Вадим Корнев - Атомное наследие Сталина

В июне 1948 года началась загрузка реактора урановыми блоками, проводили последние наладочные работы. Вечером 7 июня Курчатов лично начал пуск реактора. На следующий день была достигнута мощность в 10 кВт. 19 июня реактор выведен на проектную мощность 100 Мвт. Обстановка при пуске и в начальный период эксплуатации реактора была чрезвычайно сложной и напряженной. Зная о том, что получение урана-235 задерживается ввиду неимоверной сложности производства, что единственный путь к бомбе лежит через атомный реактор, И. В. Сталин уделял ему большое внимание, участвуя в подборе технического персонала вплоть до начальников смен. (Ядерная индустрия России Стр. 324.)

Через 3–4 месяца непрерывной работы в реакторе накапливалось несколько килограммов плутония. Выгруженные из реактора отработанные урановые блоки имели такую высокую радиоактивность, что их приходилось выдерживать около месяца, прежде чем передать на радиохимический завод.

Плутониевый комбинат состоял из трех крупнейших предприятий: атомных реакторов, радиохимического завода, химико-металлургического завода. Комбинат выдавал в качестве конечного продукта плутониевые полусферы для боевых зарядов атомных бомб. Все три производства отличались высокой радиоактивностью оборудования и продуктов, которые они перерабатывали. Чтобы защитить людей от радиации, использовали бетон, чугун и другие материалы. Толщина бетонных стен, полов и перекрытий редко бывала менее половины метра, а вокруг атомного реактора доходила до 2–3 и более метров.

Многие технологические процессы управлялись дистанционно. Бывали случаи, когда ремонтный персонал в зоне повышенной радиации мог работать всего несколько минут.

Облученные урановые стержни растворяли, чтобы отделить плутоний от урана и примесей. Химическая обработка очень сложна, в ней применяли многие реагенты. Конечным продуктом завода были концентрированные, очищенные от примесей растворы плутония, они передавались на химико-металлургический завод.

Получение металлического плутония из раствора сопровождалось множеством химических процессов. Здесь, кроме высокой радиации, имелась не менее страшная угроза скопления продуктов плутония в массе превышающей критическую, что могло бы вызвать ядерную реакцию. Все оборудование, трубопроводы, хранилища рассчитывали так, чтобы ни при каких обстоятельствах не могла скопиться критическая масса. Плутоний подвергался очень высокой степени очистки от примесей. Содержание наиболее вредных из них ограничивалось цифрой с четырьмя нулями после запятой.

Первый слиток плутония весом в несколько граммов был получен в апреле 1949 года. Металлический плутоний имеет удельную массу 15,8, в два раза большую, чем железо. Поверхность плутония самопроизвольно принимает температуру на 5-10 градусов выше окружающей среды, но радиация не слишком опасна для людей при кратковременном обращении с ним.

Существует версия о том, что Сталину был продемонстрирован небольшой плутониевый шар, покрытый никелевой оболочкой. Сталин коснулся его рукой и ощутил теплоту.

— Он всегда теплый?

— Всегда, товарищ Сталин.

Такой приятный на ощупь плутоний! Для атомной бомбы из него надо изготовить две полусферы так, чтобы они совместно составляли полый шар.

В августе 1949 года впервые изготовлены две полусферы из плутония. Были опасения, что при их прессовании может произойти ядерная реакция. За выпуск плутониевого заряда отвечали Курчатов, Славский и Мазурков, они приняли все необходимые меры, чтобы реакции не произошло. В работах по извлечению полусфер из пресс-формы лично принимал участие Е. П. Славский. 5 августа полусферы прошли аттестацию и их отправили на предприятие по производству атомных бомб.

Основным способом извлечения урана-235 из природного урана стал газодиффузионный способ. Советские ученые Кикоин, Соболев и Смородинский разработали теорию газодиффузионного процесса. Метод газовой диффузии основан на небольшом различии в скорости перемещения тяжелых ядер урана-238 и менее тяжелых ядер урана-235 при прохождении газообразного соединения урана через специальные пористые перегородки. При однократном прохождении газа, можно повысить содержание изотопа урана-235 всего на 0,2 %. Чтобы обогатить уран изотопом 235 до 90–94 процентов, а именно такой требуется для боевого заряда, необходимо прокачать газ через диффузионную ступень с пористой перегородкой несколько тысяч раз.

Очень сложной проблемой оказалась разработка и изготовление пористых перегородок, от их качества зависели как выход готовой продукции, так и расход электроэнергии на перекачку газа. Непросто было сконструировать и изготовить надежные и простые компрессоры для перекачки газа с высокой степенью герметичности, чтобы токсичный газовый продукт не попадал в производственные помещения.

Газодиффузионный завод начали строить в 1946 году. В начале строительства здесь также применялся ручной труд и конная тяга, лишь в 1948 году сюда прибыл первый экскаватор. Работы велись круглосуточно. Проект завода и его установок был чрезвычайно сложен. Главный корпус завода имел площадь более 100 тысяч квадратных метров. Во время наладки систем происходили многочисленные остановки. Поставщик компрессоров весьма оперативно производил реконструкцию и даже замену оборудования, эти работы находились под личным наблюдением Берии и Сталина. После реконструкции на заводе было установлено несколько тысяч диффузионных машин четырех модификаций.

Несмотря на все трудности дело продвигалось и в 1948 году получен уран-235 с обогащением 75 %. Этого было недостаточно. Тогда приняли промежуточное решение. Уран-235 стали отправлять для дальнейшего обогащения электромагнитным методом, до 90 и более процентов.

В 1950 году газодиффузионный завод повысил обогащение до 90 % и вышел на проектную производительность, в 1951 году обогащение урана превысило 90 %.

Основой завода по электромагнитному разделению изотопов была огромная электромагнитная установка, снабженная специальными камерами из дефицитной латуни. Установку долго налаживали, а в 1949 году она выдала уран с обогащением более 90 %. В дальнейшем завод расширялся.

Таким образом, была решена проблема производства двух видов ядерных взрывчатых веществ: плутония и урана-235 в достаточных количествах для изготовления советского ядерного оружия.

В начале 1946 года принято постановление Совмина о создании объекта по изготовлению атомных бомб. Первый руководитель объекта Ю. Б. Харитон подготовил техническое задание, в котором содержались требования к конструкциям и технологиям производства атомных бомб. Летом 1947 года начались строительные работы, а в 1948 году были сооружены основные объекты ядерного центра и часть современного большого города.