Страница:
Каждый узел завода, представлявший опасность из-за радиоактивности, имел независимую защиту. Например, трубопроводы на заводе были заделаны в бетон, чтобы исключить утечку радиоактивных растворов. Эксплуатация завода показала, что эти меры были правильными.
Инженеры компании "Дюпон" разработали систему управления реакторами, которая исключала всякую возможность аварии. Эта система состояла из регулирующих стержней, которые можно было вводить или автоматически, или вручную, и аварийных, которые в случае аварии мгновенно опускались в каналы активной зоны реактора, и, кроме того, предусматривалась возможность затопления активной зоны реактора жидкостью, останавливающей цепную реакцию. Последнее могло быть осуществлено дистанционно из защищенной комнаты пульта управления. Применение этой третьей меры аварийной защиты исключало возможность дальнейшего использования реактора.
Кроме реакторов и заводов по переработке горючего, был построен еще один реактор для испытания графита, урана и прочих материалов, применяемых при сооружении основных реакторов. Этот реактор был рассчитан на значительно меньшую мощность, поэтому он не требовал мощной защиты и системы охлаждения и его сооружение было менее сложным, чем установка в Клинтоне.
На той территории, где был расположен испытательный реактор, были размещены мастерские, где урановые заготовки превращали в блоки, затем из них вытачивали стержни и заключали в оболочку. Там же находились большие лаборатории и экспериментальная установка для изучения процесса извлечения плутония, рассчитанные на работу с радиоактивными материалами.
Для экономии времени все урановые стержни, необходимые для первой загрузки реактора, приготовлялись на стороне, а их обточка и заключение в оболочку производились в Ханфорде.
Не зная точно степени опасности, которой сопровождается загрузка реактора, мы были вынуждены разработать и установить много новых приборов и механизмов. Даже для их изготовления не было готового оборудования, и мы вынуждены были изготовлять их на месте. С этой целью нам пришлось организовать крупные мастерские.
К нашему счастью, Ханфорд был хорошо обеспечен электроэнергией. Гидроэлектростанция Грэнд Каули уже располагала мощностью 20 тысяч киловольтампер, а к сентябрю 1943 г. могла полностью удовлетворить наши потребности в энергии. Гидроэлектростанция в Бонневиле хотя и не располагала в то время резервами мощности, но на ней были установлены дополнительные генераторы. Увеличение мощности последней гидроэлектростанций предназначалось для нужд алюминиевой промышленности, однако мы были уверены, что в случае нарушения подачи энергии от Грэнд Каули станция в Бонневиле сможет прийти нам на помощь.
На территории ханфордской площадки нам предстояло провести высоковольтную линию напряжением 230 киловольт и длиной около 65 километров и построить для нее четыре понижающие подстанции.
Ко всем нашим проблемам скоро прибавилась еще одна, не менее важная: создать соответствующие жилищные условия и коммунальное обслуживание ханфордского персонала. В качестве базы для создания жилого поселка была использована приобретенная вместе с участком небольшая деревушка Ричлэнд. Административные корпуса, здания различных центральных служб, необходимые при таком объекте, строили также в этой деревушке. Среди прочих объектов нам предстояло построить лаборатории, склады, мастерские, ограды, электрические, водяные и паровые коммуникации, канализацию и запасные резервуары, а также сотни километров шоссейных и железных дорог.
Во всех книгах, затрагивающих историю Манхэттенского проекта, очень мало внимания уделялось описанию образа жизни тысяч и тысяч простых людей, работавших на том или ином объекте.
Жизнь на каждом объекте имела свои неповторимые особенности, однако были некоторые общие черты: изоляция, режим секретности, спартанские бытовые условия. Вероятно, наиболее тяжела такая жизнь была для женщин. Наилучшей иллюстрацией этого может служить Ханфорд. Там работало несколько тысяч женщин в качестве секретарей, стенографисток и референтов.
Заботу об их бытовых нуждах и поддержании их духа взяла на себя замечательная женщина Б. Штейнмец, впоследствии настоятельница Орегонского колледжа. Именно ей как инспектору по работе с женским персоналом приходилось сталкиваться с теми проблемами, которые всегда возникают в большом коллективе женщин, вынужденных жить в изолированном мире, лишенном многих привычных удобств. Наша заинтересованность моральной стороной их жизни была, конечно, не целиком альтруистической. В основном мы стремились предотвратить текучесть канцелярского персонала. Дело в том, что наши служащие могли легко найти работу в близлежащих городах, где жилищные и бытовые условия были намного приятнее. Эта опасность появлялась с момента их прибытия на место.
Многие из девушек и женщин, завербованные в самых различных штатах США для высокооплачиваемой оборонной работы на "великом Северо-Западе" и доставленные туда часто через весь континент, прибывали в Ханфорд с несбыточными надеждами. Их разочарование часто начиналось уже на железнодорожной станции в юго-восточной части штата Вашингтон, куда они прибывали ночью. Уставшие от длительного путешествия в сидячих вагонах, переполненных, как обычно в годы войны, они надеялись попасть, наконец, в предназначенные для них квартиры, принять ванну и быстрее заснуть. Однако оказывалось, что до Ханфорда им еще предстоит путешествие на автобусе. Лишенные своего багажа, они должны были ночевать в приемном пункте, не отличавшемся большими удобствами. На их пути к отдыху еще стоял целый день нудных формальностей, связанных с приемом на работу.
Чтобы смягчить чувство неудовлетворенности вновь прибывших, миссис Штейнмец проводила с каждой группой беседу, разъясняя им важность их будущей работы и ее непосредственное значение для дела скорейшего окончания войны. Почти у каждой женщины кто-то из близких был в армии, и потому такая агитация действовала безотказно. Безусловно, эффект был не стопроцентным, однако когда какая-либо из женщин твердо решала уйти с работы, миссис Штейнмец всегда удавалось узнать истинные мотивы, и это в свою очередь помогало ей понять причины недовольства, которые она помогала нам устранять.
Она служила для руководства завода как бы громоотводом, так как любая женщина могла прийти к ней поделиться своими заботами и трудностями и получить утешение и деловой совет. Кроме нее в каждом из домов имелась женщина -- "мать дома", как ее называли, заботившаяся о поддержании в женщинах уверенности и спокойствия.
Как рассказывала сама миссис Штейнмец, ее не переставала поражать оперативность сотрудников компании "Дюпон". Например, дорожка между воротами и домами женской жилой зоны была покрыта гравием. Однако ежедневное хождение по гравию быстро приводило в негодность обувь, которой тогда не хватало, что вызывало недовольство женщин. Во время одного из своих посещений ответственный за строительство служащий компании спросил у миссис Штейнмец о ее нуждах. "Нам нужно сделать тротуар или хотя бы просто заасфальтировать дорогу", -- ответила она, думая, что, может быть, эта просьба к чему-нибудь приведет. Она была крайне поражена, увидев на следующий день прибывшие грузовики с асфальтом. Это, безусловно, мелкая деталь, но и она помогала удерживать колеблющихся людей.
Другим поводом для неудовольствия было отсутствие магазина одежды и наличие всего одной дамской парикмахерской на тысячи женщин. Для ликвидации этих неудобств мы попросили одну из фирм по продаже женского платья открыть в Ханфорде свое отделение. Кроме этого, был открыт специальный автобусный маршрут до Паско, что позволяло женщинам время от времени пообедать в городе, сделать покупки, сходить в парикмахерскую или в кино. Из города в поселок поздно вечером ходил специальный автобус.
В поселке была открыта небольшая библиотека и организованы церковные богослужения для католиков и протестантов.
Однако чувство беспокойства и одиночества, вызванное однообразием жизни, было не так-то легко преодолеть. Одной из самых успешных мер против этого были танцы, которые устраивались по инициативе командира военно-морского подразделения в Паско, куда наших женщин доставляли на автобусах.
От конструкции реакторов до охраны промысловых рыб состояния женской обуви -- таков диапазон вопросов, которыми приходилось заниматься в Ханфорде. Эти проблемы, конечно, были не одинаковы по важности, но все они были связаны со скорейшим достижением намеченной цели.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ.
ОК-РИДЖ.
Другим центром по получению материалов для бомбы, кроме Ханфорда, был Ок-Ридж. Здесь были расположены все наши заводы, где ничтожные количества урана-235 отделялись от основного изотопа -- урана-238.
В принципе существовало несколько способов для осуществления этого процесса, однако пригодными с точки зрения наших планов оказались только два: электромагнитный газодиффузионный (методы жидкостной термодиффузии и центрифугирования еще не были разработаны). Строительство соответствующих заводов было утверждено в конце 1942 г., т. е. почти одновременно с началом строительства плутониевого завода в Ханфорде. В 1944 г. мы решили построить еще один термодиффузионный завод в Ок-Ридже.
Подробная история заводов в Ок-Ридже и тех исследований, в результате которых они были созданы, заняла бы несколько томов. Я постараюсь нарисовать лишь общую картинy этого гигантского комбината, известного в те времена под названием Клинтонского инженерного завода, и рассказать об основных трудностях на пути к получению делящихся материалов для бомбы, способной положить конец войне.
Сначала мы решили, что отдельные урановые заводы в Ок-Ридже нужно располагать как можно дальше один от другого, ибо если один из них постигнет катастрофа, другие не пострадают от взрыва или загрязнения. Поэтому электромагнитный и газодиффузионный заводы были расположены в лощинах на расстоянии 27 километров друг от друга. Позднее, однако, когда строился термодиффузионный завод, мы пренебрегли этими соображениями и построили его в непосредственной близости от парогенерирующей станции газодиффузионного завода, чтобы использовать пар максимально высокой температуры.
Электромагнитный завод (его условное название Y-12) занимал площадь около 330 гектаров в юго-восточной части запретного района, недалеко от Ок-Риджа. По количеству рабочих этот завод был самым большим в комбинате. Его строительство было начато (в феврале 1943 г.) и закончено (первая очередь в ноябре 1943 г.) раньше других. В течение года он был единственным действующим заводом, а до 31 декабря 1946 г. оставался единственным, где получали готовый продукт -- полностью обогащенный уран, т. е. такой, какой необходим для бомбы.
Электромагнитный процесс был важнейшим звеном Манхэттенского проекта. Назначение процесса состояло в выделении урана-235 из природного урана в количествах и концентрации, достаточных для создания оружия. По своему существу это больше физический, чем химический, процесс, хотя в приготовлении материала химия играла большую роль. В принципе идея метода основана на том факте, что более тяжелый ион описывает в магнитном поле дугу большего радиуса, чем менее тяжелый. Таким путем можно разделить различные изотопы одного элемента.
Чтобы реализовать этот способ в крупных масштабах, пришлось провести колоссальные физические и химические исследования и, кроме того, выполнить множество исследований в сопряженных областях науки, таких, как металлургия, биология и медицина. Мы должны были спроектировать, построить и наладить эксплуатацию громадного завода с оборудованием невероятной сложности, не располагая при этом опытом полупромышленного характера. Идея создания полупромышленной установки из-за недостатка времени была оставлена с самого начала. По этой же причине исследования, проектирование и строительство велись почти одновременно и не могли основываться на каком-либо опыте.
Мы никогда не решились бы на столь рискованный эксперимент, если бы не глубочайшее доверие, которое мы испытывали к способностям и энергии Э. Лоуренса. Еще в самом начале атомных работ Лоуренс убедился, что электромагнитное разделение осуществимо, однако его оптимизм мало кто разделял. Этот метод требовал использования огромного количества исключительно сложных, еще не разработанных устройств, связанных с высокими напряжениями, высоким вакуумом и сильными магнитными полями. Для крупномасштабного производства этот метод казался почти неприемлемым. Дж. Фелбек, руководивший разработкой газодиффузионного процесса по заданию фирмы "Юнион карбайд", однажды сказал, что электромагнитное разделение напоминает ему поиски иголки в стоге сена человеком в боксерских перчатках. Правда, для получения небольших количеств чистого урана-235 пригодность этого метода не вызывала сомнений. Мы все же воспользовались этим методом, ибо надеялись, что он обеспечит нам получение необходимого продукта в больших количествах.
Дальнейшие события подтвердили правильность нашего решения. Только благодаря ему мы смогли получить первые образцы урана-235 для экспериментов в Лос-Аламосе и несколько позднее для бомбы, сброшенной на Хиросиму. Без этого урана мы запоздали бы и с изготовлением плутониевой бомбы.
Еще задолго до начала необходимых исследований и до разработки основного оборудования мы начали проектировать и строить здание завода. Строительство вела фирма "Стоун и Вебстер". За научную разработку процесса отвечала Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, возглавляемая Лоуренсом, и, наконец, эксплуатацию завода мы поручили фирме "Истмэн-Кодак", филиал которой "Теннесси Истмэн" имел большой опыт в химических производствах.
Во всей стране было всего три фирмы, которым мы могли, по нашему мнению, доверить изготовление электротехнического оборудования завода. Чтобы не перегружать каждую из них, мы распределили заказы между ними: "Дженерал электрик" поручалось производство электросилового оборудования, "Эллис-Чалмерс" -- производство магнитов и "Вестингауз" -- производство вакуумных камер.
Создание и эксплуатация такого завода вызвали много новых инженерных проблем, поскольку лабораторные методы обработки граммовых количеств урана нужно было приспособить для обработки тонновых. Успешность операции зависела от согласованности работы ученых, конструкторов, инженеров, строителей и наладчиков. Все привлеченные фирмы имели в Беркли столько своих представителей, сколько им было необходимо. Около 50 ведущих специалистов было переброшено из Беркли в фирму "Теннесси Истмэн". Еще одна большая группа ученых и инженеров из этой лаборатории постоянно находилась в Ок-Ридже, оказывая помощь в установке и наладке оборудования.
Нам с самого начала было ясно, что масштабы и стоимость завода будут гигантскими. Первая очень приблизительная оценка расходов выразилась в сумме порядка 12--17 миллионов долларов. Скоро она увеличилась до 35 миллионов. Эти подсчеты относились, правда, к проекту завода, значительно меньшего, чем тот, который был окончательно построен. В своем первом докладе президенту Рузвельту в начале декабря 1942 г. Военно-политический комитет определил стоимость всего проекта в 400 миллионов долларов.
В то время мы считали, что на электромагнитный процесс из этой суммы придется порядка 100 миллионов. Все эти расчеты были лишь приблизительными, так как никто не имел ясного представления о производительности такого завода и его масштабах. Стоимость сооружения завода за вычетом стоимости необходимого нам серебра, взятого взаймы в государственном казначействе, на 31 декабря 1946 г. составила 304 миллиона долларов. На научные исследования было истрачено 20, на сооружение -- 6 и на эксплуатацию -- 204 миллиона долларов. Только стоимость электроэнергии составила около 10 миллионов долларов.
Приступая к строительству зданий, мы предполагали, что необходимую степень обогащения урана может обеспечить двухстадийный технологический процесс. Эти отдельные стадии процесса мы назвали альфа и бета-стадиями. На альфа-стадии исходным продуктом будет естественный уран. Однако степень получаемого здесь обогащения могла оказаться недостаточной для бомбы. Необходимого обогащения мы рассчитывали достичь на второй, бета-стадии. Первоначальная конструкция разделительной установки для альфа-стадии имела вид большого овала, состоящего из 96 магнитов и 96 приемных камер. Почти сразу кто-то из калифорнийских ученых придумал для нее название "рейстрек" (т. е. гоночный трек), которое за ней и закрепилось.
Разделительные установки для бета-стадии должны были работать на продукте, получаемом на альфа-стадии. Конструктивно они должны были напоминать альфа-установки, и поскольку не было твердой уверенности в том, что они нам будут необходимы, мы решили сначала построить установки для альфа-стадии.
В окончательном виде завод Y-12 состоял из пяти альфа-установок (каждая из девяти рейстреков), трех бета-установок с восьмью рейстреками по 36 магнитов, химических и других вспомогательных корпусов. Установки были огромные. Например, два здания для альфа-установок занимали площадь по 18 тысяч квадратных метров каждое; внутри они представляли собой сложнейший лабиринт из труб и другого оборудования. Большая часть оборудования превосходила по масштабам и точности изготовления все, что до сих пор когда-либо разрабатывалось. Многие узлы были созданы заново. Из-за трудностей в снабжении и кадрах, постоянной спешки и перегруженности фирм-поставщиков другими заказами все это уникальное оборудование изготовлялось в тяжелейших условиях.
Сооружение завода таких масштабов в короткие сроки требовало хорошо организованной и четко управляемой армии строителей. Чтобы сформировать такую армию, представители фирмы "Стоун и Вебстер" опросили около 400 тысяч человек и завербовали во всех концах страны наиболее опытный руководящий персонал.
Фирма "Теннесси Истмэн" начала немедленно обучать свой руководящий персонал методам эксплуатации электромагнитных заводов на экспериментальных установках, уже работавших в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета.
Тогда же начался набор эксплуатационного персонала для заводов. Сначала мы считали, что обойдемся штатом в 2500 человек. Но это предположение оказалось грустным свидетельством нашей неспособности предвидеть масштаб и сложность предприятия. На самом деле впоследствии штат завода составил 24 тысячи человек. Основная трудность при наборе обслуживающего персонала состояла в том, что мы не знали наших будущих потребностей в людях. Тем не менее, к моменту пуска каждого завода его штат должен был быть укомплектован.
Часто при подготовке обслуживающего персонала приходилось искажать и маскировать смысл будущей работы, с тем чтобы избежать утечки секретной информации.
Вначале при Университете штата Теннесси в Ноксвилле были организованы курсы, которые затем были преобразованы в училище и перенесены сначала в Ок-Ридж, а затем непосредственно на завод. Для удобства обучения и отработки методов эксплуатации во избежание потери драгоценного продукта на альфа-стадии установки бета-стадии некоторое время работали на необогащенном естественном уране.
На протяжении всего строительства и эксплуатации завода Y-12 разнообразие, неожиданность и сложность возникающих проблем требовали от руководителей изобретательности и энергии. Их успешное решение служит подтверждением блестящих качеств ок-риджских руководителей. Одним из труднейших моментов оказалась своевременная и правильная последовательность поставки технологического оборудования. При этом не следует забывать об огромном количестве этого оборудования: гигантских овальных электромагнитов, вакуумных приемных камер, генераторов, вакуумного оборудования, установок по химическому выделению продукта и тысяч других аппаратов. О количестве оборудования дает представление тот факт, что в течение только двух недель было получено 128 вагонов одного лишь электрооборудования. Для хранения прибывающего оборудования в ожидании поступления узлов, которые должны были быть установлены ранее, был построен специальный склад. Особо секретные детали хранились на специальной, строго охраняемой территории в нераспакованном виде вплоть до момента установки.
Монтаж первого рейстрека начался, когда строительство другого крыла здания еще не было закончено. В тот же день, когда была закончена установка мостовых кранов и залита бетонная крыша здания, началась распаковка и установка тяжелых магнитов.
Когда сооружение здания подходило к концу, его площадь была разбита на отдельные сектора, доступ в которые был установлен только по специальным пропускам. Это вызвало поначалу замешательство, однако со временем люди привыкли к ограничениям, и темп работ существенно не снизился.
Одной из серьезных неполадок, с которой мы столкнулись при налаживании оборудования, был выход из строя магнитов. Эти огромные магниты были целиком заключены в толстую сварную оболочку из стали. После длительных догадок и рассуждений о причинах неисправности мы решили вскрыть один из них, надеясь, что визуальное исследование поможет найти дефект. Магнит после этого должен был быть отправлен обратно фирме-изготовителю для устранения дефектов.
По всей вероятности, неисправность была обусловлена неверной конструкцией серебряной обмотки, витки которой располагались слишком близко один от другого, или засорением наполнявшего полость магнита масла. Эти примеси забивались в узкие зазоры между витками, периодически вызывая их замыкание.
Я считал подобные факты совершенно недопустимыми. Конструкция таких ответственных узлов должна была быть более надежной. В задании на изготовление магнитов следовало предусмотреть степень чистоты циркулирующего масла и требование невозможности его засорения при эксплуатации. Самым неприятным было то, что никто из нас и не подумал раньше о серьезных недостатках этой конструкции. Еще более досадным было узнать, что Лоуренс имел подобные неприятности на одном из своих циклотронов.
Когда обнаружили неисправность магнитов, сооружение одного рейстрека было уже закончено, второй -- близок к завершению, а монтаж третьего только начался. Мы приняли самые срочные и энергичные меры для исправления положения. Магниты были демонтированы и отправлены в Милуоки для переделки. Массивные серебряные обмотки уложили заново, теперь уже с большим зазором. Был срочно построен специальный завод для травления стали, все стальные патрубки подвергались обработке для полного удаления ржавчины. Затем все детали были собраны с соблюдением самых тщательных мер предосторожности. Все вновь устанавливаемое оборудование впоследствии подверглось аналогичной обработке. Конструкцию магнитов немедленно исправили. В дальнейшем у нас не наблюдалось ни одного случая выхода из строя магнитов.
При общем анализе ситуации мы обнаружили, что саботажник, проникший в состав персонала, легко может подбросить в масло через заправочные люки горсть железных опилок, Что выведет из строя секцию рейстрека. Поэтому около этих мест мы немедленно установили посты наблюдения.
Одной из серьезных трудностей, которую мы, как не имевшие ранее дела с такими мощными магнитами, не могли предвидеть, было смещение многотонных камер под влиянием магнитных сил. Камеры, весившие около 14 тонн, сдвигались на расстояние порядка 7--8 сантиметров, что вызывало сильные напряжения в присоединенных к ним трубах. Эта проблема была решена после закрепления камер приваренными к ним толстыми стальными полосами.
Другой неприятностью были запасные детали. Определить потребность в них до эксплуатации завода было невозможно, и поэтому количество тех или иных деталей определялось практически наугад. В результате мы начали быстро испытывать острую нужду во многих деталях, в то время как другие мертвым грузом лежали на складах. Для лабораторных исследований нам требовались некоторые крайне редкие вещества, например самарий, рений, иттрий и другие редкие и редкоземельные элементы. Некоторые из веществ, раньше использовавшихся ограниченно, требовались в больших количествах. Например, только один рейстрек на альфа-стадии потреблял еженедельно до 15 тысяч литров жидкого азота.
Однажды работа одной из камер рейстрека была остановлена: внутрь вакуумной системы попала мышь. Ее присутствие там не позволяло достигнуть необходимого высокого вакуума. После нескольких дней безуспешных поисков неисправности камера была отключена и разобрана. Останки мыши (кусочки шкурки и хвост) объяснили нам причину неисправности, однако как мышь могла попасть в камеру, так и осталось для нас тайной.
Более серьезные неприятности причинила нам птица, однажды севшая на внешнюю электрическую проводку и вызвавшая короткое замыкание сети. Пришлось отключать сеть, а это вызвало перерыв в работе установки на несколько дней.
Инженеры компании "Дюпон" разработали систему управления реакторами, которая исключала всякую возможность аварии. Эта система состояла из регулирующих стержней, которые можно было вводить или автоматически, или вручную, и аварийных, которые в случае аварии мгновенно опускались в каналы активной зоны реактора, и, кроме того, предусматривалась возможность затопления активной зоны реактора жидкостью, останавливающей цепную реакцию. Последнее могло быть осуществлено дистанционно из защищенной комнаты пульта управления. Применение этой третьей меры аварийной защиты исключало возможность дальнейшего использования реактора.
Кроме реакторов и заводов по переработке горючего, был построен еще один реактор для испытания графита, урана и прочих материалов, применяемых при сооружении основных реакторов. Этот реактор был рассчитан на значительно меньшую мощность, поэтому он не требовал мощной защиты и системы охлаждения и его сооружение было менее сложным, чем установка в Клинтоне.
На той территории, где был расположен испытательный реактор, были размещены мастерские, где урановые заготовки превращали в блоки, затем из них вытачивали стержни и заключали в оболочку. Там же находились большие лаборатории и экспериментальная установка для изучения процесса извлечения плутония, рассчитанные на работу с радиоактивными материалами.
Для экономии времени все урановые стержни, необходимые для первой загрузки реактора, приготовлялись на стороне, а их обточка и заключение в оболочку производились в Ханфорде.
Не зная точно степени опасности, которой сопровождается загрузка реактора, мы были вынуждены разработать и установить много новых приборов и механизмов. Даже для их изготовления не было готового оборудования, и мы вынуждены были изготовлять их на месте. С этой целью нам пришлось организовать крупные мастерские.
К нашему счастью, Ханфорд был хорошо обеспечен электроэнергией. Гидроэлектростанция Грэнд Каули уже располагала мощностью 20 тысяч киловольтампер, а к сентябрю 1943 г. могла полностью удовлетворить наши потребности в энергии. Гидроэлектростанция в Бонневиле хотя и не располагала в то время резервами мощности, но на ней были установлены дополнительные генераторы. Увеличение мощности последней гидроэлектростанций предназначалось для нужд алюминиевой промышленности, однако мы были уверены, что в случае нарушения подачи энергии от Грэнд Каули станция в Бонневиле сможет прийти нам на помощь.
На территории ханфордской площадки нам предстояло провести высоковольтную линию напряжением 230 киловольт и длиной около 65 километров и построить для нее четыре понижающие подстанции.
Ко всем нашим проблемам скоро прибавилась еще одна, не менее важная: создать соответствующие жилищные условия и коммунальное обслуживание ханфордского персонала. В качестве базы для создания жилого поселка была использована приобретенная вместе с участком небольшая деревушка Ричлэнд. Административные корпуса, здания различных центральных служб, необходимые при таком объекте, строили также в этой деревушке. Среди прочих объектов нам предстояло построить лаборатории, склады, мастерские, ограды, электрические, водяные и паровые коммуникации, канализацию и запасные резервуары, а также сотни километров шоссейных и железных дорог.
Во всех книгах, затрагивающих историю Манхэттенского проекта, очень мало внимания уделялось описанию образа жизни тысяч и тысяч простых людей, работавших на том или ином объекте.
Жизнь на каждом объекте имела свои неповторимые особенности, однако были некоторые общие черты: изоляция, режим секретности, спартанские бытовые условия. Вероятно, наиболее тяжела такая жизнь была для женщин. Наилучшей иллюстрацией этого может служить Ханфорд. Там работало несколько тысяч женщин в качестве секретарей, стенографисток и референтов.
Заботу об их бытовых нуждах и поддержании их духа взяла на себя замечательная женщина Б. Штейнмец, впоследствии настоятельница Орегонского колледжа. Именно ей как инспектору по работе с женским персоналом приходилось сталкиваться с теми проблемами, которые всегда возникают в большом коллективе женщин, вынужденных жить в изолированном мире, лишенном многих привычных удобств. Наша заинтересованность моральной стороной их жизни была, конечно, не целиком альтруистической. В основном мы стремились предотвратить текучесть канцелярского персонала. Дело в том, что наши служащие могли легко найти работу в близлежащих городах, где жилищные и бытовые условия были намного приятнее. Эта опасность появлялась с момента их прибытия на место.
Многие из девушек и женщин, завербованные в самых различных штатах США для высокооплачиваемой оборонной работы на "великом Северо-Западе" и доставленные туда часто через весь континент, прибывали в Ханфорд с несбыточными надеждами. Их разочарование часто начиналось уже на железнодорожной станции в юго-восточной части штата Вашингтон, куда они прибывали ночью. Уставшие от длительного путешествия в сидячих вагонах, переполненных, как обычно в годы войны, они надеялись попасть, наконец, в предназначенные для них квартиры, принять ванну и быстрее заснуть. Однако оказывалось, что до Ханфорда им еще предстоит путешествие на автобусе. Лишенные своего багажа, они должны были ночевать в приемном пункте, не отличавшемся большими удобствами. На их пути к отдыху еще стоял целый день нудных формальностей, связанных с приемом на работу.
Чтобы смягчить чувство неудовлетворенности вновь прибывших, миссис Штейнмец проводила с каждой группой беседу, разъясняя им важность их будущей работы и ее непосредственное значение для дела скорейшего окончания войны. Почти у каждой женщины кто-то из близких был в армии, и потому такая агитация действовала безотказно. Безусловно, эффект был не стопроцентным, однако когда какая-либо из женщин твердо решала уйти с работы, миссис Штейнмец всегда удавалось узнать истинные мотивы, и это в свою очередь помогало ей понять причины недовольства, которые она помогала нам устранять.
Она служила для руководства завода как бы громоотводом, так как любая женщина могла прийти к ней поделиться своими заботами и трудностями и получить утешение и деловой совет. Кроме нее в каждом из домов имелась женщина -- "мать дома", как ее называли, заботившаяся о поддержании в женщинах уверенности и спокойствия.
Как рассказывала сама миссис Штейнмец, ее не переставала поражать оперативность сотрудников компании "Дюпон". Например, дорожка между воротами и домами женской жилой зоны была покрыта гравием. Однако ежедневное хождение по гравию быстро приводило в негодность обувь, которой тогда не хватало, что вызывало недовольство женщин. Во время одного из своих посещений ответственный за строительство служащий компании спросил у миссис Штейнмец о ее нуждах. "Нам нужно сделать тротуар или хотя бы просто заасфальтировать дорогу", -- ответила она, думая, что, может быть, эта просьба к чему-нибудь приведет. Она была крайне поражена, увидев на следующий день прибывшие грузовики с асфальтом. Это, безусловно, мелкая деталь, но и она помогала удерживать колеблющихся людей.
Другим поводом для неудовольствия было отсутствие магазина одежды и наличие всего одной дамской парикмахерской на тысячи женщин. Для ликвидации этих неудобств мы попросили одну из фирм по продаже женского платья открыть в Ханфорде свое отделение. Кроме этого, был открыт специальный автобусный маршрут до Паско, что позволяло женщинам время от времени пообедать в городе, сделать покупки, сходить в парикмахерскую или в кино. Из города в поселок поздно вечером ходил специальный автобус.
В поселке была открыта небольшая библиотека и организованы церковные богослужения для католиков и протестантов.
Однако чувство беспокойства и одиночества, вызванное однообразием жизни, было не так-то легко преодолеть. Одной из самых успешных мер против этого были танцы, которые устраивались по инициативе командира военно-морского подразделения в Паско, куда наших женщин доставляли на автобусах.
От конструкции реакторов до охраны промысловых рыб состояния женской обуви -- таков диапазон вопросов, которыми приходилось заниматься в Ханфорде. Эти проблемы, конечно, были не одинаковы по важности, но все они были связаны со скорейшим достижением намеченной цели.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ.
ОК-РИДЖ.
Другим центром по получению материалов для бомбы, кроме Ханфорда, был Ок-Ридж. Здесь были расположены все наши заводы, где ничтожные количества урана-235 отделялись от основного изотопа -- урана-238.
В принципе существовало несколько способов для осуществления этого процесса, однако пригодными с точки зрения наших планов оказались только два: электромагнитный газодиффузионный (методы жидкостной термодиффузии и центрифугирования еще не были разработаны). Строительство соответствующих заводов было утверждено в конце 1942 г., т. е. почти одновременно с началом строительства плутониевого завода в Ханфорде. В 1944 г. мы решили построить еще один термодиффузионный завод в Ок-Ридже.
Подробная история заводов в Ок-Ридже и тех исследований, в результате которых они были созданы, заняла бы несколько томов. Я постараюсь нарисовать лишь общую картинy этого гигантского комбината, известного в те времена под названием Клинтонского инженерного завода, и рассказать об основных трудностях на пути к получению делящихся материалов для бомбы, способной положить конец войне.
Сначала мы решили, что отдельные урановые заводы в Ок-Ридже нужно располагать как можно дальше один от другого, ибо если один из них постигнет катастрофа, другие не пострадают от взрыва или загрязнения. Поэтому электромагнитный и газодиффузионный заводы были расположены в лощинах на расстоянии 27 километров друг от друга. Позднее, однако, когда строился термодиффузионный завод, мы пренебрегли этими соображениями и построили его в непосредственной близости от парогенерирующей станции газодиффузионного завода, чтобы использовать пар максимально высокой температуры.
Электромагнитный завод (его условное название Y-12) занимал площадь около 330 гектаров в юго-восточной части запретного района, недалеко от Ок-Риджа. По количеству рабочих этот завод был самым большим в комбинате. Его строительство было начато (в феврале 1943 г.) и закончено (первая очередь в ноябре 1943 г.) раньше других. В течение года он был единственным действующим заводом, а до 31 декабря 1946 г. оставался единственным, где получали готовый продукт -- полностью обогащенный уран, т. е. такой, какой необходим для бомбы.
Электромагнитный процесс был важнейшим звеном Манхэттенского проекта. Назначение процесса состояло в выделении урана-235 из природного урана в количествах и концентрации, достаточных для создания оружия. По своему существу это больше физический, чем химический, процесс, хотя в приготовлении материала химия играла большую роль. В принципе идея метода основана на том факте, что более тяжелый ион описывает в магнитном поле дугу большего радиуса, чем менее тяжелый. Таким путем можно разделить различные изотопы одного элемента.
Чтобы реализовать этот способ в крупных масштабах, пришлось провести колоссальные физические и химические исследования и, кроме того, выполнить множество исследований в сопряженных областях науки, таких, как металлургия, биология и медицина. Мы должны были спроектировать, построить и наладить эксплуатацию громадного завода с оборудованием невероятной сложности, не располагая при этом опытом полупромышленного характера. Идея создания полупромышленной установки из-за недостатка времени была оставлена с самого начала. По этой же причине исследования, проектирование и строительство велись почти одновременно и не могли основываться на каком-либо опыте.
Мы никогда не решились бы на столь рискованный эксперимент, если бы не глубочайшее доверие, которое мы испытывали к способностям и энергии Э. Лоуренса. Еще в самом начале атомных работ Лоуренс убедился, что электромагнитное разделение осуществимо, однако его оптимизм мало кто разделял. Этот метод требовал использования огромного количества исключительно сложных, еще не разработанных устройств, связанных с высокими напряжениями, высоким вакуумом и сильными магнитными полями. Для крупномасштабного производства этот метод казался почти неприемлемым. Дж. Фелбек, руководивший разработкой газодиффузионного процесса по заданию фирмы "Юнион карбайд", однажды сказал, что электромагнитное разделение напоминает ему поиски иголки в стоге сена человеком в боксерских перчатках. Правда, для получения небольших количеств чистого урана-235 пригодность этого метода не вызывала сомнений. Мы все же воспользовались этим методом, ибо надеялись, что он обеспечит нам получение необходимого продукта в больших количествах.
Дальнейшие события подтвердили правильность нашего решения. Только благодаря ему мы смогли получить первые образцы урана-235 для экспериментов в Лос-Аламосе и несколько позднее для бомбы, сброшенной на Хиросиму. Без этого урана мы запоздали бы и с изготовлением плутониевой бомбы.
Еще задолго до начала необходимых исследований и до разработки основного оборудования мы начали проектировать и строить здание завода. Строительство вела фирма "Стоун и Вебстер". За научную разработку процесса отвечала Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, возглавляемая Лоуренсом, и, наконец, эксплуатацию завода мы поручили фирме "Истмэн-Кодак", филиал которой "Теннесси Истмэн" имел большой опыт в химических производствах.
Во всей стране было всего три фирмы, которым мы могли, по нашему мнению, доверить изготовление электротехнического оборудования завода. Чтобы не перегружать каждую из них, мы распределили заказы между ними: "Дженерал электрик" поручалось производство электросилового оборудования, "Эллис-Чалмерс" -- производство магнитов и "Вестингауз" -- производство вакуумных камер.
Создание и эксплуатация такого завода вызвали много новых инженерных проблем, поскольку лабораторные методы обработки граммовых количеств урана нужно было приспособить для обработки тонновых. Успешность операции зависела от согласованности работы ученых, конструкторов, инженеров, строителей и наладчиков. Все привлеченные фирмы имели в Беркли столько своих представителей, сколько им было необходимо. Около 50 ведущих специалистов было переброшено из Беркли в фирму "Теннесси Истмэн". Еще одна большая группа ученых и инженеров из этой лаборатории постоянно находилась в Ок-Ридже, оказывая помощь в установке и наладке оборудования.
Нам с самого начала было ясно, что масштабы и стоимость завода будут гигантскими. Первая очень приблизительная оценка расходов выразилась в сумме порядка 12--17 миллионов долларов. Скоро она увеличилась до 35 миллионов. Эти подсчеты относились, правда, к проекту завода, значительно меньшего, чем тот, который был окончательно построен. В своем первом докладе президенту Рузвельту в начале декабря 1942 г. Военно-политический комитет определил стоимость всего проекта в 400 миллионов долларов.
В то время мы считали, что на электромагнитный процесс из этой суммы придется порядка 100 миллионов. Все эти расчеты были лишь приблизительными, так как никто не имел ясного представления о производительности такого завода и его масштабах. Стоимость сооружения завода за вычетом стоимости необходимого нам серебра, взятого взаймы в государственном казначействе, на 31 декабря 1946 г. составила 304 миллиона долларов. На научные исследования было истрачено 20, на сооружение -- 6 и на эксплуатацию -- 204 миллиона долларов. Только стоимость электроэнергии составила около 10 миллионов долларов.
Приступая к строительству зданий, мы предполагали, что необходимую степень обогащения урана может обеспечить двухстадийный технологический процесс. Эти отдельные стадии процесса мы назвали альфа и бета-стадиями. На альфа-стадии исходным продуктом будет естественный уран. Однако степень получаемого здесь обогащения могла оказаться недостаточной для бомбы. Необходимого обогащения мы рассчитывали достичь на второй, бета-стадии. Первоначальная конструкция разделительной установки для альфа-стадии имела вид большого овала, состоящего из 96 магнитов и 96 приемных камер. Почти сразу кто-то из калифорнийских ученых придумал для нее название "рейстрек" (т. е. гоночный трек), которое за ней и закрепилось.
Разделительные установки для бета-стадии должны были работать на продукте, получаемом на альфа-стадии. Конструктивно они должны были напоминать альфа-установки, и поскольку не было твердой уверенности в том, что они нам будут необходимы, мы решили сначала построить установки для альфа-стадии.
В окончательном виде завод Y-12 состоял из пяти альфа-установок (каждая из девяти рейстреков), трех бета-установок с восьмью рейстреками по 36 магнитов, химических и других вспомогательных корпусов. Установки были огромные. Например, два здания для альфа-установок занимали площадь по 18 тысяч квадратных метров каждое; внутри они представляли собой сложнейший лабиринт из труб и другого оборудования. Большая часть оборудования превосходила по масштабам и точности изготовления все, что до сих пор когда-либо разрабатывалось. Многие узлы были созданы заново. Из-за трудностей в снабжении и кадрах, постоянной спешки и перегруженности фирм-поставщиков другими заказами все это уникальное оборудование изготовлялось в тяжелейших условиях.
Сооружение завода таких масштабов в короткие сроки требовало хорошо организованной и четко управляемой армии строителей. Чтобы сформировать такую армию, представители фирмы "Стоун и Вебстер" опросили около 400 тысяч человек и завербовали во всех концах страны наиболее опытный руководящий персонал.
Фирма "Теннесси Истмэн" начала немедленно обучать свой руководящий персонал методам эксплуатации электромагнитных заводов на экспериментальных установках, уже работавших в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета.
Тогда же начался набор эксплуатационного персонала для заводов. Сначала мы считали, что обойдемся штатом в 2500 человек. Но это предположение оказалось грустным свидетельством нашей неспособности предвидеть масштаб и сложность предприятия. На самом деле впоследствии штат завода составил 24 тысячи человек. Основная трудность при наборе обслуживающего персонала состояла в том, что мы не знали наших будущих потребностей в людях. Тем не менее, к моменту пуска каждого завода его штат должен был быть укомплектован.
Часто при подготовке обслуживающего персонала приходилось искажать и маскировать смысл будущей работы, с тем чтобы избежать утечки секретной информации.
Вначале при Университете штата Теннесси в Ноксвилле были организованы курсы, которые затем были преобразованы в училище и перенесены сначала в Ок-Ридж, а затем непосредственно на завод. Для удобства обучения и отработки методов эксплуатации во избежание потери драгоценного продукта на альфа-стадии установки бета-стадии некоторое время работали на необогащенном естественном уране.
На протяжении всего строительства и эксплуатации завода Y-12 разнообразие, неожиданность и сложность возникающих проблем требовали от руководителей изобретательности и энергии. Их успешное решение служит подтверждением блестящих качеств ок-риджских руководителей. Одним из труднейших моментов оказалась своевременная и правильная последовательность поставки технологического оборудования. При этом не следует забывать об огромном количестве этого оборудования: гигантских овальных электромагнитов, вакуумных приемных камер, генераторов, вакуумного оборудования, установок по химическому выделению продукта и тысяч других аппаратов. О количестве оборудования дает представление тот факт, что в течение только двух недель было получено 128 вагонов одного лишь электрооборудования. Для хранения прибывающего оборудования в ожидании поступления узлов, которые должны были быть установлены ранее, был построен специальный склад. Особо секретные детали хранились на специальной, строго охраняемой территории в нераспакованном виде вплоть до момента установки.
Монтаж первого рейстрека начался, когда строительство другого крыла здания еще не было закончено. В тот же день, когда была закончена установка мостовых кранов и залита бетонная крыша здания, началась распаковка и установка тяжелых магнитов.
Когда сооружение здания подходило к концу, его площадь была разбита на отдельные сектора, доступ в которые был установлен только по специальным пропускам. Это вызвало поначалу замешательство, однако со временем люди привыкли к ограничениям, и темп работ существенно не снизился.
Одной из серьезных неполадок, с которой мы столкнулись при налаживании оборудования, был выход из строя магнитов. Эти огромные магниты были целиком заключены в толстую сварную оболочку из стали. После длительных догадок и рассуждений о причинах неисправности мы решили вскрыть один из них, надеясь, что визуальное исследование поможет найти дефект. Магнит после этого должен был быть отправлен обратно фирме-изготовителю для устранения дефектов.
По всей вероятности, неисправность была обусловлена неверной конструкцией серебряной обмотки, витки которой располагались слишком близко один от другого, или засорением наполнявшего полость магнита масла. Эти примеси забивались в узкие зазоры между витками, периодически вызывая их замыкание.
Я считал подобные факты совершенно недопустимыми. Конструкция таких ответственных узлов должна была быть более надежной. В задании на изготовление магнитов следовало предусмотреть степень чистоты циркулирующего масла и требование невозможности его засорения при эксплуатации. Самым неприятным было то, что никто из нас и не подумал раньше о серьезных недостатках этой конструкции. Еще более досадным было узнать, что Лоуренс имел подобные неприятности на одном из своих циклотронов.
Когда обнаружили неисправность магнитов, сооружение одного рейстрека было уже закончено, второй -- близок к завершению, а монтаж третьего только начался. Мы приняли самые срочные и энергичные меры для исправления положения. Магниты были демонтированы и отправлены в Милуоки для переделки. Массивные серебряные обмотки уложили заново, теперь уже с большим зазором. Был срочно построен специальный завод для травления стали, все стальные патрубки подвергались обработке для полного удаления ржавчины. Затем все детали были собраны с соблюдением самых тщательных мер предосторожности. Все вновь устанавливаемое оборудование впоследствии подверглось аналогичной обработке. Конструкцию магнитов немедленно исправили. В дальнейшем у нас не наблюдалось ни одного случая выхода из строя магнитов.
При общем анализе ситуации мы обнаружили, что саботажник, проникший в состав персонала, легко может подбросить в масло через заправочные люки горсть железных опилок, Что выведет из строя секцию рейстрека. Поэтому около этих мест мы немедленно установили посты наблюдения.
Одной из серьезных трудностей, которую мы, как не имевшие ранее дела с такими мощными магнитами, не могли предвидеть, было смещение многотонных камер под влиянием магнитных сил. Камеры, весившие около 14 тонн, сдвигались на расстояние порядка 7--8 сантиметров, что вызывало сильные напряжения в присоединенных к ним трубах. Эта проблема была решена после закрепления камер приваренными к ним толстыми стальными полосами.
Другой неприятностью были запасные детали. Определить потребность в них до эксплуатации завода было невозможно, и поэтому количество тех или иных деталей определялось практически наугад. В результате мы начали быстро испытывать острую нужду во многих деталях, в то время как другие мертвым грузом лежали на складах. Для лабораторных исследований нам требовались некоторые крайне редкие вещества, например самарий, рений, иттрий и другие редкие и редкоземельные элементы. Некоторые из веществ, раньше использовавшихся ограниченно, требовались в больших количествах. Например, только один рейстрек на альфа-стадии потреблял еженедельно до 15 тысяч литров жидкого азота.
Однажды работа одной из камер рейстрека была остановлена: внутрь вакуумной системы попала мышь. Ее присутствие там не позволяло достигнуть необходимого высокого вакуума. После нескольких дней безуспешных поисков неисправности камера была отключена и разобрана. Останки мыши (кусочки шкурки и хвост) объяснили нам причину неисправности, однако как мышь могла попасть в камеру, так и осталось для нас тайной.
Более серьезные неприятности причинила нам птица, однажды севшая на внешнюю электрическую проводку и вызвавшая короткое замыкание сети. Пришлось отключать сеть, а это вызвало перерыв в работе установки на несколько дней.