Страница:
Главным, чему И. В. Курчатов на первых порах уделил большое внимание, были кадры. Не так-то легко в эти военные годы было разыскать нужных людей, отозвать их из армии, "отобрать" у другого ведомства. И тогда Игорь Васильевич произносил магическую фразу: "Правительственное решение, придется отпустить товарища...".
В одну из фронтовых частей из Москвы пришло строгое предписание: в 24 часа демобилизовать старшего лейтенанта К. А. Петржака. Удивленный командир вызвал к себе старшего лейтенанта и спросил, не знает ли он, в чем причина столь категорического приказа, и кем разведчик был "на гражданке". "Научным сотрудником", - ответил один из первооткрывателей самопроизвольного деления урана. "Вот уж никогда бы не подумал! Ведь воюешь-то как - жалко отпускать!"
В организационную группу вместе с Я. В. Курчатовым вошли А. И. Алиханов и И. К. Кикоин. Эта группа вскоре пополнилась В. С. Емельяновым и др. В Москву приехали И, Б. Зельдович, Г. Н. Флёров, Л. М. Неменов. Они вели поиски основных направлений для реализации поставленной перед ними задачи.
Не хватало теоретических знаний. Необходимо было исследовать свойства урана, плутония и замедляющих веществ. И все это в очень сжатые сроки. А время было военное, трудное: не было ни ускорителей, ни мощных источников нейтронов, не хватало хороших детекторов излучения и электронных устройств.
М. Г, Первухин, на которого ГКО возложил обязанность повседневно следить за ходом работ по использованию внутриатомной энергии и оказывать всестороннюю помощь, вспоминал, что одним из первых шагов зарождающейся советской атомной промышленности стала организация основной исследовательской лаборатории. Начали работать во временных помещениях. Вскоре было получено указание отдать физикам пустующее здание учебного или научного института. Выбрали недостроенное трехэтажное здание в Покровском-Стрешневе. До войны это здание предназначалось для Всесоюзного института экспериментальной медицины (ВИЭМ).
Характеризуя обстановку, в которой развертывались работы в Москве, И. Н. Головин в книге "И. В. Курчатов" впоследствии писал:
"На Курчатова Правительством возложена большая ответственность. Ему даны большие права. Называемых Курчатовым людей Государственный комитет обороны направляет к нему независимо от того, в армии ли они находятся или работают на военных заводах...
Работа начинается сразу. В Москве пустуют многие здания институтов, выехавших осенью 1941 г. в глубокий тыл. Президиум Академии наук разрешает разместить лаборатории в Пыжевском переулке в здании Сейсмологического института. Здесь был организован штаб будущего института. В нем собираются А. И. Алиханов, Ю. Я. Померанчук, Б. В. Курчатов, И. И. Гуревич, Г. Я. Щепкин. На Пыжевском обсуждаются главные задачи, проводятся и организованные, и стихийно возникающие семинары, где больше всех спорят Г. Н. Флёров, Я. Б. Зельдович, Ю. Я. Померанчук, Ю. Б. Харитон. В работу включается М. С. Козодаев. Вскоре В. П. Джелепов и Л. М. Неменов принимаются за проект нового циклотрона и размещают на заводах Москвы заказы на изготовление его узлов .
Но уже не хватает места. Курчатов занимает пустующие помещения в здании Института общей неорганической химии на Большой Калужской. Там Г. Н. Флёров и всегда веселый В. А. Давиденко проводят опыты по резонансному захвату нейтронов при замедлении, т. е. ведут измерения, которые должны уточнить, какая часть нейтронов, возникающих при делении урана, замедляется в однородной водородосодержащей среде до тепловых скоростей, чтобы вызвать новые, реакции деления.
На Калужской впервые у дверей лаборатории физиков, занятых атомным ядром, появляется вооруженная охрана...
Работы разворачивались по всем направлениям, каждое из которых может привести к успеху. Курчатов дублировал многие поиски. Наметили исследование цепной реакции на тепловых нейтронах с замедлением на тяжелой воде и параллельно на графите, разработку ряда методов разделения изотопов урана, получение цепной реакции на быстрых нейтронах. План был настолько велик, что для его подробной разработки не хватало сил. Необходимо было как можно скорее создавать новый институт и находить новые организационные формы работы.
В июне 1943 г. советские войска в ожесточенных боях на Курской дуге нанесли сокрушительный удар гитлеровской армии, погнали противника к Днепру и освободили Харьков.
К. Д. Синельников тотчас же поехал туда, в свои полуразрушенные лаборатории, и, согласовав план действий с Курчатовым, наметил пути и сроки их восстановления. Было решено восстановить прежде всего электростатические генераторы и начать измерения элементарных констант, определяющих условия возбуждения цепных реакций.
В это время Курчатов, заручившись поддержкой Государственного Комитета Обороны, искал место для нового института. От ряда зданий в черте города он отказался ...
Выбор пая на недостроенное трехэтажное кирпичное здание за окружной железной дорогой на краю необъятного картофельного поля, в километре от Москвы-реки. В нескольких сотнях метров от здания были расположены два недостроенных одноэтажных каменных домика, два складских помещения, тоже еще без крыш, и в полукилометре - двухэтажное здание небольшого завода медицинских рентгеновских аппаратов. Здесь, на краю бывшего Ходынского поля, служившего много десятилетий артиллерийским и пулеметным стрельбищем, начала строиться Лаборатория № 2 Академии наук СССР, сыгравшая ведущую роль в решении атомной проблемы в СССР".
В освобожденном Харькове возобновились ядерные исследования.
Весной 1944 г. строительство корпуса ("Красного дома") в Покровском-Стрешневе было закончено, туда доставили научную аппаратуру. Всю территорию ВИ9М закрепили за Лабораторией № 2 Академии наук СССР - так стали именовать новый исследовательский центр по ядерной физике.
К середине 1944 г. в "Красном доме" трудилось 50 человек; научные работники жили в этом же здании. А менее чем через год в лаборатории Курчатова числилось уже 100 сотрудников.
Для проведения испытаний напротив "Красного дома" на достаточном отдалении поставили большую, похожую на барак брезентовую армейскую палатку. У входа в нее стоял часовой.
По предложению И. В. Курчатова в план работ Лаборатории № 2 были внесены раздели о сооружении циклотрона и уран-графитового реактора. С помощью циклотрона предстояло получить первые, почти невесомые порции трансуранового элемента плутония, которые позволили бы изучить его химические и физические свойства. Целью постройки уран-графитовой системы была проверка теоретических предсказаний о возможности управляемой цепной ядерной реакции, а также изучение физических свойств урана-235 и урана 238, получение плутония в так называемых весовых количествах.
Расчеты теоретиков говорили о том, что плутоний, как и уран-235, способен к делению под действием нейтронов. Следовательно, этот искусственно получаемый элемент мог служить ядерной взрывчаткой и найти применение в атомной бомбе. Однако тогда свойства плутония вырисовывались лишь очень приблизительно, их надо было установить с помощью опытов и изучить.
Работы по созданию первого отечественного атомного котла начались не на пустом месте. "Еще до войны, - отмечал профессор В. С. Фурсов, участник пуска реактора, - у нас были выяснены характерные особенности этого процесса (деления - Авт.), введены основные величины, определяющие коэффициент размножения системы на тепловых нейтронах, дана теория развития процесса во времени, подчеркнута роль запаздывающих нейтронов. В условиях военного времени напряженная теоретическая и экспериментальная работа по осуществлению цепной реакции деления ядер продолжалась. По понятным причинам она развивалась у нас независимо от других стран".
Работа, которую предстояло проделать группе И. В. Курчатова, была огромной. Нужно было решить проблему замедлителя, поскольку реактор создавался на природном уране. В качестве замедлителя после большой предварительной экспериментальной работы, связанной главным образом с измерением нейтронно-ядерных постоянных, был выбран углерод (в виде графита). Затем следовало рассчитать размеры урановых блоков и их взаимное расположение в графите, чтобы коэффициент разложения нейтронов был максимальным.
Необходимо было установить критические размеры активной зоны и размеры слоя отражателя, при которых количество вылетевших наружу нейтронов настолько мало, что оно точно компенсируется избытком коэффициента размножения над единицей. Но кроме работ научного характера в связи с созданием атомного реактора нужно было решить комплекс разнообразных научно-технических и инженерных задач, и прежде всего разработать ряд новых технологических процессов: наладить производство металлического урана, графита и других материалов. Требовалось разработать и внедрить в производство изготовление целого комплекса специальной аппаратуры и приборов.
В рекордно короткий срок промышленность страны выполнила все заказы и изготовила необходимые материалы и оборудование. И это в условиях, когда большая часть квалифицированных рабочих сражались на фронте, когда производство до предела было загружено выполнением военных заказов! И это несмотря на то, что требования, которые предъявляла зарождавшаяся советская атомная промышленность соответствующим отраслям народного хозяйства, были и новы, и необычны. Так, требования, предъявлявшиеся к чистоте и качеству материалов, были столь жесткими, что малейшее их нарушение делало материалы непригодными для использования в реакторе. Достаточно сказать, что примесь в графите бора в количестве всего лишь нескольких миллионных долей сделала бы цепную реакцию деления неосуществимой. А для реактора нужны были несколько сот тонн графита такой сверхвысокой чистоты и около 50 т урана высокой чистоты. А страна несла все тяготы войны...
В Лаборатории ,№ 2 в яростных спорах, в ходе длительных, кропотливых экспериментов ковалась победа советских физиков. Сейчас это научное учреждение называется Институтом атомной энергии и по праву носит имя И. В. Курчатова.
Разумеется, поиск велся не в одной лишь лаборатории И. В. Курчатова, Постепенно к сотрудничеству с его группой привлекались все новые и новые научные коллективы, десятки, а затем и сотни отраслевых и академических институтов, многие наркоматы и их предприятия.
Почти все приходилось начинать сначала. Сразу возникли трудности с сырьем. Раньше уран использовался лишь во второстепенных производствах, и при этом в незначительных количествах; например, при изготовлении никоторых видов краски, керамических изделий. Свойства этого металла были мало изучены. Кроме того, нужно было подумать об увеличении разведанных запасов урановой руды, ее обогащении, извлечении из нее чистого урана.
В 1943 г. 80-летний академик В. И. Вернадский писал президенту Академии наук СССР академику В. Л. Комарову: "Считаю необходимым восстановить деятельность Урановой комиссии, имея в виду как возможность использования урана для военных нужд, так и необходимость быстрой реконструкции последствий разрушений от гитлеровских варваров. Для этого необходимо ввести в жизнь источники новой мощной энергии".
Речь шла о научной организации, учрежденной по инициативе В. И. Вернадского в начале 30-х годов. Она ставила своей целью определить распространенность урановых минералов и руд.
Нужно было создать целый производственный цикл со многими предприятиями, не зная, что из этого получится и как поведет себя самый тяжелый из всех известных металлов.
После тщательного анализа И. В. Курчатов и его сотрудники остановились на уран-графитовом варианте реактора (уран - топливо, графит - замедлитель нейтронов). Такой вариант требовал большого количества урана и еще большего количества безупречно чистого графита (речь шла о сотнях тонн). И это лишь для одного опытного реактора, создававшегося на площадке Лаборатории № 2, а не для промышленного, который требовал совсем других объемов поставок.
По предварительным расчетам И. В. Курчатова, для осуществления управляемой цепной реакции требовалось около 100 т природного .урана в виде чистого металла или его солей. Наркомат цветной металлургии сообщил, что разведанные запасы урановых руд незначительны. Правительство поручило наркомату принять меры к тому, чтобы в короткий срок добыть на действующих рудниках необходимые ученым 100 т металла. Разработка технологии промышленного получения урана и графита ядерной чистоты началась еще во время Великой Отечественной войны. В создание советской металлургии урана внесли свой вклад многие научные, проектно-технологические и производственные коллективы. Большую инженерную и организаторскую работу провел заместитель наркома цветной металлургии Е. П. Славский.
Необходимо было организовать в больших масштабах разведку урановых месторождений, горные работы на рудниках, а также соорудить установки по обогащению руды. Коммунистическая партия и Советское правительство одобрили соответствующую программу мероприятий, и специалисты приступили к ее выполнению. Еще до окончания войны геологи открыли новые месторождения урановых руд.
В то время в распоряжении экспериментаторов не было ни миллиграмма чистого урана-235 и плутония, а группа физиков и химиков уже начала изыскания с целью определить критические массы делящихся веществ. Начались также поиски способов мгновенного получения критической массы, при которой происходит ядерный взрыв. Эти важные предварительные исследования помогли впоследствии, когда ученые стали располагать необходимыми количествами урана-235 и плутония, создать эффективную конструкцию атомной бомбы.
К тому времени в лаборатории И. В. Курчатова уже действовал циклотрон, на котором был получен первый в Европе плутоний, успешно решались вопросы, связанные с постройкой экспериментального уран-графитового реактора. Несмотря на то что решающий эксперимент, который подтвердил бы осуществимость управляемой цепной реакции, еще не был поставлен, [389 И. В. Курчатов весной 1945 г. дал задание разработать конструкцию промышленного реактора.
Важной проблемой в то время было сооружение опытного реактора из урановых и графитовых блоков. На одном из заводов Наркомата цветной металлургии с помощью физиков и химиков был создан цех для выпуска графитовых блоков сверхвысокой чистоты. Группа ученых во главе с академиком А. П. Виноградовым много сделала для налаживания производства чистого продукта на урановых предприятиях.
Ответственная, нелегкая задача - разработка технологической схемы выделения плутония из облученного урана - была решена рядом институтов.
Первые миллиграммы плутония были получены в Лаборатории № 2 Б. В. Курчатовым - братом И. В. Курчатова, возглавлявшим сектор № 3 Лаборатории № 2, с его сотрудниками. Одновременно над технологией промышленного получения плутония работали в Радиевом институте под руководством академика В. Г. Хлопина.
О многочисленных трудностях этой работы писали академик Б. П. Никольский и кандидат химических наук К. А. Петржак:
"В чем же была трудность этой работы? Прежде всего в том, что первые исследования по химии плутония велись без плутония. Работали с его аналогами - торием и нептунием. Причем нептуний первоначально был в невесовых количествах, определяемых счетчиком по числу распадов в единицу времени. Следовало изучить химические свойства нептуния и перенести полученные результаты на плутоний.
Нептуний и плутоний содержатся в облученных материалах в ничтожных концентрациях. Отделение вновь полученных элементов от больших количеств урана и микроколичеств разнообразных по химическим свойствам продуктов деления требует особых химических приемов. Особенно трудной была необходимость очистки плутония и урана от радиоактивных осколочных элементов . Другая трудность, которую предстояло преодолеть, - гамма-излучение продуктов деления с интенсивностью до сотен тысяч гамма-эквивалентов радия на тонну урана. Опыта работы с излучением такой интенсивности не было. Для безопасности работы потребовалась особая радиационная защита, дистанционное управление и контроль производства".
Доктор химических наук 3. В. Ершова, кандидат химических наук М. Е. Пожарская и член-корреспондент АН СССР В. В. Фомин позже так описывали события тех лет.
Для выяснения свойств нового элемента надо было получить его в иных, значительно больших количествах. Речь шла о десятках микрограммов, а затем миллиграммах и граммах. Это было непростой задачей.
В первую очередь нужны были десятки килограммов различных соединений урана: нитрата уранила, двуокиси, закись-окиси, карбида урана и самого металлического урана. К химической чистоте всех соединений предъявлялись очень высокие требования. О сложности работы можно судить по тому, что ни металлический уран, ни его карбид в СССР никто до этого не получал.
Когда инженер Е. Каменская на лабораторной электродуговой печи Гиредмета начала получать первые порции карбида урана, их передавали лично И. В. Курчатову. Инженеры Н. Солдатова и Е. Каменская поставили опыты, целью которых было получение металлического урана путем восстановления его из тетрафторида.
Рафинирование, т. е. очистку от примесей исходного металла, вели в высокочастотной вакуумной печи.
Чистый слиток весом около 1 кг все:
- -в Советском Союзе удалось получить в конце 1944 г. Первые металлографические исследования урана провела Т. С. Меньшикова.
На первую рафинировку приехала комиссия во главе с М. Г. Первухиным. До поздней ночи все ждали окончания опыта. Он прошел удачно . Задача но исследованию химии и металлургии урана была решена: было доказано, что можно получить все его соединения необходимой чистоты.
Выделенных из облученного в реакторе урана первых микрограммовых порций плутония было недостаточно: только имея весомые количества плутония, можно было проверить технологический процесс, разработанный на микрограммовых количествах. Не освоив как следует этого технологического процесса, нельзя было спроектировать плутониевый завод и его оборудование.
Новый масштаб опытов, сильная радиоактивность потребовали новой техники эксперимента. В одном из научно-исследовательских институтов Москвы была создана опытная полупромышленная установка. Проектировщики снабдили ее системой дистанционного управления и защитой, необходимой для работы с высокорадиоактивными веществами.
В исследованиях, которые проводились на установке, приняли участие сотрудники Радиевого института и Института физической химии. Руководили научным коллективом Б. П. Никитин, 3. В. Ершова и А. Ратнер.
Требования к чистоте делящихся материалов в материалов, поступающих на облучение, были тогда совершенно необычными для химиков и металлургов. Основной была борьба за удаление нейтронных ядов - так называют элементы, активно' поглощающие нейтроны и препятствующие цепной реакции деления. Список химических элементов, считавшихся нейтронными ядами, включал десятки названий. Предельно допустимое содержание нейтронных ядов в делящемся материале ограничивалось десятитысячными и даже стотысячными долями процента.
Определение таких концентраций примесей находилось на границе возможного. Изыскивались новые приемы анализа, сочетавшие в себе уже известные ядерно-физические, спектральные методы и радиохимические способы повышения концентрирования. И невозможное становилось возможным.
Эти вопросы решались под руководством академика А. П. Виноградова, а также В. Маркова, К. Петржака и Е. Грачевой. Создавались герметичные камеры и боксы для работы с радиоактивными препаратами.
Подобно тому как первооткрыватели радиоактивных элементов перерабатывали тонны руды, чтобы выделить миллиграммы радия, исследователи 40-х годов из сотен килограммов облученного урана стремились получить десятки микрограммов, а затем и миллиграммы соединений плутония.
Первый препарат плутония в весовых количествах был получен 18 декабря 1947 г.
Работать приходилось в трудных условиях. Не хватало помещений, пригодных для нормальной работы. Жить приходилось здесь же, в лабораториях, спать - прямо на графитовых блоках первого советского ядерного реактора.
И. В. Курчатов непрерывно углублял свои знания. Став в начале 1954 г. трижды Героем Социалистического Труда, он не переставал, учиться: организовал в институте курс лекций по ядерной физике и сам первым пошел их слушать; организовал занятия по радиоэлектронике и поручил вести этот курс молодому специалисту. Некоторые ученые, присутствовавшие на лекциях, потом удивлялись:
- Как, Игорь Васильевич, вы умеете определять таланты? Почему именно ему, молодому, поручили?
- Человек по одежке протягивает ножки. Если мы их будем долго держать в коротких штанишках, они на всю жизнь останутся малышами в науке, - отвечал он.
Советские ученые не получали информации о конструкции атомного оборудования от бывших союзников. В то время Советскому Союзу зарубежные страны отказывались продавать да же самые простые физические приборы. В список запрещенных для продажи товаров входил и такой "секретный" материал, как вакуумная замазка. И. В. Курчатов писал: "Советские ученые начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытывал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей. Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом - англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии, вели свои работы в строго секретных условиях и ничем нам не помогли". Советские ученые все делали впервые и сами.
Несмотря на это, уже первые два года деятельности коллектива Лаборатории № 2 дали осязаемые результаты. Но в то же время стало ясно, что пора менять организационную структуру. Переход от лабораторных исследований к широкой программе промышленных разработок требовал создания центра, который взял бы на себя руководство планированием, проектированием, размещением заказов, новым строительством, подготовкой кадров и т. д.
Были созданы органы по управлению атомными исследованиями и атомной промышленностью, наделенные большими полномочиями.
И. В. Сталин понимал, что после Потсдама начнется новый виток тяжелой атомной гонки. Он хорошо представлял себе размер и характер задачи и безошибочно определил, что все зависит от тесного объединения науки и промышленности, от слияния их в один организм.
Прошло не так уж много времени после Потсдамской конференции, как Курчатова стали почти ежедневно вызывать в Кремль. Ему порой казалось, что не он, а сам Сталин возглавляет создаваемую в стране атомную промышленность, а Курчатову приходится быть недремлющим оком Сталина и исполнителем его суровой воли, быть его советчиком по сложнейшим атомным проблемам и отвечать за все, не имея права ошибаться. Сказать, что Курчатову было очень трудно, значит ничего еще не сказать; он постоянно решал задачу со многими неизвестными, не укладываясь в отведенное время и съеживаясь под укоряющими взглядами строгих, экзаменаторов. Подчас он думал, что судьба сыграла с ним недобрую шутку, уготовив такое трудное место на Земле.
Впрочем, с какой стороны смотреть на трудности... Ведь Курчатову тогда не было еще и сорока, и ум его был светел, и мысли простирались далеко, и он был горд от того, что страна доверила ему огромное дело, что он был причастен к судьбам многих больших людей: рядом с ним работали ученые, конструкторы, изобретатели, имена которых либо были известны всему миру, либо пока хранятся за семью печатями.
Как-то один из руководителей крупной промышленной отрасли то ли в шутку, то ли с досадой сказал:
- Вам легко решать вопросы: вы каждый день встречаетесь со Сталиным.
- Верно, - подтвердил Курчатов. - Когда бываешь у Сталина, все вопросы решаются быстро. (А про себя подумал, что встречаться со Сталиным почти каждый день - это, пожалуй, будет потруднее, чем ходить по канату над пропастью.)
Для характеристики обстановки, в которой проходила подготовка всех необходимых исходных данных для создания первого реактора, приведем отрывок из интересной документальной книги И. Н. Головина "И. В. Курчатов":
...Необходимы металлический уран и чистейший графит в невиданных раньше количествах. Но точно указать, сколько их потребуется, Курчатов еще не может, и он разрабатывает ясную, детально продуманную программу исследований. Надо измерить основные ядерные константы: эффективные сечения деления и поглощения нейтронов, число нейтронов, освобождающихся в одном акте деления, измерить спектры нейтронов, их замедление, получить необходимые константы для других материалов, пригодных для использования в урановом котле. Надо развить теорию цепных ядерных реакций...
Но ждать, пока измерят константы, нельзя. Курчатов сам ведет опыты по наращиванию уран-графитовых призм. В этом ему помогают... несколько молодых физиков, инженеров и группа рабочих-грузчиков, собирающих и вновь разбирающих кладки урана и графита.
И. С. Панасюк в палатках ведет основные опыты, выбирая оптимальные условия размножения нейтронов, испытывая новые порции графита и урана, производство которых успешно развивается. Б. Г. Дубовский, М. И. Певзнер и В. С. Фурсов заняты расчетами надкритических систем на тепловых нейтронах, расчетами накопления продуктов деления урана и плутония. Б. Г. Дубовский проводит опыты по защите от гамма-лучей, собственноручно делает счетчики... Е. Н. Бабулевич проектирует и строит систему регулирующих стержней для управления цепной реакцией. Курчатов внимательно следит за работой, участвует в измерениях, чтобы самому убедиться в надежности получаемых данных...
В одну из фронтовых частей из Москвы пришло строгое предписание: в 24 часа демобилизовать старшего лейтенанта К. А. Петржака. Удивленный командир вызвал к себе старшего лейтенанта и спросил, не знает ли он, в чем причина столь категорического приказа, и кем разведчик был "на гражданке". "Научным сотрудником", - ответил один из первооткрывателей самопроизвольного деления урана. "Вот уж никогда бы не подумал! Ведь воюешь-то как - жалко отпускать!"
В организационную группу вместе с Я. В. Курчатовым вошли А. И. Алиханов и И. К. Кикоин. Эта группа вскоре пополнилась В. С. Емельяновым и др. В Москву приехали И, Б. Зельдович, Г. Н. Флёров, Л. М. Неменов. Они вели поиски основных направлений для реализации поставленной перед ними задачи.
Не хватало теоретических знаний. Необходимо было исследовать свойства урана, плутония и замедляющих веществ. И все это в очень сжатые сроки. А время было военное, трудное: не было ни ускорителей, ни мощных источников нейтронов, не хватало хороших детекторов излучения и электронных устройств.
М. Г, Первухин, на которого ГКО возложил обязанность повседневно следить за ходом работ по использованию внутриатомной энергии и оказывать всестороннюю помощь, вспоминал, что одним из первых шагов зарождающейся советской атомной промышленности стала организация основной исследовательской лаборатории. Начали работать во временных помещениях. Вскоре было получено указание отдать физикам пустующее здание учебного или научного института. Выбрали недостроенное трехэтажное здание в Покровском-Стрешневе. До войны это здание предназначалось для Всесоюзного института экспериментальной медицины (ВИЭМ).
Характеризуя обстановку, в которой развертывались работы в Москве, И. Н. Головин в книге "И. В. Курчатов" впоследствии писал:
"На Курчатова Правительством возложена большая ответственность. Ему даны большие права. Называемых Курчатовым людей Государственный комитет обороны направляет к нему независимо от того, в армии ли они находятся или работают на военных заводах...
Работа начинается сразу. В Москве пустуют многие здания институтов, выехавших осенью 1941 г. в глубокий тыл. Президиум Академии наук разрешает разместить лаборатории в Пыжевском переулке в здании Сейсмологического института. Здесь был организован штаб будущего института. В нем собираются А. И. Алиханов, Ю. Я. Померанчук, Б. В. Курчатов, И. И. Гуревич, Г. Я. Щепкин. На Пыжевском обсуждаются главные задачи, проводятся и организованные, и стихийно возникающие семинары, где больше всех спорят Г. Н. Флёров, Я. Б. Зельдович, Ю. Я. Померанчук, Ю. Б. Харитон. В работу включается М. С. Козодаев. Вскоре В. П. Джелепов и Л. М. Неменов принимаются за проект нового циклотрона и размещают на заводах Москвы заказы на изготовление его узлов .
Но уже не хватает места. Курчатов занимает пустующие помещения в здании Института общей неорганической химии на Большой Калужской. Там Г. Н. Флёров и всегда веселый В. А. Давиденко проводят опыты по резонансному захвату нейтронов при замедлении, т. е. ведут измерения, которые должны уточнить, какая часть нейтронов, возникающих при делении урана, замедляется в однородной водородосодержащей среде до тепловых скоростей, чтобы вызвать новые, реакции деления.
На Калужской впервые у дверей лаборатории физиков, занятых атомным ядром, появляется вооруженная охрана...
Работы разворачивались по всем направлениям, каждое из которых может привести к успеху. Курчатов дублировал многие поиски. Наметили исследование цепной реакции на тепловых нейтронах с замедлением на тяжелой воде и параллельно на графите, разработку ряда методов разделения изотопов урана, получение цепной реакции на быстрых нейтронах. План был настолько велик, что для его подробной разработки не хватало сил. Необходимо было как можно скорее создавать новый институт и находить новые организационные формы работы.
В июне 1943 г. советские войска в ожесточенных боях на Курской дуге нанесли сокрушительный удар гитлеровской армии, погнали противника к Днепру и освободили Харьков.
К. Д. Синельников тотчас же поехал туда, в свои полуразрушенные лаборатории, и, согласовав план действий с Курчатовым, наметил пути и сроки их восстановления. Было решено восстановить прежде всего электростатические генераторы и начать измерения элементарных констант, определяющих условия возбуждения цепных реакций.
В это время Курчатов, заручившись поддержкой Государственного Комитета Обороны, искал место для нового института. От ряда зданий в черте города он отказался ...
Выбор пая на недостроенное трехэтажное кирпичное здание за окружной железной дорогой на краю необъятного картофельного поля, в километре от Москвы-реки. В нескольких сотнях метров от здания были расположены два недостроенных одноэтажных каменных домика, два складских помещения, тоже еще без крыш, и в полукилометре - двухэтажное здание небольшого завода медицинских рентгеновских аппаратов. Здесь, на краю бывшего Ходынского поля, служившего много десятилетий артиллерийским и пулеметным стрельбищем, начала строиться Лаборатория № 2 Академии наук СССР, сыгравшая ведущую роль в решении атомной проблемы в СССР".
В освобожденном Харькове возобновились ядерные исследования.
Весной 1944 г. строительство корпуса ("Красного дома") в Покровском-Стрешневе было закончено, туда доставили научную аппаратуру. Всю территорию ВИ9М закрепили за Лабораторией № 2 Академии наук СССР - так стали именовать новый исследовательский центр по ядерной физике.
К середине 1944 г. в "Красном доме" трудилось 50 человек; научные работники жили в этом же здании. А менее чем через год в лаборатории Курчатова числилось уже 100 сотрудников.
Для проведения испытаний напротив "Красного дома" на достаточном отдалении поставили большую, похожую на барак брезентовую армейскую палатку. У входа в нее стоял часовой.
По предложению И. В. Курчатова в план работ Лаборатории № 2 были внесены раздели о сооружении циклотрона и уран-графитового реактора. С помощью циклотрона предстояло получить первые, почти невесомые порции трансуранового элемента плутония, которые позволили бы изучить его химические и физические свойства. Целью постройки уран-графитовой системы была проверка теоретических предсказаний о возможности управляемой цепной ядерной реакции, а также изучение физических свойств урана-235 и урана 238, получение плутония в так называемых весовых количествах.
Расчеты теоретиков говорили о том, что плутоний, как и уран-235, способен к делению под действием нейтронов. Следовательно, этот искусственно получаемый элемент мог служить ядерной взрывчаткой и найти применение в атомной бомбе. Однако тогда свойства плутония вырисовывались лишь очень приблизительно, их надо было установить с помощью опытов и изучить.
Работы по созданию первого отечественного атомного котла начались не на пустом месте. "Еще до войны, - отмечал профессор В. С. Фурсов, участник пуска реактора, - у нас были выяснены характерные особенности этого процесса (деления - Авт.), введены основные величины, определяющие коэффициент размножения системы на тепловых нейтронах, дана теория развития процесса во времени, подчеркнута роль запаздывающих нейтронов. В условиях военного времени напряженная теоретическая и экспериментальная работа по осуществлению цепной реакции деления ядер продолжалась. По понятным причинам она развивалась у нас независимо от других стран".
Работа, которую предстояло проделать группе И. В. Курчатова, была огромной. Нужно было решить проблему замедлителя, поскольку реактор создавался на природном уране. В качестве замедлителя после большой предварительной экспериментальной работы, связанной главным образом с измерением нейтронно-ядерных постоянных, был выбран углерод (в виде графита). Затем следовало рассчитать размеры урановых блоков и их взаимное расположение в графите, чтобы коэффициент разложения нейтронов был максимальным.
Необходимо было установить критические размеры активной зоны и размеры слоя отражателя, при которых количество вылетевших наружу нейтронов настолько мало, что оно точно компенсируется избытком коэффициента размножения над единицей. Но кроме работ научного характера в связи с созданием атомного реактора нужно было решить комплекс разнообразных научно-технических и инженерных задач, и прежде всего разработать ряд новых технологических процессов: наладить производство металлического урана, графита и других материалов. Требовалось разработать и внедрить в производство изготовление целого комплекса специальной аппаратуры и приборов.
В рекордно короткий срок промышленность страны выполнила все заказы и изготовила необходимые материалы и оборудование. И это в условиях, когда большая часть квалифицированных рабочих сражались на фронте, когда производство до предела было загружено выполнением военных заказов! И это несмотря на то, что требования, которые предъявляла зарождавшаяся советская атомная промышленность соответствующим отраслям народного хозяйства, были и новы, и необычны. Так, требования, предъявлявшиеся к чистоте и качеству материалов, были столь жесткими, что малейшее их нарушение делало материалы непригодными для использования в реакторе. Достаточно сказать, что примесь в графите бора в количестве всего лишь нескольких миллионных долей сделала бы цепную реакцию деления неосуществимой. А для реактора нужны были несколько сот тонн графита такой сверхвысокой чистоты и около 50 т урана высокой чистоты. А страна несла все тяготы войны...
В Лаборатории ,№ 2 в яростных спорах, в ходе длительных, кропотливых экспериментов ковалась победа советских физиков. Сейчас это научное учреждение называется Институтом атомной энергии и по праву носит имя И. В. Курчатова.
Разумеется, поиск велся не в одной лишь лаборатории И. В. Курчатова, Постепенно к сотрудничеству с его группой привлекались все новые и новые научные коллективы, десятки, а затем и сотни отраслевых и академических институтов, многие наркоматы и их предприятия.
Почти все приходилось начинать сначала. Сразу возникли трудности с сырьем. Раньше уран использовался лишь во второстепенных производствах, и при этом в незначительных количествах; например, при изготовлении никоторых видов краски, керамических изделий. Свойства этого металла были мало изучены. Кроме того, нужно было подумать об увеличении разведанных запасов урановой руды, ее обогащении, извлечении из нее чистого урана.
В 1943 г. 80-летний академик В. И. Вернадский писал президенту Академии наук СССР академику В. Л. Комарову: "Считаю необходимым восстановить деятельность Урановой комиссии, имея в виду как возможность использования урана для военных нужд, так и необходимость быстрой реконструкции последствий разрушений от гитлеровских варваров. Для этого необходимо ввести в жизнь источники новой мощной энергии".
Речь шла о научной организации, учрежденной по инициативе В. И. Вернадского в начале 30-х годов. Она ставила своей целью определить распространенность урановых минералов и руд.
Нужно было создать целый производственный цикл со многими предприятиями, не зная, что из этого получится и как поведет себя самый тяжелый из всех известных металлов.
После тщательного анализа И. В. Курчатов и его сотрудники остановились на уран-графитовом варианте реактора (уран - топливо, графит - замедлитель нейтронов). Такой вариант требовал большого количества урана и еще большего количества безупречно чистого графита (речь шла о сотнях тонн). И это лишь для одного опытного реактора, создававшегося на площадке Лаборатории № 2, а не для промышленного, который требовал совсем других объемов поставок.
По предварительным расчетам И. В. Курчатова, для осуществления управляемой цепной реакции требовалось около 100 т природного .урана в виде чистого металла или его солей. Наркомат цветной металлургии сообщил, что разведанные запасы урановых руд незначительны. Правительство поручило наркомату принять меры к тому, чтобы в короткий срок добыть на действующих рудниках необходимые ученым 100 т металла. Разработка технологии промышленного получения урана и графита ядерной чистоты началась еще во время Великой Отечественной войны. В создание советской металлургии урана внесли свой вклад многие научные, проектно-технологические и производственные коллективы. Большую инженерную и организаторскую работу провел заместитель наркома цветной металлургии Е. П. Славский.
Необходимо было организовать в больших масштабах разведку урановых месторождений, горные работы на рудниках, а также соорудить установки по обогащению руды. Коммунистическая партия и Советское правительство одобрили соответствующую программу мероприятий, и специалисты приступили к ее выполнению. Еще до окончания войны геологи открыли новые месторождения урановых руд.
В то время в распоряжении экспериментаторов не было ни миллиграмма чистого урана-235 и плутония, а группа физиков и химиков уже начала изыскания с целью определить критические массы делящихся веществ. Начались также поиски способов мгновенного получения критической массы, при которой происходит ядерный взрыв. Эти важные предварительные исследования помогли впоследствии, когда ученые стали располагать необходимыми количествами урана-235 и плутония, создать эффективную конструкцию атомной бомбы.
К тому времени в лаборатории И. В. Курчатова уже действовал циклотрон, на котором был получен первый в Европе плутоний, успешно решались вопросы, связанные с постройкой экспериментального уран-графитового реактора. Несмотря на то что решающий эксперимент, который подтвердил бы осуществимость управляемой цепной реакции, еще не был поставлен, [389 И. В. Курчатов весной 1945 г. дал задание разработать конструкцию промышленного реактора.
Важной проблемой в то время было сооружение опытного реактора из урановых и графитовых блоков. На одном из заводов Наркомата цветной металлургии с помощью физиков и химиков был создан цех для выпуска графитовых блоков сверхвысокой чистоты. Группа ученых во главе с академиком А. П. Виноградовым много сделала для налаживания производства чистого продукта на урановых предприятиях.
Ответственная, нелегкая задача - разработка технологической схемы выделения плутония из облученного урана - была решена рядом институтов.
Первые миллиграммы плутония были получены в Лаборатории № 2 Б. В. Курчатовым - братом И. В. Курчатова, возглавлявшим сектор № 3 Лаборатории № 2, с его сотрудниками. Одновременно над технологией промышленного получения плутония работали в Радиевом институте под руководством академика В. Г. Хлопина.
О многочисленных трудностях этой работы писали академик Б. П. Никольский и кандидат химических наук К. А. Петржак:
"В чем же была трудность этой работы? Прежде всего в том, что первые исследования по химии плутония велись без плутония. Работали с его аналогами - торием и нептунием. Причем нептуний первоначально был в невесовых количествах, определяемых счетчиком по числу распадов в единицу времени. Следовало изучить химические свойства нептуния и перенести полученные результаты на плутоний.
Нептуний и плутоний содержатся в облученных материалах в ничтожных концентрациях. Отделение вновь полученных элементов от больших количеств урана и микроколичеств разнообразных по химическим свойствам продуктов деления требует особых химических приемов. Особенно трудной была необходимость очистки плутония и урана от радиоактивных осколочных элементов . Другая трудность, которую предстояло преодолеть, - гамма-излучение продуктов деления с интенсивностью до сотен тысяч гамма-эквивалентов радия на тонну урана. Опыта работы с излучением такой интенсивности не было. Для безопасности работы потребовалась особая радиационная защита, дистанционное управление и контроль производства".
Доктор химических наук 3. В. Ершова, кандидат химических наук М. Е. Пожарская и член-корреспондент АН СССР В. В. Фомин позже так описывали события тех лет.
Для выяснения свойств нового элемента надо было получить его в иных, значительно больших количествах. Речь шла о десятках микрограммов, а затем миллиграммах и граммах. Это было непростой задачей.
В первую очередь нужны были десятки килограммов различных соединений урана: нитрата уранила, двуокиси, закись-окиси, карбида урана и самого металлического урана. К химической чистоте всех соединений предъявлялись очень высокие требования. О сложности работы можно судить по тому, что ни металлический уран, ни его карбид в СССР никто до этого не получал.
Когда инженер Е. Каменская на лабораторной электродуговой печи Гиредмета начала получать первые порции карбида урана, их передавали лично И. В. Курчатову. Инженеры Н. Солдатова и Е. Каменская поставили опыты, целью которых было получение металлического урана путем восстановления его из тетрафторида.
Рафинирование, т. е. очистку от примесей исходного металла, вели в высокочастотной вакуумной печи.
Чистый слиток весом около 1 кг все:
- -в Советском Союзе удалось получить в конце 1944 г. Первые металлографические исследования урана провела Т. С. Меньшикова.
На первую рафинировку приехала комиссия во главе с М. Г. Первухиным. До поздней ночи все ждали окончания опыта. Он прошел удачно . Задача но исследованию химии и металлургии урана была решена: было доказано, что можно получить все его соединения необходимой чистоты.
Выделенных из облученного в реакторе урана первых микрограммовых порций плутония было недостаточно: только имея весомые количества плутония, можно было проверить технологический процесс, разработанный на микрограммовых количествах. Не освоив как следует этого технологического процесса, нельзя было спроектировать плутониевый завод и его оборудование.
Новый масштаб опытов, сильная радиоактивность потребовали новой техники эксперимента. В одном из научно-исследовательских институтов Москвы была создана опытная полупромышленная установка. Проектировщики снабдили ее системой дистанционного управления и защитой, необходимой для работы с высокорадиоактивными веществами.
В исследованиях, которые проводились на установке, приняли участие сотрудники Радиевого института и Института физической химии. Руководили научным коллективом Б. П. Никитин, 3. В. Ершова и А. Ратнер.
Требования к чистоте делящихся материалов в материалов, поступающих на облучение, были тогда совершенно необычными для химиков и металлургов. Основной была борьба за удаление нейтронных ядов - так называют элементы, активно' поглощающие нейтроны и препятствующие цепной реакции деления. Список химических элементов, считавшихся нейтронными ядами, включал десятки названий. Предельно допустимое содержание нейтронных ядов в делящемся материале ограничивалось десятитысячными и даже стотысячными долями процента.
Определение таких концентраций примесей находилось на границе возможного. Изыскивались новые приемы анализа, сочетавшие в себе уже известные ядерно-физические, спектральные методы и радиохимические способы повышения концентрирования. И невозможное становилось возможным.
Эти вопросы решались под руководством академика А. П. Виноградова, а также В. Маркова, К. Петржака и Е. Грачевой. Создавались герметичные камеры и боксы для работы с радиоактивными препаратами.
Подобно тому как первооткрыватели радиоактивных элементов перерабатывали тонны руды, чтобы выделить миллиграммы радия, исследователи 40-х годов из сотен килограммов облученного урана стремились получить десятки микрограммов, а затем и миллиграммы соединений плутония.
Первый препарат плутония в весовых количествах был получен 18 декабря 1947 г.
Работать приходилось в трудных условиях. Не хватало помещений, пригодных для нормальной работы. Жить приходилось здесь же, в лабораториях, спать - прямо на графитовых блоках первого советского ядерного реактора.
И. В. Курчатов непрерывно углублял свои знания. Став в начале 1954 г. трижды Героем Социалистического Труда, он не переставал, учиться: организовал в институте курс лекций по ядерной физике и сам первым пошел их слушать; организовал занятия по радиоэлектронике и поручил вести этот курс молодому специалисту. Некоторые ученые, присутствовавшие на лекциях, потом удивлялись:
- Как, Игорь Васильевич, вы умеете определять таланты? Почему именно ему, молодому, поручили?
- Человек по одежке протягивает ножки. Если мы их будем долго держать в коротких штанишках, они на всю жизнь останутся малышами в науке, - отвечал он.
Советские ученые не получали информации о конструкции атомного оборудования от бывших союзников. В то время Советскому Союзу зарубежные страны отказывались продавать да же самые простые физические приборы. В список запрещенных для продажи товаров входил и такой "секретный" материал, как вакуумная замазка. И. В. Курчатов писал: "Советские ученые начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытывал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей. Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом - англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии, вели свои работы в строго секретных условиях и ничем нам не помогли". Советские ученые все делали впервые и сами.
Несмотря на это, уже первые два года деятельности коллектива Лаборатории № 2 дали осязаемые результаты. Но в то же время стало ясно, что пора менять организационную структуру. Переход от лабораторных исследований к широкой программе промышленных разработок требовал создания центра, который взял бы на себя руководство планированием, проектированием, размещением заказов, новым строительством, подготовкой кадров и т. д.
Были созданы органы по управлению атомными исследованиями и атомной промышленностью, наделенные большими полномочиями.
И. В. Сталин понимал, что после Потсдама начнется новый виток тяжелой атомной гонки. Он хорошо представлял себе размер и характер задачи и безошибочно определил, что все зависит от тесного объединения науки и промышленности, от слияния их в один организм.
Прошло не так уж много времени после Потсдамской конференции, как Курчатова стали почти ежедневно вызывать в Кремль. Ему порой казалось, что не он, а сам Сталин возглавляет создаваемую в стране атомную промышленность, а Курчатову приходится быть недремлющим оком Сталина и исполнителем его суровой воли, быть его советчиком по сложнейшим атомным проблемам и отвечать за все, не имея права ошибаться. Сказать, что Курчатову было очень трудно, значит ничего еще не сказать; он постоянно решал задачу со многими неизвестными, не укладываясь в отведенное время и съеживаясь под укоряющими взглядами строгих, экзаменаторов. Подчас он думал, что судьба сыграла с ним недобрую шутку, уготовив такое трудное место на Земле.
Впрочем, с какой стороны смотреть на трудности... Ведь Курчатову тогда не было еще и сорока, и ум его был светел, и мысли простирались далеко, и он был горд от того, что страна доверила ему огромное дело, что он был причастен к судьбам многих больших людей: рядом с ним работали ученые, конструкторы, изобретатели, имена которых либо были известны всему миру, либо пока хранятся за семью печатями.
Как-то один из руководителей крупной промышленной отрасли то ли в шутку, то ли с досадой сказал:
- Вам легко решать вопросы: вы каждый день встречаетесь со Сталиным.
- Верно, - подтвердил Курчатов. - Когда бываешь у Сталина, все вопросы решаются быстро. (А про себя подумал, что встречаться со Сталиным почти каждый день - это, пожалуй, будет потруднее, чем ходить по канату над пропастью.)
Для характеристики обстановки, в которой проходила подготовка всех необходимых исходных данных для создания первого реактора, приведем отрывок из интересной документальной книги И. Н. Головина "И. В. Курчатов":
...Необходимы металлический уран и чистейший графит в невиданных раньше количествах. Но точно указать, сколько их потребуется, Курчатов еще не может, и он разрабатывает ясную, детально продуманную программу исследований. Надо измерить основные ядерные константы: эффективные сечения деления и поглощения нейтронов, число нейтронов, освобождающихся в одном акте деления, измерить спектры нейтронов, их замедление, получить необходимые константы для других материалов, пригодных для использования в урановом котле. Надо развить теорию цепных ядерных реакций...
Но ждать, пока измерят константы, нельзя. Курчатов сам ведет опыты по наращиванию уран-графитовых призм. В этом ему помогают... несколько молодых физиков, инженеров и группа рабочих-грузчиков, собирающих и вновь разбирающих кладки урана и графита.
И. С. Панасюк в палатках ведет основные опыты, выбирая оптимальные условия размножения нейтронов, испытывая новые порции графита и урана, производство которых успешно развивается. Б. Г. Дубовский, М. И. Певзнер и В. С. Фурсов заняты расчетами надкритических систем на тепловых нейтронах, расчетами накопления продуктов деления урана и плутония. Б. Г. Дубовский проводит опыты по защите от гамма-лучей, собственноручно делает счетчики... Е. Н. Бабулевич проектирует и строит систему регулирующих стержней для управления цепной реакцией. Курчатов внимательно следит за работой, участвует в измерениях, чтобы самому убедиться в надежности получаемых данных...