Олег Фейгин - Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

В августе 1941 года Хоутерманс написал статью «К вопросу о начале цепной реакции деления ядер», где он первым из немецких ученых подробно описал цепную реакцию под действием быстрых нейтронов, а также рассчитал критическую массу урана-235, то есть наименьшую массу, при которой может протекать самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Его оценки в несколько десятков килограммов полностью повторяли результат харьковских физиков, но в первую очередь Хоутерманса интересовал плутоний, использование которого делало ненужным разделение изотопов урана. Сам плутоний можно было выделять с помощью достаточно простых химических методов, и Хоутерманс предложил его использовать в качестве делящегося материала вместо урана-235. Необходимо было только запустить реактор на медленных нейтронах для наработки плутония из урана-238.

После серии очень трудных экспериментов летом 1941 года лейпцигская группа «Уранового проекта», которой непосредственно руководил Гейзенберг, а его заместителем был Вейцзеккер, наконец добилась положительного результата, наладив процесс размножения нейтронов. Урановый котел в данном случае представлял алюминиевый шар диаметром чуть менее метра с 164 литрами тяжелой воды и 142 килограммами оксида урана. Два слоя оксида разделяла тонкая алюминиевая сфера, а источник нейтронов находился в центре котла, погруженного в водный резервуар.

Именно с этим первым работающим котлом немецкого «Уранового проекта» и связаны изначальные сомнения в правдивости «официальной» историографии нацистских ядерных исследований. Дело в том, что выполненные через много лет в 50-х годах модельные опыты американских физиков однозначно показали, что в данном варианте размножение нейтронов никак не может быть зафиксировано приборами. И только когда экспериментаторы поменяли тяжелую воду на сверхчистый графит, они получили искомый положительный коэффициент размножения нейтронов для самоподдерживавшейся цепной реакции.

Когда научные журналисты ознакомили Гейзенберга с подобным очень странным, на первый взгляд, результатом, ученый только недоуменно пожал плечами. Не стал он комментировать и свою давнюю фразу: «Именно в сентябре 1941 года мы поняли, что атомную бомбу создать можно».

9 августа 1945 года на трехсотметровой высоте над японским городом Нагасаки взорвалась атомная бомба «Толстяк» (Fat Man), сброшенная с американского бомбардировщика B-29. В результате взрыва возник «атомный гриб» – радиоактивный столб дыма, раскаленных частиц и пыли высотой более 20 километров.

После войны Гейзенберг с охотой будет говорить о том, что в августе 1939 года только двенадцать человек в мире по-настоящему разбирались в проблемах атомной бомбы и что если бы эти двенадцать человек вступили между собой в соглашение прекратить ее разработку, то мир никогда бы не узнал, какая угроза таится в распаде урана. Гейзенберг, вероятно, слишком уж переоценивал свою исключительность. Но даже если и согласиться с его «теорией двенадцати», то одно станет беспощадно ясно: с ним пытался вступить в соглашение, быть может, самый выдающийся из «двенадцати», – и Гейзенберг категорически отверг всякую попытку найти приемлемое для всех решение.

Вскоре Гейзенберг покинул Америку и из спокойной мичиганской квартиры Гаудсмита возвратился в охваченный страхом и оглушаемый дикими нацистскими воплями Лейпциг, где судьба в образе безоговорочного веления фашистской верхушки уготовала ему опасную функцию – стать руководителем немецких урановых исследований.

Следующая встреча Гаудсмита и Гейзенберга состоялась в Германии в апреле 1945 года: начальник специального отряда «Алсос» Гаудсмит, одетый в военную форму, явился арестовать пытавшегося скрыться от американских войск своего бывшего друга Гейзенберга.

Сциллард подталкивал Пеграма и Ферми на рискованные беседы с Гейзенбергом. Если бы у него была власть, он, возможно, арестовал бы Гейзенберга, чтоб не выпустить его обратно. Власти у Сцилларда не было. Проницательность его по-прежнему вызывала у влиятельных особ скорей досаду, чем понимание. Мир – так ему казалось – неотвратимо катился к катастрофе.

Все первые месяцы войны Сциллард жил как бы в ожидании конца света.

Если с позиций сегодняшнего дня взглянуть на обстановку конца 1942 и начала 1943 годов, то не трудно заметить, что в состоянии умов американских и немецких ученых имел место весьма комичный момент.

Американцы, осуществив первую цепную реакцию в урановом котле, считали создание атомной бомбы реальной возможностью и были уверены, что немцы добились в этом направлении еще больших успехов, ведь первооткрыватель явления ядерного деления Отто Ган и автор первой статьи о теории котла, основанного на цепной реакции деления, были немцами! Ядерные исследования немцы начали на два года раньше нас. И, кроме того, в то время все считали, что германская наука превосходит нашу.

Немцы тоже были убеждены в превосходстве своей науки и рассуждали так: если уж они в своих ядерных исследованиях блуждают во мраке, то чего могут добиться в этой области науки американцы.

В процессе создания атомной бомбы устройство, сконструированное Пайерлсом и Фришем, получило название «подрывное устройство, или урановое ружье». Взрыв происходил за счет быстрого сжатия в цилиндре двух масс урана, помещенных с его противоположных концов и называемых «пуля» и «мишень», что и вызывало цепную реакцию. Используемый для этого уран не тот, который существует в природе, а изотоп урана-235, доля которого в природном уране составляет 71 %. Исследователи установили, что активным участником процесса расщепления атома является именно уран-235, а не уран-238, которого в составе природного урана содержится 99,28 %. Третьим естественным изотопом урана является уран-234, доля которого в составе природного урана составляет 6 % и который при бомбардировке атома дает очень незначительный эффект. Пайерлс и Фриш установили, что первым условием, которое необходимо выполнить при создании атомной бомбы, является получение из природного урана примерно одного фунта урана-235, который в незначительных количествах содержится в ураните и других редких минералах. Это оказалось новым существенным фактором, так как по прежним оценкам минимальное количество урана, необходимое для создания атомной бомбы, доходило до нескольких тонн, что превращало идею создания транспортабельной атомной бомбы в утопию. Пайерлс и Фриш подсчитали, что при использовании соответствующих технологий получение одного фунта урана-235 может занять несколько недель, и, следовательно, бомбы можно делать конвейерным способом. Этот изотоп урана с его высокой способностью к расщеплению атомов должен сохраняться долями с массой, обеспечивающей гарантию от самопроизвольного расщепления до того момента, когда несколько таких долей соединяются вместе, образуя критическую массу.