Гровс Лесли. Теперь об этом можно рассказать. История Манхэттенского проекта

   В течение двух недель группа объездила все западное побережье, от штата Вашингтон до мексиканской границы, и, вернувшись накануне нового года в мою штаб-квартиру, единогласно высказалась за Ханфорд.
   Важным фактором, повлиявшим на этот выбор, послужила проходящая через этот район высоковольтная линия от гидроэлектростанции Грэнд Каули до Бонневиля. Кроме того, вторая из намечаемых территорий к тому времени была занята под полигон для испытаний авиационного вооружения и попытка отторжения ее могла привлечь ненужное внимание.
   Участники группы по выбору площадки менее чем за час доложили мне свои выводы и разъехались по своим делам. Письменные заключения были ими составлены еще во время поездки.
   Определение стоимости участка, обычно предшествующее акту его отторжения правительством, было начато 7 января 1943 г. 16 января я побывал в этом районе и одобрил выбор. На территории, которая должна была отойти к нам, было сравнительно мало обрабатываемых земель. Большая часть территории представляла собой заросшую кустарником равнину, пригодную разве лишь для промежуточных пастбищ при перегоне овец, да и для этого ее можно было использовать, вероятно, не более одного раза в несколько лет. Район был населен крайне редко и большинство ферм были не очень богатыми.
   Ханфорд в те времена был маленьким городком, таким, в которых бывает не более двух универсальных магазинов. Я, правда, помню лишь один, в котором мы покупали сухарики к ленчу. Основной помехой для сельскохозяйственного освоения этого района была большая удаленность его от источников воды, необходимой для орошения, сильно увеличивающая стоимость производимой продукции и делавшая обычные культуры нерентабельными. В окрестностях было разбросано несколько вишневых и абрикосовых садов, на нескольких фермах разводили индеек, а на одной выращивали мяту, цены на которую сильно возросли во время войны.
   За рекой Колумбией находилось еще одно ранчо, которое выглядело процветающим, но оно было невелико. Большая же часть ферм, расположенных на территории, своим видом свидетельствовала о трудностях, с которыми их хозяева сводили концы с концами.
   Почва на участке была песчаной с примесью гравия, т. е. идеальная с точки зрения крупного строительства. Плато, на котором мы рассчитывали строить завод, находилось всего в нескольких километрах от полноводной реки Колумбии, отличавшейся своей чистой и холодной водой. Район был достаточно удален от сколько-нибудь значительных населенных пунктов, ближайшим из которых был город Паско. В случае катастрофы население этого города мы вполне могли вывезти на грузовиках.
   8 февраля военный министр подписал приказ о приобретении выбранных земель. Операцию по приобретению поручалось провести инженерным войскам армии США.
   В соответствии с выработанными требованиями мы разбили всю площадь района на три части. Первая, на которой предполагалось разместить завод, передавалась в собственность государства, с ее территории выселялось все население, не связанное непосредственно с работой завода. Остальные земли были использованы для создания запретной зоны. Вторая часть также поступала в собственность правительства, однако частично ее могли арендовать их прежние владельцы или владельцы соседних участков, если они этого пожелают. Единственное условие аренды сводилось к запрещению проживать на этой земле.
   Третью часть земель предполагалось либо передать целиком государству, либо оставить за ним право выселения с нее жителей без предупреждения и объяснения причин. При этом предполагалось, что на землях, остающихся условно в собственности прежних владельцев, не будет серьезного увеличения численности населения. Это условие, конечно, не касалось естественного прироста населения или отдельных случаев увеличения наемной рабочей силы, а было в основном направлено на предотвращение крупных скоплений людей, таких, как туристские лагеря и кемпинги. Цель этого -- избежать дополнительных трудностей в случае эвакуации населения. Земли третьей категории причинили нам больше всего хлопот. Ханфордский район был самым большим из когда-либо упоминавшихся в сделках по купле-продаже земли. Общая площадь его составляла около 200 тысяч гектаров.
   Границы района были уточнены, насколько это было возможно, в январе. Мы причем стремились выяснить все детали, так как всякое изменение условий после покупки сильно увеличивало стоимость.
   Постепенно представляя общий характер работы завода, мы придавали все большее значение влиянию различных метеорологических факторов на диффузию выбрасываемых в атмосферу газов. По этой причине, как и по некоторым другим, мы просили Металлургическую лабораторию дать заключение по Ханфордскому району.
   При покупке земель была допущена одна серьезная ошибка. Учитывая, что на составление планов поставки материалов и мобилизацию людских резервов нам понадобится довольно много времени, мы отложили оформление передачи земель до конца следующего лета. До момента непосредственного начала работ должно было пройти много времени, поэтому я не настаивал на немедленном оформлении покупки земель, занятых под посевы, хотя сделать это было легко. Мне хотелось оставить владельцам больше времени на хлопоты, связанные с переселением, а заодно и позволить им снять еще один урожай, нужный для страны.
   По причинам, которые я не смог предвидеть, подобные действия стоили государству много лишних денег. Дело в том, что наступивший сезон оказался очень удачным, и поэтому фактическая стоимость земли, исчисляемая судом по последнему урожаю, сильно возросла. Мы ничего не могли сделать для уменьшения цены земли, и государство было вынуждено выплатить владельцам огромную сумму.
   Задолго до того, как началась вся эта судебная канитель, 28 февраля 1943 г. в Ханфорд уже прибыл первый представитель компании "Дюпон" инженер Ле-Гроган.
   ГЛАВА СЕДЬМАЯ.
   СТРОИТЕЛЬСТВО ПЛУТОНИЕВОГО КОМБИНАТА.
   Для окончательного составления проекта завода по извлечению плутония из ядерного горючего нам крайне необходимо было располагать некоторым количеством урана, облученного нейтронами. Это обстоятельство вынудило нас принять решение о строительстве полупромышленной установки в Клинтоне.
   Завод в Клинтоне мы должны были проектировать и строить, не имея еще никакого опыта в этой области. Главным фактором было время. Несмотря на незначительные масштабы завода, при его строительстве по существу были использованы те же основные принципы, которые нам позднее пришлось использовать при строительстве крупных установок в Ханфорде.
   Этот завод несколько отличался от Ханфордского. Реакторы в Клинтоне были не с водяным, а с газовым охлаждением. Они были рассчитаны на мощность всего тысяча киловатт, что составляло очень небольшую долю мощности ханфордских реакторов. Газовое охлаждение было использовано в целях большей простоты и скорости постройки. Но такой способ отвода тепла, вполне приемлемый на небольших установках, не подходил для крупных. Между прочим, впоследствии в результате некоторых усовершенствований удалось повысить мощность клинтонской установки.
   К моменту начала проектирования завода в Ханфорде мы умели отделять плутоний от урана лишь в микроскопических количествах и только лабораторными методами. Единого мнения о том, какой способ наиболее пригоден для этого, не было. Еще меньшая ясность была в отношении необходимого оборудования. Тем не менее, работа над проектом завода не останавливалась.
   Проектирование, приобретение материалов и строительство должны были вестись одновременно с разработкой процесса выделения и его усовершенствованием по ходу накопления знаний. Главная задача заключалась в получении достаточного количества облученного урана, нужного для разработки технологии его обработки. Причем завод в Ханфорде должен был быть в основном построен до получения результатов в Клинтоне.
   В компании "Дюпон" все работы по плутонию были поручены специальной секции отдела взрывчатых веществ, возглавляемой Р. Уильямсом. Инженерному отделу компании было поручено выполнять все заказы этой секции.
   Информация об исследованиях, ведущихся в Чикаго, передавалась компании "Дюпон" по различным каналам. Сотрудники компании часто приезжали в Чикаго и Клинтон для обсуждения проектов и получения подробных данных. В Чикаго и Клинтоне постоянно находилось несколько сотрудников компании "Дюпон", осуществлявших постоянную связь ученых с практиками. Каждая существенная деталь установки должна была получить одобрение сотрудников Комптона. В дополнение к обычному окончательному утверждению руководством округа чертежи, имевшие отношение к самому процессу, предварительно одобрялись Чикагской лабораторией.
   Соображения секретности накладывали специальные условия на обращение с чертежами, отчетами и всякой другой документацией, которой обменивались наши учреждения. Поэтому приходилось прилагать большие усилия, чтобы избежать всевозможных административных задержек. Для ускорения строительства чертежи расчленялись таким образом, чтобы по ним нельзя было установить общее назначение сооружения. Благодаря этому удавалось избежать засекречивания многих чертежей, что было особенно важно при их использовании субподрядными фирмами и персоналом на строительной площадке.
   Еще до привлечения компании "Дюпон" Чикагская лаборатория начала разрабатывать черновой проект реактора, охлаждаемого гелием, мощностью во много раз меньшей, чем мощность основных реакторов. Детальный отчет об этом проекте был передан впоследствии компании, которая продолжала его разрабатывать в течение декабря 1942 г. и января 1943 г. Одновременно инженеры компании начали интенсивно изучать сравнительные преимущества гелиевой и водяной систем теплосъема для реакторов.
   К февралю 1943 г. нам пришлось окончательно расстаться с планами использования гелия в реакторах, поскольку всем стало ясно, что, хотя теоретически эта система и была более совершенной, она сулила нам множество практических неудобств, связанных с очисткой больших количеств радиоактивного газа. Главным аргументом при этом была трудность осуществления и эксплуатации герметичного корпуса реактора. Большие неприятности сулила также проблема перегрузки такого реактора под давлением. Как только стало ясно, что водяную систему охлаждения будет проще и дешевле изготовить, все работы по освоению гелиевого метода были остановлены.
   В период выбора площадки в Ханфорде мы считали, что отвод тепла будет осуществляться гелием, но не упускали из виду и вероятность использования водяного охлаждения, поэтому выбирали площадку с учетом этой возможности. Впоследствии, когда стали ясны преимущества водяной системы охлаждения, обнаружилось, что при этом, кроме больших резервов холодной воды, важна и ее чистота. К счастью, вода Колумбии содержала растворенные соли в количествах даже меньших, чем требовалось, что значительно облегчило ее использование.
   Однако вплоть до запуска первого реактора существовали опасения, что для успешной работы реактора чистота охлаждающей воды должна быть почти такой, как дистиллированной. Чтобы гарантировать работоспособность хотя бы одного реактора, если эти опасения оправдаются, пришлось предусмотреть строительство крупной установки для деионизации воды.
   Однажды вечером в Ханфорде я обсуждал целесообразность такого строительства с сотрудником компании "Дюпон" Ридом, когда в комнату вошел доктор Хилберри. Я тотчас же поинтересовался его мнением по этому вопросу.
   -- Установка для деионизации воды, -- ответил он, -- вероятно, не понадобится, однако если она все же будет нужна, то ее отсутствие сорвет все наши планы. Я повернулся к Риду:
   -- Начинайте строить.
   -- Во сколько может обойтись это строительство? -- спросил Хилберри.
   -- Около восьми миллионов долларов.
   -- Слава богу, что я не знал этого, когда высказывал свое мнение.
   Подобный способ оперативного решения проблем применялся мной, конечно, не всегда. Обычно ему предшествовали настолько тщательные исследования, насколько это допускалось отпущенным временем. Тем не менее, зачастую приходилось принимать решения, когда неизвестных факторов было намного больше, чем известных. Мы построили только одну деионизационную установку, и, к счастью, ее не пришлось использовать.
   Мы рассчитывали, что в воде после ее прохождения через систему охлаждения реактора будут содержаться радиоактивные вещества со сравнительно коротким периодом полураспада. По проекту предполагалось направлять эту воду сначала в бассейн для выдерживания. Эта мера была предпринята, чтобы исключить вредное влияние радиоактивности на рыбу в реке. Мы были уверены, что после перемешивания в реке эта вода будет совершенно безвредна для населения, живущего вниз по течению.
   Вскоре после выбора площадки я беседовал с Робинсом, инженером, строившим рыбопроводы на гидроэлектростанции в Бонневиле, и рассказал ему, какие меры мы принимаем, чтобы защитить лососей. Долго после беседы с ним я вспоминал его слова: "Каковы бы ни были ваши достижения, вы навлечете на себя вечное проклятие всего Северо-Запада, если повредите хотя бы одну чешуйку на одном лососе". К счастью, нам удалось этого избежать.
   Бетонные стены бассейна выступали над землей на высоту, необходимую для защиты от радиации всякого приблизившегося к ним. Чтобы избежать возникновения турбулентности в течении реки, сбросные трубы были направлены под углом, поэтому поток был сходящимся. Скорость воды в трубах была выбрана около 30 километров в час, чтобы рыба не могла заплыть в бассейн. При этом все сбросные воды непрерывно проверяли на радиоактивность.
   Конструкция реакторов определялась четырьмя важнейшими факторами. Во-первых, опасностью для окружающих, возникающей из-за утечки радиоактивных газов в результате механических повреждений или дефектов конструкции; во-вторых, критической величиной выделяющегося тепла в реакторе, которое может превысить нормальные пределы, скажем, из-за колебаний в подаче воды; в-третьих, качеством конструкционных материалов самого реактора, обусловливающих требования, предъявляемые к качеству охлаждающей воды, и, в-четвертых, совершенно неизученным тогда влиянием длительного нейтронного облучения на прочность конструкционных материалов.
   Для максимального выхода плутония облучение урана в реакторе должно продолжаться несколько месяцев, лишь после этого можно начинать его отделение от невыгоревшего урана и продуктов деления.
   Рабочая зона реактора состояла из тщательно обработанных блоков графита высокой чистоты, в которые были заделаны алюминиевые трубы, загруженные ураном в виде небольших цилиндров или брусков. Реактор охлаждался водой, поэтому нас крайне беспокоила проблема коррозии, так как мы знали, что выход из строя даже малой части труб будет означать остановку всего реактора.
   Проект должен был удовлетворять трем главным требованиям: быть неуязвимым для известных или неизвестных источников опасности; обеспечивать надежность в работе и быстроту достижения запланированного уровня производства плутония. Трудности, возникавшие на нашем пути, не поддаются описанию -- ведь многие детали конструкций весом более 100 тонн нужно было собирать с точностью, соответствующей производству прецизионных механизмов. Лишь благодаря поддержке промышленных фирм компании "Дюпон" удалось преодолеть эти неслыханные трудности.
   Теперь невозможно представить, сколь сложны были многие стоявшие перед нами задачи. Достаточно показателен пример с изготовлением алюминиевых труб. Чтобы разработать технологию их изготовления, крупнейшей фирме "Алуминиум компани оф Америка" потребовалось семь месяцев напряженных исследований.
   Мы быстро и, как нам казалось, своевременно начали изучать технологию изготовления оболочек для урана. Однако исследования удалось завершить лишь за несколько месяцев до пуска первого реактора.
   Особую проблему представляла защита реактора. Десять месяцев ушло только на подготовку к ее сооружению, а сооружение ее заняло еще три месяца. На основе научных расчетов нужно было выбрать доступный и пригодный для защиты материал. Только после этого можно было начинать проектирование. В ходе исследований удалось получить особый сорт прессованной древесины высокой плотности. Затем нужно было разработать специальные методы и создать особые инструменты для обработки блоков этого материала. Нужно было заказать тысячи тонн стальных плит и миллионы квадратных метров прессованной древесины. В то же время составлялось техническое задание на всю защиту, которое предъявляло очень высокие требования к точности сборки. Около 60 фирм привлекались к выполнению этого заказа, но все они отказались из-за сложности конструкции и недостатка времени на разработку ее технологии. Лишь после того как в мастерских компании "Дюпон" были разработаны образцы и технология процесса, удалось найти фирму, согласившуюся выполнить этот заказ. Не менее трудной проблемой явилась сварка окружающих реактор стальных плит. Эту работу надо было выполнить очень точно. Даже самые ничтожные дефекты не допускались. Несколько месяцев пошло только на отработку методов сварки. Была разработана система повышенной оплаты труда сварщиков. Чтобы получать повышенную заработную плату, сварщик должен был посещать специальные курсы и время от времени сдавать экзамены по качеству сварки.
   Некоторые детали реактора имели необычные формы, причем допуски на точность обработки и вес их были на грани технических возможностей. Наряду с этим существовало много совершенно необычных и ранее не изготовлявшихся узлов, таких, как управляющие и аварийные стержни, специальные приборы, механизмы для загрузки и разгрузки реактора, кабина подъемника со сверхтяжелой защитой, наконец, вся система отвода тепла. Изготовление каждой детали этих узлов требовало аккуратной и тщательной обработки.
   Для обеспечения бесперебойной подачи воды к каждому реактору были созданы независимые системы водоснабжения, которые дублировали, друг друга. Одновременно эти системы были связаны между собой. При выходе из строя одной системы вторая могла обеспечить поступление воды. Были также предусмотрены аварийные резервуары, расположенные на большой высоте, с автоматическим подключением в случае выхода из строя обеих систем водоснабжения. Эти сложные меры предосторожности были необходимы для того, чтобы обеспечить снабжение реактора водой на время устранения аварии.
   Для защиты персонала от мощного излучения (по мощности это излучение было эквивалентно излучению сотен тонн радия), сопровождающего образование плутония, реакторы были окружены массивной сплошной стеной из стали, прессованной древесины и бетона.
   На каждый реактор отводилась площадь, равная 2,5 квадратных километра. Расстояние между реакторами было установлено 10 километров. Если бы возникла необходимость в строительстве дополнительных реакторов, мы разместили бы их между уже построенными.
   Разработка оборудования для завода по выделению плутония должна была вестись параллельно с разработкой реакторов, даже скорее с некоторым опережением ее. К счастью, два наиболее перспективных технологических процесса требовали использования практически одинакового оборудования и, по крайней мере, первую стадию проекта можно было уже разрабатывать. Окончательные решения по большинству узлов завода в Ханфорде должны были быть приняты до того, как будет запущена установка в Клинтоне.
   Сначала нам казалось необходимым иметь восемь заводов по переработке горючего, потом шесть, потом четыре. В итоге на основе опыта работы полупромышленной установки в Клинтоне мы сократили их число до трех, из которых один должен быть резервным. Я особенно хочу обратить внимание читателя на то, что эти заводы были нами спроектированы в то время, когда мы располагали лишь микроскопическими количествами плутония. На этих заводах мы также применили независимые, дублирующие друг друга системы снабжения водой и энергией, чтобы обеспечить наибольшую надежность их работы. Каждый завод представлял собой сплошное бетонное строение около 250 метров в длину, разделенное внутри на отдельные камеры, содержавшие различные установки, в которых происходил процесс выделения плутония. Для защиты от интенсивного излучения камеры были окружены бетонными стенами толщиной более двух метров и сверху накрыты бетонными плитами почти такой же толщины.
   В ходе работы все оборудование такого завода должно было стать в высшей степени радиоактивным, поэтому его осмотр и ремонт могли производить лишь на расстоянии. Это обстоятельство заставило предусмотреть в проекте системы перископов и других средств дистанционного контроля и управления. С их помощью все операции можно было проводить, оставаясь за толстой бетонной защитой. Необходимость работы различных механизмов при отсутствии людей предъявляла очень высокие требования к изготовлению и монтажу оборудования. Эти требования распространялись даже на такие механизмы, как специальные железнодорожные вагоны, в которых облученный уран доставляли от реакторов к заводам по переработке. Рельсовый путь, по которому ходили эти вагоны, был уложен так, чтобы полностью исключить опасность аварии. Мы ни при каких обстоятельствах не могли рассчитывать на ремонт радиоактивного оборудования непосредственно людьми.
   После извлечения из реакторов урановые бруски сразу же помещали под воду и хранили там вплоть до перевозки в особых вагонах в специальную зону. Там их хранили также в воде до тех пор, пока радиоактивность не уменьшалась до величины, допускавшей их переработку химическими методами.
   Остававшиеся после извлечения плутония отходы были не менее радиоактивны, и с ними можно было работать только на расстоянии. В основном эти отходы состояли из производственных растворов, образующихся на заводах по переработке. Их заключали в бетонные баки, выложенные внутри сталью, и захороняли, чтобы предотвратить их опасное воздействие на окружающих. Приходилось принимать меры и для отвода непрерывно выделяющегося из отходов тепла. Вначале мы имели только одну емкость, рассчитанную на год работы заводов, однако вскоре вынуждены были добавить к ней другие. Мы надеялись, что проблемы, связанные с захоронением радиоактивных отходов, будут решены позднее и что часть урана, остававшаяся в растворах так же, как и радиоактивные вещества, может быть из них впоследствии извлечена. Это облегчило бы обращение с отходами.
   При проектировании заводов в Ханфорде, как и во всех других случаях, предусматривались меры для охраны здоровья людей, которые будут там работать. Это, однако, всегда было связано с увеличением расходов и самого ценного для нас -- времени. Тем не менее, для нас было обязательным строгое правило: если точно неизвестна степень опасности, принимать меры в расчете на наибольшую. Компания "Дюпон", хотя и полагалась на правильность проекта Чикагской лаборатории с точки зрения техники безопасности, не снимала с себя ответственности. Для этого она направляла на стажировку в Чикаго специалистов по технике радиационной безопасности и врачей, а также наняла на службу опытного рентгенолога и физика-дозиметриста из Чикагского университета. Все это позволило компании сохранять разумное равновесие между требованиями срочного строительства и техники безопасности.
   Опыт, который мы накопили в Клинтоне, свидетельствовал о том, что опасность для людей вне самой зоны производства значительно меньше, чем мы предполагали, но зато опасность вследствие токсичности окончательного продукта намного больше. Мы тогда очень мало знали о реакции организма человека на облучение нейтронами. Но то, что это облучение опасно, мы знали и принимали все меры предосторожности.
   Радиоактивность была серьезным и коварным врагом, поскольку заметить ее действие можно только при помощи специальных приборов. Из трех видов ядерных излучений: альфа, бета и гамма-излучения -- последнее является наиболее опасным. Альфа и бета-излучения легко поглощаются гонкими слоями вещества и не проникают глубоко в организм человека. Гамма-лучи, обладая большой проникающей способностью, ионизируют атомы, поражая тем самым живые ткани. В отличие от бета-излучения гамма-лучи действуют не только на поверхность тела, но поражают и все ткани организма. Облучение в дозах, превышающих некоторую критическую величину, может иметь роковой исход (это, однако, не помешало Гровсу заявить перед тем, как сбросить бомбу, что радиоактивность не повлияет на людей, и отклонить предложение ученых вместе с бомбой сбросить на Японию листовки, предупреждающие о последствиях радиоактивного заражения. -- Прим. ред.).
   Национальный консультативный совет по защите от рентгеновских лучей и излучения радия установил допустимую дозу облучения в одну сотую рентгена в день. Такая доза может быть получена человеком за любой промежуток времени, лишь бы она не была превышена за сутки. В соответствии с расчетом слой свинца толщиной 0,3 метра, бетона толщиной 2,1 метра или слой воды толщиной 4,5 метра может обеспечить достаточную защиту от самого высокого уровня радиоактивности, который можно было ожидать в помещении, где расположен реактор.