Текст книги "Курчатов"

Первая молния

«И. В. Курчатов был глубоко убежден, – рассказывает академик И. К. Кикоин, – что создание новейшей техники и первые этапы ее развития должны проходить под руководством ученых, причем руководство он понимал в самом широком смысле слова, включая в это понятие не только высказывание идей, но и предоставление ученым достаточно прав». Так понимал Курчатов взаимодействие науки и производства при решении крупнейших научно-технических вопросов современности. Он сам непосредственно возглавлял строительство промышленных уран-графитовых реакторов для производства плутония и всего комплекса производства, необходимых для его отделения от масс облученного урана.

На время строительства атомных объектов, которыми руководил Курчатов, его рабочее место переносилось на стройку, где он вникал во все детали строительства и монтажа.

Очень показательно, что ломка привычных форм работы была осуществлена им решительно, без каких-либо колебаний.

«В памяти людей, участвовавших в развитии атомной науки и техники, особенно ярким и дорогим останется ее весенний период, когда закладывались самые основы отечественной атомной техники, – говорит член-корреспондент Академии наук Д. И. Блохинцев. – В этот период возникли не только основные идеи, но и, что не менее важно, возник и стиль работы советских инженеров и ученых-атомников, который по полному праву следует назвать Курчатовским...»

Именно черты этого стиля проявились при создании производства делящихся веществ. Тонко подметил Александр Павлович Виноградов: новое в этом деле начиналось гораздо раньше, чем строители приступили к возведению невиданного сооружения. В самом деле, ведь проектирование мощных реакторов осуществлялось впервые – тут и физические, и биологические, и технологические, и строительные особенности переплетались в такой узел, разрубить который было под силу только тому, у кого эрудиция ученого-теоретика сочеталась со смелостью новатора-практика.

Постройкой мощного реактора процесс получения плутония не кончается, а лишь начинается. В урановых стержнях в процессе реакции образуется некоторое количество плутония. Но, кроме плутония, в стержнях остаются другие продукты деления ядер, обладающие огромной радиоактивностью. Значит, изъятые из атомного реактора стержни чрезвычайно опасны. Для их извлечения, транспортировки и последующей обработки нужны специальные приборы и устройства.

А затем? Затем труднейший химический процесс отделения плутония от облученного урана. Целое производство, завод, выпускающий плутоний. При этом в ходе производства предстоит иметь дело с радиоактивными материалами – значит, встает проблема защиты людей. И не только людей, но и оборудования – в условиях радиоактивности ускоряется коррозия, образуются перекиси в водных растворах, нагреваются растворы, что затрудняет контроль за температурой в химических процессах.

Работы по сооружению первого мощного промышленного реактора, предназначенного для производства плутония в больших масштабах, шли успешно. Все выше поднималось здание оригинальной конструкции. После его постройки приступили к сооружению самого реактора. Объем работы был, конечно, значительнее, чем при создании первого реактора. Усложнилась конструкция активной зоны, была введена водяная система непрерывного охлаждения, устроена мощная защита, разветвленный контроль излучений, автоматика регулирования и остановки реакции и многое другое, без чего промышленный реактор не мог бы дать ядерного горючего.

Не всегда и не все шло гладко, как это вообще бывает в новом деле.

Научному руководителю приходилось нередко показывать личный пример в трудную минуту. Как-то возникла потребность пройти в радиоактивную зону. Защита была обеспечена, но рабочие что-то медлили, видимо, все-таки боялись радиации, о которой наслушались всяких страхов. Первым в зону пошел Игорь Васильевич.

Вскоре первый промышленный реактор был пущен, в его стержнях стал накапливаться плутоний. Выделение плутония в промышленных масштабах – задача очень трудная. Была разработана технология этого процесса: облученные стержни предстояло растворять в азотной кислоте, потом из раствора сначала извлекать уран, а за ним плутоний.

Расчеты ученых вскоре воплотились в производственные предприятия, и в нашей стране началось промышленное получение плутония...

Начало производства делящихся веществ имело историческое значение для нашей страны, для создания советского атомного оружия. Зарубежные специалисты утверждали, что Советский Союз, ослабленный войной, долго не сможет изготовить атомную бомбу. Они просчитались. А таких предсказателей было немало. В 1945 году в США состоялось совещание виднейших американских ученых-атомников с участием Э. Ферми, Р. Оппенгеймера, Э. Лоуренса, А. Комптона, на котором решался один вопрос: когда СССР сможет создать атомную бомбу? Они дали ответ: скорее всего через 10 лет. Генерал Гровс заявил в конгрессе, что в лучшем случае Советам для этой цели потребуется 15 – 20 лет.

Центральное разведывательное управление США летом 1949 года считало, что взрыв первой советской атомной бомбы произойдет не раньше зимы 1951 – 1952 года.

В сентябре 1949 года самолеты американских военно-воздушных сил доставили пробы воздуха, взятого на большой высоте. Предварительный анализ этих проб воздуха показал, что уровень радиоактивности в нем выше обычного. Пробу этого воздуха спешно направили в радиохимическую лабораторию. Вскоре результаты анализа показали, что в пробе содержатся осколки ядер плутония. Не было никаких сомнений – Советы произвели ядерный взрыв!

Президент Трумэн 23 сентября 1949 года заявил: «У нас есть доказательства, что недавно в СССР произведен атомный взрыв». С аналогичными заявлениями выступили английское и канадское правительства.

Сообщение ТАСС от 25 сентября 1949 года еще раз обратило внимание встревоженных господ из-за океана на заявление 1947 года о том, что Советский Союз уже открыл секрет атомной бомбы. И надо было верить реальным фактам, а не исходить из несостоятельных расчетов на длительное отставание СССР от США в производстве атомной энергии.

Как ни горька была пилюля, но агрессивным кругам Запада пришлось ее проглотить.

Действительно, над одним из советских полигонов осенью 1949 года был осуществлен атомный взрыв. Это произошло 29 августа 1949 года в присутствии Верховного командования Советской Армии и членов правительства. Все присутствовавшие на цолигоне увидели ослепительный свет, более яркий, чем свет солнца, грибообразное облако, уходящее в стратосферу.

Теперь цепная реакция деления ядер раскрыла себя для советских ученых во всех проявлениях – в управляемом и взрывном вариантах. 29 октября 1949 года Игорю Васильевичу было присвоено звание Героя Социалистического Труда. Тогда же ему была присуждена и Государственная премия. Казалось бы, можно было отдохнуть, ослабить напряжение в лабораториях, а Игорю Васильевичу взять, наконец, хоть короткий отпуск и махнуть куда-нибудь на море, покупаться, позагорать. Ведь с 1941 года он работал без отпуска, без отдыха!

Но мыслями Игоря Васильевича уже овладела новая проблема – синтез легких ядер. Задолго до этого по его заданию целый коллектив занимался реакциями синтеза (слияния ядер). И уже было ясно, что для их осуществления нужна сверхвысокая температура, которую может дать пока только ядерный взрыв.

Первый атомный взрыв зажег зеленый свет термоядерным реакциям.

Еще в мае 1944 года, когда институт только переезжал в новое здание, кто-то выглянул в окно и заметил: – Здесь виднее весна, чем в центре.

Игорь Васильевичу слышал эти слова, посмотрел в окно и задумчиво сказал:

– Ну, это пока первый этаж весны – травка, цветы. Добавим ей и второй этаж – разведем настоящий сад! И будет у нас, так сказать, многоэтажная весна.

Через пару лет территория института действительно превратилась в чудесный парк.

Теперь о другой весне. Д. И. Блохинцев назвал постройку реакторов весной атомной техники. Картина этой весны была бы неполной без налаживания производства урана-235. Ведь делящиеся вещества включают по крайней мере плутоний и уран-235, изотоп, содержащийся в естественном уране в количестве 0,7 процента. Так вот, параллельно с проблемой производства плутония Игорь Васильевич упорно занимался и получением урана-235.

Под руководством Курчатова были изучены все известные сейчас мировой технике методы разделения изотопов урана. Надо сказать, что изотопы эти почти ничем не различаются, кроме небольшой разницы в массе и тех свойствах, которые зависят от массы. Советские ученые разработали совершенные установки для разделения изотопов-близнецов.

Один из таких методов электромагнитная сепарация. Она основана на разделении ионов урана под действием сильного магнитного поля. Если ускорить ионы урана-235 и урана-238 и пустить их в магнитное поле, они будут двигаться по дуге, при этом ионы легкого изотопа отклоняются сильнее, чем тяжелого. Разделенные таким образом ионы оказываются в разных улавливателях.

Другой метод – газовая диффузия. Известно, что молекулы газов с различным удельным весом по-разному проникают (диффундируют) через пористую перегородку. Это похоже на действие сита, отсеивающего более мелкие частицы от крупных. Разделение производится в несколько ступеней.

Газодиффузионное предприятие может давать не только чистый уран-235, но и уран, обогащенный этим изотопом. Вместо обычных 0,7 процента урана-235 может содержаться 1,5 процента и больше. Разумеется, для этого нужно меньшее число ступеней, и стоит такое производство дешевле, чем получение чистого урана-235.

Каждое из направлений разделения изотопов урана возглавляется виднейшими учеными.

Создание в нашей стране производства чистого урана-235 и обогащенного урана явилось новым этапом в совершенном здании атомной техники, возводимом по проекту Игоря Васильевича Курчатова.

Новая победа имела далеко идущие последствия. Одно из них – это увеличение источников получения ядерных зарядов, которые шли в атомные арсеналы, усиливали мощь нашей страны.

Получение обогащенного урана открыло возможности для новой отрасли реакторостроения, в которой в качестве замедлителя стала применяться вода.

Напряженная работа ученых, конструкторов, инженеров, больших производственных коллективов нашей атомной промышленности дала результаты. В СССР был сделан запас атомного оружия, достаточный для того, чтобы защитить Родину от всяких посягательств. Испытания, проведенные в 1950—1951 годах, показали превосходные качества советского атомного оружия.

Много работая для укрепления обороноспособности Родины, Игорь Васильевич даже стал называть себя солдатом. На некоторых записках он ставил подпись: «Солдат Курчатов».

В декабре 1951 года ему в третий раз была присуждена Государственная премия. Его грудь украсила вторая золотая медаль «Серп и Молот».

И снова ни тени успокоения. С утра до ночи он работает в кабинете и лабораториях.

Пример его вдохновенного трудолюбия без лишних призывов действовал на всех сотрудников института. Появится у человека мысль: может, хватит, утомился вроде. Глянет он на главное здание: горит огонек. Борода на посту... Теплеет на душе, и новые силы в человека вливаются...

В 50-х годах не было более притягательного вопроса для американской прессы, чем создание атомного оружия в СССР. Предсказание о том, что Советский Союз долго еще не сможет иметь свое атомное оружие, было опровергнуто первым взрывом. Страницы печати Запада стали заполняться всякими выдумками об утечке атомных секретов из США и т. д. и т. п., на что сами американские специалисты и, в частности, доктор Джеймс Бекерлн, начальник секретного отдела Комиссии по атомной энергии, отвечал так: «Лично я считаю, что атомная бомба поступила на вооружение СССР в 1949 году благодаря усилиям советских ученых и инженеров», – и пояснил, что именно их усилиями «создавалось оружие и громадные заводы по производству делящихся материалов, необходимых для получения ядерного взрывчатого вещества».

И очень знаменательно звучало заявление в печати США одного из специалистов: «Основные трудности, которые должны были преодолеть Советы для создания бомбы, были связаны с тяжелой промышленностью и производством. Атомные секреты, фанатически оберегаемые Соединенными Штатами, скрыли от нас тот факт, что у Советского Союза были свои прекрасные ученые, которые могли найти ответы на все вопросы самостоятельно».

Что же, нам остается подтвердить это трезвое высказывание ссылкой на свидетельство Игоря Васильевича:

«Мы начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей.

Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом – англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии, вели свои работы в строжайше секретных условиях, и ничем они нам не помогли.

В конце войны, когда Германия уже капитулировала, а военная мощь Японии рухнула, американские самолеты сбросили две атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. Погибли от взрывов и пожаров более 300 тысяч человек, а 200—250 тысяч мирных жителей было ранено и поражено радиацией.

Эти жертвы понадобились американским военным политикам для того, чтобы положить начало беспримерному атомному шантажу и «холодной войне» против СССР.

Советские ученые сочли своим священным долгом обеспечить безопасность Родины и при повседневной заботе партии и правительства, вместе со всем нашим советским народом добились выдающихся успехов в деле создания атомного и водородного оружия».

Вторая молния

Одними из первых реакций, которые изучал Игорь Васильевич, были реакции под действием дейтонов. Теперь, на новом этапе овладения ядерной энергией, дейтоны снова заявили о себе: без них невозможны термоядерные реакции, те, что по современным представлениям науки являются источниками энергии Солнца и звезд. Наиболее многообещающими считались реакция слияния двух дейтонов и реакция слияния дейтона с ядром трития – сверхтяжелого водорода с массовым числом 3. Расчеты ученых показали, что выделение энергии при термоядерной реакции в расчете на единицу веса исходных продуктов значительно выше, чем при делении тяжелых ядер.

Мы уже отмечали, что дейтерий входит в состав тяжелой воды, а тяжелая вода содержится во всех водоемах мира, в том числе и в океанах. Значит, запасы дейтерия на Земле практически неограниченны, но разделить изотопы водорода не так трудно, как изотопы урана. В нашей стране под руководством Игоря Васильевича Курчатова было налажено промышленное производство тяжелой воды. Это открывало возможность развития третьей линии реакторостроения, с тяжелой водой в качестве замедлителя, и давало в руки ученых дейтерий, играющий решающую роль в термоядерных реакциях.

Вот что писал о дейтерии и организации производства его в нашей стране Игорь Васильевич в одной из своих статей: «Дейтерия в природе вполне достаточно – на каждые 6 тысяч ядер обычного водорода приходится одно ядро дейтерия. Литр обычной воды по энергии равноценен приблизительно 400 литрам нефти...

В ближайшие 15 лет ежегодная добыча угля и нефти в нашей стране достигнет в сумме около миллиарда тонн. Только 400 тонн дейтерия потребовалось бы для замены всего этого угля и нефти. Еще 20 лет назад эта величина могла показаться непомерно большой и труднодостижимой. Я помню, что до войны для работы на циклотроне в Ленинграде нам с большим трудом удавалось получать из Днепропетровска, где лабораторным способом в Институте физической химии Академии наук Украинской ССР велось изготовление тяжелой воды, граммы дейтерия. Теперь положение совсем другое. У нас создано промышленное производство дейтерия. Оно ведется разными способами».

Еще труднее, чем дейтерий, получить тритий. Игорь Васильевич не раз подчеркивал трудности производства трития. «Трития, – подчеркивал он, – в природе ничтожно мало. Изготовление трития в необходимых количествах вполне осуществимо при помощи нейтронного облучения лития, но это дорогой процесс».

Следует сразу же подчеркнуть своеобразие этих реакций, определившее коренное отличие организации исследований по сравнению с реакциями деления. Там ученые сначала получили управляемый процесс в реакторах, а потом, хорошо изучив его особенности в контролируемых, вполне безопасных условиях, осуществили реакцию взрывного типа. С термоядерным процессом так поступить нельзя: для его протекания нужна температура, которую можно создать только взрывом атомной бомбы.

При температуре в миллионы градусов вещество должно находиться в состоянии плазмы, то есть в виде полностью ионизированных атомов (голых ядер) и свободных электронов. Часть дейтонов при таком нагреве приобретают скорости, позволяющееим преодолевать электрические силы отталкивания, сближаться и вступать в реакцию синтеза. При этом из двух дейтонов может получиться ядро гелия с массовым числом 3 и вылетит один нейтрон. Если сливаются дейтон и ядро трития, то образуется ядро гелия с массовым числом 4 и также вылетает нейтрон.

Чтобы реакция развивалась, нужны все новые быстрые дейтоны. Их образование обеспечивается высокой температурой, которая должна развиваться в этом процессе. От слова «тепло» («термо») и произошло название реакций – термоядерные. Они происходят при взрыве водородной бомбы в течение менее чем миллионной доли секунды.

Ученые под руководством Игоря Васильевича разработали конструкцию водородной бомбы.

Веселое настроение у наших атомников вызвало сообщение о сенсационном заявлении Гарри Трумэна, сделанном им сразу же после ухода с поста президента в 1953 году: «Я не убежден в том, что у России есть (атомная) бомба... Я не убежден в том, что русские имеют достаточно технических знаний, чтобы собрать все сложные механизмы бомбы и заставить ее действовать».

– Его бы на полигон, да поближе к эпицентру взрыва, – комментировал Игорь Васильевич, – тогда бы от него остались одни доказательства!

Не менее рассмешил наших ученых генерал Гровс, тот, который определил 20 лет для создания советской атомной бомбы. «Данные, – утверждал он, – только показывают, что в России действительно имели место ядерные взрывы. Это, однако, не доказывает, что у них есть готовая к применению атомная бомба». Подхватив эту сногсшибательную мысль, газета «Нью-Йорк таймc» поместила статью «У России есть атомная бомба, но насколько она хороша?».

Все эти небылицы наши ученые читали незадолго до отъезда на полигон для испытания... водородной бомбы.

8 августа 1953 года было опубликовано сообщение ТАСС о создании з СССР термоядерного оружия, Комиссия по атомной энергии США через несколько дней вынуждена была признать: «Утром 12 августа Советский Союз произвел испытание атомного оружия. Некоторые сведения, подтверждающие этот факт, были получены нами в тот же вечер. Последующие данные показывают, что при взрыве происходило не только деление, но и термоядерная реакция».

Тон зарубежной прессы, в том числе американской, резко изменился. Недавние пророки Трумэн и Гровс сели в калошу. А остальные подсчитывали, как же получилось, что советские ученые прошли период от испытания атомного оружия до испытания водородной бомбы за четыре года, а американским специалистам потребовалось на это вдвое больше времени.

Ставший президентом генерал Эйзенхауэр попытался задним числом побряцать ядерным оружием. Он утверждал, что США могли бы нанести СССР удар, когда они обладали атомным оружием, а у Советского Союза его не было, или когда США обладали термоядерным оружием, а у Советского Союза его не было.

Когда Игорь Васильевич прочел эту угрожающую тираду, он сразу же сказал:

– Обязательно надо дать ответ Эйзенхауэру, президент явно не в ладах с историей.

И действительно, на одной из сессий Верховного Совета СССР депутат Курчатов внес ясность в этот вопрос, «Президент Соединенных Штатов Америки не прав, – говорил И. В. Курчатов с трибуны Большого Кремлевского Дворца на весь мир. – К тому моменту, когда Советский Союз начал копить свои запасы атомного оружия, в США его было настолько мало, что оно не могло иметь серьезного значения в войне. Термоядерное же оружие было раньше создано в СССР, а не в США.

Обратимся, – продолжал Игорь Васильевич Курчатов, – к некоторым датам. В ноябре 1952 года в атолле Эниветок в Тихом океане Соединенные Штаты Америки произвели опытный взрыв термоядерного устройства под условным наименованием «Майк». Известный американский журналист Стюарт Олсоп дал образную характеристику «Майка». Он писал: «Майк» представлял собой чудовищно большое приспособление, превышающее по своим размерам большой дом; невозможно запустить в космос нечто столь большое, как дом; проблема заключается в том, чтобы уменьшить размеры «Майка» так, чтобы водородный заряд, достаточно маленький для того, чтобы его можно было поместить в баллистическую ракету, мог нанести мощный удар порядка миллиона тонн».

Такой заряд был создан, но не в Соединенных Штатах Америки, а в Советском Союзе, и испытан 12 августа 1953 года.

Задача создания термоядерного заряда, пригодного для военных целей, была решена в Соединенных Штатах Америки только через полгода – в 1954 году, после мартовских испытаний в том же атолле Эниветок.

С высокой трибуны сессии Верховного Совета СССР прозвучали тогда и слова предупреждения всякому, кто осмелится напасть на нашу прекрасную и могучую Родину:

«Советский народ вооружил свою армию всеми необходимыми видами атомных и термоядерных зарядов. Всякий, кто осмелится поднять атомный меч против него, от атомного меча и погибнет».