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

12 июля Вернадский и Хлопин направили письмо Николаю Булганину, заместителю Председателя Совнаркома, ответственного за химию и металлургию, в котором обращали его внимание на открытие деления атомного ядра и на огромное количество энергии, которое при этом освобождается{281}. Представляется, что это была первая попытка советских ученых предупредить одного из главных членов правительства о том, что открытие деления урана-235 медленными нейтронами дает возможность управлять реакцией деления ядра. На пути практического использования атомной энергии, считали они, стоят весьма значительные трудности, которые «не имеют, однако, принципиального характера». Ученые просили правительство предпринять шаги, «которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разрешении этой важнейшей задачи от зарубежных стран». Перед Академией должна быть поставлена задача сконструировать устройство для разделения изотопов и ускорить проектирование нового «сверхмощного» циклотрона ФИАНа[65].

Когда 16 июля Президиум Академии собрался для рассмотрения доклада Вернадского, ему было предложено вместе с Ферсманом и химиком С.И. Вольфковичем написать новую записку о работе Академии в этой области и о развитии методов разделения изотопов. Кроме того, им предлагалось составить письмо, адресованное правительству, о значении атомной энергии, об образовании Государственного уранового фонда и о разведке урановых месторождений{282}. Вернадский был удовлетворен результатами заседания, но он чувствовал, что не все разделяют его точку зрения. «Огромное большинство не понимает исторического значения момента, — записал он на следующий день в своем дневнике. — Любопытно, ошибаюсь я или нет?»{283}. Несколькими днями позже в письме к Личкову он говорил следующее: «…Уран получил значение как источник атомной энергии. У нас уран — дефицитный металл; радий мы добывали из глубоких рассолов, можно получить любое количество. Урана в этих водах нет»{284}.

Вернадский писал, что следует создать новую комиссию, при этом он должен «сделать заявление», что ее председателем целесообразно назначить Хлопина. Взяв на себя инициативу, Вернадский, которому в то время было 77 лет и который был занят другими научными проектами, теперь передавал Хлопину роль лидера.

На основе письма Вернадского правительство решило одобрить образование Комиссии по проблеме урана при Президиуме Академии наук{285}. Комиссия была учреждена 30 июля 1940 г. Ее председателем стал Хлопин, а Вернадский и Иоффе были назначены его заместителями. Помимо Хлопина членами Комиссии стали три бывших ученика Вернадского: Александр Ферсман, А.П. Виноградов, геохимик, который к этому времени был заместителем Вернадского в биогеохимической лаборатории, и Д.И. Щербаков, геолог, работавший в академическом Институте геологии. Из физиков, помимо Иоффе, в Комиссию вошли Курчатов, Харитон, Вавилов, Капица, Мандельштам и П.П. Лазарев (областью интересов последнего были скорее биофизика и геофизика, а не физика ядра). Наконец, в нее вошли А.Н. Фрумкин, директор Института физической химии Академии наук, и Г.М. Кржижановский, возглавлявший в то время Энергетический институт Академии наук{286}.

Президиум Академии просил Комиссию определить, какие исследования надо будет проводить Академии, организовать работу по методам разделения изотопов урана, начать изучение управляемых ядерных реакций, а также координировать исследования в этой области, проводимые в Академии, и направлять их. Группе под руководством Ферсмана было предписано еще до конца года отправиться в Среднюю Азию, чтобы исследовать там месторождения урана и организовать в Ташкенте конференцию, посвященную геохимической разведке урана. Этой группе было также поручено составить план по созданию Государственного уранового фонда. Академии предлагалось созвать на базе Радиевого института конференцию по радиоактивности и ускорить работу с циклотронами Радиевого института, института Иоффе и ФИАНа. В определении функций Комиссии Академия следовала советам Вернадского.

Вскоре комиссия приступила к работе. На одном из первых ее заседаний, на котором присутствовали руководители промышленности и геологи, Хлопин объяснил, что проведенное недавно исследование «сделало вероятным осуществление так называемой цепной реакции», сопровождающейся выделением исключительно большого количества энергии. Он предупредил, что «на пути стоит очень много трудностей», а сам «механизм этой реакции недостаточно выяснен»{287}. Он объяснил, что такая реакция может быть осуществлена на уране-235. Однако необходимо было попробовать также осуществить цепную реакцию на уране-238, что «не является совершенно невозможным теоретически, возможно, что этот вопрос может быть решен, и в этом направлении работа ведется. С другой стороны, если этого сделать нельзя, то подсчеты показывают, что путем обогащения природного урана изотопом-235, даже не выделенным в чистом виде, а в смеси с изотопом-238, может быть воспроизведена такая цепная реакция. Это два направления, по которым физики должны работать»{288}.

Цепная реакция потребует «количеств, исчисляемых десятками килограммов этой смеси», — сказал Хлопин, подчеркнув, что накопление запасов урана является теперь фундаментальной задачей, так как эти запасы в Советском Союзе «пока что не очень богаты»: «…Прежде всего надо выяснить, какими запасами мы можем располагать, то есть можем ли дать нужное количество. Затем, познакомившись с тем, в каком положении находится наша сырьевая база на сегодняшний день, выяснить, правильно ли проводятся геологические поиски урановых месторождений»{289}.[66]

Урановая комиссия столкнулась с очень большими трудностями, связанными с обеспечением советских физиков соединениями урана и металлическим ураном, который был им нужен для проведения экспериментов. В других странах урановые соединения были побочными продуктами производства радия, но советская радиевая промышленность могла обеспечивать нужды страны в радии, извлекая его из воды буровых скважин нефтяных месторождений Ухты. Поэтому в 1940 г. в стране было очень мало урана, хотя в некоторых институтах и имелись небольшие запасы солей урана{290}. Сколько-нибудь серьезного спроса на уран не было, и очень мало было сделано для поиска его месторождений. Рудник в Тюя-Муюне был закрыт, и, хотя и было обнаружено несколько новых месторождений урана, они не обследовались систематическим образом[67]. Советские геологи не знали, какими запасами урана располагает страна{291}.

IV

Президиум Академии предложил Урановой комиссии к 20 сентября 1940 г. подготовить план исследований. 29 августа, до того, как Комиссия выполнила это указание, Курчатов, Харитон, Флеров и Русинов представили в Академию свой собственный план под названием: «Об использовании энергии деления урана в цепной реакции»[68]. Возможность использования атомной энергии в принципе установлена, писали они, но необходимы дальнейшие исследования.

Первой задачей было определение условий возникновения цепной реакции в металлическом уране. Это исследование должен был провести Флеров, и ему был необходим килограмм чистого металлического урана. Вторая задача вытекала из первой: если окажется, что цепная реакция в металлическом уране возможна, следует изучить нейтроны, испускаемые при делении урана-238. Для этих экспериментов понадобится 300 кг металлического урана. Эти два момента свидетельствовали о том, что Курчатов и его сотрудники, подстегиваемые, по-видимому, Флеровым, не потеряли надежды на возможность осуществления цепной реакции в смеси природного урана и воды. Следующие три направления исследований отражали их интерес к системам, состоящим из природного урана и замедлителя: следовало определить поперечные сечения захвата нейтронов тяжелым водородом (дейтерием), гелием, углеродом, кислородом и другими легкими элементами, рассчитать условия, необходимые для возникновения реакции в смеси урана и тяжелой воды, и выявить возможность получения тяжелой воды в количестве, измеряемом тоннами. Наконец, в плане предлагалось исследовать методы разделения изотопов урана.

Курчатов и его сотрудники убеждали Академию образовать специальный запас из нескольких тонн урана, необходимого для экспериментов с цепной реакцией. Нехватка урана была главным фактором, тормозившим исследования. Для одного из первых экспериментов, выполненных в его лаборатории, Курчатов отправил своих молодых сотрудников в рейд по фотомагазинам Ленинграда с поручением закупить весь имевшийся там нитрат урана{292}. Теперь такого рода импровизаций было недостаточно. Чтобы получить необходимые данные для определенного заключения об осуществлении цепной реакции, экспериментаторы нуждались в больших количествах урана. 9 сентября Курчатов написал Хлопину, что ему надо 500–1000 грамм чистого металлического урана для изучения возможности возникновения цепной реакции в уране-238. Немного позднее он написал ему снова, спрашивая, когда металлический уран может быть получен и какие меры следовало бы предпринять, чтобы ускорить дело{293}.