Генри Смит - Атомная энергия для военных целей

При сборке котла, значительно ранее достижения критического слоя, в соответствующие щели были вставлены кадмиевые полосы.

Рис. 8. Число законченных слоев

Они вынимались по одному разу в день, с надлежащими предосторожностями, чтобы не пропустить момента приближения к критическим условиям. Так производилась постройка котла, пока не был уложен критический слой.

Управление реакцией достигалось вдвиганием в котел нескольких полосок из материала, поглощающего нейтроны, кадмия или бористой стали. Пока котел бездействовал, несколько таких полосок кадмия вставлялись в ряд щелей, что уменьшало эффективный коэффициент размножения до величины намного ниже единицы. Для доведения котла до условий ниже критических достаточно было лишь одной из кадмиевых полос. Кроме этих полос, которые могли применяться для ручного управления котлом, были предусмотрены еще два аварийных стержня и один стержень для автоматического управления. Стержень автоматического управления приводился в действие двумя электромоторами, реагирующими на воздействие ионизационной камеры и усилительной системы, так что при возрастании интенсивности реакции сверх желаемого уровня стержень вдвигался, и наоборот.

Для пуска котла все кадмиевые полосы, кроме одной, удалялись. Оставшаяся полоса медленно выдвигалась наружу. По мере приближения к критическим условиям, интенсивность нейтронов внутри котла быстро возрастала. Следует, однако, заметить, что когда последняя полоса кадмия была внутри котла в положении, отвечающем эффективному значению коэффициента размножения, лишь немного меньшему единицы, требовалось много времени для того, чтобы интенсивность достигла насыщения. Аналогично, когда кадмиевая полоса была выдвинута наружу настолько, чтобы k эффстало больше единицы, интенсивность возрастала довольно медленно. Так, если стержень был выдвинут на 1 см от критического положения, «время релаксации», т. е. время, необходимое для того, чтобы интенсивность удвоилась, составляло около четырех часов. Эти длинные «периоды релаксации» являются результатом наличия запаздывающих нейтронов (Приложение 3), что делает сравнительно легкой эксплоатацию котла при постоянном уровне интенсивности.

Котел впервые был пущен 2 декабря 1942 г., с максимальной мощностью в 1/ 2W. 12 декабря интенсивность была доведена примерно до 200 W; повышать далее интенсивность считалось небезопасным для персонала внутри и снаружи здания. Во время работы при высокой интенсивности производились измерения излучения около котла, внутри здания и снаружи.

Ниже приведен перечень характерных докладов о работах, выполненных в Металлургической лаборатории Чикагского университета в 1942 г.

Таблица для вычисления процента потерь, обусловленных присутствием примесей в сплаве.

О радие-бериллиевом источнике нейтронов.

Предварительные оценки излучений от продуктов деления.

Фон естественных нейтронов в котле.

Поперечное сечение поглощения быстрых нейтронов радон-бериллиевого источника.

О механических напряжениях, вызванных температурными градиентами в стержнях и сферах.

Влияние геометрии на резонансное поглощение нейтронов ураном.

Защита от излучений.

Планирование опытов по жидкостному охлаждению.

Отчет о возможности очистки урана путем образования и разложения карбонила.

О радиоактивности гелиевого охлаждения.

Оценка устойчивости эфира при различных условиях облучения.

Отравление ураном.

Активности трансурановых элементов и продуктов деления.

Химическое действие радиоактивного излучения на воздух, окружающий котел.

Оценка химического действия радиоактивного излучения на охлаждающую воду в котле.

Очистка уранил-нитрата методом извлечения.

Диффузия продуктов деления из литого урана при 600 °C и 1000 °C.

Успешный переход человечества к новому веку атомному веку совершился 16 июля 1945 г. на глазах у затаившей дыхание группы знаменитых ученых и военных представителей, собравшихся в пустынной местности Нью-Мексико, чтобы в первый раз увидеть воочию окончательные результаты их усилий, обошедшихся в 2 000 000 000 долларов. Здесь, на отдаленном участке авиабазы Аламогордо, в 120 милях к юго-востоку от Альбукерка, в 5 ч. 30 м. утра был вызван первый созданный человеком атомный взрыв выдающееся достижение физики ядра. Темные тучи, ливень и молния усиливали драматический эффект.

Установленное на стальной башне новое оружие, предназначенное для изменения характера войны или могущее даже стать средством прекращения всех войн, было приведено в действие движением руки, возвестившим вступление человека в мир новой физики. Успех превзошел самые дерзкие ожидания. Ученые заставили небольшое количество вещества, полученное в результате работы огромных, специально сконструированных промышленных установок, освободить энергию, запертую внутри атома с начала времен. Результат был баснословен. Теория, едва намечавшаяся в довоенных лабораториях, была претворена в практику.

Эта фаза Проекта атомной бомбы, возглавляемого генерал-майором Лесли Р. Гроувзом, осуществлялась под руководством д-ра И. Р. Оппенгеймера, физика-теоретика из Калифорнийского университета. Ему следует поставить в заслугу превращение атомной энергии в орудие войны.

Напряжение перед взрывом достигло огромных пределов. Всегда существовала возможность провала. Слишком большой успех, по мнению некоторых присутствующих, значил бы, что оружие не поддается контролю и не может быть использовано.

Окончательная сборка атомной бомбы началась в ночь на 12 июля на одной старой ферме. По мере того, как различные составные части бомбы прибывали из отдаленных пунктов, нервное напряжений ученых все возрастало. Самым хладнокровным из всех был ученый, который производил монтаж важнейшей части бомбы сердечника профессор Корнельского университета д-р Р. Ф. Бэчер.

Стоимость проекта, включающего возведение целых городов и невиданных доселе заводов, растянувшихся на многие мили, небывалая по объему экспериментальная работа все это. как в фокусе, сконцентрировано в опытной бомбе. Никакая другая страна в мире не была бы способна на подобную затрату мозговой энергии и технических усилий.

Понимание значения этих завершающих мгновений перед окончательным конкретным испытанием не было утеряно этими людьми науки. Они полностью сознавали свое положение пионеров нового века. Они знали также, что одно неверное движение унесет их и весь их труд в вечность. Перед началом сборки бригадный генерал Томас Ф. Фаррелл, представитель генерала Гроувза, подписал важную расписку. Это знаменовало формальный переход невозместимого материала из рук ученых в руки армии.