Джим Бэгготт - Тайная история атомной бомбы

• Название: Тайная история атомной бомбы
• Автор: Джим Бэгготт
• Издательство: Эксмо
• Жанр: История
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-699-46639-9

Ядерное оружие начало вызывать у людей страх уже с того самого момента, когда теоретически была доказана возможность его создания. И уже более полувека мир живет в этом страхе, меняется лишь его величина: от паранойи 50-60-х до перманентной тревоги сейчас. Но как вообще стала возможной подобная ситуация? Как в человеческий разум могла прийти сама идея создания такого жуткого оружия? Мы ведь знаем, что ядерная бомба фактически была создана руками величайших ученых-физиков тех времен, многие из них были на тот момент нобелевскими лауреатами или стали ими впоследствии.

Автор попытался дать понятный и доступный ответ на эти и многие другие вопросы, рассказав о гонке за обладание ядерным оружием. Главное внимание при этом уделяется судьбам отдельных ученых-физиков, непосредственно причастных к рассматриваемым событиям.

---

Однако критическая масса — это минимум, при котором возникает цепная ядерная реакция, для боевой же бомбы активного вещества потребуется значительно больше. Было уже ясно, что это количество превысит критическую массу, и его стали называть «сверхкритической» массой[106]. В первую очередь нужно было собрать сверхкритическую массу из нескольких докритических компонентов. Компоненты соединятся, вызывая разветвленную (дивергентную) цепную реакцию, при которой свободных нейтронов производится больше, чем поглощается.

Очень важно было рассчитать время. Оценки показывали, что 1 килограмма урана-235 распадается за миллионную долю секунды, причем энергия взрыва составляет 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте, а вызванная взрывом начальная температура сравнится с температурой тысячи солнц. При таких температурах уран сразу же испарится, газообразное вещество быстро рассеется, из-за чего будет все сложнее поддерживать цепную реакцию. В определенный момент пар достигнет «вторичной критической точки»: количество нейтронов, высвобождаемых в результате распада, сравняется с количеством нейтронов, покидающих зону реакции. На этом детонация и взрывное высвобождение энергии завершится.

Если компоненты соединятся слишком медленно и сверхкритическая масса взорвется преждевременно (и тут же разлетится в разные стороны), взрыв получится значительно более слабый. Одно из решений этой проблемы заключалось в следующем. Цилиндрической пробкой из активного вещества (ее окрестили затравкой) нужно выстрелить в сферу, имеющую докритическую массу. Таким образом, их суммарная масса превзойдет критическую. Следуя терминологии физиков из «Трубных сплавов», такой метод получения сверхкритической массы назвали «пушечным».

На ранних этапах конструирования бомбы пришлось столкнуться с еще одной неясностью. Куски активного вещества должны соединиться достаточно быстро, чтобы не произошло преждевременной детонации; относительная скорость элементов при этом должна была составлять около 100 000 сантиметров в секунду или более. Максимальная начальная скорость снарядов в неядерных видах оружия составляла около 96 000 сантиметров в секунду при весе снаряда 22,5 килограмма. Такими показателями обладала пушка, стоявшая на вооружении армии США, с калибром 120 миллиметров, длиной ствола 6,4 метра, весом 5 тонн. Если предположить, что «затравка» с ураном-235 должна быть в два раза тяжелее, соответственно, нужна и в два раза более тяжелая пушка. Следовательно, «стрелять» бомбой, начиненной ураном-235, следовало из пушки, которая весит 10 тонн.

Далее следовал вопрос об инициирующем заряде для бомбы. Несмотря на обеспокоенность преждевременной детонацией, а также на «тление» ядерного топлива из-за естественного распада урана или спонтанного отрыва частиц от атома под воздействием космических лучей (состоящих из заряженных частиц, бомбардирующих Землю из Космоса), нельзя было с уверенностью утверждать, что простая сборка компонентов в единый кусок со сверхкритической массой уже приведет к цепной реакции. Для запуска цепной реакции в веществе должны появиться подходящие нейтроны, причем в подходящий момент. От космических лучей ядро бомбы можно защитить специальным экраном, а чтобы избежать преждевременной детонации, которую могут вызывать нейтроны, выделяющиеся при естественном распаде урана, решили применять высокие начальные скорости слетающихся компонентов.

Сербер предлагал использовать в качестве инициирующего заряда цепной реакции небольшое количество бериллия и полония. Как и радий, полоний радиоактивен, он излучает альфа-частицы, которые могут высвобождать нейтроны бериллия. Этот метод использовался для получения свободных нейтронов задолго до создания первого циклотрона[107]. Идея заключалась в том, чтобы изолировать полоний и бериллий друг от друга специальным экраном до того момента, пока не выстрелит «затравка». «Пушечный» выстрел должен смешать оба компонента инициирующего заряда, вызвав резкий выброс нейтронов как раз в момент достижения сверхкритической массы.

Несмотря на всю простоту «пушечного» метода, Сербер рассматривал и альтернативный, более замысловатый способ сборки критической массы. Этот вариант требовал тщательного анализа. «Допустим, — говорил Сербер, — мы расположим фрагменты по кольцу… Если взрывчатое вещество распределится по кольцу, те фрагменты, в которых начнется реакция, станут слетаться к центру кольца, образуя сферу». Сербер сделал набросок — показал, как будут расположены клинья из активного вещества и отражатели нейтронов. Если эти клинья под действием инициирующего заряда слетятся к центру кольца, то вместе они создадут сверхкритическую массу.

Следующую лекцию читал специалист по баллистике, и на ней слово попросил Сет Неддермейер, молодой физик из Национального бюро стандартов США. Он немного путался в деталях, так как не был специалистом в этой области. Неддермейер предположил, что еще один способ — без пушки — собрать массу активного вещества, необходимую для взрыва, связан с имплозией. Его идея заключалась в том, чтобы сконструировать полую сферу из отдельных элементов активного вещества, а затем «схлопнуть» их к центру сферы силой взрыва обычных взрывчатых веществ (сферу нужно предварительно ими обложить). «Схлопывание» сферы внутрь себя позволит собрать сверхкритическую массу ядерного горючего исключительно быстро.

Его предложение сразу встретили возражения. Чтобы взрывная масса активного вещества собралась в правильную сферу, обычная взрывчатка должна давать ударную волну практически идеальной сферической формы — таков был самый серьезный контраргумент. Сам Оппенгеймер очень критически отнесся к этой идее. Однако ему раньше приходилось ошибаться. После лекции он поговорил с Неддермейером и согласился, что предложенный молодым физиком вариант нужно хотя бы исследовать более подробно. Он сразу же организовал в артиллерийско-техническом отделе специальную группу, которой поручил проводить такие эксперименты, и назначил Неддермейера ее руководителем.

Сербер завершил свои лекции, сформулировав задачу, которую предстояло решить:

Из предыдущего обзора мы видим, что проблемы, требующие преодоления в настоящий момент, тесно связаны с измерением свойств нейтронов в различных веществах, а также с баллистикой. Кроме того, мы должны начать разработку технологий по экспериментальному определению критической массы и по расчету времени, оперируя при этом большими, но докритическими объемами активного вещества.

Любые предположения, что может произойти, если такое оружие действительно будет применено, отошли на задний план. Физики сосредоточились только на тех задачах, которые стояли перед ними здесь и сейчас: нейтроны, преждевременная детонация, критические массы, «пушечный» метод, имплозивные ударные волны. Многие взялись за дело с огромным энтузиазмом.

Только Ферми был в замешательстве. Итальянский штурман воспринимал свою работу над бомбой как долг, продиктованный необходимостью военного времени. Он сказал Оппенгеймеру слегка загадочным тоном: «Мне кажется, ваши люди действительно хотят создать бомбу».

Безопасность, поставленная под угрозу

После того как жучок ФБР записал беседу в кабинете Стива Нельсона 10 октября 1942 года, внимание Федерального бюро расследований вновь оказалось приковано к Оппенгеймеру. За этим последовало неизбежное столкновение между ФБР и армейской службой военной разведки G-2. Организации пытались выяснить, кто из них отвечает за контрразведывательную операцию по Оппенгеймеру и физикам из радиационной лаборатории. Следующий перехваченный разговор между Стивом Нельсоном и «Джо» от 29 марта 1943 года и последовавшая слежка, которую установили за Нельсоном, однозначно указал на связь с Зарубиным, и конфликт был исчерпан. Стало ясно, что советской разведке нужна информация по секретной военноей программе.

ФБР в общих чертах дали понять о военном проекте, который интересовал шпионов. Было принято решение, что G-2 сосредоточит внимание на сотрудниках Беркли, занятых конструированием атомной бомбы, а ФБР — на подозреваемых-коммунистах, имеющих связь с лабораторией. 7 мая Дж. Эдгар Гувер, глава ФБР, послал специальный доклад секретарю Рузвельта Гарри Хопкинсу; в нем говорилось о записанном разговоре между Нельсоном и Зарубиным.

Джон Лэнсдейл, ответственный за безопасность атомной программы, взялся за разработку контрразведывательной стратегии. Лэнсдейл окончил Вирджинский военный институт и Гарвардский институт юридических наук. Сначала он работал в юридической фирме в Кливленде, потом в Вашингтоне. А сейчас служил в звании подполковника в вашингтонском отделении G-2. Конэнт вызвал его в феврале 1942-го и поручил обнаружить и исследовать потенциальные уязвимости радиационной лаборатории с точки зрения безопасности, поэтому Лэнсдейл был очень хорошо знаком с ее территорией.