Дэвид Холловэй - Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956

• Название: Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956
• Автор: Дэвид Холловэй
• Издательство: Сибирский хронограф
• Жанр: История
• Год: 1997
• ISBN: 5-87550-067-0

Исследование известного американского ученого посвящено одному из самых интригующих сюжетов советской истории — созданию атомной бомбы. Оно основано на большом количестве ранее не известных отечественному читателю документов и авторитетных свидетельств, которые существенно дополняют понимание этой важной страницы советской истории.

---

В начале июня 1948 г. в трубы была пущена вода и урановые стержни были загружены в топливные каналы. Работа продолжалась круглосуточно под руководством Курчатова, Ванникова и дирекции Челябинска-40. 7 июня Курчатов начал выдвигать аварийные стержни и прекратил напуск воды в реактор. Реактор, известный как «аппарат А», или «реактор А», или «Аннушка», стал критическим в тот же вечер и достиг выходной мощности 10 киловатт ранним утром 8 июня. Когда Курчатов объявил, что физические процессы идут в реакторе нормально, все, кто находился в комнате управления, подошли к нему, чтобы поздравить. «Дальше решать будет не только физика, — заявил Курчатов, — но и техника, технология»{963}. Заглушив реактор, Курчатов приказал продолжить загрузку урана{964}. В 8 часов вечера 10 июня он пустил воду в реактор. Сидя у пульта управления, он поднял мощность реактора до 1000 киловатт. Финальная стадия запуска началась 19 июня, и 22 июня реактор достиг желаемого уровня 100 000 киловатт{965}.

В июле реактор начал работать согласно плану производства плутония{966}. Возникли неожиданные проблемы. Началась сильная коррозия алюминиевой оболочки топливных стержней, ее следовало анодировать другим способом. Более серьезным было разбухание топливных стержней и возникновение складок и выступов на поверхности урана; стержни застревали в охлаждающих трубах. Представители Берии подозревали саботаж, но Курчатов заявил, что вполне можно ожидать сюрпризов в поведении материалов в сильных нейтронных полях{967}. Реактор нужно было заглушить, уран вынуть и исследовать, а образовавшийся плутоний извлечь. В проекте реактора были сделаны изменения, и все проблемы были решены{968}.

Второй составляющей в Челябинске-40 была «установка Б» — радиохимический завод, где плутоний выделялся из урана, облученного в реакторе. Курчатов поручил разработку процесса выделения плутония Хлонину и Радиевому институту{969}. Хлопин работал над этой проблемой во время войны, но только после возвращения института в Ленинград в начале 1945 г. и в особенности после августовских событий лучшие радиохимики и физики начали серьезно работать над процессом выделения плутония{970}.

В докладе Смита указывалось, что в «проекте Манхэттен» использовались четыре типа метода химического разделения: испарение, абсорбция, экстрагирование и осаждение — и что на Хэнфордском обогатительном заводе использовался метод осаждения{971}.

Успех этого процесса «превзошел все ожидания», согласно докладу, что свидетельствовало о правильности выбора, хотя он был сделан на основании сведений о химии плутония, полученных при анализе менее миллиграмма этого элемента{972}.

Хлопин организовал несколько групп по исследованию различных методов выделения плутония{973} — возможно, четыре, в соответствии с докладом Смита. Он считал осаждение наиболее перспективным методом, отчасти, несомненно, учитывая американский опыт, но также и потому, что большая часть его собственной работы была посвящена методу осаждения радиоактивных элементов, и первый русский радий в 1921 г. был им получен именно этим способом. Первые эксперименты были выполнены с ничтожно малыми количествами нептуния и продуктов деления, поскольку плутоний еще не был получен{974}. На основе этих первичных экспериментов Хлопин и его коллеги в 1946 г. подготовили отчет по работе с облученным ураном для химиков и инженеров проекта. К этому времени Хлопин предоставил основные данные по проектированию завода для выделения плутония в Челябинске-40.{975}

Однако первыми добились успеха в выделении плутония из окиси урана, облученной в реакторе Ф-1, не Хлопин, а Борис Курчатов и его коллеги в Лаборатории № 2 в апреле — августе 1947 г., используя метод осаждения. Было получено два образца плутония весом 6,1 и 17,3 микрограмма, они были видны только под микроскопом{976}.[225] Даже этих малых количеств хватило для начала исследований свойств плутония и его соединений. Экспериментальный полупромышленный завод был построен при НИИ-9. Там 18 декабря 1947 г. получили первый советский плутоний. Этот образец весил меньше миллиграмма, но в следующем году на этом заводе было получено два образца плутония, каждый весом в несколько миллиграммов{977}. Исследования продолжались и по методам выделения, но существовали трудности, наличие которых косвенно подтверждается тем фактом, что Клауса Фукса через своего контролера запросили о процессе экстрагирования. Он «вряд ли мог знать что-нибудь об этом, и смог извлечь очень ограниченную информацию из отчетов Харуэлла, и даже передав ее, считал, что его данные вряд ли имеют большую ценность»{978}.

Характерной особенностью завода по выделению плутония в Челябинске-40 был каньон, состоящий из нескольких последовательно расположенных отделений с массивными бетонными стенами и почти полностью скрытых в грунте; сам термин «каньон», который использовался на заводе, был взят из доклада Смита{979}. Как только снималась алюминиевая оболочка, топливные элементы перевозили в конец каньона и растворяли в азотной кислоте. Затем они проходили различные стадии обработки для удаления осколков деления, которые образовывались в уране наряду с плутонием{980}. Процесс выделения основывался на осаждении слабо растворимого натрий-уранил-ацетата из раствора облученного урана в азотной кислоте{981}. Поскольку продукты деления были слишком радиоактивны, процесс требовал дистанционного управления и специальной защиты заводских операторов. Высокая труба выносила радиоактивные ксенон и йод, которые высвобождались в больших количествах при растворении топливных стержней{982}. Конечный процесс был разработан Б.А. Никитиным и А.П. Ратнером из Радиевого института, так как Хлопин серьезно болел и вскоре умер. Завод по выделению плутония был готов в декабре 1948 г. и начал производить плутоний в начале следующего года{983}. Советские отчеты показывают, что освоение производства было особенно трудным, хотя в них не уточняется, в чем заключались проблемы{984}.

Третьей составляющей Челябинска-40 была «установка В»: химико-металлургический завод, где выделенный плутоний очищали и перерабатывали в металл для бомб. И.И. Черняев, директор Института общей и неорганической химии, отвечал за разработку методов очистки плутония. А.А. Бочвар, директор НИИ-9, отвечал за металлургию плутония. Виноградов, «являясь научным руководителем, отвечал за решение проблемы аналитического контроля на радиохимических и химико-металлургических заводах»{985}. В начале 1949 г. завод еще не был готов, поэтому пустили временный «цех № 9»{986}. 27 февраля 1949 г. цех получил первые порции раствора плутония в азотной кислоте{987}. К середине апреля была получена чистая двуокись плутония, переданная затем в металлургическое отделение, где ее перерабатывали в металл{988}. К июню было накоплено достаточно плутония для изготовления первой атомной бомбы{989}. В августе 1949 г. все производство было переведено из временного цеха № 9 в специально спроектированное здание{990}.

Строительство комбината в Челябинске-40 не прекращалось и после создания первой атомной бомбы. В начале пятидесятых годов были построены новые промышленные реакторы: в сентябре 1950 г. вступил в строй второй уран-графитовый реактор, за ним последовали еще два аналогичных реактора в апреле 1951 г. и сентябре 1952 г. В январе 1952 г. был запущен небольшой реактор для получения изотопов. Тогда же был построен реактор на тяжелой воде{991}. Работа по производству тяжелой воды началась на Чирчикском азотном комбинате в 1944 г., и примерно в то же время Институт физической химии в Москве начал физико-химические исследования электролитических элементов{992}. В октябре 1945 г. НКВД собрал группу немецких специалистов по тяжелой воде на заводах Лейна в Мерсеберге. Эта группа работала над проектом завода тяжелой воды до октября 1946 г., а затем была переведена в Москву и передана Институту физической химии. Однако после 1948 г. немецкие ученые переключились на другую работу, так как Чирчикский завод уже производил тяжелую воду в большом количестве. В 1947 г. он доставил первую значительную партию (200 литров) в Москву для реактора, который построил Алиханов в Лаборатории № 3. Реактор стал критическим в апреле 1949 г. при тепловой мощности 500 киловатт{993}. Он послужил прототипом для тяжеловодного реактора в Челябинске-40[226].

VI

Во время войны Соединенные Штаты построили в Теннесси три завода по разделению изотопов. Первым был завод электромагнитного разделения, который дал уран-235 для бомбы, взорванной над Хиросимой. Второй, термодиффузионный, завод был построен для производства полуфабриката, частично обогащенного урана, поставляемого на первый завод. Последний из трех заводов — газодиффузионный — стал главным поставщиком урана-235 для американской ядерной программы{994}.