенную модель одной ступени для газодиффузионной установки. Полноразмерный образец в тот момент пока еще не закончили. Результаты испытаний обнадежили Симона, и он выступил с предложением построить опытно-промышленную установку из двадцати ступеней. К концу мая контракт на ее сооружение получила компания Metropolitan-Vickers. Установку планировали построить до конца года на базе промышленного комплекса Valley Works [50] в Ридимуине, местечке на севере Уэльса неподалеку от города Молд. Контракт на поставку требуемого количества гексафторида урана и химико-технологическую поддержку работ по сооружению и эксплуатации установки заключили с Имперским химическим трестом.
50
В 1938 году его приобрело Министерство снабжения для производства и подземного хранения химического оружия. Завод Valley Works до апреля 1945 года выпускал снаряды с ипритом. В 1959 году объект вывели из эксплуатации. В течение последующих 10 лет все запасы химического оружия уничтожили. В настоящее время на этой территории расположен заповедник.
Теперь, судя по всему, ученые наконец нашли способ выделения большого количества урана-235 и мало кто сомневался: в бомбе, возможно, использован расщепляемый материал с достаточно малой сверхкритической массой. Следующим в центре внимания оказался вопрос, как лучше всего реализовать такое решение. Ученых также интересовал предполагаемый характер взрыва.
Наиболее очевидным способом получить взрывчатую сверхкритическую массу урана-235 исследователи посчитали объединение двух докритических элементов. Ученые также пришли к выводу, что процесс объединения должен идти с очень высокой скоростью, поскольку в ином случае обе массы начнут испускать нейтроны и взорвутся преждевременно, при этом энергии от такого взрыва будет гораздо меньше, чем потенциально возможно при объединении и дальнейшей детонации. Чтобы избежать этого, решили выстрелить небольшой докритической массой активного вещества в другую докритическую массу (впоследствии этот метод станет известен как «пушечный»). Британские эксперты по оружию уверенно заявили Томсону о том, что создание подобной «пушки» вполне возможно.
Каким же мог быть ущерб от такой бомбы? Расчеты становились все более точными. Ученые выяснили, что взрыв бомбы на основе урана-235 при весе активного вещества всего И килограммов эквивалентен взрыву 1800 тонн тротила. История знала только один случай взрыва подобной силы. Во время Первой мировой войны французский пароход «Монблан», перевозивший боеприпасы, вошел в гавань порта Галифакс в канадской провинции Новая Шотландия. На его борту находилось около 2300 тонн сухой и увлажненной пикриновой кислоты [51] , 200 тонн тротила, 10 тонн пироксилина [52] ,
51
Пикриновая кислота (тринитрофенол) и ее соли — пикраты — могут использоваться как взрывчатое вещество. В сухом виде достаточно нестабильна, в связи с чем ее часто увлажняют водой. — Примеч. пер.
52
Взрывчатое вещество, применяемое для производства бездымного пороха. — Примеч. пер.
Взрыв полностью уничтожил не только сам пароход, но и все, что находилось в радиусе около двух километров от места взрыва. На расстоянии еще километра было повреждено множество зданий. Грибовидное облако поднялось ввысь на несколько километров, а разбросанные взрывом обломки разлетелись более чем на шесть километров. За 15 километров от места катастрофы были выбиты оконные стекла. Пушку с парохода нашли около озера Албро — а это около двух километров от гавани. На месте трагедии погибло около 1600 человек. Позже, за счет последствий взрыва, число жертв выросло до 2000 человек.
У физиков не было ни малейших сомнений в том, что для создания бомбы, способной причинить столь значительный ущерб, оправданы любые меры. Ни одна страна не отказалась бы иметь в своем арсенале подобное оружие на крайний случай.
Тем временем в Кембридже Хальбан с Коварски продолжали исследования реактора на уране и тяжелой воде. Они уже убедились в том, что ядерный реактор не просто теоретически возможен — до создания действующей модели было уже рукой подать. Хотя все эти работы не имели прямого отношения к проектированию или изготовлению бомбы, физики Комитета М.О.Д. уже знали о возможности получения элемента-94. В то же время довольно удивительно, что ученые очень часто принижали его значимость. Некоторые даже упорно доказывали, что элемент-94 совсем не подходит для изготовления бомбы. Кроме того, все знали, что данное вещество можно получить только в работающем ядерном реакторе, а для его запуска неизбежно понадобятся большие объемы тяжелой воды (по подсчетам физиков, чтобы реактор нормально функционировал, требовалось по нескольку тонн окиси урана и тяжелой воды). На территории Британии не было предприятия по производству тяжелой воды, а ее доставка в таких огромных объемах с завода в Веморке — с территории оккупированной Норвегии — не представлялась возможной. Считалось, что получить малое — но достаточное для создания бомбы — количество урана-235 гораздо быстрее и удобнее.
Работа над различными вариантами реактора шла вовсю. Руководство Комитета М.О.Д. уже начало понимать, что выгода от такой деятельности была бы гораздо большей в мирное, а не военное время. Хальбан и Коварски изучали различные схемы устройства реактора, рассматривали разные варианты систем контроля и охлаждения. Эта работа была очень важной, и ее ни в коем случае не следовало приостанавливать до окончания войны. Однако на фоне требований военного времени, с которыми британские физики Комитета М.О.Д. теперь не могли не считаться, становилось совершенно ясно, что необходимые для дальнейших исследований Хальбана и Коварски материалы, так же как и финансирование, предоставлены не будут.
Обсуждение дальнейшей судьбы этого проекта постепенно переросло в гораздо более обширную дискуссию о том, на что вообще может надеяться Комитет М.О.Д. в стране, которая находится в состоянии войны и может в любой момент оказаться под прямым ударом врага. В конечном счете стало очевидно, что следующим шагом физиков Комитета должен стать подробный и убедительный доклад правительству Великобритании, чтобы получить от него хоть какую-то поддержку.
«Автомат»
Зимой 1940–1941 годов Пайерлс продолжал активно работать над проектом, курируемым Комитетом М.О.Д., но ему очень не хватало помощи своего коллеги Фриша. Проблемы физики газовой диффузии, стоявшие перед ним, принимали все большую остроту, и Пайерлс решил, что ему нужен новый ассистент. В помощники себе он взял тихого, немного замкнутого и очень скромного эмигранта, ранее работавшего в Эдинбургском университете. Этот ученый обладал весьма незаурядными математическими способностями — Пайерлсу как раз недоставало одаренного теоретика. В состав бирмингемской группы его включили в мае 1941 года. Новый ассистент Пайерлса поселился в его доме в Эдгбастоне — в комнате, которую около года назад покинул Фриш.