Страница:
Были другие причины, вызывавшие перебои в подаче тока -- грозы, неисправности выключателей и генераторов, питавших обмотки магнитов, и т. д.
Многие используемые нами материалы были исключительно ценными. Для предотвращения их непроизводительных потерь была установлена строгая отчетность. Такие отходы, как трубы, ветошь, фильтровальные материалы, бумага, резиновые перчатки, одежда, собирали и тщательно сохраняли с тем, чтобы потом извлечь имевшиеся на них ничтожные количества урана, в особенности его изотопа урана-235.
Через каждые четыре недели на установках альфа-стадии и через две -- на установках бета-стадии производилась инвентаризация. Проводились исследования по изучению возможных потерь.
В начале 1946 г. был введен еще один метод проверки -- "детектор лжи". Он применялся в основном к персоналу, имевшему доступ в химический корпус, где получали окончательный продукт с целью установления кражи урана или осведомленности о такой краже. На первых испытаниях присутствовал сам изобретатель этого прибора, а в дальнейшем нам помогал один из его помощников.
Громадное количество одного из использовавшихся нами драгоценных материалов потребовало проведения особой операции. Летом 1942 г. из предварительных расчетов стало ясно, что нам понадобится огромное количество хорошо проводящего металла для обмоток и шин. Поскольку, однако, потребность оборонной промышленности в меди превышала ее запасы в стране, правительство приняло решение частично заменять медь, где это возможно, серебром из запасов государственного казначейства.
По этому поводу полковник Маршалл посетил второго секретаря казначейства США Д. Белла. Последний заявил, что он располагает 47 тысячами тонн свободного серебра и еще около 39 тысяч тонн серебра, для использования которого нужно разрешение Конгресса. Я говорю здесь о тоннах серебра, хотя мера исчисления этого металла была причиной небольшого забавного инцидента, случившегося с Николсом, когда он во время переговоров упомянул о пяти -десяти тысячах тонн необходимого нам серебра. В ответ он услышал: "Полковник, в казначействе не принято говорить о тоннах. Единицей веса серебра является унция" (одна унция примерно равна 30 грамм).
По условиям выработанного соглашения необходимое серебро мы должны были получить из хранилищ в Вест-Пойнте и вернуть его обратно через шесть месяцев после окончания войны. Кроме того, было предусмотрено, что прессе об этой операции не будет сообщено и что казначейство сохранит его на своем балансе. За исключением описанного выше мелкого инцидента, все наши взаимоотношения с казначейством носили самый теплый и сердечный характер.
Ни одна из частных фирм по вполне понятным причинам не могла взять на себя ответственность за сохранность такого количества серебра, поэтому Манхэттенский инженерный округ вынужден был взять эту ответственность на себя. Это потребовало создания специальных отдельных подразделений для охраны и учета серебра, учреждения особой инспекции с привлечением квалифицированных консультантов и организации переработки серебра в нужные нам проводники.
Серебряные слитки были переданы нам в Вест-Пойнте по ведомости. Мы доставили их на завод, где из них были отлиты стержни, более пригодные для изготовления из них шин и обмоток. Для обмоток крупных магнитов, потреблявших основное количество серебра, одна фирма изготовила полосы, которые были переданы затем фирме "Эллис-Чалмерс", где их, тщательно изолировав, наматывали на ярмо магнитов.
На всех стадиях обработки серебра специальная охрана Манхэттенского проекта наблюдала за обращением с ним и сопровождала все перевозки. Только перевозку готовых магнитов мы решили не охранять, поскольку серебряные обмотки были скрыты под тяжелой сварной оболочкой из стали. Вскрыть эту оболочку стоило многих трудов, и мы убедились в этом, когда разбирали один из магнитов в Ок-Ридже. Кроме того, мы не имели оснований не доверять работникам железных дорог.
Несмотря на колоссальную стоимость серебра, мы стремились ограничиться лишь самыми необходимыми мерами предосторожности и, принимая эти меры, в первую очередь стремились замаскировать сам факт использования серебра.
Для этого применялись кодированные коммерческие документы, в качестве адресатов использовался невоенный персонал и т. д. Естественно, все устные и письменные средства передачи сведений велись в соответствии с установленным порядком обращения с совершенно секретной информацией.
Каждое лицо, связанное с этой деятельностью, подвергалось детальной предварительной проверке, и те, кто не прошел ее, не допускались на территорию, где велись эти работы. Серебро, находившееся в зоне производства, охранялось круглосуточно.
Обычное наблюдение за сохранностью тайны осуществлялось сотрудниками службы безопасности и разведки местного округа инженерных войск. Наблюдение же за всей операцией по использованию серебра велось особой группой сотрудников округа.
Наша система учета серебра была очень сложной, так как должна была отражать все этапы превращения 14 тонн серебра в различные изделия с точностью до последней унции.
Для организации учета была привлечена одна известная нью-йоркская бухгалтерская фирма, обеспечившая постоянную проверку системы отчетности.
Мы не предпринимали никаких действий по извлечению серебра из отходов до тех пор, пока ожидаемая стоимость извлеченного серебра не оказывалась сравнимой с расходами по его извлечению. Несмотря на это, за все время мы потеряли лишь 35 тысячных процента от полного количества государственного серебра, оценивавшегося в 300 миллионов долларов.
Электромагнитный процесс создавал ряд специфических трудностей, поскольку уран -- это и радиоактивное и ядовитое вещество. Многие из других использовавшихся материалов также доставляли серьезные неприятности при обращении с ними. В производстве широко использовались установки с высокими температурами и давлениями и даже такие опасные вещества, как фосген. В больших количествах применялся жидкий азот, имеющий температуру 196° C ниже нуля. Для производства было характерно использование огромных количеств электроэнергии. Только одна камера, а их было 96 в каждом рейстреке альфа-стадии и 36 в рейстреке бета-стадии, потребляла столько же энергии, сколько крупная радиостанция.
Чтобы гарантировать точное выполнение норм техники безопасности, установленных в инженерных войсках, и заодно подчеркнуть еще раз их важность, я вскоре после начала работ выпустил дополнительную инструкцию по технике безопасности. По этой инструкции о всяком несчастном случае надо было немедленно телеграфом сообщать лично мне, а не позже чем через сутки после этого направлять подробный рапорт с указанием всех деталей и тех мер, которые приняты для предотвращения подобных случаев в будущем.
За все время работы завода произошло восемь несчастных случаев со смертельным исходом. Пять человек были убиты током, один отравлен ядовитым газом, один погиб от ожогов и еще один разбился, упав с большой высоты.
Колоссальные трудности с наладкой оборудования, с устранением неисправностей, борьба за повышение производительности и ликвидацию потерь, неподготовленность обслуживающего персонала, работавшего среди еще не убранного строительного мусора, не смогли помешать фирме "Теннесси Истмэн" успешно справиться с заданием. Первая партия обогащенного урана была отправлена в Лос-Аламос в марте 1944 г., т. е. примерно через год после начала строительства завода. Концентрация этого урана была еще невысокой, но достаточной для экспериментаторов, ожидавших его с нетерпением.
Самый ответственный момент наступил незадолго перед сбрасыванием бомбы на Хиросиму. В письме Оппенгеймеру, датированном 3 июля 1945 г., Николс сообщил о количестве материала, который будет отгружен для Лос-Аламоса к 24 июля. Работа в Ок-Ридже стала еще более лихорадочной, чем обычно, и к назначенному сроку запасы материала даже превысили количество, указанное Николсом.
Химические операции при электромагнитном процессе обычно представляются как вспомогательные по сравнению с грандиозной физической идеей всего проекта. Это далеко не так. Ведь поскольку с химии начинался и химией заканчивался любой процесс разделения урана, эффективность всего производства зависела от химических производств не меньше, чем от физических. Химики-ученые и химики-технологи должны были идти в ногу с новыми открытиями в области физики. Они так же, как и физики, вынуждены были создавать производство, не располагая достаточными данными. Они не могли опаздывать, чтобы не сорвать всей программы. И они, действительно, ни разу нас не подвели.
Газодиффузионный процесс (позднее получивший условное название проект К-25), гигантский по масштабам многоступенчатый метод отделения урана-235 от урана-238, основанный на явлении молекулярной диффузии, был совершенно новым. Он основывался на явлении, заключающемся в том, что если газообразное соединение урана прокачивать через пористую перегородку, то более легкие молекулы, в состав которых входит изотоп урана с атомным весом 235, будут проникать через перегородку быстрее более тяжелых молекул, содержащих уран-238. Основой всего метода была, следовательно, перегородка -- пористая тонкая металлическая мембрана, имевшая несколько миллионов микроскопических отверстий на квадратный сантиметр. Эти мембраны сгибали в трубы и помещали в герметическую полость -- диффузионную камеру. Когда через каскад таких камер прокачивался газообразный гексафторид урана, последний постепенно обогащался легкой фракцией. Однако разность масс молекул гексафторида урана-238 и урана-235 столь мала, что для достижения заметного обогащения этот процесс надо было повторять тысячи раз.
Основные научные исследования были выполнены лабораторией Колумбийского университета с условным названием СЭМ (спешиэл эллой мэтириэлс -специальные сплавы), которую возглавляли Юри и Даннинг. В ноябре 1942 г. эти исследования были признаны комитетом С-1 следующими по важности после электромагнитного и плутониевого проектов. В следующем месяце был заключен официальный контракт с компанией М. У. Келло на проведение ею научной разработки, проектирования, обеспечения оборудованием и строительства завода по получению урана-235 с производительностью и степенью обогащения, достаточными для создания бомбы. Для удобства и обеспечения секретности эта компания организовала отдельный специальный филиал "Келлекс", которому и была поручена вся работа по проекту. Между "Келлексом" и Колумбийским университетом установилась тесная связь. "Келлекс" получил от университета основные теоретические данные о процессе и на их основе организовал проектирование промышленного предприятия.
Филиал "Келлекс" возглавлял высококвалифицированный инженер Кейт. Первоначально предполагалось поручить "Келлексу" и строительство завода, однако я, учитывая объем необходимых научных проектных работ, воспрепятствовал этому. Контракт на строительство был заключен с фирмой "Джонс компани" из штата Северная Каролина, известной мне ранее отличным исполнением работ для армии. Эксплуатацию предполагалось поручить компании "Юнион карбайд". Общее руководство нашими работами в этой компании осуществляли ее вице-президент Дж. Рэферти и Л. Блисс, а эксплуатацией непосредственно руководил Фелбек.
Мы знали, что потребность в энергии завода К-25 будет высокой. Многие месяцы как до сооружения, так и после сооружения завода мы ошибочно были убеждены, что если подача электроэнергии прекратится хотя бы на долю секунды, то завод нельзя будет пустить снова в течение многих дней. Некоторые называли даже срок порядка двух с половиной месяцев. Как оказалось впоследствии, это предположение было неправильным. Тем не менее все наши проекты были построены с его учетом. В частности, по этой причине мы не решились полагаться только на гидроэлектростанцию Теннесси, линия передачи которой получалась довольно длинной и, следовательно, подверженной различным случайностям. Дополнительно в Ок-Ридже была построена специальная тепловая электростанция, которая попутно удовлетворяла еще, правда, не столь большую потребность завода в электроэнергии нестандартной частоты. Использование тока нестандартной частоты было довольно частым явлением на заводах Манхэттенского проекта. Мы не могли идти на облегчение задачи, используя оборудование, рассчитанное на использование тока стандартной частоты, так как это означало бы риск.
Для защиты нашего энергоснабжения от случайностей электроэнергия от теплоэлектроцентрали к газодиффузионному заводу подавалась по подземному кабелю. Несмотря на эти предосторожности, один случай вредительства все-таки был. Форма его, правда, была одной из примитивных: в резиновую оболочку силового кабеля был забит гвоздь. Преступника нам так и не удалось найти. Вероятнее всего, это было сделано каким-то озлобленным рабочим.
Основная трудность при строительстве этого завода, которую мы не могли устранить почти до конца 1944 г., была связана с изготовлением материала для мембран, являвшихся основой всего процесса. Задержка с получением этого материала мешала нам монтировать оборудование завода. Чтобы дать представление о степени этой неприятности, достаточно сказать, что на строительство и заказ специального оборудования уже было израсходовано 200 миллионов долларов, а еще никто не знал, сможем ли мы располагать достаточным количеством материала для мембран. Все же, несмотря на такую серьезную опасность, мы форсировали строительство крупнейшего в истории завода, одни только помещения которого занимали площадь более четырех тысяч гектаров.
Первое успешное разделение изотопов урана методом газовой диффузии было осуществлено в Колумбийском университете в январе 1942 г., а первая большая лабораторная установка была собрана лишь к октябрю. Мембрана этой установки была не больше серебряной монеты в один доллар. Для испытания отдельных узлов завода впоследствии строили различные опытные установки, однако полная полупромышленная модель завода так и не была создана. Ок-риджский завод был уникальным в этом отношении. Его проект был создан на основе опыта эксплуатации установки с мембранной площадью меньше 13 квадратных сантиметров. Однако ценность даже этого опыта стала очень сомнительной, когда обнаружилось, что использованный в опытной установке материал не удастся применить в условиях завода. Основная заслуга компании "Юнион карбайд" в период проектирования и строительства завода заключалась как раз в разработке удовлетворительного материала для мембран и в организации его массового производства через десять месяцев после создания.
Проблема разработки и изготовления насосов для прокачивания газа через диффузионные секции была решена компанией "Эллис-Чалмерс". Кейт буквально обшарил всю промышленность США и пришел к выводу, что единственной нашей надеждой может быть только эта компания. При первом разговоре ее представители не были склонны браться за работу главным образом из-за перегруженности другими военными заказами. Тогда Кейт попросил нескольких специалистов из "Юнион карбайд" и меня поехать в Милуоки, чтобы убедить "Эллис-Чалмерс" принять наш заказ. Эта компания уже участвовала в работах проекта, занимаясь производством гигантских магнитов для электромагнитного завода, и ее президент весьма нежелательно отнесся к нашим новым просьбам. Но в конце концов он дал согласие на переговоры с главным инженером. Каково же было наше удивление, когда главный инженер заявил о возможности выполнения этого заказа: компания уже производила насосы такого типа, правда, несколько меньшей мощности. Договор компания выполнила безупречно.
На обратном пути из Милуоки нам пришлось провести ночь в Чикаго. В номере гостиницы мы горячо обсуждали очередную важную проблему: как предотвратить опасность выхода из строя одной из многих секций. Следя за дискуссией, я выразил недоумение: почему нельзя просто отключить вышедшую из строя секцию. Разница в составе газа в двух соседних секциях должна была быть ничтожно малой, поэтому я не понимал, как могут последующие секции "почувствовать" отключение одной из предыдущих. Вопрос, заданный как бы невзначай, на самом деле тут же подсказал ответ. Этот случай является примером часто возникающей ситуации, когда правильное решение приходит в голову постороннему, а не тому, кто долго бьется над ним.
Чтобы уменьшить последствия коррозии, мы предполагали изготовлять все трубопроводы общей длиной в сотни километров из чистого никеля. "В этом случае, -- указал К. Килер, руководитель компании "Крейслер", которая должна была изготовлять диффузионные секции, -- наши потребности в никеле превысят его мировую добычу". Он настаивал на толстом (до 10 сантиметров) никелевом покрытии. Беспрецедентная сама по себе задача покрытия толстым слоем никеля внутренней поверхности труб была решена одной небольшой фирмой в Белльвилле (штат Нью-Джерси). Эта фирма изобрела оригинальный способ никелирования, при котором в качестве электролизера использовалась сама труба. Для получения однородного покрытия труба во время процесса вращалась. Изобретательность этой фирмы избавила нас от крайне сложной проблемы.
Нам были необходимы приборы для регистрации различных изотопов одного и того же химического элемента. Это требование было также беспрецедентным в истории науки. Кроме того, существовала еще проблема регулирования потока газа внутри очень чувствительной к колебаниям давления системы огромной протяженности. Меня эта опасность волновала меньше, чем других, и, вероятно, потому, что я подходил к ней как инженер, а не как теоретик. Мнение многих английских ученых было крайне пессимистическим. Практически нельзя добиться такой регулировки потока, при которой бы не возникали колебания и внутренние возмущения в системе, -- считали одни. Образующиеся в результате этих возмущений волны будут сильно снижать эффективность установки и даже смогут повредить мембраны. Другие прямо заявляли, что установка не сможет работать.
Нам нужно было быть абсолютно уверенными в том, что в трубопроводах протяженностью в сотни километров, особенно в местах их сварки, течь воздуха внутрь системы будет не больше, чем через отверстие от булавки. Эту задачу решили инженеры промышленных фирм. Применение усовершенствованного гелиевого течеискателя. позволило устанавливать свищи в каждом отрезке системы труб еще до ее монтажа. Мы не могли допустить даже малейшей негерметичности системы, поэтому пришлось разработать новые методы сварки. Как только важность абсолютной герметичности всей системы стала для нас очевидной, мы не останавливались ни перед чем, чтобы достичь ее. В частности, были организованы специальные курсы для сотрудников фирм, связанных с изготовлением оборудования для завода К-25 или его эксплуатацией.
Весьма серьезный вопрос, связанный с газодиффузионным заводом, возник, когда научный совет по технике безопасности предупредил нас о возможности случайного взрыва делящегося материала при скоплении его где-либо внутри системы. Этим опасениям было уделено самое пристальное внимание, хотя лично я сомневался в их оценке этой опасности. Меня поддержали Николе, Конэнт и Толмен. Совет, по нашему мнению, преувеличивал опасность. После обсуждения этого вопроса еще с Фелбеком и Кейтом мы решили игнорировать мнение совета.
Очистка оборудования перед его установкой имела решающее значение, поэтому мы стремились производить ее по нормам, принятым в хирургии. Она состояла в полном удалении с изделий грязи, жира, окиси, окалины и других посторонних примесей. Присутствие любой из них, даже в ничтожных количествах, могло привести к полному провалу всей программы.
Методы очистки были разработаны компанией "Крейслер". Каждый из этих методов был известен и раньше, но применение их всех в определенной комбинации и последовательности было совершенно необычным. В зависимости от типа деталей применялось до десяти операций очистки. Некоторые детали очищались на фабрике под наблюдением сотрудников филиала "Келлекс". Большую часть их, однако, надо было очищать непосредственно перед монтажом, и поэтому на заводе К-25 пришлось построить специальный цех очистки.
Наряду с тщательной очисткой деталей и узлов оборудования общие требования к чистоте при монтаже были столь строги, что поначалу они даже мешали темпам строительства. Все рабочие перед входом в соответствующие здания должны были переодеваться в чистую одежду. Первое время этому требованию должны были подчиняться все без исключения. Мы должны были подчиняться этому правилу, даже если просто выходили погулять на несколько минут.
Делалось все возможное, чтобы полностью избавиться от грязи и пыли. Для уборки помещений вместо метел и тряпок применяли пылесосы и мокрые губки. Однако в дальнейшем по мере накопления опыта строгость этих норм оказалось возможным несколько ослабить.
При составлении графика строительства мы наметили пять основных этапов:
1) сооружение одной секции в главном каскаде;
2) окончание сооружения целого производственного корпуса;
3) сдача в эксплуатацию значительной части всего завода, позволяющей получать слегка обогащенный материал (сроком для третьего этапа, принятым 1 января 1944 г., мы назначили 1 января следующего года);
4) окончание строительства остальных корпусов завода, что должно было обеспечить получение максимального количества урана-235 для его использования в первой бомбе;
5) окончание строительства всего завода и достижение его проектной мощности.
Получить слегка обогащенный уран к 1 января 1945 г. не удалось. Зато остальные намеченные задачи были выполнены точно в срок (в разгар строительных работ штат объекта К-25 составлял около 25 тысяч человек. Стоимость проектирования, конструкторских работ и оборудования на конец 1946 г. составила 253 миллиона долларов. Полная стоимость работ, выполненных по договорам, равнялась 275 миллионам долларов).
В том виде, в каком газодиффузионный процесс был осуществлен, он представлял полностью американское достижение. Англичанам были сообщены только некоторые общие его характеристики. Следует напомнить, что первые работы в этом направлении начались в Англии, хотя они и не вышли за пределы теории и лабораторных экспериментов.
Весной 1942 г. в США было проведено несколько предварительных конференций с участием представителей Англии Эйкерса, Саймона и Пайерлса, на которых обсуждались основные закономерности метода газовой диффузии и возможные типы производственных установок. Однако английская точка зрения на проект завода сильно отличалась от нашей, как и предлагаемые ими методы и оборудование. По этим причинам обсуждение не могло иметь для нас сколько-нибудь серьезного значения.
Осенью 1943 г. англичане прислали в США группу ученых и инженеров для ознакомления с нашими планами работ по газодиффузионному методу. Они пробыли у нас с сентября до конца 1943 г., изучив в деталях наши проекты, и не согласились с тем путем, который мы избрали. По мнению большинства наших специалистов, это объяснялось тем, что наш проект был основан не на их теоретических разработках. Проблема выбора материала для мембран обсуждалась с англичанами также во всех деталях, однако это не повлияло на наш выбор.
В декабре 1943 г. англичане предложили рассмотреть возможность осуществления кругового цикла, т. е. направления полученного продукта вновь в первую секцию каскада. Теоретически такое предложение выглядело очень привлекательно, так как оно позволяло существенно сократить число секций. Однако оно было связано с повышением требований к мембранам, которые к тому времени, несмотря на годы исследований, так и не были разработаны. Это предложение сильно усложняло конструкцию конвертора и эксплуатацию отдельных секций.
Я категорически возражал против любых серьезных изменений в проекте, ибо это задержало бы строительство завода.
Английская группа предложила также проект завода в виде каскада каскадов. По этому проекту завод должен состоять не из одного длинного каскада, а из нескольких частей, каждая из которых представляет отдельный каскад, определенным образом соединяющийся с соседними частями. Такая схема была слишком сложна и поэтому имела ряд недостатков. Американский вариант проекта казался нам вполне удовлетворительным. Мы, правда, изучили предложения англичан во всех деталях, чтобы убедиться в правильности нашего решения. Обсуждение с ними вопросов конструкции завода было особенно полезно для поисков способов регулирования и ликвидации нарушений в режиме эксплуатации завода.
Англичане вносили и другие предложения, но ни одно из них не было принято. Основная польза от этих предложений сводилась к стимулированию мышления и деятельности инженеров "Келлекса".
С февраля по май 1944 г. несколько ученых из английской группы оказали нам некоторую помощь в решении некоторых теоретических вопросов. Это были Пайерлс, Киртон, Скайрн и Фукс. Они жили в Нью-Йорке и пользовались правом разъезжать по всей стране.
Я уже упоминал, что первым процессом разделения урана, с которым я познакомился после моего назначения, был процесс жидкостной термодиффузии. Процесс происходит в колонне, представляющей собой длинную вертикальную трубу, охлаждаемую снаружи и содержащую внутри нагретый цилиндр. Эффект разделения изотопов в такой колонне обусловлен тем, что более легкая фракция накапливается у горячей поверхности внутреннего цилиндра и движется вверх вследствие закона конвекции.
Многие используемые нами материалы были исключительно ценными. Для предотвращения их непроизводительных потерь была установлена строгая отчетность. Такие отходы, как трубы, ветошь, фильтровальные материалы, бумага, резиновые перчатки, одежда, собирали и тщательно сохраняли с тем, чтобы потом извлечь имевшиеся на них ничтожные количества урана, в особенности его изотопа урана-235.
Через каждые четыре недели на установках альфа-стадии и через две -- на установках бета-стадии производилась инвентаризация. Проводились исследования по изучению возможных потерь.
В начале 1946 г. был введен еще один метод проверки -- "детектор лжи". Он применялся в основном к персоналу, имевшему доступ в химический корпус, где получали окончательный продукт с целью установления кражи урана или осведомленности о такой краже. На первых испытаниях присутствовал сам изобретатель этого прибора, а в дальнейшем нам помогал один из его помощников.
Громадное количество одного из использовавшихся нами драгоценных материалов потребовало проведения особой операции. Летом 1942 г. из предварительных расчетов стало ясно, что нам понадобится огромное количество хорошо проводящего металла для обмоток и шин. Поскольку, однако, потребность оборонной промышленности в меди превышала ее запасы в стране, правительство приняло решение частично заменять медь, где это возможно, серебром из запасов государственного казначейства.
По этому поводу полковник Маршалл посетил второго секретаря казначейства США Д. Белла. Последний заявил, что он располагает 47 тысячами тонн свободного серебра и еще около 39 тысяч тонн серебра, для использования которого нужно разрешение Конгресса. Я говорю здесь о тоннах серебра, хотя мера исчисления этого металла была причиной небольшого забавного инцидента, случившегося с Николсом, когда он во время переговоров упомянул о пяти -десяти тысячах тонн необходимого нам серебра. В ответ он услышал: "Полковник, в казначействе не принято говорить о тоннах. Единицей веса серебра является унция" (одна унция примерно равна 30 грамм).
По условиям выработанного соглашения необходимое серебро мы должны были получить из хранилищ в Вест-Пойнте и вернуть его обратно через шесть месяцев после окончания войны. Кроме того, было предусмотрено, что прессе об этой операции не будет сообщено и что казначейство сохранит его на своем балансе. За исключением описанного выше мелкого инцидента, все наши взаимоотношения с казначейством носили самый теплый и сердечный характер.
Ни одна из частных фирм по вполне понятным причинам не могла взять на себя ответственность за сохранность такого количества серебра, поэтому Манхэттенский инженерный округ вынужден был взять эту ответственность на себя. Это потребовало создания специальных отдельных подразделений для охраны и учета серебра, учреждения особой инспекции с привлечением квалифицированных консультантов и организации переработки серебра в нужные нам проводники.
Серебряные слитки были переданы нам в Вест-Пойнте по ведомости. Мы доставили их на завод, где из них были отлиты стержни, более пригодные для изготовления из них шин и обмоток. Для обмоток крупных магнитов, потреблявших основное количество серебра, одна фирма изготовила полосы, которые были переданы затем фирме "Эллис-Чалмерс", где их, тщательно изолировав, наматывали на ярмо магнитов.
На всех стадиях обработки серебра специальная охрана Манхэттенского проекта наблюдала за обращением с ним и сопровождала все перевозки. Только перевозку готовых магнитов мы решили не охранять, поскольку серебряные обмотки были скрыты под тяжелой сварной оболочкой из стали. Вскрыть эту оболочку стоило многих трудов, и мы убедились в этом, когда разбирали один из магнитов в Ок-Ридже. Кроме того, мы не имели оснований не доверять работникам железных дорог.
Несмотря на колоссальную стоимость серебра, мы стремились ограничиться лишь самыми необходимыми мерами предосторожности и, принимая эти меры, в первую очередь стремились замаскировать сам факт использования серебра.
Для этого применялись кодированные коммерческие документы, в качестве адресатов использовался невоенный персонал и т. д. Естественно, все устные и письменные средства передачи сведений велись в соответствии с установленным порядком обращения с совершенно секретной информацией.
Каждое лицо, связанное с этой деятельностью, подвергалось детальной предварительной проверке, и те, кто не прошел ее, не допускались на территорию, где велись эти работы. Серебро, находившееся в зоне производства, охранялось круглосуточно.
Обычное наблюдение за сохранностью тайны осуществлялось сотрудниками службы безопасности и разведки местного округа инженерных войск. Наблюдение же за всей операцией по использованию серебра велось особой группой сотрудников округа.
Наша система учета серебра была очень сложной, так как должна была отражать все этапы превращения 14 тонн серебра в различные изделия с точностью до последней унции.
Для организации учета была привлечена одна известная нью-йоркская бухгалтерская фирма, обеспечившая постоянную проверку системы отчетности.
Мы не предпринимали никаких действий по извлечению серебра из отходов до тех пор, пока ожидаемая стоимость извлеченного серебра не оказывалась сравнимой с расходами по его извлечению. Несмотря на это, за все время мы потеряли лишь 35 тысячных процента от полного количества государственного серебра, оценивавшегося в 300 миллионов долларов.
Электромагнитный процесс создавал ряд специфических трудностей, поскольку уран -- это и радиоактивное и ядовитое вещество. Многие из других использовавшихся материалов также доставляли серьезные неприятности при обращении с ними. В производстве широко использовались установки с высокими температурами и давлениями и даже такие опасные вещества, как фосген. В больших количествах применялся жидкий азот, имеющий температуру 196° C ниже нуля. Для производства было характерно использование огромных количеств электроэнергии. Только одна камера, а их было 96 в каждом рейстреке альфа-стадии и 36 в рейстреке бета-стадии, потребляла столько же энергии, сколько крупная радиостанция.
Чтобы гарантировать точное выполнение норм техники безопасности, установленных в инженерных войсках, и заодно подчеркнуть еще раз их важность, я вскоре после начала работ выпустил дополнительную инструкцию по технике безопасности. По этой инструкции о всяком несчастном случае надо было немедленно телеграфом сообщать лично мне, а не позже чем через сутки после этого направлять подробный рапорт с указанием всех деталей и тех мер, которые приняты для предотвращения подобных случаев в будущем.
За все время работы завода произошло восемь несчастных случаев со смертельным исходом. Пять человек были убиты током, один отравлен ядовитым газом, один погиб от ожогов и еще один разбился, упав с большой высоты.
Колоссальные трудности с наладкой оборудования, с устранением неисправностей, борьба за повышение производительности и ликвидацию потерь, неподготовленность обслуживающего персонала, работавшего среди еще не убранного строительного мусора, не смогли помешать фирме "Теннесси Истмэн" успешно справиться с заданием. Первая партия обогащенного урана была отправлена в Лос-Аламос в марте 1944 г., т. е. примерно через год после начала строительства завода. Концентрация этого урана была еще невысокой, но достаточной для экспериментаторов, ожидавших его с нетерпением.
Самый ответственный момент наступил незадолго перед сбрасыванием бомбы на Хиросиму. В письме Оппенгеймеру, датированном 3 июля 1945 г., Николс сообщил о количестве материала, который будет отгружен для Лос-Аламоса к 24 июля. Работа в Ок-Ридже стала еще более лихорадочной, чем обычно, и к назначенному сроку запасы материала даже превысили количество, указанное Николсом.
Химические операции при электромагнитном процессе обычно представляются как вспомогательные по сравнению с грандиозной физической идеей всего проекта. Это далеко не так. Ведь поскольку с химии начинался и химией заканчивался любой процесс разделения урана, эффективность всего производства зависела от химических производств не меньше, чем от физических. Химики-ученые и химики-технологи должны были идти в ногу с новыми открытиями в области физики. Они так же, как и физики, вынуждены были создавать производство, не располагая достаточными данными. Они не могли опаздывать, чтобы не сорвать всей программы. И они, действительно, ни разу нас не подвели.
Газодиффузионный процесс (позднее получивший условное название проект К-25), гигантский по масштабам многоступенчатый метод отделения урана-235 от урана-238, основанный на явлении молекулярной диффузии, был совершенно новым. Он основывался на явлении, заключающемся в том, что если газообразное соединение урана прокачивать через пористую перегородку, то более легкие молекулы, в состав которых входит изотоп урана с атомным весом 235, будут проникать через перегородку быстрее более тяжелых молекул, содержащих уран-238. Основой всего метода была, следовательно, перегородка -- пористая тонкая металлическая мембрана, имевшая несколько миллионов микроскопических отверстий на квадратный сантиметр. Эти мембраны сгибали в трубы и помещали в герметическую полость -- диффузионную камеру. Когда через каскад таких камер прокачивался газообразный гексафторид урана, последний постепенно обогащался легкой фракцией. Однако разность масс молекул гексафторида урана-238 и урана-235 столь мала, что для достижения заметного обогащения этот процесс надо было повторять тысячи раз.
Основные научные исследования были выполнены лабораторией Колумбийского университета с условным названием СЭМ (спешиэл эллой мэтириэлс -специальные сплавы), которую возглавляли Юри и Даннинг. В ноябре 1942 г. эти исследования были признаны комитетом С-1 следующими по важности после электромагнитного и плутониевого проектов. В следующем месяце был заключен официальный контракт с компанией М. У. Келло на проведение ею научной разработки, проектирования, обеспечения оборудованием и строительства завода по получению урана-235 с производительностью и степенью обогащения, достаточными для создания бомбы. Для удобства и обеспечения секретности эта компания организовала отдельный специальный филиал "Келлекс", которому и была поручена вся работа по проекту. Между "Келлексом" и Колумбийским университетом установилась тесная связь. "Келлекс" получил от университета основные теоретические данные о процессе и на их основе организовал проектирование промышленного предприятия.
Филиал "Келлекс" возглавлял высококвалифицированный инженер Кейт. Первоначально предполагалось поручить "Келлексу" и строительство завода, однако я, учитывая объем необходимых научных проектных работ, воспрепятствовал этому. Контракт на строительство был заключен с фирмой "Джонс компани" из штата Северная Каролина, известной мне ранее отличным исполнением работ для армии. Эксплуатацию предполагалось поручить компании "Юнион карбайд". Общее руководство нашими работами в этой компании осуществляли ее вице-президент Дж. Рэферти и Л. Блисс, а эксплуатацией непосредственно руководил Фелбек.
Мы знали, что потребность в энергии завода К-25 будет высокой. Многие месяцы как до сооружения, так и после сооружения завода мы ошибочно были убеждены, что если подача электроэнергии прекратится хотя бы на долю секунды, то завод нельзя будет пустить снова в течение многих дней. Некоторые называли даже срок порядка двух с половиной месяцев. Как оказалось впоследствии, это предположение было неправильным. Тем не менее все наши проекты были построены с его учетом. В частности, по этой причине мы не решились полагаться только на гидроэлектростанцию Теннесси, линия передачи которой получалась довольно длинной и, следовательно, подверженной различным случайностям. Дополнительно в Ок-Ридже была построена специальная тепловая электростанция, которая попутно удовлетворяла еще, правда, не столь большую потребность завода в электроэнергии нестандартной частоты. Использование тока нестандартной частоты было довольно частым явлением на заводах Манхэттенского проекта. Мы не могли идти на облегчение задачи, используя оборудование, рассчитанное на использование тока стандартной частоты, так как это означало бы риск.
Для защиты нашего энергоснабжения от случайностей электроэнергия от теплоэлектроцентрали к газодиффузионному заводу подавалась по подземному кабелю. Несмотря на эти предосторожности, один случай вредительства все-таки был. Форма его, правда, была одной из примитивных: в резиновую оболочку силового кабеля был забит гвоздь. Преступника нам так и не удалось найти. Вероятнее всего, это было сделано каким-то озлобленным рабочим.
Основная трудность при строительстве этого завода, которую мы не могли устранить почти до конца 1944 г., была связана с изготовлением материала для мембран, являвшихся основой всего процесса. Задержка с получением этого материала мешала нам монтировать оборудование завода. Чтобы дать представление о степени этой неприятности, достаточно сказать, что на строительство и заказ специального оборудования уже было израсходовано 200 миллионов долларов, а еще никто не знал, сможем ли мы располагать достаточным количеством материала для мембран. Все же, несмотря на такую серьезную опасность, мы форсировали строительство крупнейшего в истории завода, одни только помещения которого занимали площадь более четырех тысяч гектаров.
Первое успешное разделение изотопов урана методом газовой диффузии было осуществлено в Колумбийском университете в январе 1942 г., а первая большая лабораторная установка была собрана лишь к октябрю. Мембрана этой установки была не больше серебряной монеты в один доллар. Для испытания отдельных узлов завода впоследствии строили различные опытные установки, однако полная полупромышленная модель завода так и не была создана. Ок-риджский завод был уникальным в этом отношении. Его проект был создан на основе опыта эксплуатации установки с мембранной площадью меньше 13 квадратных сантиметров. Однако ценность даже этого опыта стала очень сомнительной, когда обнаружилось, что использованный в опытной установке материал не удастся применить в условиях завода. Основная заслуга компании "Юнион карбайд" в период проектирования и строительства завода заключалась как раз в разработке удовлетворительного материала для мембран и в организации его массового производства через десять месяцев после создания.
Проблема разработки и изготовления насосов для прокачивания газа через диффузионные секции была решена компанией "Эллис-Чалмерс". Кейт буквально обшарил всю промышленность США и пришел к выводу, что единственной нашей надеждой может быть только эта компания. При первом разговоре ее представители не были склонны браться за работу главным образом из-за перегруженности другими военными заказами. Тогда Кейт попросил нескольких специалистов из "Юнион карбайд" и меня поехать в Милуоки, чтобы убедить "Эллис-Чалмерс" принять наш заказ. Эта компания уже участвовала в работах проекта, занимаясь производством гигантских магнитов для электромагнитного завода, и ее президент весьма нежелательно отнесся к нашим новым просьбам. Но в конце концов он дал согласие на переговоры с главным инженером. Каково же было наше удивление, когда главный инженер заявил о возможности выполнения этого заказа: компания уже производила насосы такого типа, правда, несколько меньшей мощности. Договор компания выполнила безупречно.
На обратном пути из Милуоки нам пришлось провести ночь в Чикаго. В номере гостиницы мы горячо обсуждали очередную важную проблему: как предотвратить опасность выхода из строя одной из многих секций. Следя за дискуссией, я выразил недоумение: почему нельзя просто отключить вышедшую из строя секцию. Разница в составе газа в двух соседних секциях должна была быть ничтожно малой, поэтому я не понимал, как могут последующие секции "почувствовать" отключение одной из предыдущих. Вопрос, заданный как бы невзначай, на самом деле тут же подсказал ответ. Этот случай является примером часто возникающей ситуации, когда правильное решение приходит в голову постороннему, а не тому, кто долго бьется над ним.
Чтобы уменьшить последствия коррозии, мы предполагали изготовлять все трубопроводы общей длиной в сотни километров из чистого никеля. "В этом случае, -- указал К. Килер, руководитель компании "Крейслер", которая должна была изготовлять диффузионные секции, -- наши потребности в никеле превысят его мировую добычу". Он настаивал на толстом (до 10 сантиметров) никелевом покрытии. Беспрецедентная сама по себе задача покрытия толстым слоем никеля внутренней поверхности труб была решена одной небольшой фирмой в Белльвилле (штат Нью-Джерси). Эта фирма изобрела оригинальный способ никелирования, при котором в качестве электролизера использовалась сама труба. Для получения однородного покрытия труба во время процесса вращалась. Изобретательность этой фирмы избавила нас от крайне сложной проблемы.
Нам были необходимы приборы для регистрации различных изотопов одного и того же химического элемента. Это требование было также беспрецедентным в истории науки. Кроме того, существовала еще проблема регулирования потока газа внутри очень чувствительной к колебаниям давления системы огромной протяженности. Меня эта опасность волновала меньше, чем других, и, вероятно, потому, что я подходил к ней как инженер, а не как теоретик. Мнение многих английских ученых было крайне пессимистическим. Практически нельзя добиться такой регулировки потока, при которой бы не возникали колебания и внутренние возмущения в системе, -- считали одни. Образующиеся в результате этих возмущений волны будут сильно снижать эффективность установки и даже смогут повредить мембраны. Другие прямо заявляли, что установка не сможет работать.
Нам нужно было быть абсолютно уверенными в том, что в трубопроводах протяженностью в сотни километров, особенно в местах их сварки, течь воздуха внутрь системы будет не больше, чем через отверстие от булавки. Эту задачу решили инженеры промышленных фирм. Применение усовершенствованного гелиевого течеискателя. позволило устанавливать свищи в каждом отрезке системы труб еще до ее монтажа. Мы не могли допустить даже малейшей негерметичности системы, поэтому пришлось разработать новые методы сварки. Как только важность абсолютной герметичности всей системы стала для нас очевидной, мы не останавливались ни перед чем, чтобы достичь ее. В частности, были организованы специальные курсы для сотрудников фирм, связанных с изготовлением оборудования для завода К-25 или его эксплуатацией.
Весьма серьезный вопрос, связанный с газодиффузионным заводом, возник, когда научный совет по технике безопасности предупредил нас о возможности случайного взрыва делящегося материала при скоплении его где-либо внутри системы. Этим опасениям было уделено самое пристальное внимание, хотя лично я сомневался в их оценке этой опасности. Меня поддержали Николе, Конэнт и Толмен. Совет, по нашему мнению, преувеличивал опасность. После обсуждения этого вопроса еще с Фелбеком и Кейтом мы решили игнорировать мнение совета.
Очистка оборудования перед его установкой имела решающее значение, поэтому мы стремились производить ее по нормам, принятым в хирургии. Она состояла в полном удалении с изделий грязи, жира, окиси, окалины и других посторонних примесей. Присутствие любой из них, даже в ничтожных количествах, могло привести к полному провалу всей программы.
Методы очистки были разработаны компанией "Крейслер". Каждый из этих методов был известен и раньше, но применение их всех в определенной комбинации и последовательности было совершенно необычным. В зависимости от типа деталей применялось до десяти операций очистки. Некоторые детали очищались на фабрике под наблюдением сотрудников филиала "Келлекс". Большую часть их, однако, надо было очищать непосредственно перед монтажом, и поэтому на заводе К-25 пришлось построить специальный цех очистки.
Наряду с тщательной очисткой деталей и узлов оборудования общие требования к чистоте при монтаже были столь строги, что поначалу они даже мешали темпам строительства. Все рабочие перед входом в соответствующие здания должны были переодеваться в чистую одежду. Первое время этому требованию должны были подчиняться все без исключения. Мы должны были подчиняться этому правилу, даже если просто выходили погулять на несколько минут.
Делалось все возможное, чтобы полностью избавиться от грязи и пыли. Для уборки помещений вместо метел и тряпок применяли пылесосы и мокрые губки. Однако в дальнейшем по мере накопления опыта строгость этих норм оказалось возможным несколько ослабить.
При составлении графика строительства мы наметили пять основных этапов:
1) сооружение одной секции в главном каскаде;
2) окончание сооружения целого производственного корпуса;
3) сдача в эксплуатацию значительной части всего завода, позволяющей получать слегка обогащенный материал (сроком для третьего этапа, принятым 1 января 1944 г., мы назначили 1 января следующего года);
4) окончание строительства остальных корпусов завода, что должно было обеспечить получение максимального количества урана-235 для его использования в первой бомбе;
5) окончание строительства всего завода и достижение его проектной мощности.
Получить слегка обогащенный уран к 1 января 1945 г. не удалось. Зато остальные намеченные задачи были выполнены точно в срок (в разгар строительных работ штат объекта К-25 составлял около 25 тысяч человек. Стоимость проектирования, конструкторских работ и оборудования на конец 1946 г. составила 253 миллиона долларов. Полная стоимость работ, выполненных по договорам, равнялась 275 миллионам долларов).
В том виде, в каком газодиффузионный процесс был осуществлен, он представлял полностью американское достижение. Англичанам были сообщены только некоторые общие его характеристики. Следует напомнить, что первые работы в этом направлении начались в Англии, хотя они и не вышли за пределы теории и лабораторных экспериментов.
Весной 1942 г. в США было проведено несколько предварительных конференций с участием представителей Англии Эйкерса, Саймона и Пайерлса, на которых обсуждались основные закономерности метода газовой диффузии и возможные типы производственных установок. Однако английская точка зрения на проект завода сильно отличалась от нашей, как и предлагаемые ими методы и оборудование. По этим причинам обсуждение не могло иметь для нас сколько-нибудь серьезного значения.
Осенью 1943 г. англичане прислали в США группу ученых и инженеров для ознакомления с нашими планами работ по газодиффузионному методу. Они пробыли у нас с сентября до конца 1943 г., изучив в деталях наши проекты, и не согласились с тем путем, который мы избрали. По мнению большинства наших специалистов, это объяснялось тем, что наш проект был основан не на их теоретических разработках. Проблема выбора материала для мембран обсуждалась с англичанами также во всех деталях, однако это не повлияло на наш выбор.
В декабре 1943 г. англичане предложили рассмотреть возможность осуществления кругового цикла, т. е. направления полученного продукта вновь в первую секцию каскада. Теоретически такое предложение выглядело очень привлекательно, так как оно позволяло существенно сократить число секций. Однако оно было связано с повышением требований к мембранам, которые к тому времени, несмотря на годы исследований, так и не были разработаны. Это предложение сильно усложняло конструкцию конвертора и эксплуатацию отдельных секций.
Я категорически возражал против любых серьезных изменений в проекте, ибо это задержало бы строительство завода.
Английская группа предложила также проект завода в виде каскада каскадов. По этому проекту завод должен состоять не из одного длинного каскада, а из нескольких частей, каждая из которых представляет отдельный каскад, определенным образом соединяющийся с соседними частями. Такая схема была слишком сложна и поэтому имела ряд недостатков. Американский вариант проекта казался нам вполне удовлетворительным. Мы, правда, изучили предложения англичан во всех деталях, чтобы убедиться в правильности нашего решения. Обсуждение с ними вопросов конструкции завода было особенно полезно для поисков способов регулирования и ликвидации нарушений в режиме эксплуатации завода.
Англичане вносили и другие предложения, но ни одно из них не было принято. Основная польза от этих предложений сводилась к стимулированию мышления и деятельности инженеров "Келлекса".
С февраля по май 1944 г. несколько ученых из английской группы оказали нам некоторую помощь в решении некоторых теоретических вопросов. Это были Пайерлс, Киртон, Скайрн и Фукс. Они жили в Нью-Йорке и пользовались правом разъезжать по всей стране.
Я уже упоминал, что первым процессом разделения урана, с которым я познакомился после моего назначения, был процесс жидкостной термодиффузии. Процесс происходит в колонне, представляющей собой длинную вертикальную трубу, охлаждаемую снаружи и содержащую внутри нагретый цилиндр. Эффект разделения изотопов в такой колонне обусловлен тем, что более легкая фракция накапливается у горячей поверхности внутреннего цилиндра и движется вверх вследствие закона конвекции.