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.

---

Физики обнаружили, что свойства плутония из уранового реактора значительно отличаются от свойств тех микроскопических доз плутония, которые были получены в циклотроне нейтронной бомбардировкой. Годом ранее Гленн Сиборг предупреждал о том, что плутоний, производимый в реакторе, может содержать небольшие количества изотопа Pu240, образующегося из Pu239 после захвата еще одного нейтрона. В 1944 году Сегре доказал в созданной им же небольшой лаборатории, что Сиборг был прав. Чем дольше плутоний накапливался в ядерном реакторе, тем выше становилась доля плутония-240. Плутоний, доставленный из хэнфордского реактора, скорее всего, содержал весьма значительный процент изотопа Pu240.

Проблема заключалась в том, что плутоний-240 оказался очень нестабильным, активно излучал альфа-частицы и был постоянным источником фоновых нейтронов. Сегре заключил, что скорость спонтанного деления плутония, полученного из Х-10, значительно выше, чем в образцах из циклотрона. Это явление можно было связать с очень высокой скоростью спонтанного деления плутония-240. Считалось, что при применении пушечного метода компоненты с докритической массой дают сверхкритическую массу в течение примерно одной десятитысячной доли секунды. Высокая же скорость спонтанного деления Pu240 вызовет попадание целого потока нейтронов в собираемую массу еще до достижения оптимальной конфигурации заряда. При попытке собрать сверхкритическую массу плутония пушечным методом неизбежно случится преждевременная детонация. При этом бомба «займется», но не взорвется, так как попросту невозможно собрать сверхкритическую массу достаточно быстро. Сборка должна протекать примерно в 100 раз быстрее, чего можно достичь только с помощью имплозии.

Это был двойной удар. Пушечный метод исключили в связи с загрязнением топлива изотопом Pu240. Чтобы очистить плутоний, нужно было отделить плутоний-240 от плутония-239. Из-за того что ядра двух изотопов отличались только на один нейтрон, задача была значительно сложнее, нежели отделение урана-235 от урана-238. Перспектива получить плутоний, а значит, получить доступ к ядерному топливу, которое не требовало трудоемкого разделения изотопов, теперь представлялась совершенно нереальной.

Для обсуждения проблемы Оппенгеймер встретился 17 июля с Конэнтом, Комптоном, Ферми, Гровсом и Николсом в Чикаго. Методов очистки плутония, реализуемых на практике, не существовало. Применять же неочищенное топливо в бомбе, сконструированной по «пушечному» принципу, было нельзя. Конэнт предложил в качестве альтернативы использовать смесь урана с плутонием. Но это будет маломощное оружие, его взрывная сила не превысит нескольких сотен тонн тротила. Может, Конэнт развивал мысль дальше, создав такое оружие, мы получим опыт, необходимый для конструирования более мощных бомб, но Оппенгеймер возразил, что в таком случае в работе возникнет недопустимая задержка.

«Представляется целесообразным, — писал Оппенгеймер в заключительном отчете на следующий день, — прекратить интенсивные работы, направленные на получение высоко-очищенного плутония, и сосредоточиться на разработке методов, не требующих низкого нейтронного фона. В настоящее время наивысший приоритет следует присвоить имплозивному методу».

Для Оппенгеймера все это стало настоящим кошмаром. Когда физики обсуждали план дальнейших действий, неизбежно встал вопрос, как далеко продвинулась германская ядерная программа. Не столкнулись ли немцы с той же проблемой? А может, они ее уже решили? «Наконец мы пришли к выводу, что немцы достигли не меньших результатов, а возможно, продвинулись дальше, — отмечал Раби. — Все представлялось очень мрачным. Никто не знал, каких результатов достиг враг. Был дорог каждый день, каждая неделя. А если бы мы потеряли месяц, это была бы катастрофа».

Неддермейер и его группа, изучавшая имплозию в артиллерийско-техническом отделе, подошла к проблеме достаточно старательно и академично. «Я чувствовал, что [Оппенгеймер] был очень недоволен, что я не торопился — как будто работал не над военным проектом, а над обыденной научной проблемой», — признавал позже Неддермейер. Чтобы активизировать исследования, в январе 1944 года Оппенгеймер окончательно убедил переехать в Лос-Аламос Георгия Кистяковского, американского физика российского происхождения, который до этого бывал на Холме в качестве консультанта. Работа Кистяковского в Манхэттенском проекте напоминала постоянную бешеную командировку: он ездил между Питтсбургом, Флоридой, Вашингтоном и Нью-Мексико, выполняя поручения Национального комитета по оборонным исследованиям, связанные со взрывчатыми веществами. Кистяковский вот-вот собирался за границу, где его ждало интересное назначение, и Оппенгеймеру пришлось приложить все возможные и невозможные усилия, помноженные на его легендарное обаяние, чтобы уговорить Кистяковского остаться.

Когда Кистяковский окончательно приехал на Холм, он объявил: «Я старый, я устал и я недоволен». Оппенгеймер заверил его, что здесь гостя ждет комфортный быт, и задешево продал бывшему казаку одну из собственных верховых лошадей. Кличка у лошади была вполне подходящей — Кризис.

Весной и в начале лета 1944 года в артиллерийско-техническом отделе Кистяковский изучал имплозию, отчаянно пытаясь улаживать бесконечные споры между Неддермейером и руководителем отдела, капитаном Уильямом Парсонсом по прозвищу Финт. Это было столкновение между военизированным стилем управления и обидчивостью ученого. «Эти двое никогда ни о чем не могли договориться, и они определенно не хотели, чтобы я вмешивался», — вспоминал Кистяковский. Работа двигалась медленно, и он все время угрожал, что собирается уйти.

Взрывные линзы

Близился момент окончательного решения проблемы имплозии — и это решение предложил Джеймс Так, физик, родившийся и получивший образование в Манчестере. Так работал вместе со Сцилардом в Оксфорде в 1937 году. С началом войны Така назначили научным ассистентом Червелла, и он занимался разработкой бронебойного противотанкового оружия. Он попал в британскую делегацию благодаря богатому опыту работы с кумулятивными зарядами.

Неддермейер пытался создать ударную волну практически идеальной сферической формы, изменяя контуры взрыва, вид взрывчатого вещества, количество детонаторов и их расположение. Взрывная волна, порождаемая точечным детонатором, распространялась по взрывчатому веществу точно так же, как расходятся круги по воде, если бросить в воду камешек. При размещении рядом нескольких детонаторов получались непредсказуемые комбинации сходящихся и расходящихся взрывных волн, как если бы в воду бросили целую горсть камней.

Так утверждал, что проблема не нова. Американцы и англичане уже давно разрабатывали бронебойные снаряды, в которых вся взрывная сила заряда направлялась внутрь атакуемой брони, — и в результате образовывались так называемые взрывные линзы. Эффект возникал по тем же законам, которые действовали при фокусировке световых волн обычными линзами. Оптическая линза влияет на скорость проходящего через нее света так, что в различных частях линзы эта скорость становится разной и свет «собирается» к центру линзы. Взрывная линза состоит из серии зарядов с различной скоростью детонации — в результате взрывная волна «собирается» и фокусируется. Если окружить сферическое плутониевое ядро взрывными линзами, а затем синхронно детонировать все заряды, по мнению Така, можно получить взрывную волну идеальной сферической формы, направленную точно в центр ядра.

Это предложение не сразу было признано тем самым решением проблемы. Создать взрывные линзы было гораздо сложнее, чем просто попытаться получить сферическую взрывную волну с помощью обычных взрывчатых веществ. Однако начальные опыты с иплозией, которые проводил Неддермейер, казались многообещающими. Джеффри Тэйлор, ведущий британский специалист по гидродинамике, приехал в Лос-Аламос в мае 1944 года и высказал свое веское мнение. Приблизительные гидродинамические расчеты свидетельствовали о том, что обычными методами проблему не решить, и физики Лос-Аламоса стали постепенно приходить к пониманию того, что единственный выход — взрывные линзы. Правда, одновременно становилось ясно, что для успешного применения этого метода не обойтись без множества проб и ошибок.

Оппенгеймер ввязался в колоссальную авантюру. Проблема спонтанного деления плутония, получаемого в реакторе, означала, что, если и удастся создать плутониевую бомбу, она может быть только имплозивной. Так или иначе, но имплозию реализовать нужно. И ничего не оставалось, кроме как найти крайнего.

В конце концов Оппенгеймер устал от Неддермейера. «Оппенгеймер просто накинулся на меня. Многие коллеги видели в нем кладезь мудрости и вдохновения. Я уважал его как ученого, но не равнялся на него, как остальные. Я считаю, что он был интеллектуальным снобом. Он мог грубо отшить, унизить, смешать с грязью». Разочаровавшись, Оппенгеймер решил все переиграть. Он собрался реорганизовать лабораторию. В августе 1944-го Оппенгеймер разделил артиллерийско-технический отдел на два новых: отдел G (от gadget[122]), в задачу которого входило изучение имплозии и разработка бомбы «Толстяк» и во главе которого должен был встать Роберт Бэчер, и отдел X (от eXplosives[123]), основной задачей которого стала разработка взрывных линз. Оппенгеймер уволил глубоко разочарованного Неддермейера и убедил несговорчивого Кистяковского возглавить отдел X.