А Матущенко - Ядерный щит

И.В. Курчатов в период организации ЛИПАН занимался и физическими, и химическими, и инженерными исследованиями, конструируя даже отдельные элементы. В ЛИПАН он привлек крупных теоретиков – Я.Б. Зельдовича, И.Я. Померанчука, С.Л. Соболева и др. Теоретики и экспериментаторы взаимно обучались будущей ядерной технике. Теоретические и расчетно-оценочные работы велись с чрезвычайной интенсивностью.

Основной задачей ЛИПАН И.В. Курчатов считал проведение исследований, которые позволили бы осуществить цепную реакцию в ядерном реакторе на медленных нейтронах с наработкой плутония-239, и получение изотопов урана-235, т. е. главных делящихся веществ. В таком реакторе он наметил использовать природный уран, без всякого обогащения, ибо метод промышленного разделения изотопов и получения высокообогащенного изотопа урана-235 был только в проекте. Все работы, связанные с сооружением ядерного котла (реактором его стали называть значительно позднее), Курчатов взял на себя, разделение изотопов природного урана диффузионным методом поручил Кикоину, а электромагнитным методом – Арцимовичу.

1943 и 1944 гг. ушли на организацию и создание лабораторий в ЛИПАН, на подготовительные работы, комплектацию научного коллектива. Правительство помогало, но только в определенной мере, через Первухина, который, будучи наркомом химической промышленности, был полностью загружен работами по восстановлению разрушенных войной заводов. Да и дело с созданием ядерного оружия было в начальной стадии, и правительство не очень было уверено в ближайшем успехе и в необходимости вмешательства. В военной обстановке ему своих забот хватало с избытком. Центр – ЛИПАН – был создан, ученые работали, такую возможность им предоставили, а дальнейшее – жизнь покажет.

В качестве замедлителя нейтронов в реакторе могли быть применены графит, тяжелая вода, бериллий, обычная вода и др. Предпочтение Курчатов отдал графиту, так как других веществ в больших количествах в те годы получить было невозможно. Для сооружения исследовательского реактора, не промышленного, поскольку сначала надо было убедиться в получении цепной ядерной реакции на реакторе малой мощности, требовалось несколько десятков тонн природного урана, а его в стране добывалось мало, поскольку ранее в нем не было необходимости. И тогда по просьбе Курчатова 8 декабря 1944 г. ГКО принял решение о создании в Средней Азии крупного уранодобывающего предприятия на базе месторождений Таджикистана, Киргизии и Узбекистана. Организация и руководство этим предприятием были поручены НКВД СССР, его 9-му управлению, которое подчинялось заместителю наркома внутренних дел А.П. Завенягину. Автор книги «Маршал индустрии» Ю.Н. Елфимов описывает, как Завенягин был привлечен к решению задачи добычи урановой руды. В кабинете И.В. Сталина состоялся такой диалог: «Товарищ Завенягин, Вы металлург и горняк. Вам известно что-либо о запасах урана?» Завенягин ответил, что ему ничего не известно в отношении урановых руд. Задание Сталина было кратким: «Необходимо найти урановые руды и немедленно начать добычу». Там же, в кабинете Сталина, состоялось знакомство А.П. Завенягина с И.В. Курчатовым.

Первые технические условия на изготовление пероксида-оксида урана и металлического урана для исследовательского реактора Ф-1 были выданы Курчатовым в ноябре 1944 г. В технических условиях были установлены жесткие требования по химическому составу, при которых допускалась минимальная сумма примесей в металле и оговаривалось предельное содержание ряда вредных элементов, загрязняющих уран.

Технология получения металлического урана по заданию ЛИПАН разрабатывалась в Гиредмете НКЦМ у Н.П. Сажина с участием З.В. Ершовой. В книге «Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове» Ершова рассказывает: «В Гиредмете по просьбе И.В. Курчатова изготавливались образцы-мишени препаратов соединений урана. Эти препараты принимал сам Курчатов, тщательно обследуя каждую мишень через сильную лупу. Курчатов предложил изготовить лаборатории Н.П. Сажина и З.В. Ершовой несколько килограммов карбида урана высокой степени чистоты. Карбида урана ни в старой России, ни в СССР никогда не производили. В основу метода получения металлического урана был положен способ восстановительной плавки тетрафторида урана металлическим магнием. Эксперимент проводили сразу в укрупненном масштабе с получением килограммовых слитков. Рафинирование осуществляли вакуумной переплавкой в высокочастотной печи, и в декабре 1944 г. был выдан слиток чистого металлического урана массой более одного килограмма».

Это был первый, ощутимый по массе и объему слиток урана в нашей стране. Но для опытного реактора Ф-1 требовалось около 50 т чистого природного урана в виде металлических блоков диаметром 32 и 35 мм, общей массой 36 т, а также 9 т шаров диаметром 80 мм из диоксида урана. Такое задание было дано (с утвержденными техническими условиями) заводу № 12 в г. Электросталь.

Однако получить урановые блоки из природного урана российского производства не представлялось возможным, поскольку в нашей стране только приступили к добыче урановой руды. Уран вывезли из поверженной к тому времени Германии, у которой имелись неиспользованные запасы. Производство блоков было налажено далеко не сразу – дело для нас было новое. Большую помощь в решении этой задачи оказали Ю.Н. Голованова, А.Н. Каллистова, Н.Ф. Кваскова, С.И. Золотухи, А.П. Завенягина, П.Я. Антропова.

Кстати, для сравнения: в Америке задача изготовления металлического урана была решена за 23 месяца (весь 1941 г. и 11 месяцев 1942 г.), в СССР – за 6 месяцев (июнь – ноябрь 1946 г.). «Украденные» секреты (даже если бы они и были) не играли особой роли. Технология исполнения требует особого оборудования, приборов, специалистов и др. При этом не следует забывать, что для опытного реактора СР-1 Энрико Ферми в Чикаго требовалось только 6 т урановых блоков, а для реактора Ф-1 Курчатова необходимо было иметь 36 т.

Следующая, еще более сложная задача – получение графита, графитовых блоков, используемых в качестве замедлителя в ядерных реакторах. Графит имеет достаточно высокую температуру плавления, обладает хорошими механическими свойствами, легко поддается обработке. Казалось бы, что для получения графитовых блоков достаточно обратиться на заводы электрохимической и электрометаллургической промышленности, производящие графитовые электроды в целях получения алюминия, электростали, ферросплавов, хлора и др.

Но в данном случае для ядерного реактора требовался графит особой чистоты. В связи с этим Курчатов развернул в Лаборатории № 2 широкие экспериментальные исследования графита: его физических констант, сечения захвата тепловых нейтронов и т. д. Были проведены физические испытания на поглощение нейтронов в графитовых призмах, собранных из графитовых электродов лучшего качества разных фирм (помимо отечественных) – немецких и английских. Но все они оказались непригодными для ядерного реактора, поскольку не отвечали требованию высокой степени чистоты. Примеси, например бор, железо, титан, даже в незначительных количествах являлись вредными поглотителями нейтронов.