 |
Роль данных разведки в решении о начале атомного проекта
В феврале 1943 г. Курчатов не был уверен, что атомная бомба может быть создана, а если может, то сколько времени на это потребуется. Он сказал Молотову , что еще очень многое для него неясно. "Тогда я решил дать ему материалы нашей разведки ,- вспоминает Молотов. Наши разведчики сделали очень важное дело. Курчатов несколько дней сидел у меня в Кремле над этими материалами. Где-то после Сталинградской битвы, в 1943 г." [ 108 ].
Свидетельства о том, что кто-либо из других ядерщиков видел эти материалы, отсутствуют. Из письма Хлопина к Иоффе (январь 1943 г.) видно, что ему их не показали. Это же следует и из переписки Вернадского. Правительство, очевидно, консультировалось с учеными в 1942 г., не показывая им материал, который имел решающее значение для обсуждавшегося тогда вопроса. Курчатов изучал разведывательные данные в начале марта после своего приезда из Мурманска , куда он был отправлен на несколько недель командованием флота, чтобы помочь в работе по размагничиванию кораблей Северного флота [ 109 ].
7 марта он написал подробную памятку для Первухина о материалах, которые ему показали. Эта памятка, написанная от руки из соображений секретности, показывает, что Курчатов узнал из данных разведки на самом начальном этапе развития проекта [ 110 ].
Курчатов находился под большим впечатлением от увиденных материалов, все они относились к английскому проекту . Это имело "громадное, неоценимое значение для нашего государства и науки,- писал он. С одной стороны, эти материалы свидетельствовали о серьезности и интенсивности проводимых в Англии исследований по урановой проблеме, с другой - они позволяли определить основные направления собственных исследований, обойти многие трудоемкие фазы разработки проблемы и узнать о новых научных и технических путях их решения". Курчатов обсуждал материалы, разбив их на три части, первая из которых относилась к проблеме разделения изотопов . Советские ученые считали прежде, писал он, что центрифугирование - это наиболее эффективный метод разделения. Предпочтение, отдаваемое англичанами газовой диффузии, было неожиданным, но информация о работе англичан делала необходимым включение в советский план наряду с центрифугированием и газовой диффузии. Материалы, относящиеся к газовой диффузии, замечал Курчатов, представляли собой тщательный, детальный анализ всех этапов процесса, предложенного Симоном . Эта работа еще не была проверена советскими теоретиками, но, как видно, она была сделана группой известных английских ученых. На основе полученного материала можно было целиком воспроизвести и установку, и завод. Это сделало бы возможным, "минуя исходную стадию, начать здесь в Союзе новое, очень важное направление в решении проблемы разделения изотопов" [ 111 ].
Британские исследования, писал Курчатов, показали, что термическая диффузия будет не очень эффективна, так как потребует огромных затрат энергии. Это подтвердила работа Зельдовича, выполненная как раз в это время по просьбе Курчатова. Англичане сделали вывод, что метод центрифугирования не будет эффективным для разделения больших количеств урана-235, но окончательное решение может быть принято, замечал Курчатов, только после того, как установка, разрабатываемая в лаборатории Ланге , будет испытана. Из разведывательных материалов следовало, что масс-спектрографический метод и метод испарения непригодны для разделения изотопов урана. Справедливость этой оценки изучалась Арцимовичем и Корнфельдом. Курчатов привел большой перечень сведений об установке Симона, которые было бы важно знать [ 112 ].
Вторая часть памятки касалась "проблемы ядерного взрыва и горения". Здесь самым интересным, по мнению Курчатова, было подтверждение того, что цепная реакция возможна в смеси урана и тяжелой воды. Советские ученые, писал Курчатов, пришли к выводу, что это невозможно. Проблема заключалась не в теоретических расчетах, уже выполненных Харитоном и Зельдовичем, но в данных о сечениях, которые им пришлось использовать в расчетах [ 113 ].
Из-за отсутствия мощных циклотронов и больших количеств тяжелой воды советские физики не могли измерить сечение захвата тепловых нейтронов в тяжелом водороде. Теперь эксперименты, проведенные в Кембридже Хальбаном и Коварским , показали возможность осуществления цепной реакции в системе уран - тяжелая вода . Результаты, полученные экспериментальным путем, писал Курчатов, более надежны, чем расчеты, которые требовали нескольких приближений. Советские физики не могли повторить эксперимент Хальбана Коварского, так как в стране было всего лишь два-три килограмма тяжелой воды . Следовательно, было важно узнать, какую работу проделали Хальбан и Коварский в дальнейшем, в частности, уехали ли они в Соединенные Штаты, как это предполагалось в разведывательных материалах, и провели ли они эксперименты в лаборатории с большим количеством тяжелой воды.
В этом разделе Курчатов указал еще на два момента, которые были бы важны для советского проекта. Первый относился к конструкции ядерного "котла" [ 114 ].
Все опубликованные исследования, замечал Курчатов, основывались на гомогенной смеси урана и замедлителя. Не могло ли стать деление более вероятным, спрашивал он, если бы уран был распределен в замедлителе в виде блоков подходящих размеров? Было бы желательно знать, какой тип системы использовали Хальбан и Коварский и какой тип используется в Соединенных Штатах. Здесь впервые в советских работах говорится об идее гетерогенной системы, к которой пришли Ферми , Коварский и немецкие ученые в 1939 г. Второй раздел оказался более важным, так как касался альтернативного пути к атомной бомбе. "В части материала, посвященной проблеме ядерного взрыва и горения,- писал Курчатов,- содержатся очень важные замечания об использовании в качестве материала для бомбы элемента с массовым числом 239 , который должен быть получен в урановом котле в результате поглощения нейтронов ураном-238 [ 115 ]. Курчатов сознавал возможность получения в процессе цепной ядерной реакции делящихся трансурановых элементов. Для советских физиков очень большой интерес представляла статья Макмиллана и Абельсона (июнь 1940 г.), в которой сообщалось о получении элемента 93 . Макмиллан и Абельсон писали, что этот элемент распадается, образуя 94-й элемент с массовым числом 239. В разведывательных материалах указывалось, что этот элемент мог быть использован в бомбе вместо урана-235.
В третьей части курчатовской памятки рассматривалась физика процесса деления. Здесь интересного материала было меньше. Курчатов был, однако, весьма удовлетворен тем, что Фриш подтвердил существование спонтанного деления, открытого Флеровым и Петржаком. Из-за спонтанного деления невозможно, писал Курчатов, держать весь "бомбовый заряд урана" как единое целое. Уран должен быть разделен на две части, которые в момент взрыва должны соединиться с относительно высокой скоростью. "Этот способ приведения урановой бомбы в действие рассматривается в материале и для советских физиков также не является новым," писал Курчатов.- Аналогичный прием был предложен нашим физиком Г.М. Флеровым ; им была рассчитана необходимая скорость сближения обеих половин бомбы, причем полученные результаты хорошо согласуются с приведенными в материале [ 116 ].
В заключение Курчатов отметил, что материалы, с которыми он ознакомился, заставили его пересмотреть свои взгляды на многие вопросы и нацелиться на три новых направления исследований:
разделение изотопов газовой диффузией ,
цепную реакцию в смеси с тяжелой водой и
исследование характеристик элемента 94.
Из этих материалов следовало, что для решения урановой проблемы требуется значительно меньше времени, чем думали советские ученые, которые не знали о том, что делается за границей. У Курчатова создалось впечатление, основанное на тщательном изучении материалов, что они подлинные и не рассчитаны на дезинформацию советских ученых. Это особенно важный момент, отмечал он, поскольку советские ученые из-за отсутствия технической базы пока не в состоянии проверить многие данные. Хотя в материалах имеются некоторые сомнительные выводы, писал Курчатов, это связано скорее всего с ошибками британских ученых, а не с источником информации.
Ровно через две недели, 22 марта, Курчатов написал Первухину другую памятную записку. Эта записка является основополагающим документом, поскольку знаменует поворотный момент, когда Курчатов решил: плутониевый путь к атомной бомбе становится наиболее перспективным. Разведывательные материалы, с которыми он ознакомился, содержали намек на возможность производить с помощью уранового котла элемент, который будет использован в бомбе вместо урана-235. "Имея в виду эти замечания,- писал Курчатов,- я внимательно рассмотрел последние из опубликованных американцами в "Физикэл Ревью" работ по трансурановым элементам (эка- рений-238 и эка-осмий-239) и смог установить новое направление в решении всей проблемы урана - направление, обусловленное особенностями трансурановых элементов. Перспективы этого направления чрезвычайно увлекательны" [ 117 ].
Если эка-осмий обладает теми же свойствами, что и уран-235, писал Курчатов, то он может быть произведен в урановом котле и использован как активный материал в "эка-осмиевой" бомбе. В этом случае можно обойти всю проблему разделения изотопов. Этот путь к бомбе имел бы смысл только в том случае, если бы эка-осмий-239 был действительно аналогом урана-235.
В Советском Союзе работы по элементам 93 и 94 полностью отсутствуют, писал Курчатов. Все, что известно, получено Макмилланом в Беркли с использованием самого мощного в мире циклотрона , и последняя его публикация появилась в "Физикэл Ревью" в номере от 15 июля 1940 г.
Курчатов писал, что советские ученые не будут иметь возможности изучить свойства эка-осмия до лета 1944 г., когда будут восстановлены и запущены советские циклотроны. Следовательно, очень важно узнать, что известно в Соединенных Штатах об элементах 93 и 94. Курчатов сформулировал четыре ключевых вопроса:
делится ли элемент 94 быстрыми или медленными нейтронами?
если да, то каково сечение деления (для быстрых и медленных нейтронов
в отдельности)?
подвержен ли элемент 94 спонтанному делению, и каков период
полураспада по отношению к этому процессу?
какие превращения претерпевает элемент 94 со временем? Курчатов привел список лабораторий в Соединенных Штатах, где могли проводиться подобные работы. Список открывался Радиационной лабораторией в Беркли [ 118 ].
Первухин послал курчатовскую записку в НКВД , Гайку Овакимяну , заместителю начальника иностранного отдела Главного управления государственной безопасности НКВД, было поручено передать вопросы Курчатова агентам за границей [ 119 ].
Ссылки: